CN113830306B - 用于推进乘客的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于推进乘客(1)的装置(10),其包括本体(10a),所述本体布置用于接纳所述乘客(1)并且与被供应燃料的推进单元(12)协作。此类装置的布置引起空中运动的极大的自由度。更具体地,所述推进单元(12)包括至少一个推进子单元(12a,12b),每个推进子单元(12a,12b)有利地包括至少两个推进器(12a1,12a2,12a3,12a4,12a5,12a6,12b1,12b2)和航向校正辅助推进器(19a,19b)和/或姿态校正辅助推进器(19c,19d)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于推进乘客的装置,使得乘客由于他的灵活性和他的身体可以在空中以非常大的运动自由度进行运动。
本发明还预设该装置是非常易于使用的并且易于由更大数量的用户所使用。
背景技术
在空间中尽可能自由地运动是对人类而言是始终如一的关注,实际上对于一些人而言,甚至是几乎无法实现的梦想。为了以或大或小的成功来达到实现该目标的目的,已经设计了许多机器(从最基本的到最复杂的)。
因此,为了试图在水面上或在有时不利的环境中运动,在上世纪60年代中已经设计了推进装置,如在文献US 3,243,144或US 3,381,917中所描述的。此类装置包括呈背带件(harnais)或座椅形式的本体,乘客可以抵靠该本体或就位在其中。此类本体与推进单元协作,特别地,该推进单元呈一对喷嘴的形式,以喷射加压流体并且因此产生足够的推力用于将乘客支承在空中。为了简化乘客的飞行并减少其体力,喷嘴明显地布置在本体-乘客的整体的重心上方,更确切地,与所述乘客的肩部在同一水平高度处。推进单元还包括流体压缩站,该流体压缩站被供应气体或可燃液体并且定位在乘客背部上。
该站能够充分地供应喷嘴,以便引起乘客的起飞,以称作人体火箭的方式进行转化。此类装置的弱续航性和危险性使它们保持相对机密的。
更近期地,如文献US 7,258,301或US 2008/0014811 A1中所述的装置从该教导中获取灵感,同时改装其以降低它的危险性。现在,压缩站是远程的。此外,加压流体是通过涡轮压缩的水,在这方面尤其从旨在使用压缩水以减少潜水员的体力的经验中获取灵感,如文献US 3,277,858中所建议的。因此,文献US 7,258,301或US 2008/0014811 A1提出了一种类似于其前身的空中推进装置,其改装成使得加压水从远程压缩站借助于供应管道(例如水龙带)进行运送。有意地保留了喷嘴的构型以及允许使所述喷嘴转向以便确定该装置的轨迹的机构,以便维持对于乘客的一定的操作便利性。然而,起飞阶段尤其需要乘客的初始姿势,处于直立姿势,他的脚位于稳固的支撑件上。将乘客体力减少至其为了进行运动的最简单形式会不利于水面或水的表面以下的运动和移动的自由度和多样性。此外,根据文献US 7,258,301的此类“装置+站”的系统具有高成本,该高成本与包括铰接喷嘴的装置的设计以及专用的压缩站的设计相关。能够在空间中运动的事实本身具有娱乐性方面。然而,位于装置重心上方的喷嘴构型给予乘客在肩部处被虚拟起重机吊钩悬挂的感受,并且因此使其丧失了由下降和即兴的或杂技风格的姿势所带来的诸多感觉。而且,方向和运动的多样性是有限的。例如,用已知的装置进行“似蟹行般的”运动,甚至从水面上的直线轨迹瞬间转变为潜水阶段,然后在水面下方进行多次运动,这些是不容易的。
为了极大克服这些缺点,已经开发了一种特别有效的装置,已知称为“Flyboard”。具体地,它在文献US 8,336,805中进行了描述并且取得了全球性成功。由此,图1示出了此类推进装置10的实施例。该装置10包括呈基本上平坦的平台11形式的主体,乘客1可以就位在该平台11上。结合图1所描述的推进装置包括与平台11协作的推进单元。此类推进单元包括固定抵靠平台11的下面的一对主喷嘴12a和12b。根据图1,此类装置的推进单元还可包括两个辅助喷嘴13a和13b以有助于它的可操纵性。所述辅助喷嘴13a和13b是自由的并且旨在可选地并且分别地被乘客1保持在前臂或手处。为了提供足够的推力并且允许起飞然后进行运动,装置10还包括用于收集加压流体(例如水)并将其分配到主喷嘴和辅助喷嘴的机构。此类流体优选地从远程压缩站(在图1上未示出)借助于柔性供应管道2进行运送。此类供应管道可以基于水龙带或具有对于由加压流体施加的压力的必要抵抗强度的任何其它材料所制成。因此,收集器14y可以具有基部14c,供应管道2的端部件2a连接至该基部14c,例如借助于适于容纳所述管道2的凹槽。根据图1,收集器14y可以具有类似于“Y”的形状,以便从基部14c收集并通过臂分别地将加压流体分配至主喷嘴12a和12b。收集器14y连接至主喷嘴,或者借助于可能的弯管15,以使主喷嘴取向成沿基本垂直于平台11的下面的轴线。臂经由所述弯管15借助于在臂处的枢转连接来连接至所述主喷嘴。此类布置允许围绕轴线F的自由旋转,该轴线F基本上平行于收集器14y的臂。因此,所述收集器可以描绘围绕所述轴线F的几乎自由的旋转r1,考虑到在平台11过度倾斜的情况下平台11的下面所充当的止动件。此外,此类枢转连接允许使用者容易地从水面“起飞”并且给予他很大的转向和运动能力。收集器围绕轴线F的面向平台11的下面的平面的相对旋转r1,收集器与供应管道2的连接的连续旋转,不引起平台11的旋转。供应管道2的端部件2a可有利地借助于枢转连接在其基部14c处与收集器14y协作,以允许围绕基本上平行于管道2的轴线C自由旋转r2。装置因此能够围绕所述轴线C自由地枢转,而不会引起打结或在供应管道2上产生过多的应力。
为了将加压流体分配到辅助喷嘴13a和13b,作为示例并且如图1所示,可以提供辅助管18a和18b,有利地以柔性管形式,以将所述加压流体从收集器14y输送到辅助喷嘴。为了不给乘客1带来不便,可以通过使用例如带、背带件等的保持机构19引导所述辅助管沿着他的背部直至肩部。乘客也可以使用用于将辅助喷嘴约束在他前臂处的机构。
平台11可以具有用于将乘客保持在所述平台11的上面上的保持机构。因此,根据乘客在平台上的优选位置,所述保持机构可以包括(如图1所示)一双鞋、脚带(也已知英文中称为“Foot Straps”)或固定靴16,其类型与例如在水上滑板练习中所具有的类似。
推进装置(例如结合图1所描述的装置10)可以由任何流体压缩站供应,只要该流体压缩站能够输送其压力足以确保推进装置的运行的流体。该站可以是远程的并且专用于该用途,存在增加推进系统的总成本的风险,该推进系统包括推进装置,压缩站和与所述装置和所述站协作以运送加压流体的供应管道。可替代地,此类站可以涉及使用如文献WO2013/041787A1中所述的水上机动运载工具(下文中称为“VNM”,véhicule nautique àmoteur),该水上机动运载工具适于降低成本。
图1优选地示出了一种用于在水面上运动的系统,其中所使用的流体是加压水。尽管结合图1所描述的推进装置允许在水面中和/或在水面上容易地运动并且为其使用者提供非常大的自由度以便实现大量的姿势,但对于一些人而言,它会具有一些缺陷。
与先前的装置一样,喷嘴被供应以压缩流体,特别是水,借助于管道经由收集器运送至装置,该管道将所述装置连接至流体压缩站,该流体压缩站有利地是远程的。此类解决方案在水体的表面之上、或甚至之下运行尤其良好。因此,漂浮在所述水体上的压缩站(例如适于在流体出口处与所述管道协作的水上机动运载工具)收集水,通过涡轮将其压缩并经由管道输送水。
为了在海面上以及也在陆地表面上运动,甚至不受到用于运送压缩流体的管道的阻碍,以及因此上升到极大的高度,除了上文结合文献US 3,243,144或US 3,381,917(根据这些文献,乘客与设有喷嘴的背带件协作,所述喷嘴基本上定位在所述乘客的肩部高度处,并且被供应有气体排放物,该气体排放物是通过所述乘客背部上的容器中所容纳的可燃燃料的燃烧所输送的)提到的实验解决方案之外,其它参与者已经开发出一些解决方案,但是这些解决方案对一些人仍然是机密的,因为它们不适合可能的市场或者必需一些使用条件,而这些使用条件会将所述解决方案保留给一些特权个体。因此,可以提及在文献US4,447,024中所涉及的装置,其包括乘客可以就位于其上的舱。所述舱在其内部包括喷气发动机或根据英文术语的“jet engine”,该喷气发动机定位成基本上沿着乘客的腿。此类解决方案是非常庞大且不那么机动性。实际上,舱是极大程度包裹性的并且喷气发动机的尺寸庞大。此类技术教导从未成为适合更大数量的人的解决方案,并且其设计仍然不适合娱乐和杂技。相反地,一些人开发了类似飞机的包括喷气发动机的飞翼。飞翼的翼展基本上是人类的高度,此类翼借助于背带件定位在其驾驶员的背部上。该飞翼由此转变成飞机的机身。然而,此类装置显然适合于直线运动,并且需要配备有其翼的乘客从飞行器(例如飞机或直升机)上被释放。实际上,不可能从地面起飞并在地面附近进行多个姿势。而且,着陆还需要降落伞。
