刚性气球 【技术领域】
本发明涉及比空气轻(lighter-than-air)的气球，本发明特别涉及带有刚性骨架的比空气轻的气球。
背景技术
一般制作有连续的弯曲形状和明确的角度或边缘的气球是困难的。大部分气球为了使最少的表面积取得最大的体积而形成球形。当压力增加时气球的薄材料自然也变成球形。为了取得所需的非球形，那么必须提供保持气球的薄材料的支撑支架。然而在过去即使针对这些目的选择最有效的材料，这类支架的重量还是通常要求那些在家庭或类似场合等处不实用地尺寸的相应体积。因此氦气球典型地形成球形，并带有控制气球上升的某种绑束设备。
于1977年6月28日授予W.Cooke的美国专利NO.4,032,086披露了一种航空器或水温自动调节器，其中将一个柔性材料的密封封套安装在一个柔性支架上，当内部空气被排出从而使封套处于真空或部分真空后，柔软支架可以使封套膨胀。通过控制支架来调整封套的体积，可以在飞行中控制或上升前准确确定该设备的上升或浮起。
于1977年8月2日授予S.Schwartz的美国专利NO.4,038,777披露了一种能够形成非球形的充气气球状物体。采用掺入高模量石墨的环氧材料以防止该膨胀物体的变形。要求使用绳或重物来防止气球的上升。
于1978年9月12日授予D.Wheeler的美国专利NO.4,113,206披露了一种比空气轻的设备，其包括一个薄且柔软的气密性精巧封套，该封套平放在一个重量轻且开口粗糙的球形内部支架上。
与气球和比空气轻的设备相关的其它设备包括：于2001年6月14日授予T.Bertrand的美国专利NO.2001/0003505A1披露了一种由拉紧的绳绑住气球的轻型设备；于1990年5月15日授予C.Lovik的美国专利NO.4,925,426披露了一种由刚性杆状成形件组成的开口骨架结构，成形件由塑胶细绳、金属丝或类似物制成，成形件可以插入到常规形状和尺寸的不充气的气球内部，以至气球膨胀时气球的橡胶侧壁材料通过成形件的开口向外突出而产生球根状凸起；于1992年5月26日授予J.Peterson的美国专利NO.5,115,997披露了具有相对低的上升/重量比率的系留监视气球；于1992年5月26日授予L.Olive的美国专利NO.5,115,998披露了一种双层环形气球，其膨胀所需的气体比体积显示出的气体少；于1994年8月2日授予M.Epstein的美国专利No.O5,334,072披露了一种膨胀体(例如气球)和其固定部件；于1999年3月16日授予B.Larsen的美国专利NO.5,882,240披露了一种玩具飞船；于2001年8月21日授予K.Komaba的美国专利NO.6,276,984披露了在其表面安装有粘接部件的气球；1989年9月25日公布的日本专利NO.1238890披露了动物形或其它复杂形状的塑胶薄膜气球。
【发明内容】
本发明提供一种设备，其包括；
对比空气轻的气体有低渗透率的柔性材料，该柔性材料形成一个腔室；
至少一个连接到柔软材料上构件，从而当腔室充气至一已知水平时，该设备在外界环境下基本上自然地悬浮。
本发明提供一种刚性氦气球，其包括：
第一表皮部分；
第二表皮部分，该第二表皮部分在它们外围以双重接缝的方式连接到所述第一表皮上，该双重接缝形成沿着第一和第二表皮部分的外围延伸的通道；
设置在第一和第二表皮部分之间的充氦气的腔室；
至少一个设置在所述通道部分中的杆部分，所述杆部分有相对端；和
至少一个连接器，该连接器固定到所述相对杆端的至少一端以使所述杆部件保持在所述通道部分中。
本发明提供一种刚性氦气球，其包括：
第一表皮部分；
第二表皮部分，该第二表皮部分在第一外围接缝和第二外围接缝处和所述的第一表皮部分连接，所述的第二外围接缝和所述的第一外围接缝间隔开；
设置在第一和第二表皮部分之间的充氦气的腔室；
在所述第一外围接缝和所述第二外围接缝之间形成的通道部分，所述通道部分有至少两个杆孔；
至少一个位于所述通道部分中的玻璃纤维杆部件，所述杆部件有相对端；和
固定到所述相对杆端的至少一端的连接器，其中所述第一和第二表皮部分用聚乙烯对苯二酸酯制成。
【附图说明】
本发明通过举例的方式说明，并且不限于附图里，在附图里相同的标记表示相似的部件。应当说明，本发明中所提到的“一”或“一个”实施例不一定是相同的实施例而意味着至少一个。
图1是本发明的刚性氦气球的整体透视图；
图2是沿图1的线2-2的剖面图；
图3是本发明的刚性氦气球的透视图；
图4是刚性气球的可选择实施例的示图；
图5是刚性气球的可选择实施例的示图；
图6是刚性气球的一个实施例中保持构件的套管的示图。
在整个附图中相似的附图标记一直表示相应的部件。
【具体实施方式】
