专利名称：射频遥控气球的制作方法
技术领域：
飞行器制造技术领域技术背景 当前人们制做的气球能飞上天空，但没有给它加上动力设备，所以难以控制它的运动，只能任其随风飘飞；现在已有了能被遥控的飞艇，但一般要有骨架支撑，所以较重，要做得比较大，且不能变形，不适合于表演；现已有加工成龙形、人形等形状的气球产品投入实用，但还没出现加有四肢和翅膀动作模拟装置的气球；有一个叫“天罗雷网”的武器发明，虽然其“权利要求书”中有“以遥控气球维持网形为载重升空器”的语言，在“说明书”中也有一句“结合电脑、雷达、声控、传感技术为一系统，成为一完整的智能天罗雷网”的话，但只是泛泛一言，其绝大部分篇幅都是讲怎样做网、怎样排列放置“油瓶炸弹燃烧弹”的，并没有具体设计遥控气球运动的方案——它的发明重点是怎样联网结雷阻挡飞机、导弹，而不是怎样来遥控气球飞行，而且设计者要用的是“声控”的方法。
发明内容
当前，在许多节日和仪式上都要放气球。因为它鲜艳、轻盈、飘逸，扮美了空阔的天空，还能寄托人类对飞翔的渴望。但它还远不够完美。应把它加以改进，使它能更好地发挥推进喜庆气氛的作用。
1、根据摩尔定律，在空气中一升氦气约有0.9克、一升氢气约有1.3克的升力，一立方米这样的气体就约有一千克的升力。如果给气球加上与其升力相当的配重，它就能悬停在空中。如果再将配重换成一套等重(稍重亦可)的遥控动力系统(由信号接收天线、信号接收放大电路、电磁铁、电池或蓄电池、鼓风机和若干塑料管、导线等组成)，它就能按照操纵者的控制在空中飞行了。以现在的技术，遥控动力系统还不能做得很轻，所以气球要做的足够大(每个的体积至少应在10立方米以上)。
2、现在的气球多充以氦气或氢气。氦气较贵，氢气又易爆，所以可以把气球做成两层——外层装氦气，内层装氢气，这样既能节俭又可提高安全系数。
另外，随着科技的发展，今后本发明中制作气球外皮和动力设备所需的材料会越来越轻、效能越来越高，所以将来有可能装空气的气球就能满足使用要求，从而大大降低制做成本。
3、此种气球还可制成需要的各种形状(如龙、凤、狮、马、树、山、元宝等形)，以适合不同的情境要求。对于动物外形的气球，本设计还有模拟其外形所表现动物的四肢或翅膀动作的模拟装置，使其更加生动形象。四肢动作模拟装置由两个独立的两肢动作模拟装置组成。对于鸟类外形的遥控气球，翅膀动作模拟装置和两肢动作模拟装置应各安装一个。
4、气球中还要贯穿一根软硬适中的塑料管。它既可起到类似“龙骨”的支撑作用，又能在其一端接外部的鼓风机而从另一端向外喷气，看上去好像是气球在喷风。如果鼓风机与气球间再连接上储存罐，那么储存罐中有什么(如纸花、水等)气球就能“喷”出什么，从而更好地增加喜庆气氛。
图1是以龙形气球为例显示遥控气球的一种有代表性的设备组成及其布局。对于图中包含的、后面有详细说明的复杂式动力装置和动物两肢动作模拟装置，本图中用虚线框圈出了它们的位置和范围。
图2是复杂式动力装置结构。
图3是简单式动力装置结构。
图4是动物两肢动作模拟装置。
图5是动物翅膀动作模拟装置。
图1中，蒙皮(1)包住了所有设备；中芯管(3)纵贯于蒙皮之内，前喷口(4)开口于龙头中的喉部，后尾口(5)位于气球后部；氦气球(6)(一个遥控气球内不一定仅有一个)固定于中芯管(3)上；氦气球(6)包住氢气球(7)，氢气球(7)由其周围的拉线(8)固定于氦气球(6)内部；两个遥控动力装置(9)分别安装在气球的头部和中部；两个两肢动作模拟装置(10)在适当位置；四个电池(或蓄电池)(11)分别为两个动力装置和两个两肢模拟装置供应能量；两个动力装置(9)、两个两肢模拟装置(10)和四个电池(或蓄电池)(11)都固定于中芯管(3)上，这八个设备要尽量摆放均匀、使重力分散，这样易于气球保持平衡；因为电磁波有很强的穿透性能，所以射频接收天线(2)也设计在了蒙皮之内，它们固定在中芯管(3)旁边，由多股细铜丝做成，所以它们可以随气球的形态变化任意弯曲。