简而言之,到目前为止还没有任何技术和实际的解决方案提供类似于Flyboard的机动性能力,同时具有非常小的尺寸,并且为其驾驶员或乘客提供几乎没有限制的关于杂技方面的机会,在高速或低速下并且极其精确地在陆地表面上的运动,所有这些适合于有限预算,由此允许预期到广泛的使用。
发明内容
本发明允许达到此类目的,由此解决已知解决方案的缺点。因此,关于乘客运动和娱乐的新前景对于所有人是可获得的。根据预设的应用,仅续航里程可能有待提高。技术的兴起,特别是在推进器或电池方面,将仅会验证根据本发明的用于推进乘客的装置的恰当性。此外,本发明适用于平台的不同构型以运载一个或更多个乘客,并且允许向所有乘客提供新的运输方式,无论他的灵活性如何,无论是寻求身体挑战还是强烈的感觉,或甚至需要如摩托车或机动车辆的乘客或驾驶员一样的舒适。
在本发明带来的许多优点中,可以提及:
- 根据本发明的装置的操作是特别直观的;更特别地并且作为非限制性示例,根据第一实施例的此类装置的操作非常类似于Flyboard的操作,其至今仍构成可操纵性方面的参考;
- 根据本发明的装置的布置(无论其构型或布置如何)保持其可操作的,即使当推进单元部分故障时也保持其可操作的,因此保护驾驶员和可能的乘客的安全;
- 按照根据本发明的装置的实施例和可与其相关联的附件,可以容易地增加所述装置的续航里程并且因此增加飞行的持续时间和/或距离;
- 此类装置的设计允许从约一至几平方米的特别小的区域上起飞以及降落至约一至几平方米的特别小的区域上。
为此,首先预设了一种用于推进乘客的装置,所述装置包括本体,该本体包括布置成用于接纳所述乘客的平台和推进单元。特别地,为了使此类装置是可使用的,尤其用在娱乐活动中:
- 所述推进单元包括至少一个推进子单元,所述推进子单元包括至少两个推进器;
- 每个推进器的气流喷射方向沿着基本垂直于平台的纵向平面的轴线是能够转向的;
- 所述装置的所述本体包括推进单元的支撑机构,所述支撑机构与平台协作并且布置用于支撑所述推进单元,并且使由每个推进器的喷射喷嘴所喷射的气流喷射方向与所述气流喷射方向在穿过装置的本体的重心的中间平面中的正交投影之间的距离最小化。
根据此类装置的本体的构型,该装置可包括与平台协作的第二推进子单元,推进单元的支撑机构布置用于支撑平行于第一推进子单元的所述第二推进单元,同时使穿过装置的本体的重心的中间平面与由每个推进器的喷射喷嘴所喷射的气流喷射方向之间的距离最小化。
为了增加此类推进装置的可操纵性,当所述乘客在所述平台上呈直立的且基本上竖直的姿势并且推进器的喷射喷嘴取向为朝向地面时,平台可以布置成使得乘客的脚所就位的位置的相对于装置的低点的高度是:
- 明显等于或大于装置的本体的重心相对于所述低点的高度,且
- 小于包括装置和乘客的整体的重心相对于所述低点的高度。
为了保护此类推进装置的推进单元,此类推进装置的本体可以包括突出机构,所述突出机构与平台协作并且布置用于防止地面和装置的推进单元之间的任何冲击或直接接触。
根据第一实施例,所述推进器中的一个可以是螺旋推进器。
可替代地,根据另一实施例,所述推进器中的一个可以是涡轮喷气发动机。
有利地,为了不削弱推进装置的运动,可以以反向旋转的方式布置推进单元的推进器。
可替代地或额外地,推进单元的支撑机构和/或推进器可以布置成以与平行于平台的中间轴线的轴线成包括在-45°至+45°之间的角度来取向通过所述推进器的各个喷射喷嘴的气流喷射方向。
为了保护乘客的身体完整性,根据本发明的推进装置可以包括整流罩,所述整流罩与平台协作或与所述平台形成同一个物理实体,该整流罩布置用于防止推进单元和乘客之间的任何直接接触。额外地,所述整流罩可包括栅格,该栅格布置用于部分地遮蔽推进单元的推进器的流体入口,并且因此防止通过所述流体入口吸入异物。
为了能够容易地操作推进装置,特别是沿着弯曲轨迹,推进单元可以包括航向校正辅助推进器,推进器的支撑机构布置用于与所述航向校正辅助推进器协作。所述支撑机构可以有利地布置用于保持此后者沿着基本平行于平台的纵向平面的取向。
根据平台的构型,特别是如果平台是延伸的,如同等效地面运载工具(例如摩托车或机动车辆)的底盘,仅通过乘客的身体的转向,乘客可能无法充分地影响平台的姿态。为了便于此类推进装置的操作,推进单元可以包括姿态校正辅助推进器,推进器的支撑机构布置用于与所述姿态校正辅助推进器协作。所述支撑机构可以有利地布置来保持此后者沿着基本垂直于平台的纵向平面的取向。
为了供应根据本发明的推进装置的推进单元,推进装置还可有利地包括与推进单元的推进器流体连通的燃料罐,以向所述推进器供应燃料,所述罐与装置的本体或乘客协作。
为了使得乘客本身能够携带类似背包的此类罐,此类罐可以包括柔性护套和用于与乘客身体协作的背带件,其紧固件被预设用于在紧急情况下由所述乘客容易地解除连接。
为了使得所述乘客能够操作他的推进装置,此后者可以包括用于指令的人机接口和处理器件,该人机接口将乘客的手势表达(转换)成指令,以及该处理器件用于处理所产生的所述指令以及用于基于产生的所述指令生成推进器的功率命令,通过通信器件将推进器的所述功率命令传送到推进单元。
此类推进装置还可以包括姿态和/或轨迹传感器,该姿态和/或轨迹传感器与装置的本体协作且大致位于装置本体的重心位置处,并且与处理器件协作,该处理器件基于由姿态和/或轨迹传感器传递的信息结合由人机接口所产生的指令生成推进器的功率命令。
当装置包括航向校正辅助推进器时,为了使根据本发明的推进装置的乘客免于对尤其与气象条件相关联的航向损失进行手动补偿,在不存在由人机接口所产生的指令的情况下,存在于装置的本体上的处理器件可以基于由姿态和/或轨迹传感器传递的信息生成所述航向校正辅助推进器的功率命令,以激活所述辅助推进器中的一个并保持所述本体的当前轨迹。
同样地,当装置包括姿态校正辅助推进器时,为了使根据本发明的推进装置的乘客免于对尤其与气象条件相关联的姿态维持损失进行手动补偿,在不存在由人机接口所产生的指令的情况下,存在于装置的本体上的处理器件可以基于由姿态和/或轨迹传感器传递的信息生成所述姿态校正辅助推进器的功率命令,以激活所述姿态校正辅助推进器中的一个并保持所述本体的基本水平的姿态。
作为优选实施例的示例,此类用于指令的人机接口可以包括可以由乘客的一个或多个手指激活的触发器。处理单元可以随后生成推进器的功率命令,以便根据所述触发器的行程调节由推进单元产生的功率。
可替代地或额外地,用于指令的所述人机接口可以包括角度测量传感器,该角度测量传感器测量由乘客手腕关于所涉及的前臂的纵向轴线相对于参考位置所描绘的角度,其中在该参考位置中乘客的手与所述前臂对齐。因此,处理单元可以生成辅助推进器的功率命令,以根据手腕的行程调节由辅助推进器所产生的功率。
为了将乘客保持在推进装置的本体上,此后者可有利地包括用于确保将所述乘客保持在平台上的保持机构。
附图说明
通过阅读以下说明以及研究附图,其它特征和优点将更清楚地显现出来,其中:
- 已经描述的图1示出了根据现有技术的用于推进乘客的推进装置,该装置使用由远程压缩站所压缩的流体;
- 图2A,图2B,图2C,图2D,图2E和图2F图示了根据本发明的用于推进乘客的推进装置的第一实施例,其平台的尺寸接近于结合图1所描述的装置的平台的尺寸;
- 图3A,图3B,图3C,图3D,图3E和图3F图示了根据本发明的用于推进乘客的推进装置的第二实施例,其平台的尺寸接近于陆地摩托车的底盘的尺寸;
- 图4示出了根据本发明的推进装置的第三实施例的推进单元的构造的非常简化的示意图,其中平台的构造基本上接近于地面机动车辆的底盘的构造;
- 图5图示了用于将来自乘客的指令传送到根据本发明的装置的推进单元的控制机构的人机接口的实施例。
具体实施方式
图2A示出了根据本发明的用于推进乘客1的推进装置10的优选的第一实施例的透视图。此类装置10包括主体10a,该主体10a主要呈平台11的形式,乘客1能够就位于该平台11上。根据平台11的尺寸和装置10的推进单元12的功率,本发明预设几个乘客能够可选地同时就位于所述平台11上。为此目的,平台11具有一个或更多个表面11a,该一个或更多个表面布置成容纳乘客1的脚或鞋,特别地,如图2D更清楚地示出的。
本发明预设,此类表面11a可包括用于将乘客1保持在平台11上的保持机构16。因此,根据由所述乘客1在根据本发明的装置10的平台11上所期望的位置,所述保持机构16可以包括具有类似于例如在水上滑板练习中可以找到的类型的一双固定的鞋或靴。根据期望将乘客保持处于“双腿弯曲”姿势、跪姿或甚至坐姿,其它类型的保持机构能够是优选的。