图1是本发明的刚性氦气球的整体透视图。如图1所示，在一个实施例中，标号为10的气球较小并且能够很容易的用作室内使用的玩具。如图2所示，气球10由表皮部分12和14，例如气球10的上半部分和下半部分组成。表皮部分12和14可以形成气球10所需的任何形状。在图1-2所示的实施例中，表皮部分12和14成形以使当上半部分和下半部分连接在一起时，形成的气球10是飞碟状的两面凸形气球。表皮部分12和14可以用任何合适的低气体渗透率、能热密封的材料制成。在一个实施例里，表皮部分12和14用聚乙烯对苯二甲酸酯制成(以商标Mylar出售，该商标为Delaware，Wilmington的E.I.duPont deNemours & Co的一个商标)。
图2是沿图1的线2-2的剖面图。像在本实施例图2更清楚看到那样，表皮部分12和14在它们的外围用双重接缝的方式缝合，包括第一外围接缝16和与其平行或同轴的第二接缝18。第一接缝16和第二接缝18位于第一和第二表皮12和14的外围边缘附近，并且互相间隔开。第一接缝16和第二接缝18用热密封或任何其它合适的方式形成。通道部分20在接缝16和接缝18之间形成，并沿气球10的外围延伸。当表皮部分12和14连接在一起时就在它们之间形成腔室22，腔室22可以充入比空气轻的气体例如氦气。腔室22包括阀门24，通过阀门24可以向气球10充入比空气轻的气体。阀门24可以是在聚脂薄膜气球中通常使用的一种，也可使用任何合适的阀门。
图3是本发明的刚性氦气球的透视图。如图3所示，至少一个构件26通过孔28插入到通道部分20中。虽然构件26可以用任何可接受的材料形成，但在一个实施例中，其是由玻璃纤维制成的。在另一个实施例中，构件26用热塑性或其它聚合物浇铸或挤压形成。一旦构件26插入到通道部分20中，构件26的相对端30可以通过连接器32连接在一起来使构件26在适当的位置固定。任何合适的连接器32都可以用来连接构件26的相对端30。在一个实施例中，使用直径比构件26的直径稍大的黄铜配件。可选择地，构件可以加工成所需的形状，例如环。环可以在第二接缝18形成前放置在环绕腔室的靠近第一接缝16的位置上。然后形成第二接缝18以便保持构件26。在这样的实施例中不需要连接器。
一旦构件26在通道部分20中固定，构件26就给气球10提供了充分刚硬的骨架，以至气球10充气膨胀时也可以保持所需的形状。可以计算杆件26的重量使其与气体的浮起作用相平衡，这样当气球10充气时不会向上浮，而是只漂浮在所释放的高度。换而言之，在一个实施例中，当腔室用比空气轻的气体膨胀到已知的压力时，选择杆(和任何连接器)的重量来使气球在外界环境中悬浮。
尽管在附图中只示出了一个构件26，但对一些形状，使用多个不同尺寸的构件26是必要的(未显示)。例如对一些有多个曲线或角度的形状，在气球10的不同位置可以提供多个孔以至构件26能容易地插入到通道部分20中。接着如前所述，构件26能够使用连接器32相互连接起来。
图4是刚性气球的可选择的实施例的示图。如图4所示，在两个表皮接合处不形成用来保持构件的通道(或除该通道外)，而是将多条带130连接到覆盖腔室的柔软材料的外表面上，通过使构件126穿过带130形成的环或者通过使带130围绕构件连接，这样结构部件126就可以得到保持并为气球110提供骨架。
图5是刚性气球的可选择的实施例的示图。在这个实施例中，腔室又由一块或多块柔性的并且低渗透性的材料组成。可以用热焊接、粘接剂或任何其它可以形成低气体渗透率的最终腔室的方式来接合柔性材料使其形成腔室。在一个实施例中，可在形成腔室的材料的外表面上连接一个或多个套管以提供容纳一个或多个构件226的托座。这种连接也可以用粘接剂、热焊接或任何不会很大程度地降低腔室的结构完整性的方式完成。可选择地，可以以如上所述类似的方式形成袋状结构。
图6是刚性气球的一个实施例中保持构件的套管的示图。可以用例如热焊接的方式封闭套管232的一端。孔336位于封闭端338的远侧，但靠近相对端340。具有一定弹性的构件226接着可以插入到套管232直到封闭端338。然后弯曲构件以使构件的另一端可以插入孔中。构件的自然弹性将使其顶住套管232的相对两端放置。
在一个实施例中，在套管内使用附加的热焊接来给构件226的两端提供明确的座334以减少构件226在套管232内的移动。在一个实施例中，套管两端均为开口以给构件提供通道。可以使用一个通路连接器来把构件226连接起来。例如，套管可以在图1-4中描述过的两面凸形的气球的外周延伸。在一个实施例中，在制造时就将构件封装在套管里，而后完全封闭套管。
在一个实施例中，构件可以是基本上任何横截面形状的杆。虽然在本发明的实施例中圆形横截面的杆适合使用，但正方形、三角形、狗骨头形和任何其它的横截面都可以考虑。厚度比长度或宽度小的多的构件也可以考虑。
在前述的说明书中，本发明参照具体的实施例进行描述。然而很明显在不偏离所附带的权利要求书中表明的本发明的主要精神和范围的情况下，可以进行各种更改和变化。因此说明书和附图是为了说明发明，而不是限制发明。