图2是复杂式动力装置结构图。中间上部是缩小的俯视图，用以表现喷气管的形状。整套装置通过基座(12)固定于中芯管(3)上。动力射频信号接收电路盒(13)中有六套射频接收、放大电路，可以同时接收六个射频天线(2)接收到的射频遥控信号，同时控制上左喷气管(14)、上右喷气管(15)、下左喷气管(16)、下右喷气管(17)的启闭及由动力小电机(18)和扇叶(19)组成的鼓风机的启闭与正倒转。每个喷气管上面都有由支片(20)、电磁铁(21)、吸杆(22)、塞片(23)、拉簧(24)和管内的夹片环(25)组成的喷气管控制阀门。控制喷气管(14-17)启闭的工作过程是接收天线(2)收到射频信号后，把信号传送到射频信号接收、放大电路盒(13)中，相应的电路导通工作，使相应的电磁铁(21)通电产生磁力，吸引相应的铁制吸杆(22)克服相应拉簧(24)的拉力提起相应的塞片(23)，相应的喷气管(14、15、16或17)开启，空气喷出(或吸入)，使遥控气球因其反冲力而做出相应的动作；射频信号停止，该电路断开，电磁铁(21)断电，磁力消失，吸杆(22)被拉簧(24)拉下，塞片(23)落入夹片环(25)堵住喷气管(14、15、16或17)，使之关闭，喷气(或吸气)结束，气球该动作停止。因为喷气管(14、15、16和17)的管形类似牛角(即上两管既向上又相对，下两管既向下又相对)，所以它们还具备使气球转向的功能——四管同时开启时，气球全速前进；开上左(14)、上右(15)管时，气球边前进边向下转向；开下左(16)、下右(17)管时，向上转向；开上左(14)、下左(16)管时，向右转向；开上右(15)、下右(17)管时，向左转向；开上左(14)、下右(17)管时，逆时针旋转；开上右(15)、下左(16)管时，顺时针旋转；单独开一个管时，慢速前进并作相应旋转。反极继电器(26)在其接收和放大电路的控制下，能使动力小电机(18)和扇叶(19)组成的鼓风机产生正、反转的变化，就能在V形进气管(27)中制造出向内和向外两种不同方向的空气流动，使遥控气球得以出现前进或后退的不同动作。V形进气管(27)开口向上，这是为在扇叶(19)制造向内的风、使气球前进时，可以增加升力。反极继电器(26)也可以安装于射频信号接收、放大电路盒(13)内。
这套遥控动力装置需要六套遥控信号接收、放大电路。如果一个遥控气球用两套这样的遥控动力装置的话，就共需要十二套遥控信号接收、放大电路及其执行设备。那么这个遥控气球理论上就能做900余种不同的动作。不过，不是每个遥控气球都需要有这么复杂的控制方法。
图3是简单式遥控动力装置。称它为“简单式”是因为它操作简便，而并非是制作简单。
它的进气部分与复杂式遥控动力装置几乎完全一样，主要区别在于在它进气管(27)的下部有一根向后喷气的前进动力管(28)。V形进气管(27)后面是分气轮(29)和分气盘(30-)。分气轮(29)的引气管(31)套在V形进气管(27)尾端。进气管(27)尾端管壁外有一圈隆起(32)，引气管(31)也顺势有一圈隆起(33)，所以引气管(31)能绕V形进气管(27)旋转，但不会脱出。分气盘(30)像一个漏了底的圆盘，上有六个分气孔(34)，分别连着向上(35)、向下(36)、向左(37)、向右(38)、逆时针旋转(39)、顺时针旋转(40)六个转向喷气管。