MX2012013638A

MX2012013638A - Sistema de flotacion que se puede controlar y metodo.

Info

Publication number: MX2012013638A
Application number: MX2012013638A
Authority: MX
Inventors: Oz Shenhar
Original assignee: New Create Ltd
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2011-05-24
Publication date: 2013-02-11
Also published as: WO2011148373A1; GB201008695D0; AU2011259734A1; BR112012029901A2; EP2575990B1; WO2011148373A8; JP2013532088A; CN103140265A; EP2575990A1; JP5902675B2; GB2480804A; KR101531640B1; CA2799315A1; US20130062458A1; KR20130036257A; RU2524264C1; CN103140265B; CA2799315C; US8814084B2; RU2012156258A

Abstract

Un sistema de flotación que se puede controlar (10), que incluye una estructura de soporte que tiene una cubierta hueca sellada (12) que contiene un primer gas y está rodeada por un segundo gas, ya sea el primer gas o el primer gas siendo más ligeros que el aire ambiente; la cubierta hueca está llena con anterioridad con el primer gas por medio de una válvula de una vía que evita que el primer gas escape y un sensor de altitud (14) genera una señal de altitud que indica una altura de la estructura de soporte; un transductor de altura (17, 21, 61, 66, 67, 68) acoplado a la cubierta hueca es sensible a la señal de altitud para variar la flotación de la estructura de soporte; un controlador (15) es acoplado al sensor de altitud y al transductor de altura y es sensible a la señal de altitud ya por lo menos una señal de altitud de referencia para controlar en forma automática el transductor de altura con el objeto de mantener la estructura de soporte flotando a la altitud previamente establecida.

Description

SISTEMA DE FLOTACIÓN QUE SE PUEDE CONTROLAR Y MÉTODO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un sistema de flotación que se puede controlar para anclar objetos en el espacio sin requerir de un punto de anclaje conectado a la tierra.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El documento WO 07/036930 a nombre del solicitante presente describe un objeto adaptado para flotar en el aire cuando se llena con un gas que tiene una gravedad específica menor que el aire, el objeto incluye una carcasa hueca que tiene una entrada acoplada a un medio de ajuste de presión para regular la presión del gas dentro de la carcasa de manera que asegura que una fuerza de flotación sola de la carcasa contrarresta un peso del objeto. Se sugiere un número de métodos generales para regular la presión del gas dentro de la carcasa. Por consiguiente, de acuerdo con un método, la carcasa es parte de una plataforma de flotación, la cual soporta un objeto en el espacio y se sugiere que se acople un conector de gas a una entrada de la carcasa por medio de una válvula de presión que se puede ajusfar, mediante lo cual, el gas puede ser alimentado a una presión controlada para la plataforma de flotación. Mediante dichos medios, la flotación de la plataforma puede ajustarse de manera que contrarresta de manera exacta el peso combinado de la plataforma flotante y el objeto anexo, permitiendo de esta manera que la flotación de la plataforma sea ajustada cuando se unen objetos diferentes.

La válvula de presión que se puede ajustar puede ser ajustada utilizando prueba y error, de manera que la presión de gas es correcta exactamente para lograr la flotación de un objeto anclado a la estructura de soporte o integral con el mismo. De manera alternativa, el usuario puede ser informado de una presión de gas adecuada para suministrar a la estructura de soporte de flotación.con base en el gas de flotación que está siendo utilizado, las condiciones ambiente esperadas, y la masa del objeto a ser soportada.

También se sugiere ajustar la presión de gas utilizando un diafragma flexible dentro de la estructura de soporte hueca y para ajustar el volumen de gas efectivo dentro de la estructura de soporte hueca mediante el desplazamiento del diafragma flexible.

Mientras que dichos métodos trabajan cuando las condiciones son definidas de manera clara y no están sujetas a fluctuación constante, no son adecuados para mantener una altura constante cuando varían las condiciones ambiente. Particularmente, los dispositivos descritos en el documento WO 07/036930 son aptos para divagar a menos que sean atados, debido a las corrientes de aire, por ejemplo. Además, la necesidad de calibrar la válvula de presión de acuerdo con las diferentes condiciones ambientales y los objetos pueden no ser convenientes o pueden no ser posibles con suficiente precisión. Se sugirió proporcionar un propulsor controlado en forma remota de manera que permiten el movimiento controlado en espacio del objeto soportado.

