CN1135130C - 可在封闭空间、尤其是房间中遥控飞行的玩具飞机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可在封闭空间并尤其在房间中飞行的玩具飞机。它包括：装有驱动螺旋推进器(19)的电动机(11)的飞机模型(1)，及飞机模型飞行方向的制动装置；一个飞机模型的遥控装置(2)，它包括电源(21)及飞机模型飞行的电控制装置；柔性电缆(3)，它保证遥控装置(2)及飞机模型(1)之间的电连接以便由电源向电动机(11)供电及用于使所述电控制装置与所述致动装置相连接，拖动连接电缆(3)的飞机模型(1)的机翼负荷为≤1.5g/dm²，该柔性电缆连接在飞机模型的下方及其重心附近。

Description

可在封闭空间、尤其是房间中 遥控飞行的玩具飞机

本发明涉及可在封闭空间即防风空间、尤其是房间中遥控地飞行的玩具飞机。可让该飞机在其中飞行的房间是空间体积相对有限的房间，如单元房间或住宅房(客厅、卧室、游戏厅等)。

模仿飞机的玩具当能使其飞行时特别受到儿童们的喜爱。最常见的产品是模仿真实飞机基本特性并可借助电磁波遥控的缩小模型。它们具有一种使螺旋桨转动的热机或电机、碳氢燃料容器或电池、及导向和高度的操纵机构。发动机及导向操纵机构是通过设置在一个操纵盒中的发射机及安装在飞机中的接收机来控制的。这种小型航模在大多数情况下是供青少年或成年人使用的，人们几乎不将其看作玩具。

这种由电磁波遥控的飞机是相对重的，因此，它将以相对高的速度飞行。这必然属于户外的飞机。任何结构上的改型均不能使其转变成用于缩小的空间如单元房间中的户内玩具。必须寻找开阔场地大大限制了这种飞机的使用。

作为户内飞行的飞机，人们仅知道某些带橡皮筋动力装置的飞机，它们非常轻并可在居室内无危险地使用。但是，这不是可由人操纵的飞机，其游戏的趣味同样会下降。此外，它们的飞行时间短到几秒钟-用于成人的竞赛航模除外。

因而还不存在指定用于有限空间如房间或单元房中心可遥控及飞行的玩具飞机。也不可能将现有的遥控飞机修改成用作这种空间中的玩具飞机。

本发明的构思在于对该问题提供一种解决方案。通过它可设计出一种方便可行的飞行器具。

本发明的内容在于，一种可在封闭空间并尤其在房间中飞行的玩具飞机，它包括：

-一个装有驱动螺旋推进器的一个电动机的飞机模型；

-一个飞机模型飞行遥控装置，它包括一个电源及一个飞机模型飞行电控制装置；

-一个柔性电缆，它保证遥控装置及飞机模型之间的电连接，以便由电源向电动机供电；

其特征在于：该飞机模型装有飞行方向操纵装置，该柔性电缆同样将所述电控制装置与所述操纵装置相连接、并连接在飞机模型的下方及其重心的附近，拖动连接电缆的飞机模型机翼负荷为≤1.5g/dm²。

在根据本发明的遥控飞行飞机用于儿童的情况下，也即在对于此类物品最可能应用的情况下，应该绝对作到：不仅在它飞行时、而且在儿童操纵时，不能有任何危险。还应该作到：该玩具很结实以便能抗撞击，并同时在操作上保持非常轻便。

通过以下结合附图的例子方式而非限制性地作出的说明将会更加理解本发明，并且它的其它优点及特征也将显露无遗，其附图为：

-图1是根据本发明的玩具飞机的总体图，其中飞机模型被表示为在飞行中；

-图2表示用于根据本发明的玩具飞机中的电连接电缆；

-图3是根据本发明的飞机模型第一变型的一个解体图；

-图4是表示根据本发明的飞机模型的方向舵及其制动机构的细节图；

-图5是根据本发明的飞机模型第一变型的机身及机翼的底视图；

-图6是根据本发明的飞机模型第二变型的一个结构图。

为了使飞机模型能无问题地在象单元房那样的空间中飞行，模型飞机能够飞行的最大速度被估计为2米/秒(m/s)。在这样低的速度下，儿童可以很容易地作到控制模型飞机的飞行。连接电缆不是供拉紧用的。因此飞行的区域不被限制在如在环绕飞行情况中那样的球面上。该飞机模型可以在所有的方向上自由地改变方向。

