相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年8月6日提交的序列号为62/201,987的美国临时专利申请的优先权，两者均通过引用整体地并入本文。
关于联邦资助的研究或开发的声明
不适用
联合研究协议的缔约方名称
不适用
在光盘上提交的援引加入的材料
不适用
本发明总体上涉及用于儿童的游戏结构。更具体地，涉及没有基部的、通过由诸如家用风扇的装置引导到结构中的气流来维持其配置的游戏结构。
背景技术：
大多数儿童都建造过专门为他们在其中玩耍提供场所的堡垒。这些结构的最简单的形式是由家用家具制成的，该家用家具带有覆盖在家具上的布类覆盖物诸如毯子和床单以形成围场。更精制的结构是用建筑材料构造的，并且可以被构造成类似于在地上具有地基的小房子或者在某些情况下在活的树木中的小房子。在美国专利5,313,747和5,706,613中描述了由可折叠的板制成的相似结构。另一种结构配置是美国专利5,715,854中公开的圆顶建筑。此外，还已经公开了由可充气元件制成的结构。在美国专利5,145,440中，小屋是由可充气的连锁仿造原木构造的。相似地，美国专利5,273,477描述了具有连锁舌片和凹槽的可充气块，这种可充气块可以被堆叠以形成结构。
在美国专利5,970,661中描述的另一种结构描绘了由可透气的织物构造成的可充气帐篷，该可透气帐篷的一端具有护罩以容纳家用风扇和沿周界边缘的多个锚定重物，该锚定重物可以被调整以形成不同形状的帐篷的配置。这些重物足够重以将该结构固定在平坦表面上，同时维持结构的期望配置。它们被插入到形成在中间板和侧板的自由边缘处的柱形袋中。儿童通过升举边缘并在边缘下方爬行以进入和离开结构。不幸的是，本发明对于儿童而言根据重物的位置进入或离开是困难的，重物在其柱形袋中潜在的移位或重物的重新定位将改变结构的期望形状，并且总体上，可充气的结构在使用中无法在不移动每个重物或不使结构放气时在平坦的表面上被容易地移动或被重新定位。
因此，需要一种可充气的结构，该结构易于从沿结构的周界边缘的所有位置进入，该结构维持其所期望的形状，并且在完全充气时可以在平坦表面上被容易地移动或旋转。
相关领域的前述示例和与此相关的限制旨在是说明性的而非排他性的，并且它们并不意味着对本文描述和要求保护的本发明的任何限制。在阅读和理解以下详述和附图时，相关领域的各种限制对于本领域技术人员而言将变得明显。
技术实现要素：
本文公开和描述的装置提供了针对现有技术中的缺点的解决方案，并通过提供悬浮式空气堡垒来实现上面指出的目标。本发明是一种空气堡垒，该空气堡垒包括：前板，该前板形成有孔洞，并具有高度为h的两个相对边缘和宽度为w的两个相对边缘；后板，该后板具有高度为h的两个相对边缘和长度为w的两个相对边缘；第一侧板，该第一侧板具有高度为h的两个相对边缘和长度为l的两个相对边缘；第二侧板，该第二侧板具有高度为h的两个相对边缘和长度为l的两个相对边缘；顶板，该顶板具有宽度为w的两个相对边缘和长度为l的两个相对边缘，其中，顶板的宽度为w的两个相对边缘各自分别连接到前板上的宽度为w的一边缘和后板上的宽度为w的一边缘，并且其中，顶板的长度为l的两个相对边缘各自分别连接到第一侧板上的长度为l的一边缘和第二侧板上的长度为l的一边缘，并且进一步地，其中，前板定位在第一侧板与第二侧板之间并在高度为h的相应边缘处连接到第一侧板和第二侧板，并且后板定位在第一侧板与第二侧板之间并在高度为h的相应边缘处连接到第一侧板和第二侧板，以形成具有开口的未结构化的盖罩，所述开口由围绕该开口的外周部限定；弦杆(chord)，该弦杆在开口的外周部处、围绕该开口被包围到盖罩内；以及一装置，该装置用于当经包围的开口被定位成抵靠外部表面时连续地迫使空气通过前板中的孔洞，以为盖罩提供结构化和升举力，以形成空气堡垒。