La patente de E.U.A. No. 7,341 ,224, describe un sistema de globos de vigilancia de robot miniatura cuya flotación puede ser controlada utilizando un cilindro de gas portado por el ensamble de globos y que contiene un gas que es más ligero que el aire, tal como el helio. En otra modalidad, el globos aerostáticos aerostático está inflado previamente de manera que obvia la necesidad de unir un cilindro de gas al ensamble de globos aerostáticos aerostático. En tal caso, la única forma de que la flotación efectiva del globos aerostáticos aerostático pueda ser incrementada es deshacerse del lastre. E independientemente de si se proporciona o no un cilindro de gas externo, la única forma en que la flotación efectiva del globos aerostáticos aerostático puede ser disminuida es liberar el gas desde el globos aerostáticos aerostático. Dicho método se puede aceptar en los casos en que el requerimiento principal es elevar el sistema de vigilancia hasta una altura previamente determinada y entonces hacerlo regresar a la tierra. Sin embargo, no es aceptable en los casos en que se requiere la regulación de altitud servo-asistida debido a que una vez que se libera el helio con el objeto de reducir la flotación, no existe forma alguna de que la flotación puede ser elevada en forma subsiguiente debido a que la cantidad de helio no puede ser incrementada. Este es un problema inherente cuando se utiliza el helio para regular la flotación como diferente únicamente de proporcionar la flotación.

Adicionalmente, la necesidad de llevar un cilindro de gas no es práctica para dispositivos portátiles en donde la masa del cilindro de gas puede exceder bastante aquella del resto del sistema. Los globos aerostáticos son desplegados ya sea cayendo de una aeronave o mediante alguna forma de artillería o lanzador de cohetes.

El documento US 2006/0065777 describe un sistema de flotación de control de densidad que tiene una válvula de control del procesador, una válvula de entrada que permite la entrada de aire dentro de un compartimiento para comprimir el gas de elevación y una válvula de salida para liberar el aire del compartimiento para descomprimir el gas de elevación. Una aeronave mostrada en la figura 3A, tiene una cubierta rígida que contiene gas de elevación y la cual contiene un compartimiento flexible interior que contiene aire que puede ser regulado para controlar la flotación. Un controlador controla las funciones y operaciones de la válvula de entrada y/o bomba y la válvula de salida y/o bomba para regular el flujo de aire.

El controlador permite que se mantenga el equilibrio una vez que el dirigible ha alcanzado una altura requerida bajo el control manual de un piloto, aunque no tiene la capacidad de elevar en forma automática el dirigible de manera precisa hasta una altura requerida. Además, el principio de operación se basa en el control de densidad, mediante lo cual, la presión diferencial entre un gas de elevación (helio) dentro de la cubierta y el aire dentro del compartimiento flexible se utiliza para regular el flujo de aire dentro y fuera del compartimiento flexible con el objeto de mantener el equilibrio. Es evidente que mientras que dicho método puede ser factible para un dirigible en donde la presión diferencial sobre un intervalo de altura extendida puede medirse, no es factible para utilizarse a intervalos de altura limitados en donde los gradientes de presión son insignificantes. Para poner esto en perspectiva, la presión al nivel del mar es de 101 ,325 Pa y a 5 metros es de 101,253 Pa. A una altura de 1 km, es de 87,836 Pa y a una altura de 10 km, es de 24,283 Pa. Por consiguiente, aunque el gradiente de presión entre el nivel del mar y 1 km es significativo, la diferencia de presión sobre una diferencia de altura de 5 m es un meramente de 72 Pa, lo cual probablemente es muy bajo para servir como una señal de error práctica para un sistema de servo control. Ciertamente, la diferencia en la presión atmosférica a 3 m (101 ,282 Pa) y 3.5m (101 ,274 Pa) es meramente de 8 Pa y es evidente que este no puede servir como una señal de retroalimentación práctica. De igual forma, una vez que el dirigible ha alcanzado una altitud objetivo, para mantener éste en esta altitud dentro de una resolución de +1m con base en la retroalimentación de presión diferencial es inconcebible. Igualmente, se apreciará que otras condiciones ambiente tales como la temperatura podría utilizarse directamente o indirectamente para proporcionar una señal de error servo en altitudes exaltadas que no son adecuadas en altitudes absolutas o diferenciales bajas.