此类平台11可以有利地由一种或更多种材料制成,这些材料单独或组合地具有足够的刚度以支撑一个或多个乘客的重量,并因此防止任何过度变形。
结合图2A和图2D所描述的推进装置10的本体10a包括与平台11协作的推进单元12。
在本文的其余部分中,以下术语应具有以下含义:
- “中间(median)平面”PM指的是尤其垂直于平台11的任何平面,其将装置10的本体10a分成左舷半部与右舷半部,所述半部不必是相等的;
- “横向平面”PT指的是垂直于中间平面的任何平面,其将推进装置10的本体10a分成两个半部,一个包括所述本体的前部,且另一个包括所述本体的后部,所述半部不必是相等的;
- “纵向平面”PL指的是垂直于横向平面和中间平面的任何平面,所述纵向平面将装置10的本体10a分成上半部与下半部,所述半部不必是相等的。
此类平面PM、PT、PL在图2A中以虚线示出。同样的,指定:
- “横向轴线”指的是同时属于横向平面和纵向平面的任何轴线;
- “纵向轴线”指的是同时属于中间平面和纵向平面的任何轴线;
- “中间轴线”指的是同时属于中间平面和横向平面的任何轴线。
根据本发明的推进装置10包括其它附加元件(出于简化目的图2A中未示出),例如用于供应推进单元12的燃料罐,或甚至例如遥控类型的人机接口,以使得乘客1可以与所述装置10的推进单元12交互。将结合图5描述此类人机接口。
图2B,图2C和图2D分别以剖面图和正视图图示了根据本发明的此类第一推进装置10。此类装置的尺寸与Flyboard的尺寸非常接近,Flyboard是结合图1所示出的现有技术的示例。根据图2A,图2B和图2C,可以注意到此类装置10的本体10a包括有利地且可选地在飞行中可伸缩的突出机构17,该突出机构17与平台11协作并且布置用于防止地面与装置10的推进单元12之间的任何冲击或直接接触。特别地,此类机构17可以包括四个脚,该脚具有足够的长度,使得当装置在地面上或在图2A至图2C中未示出的起飞站上时,防止推进单元12的一个或多个喷射喷嘴触碰地面,并且也提供一定的稳定性,使得乘客可以有效地就位于平台11上。在变型中,根据地面的性质或装置的支撑件的性质,此类机构17可以包括一对滑板或能够确保一定的稳定性的任何其它元件。
图2D示出了根据本发明的此类装置10的本体10a的分解图。
如所述图2D所示并且作为非限制性示例,与已知装置不同,推进单元12有利地包括一对推进子单元12a和12b,每个推进子单元包括两个推进器。因此,第一推进子单元12a包括两个推进器12a1和12a2。推进子单元12b也是如此,其包括两个推进器12b1和12b2。可替代地,此类子单元可包括两个以上的推进器。根据第二变型,推进单元12可有利地包括更多推进子单元,该推进子单元本身包括一个或更多个推进器。结合图2D所描述的构型示例虽然不限制本发明,但是相对于推进单元的其它构型具有一些特性。实际上,装置10可以在推进单元减小到仅仅一个推进器(例如热涡轮喷气发动机类型)的情况下运动。然而,此类构型具有过大的体积,使得无法允许乘客1能够像其在Flyboard上运动时那样容易地运动。实际上,为了使单个推进器能够输送足以在空中推进装置10及其乘客1的推力,此类单个推进器的长度将大约为一米,或甚至更长。同样地,可以想象推进单元12包括两个子单元,每个子单元仅包括一个推进器。每个推进器的体积将减小,但是此类推进单元12在安全性方面仍存在较大缺点,如先前描述的单推进器构型。实际上,如果两个推进器中的一个发生故障,则该单元的总推力将不足以用于将乘客1保持在空中以及用于保持足够的可操纵性。
与这两种可能的构型不同地,如结合图2D所示的一种构型,根据该构型,推进单元12包括至少两个推进子单元12a和12b,每个推进子单元12a和12b包括至少两个推进器,对于一个推进子单元是12a1和12a2,对于另一个推进子单元是12b1和12b2,由此提供尤其有利的折衷。
因此,由四个推进器(例如喷气发动机)占据的空间与所寻求的使用模式依然是完全兼容的。此外,即使当其中一个推进器发生故障时,推进装置10仍然是理想地可操纵的。
为了提供与Flyboard可操纵性条件接近的可操纵性条件,推进单元12的推进器有利地定位成尽可能在装置10的本体10a的中心。因此,优选地,如图2C和图2D所示,布置在平台11上用于容纳乘客1的脚或鞋的表面11a将有利地定位在所述推进单元12的两侧上。由此减少了乘客必须克服的转动惯量,以便于借助他的身体来改变装置10的姿态,并且由此运动:
- 如果乘客使其身体的重量朝向装置10的前部,则向前直行;
- 如果所述乘客1使其身体的重量朝向装置10的后部,则向后;
- 如果所述乘客1使其身体的重量朝向装置10的前部并且在此后者的一侧或另一侧上,则呈对角地向前;
- 如果所述乘客1使其身体的重量朝向装置10的后部并且在此后者的一侧或另一侧上,则呈对角地向后。
特别地,为了能够容易地枢转以及呈曲线运动,推进单元12可以有利地包括两个航向校正辅助推进器19a和19b。此后者有利地以偏心的方式沿平台的横向轴线布置。通过以非同时的方式激活,这些推进器分别产生足以产生弯曲轨迹的扭矩。可替代地或额外地,为了免除使用所述辅助推进器,本发明预设能够将(例如摩托艇的流体出口的可转向的锥体类型的)可转向的流体出口添加至一个或多个推进子单元12a,12b的全部或部分推进器,其中所述流体出口将通过相应的一个或多个适合的机械连接(例如枢转或嵌入式连接)与相关的一个或多个推进器的气流喷射喷嘴协作。
推进单元的各个推进器由支撑机构14保持和支撑,之后将描述该支撑机构的结构的示例。这些机构14构成用于支撑平台11的底盘的功能等同物,并且通过不具有自由度的有利的机械连接或嵌入式连接与突出机构17协作,提供用于此类装置10的推进单元12的基座和保护。
结合图2D中描述的实施例,根据本发明的推进装置10的本体10a可包括整流罩13u,可选地呈彼此连接的一个或更多个整流元件的形式,借助于任何可逆或不可逆(例如焊接、拧紧)嵌入式机械连接,该整流罩与平台11和/或支撑机构14协作,或者与所述平台11和/或支撑机构14构成单个物理实体。此类整流罩13u的功能是防止推进单元12和乘客1之间的任何直接接触。此类整流罩13u的形态(尺寸,形状)将被布置成适配于推进单元12的尺寸,由此赋予推进装置的美学外观和/或有利于推进装置的空气动力学,同时限制对于乘客的任何不便。实际上重要的是能够限制乘客和推进单元之间的任何接触,以防止对乘客造成任何伤害的风险,因为推进单元12的外壁的温度会快速地变得非常高的。此外,大体位于乘客1的脚之间的装置10的本体10a的上部部分包括流体入口18(在这种情况下是空气入口),用于经由推进器各自的流体入口向推进器供应流体。推进器实际上包括转子,如果乘客无意中将他的手插入流体入口18中,则该转子会伤害乘客1。另一方面,通过所述流体入口18吸入异物(叶子、碎片、鸟等)可能会损害推进单元12的运行。为此,所述整流罩13u可有利地包括图2D中未示出的栅格,该栅格的构型允许部分地遮蔽所述入口18,并且因此限制或防止由所述空气入口18吸入异物,同时保持外界与推进器之间的流体交换。图2D还示出了下部整流罩13d的使用,其通过任何嵌入式机械连接协作,还确保了保护乘客或流体出口的周围环境或推进子单元12a和12b的推进器的气体喷射喷嘴的功能。实际上,在紧邻所述喷射喷嘴处的温度会是尤其高的。此类开放的整流罩允许提供周向或侧向保护。与整流罩13u(可以称之为上部整流罩)一样,还可以有利地设计此类整流罩13d的几何形状,使得不损害推进单元的气体喷射并且改善装置10的本体10a的空气动力学。预设用于构成此类整流元件13u和13d的一种或多种材料的选择将取决于紧邻所述整流元件处的推进单元12的最高温度,以便确保所述温度不会损坏整流元件的结构。
图2D还描述了与推进子单元12a和12b不同的、以侧向的且非中心的方式定位的航向校正辅助推进器19a和19b的存在。将结合由图2E所示的推进单元地示例的详细说明来描述此类辅助推进器的贡献。
为简化起见,图2D未显示大多数电子元件。作为示例,正如将在结合图2E的对推进单元12的描述中看到的,根据本发明的推进装置10的本体10a包括用于处理来自乘客的指令的机构或与用于处理来自乘客的指令的器件协作,以控制推进器的功率。此外,此类处理器件还可以与一个或多个传感器协作或包括一个或多个传感器,例如且非详尽地,倾斜计、加速度计、高度计、GPS(根据英文术语“Global Positioning System”,全球定位系统)接收器,皮托探针或皮托管和/或陀螺仪,能够传递关于姿态、速度或更通常地装置10的本体10a的轨迹的信息。因此,所述处理器件被布置用于根据乘客的指令和/或由此类传感器产生的信息生成推进单元12的推进器(特别是推进子单元12a和12b的推进器)的功率命令。这同样适用于生成航向校正辅助推进器19a和19b的功率命令。此类处理器件可以呈一个或更多个电子卡的形式,有利地定位在推进装置10的本体10a的惯性中心CG10附近处,特别是如果传感器被包括在一个或多个所述电子卡中。图2C具体示出了推进装置10的实施例的本体10a的所述重心CG10的虚拟位置。在本文的下文中,将术语“推进装置的本体的处理器件或存在于所述本体中的处理器件”理解为涵盖具体允许下列各项的任何布置:
