BRPI0617573A2 - objeto adaptado para flutuar no ar e mÉtodo para suportar um objeto livremente no espaÇo - Google Patents

Abstract

OBJETO ADAPTADO PARA FLUTUAR NO AR E MÉTODO PARA SUPORTAR UM OBJETO LIVREMENTE NO ESPAÇO. Um objeto é suportado livremente no espaço sem requerer um ponto de ancoragem conectado ao solo, ligando o objeto a uma estrutura suporte adaptada para flutuar no ar quando enchida com um gás tendo gravidade específica maisbaixa do que o ar a uma pressão controlada que provei a uma flutuação suficiente para objetos de diferentes pesos. A estrutura suporte é liberada junto com o objetoligado de modo a alcançar uma posição de equilíbrio onde uma força de flutuação da estrutura suporte compensa um peso combinado do invólucro e objeto ligado. O objeto pode ser integral com a estrutura suporte e pode ser um dispositivo elétrico auto-energizado operando com energia de uma bateria ou solar. O invólucro pode ser uma plataforma flutuante ou pode ser parte de um objeto.

Description

"OBJETO ADAPTADO PARA FLUTUAR NO AR E MÉTODO PARASUPORTAR UM OBJETO LIVREMENTE NO ESPAÇO".Campo da InvençãoEsta invenção relaciona-se com métodos para ancorarobjetos no espaço.Antecedentes da invençãoNão obstante a relatividade, nós continuamos a viver emum mundo Newtoniano, onde a Terceira Lei do Movimento deNewton dita nosso modo de pensar e construção. Portanto,a realização que um corpo em equilíbrio sujeito a umaação exibe uma reação igual e oposta não é só umadescrição do mundo Newtoniano, ela é um projeto para acriação de um ambiente seguro e útil. Especificamente,até o ponto onde a presente invenção está envolvida,qualquer objeto que requeira ser suportado no espaço égeralmente assumido a requerer uma superfície suportesobre a qual ele descanse. Então, por exemplo, lâmpadasdescansam sobre mesas ou pisos ou são montadas em paredesou tetos; fotografias são penduradas via ganchos; avisossão colocados com pinos em paredes ou são pendurados deganchos em tetos e assim por diante. Para ter certeza,aparelhos elétricos operando em energia de condutoresrequerem conexão elétrica à fonte elétrica; e tipicamentea conexão elétrica serve também para efetuar conexãomecânica à superfície suporte constituída pela parede outeto. Mas, de fato, a conexão elétrica não necessita sersuporte mecânico; nem é necessário que o suporte mecânicosirva para conectar a um ponto elétrico. Assim, umaparelho elétrico operado por bateria tal como umrelógio, por exemplo, que não requer conexão elétricadeve apesar de tudo ser suportado em uma superfíciesuporte adequada tal como uma parede.Até o ponto em que superfícies suporte mecânicas estãosujeitas a fricção, o que não é sempre desejável, houvetentativas na técnica para elevar objetos acima de seussuportes. Este é o princípio do hovercraft e depois delevitação magnética como advogada pelo Prof. Eric.Laithwaite do Imperial College, Londres, Reino Unido, queeventualmente encontrou sua realização em trens Maglev.Alguns destes princípios são divulgados na literatura depatentes, sempre para as mesmas finalidades ou similares.

A patente US n° 4.693.695 (Cheng) publicada em 15 desetembro de 1987 divulga um brinquedo de ação de balãoascendente e descendente que inclui um envelope cheio comum gás mais leve do que o ar, o envelope repetidamentesubindo e alternativamente descendo um tanto.

A patente US n° 6.390.651 (Bertrand) publicada em 21 demaio de 2 002 divulga um brinquedo que simula uma luailuminada suspensa com uma espaçonave de longas pernassob ela. O brinquedo inclui um aparelho de iluminaçãopreso a um balão por um cordão sob tensão. O aparelho deiluminação, localizado totalmente fora do balão, iluminao interior.do balão tal que o balão pareça aceso.

O aparelho de iluminação tem pelo menos três braços seestendendo a partir de um corpo tendo um fixador detravamento. O fixador de travamento é ligado por cordãosob tensão ao pescoço do balão. Cada braço termina em umajanela para contatar a superfície do balão e paratransmitir luz através da superfície para o interior dobalão. Em uma configuração, o aparelho de iluminação tempeso tão suficientemente baixo que o brinquedo flutua no ar.

As patentes US nos 6.106.135 e 6.371.638 (Zingale eoutros) divulgam um corpo de balão translúcido inflávelque tem uma força de levantamento líquida predeterminadamediante a inflação com um gás mais leve que o ar. Umafonte de luz é ligada ao balão por inflação por uma cordatransmissora de luz. Para manter o balão flutuanteflutuando enquanto ligado à corda transmissora de luz, acorda transmissora de luz tem um peso líquido menor que aforça de levantamento líquida do balão em um estadoinflado com gás mais leve do que o ar nele.

A patente US n° 5.499.941 (Penjuke) publicada em 19 demarço de 1996 divulga um dispositivo de inflação de balãotendo uma lâmpada ligada a uma extremidade de um tubo eiluminada por uma fonte de energia externa conectada naoutra extremidade da lâmpada. 0 tubo encaixa a luzprimeiro dentro do pescoço de um balão, um selo mecânicosendo formado o qual impede gás de passar entre o flangee a haste do balão. A fonte de energia da lâmpada podeser removida do tubo e uma corrente de gás pode serprojetada dentro do balão, inflando-o, mas o tubo éarranjado e configurado tal que o gás no balão não possafluir para fora do balão através do tubo.Nenhuma das referências mencionadas acima se relacionaespecificamente com a necessidade de ancorar um objeto noespaço sem ligá-lo a uma superfície de suporte que sirvacomo um ponto de ancoragem conectado ao solo. Massuperfícies suporte não estão sempre disponíveis, porexemplo quando é requerido suportar um objeto fora semrecorrer a uma coluna suporte; ou quando uma superfíciesuporte disponível está totalmente usada ou inacessível.Até o ponto em que algumas das referências mencionadasacima permitam um objeto, tal com uma lâmpada elétrica,ser suportado no espaço é meramente um subproduto de umbalão de brinquedo iluminado e a lâmpada é restringidapara encaixar dentro do balão. Mesmo no caso específicoonde o balão dessa forma suporta uma lâmpada elétrica noespaço, isto impõe severas limitações na magnitude dalâmpada e portanto em sua intensidade. A lâmpada deve serfisicamente suficientemente pequena para encaixar dentrodo balão e para ser inserida através de seu pescoço sem orisco de rasgar o balão. Além disso, ela não deve sermuito brilhante uma vez que o calor resultante o maisprovavelmente faria o balão explodir.Estas desvantagens parecem ser evitadas na patente U.S.n° 6.390.651 mencionada acima, onde uma lâmpada é fixadaexternamente ao balão para iluminação através dasuperfície translúcida do balão. 0 balão deve ser enchidocom hélio de modo a flutuar, mas ele deve então seramarrado com um cordão de modo a impedir que flutueembora. De fato, é especificamente recomendado que quandousando uma configuração na qual o balão é enchido comhélio, a extremidade livre do cordão seja amarrada a umobjeto pesado ou ao pulso ou braço do usuário paraimpedir o brinquedo de flutuar para longe.

