一种可自由转向及自平衡恢复飞行滑板转向系统的制作方法

本实用新型涉及航空航天领域，具体而言，属于个人飞行器领域，涉及一种以普通滑板类运动操作技术可控的可自由转向及自平衡恢复飞行滑板转向系统。

背景技术：

人类在不断进步的过程中，把其活动空间由小片区域延展到这个地表，从平面陆地上发展到空中乃至宇宙，然而其相对自由活动的空间仅限于地表及高空(飞机)，其间拥有巨大未被开发的活动空间。本实用新型旨在提供一种可行、操作灵活、安全、得以广泛推广进而改变人类娱乐、出行方式的个人飞行器—飞行滑板的转向系统，进而缓解交通压力、为青少年提供新式娱乐方式。

十分普及，以灵活操作著称的板类运动如：四轮滑板、冲浪、单板滑雪，自然成为了众多个人飞行器的衍生来源。

近日，世界各地同志之士纷纷公开各自创新实用新型：

2014年10月，美国Hendo Hover团队公开了第一款悬浮滑板Hendo Hoverboard公开号WO/2015/157333，该滑板属于磁悬浮飞行器领域，滑板下方装有四个悬浮引擎，靠自身产生的特殊磁场将自身托离地面约1英寸左右，承载能力极限300镑，原理与磁悬浮列车相似。该滑板因离开地表而极大减少了摩擦力，在空中可实现贴地漂浮效果。但该功能只能在特定非铁金属表面实现，具有很大活动局限性；其次，磁悬浮技术耗电巨大，使得该滑板只能持续工作7分钟；再者，该磁悬浮滑板制造成本巨大，日前市面售价1万美元(合人民币约6.5万)；同时，由个别官方未做配乐处理的视频可得出，该滑板引擎在向外发射磁粒子轰击下方金属地面时，会发出尖锐刺耳噪音；最为重要的是，虽然该设计可以用遥控器控制非载人状态下该滑板平移变向，但当有人在滑板上操作时无法自由控制，滑板上操作者无法控制滑板速度及前进方向，无法转弯，除非撞到障碍物，只会笔直漂浮，只要操作者重心一不稳，滑板就会被操作者的双脚反向推出，使操作者摔落。但该设计核心的磁动力引擎的原理对该领域的潜在影响十分巨大。

次年2015年5月，加拿大实用新型家克特林·亚历山德鲁·杜鲁(Catalin Alexandru Duru)公开了一种八旋翼悬浮滑板Omniboard，以飞行275.9m的距离打破吉尼斯纪录。该滑板以12块锂电池为电源，一个主碳纤维架下方固定的八个螺旋桨为动力源，操作原理为：通过手中遥控装置操控，改变各旋翼功率，使滑板向某一侧倾斜，从而向该方向飞行，与遥控市场上销售的四旋翼无人机相似。因上述操作原理，操作者需实现手上操作和身体重心保持平衡达到完全同步，所以操作时经常会出现因手上操作与重心改变不同步而导致飞行滑板飞行极为不稳定，危险系数大，难度系数大，操作者被迫全程处于高度紧张状态，调整重心以配合手上操作，同时不得不为保持平衡而减小操作幅度，大大限制了滑板的前进速度；其次虽被称为飞行滑板，该设计与滑板实质上并无关系，并非以大众所熟悉的，操作灵活，与冲浪、单板滑雪相似的操作方式为原理，(即：该滑板并非在保持机体水平的前提下水平移动，主要前进方向为操作者正前方，而非侧面)，该设计是利用简单的反向喷气实现前进的个人飞行器，无法令操作者体验与普通各式滑板、冲浪、单板滑雪相似的快感与刺激；同时，操作时双脚被牢牢束缚且动作必须一致，限制了操作者双脚的操作自由程度；另外，该滑板续航时间仅有1分三十余秒。不过该滑板证明了以旋翼、涵道风扇作为动力源支撑滑板的可行性。