为了在如此低的速度下能飞行，该飞机模型应该非常轻。拖动连接电缆的飞机模型机翼负荷被估计为应≤1.5g/dm²。我们可以获得这样低的机翼负荷值，因为根据本发明的玩具飞机采用连接电缆，在飞机模型上既未装有电源也未携带无线电控制的接收机。

现在将要描述的实施例提供了非常轻、同时也很结实且无危险的飞机模型，后者对于一种玩具是极为重要的。

图1表示根据本发明的玩具飞机的三个基本单元：飞机模型1，控制装置2，及保证飞机模型与控制装置之间电连接的电缆3。

该控制装置2包括一个用作电源的电池21，它可通过转换开关22投入到电路中。为了使该控制装置更加吸引人，可以将它作成一个现代飞机的机翼形状，这就是说它设有两个与中心部分25相连接的手把23和24，在中心部分内具有控制部分的电元件及电子元件。用于驱动螺旋桨19的飞机模型电动机11的控制机构26位于左手把23上。方向舵的控制机构27位于右手把24上。

考虑到轻便，可以选择固定地保持高度方向舵13，飞机飞行中的上升和下降是通过电动机工况的改变来作到的。

控制机构26及27使可变电阻或功率电子变速器工作，后者可在市场中方便地得到。电动机端子上的电压应可从零到最大电压地调节。方向舵制动器(将在下面描述)端子上的电压应可在一个最大负电压值及一个最大正电压值之间调节，该最大电压可不同于对电动机供电的最大电压。两个控制机构26及27设有弹簧，在这两种情况下它均能重回到相应于0V的中性位置。

连接电缆应尽可能地轻，为此构成它的电线应尽可能地轻，因而要尽可能地细。流过电线的电流强度故应被限制在一小的数值上。为了提供足够的功率，因此必需设置相对大的电压。作为例子，电动机11的最大供电电压可为9V，而制动器的控制电压可在+9V和-9V之间变化。

连接电缆3应软而轻，以免妨碍飞机模型1的运动，约1.75米的长度看来适于在一个中等尺寸的居室中运动。该长度的电缆不计连接的接插件仅为0.6g重，或约0.35g/m。该电缆被单独地表示在图2上。它包括四根直径为0.1mm的电线31、32、33和34，其中两根电线用于电动机的供电，另两根电线用于方向舵制动器的供电。这些电线是铜作的并由绝缘漆绝缘。同样可将这些电线集中放在由一折为二的塑料带作的一个折褶35中。在插入这些电线后，折褶的两个边将粘合起来。所使用的塑料带可为4mm宽及为10或12μm厚，该厚度是通常塑料膜制造厂产品的厚度。使用一种不易撕破的塑料如聚乙烯或聚丙烯是有利的，因为在破裂间可被拉长许多。

该电缆通过一个具有四触头的连接器端接在控制装置侧上。另一个四触头连接器将电缆连接到飞机模型上。如果在通信方面使用的某些微型连接器或便携式电话器材中选择的话，后一连接器的重量可等于或小于0.1g。

这些连接器的尺度最好这样设定，以致当稍有异常的力时便能容易地断开。这可保护电缆及飞机模型免受过大的机械应力。

图3表示飞机模型1的解体图，但其中机翼不完整。作为例子，它的翼展为45cm，其机长为40cm，机翼表面积为4.5dm²，及其重量为6g。连接电缆借助其连接器连接在飞机模型的下方并在其重心附近。