As patentes US nos 6.106.135 e 6.371.638 mencionadasacima se relacionam com balões de flutuação livre, mas decapacidade de levantamento muito limitada. Assim, énotado que balões de festa convencionais cheios de hélio inflados recentemente medindo cerca de 30 cm de altura de2 5 cm de diâmetro têm uma força líquida de levantamentode aproximadamente 14 gramas. Estas duas patentesempregam uma fibra óptica cujo comprimento é tal que seupeso seja menor que 14 gramas e possa portanto ser suportada por um balão de festa inflado com hélio,enquanto permitindo a luz ser conduzida dentro do balãovia o cordão de fibra ótica. Portanto está claro queestas referências não fazem sugestão a suportar objetosno espaço. Além disso, tais balões são intencionados para uso só uma vez e não são adaptados para suportardiferentes objetos e carecem de qualquer método paracontrolar a flutuação do balão. Geralmente, uma vez quetais balões são intencionados para uso só uma vez, elessão formados de um material tal como Mylar® que é muito leve tal que flutuação suficiente possa ser conseguidacom volume mínimo. Entretanto, tais materiais não sãoadaptados para suportar tratamento rude ou batidas comorequerido para uso não descartável.

A patente US n° 5.014.757 (Donaldson e outros) publicada em 14 de maio de 1991 divulga um dispositivo de balão queinclui um recipiente interno e um recipiente externo quesão móveis entre si. 0 dispositivo inclui um recipientede gás pressurizado montado no recipiente interno e ummecanismo de disparo que é operado batendo o dispositivo contra uma superfície sólida tal como o topo de uma mesaou similar. O mecanismo de disparo perfura o recipientepressurizado e permite gás escapar para dentro dodispositivo, e este gás é guiado via orifícios para obalão que é seladamente mantido sobre o dispositivo porum elemento tipo O-ring.

A patente US n° 6.099.376 (Singhal e outros) publicada em8 de agosto de 2 000 divulga objetos de brinquedo sem pesoonde a força de flutuação para cima de gás mais leve queo ar dentro do corpo do objeto de brinquedo écuidadosamente balanceada contra o peso gravitacional doobjeto de brinquedo usando um sistema de pesos deequilíbrio e pesos de orientação permitindo o objeto debrinquedo ficar em uma altura e orientação no espaço ondeele está depositado.

A US 6.425.552 (Lee e outros) divulga um sistema degerenciamento térmico cíclico para responder aos ciclosde aquecimento diurno e resfriamento noturno para manteruma plataforma de alta altitude em uma posição geostáticapor longos períodos de tempo.

A patente US n° 4.931.028 (Jaeger e outros) publicada em5 de junho de 1990 divulga um balão dirigível debrinquedo com pelo menos um motor montado em um lado decima de um balão dirigível inflável com gás hélio comomembro, e um circuito de controle por infravermelho esuprimento de energia montados em um lado de baixo. Obalão dirigível opera a partir de um suprimento deenergia independente e é controlado pelo sistema decontrole independente que recebe sinais de controle de umtransmissor.

Em conclusão, nenhuma das referências acima mencionadasse relaciona com o suporte flutuante de objetos, tal comoluzes elétricas e outros acessórios e outros acessóriosde manutenção doméstica ou de escritório de uma maneiraque mesmo objetos massivos possam ser suportados noespaço sem requerer ligações ou outros suportes baseadosno solo.

Adicionalmente, a técnica anterior não parece serelacionar com um suporte flutuante modular através doqual diferentes objetos podem ser suportados pela mesmaplataforma. Assim, os dispositivos da técnica anteriorsão projetados para levantar objetos de um peso quecorresponda a uma flutuação fixa do dispositivo. Atentativa de suportar objetos mais pesados faria odispositivo afundar.

Sumário da invenção

É portanto um objetivo da invenção prover um método eaparelho para suportar um objeto livremente no espaço semrequerer uma ancoragem tal como uma superfície suporte ouuma coluna.

É um objetivo adicional da invenção prover tal aparelhoque seja amigável para uso múltiplo.

É ainda um objetivo adicional da invenção prover talaparelho que seja modular e permita diferentes objetosserem suportados pela mesma plataforma de flutuação. Éainda um objetivo adicional da invenção prover talaparelho que seja totalmente independente de modo apermitir o aparelho flutuar quando requerido.