同年罗马尼亚Arcaspace团队推出了另一款以36个涵道风扇作为动力源的悬浮滑板Arcaboard。该滑板原理基本与上述Omniboard相同，操作上全程靠改变操作者重心来改变滑板倾斜方向，即飞行方向。由于只靠改变重心来操作，操作者也需全程保持高度紧张状态，因为轻微的重心改变就会引起整个机身的倾斜，稳定性低，为保持平衡而减小操作幅度，同样大大限制了滑板的飞行速度，同时用以保持成平衡的双手并未得到完全解放；另同所述Omniboard一样该设计实质上与滑板无关，理由同上；附，造价高，市场售价14900美元(合人民币约9.7万)；飞行高度低。

同年日本雷克萨斯公司Lexus公开了一款利用高温超导材料、液氮、永磁体轨道的悬浮滑板Slide。该滑板真正意义上继承了滑板类运动的操作技巧，并带给使用者相似的刺激体验。但是，该滑板仅限在特质永磁体轨道上使用，在单纯普通地面如水泥地等表面无法工作；另外，由于轨道窄，滑板与轨道垂直方向上的平衡并不是十分稳定，操作难度系数大，学习困难，即使雷克萨斯公司聘请的世界知名滑板手Ross Mcgouran，也是屡次失败，经过数百天的练习才得以初步驾驭。

同2015年，中国苏州数字鹰科技发展有限公司申请专利(公告号CN 205235352U)，公开了双承载部飞行滑板，其滑板基本水平行进原理与Omniboard和Arcboard相同，优缺点相似。进一步的，该设计转向系统基本原理与本专利相似，但是：

一、本方案设计上述三种飞行滑板水平方向上的前进所采用的技术方案不同，本设计是以普通滑板类运动操作技巧进行操作。

二、首先，其所涉及滑板技术方案无法实现行进间竖直方向上的运动操作(前进上升及前进下降)；

三、其实用新型无法同时实现前进与转向，其滑板水平方向上的移动依靠操作者重心的改变，致使滑板机身发生倾斜从而向倾斜方向前进，如果操作者意欲同时进行转向操作，会导致滑板沿倾斜方向为轴发生旋转，当操作者旋转到面向或背向前进方向时，滑板仍处于倾斜状态，会由于操作者重心不稳而倾侧失控，因这一情况发生速度会非常快且该滑板设计无扭杆自平衡恢复机制，操作者无法及时做出逆操作，发生危险，因此为保证安全，操作者主观上在前进过程中无法进行水平方向上的转向。同时，操作者会在前进过程中由于双脚用力轻微的差异做出转向的误操作，危险系数大，结果如上；

四、再者，因该滑板在前进过程中机体处于倾斜状态，轻微的重心改变就会使滑板大幅度倾斜，需附加恢复调节机制，使系统复杂化。

五、进一步的，该滑板设计指明两承载部可相对旋转，但由于旋转十分自由，毫无限制，使得一旦操作者因误操作或重心失稳导致操作幅度过大，飞行滑板将迅速发生旋转，导致操作者进一步失控，实际操作中，另有风等其他太多不可控环境因素，危险系数大。

六、本专利无需应用其权利书中所述主控模块及高度感应模块；其专利中未指明陀螺仪与系统其他机制配合的技术方案，在此仅代表个人观点猜测其目的为解决上述三四五的问题，若是如此，用陀螺仪来配合该专利的四个引擎部分所涉及的系统将十分复杂--由于两个承载部需要相对旋转来完成转向操作，其自然需要两承载部各自配有一套陀螺仪系统否则无法判断机体整体的状态，这样一来，还需解决两个系统间的协调问题，每个系统又各涉及多个引擎，将问题复杂化；其所述高度感应模块会因滑板倾斜、滑板下方的地势物品建筑等干扰，且会限制飞行滑板纵向操作空间，

技术实现要素：

为开发人类尚未有效利用的活动空间-低空，本实用新型旨在提供一种可行、操作灵活、安全、令操作者放松、因操作技术与普通滑板类运动操作技术相仿而得以广泛推广、进而改变人类娱乐出行方式的个人飞行器—飞行滑板的转向系统，从而缓解交通压力、为青少年提供新式娱乐方式。

不同于以往部分号称“飞行滑板”但操作技术与滑板不相干的实用新型设计，包含本实用新型扭杆转向系统的飞行滑板是真正意义上的飞行滑板，其操作技术因与四轮滑板、蛇板(活力板)、单板滑雪、冲浪相似，在充分考虑其他各现有方案的优缺点后所提供的更为先进合理的操作系统，可使操作者在空中体验滑板类运动独特的侧向前进方式所带来的快感。