该飞机模型可分成以下的分组件：

-电动机-推进器组件100；

-方向舵制动器200；

-机身14及机翼前缘15；

-机翼其余部分；

-高度舵13及方向舵12。

根据本发明，对应各个分组件的重量可按下列方式有利地分配：

-电动机-推进器组件：2.5g，

-致动器：0.3g，

-机身及机翼前缘：1.5g，

-机翼其余部分：1g，

-舵：0.3g，

-电缆长度的一半及与飞机模型连接的连接器：0.4g，

因此总计为6g。

电动机-推进器组件100由电动机11、螺旋桨及螺旋桨锥头106构成。

电动机11应具有极佳的功率重量比。它可以是具有电刷及极强磁铁(稀土材料磁铁)的直流电动机。这种电动机的耗电量在7V的供电电压时为200mA的数值级。该电动机-推进器组件应在静止时能稍微托起飞机重量的三分之二，即，在此情况下为4g，也就是说各小于电动机-推进器组件重量的两倍。该电动机可以是在微机械领域中使用的类型并装有钐-钴磁铁。这种电动机对于约3.2g的重量可不受约束。但要减小其重量则需确当选择各构成部件的材料和尺寸。

螺旋桨不应该有伤人危险，为此，它是柔性的，这也有助于其牢固性。它包括一个毂101，它被插在并粘在电动机11的轴111上及两个桨板102中。

每个桨板由厚度约为50μm的软塑料膜一折为二并稍微形成弧形而构成。毂的每个桨板脚103插在构成每个桨板的各个折褶102中。形成每个折褶面的各个边被粘接起来并在其中插有相应的桨板脚。

螺旋桨锥头106用于保护螺旋桨及电动机。它最好由泡沫塑料材料制作以便缓和撞击。

详细地说，电动机-推进器组件由具有以下特性的部件构成：

-电动机：2.25g；

-螺旋桨加锥头：0.25g，其中螺旋桨锥头为0.02g；

-螺旋桨直径：8cm；

-螺旋桨安装角：15°；

-电动机最大转速：6000转/分(t/min)。

图4是表示方向舵12及其制动器200的飞机模型的细节图。该制动器应非常轻，因为飞机模型左右摆动时的惯性应非常小以便在转弯时具有足够的易操纵性。它的重量最好为0.3g的数量级。有利的是，它是用于指针式万用表的运动装置的类型。它包括一个由sm-co或Fe-Nd材料作的永久磁铁201，它连接在方向舵12的连接轴202(例如由钢琴弦作成)上并构成该方向舵的旋转轴。磁铁201被设置在一个扁平感应线圈203的内部，后者的两个端子与连接电缆的两根电线形成电连接。根据流过线圈203的电流的强度和方向，磁铁201将遭受幅度和方向可变的磁场作用。由此产生了使磁铁201、并因此也使与其相连接的方向舵12转动的力偶。

感应线圈203借助一块粘带固定在机身14上(见图3)。一根塑料线段16分为二部分，一方面通过粘接与机身14相连接，另一方面与方向舵12相粘接。它构成一个弹簧部件，它趋于使方向舵保持在中央位置。

为了减少方向舵的控制力偶，方向舵是均称的(它的转轴202将其表面分成几乎完全相等的两部分)及均衡的(其转轴202通过运动体的重心)。

图4也可使我们了解方向舵的结构，此外高度舵也是根据同样原理构成的。一根直径为0.6mm的塑料线本身形成闭合并热焊连接，如同构成高度舵外圈那样。塑料线16被粘接在塑料线204上，并在它所围绕着的制动器200的高度上及该制动器的后方。一个8μm厚的塑料膜205被张紧在塑料线204上，及塑料膜的边缘围绕塑料线204翻折过来，以便粘接或热焊在自身膜上。

现在将参照图3及5来描述机身及机翼前缘的形成。为了能足够地轻及在飞行中迎着风力能够挺直，该部分由一个厚度为10μm的塑料膜作的塑料膜作的外壳构成及它具有机身14和机翼前缘15的形状。机身与机翼前缘之间的连接(利用粘接或热焊)应足够的结实，以免机翼塌陷。在该位置上的一个连接环对于增加连接强度可能是必要的。机翼前缘15最好为轻微的圆锥形状，它们的直径随着离开机身逐渐地减小。每个机翼前缘被固定在机身上，以致给相应的机翼一定角度的上反角及5°的入射角。机壳还可包括在通常轮子位置上的支脚10，以便当飞机模型位于地面时支持它。作为变型，这些支脚可具有不同的结构并嵌在飞机模型中。