在本发明的这个方面中，用于连续地迫使空气的装置可以包括：风扇；以及护罩，该护罩接合在风扇与前板中的孔洞之间，以建立用于气流的通道，以便使用风扇迫使来自盖罩的外部的空气通过前板中的孔洞，从而使结构化的盖罩内部的空气过压。
本发明的另一实施方式是用于在表面上充气的悬浮式空气堡垒，其包括：环形侧板，该环形侧板具有孔、顶部边缘和底部边缘；半球形顶板，该半球形顶板具有外周部边缘，该外周部边缘连接到环形板的顶部边缘；护罩，该护罩具有第一端部和第二端部，该第一端部固定到环形侧板以提供用于迫使空气通过孔的气流通道，该第二端部用于接收风扇；以及单个弦杆，该单个弦杆固定在环形侧板的底部边缘处，其中，该弦杆沿环形侧板的底部边缘的约75％至100％固定，该弦杆具有的重量允许当风扇迫使空气进入空气堡垒时将所述底部边缘升举到表面上方。
在本发明的这个方面的一个实施方式中，护罩的第一端部可以通过缝合、搭扣、拉链或维可罗tm(velcrotm)固定到环形侧板上。此外，护罩的第二端部还可以包括搭扣、系带(cinch)弦杆、条带或维可罗tm，以将风扇固定到空气堡垒。此外，弦杆可以通过缝合或维可罗tm固定在环形侧板的底部边缘处。
在另一个实施方式中，悬浮式空气堡垒的环形侧板和/或顶板和/或半球形顶板还可以包括观察口。该观察口可以由透明的细网格网制成，该细网格网对从堡垒逸出空气提供阻力，且不影响维持对堡垒的充气。
关于以上描述，在详细解释本文公开的本发明的至少一种优选实施方式之前，要理解的是，本发明在其应用上不限于在下面的描述中或者在附图中示出的构造的细节和部件的布置。本文描述的本发明能够具有其他实施方式，并且能够以对于本领域技术人员而言明显的各种方式来实践和实施。而且，要理解的是，本文所使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应被认为是限制性的。
如此，本领域技术人员将认识到，本公开所基于的构思可以容易地用作设计用于实施本公开装置的多个目的的其他结构和系统的基础。因此，重要的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，权利要求被认为包含这样的等同构造和方法。
本发明的目的、特征和优点将在说明书的以下部分中提出，其中，详细的描述是为了充分公开本发明而不是对其进行限制。
附图说明
图1示出了处于充气配置的本发明的悬浮式空气堡垒的立体图。
图2示出了用于连接与风扇或可用于给悬浮式空气堡垒充气的其他空气源流体连通的悬浮式空气堡垒的护罩的立体图。
图3示出了沿环形侧板的底部边缘固定的弦杆的横截面图。
具体实施方式
除非另有定义，否则本文所使用的所有术语具有的含义与本发明所属领域的技术人员通常理解的相同。整个公开内容中参照的所有专利、专利申请和出版物都通过引用整体地并入本文。如果本文中的术语有多个定义，则以本节内容中的定义为准。
本文所使用的术语“连接”是指构成本发明的悬浮式空气堡垒的一个或多个板材料的连接。该术语包含缝合、通过加热使温度敏感材料熔化和/或使用粘合剂。这些仅仅是将一块或多块织物、布类或纺织品彼此紧固的几种方法，并且将包含本领域技术人员已知的其它方法。
本文所使用的术语“固定”是指将护罩附接(affix，附贴)到环形侧板的孔之上或前板的孔洞之上。该术语包括：缝合；通过加热使温度敏感材料熔化；使用粘合剂、拉链和/或维可罗tm。这些只是将护罩附接到环形侧板或前板的几种方法，并且将包含本领域技术人员已知的其它方法。
术语“孔洞”和/或“孔”被同义地用于指设置在空气堡垒侧面以对来自用于迫使空气进入结构的装置的气流进行引导的开口。该孔洞或孔可以设置成允许与空气堡垒的充分流体连通以允许结构悬浮在其被充气的表面上方的各种大小。