本实用新型的技术方案：

一种可自由转向及自平衡恢复飞行滑板转向系统，包括左载力板1、右载力板2、气体动力引擎、扭杆连接转向结构4、通气口5、固定器6和开关7；

机体承载部由左载力板1和右载力板2组成，独立承载操作者左右脚，左载力板1和右载力板2通过扭杆连接转向结构4活动连接；机体承载部上设有通气结构，供空气顺畅流通；

所述的扭杆连接转向结构4为扭杆结构，由多层韧性金属板条组成；

动力部包括竖直气体动力引擎3-1和水平气体动力引擎3-2，多个竖直气体动力引擎设置在左载力板1和右载力板2下端面，多个水平气体动力引擎设置在左载力板1和右载力板2两侧，其中，水平气体动力引擎位于机体承载部两侧，以操作者主观视角为准，喷射方向水平向右；

所述的动力部中的竖直气体动力引擎和水平气体动力引擎为旋翼风扇；

所述的竖直气体动力引擎细分为竖直朝下的主气体动力引擎和朝向斜下方的副气体动力引擎组，在产生足够的竖直方向上的支持力的前提下，同时稳定机身，减少侧翻的危险；

固定部为设置在左载力板1和右载力板2上的固定器6，用于固定操作者双脚，使操作者时刻对滑板可以施加控制，增强操作者对飞行滑板的控制力，使操作更安全灵活；

能源部，由锂电池、内燃机、涡轮机、太阳能电池等现有能源产生装置组成，固定在机体内部，旨在为整个系统提供能量；

开关，用于启动关闭滑板。

本实用新型的有益效果：本实用新型是在考虑到人体运动时实际意欲的操控与本能反应机制之间的合理性匹配，所设计出的一种以普通滑板类运动操作技术可控的可自由转向及自平衡恢复飞行滑板转向系统。目的提供一种真正意义上的飞行滑板的转向操作系统，使以简单滑板类运动操作技术为基础实现操作的飞行滑板成为可能。飞行中本实用新型仅靠双脚及重心改变进行操作，解放操作者双手，操作更安全灵活，符合人体运动机制，让操作者在空中享受同样的滑板类运动独特体验和自由飞行的乐趣，从而使飞行滑板得以大范围普及，以改变人类出行娱乐方式。

附图说明

图1为一种可自由转向及自平衡恢复飞行滑板转向系统的俯视图。

图2为一种可自由转向及自平衡恢复飞行滑板转向系统的主视图。

图3为一种可自由转向及自平衡恢复飞行滑板转向系统的仰视图。

图4为一种可自由转向及自平衡恢复飞行滑板转向系统的左视图。

图5为操作状态下，可自由转向及自平衡恢复飞行滑板转向系统的示意图。

图6为一种可自由转向及自平衡恢复飞行滑板转向系统的右转向指示图。

图7为右转向操作状态下，可自由转向及自平衡恢复飞行滑板转向系统的左视图。

图8为一种可自由转向及自平衡恢复飞行滑板转向系统的左转向指示图。

图9为左转向操作状态下，可自由转向及自平衡恢复飞行滑板转向系统的左视图。

图中：1左载力板；2右载力板；3-1竖直气体动力引擎；

3-2水平气体动力引擎；4扭杆连接转向结构；5通气口；6固定器；7开关。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本实用新型的具体实施方式。下列说明以惯有手为右手的操作者操作为例，惯用手为左手的操作者操作须将下述左右脚操作及方向对调即可。

实施例

如图1-2一种可自由转向及自平衡恢复飞行滑板转向系统，包括左载力板1、右载力板2、气体动力引擎、扭杆连接转向结构4、通气口5、固定器6和开关7；

机体承载部由左载力板1和右载力板2组成，独立承载操作者左右脚，左载力板1和右载力板2通过扭杆连接转向结构4相连接；机体承载部周围设有通气结构，供空气顺畅流通；

所述的扭杆连接转向结构4为扭杆结构，由多层韧性金属板条组成；

动力部包括竖直气体动力引擎3-1和水平气体动力引擎3-2，多个竖直气体动力引擎设置在左载力板1和右载力板2下端面，多个水平气体动力引擎设置在左载力板1和右载力板2两侧。其中，水平气体动力引擎位于机体承载部两侧，以操作者主观视角为准，喷射方向水平向右；