分气盘(30)背部是一个立柱(41)，固定在中芯管(3)上。分气轮中轴(42)在V形进气管(27)中心延长线上，它前端固定于引气管(31)上，后端插入分气盘(30)背部的立柱(41)中。分气小电机(43)固定于加固梁(44)上。遥控器发出遥控信号时，天线(2)收到后，把遥控信号传送给电路盒(13)中的射频接受、放大电路，射频接受和放大电路使分气小电机(43)通电启动，主动轮(45)转动，带动分气轮(29)转动，分气管(31)就会轮流与各个转向喷气管(35-40)对接。遥控信号停止时，分气小电机(43)断电，引气管(31)在与哪个转向喷气管(35、36、37、38、39或40)对接，气流就会经由哪个转向喷气管(35、36、37、38、39或40)持续喷出，遥控气球就会因反冲作用做出相应的转向动作。图中的A-A剖面能清楚地显示分气管(31)正在与向下转向喷气管(36)对接时的情景，其它喷气管(35、37、38、39和40)被遮盖，不能有气流通过，这种状态下气球只会向下转向。分气管(31)停在各分气孔(34)之间时，气流在分气盘(30)受阻，就会从进气管(27)下部的前进动力管(28)喷出，遥控气球就会向前运动。如果动力小电机(18)不使用遥控装置启动、关闭，而用手动开关(46)在气球位于地面时手动操作，那么这套遥控动力装置只要一套遥控信号接收、放大电路就能控制气球做向前、向上、向下、向左、向右、逆时针旋转和顺时针旋转七种动作，完全能完成基本的表演任务。不过使用者要多花些时间才能熟练操作。
图4是两肢动作模拟装置，它是根据平行四边形对边平行、对角相等的原理设计的。它的思路是固定了平行四边形一个顶点后，控制住它的一个边，就能控制它的形态；那么，不管是模拟上(前)肢还是下(后)肢，就用一个平行四边形作肘(或膝)以上部分的支架，用这个平行四边形的一条延长边作肘(或膝)以下部分的支架。固定延长边对边的一个顶点，控制延长边的端点没固定的那个邻边，就可控制平行四边形及其延长边的形态，就能用以模仿出四肢动作的形态。其运行过程是拟肢电路盒(63)中的遥控信号接收、放大电路接到信号后，使拟肢小电机(47)启动，带动拟肢主动轮(48)、调速轮(49)转动；因为调速轮(49)与拟肢架(50)两边各一个的后肢态轮(51)都固定于主轴(52)上，所以每边的三个肢态轮——后肢态轮(51)、前肢态轮(64)、下肢态轮(65)及上面所套的皮带(53)也会随之转动起来。又因为肢形架(54)是一个有延长边、可变形的平行四边形，它的上顶点(55)固定在拟肢架(50)上的横梁(56)上，它和皮带(53)在(57)处相联接，所以肢形架(54)也随皮带(53)运转起来——相接处(57)在最前时，肢形架(54)呈一条“/”直线，就像臂或腿竭力向前伸出的样子；相接处(57)在后边时，肢形架(54)像一个“>”形，就像臂或腿回收的样子；相接处(57)在上边时，肢形架(54)像一个“∨”形，就像臂或腿向上抬起的样子。同一个两肢动作模拟装置中两个肢形架(54)的运动位置是同步还是错开，可根据所模仿动物的特点调整。肢形架(54)延长边上有一个小气球套环(58)，是为避免肢形架(54)与蒙皮(1)相摩擦而设计的。
本图是模拟类似人的胳膊(关节向后的四肢)动作的设计方案。模拟类似人腿(即关节朝前的四肢)的动作设计，只要把此图中的肢形架前后调转就可以了。
两个这样的装置就能模拟四肢的动作。
图5是翅膀动作的模拟装置。拟翅电路盒(66)收到射频信号后，使拟翅小电机(67)通电启动，拟翅主动轮(59)随之转动，带动两个牵引轮(60)转动，两端分别联结在牵引轮(60)和拟翅杆(61)上的拉翅杆(62)就对拟翅杆(61)进行拉放动作，使拟翅杆(61)模拟出翅膀扇动的样子。