- 将所述处理器件固定在所述本体10a中或所述本体10a上,例如在平台11和/或支撑机构14、15a、15b上,和/或
- 当所述处理器件布置用于通过乘客所连接和/或断开连接和/或由所述乘客所携带时,通过接线板或耦合将所述处理器件连接到所述传感器和/或推进器。
结合图2C和图2E,现在研究根据本发明的第一实施例的推进装置10的推进单元12的优选实施例的结构和此类推进单元的支撑机构14。
如前所述,此类推进单元12包括两个推进子单元12a和12b,该推进子单元12a和12b各自包括两个推进器,对于第一个推进子单元的推进器,附图标记为12a1和12a2,对于第二个推进子单元的推进器,附图标记为12b1和12b2。
此类推进器可以包括具有螺旋桨或转子的推进器,或者有利地并且在如图2E所示的这种情况下包括涡轮喷气发动机。涡轮喷气发动机是通常用于航空的热发动机,通过结合燃烧剂(在这种情况下,经由本体10a的流体入口18所吸入的环境空气),该热发动机将燃料(例如,煤油或等效物)中包含的势能转化为动能。该动能在弹性介质中产生方向与气体排放的喷射方向相反的作用力。这引起在推进器的流体入口和推进器的喷射喷嘴之间的一定量空气的加速,通过在所述喷射喷嘴中的膨胀产生推力。此类推进器使用带有叶片或转子的空气压缩机。可选地,任何其它类型的燃料可以被用于代替上述煤油。
根据图2C,图2D和图2E,可以看到推进子单元12a和12b的每个推进器是可转向的(orientable),并且在额定运行中,其取向成沿着基本上垂直于平台11的纵向平面的轴线AL12a(对于推进器12a2)或AL12b(对于推进器12b1),即基本平行于乘客1的纵向轴线AL1。所述推进器也取向成,使得每个所述推进器的喷射喷嘴沿着与纵向轴线AL1的方向相反的方向排出气流,该纵向轴线AL1取向成从乘客1的脚朝向头部。以这种方式,推进器经由平台11“推动”所述乘客1。如上所述,特别是为了改善装置10的可操纵性,装置10的主体10a包括用于支撑推进单元12的支撑机构14,该支撑机构14与平台11协作,且布置成用于通过将推进器尽可能集中在本体10a的中心处来支撑所述推进单元12。因此,所述支撑机构14使来自推进器12a1,12a2,12b1,12b2的各个喷射喷嘴的气流喷射方向AL12a,AL12b与所述方向在穿过装置10的本体10a的重心CG10的虚拟中心平面PM中的相应正交投影之间的距离尽可能最小化,所述气流喷射方向基本上平行于所述中间平面PM。在此类装置的情况下,更确切地,支撑机构14布置成使所述喷射方向与本体10a的穿过所述重心CG10的虚拟中间轴线AM10之间的距离最小化。由此减小乘客借助于他的身体来改变本体10a的姿态并因此改变推进装置10的轨迹而必须克服的转动惯量。因此,倍增了使用此类推进装置所带来的娱乐性质。根据图2C,图2D和图2E所示的优选示例,本体10a的重心CG10基本上位于两个推进子单元12a和12b的推进器的中心。作为优选但非限制性的示例,支撑机构14对于每个推进子单元可以包括一个板,在该板上通过嵌入式机械连接安装有套环,该套环分别环绕每个子单元的推进器。以此方式,同一个推进子单元的推进器被保持固连并且取向成沿着平行的纵向轴线。因此,两个套环14b1和14b2分别环绕推进器12b1和12b2。两个套环也固定至板14b上。这同样适用于子单元12a的推进器。两个套环14a1和14a2分别环绕推进器12a1和12a2。套环与在图2E上大部分被遮蔽的板14a协作。所述板14a和14b的厚度在它们中间处最大程度的减小至最小,使得相同子单元的推进器彼此之间尽可能地最接近。同样地,支撑机构14布置成使得所述板的近侧部分可以协作,使得所述推进子单元尽可能地接近。对于板14b的所述近侧部分14m和对于板14a的所述近侧部分14f可以有利地分别限定中空筒。还有利地选择所述筒的截面,使得所述近侧部分中的一个穿透第二个(近侧部分)。借助于沿着垂直于所述近侧部分14f和14m的回转轴线的轴线通向每个筒两侧的孔,以及借助于例如销钉,可以固连两个推进子单元。可替代地,可以通过焊接形成嵌入式机械连接,以便固连两个板14a和14b。这两个板允许最大程度地减小推进子单元12a和12b的每个推进器离平台11的穿过装置10的本体10a的重心CG10的中间平面的距离。
当两个推进子单元的推进器包括以反向旋转方式安装的压缩机转子时,推进器喷嘴的喷射方向(例如图2E中附图标记为AL12a和AL12b的方向)可以彼此平行并且基本垂直于平台11的纵向平面。
在相反的情况下,每个推进器内的转子的旋转可能引起推进单元12围绕其自身的旋转,并因此引起装置10的本体10a的旋转。为了克服这个缺点,本发明预设支撑机构14可以布置用于使由每个推进子单元12a和12b的每个推进器的喷射喷嘴所喷射的气流喷射方向转向,使得所述气流喷射方向与平台11或本体10a的中间轴线AM10呈包括在-10°和+ 10°之间的角度β。如图2B所示,可以使两个子单元12a和12b的所述喷射方向略微相交,形成由β的两倍产生的角度,在图2B中标记为“2.β”。如果推进器不是以反向旋转方式安装的,则绝对值为4度的角度β足以抵消前面提到的影响,而不会过度损失推进单元12的有效功率。可以采用β的其它值作为替代。如图2E所示,在板14a和14b的近侧部分14m和14f上的多个孔允许选择所需的角度β。可替代地,如上所述,板可以在工厂中通过焊接相对于彼此取向。
为了将航向校正辅助推进器19a和19b连接至推进子单元12a和12b,并因此允许弯曲轨迹,根据本发明的装置10的支撑机构14与辅助支撑机构15a和15b协作,以便与航向校正辅助推进器19a和19b协作,并保持此后者在基本上平行于平台11的纵向轴线的推进取向上。因此,如作为非限制性示例的图2E所描述的,板14a和14b可以分别与臂15a和15b协作,或者更通常地与侧向延伸部协作。根据所述图2E,板14a和14b包括远侧部分14d,该远侧部分与前面提到的近侧部分是直径上对置的。与此类似,所述远侧部分具有中空圆形截面,该中空圆形截面大体小于或大于所述延伸部15a和15b的近侧部分15ap和15bp的中空圆形截面。因此,板和延伸部可以通过嵌入式连接协作,该嵌入式连接可选地通过焊接实现,或甚至借助于穿过在板14a和14b的所述远侧部分14d和延伸部15a和15b的近侧部分15ap和15bp中制成的通孔的销所实现。因此,此类后一构型允许调节延伸部相对于所述板的相对取向。每个延伸部15a或15b包括远侧部分15ad或15bd,其布置用于环绕或更通常地保持航向校正辅助推进器19a或19b。优选地,此类辅助推进器可以包括一个或更多个电动涡轮机。此类技术选择允许布置比一些热推进器(例如涡轮喷气发动机)尤其更具快速反应性的航向校正辅助推进器19a和19b。
然而,航向校正热推进器19a和19b的布置可以包括使用涡轮推进器以代替每个电动涡轮机,该涡轮推进器大致取向成平行于推进子单元12a和12b的推进器。为了保持高度快速反应性,(摩托艇的流体出口的可转向锥体类型的)可转向的流体出口可以与热辅助推进器的气体喷射喷嘴协作。通过将所述锥体取向在平台11的中间平面中,获得的总结果非常接近于通过使用电动涡轮机所获得的结果。
当根据本发明的推进装置的本体10a有利地包括处理器件(该处理器件不仅用于处理乘客1的指令,而且还用于处理所述本体10a在空间中的姿态和/或轨迹传感器的指令)时,本发明预设利用航向校正辅助推进器19a和19b的存在以帮助所述乘客来保持航向,特别是在气候条件不利的情况下。实际上,强烈且不规律的风会使推进装置沿着违背乘客的意愿的偏航轨迹。这可以借助于指令接口进行补偿,如稍后将在图5中解释的,但是随着时间推移,此类补偿会显得令人厌倦的。因此,本发明预设调节存在于本体10a中的处理器件,使得它们生成旨在用于航向校正辅助推进器19a和19b的功率命令,以便在不存在表示期望轨迹改变的乘客指示的情况下保持当前的航向。作为示例,当一阵风倾向于引起推进装置10沿在乘客右侧的偏航轨迹时,存在于本体10a上的所述处理器件生成用于航向校正辅助推进器19b(即位于乘客1右侧的那个航向校正辅助推进器)的功率命令,充分地激活所述辅助推进器19b用于抵消此类意外的轨迹变化。一旦恢复标称轨迹,则切断所述航向校正辅助推进器19b。以此方式,推进装置10自动地保持其当前轨迹并且使所述乘客免于任何对进行补偿的努力。考虑到对于此类航向校正辅助推进器19a和19b所需的高度快速反应性,通过该实施例证实了对电动辅助推进器的优先选择,以便它们在乘客不知情的情况下补偿气象扰动。