所述的动力部中的竖直气体动力引擎和水平气体动力引擎为旋翼风扇；

所述的竖直气体动力引擎分为竖直朝下的主气体动力引擎和朝向斜下方的副气体动力引擎组，在产生足够的竖直方向上的支持力的前提下，同时稳定机身，减少侧翻的危险；

固定部为设置在左载力板1和右载力板2上的固定器6，用于固定操作者双脚，使操作者时刻对滑板可以施加控制，增强操作者对飞行滑板的控制力，使操作更安全灵活；

能源部，由锂电池、内燃机、涡轮机、太阳能电池等现有能源产生装置组成，固定在机体内部，旨在为整个系统提供能量；

开关，用于启动关闭滑板。

双脚固定后，操作者竖直站立在滑板上，打开开关，滑板以较大功率启动，上升一段时间后功率恒定进入水平操控模式。

水平推进动力部启动，产生恒定向右喷射气流，推动机体水平向左运动，滑板水平前进；

当操作者双脚施力踩踏控制使两侧载力板以扭杆连接转向结构为轴相对旋转，致使两载力板不处于同一平面内，其下方固定的竖直升降动力部喷气方向不同从而使机体旋转，改变机体前进方向。

扭杆转向结构两端固定于两侧载力板之间，进行转向操作时，扭杆结构受力发生扭动，产生反向较大的矩，与扭转程度正相关，且存在扭转程度极限。目的限制操作幅度及过度灵敏性，避免双脚轻微的施力不均而导致滑板状态的改变，同时使操作者无法轻易大幅度改变机体状态而导致失控等危险；进一步的，停止施力时载力板就会立即自动恢复相对平衡状态，尽可能减少失控机率。

此时，操作者只需适度反向操作施力，便可使滑板停止旋转。

同时在水平推进动力部的作用下，飞行滑板将在前进同时改变机体朝向—即水平推进动力引擎喷射方向，实现在前进中转向。

因如上所述技术方案，欲使转向中的飞行滑板停下旋转，需适度反向操作，所以该滑板在空中将以S型轨迹转弯与大众所熟知的蛇板相似，又以直线前进不同于蛇板，与大众所熟知的四轮滑板、单板滑雪及冲浪运动相似。

当操作者双脚控制使二载力部向同侧倾斜时，致使两气体动力组同向喷射，使机身在贴近侧立弧形墙面飞行时，与墙面保持一定距离平滑转弯。

进一步的，当操作者在前进中，当操作者将重心移至右脚(后脚，相对于前进方向)，致使滑板机头轻微上扬时，水平前进动力部的气体动力引擎向后下方喷射气流，对滑板推动力水平分力大于竖直升降动力部对滑板推动力水平分力，同时所述竖直升降动力部支持力竖直方向分力与水平前进动力部对滑板支持力竖直方向分力之合力大于机体与操作者总重，使滑板向前上方上升前进；

进一步的，当上述操作幅度变大，致使水平前进动力部对滑板推动力水平分力大幅度小于竖直升降动力部对滑板推动力水平分力，同时竖直升降动力部支持力竖直方向分力与水平前进动力部对滑板支持力竖直方向分力的合力大于等于机体与操作者总重，或小于的程度不至于导致滑板坠落，悬浮滑板刹车做水平方向上的减速运动。

反之，当操作者将重心放在左脚，滑板向前下方前进下降；

当下降到一定高度时，操作者手控开关至相应档位，滑板执行降落程序，逐渐减小动力部个引擎功率，平稳下降，落地后，手控开关关闭全部系统。

以上所述为该飞行滑板转向系统设计主要结构功能及优势，又不限于所述功能优势，部分结构如水平和垂直动力部中的引擎、扭杆种类形状、能源部组份有多种替换方案，应均属于该专利保护范围之内。由于本设计因其中包含扭杆转向结构而在性能上优于当今已有其他各项飞行滑板实用新型，任何将该结构应用于相似个人飞行器的团体个人应均视为侵权。