Adicionalmente, el control de la altura con base en las variaciones de presión permite que se mantenga la altura en relación con el nivel del mar, aunque no acomoda las variaciones en el terreno. Esto no es un problema para un dirigible el cual sube a una altitud suficientemente alta para que esté bien despejado de edificios altos y montañas. Aunque no es adecuado para el control de altura precisa en relación con la tierra.

Por consiguiente, es evidente que el documento US 2006/0065777 no es sensible a la elevación de un objeto hasta una altura establecida en un espacio confinado como una habitación o para mantener el objeto en la altura establecida dentro de una precisión de menos de 1 metro.

El documento US 2008/0265086 describe un sistema de lastre de gas de elevación para un aeróstato atado utilizado en un dirigible tiene un tanque de lastre de gas de elevación que está dispuesto sobre la tierra, y conectado a un aeróstato atado a través de un anillo conector doble y el tubo de alimentación hueco.

El documento US 2008/0135678 describe un dirigible para transporte de pasajeros y carga, que tiene un controlador, el cual regula el flujo del primer gas dentro y fuera de un compartimiento para controlar de forma activa el ascenso y descenso del dirigible.

La patente de E.U.A. No. 5,782,668 describe un globo aerostático para publicidad que tiene una luz interna conectada a una fuente de poder fija y la cual es desconectada si el globo aerostático se desinfla o se deforma su superficie.

La patente de E.U.A 3,839,631 describe un objeto suspendido inflado que se equilibra en forma automática que es más ligera que el medio circundante. El equilibrio se logra en forma automática por medio de un lastre flexible que se extiende desde un punto elevado fijo al objeto. El movimiento vertical del objeto varía la porción del peso de la correa soportado por el objeto hasta que el peso soportado del objeto de la correa iguala a la elevación.

El documento FR 2,372,075, describe un globo aerostático descompuesto lleno con helio cuya altitud es estabilizada utilizando aire, y la cual está ajustada con un transmisor.

El documento US 2008/299990 describe sistemas y métodos que se relacionan con el control de índice de elevación, la localización geográfica desde una plataforma más ligera que el aire (LTA) que incluye una carga útil aterrizada y ubicaciones de vehículo con base terrestre, y sistemas de recuperación que se pueden conducir. La LTA puede tener un altímetro y un lastre para permitir el control de peso. Los sitios de lanzamiento son utilizados para lanzar el transceptor portado por el globo aerostático para elevarse a una altitud estratosférica de flotación regulada de aproximadamente 18 kilómetros hasta aproximadamente 42.6 kilómetros.

La Patente de E.U.A. No. 3,957,228 describe una cometa termodinámica atada que comprende un elemento de cuerpo inflable que no es rígido, una cubierta de almacenamiento de helio rígida parcialmente, y un alojamiento rígido unido al lado inferior del elemento de cuerpo que contiene el equipo para mantener el comenta a una altitud previamente seleccionada.

El documento WO 2008/051638 describe un dirigible que tiene un primer compartimiento que contiene un primer gas, y un segundo compartimiento que contiene un segundo gas. Un controlador controla el flujo del primer gas dentro y fuera del primer compartimiento para controlar en forma activa el ascenso y descenso del dirigible.

El documento WO 95/04407 describe un sistema de comunicaciones de altitud grande que comprende por lo menos dos estaciones terrestres y por lo menos una estación de relevo de altitud alta y ubicación que se pueden controlar.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un objeto de la presente invención es proporcionar una estructura de soporte de flotación que tiene un controlador para controlar la altura de la estructura de soporte que no requiere un punto de anclaje conectada a la tierra o la calibración para cada objeto unido a la misma y que proporciona un mejor control que los métodos propuestos en el documento WO 07/036930.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un sistema de flotación que se puede controlar que tiene las características de la reivindicación 1.

En una modalidad, la carcasa hueca es elástica y está dispuesta dentro de una carcasa exterior que contienen un volumen suficiente de helio para proporcionar la flotación requerida y el aire es bombeado dentro de la carcasa interior hueca y sirve como un peso de lastre. Por consiguiente, se consigue una altura controlada agregando o liberando aire desde la carcasa interior.