此外,由结合图2E描述的装置10的支撑机构14所支撑的推进单元12的实施例示出了所述支撑机构14包括延伸部15a和15b,所述延伸部15a和15b分别包括一对突起部或一对间隔件15p和15s。它们定位成沿着垂直于每个延伸部15a或15b的纵向轴线的轴线,以便与平台11协作。因此,此后者可以通过拧紧固定,所述突起部在这种情况下是经攻丝的。根据本发明,可以设想在支撑机构14与平台11之间的任何其它协作方法。
根据图2E,突起部15p和15s分别定位在延伸部15a或15b上,分别靠近所述延伸部的远侧部分和近侧部分。除了具有平台11的组装功能之外,这些突起部还允许确定在平台11上形成的用于容纳乘客1的脚的表面11a相对于推进装置10的本体10a的重心CG10的相对高度。
在机密的非公开测试和原型制作之后,已经确定所述表面11a相对于本体10a的重心CG10的所述相对高度影响推进装置10的可操纵性。因此,如图2C中具体所示,特别有利的是,布置所述平台11,使得当所述乘客1就位于大致竖直位置并且当推进子单元12a和12b的推进器的喷射喷嘴取向为朝向地面时,相对于装置10的本体10a的低点B(由突出机构17的远侧部分确定),所述表面具有的高度hp:
- 明显等于或大于装置10的本体10a的重心CG10相对于所述低点B的高度h10,以及
- 小于包括装置10和乘客1的整体的重心CG相对于所述低点B的高度h。
因此,所述突起部15p和15s的相应高度允许通过调节所述高度hp来调节该构型。如图2C所示,位于重心CG10上方几厘米处的表面11a基于推进装置10极大的可操纵性。
为了向主推进器(即推进子单元12a和12b的推进器)供应燃料,本发明预设可以在一个或多个罐中运载所述燃料,为简化起见未在图中示出该罐。作为非限制性示例,此类罐可包括刚性或柔性护套、填充口和排放口。因此可以经由填充口为此类罐供应液体或气体燃料。作为非限制性示例,此类燃料可以是目前通常适用于传统推进器的煤油。然而,可以可替代地使用其它燃料。随后从所述罐经由排放口输送所述燃料,所述排放口布置用于与供应管道(为简化起见,在图上未示出)协作,该供应管道的端部分别连接至罐(更确切地,连接至排放口)以接收燃料,以及连接至收集器机构(在图上也未示出)以向推进器供应燃料。此类收集器机构为每个热推进器提供燃料。它因此通过流体连接与所述推进器和罐协作。
此类罐可以设计成由乘客借助于(如果可能,Rallye类型的)带或背带件所携带,如同背包或降落伞,以便能够在火灾发生时立即抛投所述罐。实际上,已知此类的背带件包括紧固件,该紧固件预设用于在紧急情况下使得由所捆绑的人容易地释放。此类罐还可以包括柔性护套,以用于增加乘客的舒适度,并降低例如在跌落时乘客受伤的风险。可替代地或额外地,罐可以固定到平台11上或推进单元的支撑机构14上。根据优选的实施例,当罐设置为由乘客1携带时,所述罐的护套可以有利地是柔性的,例如经预先排气然后被填充燃料的袋。此类选择改善了乘客的舒适性和安全性(特别是在跌落情况下的安全性),并且防止对推进器的燃料供应的任何引爆(désamorçage)风险。
本发明还预设电力电源,该电源可以有利地嵌入推进装置10的主体10a上。此类电源可以包括一个或多个电池和/或光伏电池,后者用作供应低能耗电子元件的第二电源,电子单元例如是处理乘客指令和生成推进单元的功率命令的器件。相反,如果航向校正辅助推进器是电动的,则先前描述的航向校正辅助推进器19a和19b需要更大的电源,例如一个或更多个电池。
为了能够控制推进单元的功率并且还确定运动轨迹,根据本发明的推进装置10的乘客1可以有利地使用用于指令的人机接口,该人机接口的主要功能是将所述乘客1的手势转换为具体的指令。图5描述了此类人机接口60的示例,该人机接口呈遥控器的形式,且预设用于被保持在乘客1或在训练期间的教练的手中。根据非限制性的此示例,所述接口60类似于枪型遥控器。它具体包括触发器61,当触发器由乘客1或教练激活时,该触发器的行程可被解释为增加推进单元12的功率的指令,并且当所述触发器被其使用者逐渐松开时,该触发器的行程可被解释为减小所述功率。此类接口60还可以包括其它机构,例如一个或多个按钮,例如图5中未示出的按钮开关,可选地用于生成启动或停止推进单元12的指令,以便于切断对一个或另一个推进器的供应。所述接口60还可以包括一个或更多个传感器,例如陀螺仪、倾斜计或甚至角度测量传感器,该角度测量传感器测量由使用者的手腕之一(该手正保持该接口60)关于所涉及的前臂的纵向轴线相对于参考位置所限定的角度,在该参考位置中所述使用者的手与他的前臂对齐。因此,如果使用者将接口60保持在他的右手中,则使手腕取向成朝向使用者的身体内部可以表示将装置10尝试向左枢转的期望。相反,手腕的向外的运动可能表示期望将所述装置10的轨迹取向为朝向他的右侧。可替代地或额外地,接口60可包括倾斜计。所述接口60朝向其使用者的左侧或朝向右侧的倾斜可以因此转换成装置10的轨迹的转向指令。此类转向指令然后被转换成先前描述的辅助推进器19a和19b的功率命令。为了解释其使用者的此类手势,通过图5作为示例描述的接口60包括用于处理由触发器61和所述接口60的其它按钮和/或传感器收集的不同信息的电子器件62,以便于产生能够通过在推进装置10的本体10a上载有的用于处理这些指令的处理器件所解释的指令。为了将所述指令传送到此后者处理器件,接口60和存在于装置10的本体10a上的所述处理器件包括有线的或有利地无线的通信装置,例如通过无线电方式。
所述处理器件布置成有利地定位在所述本体10a的重心CG10附近处,且布置用于基于由接口60产生的指令生成推进单元12的功率命令。有利地。每个功率命令通过有利地无线通信装置被传送到相关的推进器。为简化起见,未在图中示出这些通信装置。
还可以提到,与推进单元的运行有关的信息可以由所述处理器件生成并经由一个或多个图形接口20a和/或20b(例如屏幕或光灯)输出至乘客1,如图2D所示,作为非限制性示例,该图形接口20a和/或20b有利地位于平台上11,在表面11a附近处。
为了有助于根据本发明的推进装置10的推进单元12的点火或启动,有利的是,将所述装置10的本体10a定位成使得推进子单元12a和12b的推进器基本上水平地取向。实际上,如果推进器保持竖直,则燃料(例如煤油)在推进器点火之前具有流动的趋势。为此,本发明预设一种起飞站,其布置用于允许本体10a在推进单元12启动时倾斜,然后允许将所述本体10a定位成使得乘客1可以容易地就位在表面11a上。可替代地,本发明预设,可以能够围绕横向于平台11的轴线旋转的方式安装推进单元12,以允许90°的旋转,并且因此解决了如果推进单元12与平台11通过嵌入式连接协作则必须使本体10a转向的缺点。在此类以可旋转方式安装的推进单元12启动之后,该推进单元将通过任何方式相对于所述平台11保持固定,如图2A至图2C所示。
本发明还预设了根据本发明的推进装置的第二实施例。一个有利的示例在图3A至图3F中示出。第一和前述的示例(结合图2A和图2E所描述的)更多地预设用于娱乐应用,对于此类娱乐应用,经常测试一个或多个驾驶员和/或乘客的灵活性。为了促进更线性和更少杂技性的运动,本发明预设重新发明如目前已知的摩托车。尽管在结构上和物理上是不同的,但是装置的此类第二示例具有与结合图2A至图2E描述的装置类似的设计。
特别地,由图3A至图3F示出此类“飞行摩托车”,分别通过透视图,前视图,后视图,底视图和最后两个侧视图示出。此类装置10包括平台11,在所述图3A至图3F中以非常简化的方式示出,根据这些图基本上只能辨别出骨架。如在传统陆地摩托车上一样,驾驶员或乘客1可以就座于平台11上的坐垫11a上(为简化起见未示出)来支配他的机器。此后者因此具有能够供所述驾驶员或乘客1能够就位于其上的一个或多个更区域11a,有利地但不限于就座位置。此后者的脚支撑在脚踏板11d上,该脚踏板11d设有与乘客1的鞋子下方的合适楔块协作的自动钩,类似于公路自行车的具有自动踏板的踏脚板。关于装置10,轮明显已经消失并且由推进单元12代替,根据结合图3A和图3D所示的示例,推进单元12包括六个推进器,附图标记为12a1至12a6,优选热推进器,类似于先前结合图2E描述的推进单元12的推进器。与如图2E所示的结合第一实施例描述的包括两个推进子单元12a和12b的所述推进单元12不同,该飞行摩托车的推进单元12仅包括一个推进子单元12a,该推进子单元包括至少两个推进器,在这种情况下,包括六个基本相同的推进器。本发明将不限于推进单元12的布置的此唯一示例。所述推进子单元12a的推进器的数量可以少于或多于六。这同样适用于推进子单元的数量。实际上,可以预设,所述推进单元12可包括基本上彼此平行地安装的两排或两个推进子单元,类似于结合图2A描述的装置10,或者甚至是如图4根据俯视图以非常简化的方式描述的推进装置的示例,其中,平台11和支撑机构14也在宽度方向上延伸的。之后结合所述图4将看到本发明也可以应用于制造飞行汽车。