Estes objetivos são realizados de acordo com um primeiroaspecto da invenção por um método para suportar um objetolivremente no espaço sem requerer um ponto de ancoragemconectado ao solo, o citado método compreendendo:ligar o objeto a uma estrutura suporte oca que sejaadaptada para flutuar no ar quando cheia com um gás tendouma gravidade específica mais baixa do que o ar;acoplar um suprimento de gás à estrutura suporte via ummanômetro que seja ajustado para uma pressão controladaadaptada para conseguir uma força de flutuação daestrutura suporte que compense um peso combinado daestrutura suporte e objeto ligado;encher o vazio na citada estrutura suporte com umaquantidade do citado gás na citada pressão controlada; eliberar a estrutura suporte cheia de gás junto com oobjeto ligado de modo a alcançar uma posição deequilíbrio onde a citada força de flutuação da estruturasuporte compense um peso combinado da estrutura suporte eobjeto ligado.De acordo com um outro aspecto da invenção é provida umaestrutura suporte oca para suportar um objeto livrementeno espaço, a citada estrutura sendo adaptada para flutuarno ar quando cheia com um gás tendo uma gravidadeespecífica menor que o ar e sendo adaptada para serenchida antes de usar via um mecanismo de enchimento degás com uma quantidade do citado gás a uma pressãocontrolada de modo a garantir que uma força de flutuaçãodo invólucro compense um peso combinado da estruturasuporte e objeto ligado;

o citado mecanismo de enchimento de gás sendo integralcom a estrutura suporte e incluindo uma entrada paraacoplamento a um suprimento de gás e uma válvula depressão ajustável para regular a pressão do gás.

Em uma configuração da invenção, a estrutura suporte éuma plataforma flutuante tendo um ponto de ancoragem paraligar um objeto à plataforma flutuante, através do que emuso a plataforma flutuante junto com o objeto ligadoalcançam uma posição de equilíbrio onde uma força deflutuação da plataforma age contra um peso combinado daplataforma e objeto ligado.

Em tal configuração, o objeto pode ser integral com aplataforma flutuante e pode ser um dispositivo elétricoauto-energizado operando com energia de uma bateria ousolar. Mais geralmente, o objeto pode ser separado daestrutura suporte ou integral com a mesma. Ele tambémpode ser parte do objeto, tal como um revestimento deparede oca dentro de um alojamento do objeto edimensionado tal que, quando cheio com uma quantidadepredeterminada de gás, o objeto flutue no ar.

Descrição resumida dos desenhos

Para entender a invenção e ver como ela pode serexecutada na prática, algumas configurações exemplaresserão agora descritas, por meio de exemplo não limitante,com referência aos desenhos anexos, nos quais:

As figuras Ia e Ib mostram respectivamente representaçõesde estrutura de arame e sólida de uma plataformaflutuante para suportar um objeto livremente no espaço deacordo com uma primeira configuração da invenção;As figuras 2a e 2b mostram representações figurativas deestrutura de arame de uma lâmpada elétrica auto-energizada encerrada dentro de um envelope externoacomodando um conector de gás que se acopla à plataformaflutuante;

A figura 3 mostra figurativamente uma representação deestrutura de arame de componentes da lâmpada e conectorde gás mostrado nas figuras 2a e 2b;

A figura 4 é uma representação figurativa de estrutura dearame da plataforma flutuante e dos componentesassociados do conector de gás em uso;

As figuras 5a e 5b mostram diferentes vistas emperspectiva de componentes do conector de gás;

As figuras 6a e 6b mostram diferentes vistas emperspectiva de uma lata de gás de acordo com uma primeiraconfiguração adaptada para encher a plataforma flutuantecom gás hélio;

As figuras 7a e 7b mostram diferentes vistas emperspectiva da lata de gás mostrada nas figuras 6a e 6bquando conectada ao conector de gás durante o uso;As figuras 8a e 8b mostram diferentes vistas emperspectiva da plataforma flutuante e objeto ligado insitu;

A figura 9 é uma representação figurativa mostrando o usoda plataforma flutuante para suportar objetos no espaço;As figuras 10a, IOb e IOc são representações figurativasmostrando uma lata de gás de acordo com uma segundaconfiguração;

A figura 11a é uma representação figurativa mostrando umdispositivo integral com uma carcaça flutuante tendo umaseção de parede oca;

A figura 11b é uma representação figurativa dodispositivo da figura lia mostrando uma vista destacadada seção de parede oca;

A figura 12a é uma representação figurativa mostrando umdispositivo descartável que flutua quando uma unidade degás selada é rompida; eA figura 12b é uma vista meio em corte explodidafigurativa mostrando um detalhe do dispositivorepresentado na figura 12a.Descrição detalhadas de configuraçõesNa descrição seguinte, as características que aparecem emmais do que um desenhos serão identificadas por numeraisde referência idênticos.As figuras Ia e Ib mostram representações figurativas emestrutura de arame e sólidas de uma plataforma flutuante10 de acordo com a invenção para suportar livremente umalâmpada elétrica auto-energizada portátil 11 ou outrosobjetos no espaço. A plataforma flutuante 10 constituiuma estrutura suporte oca formada de um material plásticosemi-rígido, impermeável a gás, que é suficientementeforte para suportar batidas e similares sem explodir,enquanto sendo suficientemente leve tal que quando cheiacom gás hélio seja capaz de flutuar no ar enquantosuportando a lâmpada 11. Um assento de válvula 12 éformado em uma superfície inferior da plataformaflutuante 10 para acomodar um correspondente assento deválvula 13 formado na lâmpada 11 via um adaptador 14 quepermite diferentes objetos tendo diferentes assentos deválvula serem seladamente conectados à plataformaflutuante 10.As figuras 2a e 2b mostram representações figurativas emestrutura de arame da lâmpada 11 encerrada dentro de umenvelope externo 15 acomodando um mecanismo de enchimentode gás acoplado via um conector de gás 16 que se acopla àplataforma flutuante e é mostrado na figura Ib e emmaiores detalhes nas figuras 5a e 5b. 0 envelope externo15 também encerra um circuito elétrico (não mostrado)para operar a lâmpada bem como, claro, a própria lâmpada(também não mostrada) . Um alojamento de bateria 17 paraacomodar uma ou mais baterias pode ser inserido dentro deum furo axial 18 dentro do alojamento do envelope externo15, o qual é então selado em sua extremidade inferior pormeio de uma capa de selagem inferior 19. Para o propósitoda descrição e das reivindicações anexas, o envelope 15 eseus componentes associados constituem um objeto que deveser suportado pela plataforma flutuante 10. Seráclaramente apreciado que outros aparelhos podem seracomodados dentro do envelope 15; e como notado acima,diferentes envelopes tendo diferentes ligações podem serprovidos para acoplamento à plataforma flutuante 10 viaadaptadores apropriados. Em tal arranjo, a lâmpada émontada na extremidade superior do furo axial 18 de modoa iluminar o interior da plataforma flutuante 10, a qualpode ter formato de balão como mostrado nas figuras ecuja superfície pode ser formada de material transmissorde luz. Entretanto, de acordo com uma configuraçãoalternativa, a lâmpada pode ser montada na extremidadeinferior do furo axial 18, de modo a iluminar para baixoquando a plataforma flutuante 10 for colocada flutuando.Tal configuração é descrita em mais detalhes abaixo comreferência à figura 13. Em ainda uma outra configuração,conexões elétricas podem ser formadas na extremidadeoposta do furo axial 18 de modo a permitir a conexão dalâmpada em qualquer extremidade.