由于担心气球在飞行时翻转、扭动的过程中，会使各零件间的接触不稳定，从而可能影响到气球飞行的稳定性，所以由电机直接带动的各主动轮(45)、(48)、(59)和分气轮(29)、调速轮(49)及牵引轮(60)都使用了橡胶圈作为圆周，相对应的两轮之间靠有弹力的橡胶来保持稳定的紧密接触、来传递动力，它们间也可以尝试改换为齿轮传动。另外，出于同样考虑，图4中的各肢态轮(51)、(64)、(65)与肢形架(54)之间采用了有弹性的皮带(53)进行连接，它们间也可以尝试改换成链传动。
本设计所需的遥控设备中，射频信号发射、接收和放大电路有很多方案可供选择。例如用编码集成电路H T-12E和三个机械式码盘为中心来组成发射电路、用解码器HT-12F为主组成解码电路，就能设置999套一对一的发射和接收电路，够同时控制几百个遥控气球之用。射频遥控技术现在已十分成熟，且并非本设计的创新之处，所以在此不再赘述。
具体实施例方式
以上说明已阐明了本设计的主要原理、详细构造，现有的技术完全可以生产出合格的产品来。到那时它就会把我们节日和庆典的天空打扮得更加生动美丽，我们就会看到空中龙腾狮舞彩云飞的梦幻般奇妙的景象。它还能参与影视拍摄，使神话、武侠等作品中飞翔的镜头不用电脑动画而直接拍摄，从而使许多影视镜头的拍摄更为方便，效果更加逼真。
权利要求
1.本发明是由橡胶薄膜或塑料薄膜制成的气球，总重量与同体积的空气相当，其特征在于最外面是一层起保护和装饰作用的蒙皮，内为密闭气球；密闭气球又分内外两层，外层装氦气，内层装氢气；安装有射频遥控动力系统；体内纵贯一条塑料管，管内可以流通气体；外形可制成各种形象，如果需要可安装上模拟动物四肢和翅膀动作的装置。所以，它可以模拟一定的形象，按操纵者的控制在空中相当自由地飞翔。
2.根据权利要求1，其特征在于，蒙皮内、气球外安装有由电池(或蓄电池)、鼓风机、射频接收天线、射频接收和放大电路、电磁铁、若干导线和塑料管等组成的射频遥控动力系统。
3.根据权利要求1，其特征在于，气球有内外两层，外层装氦气，内层装氢气，即氦气球中包着氢气球。
4.根据权利要求1，其特征在于，蒙皮内、气球外有一根软硬适中的塑料管贯穿其中，能起到类似“龙骨”的支撑作用。而且，如果在这根塑料管尾端管口上接一个气球外边的鼓风机，就能使这个鼓风机喷出的气体穿过气球从塑料管的前端管口喷出，这样看上去好似气球在喷风。
5.根据权利要求1，其特征在于，如果需要能在其内部安装上模仿动物的四肢、翅膀动作的模拟装置。
全文摘要
本发明是一种能遥控飞行的气球，可做成各种形状。附图是以龙形为例描绘它的典型结构外面是起保护和装饰作用的蒙皮(1)；中芯管(3)纵贯于蒙皮内，前喷口(4)开口于龙的喉部，后尾口(5)位于后部；密闭的氦气球(6)(一个遥控气球内不一定仅有一个)固定于中芯管(3)上，氢气球(7)由其周围的拉线(8)固定于氦气球(6)内；两个遥控动力装置(9)、两个两肢模拟装置(10)包括给它们供应能量的四个电池(或蓄电池)(11)，都固定于中芯管(3)上；由多股细铜丝制成的射频接收天线(2)固定在中芯管(3)的旁边。如果该气球要做成鸟的形象，本设计还有模拟鸟翅的装置可供装备。本发明可应用在影视拍摄和节日、庆典的庆祝活动中。
文档编号A63H27/00GK1899655SQ200510086188
公开日2007年1月24日 申请日期2005年7月23日 优先权日2005年7月23日
发明者许世永 申请人:许世永