结合图3A描述的装置10可以以有利但非限制性的方式包括相当于摩托车车把的抓握(préemption)元件11c,以便允许乘客1以他的手支撑在该抓握元件上。此类车把11c可以包括与角度测量传感器61相关联的气体控制节流杆,例如,根据乘客1的偏好,以可旋转地安装的右或左手柄的形式。此类气体控制节流杆61能够以类似于先前结合图5所示的遥控器60的触发器61的方式进行使用。此类节流杆61,或者更确切地是与其相关联的用于测量行程的传感器,可以有利地允许传输用于调节推进单元12的功率的命令。因此,车把也起到人机接口的作用,以便操控机器。它还可以包括其它指令机构,例如图3A中未示出的按钮,以下达特别是启动或停止推进单元12的命令。
如陆地摩托车一样,所述车把还可以包括一个或两个制动手柄63以传递对所述推进单元12的减速指令。能够以类似于陆地摩托车的方式可旋转地安装所述车把11c,并且该车把包括负责传送所述车把11c的行程的角度测量值的传感器。该传感器可以生成改变轨迹的指令,特别是当装置10以慢速运动时,即以每小时几公里的速度运动时。在更高的速度下,稍后将看到装置10将更多地和/或单独地响应装置10的本体10a的倾斜,由乘客1的身体运动引起的倾斜,以便于影响轨迹并且实施弯曲轨迹。平台11或更通常地装置10的本体10a包括用于容纳乘客1的脚的脚踏板11d。优选地,如图3A至图3F所示,布置用于容纳驾驶员或乘客1的脚或鞋的所述脚踏板11d有利地定位在推进单元12的两侧上。此类脚踏板11d或仅右脚踏板或左脚踏板可以有利地包括压力传感器64以传递可以转换成减速指令的信息,所述信息是对来自车把11c的可选的节流杆63的启动的信息的补充或替代。最后,第二脚踏板,例如左脚踏板,可包括传感器65,该传感器对于所述脚踏板围绕横向于装置10的本体10a的轴线的旋转是敏感的。乘客1将其脚的前部向下按压可能意味着指示装置10的姿态的向该装置10的前部的倾斜,乘客1能够因此“俯冲”。相反地,由所述乘客1将其脚后跟向下按压引起的所述脚踏板的启动可能意味着命令装置10上仰的指令。作为车把11c和/或脚踏板的替代或补充,可以使用任何其它指令接口。作为非限制性示例,本发明因此预设存在于装置10的本体10a上的电子处理器件,该电子处理器件可以使用由附着在乘客1的衣物或者附件上或集成至所述衣物或附件的倾斜计所传递的信息。由于由此类传感器传递的信息,当乘客1将他的身躯向前倾向车把11c时,如将在后文看到的,所述乘客1的身躯的倾斜可以由所述电子处理器件转换成增加推进单元12的功率或增加此类单元12的推进器的倾斜的指令。相反,当乘客1挺直时,可以由装置10的电子处理器件生成减速指令。为了产生此类指令并将它们转换成推进器的功率命令,如结合图2A至图2E所描述的装置10一样,结合图3A至图3F描述的装置10还可以并且有利地包括此类电子处理器件(为了简化起见未在所述图中示出),例如包括一个或多个微控制器或电子卡,其设置(即编程)用于解释尤其由传感器61,63,64和65传递的信息并将其转换成操控指令。非详尽地,装置10还可以包括倾斜计、高度计、GPS(根据英文术语“Global Positioning System”,全球定位系统)接收器、皮托探针或皮托管和/或陀螺仪,更一般地允许所述电子处理器件来记录装置10的本体10a的姿态、速度或轨迹的所有传感器。为此,所述传感器通过任何有线或无线连接与所述电子器件协作。此外,对于一些情况,它们有利地(例如特别地作为示例)是倾斜仪和/或陀螺仪,基本上定位在本体10a的重心CG10附近处。在所述图中未示出的此类传感器通过有线或耦合方式与前面提到的那些处理器件中的处理器件或者除了那些之外的处理器件协作。如果此类器件是不同的,则包括例如一个或多个微控制器或电子卡的此类器件被有利地设置(即编程)用于通过有线连接或通过耦合(即经由借助于具有短程通信协议的无线连接,例如蓝牙类型或等同物)与处理器件协作,处理器件被布置用于产生一个或多个功率命令,这些功率命令最终被传送到装置10的某些推进器,该功率命令是基于由所述姿态和/或轨迹传感器传送的信息以及通过先前提及的并且通过共享的人机接口产生的指令中的一个,不同于先前结合图5描述的集中了主要的指令机构的遥控器60,所述人机接口包括例如车把11c和/或脚踏板11d或任何其它等效元件(当此后者包括传感器时)。与描述根据本发明的第一推进装置的实施例的图2A完全类似,图3A还允许定义各种平面,将依次称为“纵向”,“横向”或“中间”,附图标记在图3A中相应为PL,PT和PM,根据其可以更详细地描述推进装置10的第二示例的本体10a的布置。
因此,定义:
- “中间平面”PM指的是尤其垂直于平台11的任何平面,其将装置10的本体10a分成左舷半部与右舷半部,所述半部不必是相等的;
- “横向平面”PT指的是垂直于中间平面的任何平面,其将推进装置10的本体10a分成两个半部,一个半部包括所述本体的前部,以及另一个半部包括所述本体的后部,所述半部不必是相等的;
- “纵向平面”PL指的是垂直于横向平面和中间平面的任何平面,所述纵向平面将装置10的本体10a分成上半部与下半部,所述半部不必是相等的。
此类平面PM、PT、PL在图2A上用虚线示出。同样,指定:
- “横向轴线”指的是同时属于横向平面和纵向平面的任何轴线;
- “纵向轴线”指的是同时属于中间平面和纵向平面的任何轴线;
- “中间轴线”指的是同时属于中间平面和横向平面的任何轴线。
图3A至图3F允许描述飞行摩托车的优选示例的推进单元12的布置。根据该非限制性示例,此类推进单元12包括推进子单元12a,该推进子单元12a包括六个推进器12a1至12a6。所述推进器12a1至12a6由支撑机构14定位和保持,该支撑机构14布置成使得所述推进器沿装置10的本体10a的纵向轴线AL10对齐,这些推进器的纵向轴线(例如,推进器12a1的轴线AL12a)基本上与装置10的本体10a的中间平面PM混同,所述中间平面穿过该装置10的本体10a的重心CG10。所述推进器12a1至12a6的各个喷射喷嘴均彼此平行。因此,由每个推进器12a1至12a6的每个喷射喷嘴所喷射的气流喷射方向基本上与乘客1的取向成从身躯朝向头部的纵向轴线AL1的方向相反。
结合图3E和图3F,可以观察到,推进器12a1至12a6的支撑机构14允许所述推进器倾斜一角度β,该角度β在-45°-45°之间,或者至少允许在装置10的本体10a的中间平面PM中的各个气态流体喷射出口的轴线AL12相对于标称流体喷射方向(如图3E所示,即基本垂直于装置10的本体10a的纵向轴线AL10)倾斜所述角度β。因此,根据图3E,推进单元12的推进器沿竖直轨迹推进装置10。相反,当所述流体喷射方向按照图3F取向时,所述推进器产生所述装置10的向前运动。因此,可以在致动器14c(例如,作为非限制性示例的压缸)的推进下使同一个推进子单元12a的推进器的流体喷射方向转向,该致动器14c的行程引起所述气态流体出口的共同倾斜。基于从乘客1发出的控制指令,可以有利地通过由上述的存在于装置10的本体10a上的处理器件所控制的命令来操纵此类致动器14c。作为示例,如图3E所示,当乘客1激励传感器63和/或64由此传递减速指令时,所述致动器14c可以处于静止状态。相反地,当所述乘客释放施加在传感器64上的压力或者把手63的行程,同时激活旋转把手61表达乘客1期望增加推进单元12的功率时,所述致动器14c可以在由所述处理器件生成的合适指令的作用下被执行,并且引起推进单元12的推进器的倾斜。因此,随着推进单元的功率增加,所述倾斜变得逐步的并且越来越明显的,并且反之亦然。减速指令与增加推进单元12的功率的指令相结合能够意味着本体10a的竖直运动。
与结合图2C具体描述的装置10一样,根据图3B和图3C的装置10的本体10a有利地布置成使得,当推进子单元12a的推进器的喷射喷嘴(或流体出口)取向为朝向地面时,平台11的乘客1在其上就位的区域11a具有的相对于装置10的本体10a的低点B的高度hp:
- 明显等于或大于装置10的本体10a的重心CG10相对于所述低点B的高度h10,以及
- 小于包括装置10和乘客1的整体的重心CG相对于所述低点B的高度h。