As figuras 3a e 3b ilustram em mais detalhes oscomponentes do alojamento da bateria 17 mostrando a capade selagem inferior 19 que se encaixa em uma extremidadeinferior do alojamento de bateria 17. Ambas as capas deselagem superior e inferior 20 incluem respectivoscontatos de bateria elétrica (não mostrados) sobresuperfícies internas das mesmas. 0 alojamento de bateria17 pode adicionalmente incluir quaisquer eletrônicosassociados com a lâmpada bem como o alojamento da lâmpadae a própria lâmpada. A capa de selagem superior 20 éformada de material transparente leve de modo a permitirluz iluminar o interior da plataforma flutuante 10.

A figura 4 é uma representação figurativa explodida emestrutura de arame da plataforma flutuante 10 e doscomponentes associados do mecanismo de enchimento de gásmostrado em detalhes ampliados nas figuras 5a e 5b. Emparticular deve ser notado que o conector de gás 16 éacoplado via uma válvula de pressão ajustável 21, através da qual gás pode ser alimentado em uma pressão controladapara a plataforma flutuante 10. Por tais meios aflutuação da plataforma pode ser ajustada de modo acompensar exatamente o peso combinado da plataformaflutuante 10 e do objeto ligado, permitindo assim a flutuação da plataforma ser ajustada quando diferentesobjetos são ligados. Preferivelmente, a válvula depressão 21 tem um mostrador suportando uma escala que écalibrada como uma função do peso do objeto ligado, talque o mostrador possa ser ajustado ao peso do objeto ligado para fornecer gás para a plataforma flutuante 10exatamente na pressão certa para produzir a flutuaçãodesejada. O conector de gás compreende um assento deválvula de uma via similar àquele usado para encher pneusde veículos, que se abre para permitir a entrada de gás quando apertado por um bico de suprimento de gás e sefecha automaticamente quando o bico de suprimento de gásé extraído, impedindo assim o escape de gás.O mostrador é calibrado baseado no princípio físicoestabelecido que um objeto incluindo um suporte oco cheio com um gás que seja menos denso que o ar, tal como hélio,pode flutuar no ar devido ao peso do gás hélio ser menordo que aquele do ar que é deslocado pelo objeto. Esterequisito pode ser realizado na prática provendo que apressão do gás no suporte oco seja corretamente ajustada e que a volatilidade do gás seja desprezível. Existemtambém outros fatores que necessitam ser levados emconsideração, tal como temperatura ambiente e teor deumidade (umidade) do ar, uma vez que estes afetam adensidade do gás e conseqüentemente a massa de gásrequerida para conseguir flutuação. É precisamente devidoà indeterminação da flutuação do suporte que o ajustedinâmico da pressão do gás via a válvula de pressãoajustável 21 é essencial se diferentes objetos forem sersuportados e/ou a flutuação deva ser conseguida sobcondições ambiente variáveis.

A calibração da válvula de pressão ajustável 21 é baseadanos seguintes princípios. A densidade do ar deve serigual à densidade efetiva ou média do suporte e objetojuntos:

Par = Ptotal

A densidade efetiva ou média da estrutura suporte eobjeto juntos é dada por:

<formula> formula see orginal document page 13</formula>

onde:

Mhe = Massa de hélio

Mobjeto = Massa do objeto

Vtotai = Volume total de suporte e objeto

A massa de héli Mhe (ou outro gás leve) na estruturasuporte oca é dada por:

Mhe = Par Vtotal - MobjetOA densidade do ar par é inversamente proporcional àtemperatura absoluta em graus K, isto é:

<formula> formula see orginal document page 13</formula>

Pode ser visto que a pressão atmosférica de hélio daestrutura suporte oca é dada por:

<formula>formula see original document page 13</formula>

onde:

a = 3,46

b = 23,71 * IO"6

R = Constante do gás = 8,314472

η = 250 * Mkg

Mkg = Massa de hélio em kg

As explanações acima podem ser usadas para calibrar aválvula de pressão ajustável 21 tal que a pressão sejaautomaticamente ajustada para uma massa desejada deobjeto. Se desejado, um sensor de temperatura pode serusado para medir a temperatura ambiente e uma unidade decompensação pode ser usada para ajustar a pressão do gáshélio (ou outro) tal que a massa de gás dentro daestrutura suporte oca seja exatamente correta. Destemodo, um objeto de massa predeterminada pode ser ancoradoà estrutura suporte (ou pode ser integral com a mesma) ea válvula de pressão ajustável 21 pode ser ajustada paraum ajuste pré-calibrado correspondendo à massa do objetode modo a garantir que a pressão de gás seja exatamentecorreta para conseguir flutuação.Mais simplesmente, a válvula de pressão ajustável 21 podeser definida usando tentativa e erro tal que a pressão dogás seja exatamente correta para conseguir flutuação paraum objeto ancorado à estrutura suporte ou integral com amesma. Alternativamente, onde objetos tais como lâmpadase assim por diante são fornecidos especificamente paraligação a uma estrutura suporte flutuante de acordo com ainvenção, o usuário pode ser informado de uma pressão degás adequada para fornecer para a estrutura suporteflutuante, baseado no gás de flutuação sendo usado,condições ambiente esperadas, e a massa do objeto a sersuportado. Do mesmo modo, em situações onde a estruturasuporte está fixamente ligada ao objeto e as condiçõesambiente, tais como temperatura, pressão e umidade sãosubstancialmente constantes, como é freqüentemente o casoem shopping-centers e outras áreas fechadas, o ajuste dapressão do gás pode não ser necessário.Será apreciado que o ajuste da pressão de gás naestrutura suporte oca usando uma válvula de pressãoajustável é somente uma solução. Uma outra solução éprover um diafragma flexível dentro da estrutura suporteoca e ajustar o volume efetivo de gás dentro da estruturasuporte oca por deslocamento do diafragma flexível. Seráapreciado que, dentro do contexto das reivindicaçõesanexas, tal diafragma constitui um manômetro uma vez queajustando o volume efetivo de gás da estrutura suporteoca, a pressão de gás pode ser ajustada para uma pressãocontrolada adaptada para alcançar uma força de flutuaçãoda estrutura suporte.