本文所使用的术语“悬浮”对于本发明而言是指在表面上方被充气并且维持定位在该表面上方而与表面本身不接触或最小限度的接触的能力。实质上，由于空气均匀地从结构的底部边缘逸出，空气堡垒被升高到表面上方。这种独特的构造允许通过将用于迫使空气的装置(例如风扇)转向或者升举并重新定位，来使空气堡垒容易地在表面上方移动。
本发明是可以以各种配置构造的悬浮式空气堡垒。这里对这些诸多配置中的两种进行详细阐述。在第一配置中，空气堡垒包括：前板，该前板形成有孔洞，并且具有高度为h的两个相对边缘和宽度为w的两个相对边缘；后板，该后板具有高度为h的两个相对边缘和长度为w的两个相对边缘；第一侧板，该第一侧板具有高度为h的两个相对边缘和长度为l的两个相对边缘；第二侧板，该第二侧板具有高度为h的两个相对边缘和长度为l的两个相对边缘；顶板，该顶板具有宽度为w的两个相对边缘和长度为l的两个相对边缘，其中，顶板的宽度为w的两个相对边缘各自分别连接到前板上的宽度为w的一边缘和后板上的宽度为w的一边缘，并且其中，顶板的长度l的两个相对边缘各自分别连接到第一侧板上的长度为l的一边缘和第二侧板上的长度为l的一边缘，并且进一步地，其中，前板定位在第一侧板与第二侧板之间并在高度为h的相应边缘处连接到第一侧板和第二侧板，并且后板定位在第一侧板与第二侧板之间并在高度为h的相应边缘处连接到第一侧板和第二侧板，以形成具有开口的未结构化的盖罩，所述开口由围绕该开口的外周部限定；弦杆，该弦杆在开口的外周部处、围绕该开口被包围到盖罩内；以及一装置，该装置用于当经包围的开口被定位成抵靠外部表面时连续地迫使空气通过前板中的孔洞，以为盖罩提供结构化和升举力，以形成空气堡垒。可以通过风扇和下述护罩来提供用于为空气堡垒充气的气流，所述护罩被接合在风扇与前板中的孔之间以建立用于气流的通道，以便使用风扇迫使来自盖罩的外部的空气通过前板中的孔洞，从而使结构盖罩内部的空气过压。
在另一种配置中，悬浮式空气堡垒包括：环形侧板，该环形侧板具有孔、顶部边缘和底部边缘；半球形顶板，该半球形顶板具有外周部边缘，该外周部边缘连接到环形板的顶部边缘；护罩，该护罩具有第一端部和第二端部，该第一端部固定到环形侧板以提供用于迫使空气通过孔的气流通道，该第二端部用于接收风扇；以及单根弦杆，该单根弦杆固定在环形侧板的底部边缘处，其中，该弦杆沿环形侧板的底部边缘的约75％至100％固定，该弦杆具有的重量允许当风扇迫使空气进入空气堡垒时将所述底部边缘升举到表面上方。
i.板
板由较轻重量的材料或织物制成，并形成悬浮式空气堡垒10的天花板和侧壁。所选择的织物允许空气通过，使得在来自风扇的气流失效并且织物落在表面上的情况下，儿童可以毫无困难地通过织物进行呼吸。可以由本领域技术人员来确定可用于本发明的织物。优选地，如果人能毫无困难地通过至少三层织物呼吸，则该织物是充分可渗透的并适于使用。在一种实施方式中，所使用的织物是具有190经纬密度(190t)和70旦尼尔(70d)(其是用于构造织物的材料的线性质量密度的量度)的聚酯织物。可以使用本领域技术人员已知的、提供相似的经纬密度和旦尼尔等级的其他材料。
悬浮式空气堡垒10可以以各种配置设置。在上述第一配置中，堡垒10的形状是矩形的，而在第二配置中，堡垒是柱形的。在任一配置中，板可以包括一个或多个半透明板，或者包括由细网格网制成的观察口32(即窗口)，该细网格网维持对气流的阻力，这对使结构充气或维持在其充气形式的能力没有影响或具有最小的影响。本领域技术人员可以通过下述方式确定哪种网材料适合于此目的：所述方式为测量网的透气性并将其与用于板的材料进行比较；或者将半透明板结合到结构中并测试在使用期间的充气和维持充气。