机壳内以超过大气压力5mbar(毫巴)的压力充气。机壳可以被封口封住或设置一个再充气阀。

电动机11被粘在机身14前的面上，可能的话，连同插入的一个增强圆片。

正如从图5上可看到的，每个机翼的其余部分由起后缘作用的直径约为1mm的软塑料线17及厚度为8μm的塑料膜18构成。塑料线17的一端连接在机翼前缘15的远端，而另一端连接在机身14上。它是借助粘接或热焊固定在机翼前缘及机身上的。在塑料线17被覆盖后借助粘接或热焊使膜固定在自身上。

图6以结构方式表示另一个飞机模型。在该变型中，机身及机翼前缘是由其壁很薄的塑料管构成的，可使用管的一个很好的例子是由饮液所使用的麦秆构成的。这种麦秆具有5至7mm的直径及150μm的壁厚。有利的是，起落架也是由这种管构成的。

一个中央管50构成该结构的主轴。在它的前端将装上并粘接电动机-推进器组件。在它的后端上将固定高度舵及方向舵。管50的前部分也支持由两个管段51和52构成的起落架。管段51和52分别地支持用作机翼前缘的管53和54。固定在管段51和52之间的短连接管55保证了该起落架的刚性。一个短管56垂直地连接在管50上。

标号为57至60的连接件允许在它们之间装配管件。这些连接件具有适于待连接管的形状。它们用塑料来制作是有利的。连接件57和60之间的距离等于机翼的弦长。该飞机模型的其它构件与管子相粘接。

所获得的结构可蒙上一层6或8μm厚的彩色塑料膜。

对于上面以例子方式描述的两个飞机模型，可使用张线来增强机翼的抗弯及抗扭强度。放置在机翼下方的张线是特别有效的，因为它们限制了由于升力引起的弯曲。

固定张线的一种有利方式是，用一根线连接在机翼后缘的外端附近和起落架的下部，并对于每个机翼均是如此。此外，通过在起落架固定点上适当的装置使得每根张线的长度可以调节，将获得以下两个可能性：

-将左及右张线相等地牵拉，由此使两个机翼同样地弯曲，可以修改机翼的入射角并也可调节飞机的纵向稳定性；

-将两根张线不相等地牵拉，可产生或修改机翼的扭曲及也可调节飞机横滚和侧滚的稳定性。

由于这些张线，就可以制作出该玩具的一种简化型式。具有固定方向舵的简化飞机在飞行中不再能导航。因为没有相应的制动器，连接电缆仅包含两根电线，及控制装置不再具有方向控制，玩具的使用者在玩具飞行前调节飞机的回旋半径。其调节在于缩短飞机盘旋时内机翼的张线以便使它更加弯曲。

在图1中表示的飞机模型上可看到一根张线40。它位于画作一轮子的支脚10及相应的机翼后缘之间。

在图6上同样可看到张线61和62。张线61设置在管51和相应的机翼后缘之间，而张线62设置在管52和相应的机翼后缘之间。

该玩具没有危险性是由于其重量轻且惯性小，它的功率小(低于3W)及构件尤其是螺旋桨柔软。

Claims (24)

1.可在封闭空间并尤其在房间中飞行的玩具飞机，包括：

-一个装有驱动螺旋推进器(19)的电动机(11)的飞机模型；

-一个飞机模型飞行遥控装置(2)，它包括一个电源(21)及一个飞机模型飞行电控制装置；

-一个柔性电缆(3)，它保证遥控装置(2)及飞机模型(1)之间的电连接，以便由电源向电动机(11)供电；

其特征在于：该飞机模型(1)装有飞行方向操纵装置，该柔性电缆(3)同样将所述电控制装置与所述操纵装置相连接、并连接在飞机模型(1)的下方及其重心附近，拖动连接电缆(3)的飞机模型(1)的机翼负荷为≤1.5g/dm²。

2.根据权利要求1的玩具飞机，其特征在于：该飞机模型(1)装有固定的高度舵(13)，飞机模型(1)上升或下降的飞行方向修改是通过改变电动机速度来达到的，因此保证上升或下降的操纵装置是由电动机(11)组成的，其相应的电控制装置由改变通过电源(21)向电动机供电的电能的装置组成。