0 conector de gás 16 está fluidamente acoplado a um tubo22 cuja extremidade superior entra em uma abertura naplataforma flutuante 10 de modo a fluidamente acoplar omecanismo de enchimento de gás à plataforma flutuante 10.Uma capa de selagem removível 23 está fixada a umaextremidade inferior do tubo 22 e impede o vazamento degás do mecanismo de enchimento de gás. Deve ser notadoque as figuras mostram o mecanismo de enchimento de gásem forma explodida com o tubo 22 protuberando através deuma porção inferior do envelope externo 15. Entretanto7na prática o tubo 22 está totalmente contido dentro doenvelope externo 15, somente a capa de selagem 23 sendoacessível a partir de uma superfície inferior do envelope15 de modo a permiti-la ser removida quando for desejadopurgar gás da plataforma flutuante 10. Para estafinalidade, uma válvula de liberação 24 permite aliberação de gás da plataforma flutuante 10 via aextremidade aberta do tubo 22 após a remoção da capa deselagem 23. O conector de gás 16 se estende através doenvelope externo 15, tal que ao conectar o objeto 11 àplataforma flutuante 10, a última possa ser enchida comgás, tal como hélio, a uma pressão controlada de modo aflutuar e dessa forma suspender no meio do ar um objetoligado. A capa de selagem superior 20 também serve paraselar o mecanismo de enchimento de gás do alojamento debateria 17 e eletrônicos associados com a lâmpada bemcomo o alojamento da lâmpada e a própria lâmpada,evitando assim o perigo de faíscas contatarem o gás.

As figuras 6a e 6b mostram diferentes vistas emperspectiva de uma lata de gás dedicada 25 que estáadaptada para encher a plataforma flutuante 10 com gáshélio. A lata de gás 25 compreende um alojamento oco 26tendo superfícies superior e inferior paralelassubstancialmente planares 27 e 28, respectivamente. Umafenda curvada 2 9 é formada no alojamento entre assuperfícies superior e inferior 27 e 28 e serve como umaalça para agarrar a lata de gás 2 5 durante o uso. Umaabertura substancialmente semicircular 3 0 é formada emuma parede lateral interna 31 do alojamento e uma saídade gás selada 32 é formada em seu ponto médio paraacoplamento ao conector de gás 16 do mecanismo deenchimento de gás descrito acima com referência àsfiguras 4 e 5a. Do mesmo modo, uma entrada de gás selada33 é formada em um ponto médio de uma parede lateralexterna 34 do alojamento para acoplar um suprimento degás ao mesmo de modo a encher a lata de gás 2 5 antes deusar.

As figuras 7a e 7b mostram diferentes vistas emperspectiva da lata de gás 25 quando conectada aoconector de gás 16 durante uso. A saída de gás 32 tem umpino saliente, o qual quando inserido dentro da saída degás 32 abre uma válvula de uma via permitindo assim gásna lata fluir a alta pressão para dentro do mecanismo degás via o conector de gás 16 e a válvula de pressão 21. Aválvula de pressão 21 reduz a pressão de gás para umapressão calibrada pré-definida, a qual é ajustável demodo a encher a plataforma flutuante 10 com gás a umapressão desejada, como explicado acima. Uma vez que gássuficiente tenha sido injetado, a lata de gás 25 éremovida com o que a válvula de uma via fecha-seautomaticamente. A lata de gás 25 serve como umsuprimento portátil de gás e evita a necessidade detransportar cilindros pesados de gás.

As figuras 8a e 8b mostram diferentes vistas emperspectiva da plataforma flutuante e objeto in si tu. Emparticular, lados opostos do envelope externo 15 sãovistos nas duas figuras mostrando as válvulas de entradae liberação de gás.

A figura 9 é uma representação figurativa mostrando o usoda plataforma flutuante 10 para suportar objetos 11a,llb, Ilc e Ild no espaço. Será notado que os objetos 11a,11b, Ilc e Ild flutuam em diferentes alturas dependendode seus respectivos pesos e da pressão do gás nas suasrespectivas plataformas de flutuação.

A lata de gás 25 descrita com referência às figuras 6 e 7está claramente sujeita a mudanças que estarão bem dentroda competência de alguém de experiência mediana natécnica. Como notado acima, ela serve como um suprimentoportátil de gás mas não é um componente essencial uma vezque a estrutura suporte pode ser enchida com gás via umaoutra fonte adequada de gás.

As figuras 10a, IOb e IOc são representações figurativasmostrando uma lata de gás 4 0 de acordo com uma segundaconfiguração exemplar da invenção. A lata de gás 40 tem um cartucho de gás substituível 41, o qual é conectado auma porção de corpo 42 contendo um mecanismo deenchimento de gás tendo um gatilho 43 que é apertado paraliberar o gás tendo gravidade específica mais baixa doque o ar, tal como hélio. Um cartucho gasto 41 pode serremovido da porção de corpo 42 e substituído com umcartucho cheio. Uma porção de cabeça 44 é equipada comuma saída de gás 4 5 para engatar o conector de gás 16 doobjeto 11 descrito acima com referência às figuras 4 e 5dos desenhos. A pressão de gás pode ser regulada por meiode uma válvula de pressão 46, tal que quando a saída degás 4 5 é inserida dentro do conector de gás 16 do objeto11, ela abre uma válvula auto-selante e injeta gás a umapressão pré-definida dentro da plataforma de flutuação10. A lata de gás 40 é particularmente útil como uma unidade independente que pode ser usada com qualquerconfiguração de objeto flutuante desde que seja providoum conector de gás adequado 16 para engatar a saída degás 44.