因此,根据所述乘客的重量或形态,以及甚至还根据由所述乘客1所期望的感觉或装置10的行为,可以有利地在高度上调节所述乘客1的坐垫11a的高度,以便为任何乘客1提供具有非常高的可操纵性的推进装置。
为了尤其能够容易地枢转并且呈曲线运动,此类装置10的推进单元12可以有利地包括航向校正辅助推进器19a和19b。此后者可以由支撑机构14支撑并且以偏心的方式沿平台11的横向轴线布置,与先前结合图2A所描述的装置10的航向校正辅助推进器类似。可替代地,为了限制由于在偏心位置中存在此类航向校正辅助推进器而引起的任何不便,本发明预设所述航向校正辅助推进器可以包括两对推进器19a和19b,其布置成用于沿着与本体10a的横向轴线基本平行的轴线以相反方向喷射流体。所述两对19a和19b由支撑机构14分别保持在平台的设置用于容纳乘客1的区域11a的前部和后部的两个位置处。有利地,为了增加它们的效率,这两对19a和19b分别位于本体10a的端部附近处。所述航向校正辅助推进器的主要功能包括:在乘客不存在任何进行弯曲轨迹的期望的情况下,保持装置10的当前航向。为此,考虑到由存在于本体10a上的一个或多个姿态和轨迹传感器所传递的信息,在不存在来自乘客1的任何指示期望轨迹变化的指令的情况下,每对所述辅助推进器19a和19b可以通过由前面提到的处理器件生成的电气功率指令所操控。通过以非同时的方式激活,这些推进器产生足够的扭矩以引起围绕本体10a的中间轴线的旋转。因此,当该对的位于本体10a的前部的推进器19a(其喷射喷嘴朝向所述本体10a的左侧排出流体),与该对的位于所述本体10a的后部的推进器19b(其喷射喷嘴朝向所述本体10a的右侧排出流体)一起被激活时,所述本体自动地转向成朝向其右侧,且反之亦然。作为示例,当一阵风倾向于导致推进装置10沿着朝向乘客1的左侧或右侧的偏航轨迹时,存在于本体10a上的所述处理器件生成用于航向校正辅助推进器19a和19b的功率命令,激活每对的辅助推进器中的一个,所述推进器转向成沿相反的流体喷射方向,以抵消此类并不期望的轨迹变化。一旦恢复标称轨迹,则切断所述航向校正辅助推进器。以此方式,推进装置10自动保持其当前轨迹,并且使所述乘客1免于任何对进行补偿的努力。可替代地或额外地,为了免除使用所述辅助推进器,本发明预设能够将(例如摩托艇的流体出口的可转向的锥体类型的)可转向的流体出口添加至一个或多个推进子单元12a,12b的全部或部分推进器,其中所述流体出口将借助于一个或多个适合的相应机械连接(例如枢转或嵌入式连接)与相关的一个或多个推进器的气流喷射喷嘴协作。
由于对于此类航向校正辅助推进器19a和19b所需的高度快速反应性,可以证实对呈电动涡轮机形式的航向校正辅助推进器的优先选择,以便它们在乘客不知情的情况下自动且即时地补偿气象扰动。然而,如结合先前实施例所述,可以使用可选地设有可转向流体出口的热推进器代替电动涡轮机。
所述航向校正辅助推进器19a和19b还允许乘客1描述弯曲轨迹或侧向运动,例如朝向本体10a的左侧或右侧。因此,当乘客使用可旋转地安装的车把11c时,负责生成所述辅助推进器的功率命令的处理器件使用由传感器(该传感器测量由所述车把所描绘的角度)所传递的信息,用于生成旨在用于每对推进器19a和19b中的一个的功率命令,以产生弯曲轨迹。在高速运动时,基于由装置的本体10a上存在的倾斜计或陀螺仪所传递的信息,由所述处理器件生成乘客1所希望的改变航向的此类指令。因此,当所述乘客侧向地并主动地使其身体转向以使装置10的本体10a向其右侧倾斜时,所述处理器件将生成使航向改变成朝向乘客1右侧的指令。如前面提到的,在车把11c的启动之后,所述处理器件因此将生成航向校正辅助推进器的功率命令。这同样适用于由乘客1引起的本体10a的主动倾斜由此转换他的将当前航向转向其左侧的期望。所述航向校正辅助推进器19a和19b的存在与考虑到由用于转换本体10a的运动的多个传感器所传递的信息和/或来自于乘客1的控制指令的结合,由此赋予了推进装置10的卓越的可操纵性。根据有利的实施例,所述航向校正辅助推进器19a和19b的功能可以通过方向舵或航道改变机构的存在得到加强,例如呈可选的基本上平坦的元件的形式,沿着平行于本体10a的中间平面的平面转向,并且通过枢转型连接是可转向的,该枢转型连接具有的轴线平行于本体10a的中间轴线。与航空中使用的航道改变机构类似,此类可选元件(为了简化起见,图中未示出)可以有利地通过具有电力命令的致动器来控制。此类电力命令可以由存在于装置10的本体10a上的电子处理器件结合用于推进器19a和19b的电力命令所生成。
此类装置10的沿着本体10a的纵向轴线延伸的平台11,以及乘客1的就座位置,使得对于所述乘客1而言不容易控制沿着所述纵向轴线AL10的基本上水平的姿态。为了自动地校正姿态的该水平度,此类推进装置10还可以包括姿态校正辅助推进器19c和19d。以有利地但非限制性的方式,该姿态校正辅助推进器呈电动涡轮机的形式。它们分别位于装置10的本体10a的端部处并由支撑机构14保持。它们取向成沿与装置10的本体10a的中间轴线AM10平行的同一方向。类似于航向校正辅助推进器19a和19b,姿态校正辅助推进器允许在没有任何控制指令的情况下保持沿着本体10a的纵向轴线AL10的基本水平的姿态,其中所述控制指令旨在期望尝试使所述本体10a下沉,或相反地尝试使所述本体10a“上仰”。为此,所述推进器19c和19d通过由装置10的本体上存在的处理器件生成的功率命令交替地激活,由此解译由所述本体10a的姿态和/或轨迹传感器所传递的信息。因此,当装置10由于一阵风而意外地失去平衡时,本体10a的前部比其后部更高,位于所述本体10a后部的推进器19d被激活用于自动校正姿态的水平度,从而免于乘客1的任何的对所述姿态的令人厌倦的补偿。相反地,可以由乘客1借助于前面提到的控制指令主动地改变所述本体10a的姿态,该控制指令由装置10的本体10a上存在的所述处理器件所考虑到。乘客1因此可以类似于陆地摩托车的驾驶员的方式以非常直观的方式任意改变其推进装置的所有运动方向。
可选地,本发明预设,能够停用航向校正辅助推进器19a,19b和/或姿态校正辅助推进器19c,19d的自动使用,也就是说,本发明允许仅通过使用存在于本体10a上的姿态和/或轨迹传感器来保持航向或姿态,而与来自乘客的期望的控制指令无关。此类停用和/或此类重新激活可以由乘客借助于适当的人机接口(例如车把11c上存在的按钮)来确定,本体10a的电子处理器件将考虑到由此类人机接口所传递的信息,以便当且仅当所述接口描述乘客期望受益于此类辅助时,生成并传输此类航向和/或姿态保持命令至辅助推进器。反之,驾驶员和/或乘客1自己将能够支配对装置10的转向的完全的自主性,以实施他不希望进行辅助的一些操纵。此类功能可以推广到根据本发明的任何装置10。
通过图3A至图3F对此类装置10的本体10a的描述有意地集中在对所述装置的运行的重要元件上。然而,正如先前由图2A具体示出的装置10,根据本发明的推进装置10的该第二示例的本体10a可有利地包括与平台11和/或支撑机构14协作的突出机构(未由图3A至图3F示出),其布置用于防止地面和装置10的推进单元12之间的任何冲击或直接接触。具体地,此类突出机构可以包括脚,该脚具有足够的长度,使得当装置10位于地面上或位于起飞站(也未由所述图3A至图3F示出)上时,推进单元12的一个或多个喷射喷嘴无法触碰地面,并且也提供一定的稳定性,使得乘客1能够有效地就位在平台11上。可替代地,根据地面的性质或装置10的支撑件的性质,此类突出机构可以包括一对滑板或能够确保一定稳定性的任何其它元件。有利地,此类突出机构可以预设成可拆卸的或可收起的,例如可伸缩的。本体10a的电子处理器件可以设置成,一旦本体10a的运动速度超过或低于预定速度(例如每小时五十公里),则相应地控制所述突出机构的自动收起和/或展开,并且由此改善空气动力学。可替代地,此类收起和/或展开可以通过由乘客1对确定的人机接口的激活来触发,所述人机接口例如是与本体10a的所述处理器件通信或者直接与所述突出机构的致动器通信的按钮或手柄。
本体10a还可以包括可选的整流元件(未由图3A至图3F示出),通过可逆或不可逆类型的任何嵌入式机械连接(例如焊接,拧紧)与平台11和/或支撑机构14协作或者与所述平台11构成同一个物理实体。此类整流罩的功能是防止推进单元12和乘客1之间的任何直接接触。因此,此类整流罩的形态(尺寸,形状)将被布置用于适配推进单元12的尺寸,以赋予推进装置的本体10a的美学外观和/或考虑到推进装置的本体10a的空气动力学,同时限制对于乘客1的任何不便。实际上,重要的是能够限制乘客和推进单元之间的任何接触,从而防止对乘客造成任何伤害的风险,因为推进单元12的外壁的温度会快速地变得非常高的。此外,此类整流罩可包括一个或更多个空气入口以向推进器供应流体。此类空气入口可以设有栅格以防止异物(叶子、碎片、鸟等)的吸入。预设用于构成此类整流罩的一种或多种材料的选择将取决于紧邻所述整流元件处的推进单元12的最高温度,以便确保不会损坏此后者的结构。