在前板和环形侧板12中设置孔洞或孔34以提供一开口，空气可以被迫使通过该开口以为结构充气。该孔洞或孔34的直径或大小应当允许迫使足够体积的空气进入结构，以维持结构的配置并在使用期间将基部升高到表面正上方。在一种实施方式中，使用20英寸的箱式风扇对悬浮式空气堡垒10充气，该箱式风扇的气流在低等设置下为3.3立方英尺每秒，在中等设置下为4.6立方英尺每秒，并且在高等设置下为6.0立方英尺每秒。与这种类型的风扇一起使用的孔洞或孔34与风扇的宽度和高度大约相同。
孔洞或孔34可以覆盖有敞开式网或网格，该网或网格不显著地限制气流，但可以防止个人将手或其他物体伸到风扇中或风扇附近。
根据配置，环形侧板12的底部边缘和/或前板、后板及两个侧板的底部边缘可以提供用于结合弦杆24的方法，该弦杆24提供张力以保持堡垒10的相关教导的壁允许当迫使空气进入结构时将底部边缘升举到表面上方。更具体地，同时，弦杆24不提供将结构的侧面锚定到地面以防止整个结构易于移动的重量。该重量仅仅足以保持所教导的壁，并允许空气沿整个底部边缘逸出，从而防止底部边缘接触地面。该方法可以包含：弦杆24可以插入并收容在其中的、沿底部边缘约75％到100％的套筒；沿底部的一系列的搭扣或维可罗tm，该一系列的搭扣或维可罗tm可以被折叠在弦杆24上方并被固定，以将弦杆24维持在其形成的套筒中；或者弦杆24可以被缝合到板的底部边缘中。
后板和/或侧板或者环形侧板还可以包括具有连接装置的通道或管，以允许一个悬浮式空气堡垒连接到另一个悬浮式空气堡垒。这可以以各种配置来设置。后板和/或侧板或者环形侧板可以包括一个或多个可闭合的开口，对应该开口的通道或管可以通过各个端部固定到两个悬浮式空气堡垒。这些通道或管可以是与悬浮式空气堡垒分开的，其中，通道或管在每个端部具有连接装置诸如拉链或维可罗tm，以便固定到可闭合的开口的周界边缘。可替代地，可以通过例如缝合或粘合剂将通道或管固定到悬浮式空气堡垒上的可闭合的开口。在该配置中，它们可以暴露在后板和/或侧板或者环形侧板的外部，或者它们可以收容在袋内，该袋具有形成在悬浮式空气堡垒外部的盖罩。在使用中，将盖罩打开，并且通道或管可以被展开并准备好连接到第二悬浮式空气堡垒。一旦被连接，两个悬浮式空气堡垒上的可闭合的开口均被打开，以允许两个堡垒之间的流体连通。
ii护罩
护罩16可以由与板相同或不同的材料制成，并且优选地符合相同的标准，以允许人通过三层材料毫无困难地呼吸，如上面关于板材料的选择所详细描述的。护罩16具有附接到空气堡垒的第一端部18和附接到用于迫使空气进入空气堡垒10的装置的第二端部22。该护罩可以以包含矩形或环形的各种形状设置，并且其大小将分别取决于前板或环形侧板12上的孔洞或孔的直径。
在一种实施方式中，护罩16具有与用于迫使空气进入空气堡垒的风扇的外壳相同的配置。相应地，护罩16可以比风扇的外壳大，以允许使用多个不同的风扇来对空气堡垒10充气。在该配置中，护罩的用于将风扇附接到空气堡垒的端部22可以具有允许该端部围绕风扇的外壳形成的连接器诸如系带弦杆26、带或维可罗tm28。当使用系带弦杆26时，第二端部22还可以包括小型机罩(hood)，该机罩包封风扇的周界，使得当系带弦杆26被拉动时，机罩与风扇的背面重叠并将其固定在护罩16内。
在另一种实施方式中，附接到前板或环形侧板12的护罩16的端部可以通过包含缝合、搭扣、拉链或维可罗tm的多种方法被连接。此外，第一端部18、第二端部22或这两个端部还可以包括敞开式网格网，该敞开式网格网不会显著地影响被迫使进入空气堡垒10中以用于充气的空气，但是可以防止或干扰将手或其他物体通过护罩16伸进风扇。
iii弦杆