A figura lia é uma representação figurativa mostrando um dispositivo tendo uma forma exemplar de um relógio 50 queé integral com uma estrutura suporte 51 tendo uma seçãode parede oca 52 mostrada em seção destacada na figura11b. Gás pode ser injetado usando a lata de gás 40mostrada na figura 10, por exemplo, para dentro da seçãode parede oca 52 via um conector de gás 53 a uma pressãocontrolada pela válvula de pressão 46 da lata de gás epode ser liberado da seção de parede oca 52 por umaválvula de liberação 54. Alternativamente, gás pode serpré-armazenado dentro de uma unidade selada dentro daseção de parede oca 52 tendo um selo (não mostrado) queseja acessível a partir do exterior de modo a liberar gáspara dentro da seção de parede oca 52 rompendo o selo.

Tal dispositivo constitui assim uma estrutura suporte ocaque é integral com um objeto e tem um suprimento de gásintegral adaptado para liberar gás a uma pressão pré-definida, dependendo da quantidade de gás na unidadeselada.

A figura 12a é uma representação figurativa e a figura12b é uma vista figurativa meio em corte explodidamostrando um dispositivo descartável 60 de acordo com umaconfiguração alternativa que flutua quando uma unidade degás selada é rompida. Em muitos aspectos, o dispositivo60 é similar em construção ao dispositivo 10 descritoacima com referência às figuras 1, 4 e 8 e é provido comouma plataforma flutuante com formato de balão 61 à qualum objeto 62 está ligado. Entretanto, ao contrário daprimeira configuração, o objeto 62 inclui uma unidadeselada (não mostrada) contendo uma quantidade de gás, queé liberada rompendo um selo de gás 63 acessível a partirde uma superfície externa do objeto 62. Como mostradoclaramente na figura 12b, o objeto 12 é selado em suaextremidade inferior e inclui um alojamento de bateria 17mostrado em relacionamento espacial com um furo axial 18dentro de um envelope externo 64 do objeto 62. Também émostrado mais claramente o conector de gás 16 domecanismo de enchimento de gás e o tubo 22, o qual engatauma abertura 35 na plataforma flutuante 10.

Será apreciado que embora algumas configuraçõesespecíficas tenham sido descritas, elas são por meio deexemplo somente e muitas mudanças podem ser feitas sem sedesviar do escopo da invenção como definido nasreivindicações anexas. Por exemplo, na configuraçãodescrita acima, o mecanismo de enchimento de gás émostrado integral com o alojamento de lâmpada. Até esteponto, o assento de válvula 12 na plataforma flutuante 10serve como um ponto de ancoragem para ligar o objeto àplataforma flutuante via o assento de válvula 13 eadaptador 14 no objeto. Mas o objeto também pode seracoplado diretamente à plataforma flutuante 10 ou outrasestruturas suporte cheias de gás ou enchíveis de gás,como uma unidade integral ou via um acoplamento adequadoselado para gás. Neste caso, um gancho ou outra ligaçãoequivalente pode ser provido na plataforma flutuante 10ou em outras estruturas suporte adequadas servindo comoum ponto de ancoragem para suportar um objeto, tal comouma lâmpada, resultando diretamente portanto em umaconstrução mais simples da lâmpada e acessório associado.Adicionalmente, no caso onde a estrutura suporte éconfigurada para suportar diferentes objetos, aconstrução de acordo com a invenção permite uma soluçãomodular onde os diferentes componentes são vendidosseparadamente ou como um kit. Por exemplo, uma estruturasuporte tal como a plataforma flutuante 10 pode servendida como um item separado construído para suportaruma variedade de objetos que também são disponíveisseparadamente. Do mesmo modo, a invenção contemplaefetuar modificações adequadas a objetos existentes demodo a permiti-los serem ligados à plataforma flutuante10 ou outra estrutura suporte de flutuação.Já foi notado que a lata de gás 4 0 mostrada nas figuras11a, Ilb e Ilc requer somente que o conector de gás sejaprovido na estrutura suporte que é complementar à saídade gás 44 da lata de gás 40. À parte deste requisito,nenhuma construção especial da estrutura suporte énecessária. Portanto, o uso de tal lata de gás evita anecessidade de um mecanismo de enchimento de gás naestrutura suporte ou no objeto e é particularmente útilonde uma construção modular é requerida.

Preferivelmente gás hélio é usado para prover flutuaçãopara a estrutura suporte, uma vez que ele é mais leve doque o ar e também inerte e seguro. Entretanto, osprincípios da invenção são aplicáveis com outros gasesadequados que são mais leves do que o ar.

Configurações específicas como descritas se relacionamcom o uso de uma lâmpada ou relógio portátil operado porbateria. Entretanto, deve ser entendido que nenhumalimitação é dessa forma implicada e a invenção encontraráuso para o suporte livre no ar de muitos outros objetos,tanto elétricos quanto não elétricos. Será apreciado quemuitos dispositivos elétricos portáteis podem serenergizados por meio de radiação adequada tal comoenergia solar e para esta finalidade uma ou mais célulassolares podem ser providas em adição a, ou ao invés de, abateria.

Tais objetos podem incluir suspender no ar brinquedos ecoisas tridimensionais para crianças, produtos de designde interiores, carcaças ou displays para produtos de luxopara consumidores ou para itens de colecionadores oupeças de arte. Produtos para a indústria da propaganda,tal como cartazes, bandeiras, telas e similares, bem comoprodutos para sinalização de emergência para resgatepodem do mesmo modo ser suportadas usando os princípiosda invenção. A invenção também pode encontrar aplicaçãopara suportar produtos tais como câmeras para vigilânciae segurança, especialmente em espaços muito grandes ou emáreas onde o acesso é limitado e não há infra-estrutura.Ainda uma outra aplicação da invenção é para suporteexterno de objetos tais como iluminação de acampamento ede emergência ou outra instalação exterior temporária,por exemplo para trabalho de construção ou manutenção(p.ex., reparo de pane de carro em uma área nãoiluminada).