最后,为了供应此类装置10的本体10a的热推进器,所述本体10a可包括一个或更多个凹槽,所述凹槽布置用于容纳所述推进器运行所需的一个或多个液体或气体燃料罐,例如煤油。为简化起见,这些罐未在图3A至图3F中示出。为了防止无法由航向校正辅助推进器19a和19b自动补偿的任何不平衡,有利地将一个或多个罐定位成最接近穿过本体10a的重心CG10的横向平面PT,并且沿着属于穿过所述重心CG10的中间平面PM的纵向轴线。同样为了简化起见,附图未描述流体连接,该流体连接包括例如在所述一个或多个燃料罐和本体10a的推进器之间的一系列软管、收集器和/或连接管线,以将所述燃料运送至所述推进器。与先前结合图2A描述的第一实施例类似,本发明预设可以使乘客1连接有辅助燃料罐,如果需要,该辅助燃料罐也可以与所述推进器流体连通。此外,本体10a以及乘客1所穿戴的衣物和/或附件可包括一个或多个电力电源,例如连接至需要此类电力供应的机构(例如处理器件、传感器和电动涡轮机)的一个或多个电池、光伏板或风力发电机等。
图4简要示出了根据本发明的运载工具10的简化顶视图,在一定程度上概括了将本发明应用于等效于机动车辆,货物、商品和/或地面乘客的运载器的任何飞行器。
如所述图4所示,此类装置的本体,特别是平台11和支撑机构14,可以与包括一个或多个推进子单元的推进单元协作,或者包括此类推进单元,在此情况下,包括两个推进子单元12a和12b,每个推进子单元具有8个热推进器。子单元的数量以及所述推进子单元的推进器的相应数量将根据推进装置的本体的构造、期望运载的载荷以及所寻求的性能和续航里程来确定。
为了赋予此类运载工具大的可操纵性,有利的是布置所述推进单元,使得通过每个推进器的喷射喷嘴的气流喷射方向与所述气流喷射方向在穿过运载工具的本体的重心的中间平面中的正交投影之间的距离最小化。
此外,为了免除对意外的航向损失的任何补偿,此类运载工具有利地包括航向校正辅助推进器19a和19b。结合图4,此类辅助推进器侧向地定位,与结合图2所提及的那些推进器类似。可替代地或额外地,它们可以与结合图3A描述的航向校正推进器类似的方式布置。最后,为了保持或改变此类运载工具沿纵向轴线的姿态的水平度,所述运载工具可包括大致布置在所述运载工具的本体的两端处的姿态校正推进器19c和19d。根据推进器的宽度,可以仅使用两个推进器(如结合图3A所描述的推进器类似),或可以使用甚至两对或两个其它的推进器组件,以便改善运载工具的稳定性。在这种情况下,结合图4描述的运载工具设有两对姿态校正推进器19c和19d,它们位于所述运载工具的本体的角落处。此外,可以使用用于生成控制指令的任何类型的人机接口。此类运载工具可以包括用于处理此类指令的电子处理器件,以便于生成各种推进器和姿态和/或轨迹传感器的功率命令,其中由此后者产生的信息与控制指令一起由所述处理器件考虑,以用于生成功率命令。
无论根据本发明的此类推进装置的本体的构造如何,所述装置允许实现大量的娱乐应用和/或服务。本发明对目前已知的运输进行了改革,并且将不仅仅限于由前面提到的使用示例。
也可以提供附件以进一步改善此类装置的使用的娱乐特性或使用条件,特别是关于照明,导航辅助,具有或不具有乘客的远程控制等。作为示例,此类装置可以包括远距离通信器件以与远程控制站交互,使得所述站能够生成控制指令,该控制指令可以由装置10的电子处理器件以补充方式所解译。可替代地,所述电子处理器件可以在存储器中包括运动坐标,该运动坐标是在飞行之前或在此类飞行期间由乘客所提供的,以便产生传送到装置10的各个推进器的功率命令,并且在没有所述乘客的辅助的情况下到达目的地。如前所述,所述电子处理器件可以利用可能存在的GPS接收器,用于获知装置10在任意时刻在其路程期间的地理位置。
本发明还预设存在适于以图形、声音或动觉的方式向乘客显示与他的推进装置的运行有关的信息的任何人机接口。例如,可以预设用于观看所述信息的系统,该系统集成至防护头盔的面罩,和/或用于通过分析佩戴此类头盔的乘客的眼睛之一的虹膜的运动来检测控制指令的系统。
如图2F所示,结合根据图2E的推进单元12的非限制性示例,本发明还预设,能够将(例如摩托艇的流体出口的可转向的锥体类型的)可转向的流体出口添加至一个或多个推进子单元12a,12b的全部或部分推进器,所述流体出口将与相关的一个或多个推进器的气流喷射喷嘴协作。这也适用于图2F,该图2F示出了包括两个推进子单元12a和12b的推进单元12的示例的两个视图,分别为前视图和侧视图。在四个推进器中,图2F图示了推进器12b1,其气流喷射的标称方向AL12b由虚线示出。可以看到,所述推进器12b1的气流喷射喷嘴与可运动地安装的流体出口12ex(例如,可转向锥体)协作,这是借助于枢转型机械连接,该枢转型机械连接具有的轴线12ax平行于结合图2A描述的装置10的本体10a的横向轴线。此类可转向的流体出口可以在本体10a的中间平面中描绘围绕轴线12ax的角度δ。因此,(无论)根据本发明的推进单元的推进器是否是可动态转向的,推进装置的本体的处理器件可以适于控制此类可转向流体出口的致动器,以便具体地通过围绕一轴线的旋转来使所述推进器的流体喷射方向转向,所围绕的该轴线平行于装置的本体的横向轴线。以此方式,在不必倾斜推进器和/或推进装置的所述本体本身的情况下,当此类流体出口取向成朝向该装置的后部时,这变得可以有助于所述装置朝向前部的运动,并且反之亦然。此类功能可以是按照乘客的需求可激活的,例如经由合适的人机接口的激励,如已知称为TRIM的装置,装备船的若干舷外发动机,包括定位在发动机固定支架上的压缸,并且由所述船的乘客通过按钮或触发器所控制。TRIM的作用在于使发动机远离或靠近船的船尾板,以便改变机动螺旋桨的推力角,并且因此改变所述船的姿态。对根据本发明的推进装置(无论其符合第一、第二或第三实施例,即在图2A,图3A或图4中作为示例描述的那些)的推进器的流体出口的此类适配有助于推进装置的直线运动,甚至有助于推进装置的运动速度,同时保持该推进装置的本体的姿态的水平度。
Claims (7)
1.一种推进装置(10),所述推进装置包括本体(10a),所述本体(10a)包括平台(11)和推进单元(12),所述推进单元(12)包括第一热推进器(12a1,12a2,12a3,12a4,12a5,12a6),所述第一热推进器配置成沿着正交于所述平台(11)的第一轴线(AL12a)喷射气流;第二热推进器(12b1,12b2),所述第二热推进器配置成沿着正交于所述平台(11)的第二轴线(AL12a)喷射气流;以及第一电辅助推进器和第二电辅助推进器,所述第一电辅助推进器配置成沿着正交于所述平台的第三轴线喷射气流并且所述第二电辅助推进器配置成沿着正交于所述平台的第四轴线喷射气流以便校正所述推进装置的姿态,所述推进装置(10)的所述本体(10a)包括所述推进单元(12)的支撑机构(14),其中所述支撑机构布置成使得所述第三轴线和所述第四轴线之间的最短距离满足下述:
大于所述第一轴线和所述第三轴线之间的最短距离;
大于所述第一轴线和所述第四轴线之间的最短距离;
大于所述第二轴线和所述第三轴线之间的最短距离;并且
大于所述第二轴线和所述第四轴线之间的最短距离。
2.根据权利要求1所述的推进装置(10),其中,所述第一电辅助推进器和所述第二电辅助推进器(19c,19d)的功率命令基于所述装置的姿态生成。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的推进装置(10),其中,所述第一电辅助推进器和所述第二电辅助推进器(19c,19d)定位成最接近所述推进装置(10)的本体(10a)的一个端部。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的推进装置(10),其中,所述第一轴线、所述第二轴线、所述第三轴线和所述第四轴线全部设置成完全位于单个平面中。
5.根据权利要求4所述的推进装置(10),其中,所述推进装置(10)的所述本体的重心设置在所述单个平面中。
6.根据权利要求5所述的推进装置(10),其中,所述第一和第二热推进器(12a1,12a2,12a3,12a4,12a5,12a6,12b1,12b2)布置在所述第一和第二电辅助推进器(19c,19d)之间。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的推进装置(10),其中,所述平台(11)布置来容纳乘客(1)。
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