3.根据权利要求1或2的玩具飞机，其特征在于：执行转弯的制动装置包括与固定于方向舵(12)上的一个轴(202)相连接的永久磁铁(201)及一个感应线圈(203)，后者固定在飞机模型(1)上并能使所述永久磁铁(201)受到由流过所述感应线圈(203)中直流电流所产生的磁场的作用，其相应的电控制装置由改变流过感应线圈(203)中直流电流强度的装置构成。

4.根据权利要求3的玩具飞机，其特征在于：所述改变流过感应线圈(203)中直流电流强度的装置包括改变施加于感应线圈(203)端子上的直流电压的装置，以便产生所述直流电及能在相应于方向舵(12)中央位置的零值周围的正向或负向上改变该直流电压。

5.根据权利要求4的玩具飞机，其特征在于：该飞机模型(1)包括趋使方向舵(12)回到其中央位置的弹簧装置(16)。

6.根据权利要求5的玩具飞机，其特征在于：所述弹簧装置(16)至少包括一根将方向舵(12)与飞机模型机身(14)相连接的塑料线。

7.根据权利要求1的玩具飞机，其特征在于：该电动机(11)是具有电刷及稀土材料作的磁铁的直流电动机。

8.根据权利要求1的玩具飞机，其特征在于：每个螺旋桨(19)的桨板(102)由一个软塑料膜折褶构成，其中面对面的两个边彼此相连接。

9，根据权利要求8的玩具飞机，其特征在于：每个桨板(102)通过与螺旋桨毂相连接并插入到构成桨板(102)的折褶中以便与其固定的桨板脚(103)固定在螺旋桨(19)的毂上。

10.根据权利要求1的玩具飞机，其特征在于：该飞机模型(1)包括一个由泡沫塑料作的螺旋桨锥头(106)。

11.根据权利要求1的玩具飞机，其特征在于：机身(14)及机翼前缘(15)是由充气的塑料膜外壳构成的。

12.根据权利要求11的玩具飞机，其特征在于：塑料膜外壳被充气到超过大气压力约5毫巴的压力。

13.根据权利要求11或12的玩具飞机，其特征在于：每个机翼包括一个软塑料线(17)，它的一端与机翼前缘(15)的远端相连接，而另一端与机身(14)相连接，以限定机翼后缘的边界，一个塑料膜(18)被固定在机翼前缘(15)、限定后缘的塑料线(17)和机身(14)之间，以完成机翼。

14.根据权利要求1的玩具飞机，其特征在于：机身及机翼前缘是由管(50至56)作成的。

15.根据权利要求1的玩具飞机，其特征在于：该飞机模型的高度舵(13)是由限制其面积并支承塑料膜的软塑料线构成的。

16.根据权利要求1的玩具飞机，其特征在于：该飞机模型的方向舵(12)是由限制其面积并支承塑料膜(205)的软塑料线(204)构成的。

17.根据权利要求1的玩具飞机，其特征在于：该飞机模型(1)包括当它在地面时支持飞机的轮子的位置上的支脚(10)。

18.根据权利要求1的玩具飞机，其特征在于：遥控装置(2)放置在具有现代飞机机翼形状的盒中。

19.根据权利要求18的玩具飞机，其特征在于：该机翼状盒的一个手把(23)包括一个使飞机模型在飞行中上升或下降的操纵机构(26)，而机翼状盒的另一手把(24)包括一个使飞机模型(1)转动的操纵机构(27)。

20.根据权利要求1的玩具飞机，其特征在于：电缆(3)包括绝缘线(31至34)、即电导线，它们放置在由软带纵向折成的一个折褶中，该折褶中面对面的边彼此连接。

21.根据权利要求20的玩具飞机，其特征在于：该软带是一个塑料膜。

22.根据上述权利要求中任一项的玩具飞机，其特征在于：电缆(3)借助一个可分断的插头与飞机模型电连接。

23.根据权利要求1所述的玩具飞机，其特征在于：它包括张线(40、61、62)，用来增加机翼的抗弯及抗扭强度。

24.根据权利要求23的玩具飞机，其特征在于：张线的长度是可调节的。

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