Também será apreciado que embora a invenção tenha sidodescrita com particular relação a estruturascompletamente independentes, pode haver ocasiões quandoum invólucro flutuante pode ser ligado para manter oobjeto suportado na área necessária.As configurações descritas estão aptas para vagar ao Ieopresas, devido a correntes de ar por exemplo. Em muitoscasos isto pode ser desejado uma vez que provê uma medidade indeterminação quanto a onde o objeto é suportado, oque pode aumentar o apelo estético. Se desejado, umahélice controlada remotamente pode ser adicionada aoobjeto ou à estrutura suporte de modo a permitir omovimento controlado do objeto no espaço suportado.

Claims (53)

1. Método para suportar um objeto livremente no espaço,sem requerer um ponto de ancoragem conectado ao solo,caracterizado pelo fato de compreender:ligar o objeto a uma estrutura suporte oca que é adaptadapara flutuar no espaço quando cheia com um gás tendo umagravidade específica mais baixa do que o ar;acoplar um suprimento de gás à estrutura suporte via ummanômetro que é ajustado para uma pressão controladaadaptada para conseguir uma força de flutuação daestrutura suporte que compense um peso combinado daestrutura suporte e objeto ligado;encher o vazio na citada estrutura suporte com umaquantidade do citado gás na citada pressão controlada; eliberar a estrutura suporte cheia de gás junto com oobjeto ligado de modo a alcançar uma posição deequilíbrio quando a citada força de flutuação daestrutura suporte compensar um peso combinado daestrutura suporte e objeto ligado.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de a estrutura suporte ser uma plataformaflutuante.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a estrutura suporteser um balão selável de gás.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de o gás ser hélio.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de o manômetro sercalibrado como uma função de peso do objeto ligado, talque o manômetro possa ser ajustado de acordo com o pesodo objeto ligado para fornecer gás a uma pressãoapropriada para produzir a citada força de flutuação.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4,caracterizado pelo fato de encher a estruturasuporte com uma quantidade do citado gás incluir liberaruma quantidade predeterminada de gás para o invólucro demodo a conseguir a citada força de flutuação.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de o gás ser pré-armazenado dentro da estruturasuporte.

8. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizadopelo fato de o gás ser pré-armazenado dentro de umaunidade selada dentro da estrutura suporte e ser liberadorompendo um selo.

9. Estrutura suporte oca, para suportar livremente noespaço um objeto (11) que é integral com a estruturasuporte, caracterizada pelo fato de ser adaptada paraflutuar no ar quando cheia com um gás tendo uma gravidadeespecífica mais baixa do que o ar e sendo adaptada paraser enchida antes de usar via um mecanismo de enchimentode gás com uma quantidade do citado gás a uma pressãocontrolada de modo a garantir que uma força de flutuaçãodo invólucro compense um peso combinado da estruturasuporte e objeto ligado;o citado mecanismo de gás sendo integral com a estruturasuporte e incluindo uma entrada (16) para acoplamento aum suprimento de gás (25, 4 0) e uma válvula de pressãoajustável (21, 45, 54) para regular a pressão do gás.

10. Estrutura suporte, de acordo com a reivindicação 9,caracterizada pelo fato de ser uma plataforma flutuanteadaptada para flutuar no ar e tendo um ponto de ligaçãopara ligar um objeto à plataforma flutuante, através doque em uso a plataforma flutuante junto com o objetoligado alcança uma posição de equilíbrio onde uma forçade flutuação controlada da plataforma compensa um pesocombinado da plataforma e objeto ligado.

11. Estrutura suporte, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 9 ou 10, caracterizado pelo fato de oobjeto e o mecanismo de enchimento de gás estaremencerrados em um envelope comum (15) .

12. Estrutura suporte, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de oobjeto ser um dispositivo elétrico (11).

13. Estrutura suporte, de acordo com a reivindicação 12,caracterizado pelo fato de o dispositivo elétrico serauto-energizado por uma bateria contida nele.

14. Estrutura suporte, de acordo com a reivindicação 12,caracterizado pelo fato de o dispositivo elétrico serenergizado por radiação transportada para o dispositivoelétrico.

15. Estrutura suporte, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado pelo fato de o dispositivo elétrico seracionado por energia solar.

16. Estrutura suporte, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 9 a 15, caracterizado pelo fato deadicionalmente incluir uma hélice controlada remotamentepara permitir o movimento controlado no espaço de umobjeto suportado.

17. Lata de gás portátil, caracterizada pelo fato de serconfigurada para fornecer gás tendo uma gravidadeespecífica mais baixa do que o ar para a estruturasuporte (10) como identificada em qualquer uma dasreivindicações 9 a 15.

18. Lata de gás portátil, de acordo com a reivindicação-17, caracterizado pelo fato de compreender:um alojamento oco (26) tendo uma saída selada de gás (32)para acoplamento a um mecanismo de enchimento de gásassociado com a plataforma flutuante (10) ou com o objeto(11) , e tendo uma entrada selada de gás (33) para acoplarum suprimento de gás à mesma.

19. Lata de gás portátil, de acordo com a reivindicação-18, caracterizado pelo fato de o alojamento incluir:uma superfície superior substancialmente plana (27),superfícies inferiores substancialmente planas (28)paralelas à superfície superior (27),uma abertura (30) conformada para acomodar um objeto(11) , euma saída selada de gás (32) na citada abertura paraacoplamento a um conector de gás (16) acessível a partirde uma superfície externa do citado objeto.

20. Lata de gás portátil, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 19 ou 19, caracterizada pelo fato de oalojamento adicionalmente incluir uma alça para agarrar alata de gás durante o uso.

21. Lata de gás portátil, de acordo com a reivindicação-20, caracterizada pelo fato de a alça ser uma fenda curva(2 9) formada no alojamento entre as superfícies superiore inferior (27, 28) do mesmo.

22. Lata de gás portátil, de acordo com a reivindicação-17, caracterizado pelo fato de compreender:uma porção de corpo (42) contendo o citado gás,uma saída de gás (45) acoplada fluidamente à porção decorpo (42) para engatar um conector de gás (16) acopladodiretamente ou indiretamente à estrutura suporte.