弦杆24可以由各种线性均匀的材料(诸如绳索、缆绳、柔性管或链)制成，并且该弦杆的重量维持空气堡垒的所教导的壁和/或侧壁但不防止空气从底部边缘逸出。可以测量这种材料以确定其每线性英尺(linearfoot)的重量，并且基于结构期望的尺寸、待供应的气流的力、被迫使进入结构的立方英尺数、底部边缘的总长度以及结构本身的重量，本领域技术人员可以制备针对空气堡垒的立方面积所需的重量的大体线性的曲线图，以确定用于特定大小的空气堡垒10的适当重量的弦杆24。虽然这可能需要做一些常规实验，但本领域技术人员将能够在不过度进行实验的情况下完成这个确定。
弦杆24可以通过多种方法固定到空气堡垒10的底部边缘。这些方法可以包含：弦杆24可以插入并收容在其中的沿底部边缘的套筒；沿底部边缘的一系列的搭扣或维可罗tm，该一系列的搭扣或维可罗tm可以被折叠在弦杆24上方以将弦杆24牢固地维持在所形成的套筒中；或者弦杆24可以被缝合到板或多个板的底部边缘中。此外，弦杆24可以沿底部边缘的整个长度或者仅一部分长度被结合。优选地，弦杆24沿空气堡垒的底部边缘的约75％至100％固定。
iv空气迫使装置
空气迫使装置可以是提供期望的立方英尺的气流以对期望大小的空气堡垒10进行充气从而使底部边缘维持在表面或地面正上方的任何装置。市场上可以买到的流行的空气迫使装置是风扇，其具有各种形状和大小。虽然许多风扇可以适于提供本发明所期望的气流，但常见的具有三种设置的20英寸箱式风扇(lasko20英寸箱式风扇(b20200)，walmartbentonvilleak，holmes箱式风扇20”(hbf2002a-w)，targetminneapolis，mn，airking20”箱式风扇(g3328682)zoro，inc.，buffalogroveil)特别易于使用。低等设置提供每秒3.3立方英尺的空气，中等设置提供每秒4.6立方英尺的空气，高等设置提供每秒6.0立方英尺的空气。
v.制备
表1包含用于制备图1中提供的配置的各种大小的悬浮式空气堡垒的一般构造参数的信息。
表1
1该图表用于重心不超过其高度的50％的悬浮式空气堡垒。
2窗口大小支持可渗透的透明硬纱材料。
vi使用
悬浮式空气堡垒被维持在未系紧的系带袋中，然后将悬浮式空气堡垒移出并平放在地板上。如果护罩没有附接，则使用者将护罩附接在板的孔洞或孔之上。在该示例中，护罩的另一端然后被附接在箱式风扇上。根据连接器的类型，护罩可以通过维可罗tm贴或者具有拉绳系带的机罩来固定。一旦连接被固定并且风扇就位，启动风扇并且空气堡垒充气。在一种实施方式中，空气堡垒的体积为60立方英尺(其中包含了护罩的体积)，并且重量为23盎司(其中包含了弦杆的重量)。悬浮式空气堡垒在20英寸的箱式风扇的低设置下于18秒内被充气，在中等设置下于13秒内被充气，并且在高设置下于10秒内被充气。在该配置中，当弦杆的沿底部边缘的配重均匀分布并且不小于空气堡垒总重量的20％时，发生有效悬浮。一旦悬浮式空气堡垒被充气，可以通过抓住20英寸箱式风扇顶部的把手并将风扇移位到合适位置来将悬浮式空气堡垒移动到表面上期望的位置。空气堡垒将维持充气，会随风扇移动，并在风扇静止时重新将其自身调整到相对于风扇的正常定向。悬浮式空气堡垒的细微调整可以通过仅转动风扇来完成。空气堡垒将跟随风扇移动，并在移动过程中或移动完成时将其自身重新调整到相对于风扇的正常定向。在空气堡垒的周界配重、空气堡垒的大小、被迫使进入堡垒的空气的体积以及构成堡垒的板的重量之间的平衡允许堡垒同时维持稳定和悬浮。
虽然本文已参照本发明的具体实施方式示出和描述了其所有基本特性和特征，但是在前述公开内容中计划了修改、各种变化及替换的余地，并且将明显的是，在某些情况下，在不脱离如前阐述的本发明的范围的情况下，本发明的一些特征可以在不相应使用其他特征的情况下被采用。还应理解的是，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本领域技术人员可以进行各种替换、修改和变化。因此，所有这样的修改和变化以及替换都包含在由随附权利要求所限定的本发明的范围内。