23. Lata de gás portátil, de acordo com a reivindicação-22, caracterizado pelo fato de a saída de gás (45) serdisposta dentro de uma porção de cabeça (44) acoplada àporção de corpo (42).

24. Lata de gás portátil, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 22 ou 23, caracterizado pelo fato deadicionalmente incluir:uma válvula de pressão (46) para regular a pressão de gástal que quando a saída de gás (45) for inserida dentro doconector de gás (16), ela abra uma válvula de auto-selagem e injete gás a uma pressão pré-definida paradentro da estrutura suporte (10).

25. Objeto, caracterizado pelo fato de ser adaptado paraligação à estrutura suporte (10) como identificada emqualquer uma das reivindicações 10 a 15.

26. Objeto, de acordo com a reivindicação 25,caracterizado pelo fato de ter um mecanismo de enchimentode gás integral com o mesmo.

27. Objeto, de acordo com a reivindicação 26,caracterizado pelo fato de o mecanismo de enchimento degás incluir uma entrada (16) para acoplamento a umsuprimento de gás (25, 40).

28. Objeto, de acordo com qualquer uma das reivindicações-26, ou 27, caracterizado pelo fato de o mecanismo deenchimento de gás incluir uma válvula de pressão (21, 45,54) para regular pressão de gás.

29. Objeto, de acordo com a reivindicação 28, 5 caracterizado pelo fato de a válvula de pressão (21, 45, 54) ser ajustável.

30. Objeto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 29, caracterizado pelo fato de o objeto ser umdispositivo elétrico (11).

31. Objeto, de acordo com a reivindicação 30,caracterizado pelo fato de o dispositivo elétrico serauto-energizado por uma bateria contida nele.

32. Objeto, de acordo com a reivindicação 31,caracterizado pelo fato de o dispositivo elétrico serenergizado por radiação transportada para o dispositivoelétrico.

33. Objeto, de acordo com a reivindicação 32,caracterizado pelo fato de o dispositivo elétrico seracionado por energia solar.

34. Objeto, caracterizado pelo fato de ser integral com aestrutura suporte (10) como identificada em qualquer umadas reivindicações 9 a 1.

35. Objeto, de acordo com a reivindicação 34,caracterizado pelo fato de ter um mecanismo de enchimentode gás integral com o mesmo.

36. Objeto, de acordo com a reivindicação 35,caracterizado pelo fato de o mecanismo de enchimento degás incluir uma entrada (16) para acoplamento a umsuprimento de gás (2 5, 40).

37. Objeto, de acordo com qualquer uma das reivindicações 35 ou 36, caracterizado pelo fato de o mecanismo deenchimento de gás incluir uma válvula de pressão (21, 45, 54) para regular a pressão do gás.

38. Objeto, de acordo com a reivindicação 37, 35 caracterizado pelo fato de a válvula de pressão (21, 45, 54) ser ajustável.

39. Objeto, de acordo com qualquer uma das reivindicações-34 a 38, caracterizado pelo fato de a estrutura suporteservir como uma carcaça (51) para o citado objeto.

40. Objeto, de acordo com qualquer uma das reivindicações-34 a 39, caracterizado pelo fato de a estrutura suporteter uma seção de parede oca (52) adaptada para serenchida com gás.

41. Objeto, de acordo com qualquer uma das reivindicações-39 ou 40, caracterizado pelo fato de adicionalmenteincluir uma entrada de gás (53) para acoplamento a umafonte externa de gás.

42. Objeto, de acordo com a reivindicação 41,caracterizado pelo fato de incluir uma válvula de pressão(54) acoplada ã entrada de gás (53) para ajustar apressão de gás injetado na estrutura suporte.

43. Objeto, de acordo com a reivindicação 35,caracterizado pelo fato de o mecanismo de enchimento degás incluir uma unidade selada contendo uma quantidade degás, que é liberada rompendo um selo de gás (63)acessível a partir de uma superfície exterior do objeto.

44. Objeto, de acordo com qualquer uma das reivindicações-34 a 43, caracterizado pelo fato de ser um dispositivoelétrico (11) .

45. Objeto, de acordo com a reivindicação 44,caracterizado pelo fato de o dispositivo elétrico serauto-energizado por uma bateria contida nele.

46. Objeto, de acordo com a reivindicação 44,caracterizado pelo fato de o dispositivo elétrico serenergizado por radiação transportada para o dispositivoelétrico.

47. Objeto, de acordo com a reivindicação 46,caracterizado pelo fato de o dispositivo elétrico seracionado por energia solar.

48. Objeto, de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesa 47, caracterizado pelo fato de adicionalmenteincluir uma hélice controlada remotamente para permitir omovimento controlado do objeto no espaço.

49. Kit, caracterizado pelo fato de compreender pelomenos dois módulos no grupo incluindo:(i) uma estrutura suporte flutuante (10) comoidentificada em qualquer uma das reivindicações 9 a 15;(ii) um objeto (11) como identificado em qualquer uma dasreivindicações 25 a 47; e(iii) uma lata de gás portátil (26, 40) como identificadaem qualquer uma das reivindicações 17 a 24.

50. Método para suportar um objeto livremente no espaço,sem requerer um ponto de ancoragem conectado ao solo,caracterizado pelo fato de ser substancialmente comodescrito aqui com referência aos desenhos anexos.

51. Estrutura suporte flutuante, para suportar um objeto(11) livremente no espaço sem requerer um ponto deancoragem conectado ao solo, caracterizada pelo fato deser substancialmente como descrita aqui com referênciaaos desenhos anexos.

52. Estrutura suporte flutuante, para suportar um objeto(11) livremente no espaço sem requerer um ponto deancoragem conectado ao solo e tendo um objetointegralmente ligado à mesma, caracterizada pelo fato deser substancialmente como descrita aqui com referênciaaos desenhos anexos.

53. Lata de gás portátil, para fornecer gás para aestrutura suporte flutuante, caracterizada pelo fato deser substancialmente como descrita aqui com referência àsfiguras 6a, 6b, 7a e 7b ou com referência às figuras 11a,11b e 11c dos desenhos anexos.