En algunas modalidades, un cambio en el volumen de la cámara interior se logra mecánicamente.

En algunas modalidades, un cambio controlado en la densidad del primer gas en la cámara hueca sirve para ajustar la flotación de la estructura de soporte.

En algunas modalidades, un objeto puede unirse a la estructura de soporte y el transductor de altura controlado con el objeto de mantener la flotación de la estructura de soporte a una altitud previamente determinada, la cual puede ser seleccionada por medio de un selector adecuado, de manera que la plataforma flotante junto con el objeto unido alcanza una posición de equilibrio en donde una fuerza de flotación de la plataforma contrarresta un peso combinado de la plataforma y el objeto anexo.

En dichas modalidades, el objeto puede ser integral con la plataforma de flotación y puede ser un dispositivo eléctrico auto-alimentado que opera con una batería o energía solar. El objeto puede estar separado de la estructura de soporte o ser integral con la misma.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Con el objeto de comprender la presente invención y observar como puede ser puesta en práctica, se describirán ahora las modalidades, a modo de ejemplo no limitante únicamente, haciendo referencia a los dibujos que las acompañan, en los cuales: La figura 1 , muestra en forma esquemática, el principio básico de un sistema de control para regular la altura de un objeto independiente en el espacio de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

Las figuras 2A y 2B, muestra en forma esquemática una estructura de soporte que tiene un transductor de altura de acuerdo con una modalidad de la presente invención; Las figuras 3A y 3B, muestra en forma esquemática una estructura de soporte que tiene un transductor de altura de acuerdo con una modalidad de la presente invención; Las figuras 4A y 4B, son vistas pictóricas explotadas observadas desde los lados opuestos de un sistema de control de acuerdo con una modalidad de la presente invención; Las figuras 5A, 5B y 5C, son vistas en perspectiva del sistema de las figuras 4A y 4B; Las figuras 6A y 6B, son diagramas de flujo que muestran la operación del controlador; La figura 7, muestra en forma pictórica un dispositivo de lámpara de flotación montado de manera que se puede desmontar sobre una base; La figura 8, muestra en forma esquemática una estructura de soporte que tiene un transductor de altura de acuerdo con otra modalidad de la presente invención; y Las figuras 9A y 9B, muestran en forma esquemática una estructura de soporte que tiene un transductor de altura de acuerdo con otra modalidad de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En la siguiente descripción, las características que aparecen en más de un dibujo serán identificadas por números de referencia idénticos.

La figura 1 , muestra de manera funcional un sistema de control 10 de acuerdo con una primera modalidad para regular la altura en el espacio de una estructura de soporte 1 1 mostrada en forma esquemática en las figuras 2A y 2B. La estructura de soporte 1 1 , incluye un globo aerostático flexible 12 (que constituye una carcasa hueca) que está soportado en forma sellada dentro de otra carcasa 13 (mostrada en las figuras 2A y 2B). El globo aerostático 12 contiene un volumen que se puede ajusfar de un primer gas que está rodeado por un segundo gas diferente en la carcasa exterior. Normalmente, el primer gas en el globo aerostático 12 es aire y el segundo gas en la carcasa exterior 13 es helio. Un sensor de altitud 14, está montado en asociación con la estructura de soporte 11 para generar una señal de altitud que es una función de una altitud de la estructura de soporte, y un controlador 15 es acoplado al sensor de altitud 14 y es sensible a la señal de altitud para ajustar en forma automática el volumen y por consiguiente, la masa de aire en el globo aerostático flexible 12, de manera que mantiene la estructura de soporte flotante a una altitud previamente determinada.

Se deberá comprender dentro del contexto de la presente invención y en las reivindicaciones anexas que el término "estructura de soporte" abarca una plataforma que es integral con un objeto a ser levantado así como también una plataforma que incluye las carcasas interior y exterior, así como también el controlador, aunque permite la unión a la plataforma de un objeto externo. En el último caso, el controlador debe tener la capacidad de calibración externa de un usuario para compensar las diferencias en altura de los objetos anexos. Cuando el objeto y estructura de soporte son integrales, el controlador puede ser ajustado de fábrica de acuerdo con el peso combinado conocido.

La estructura de soporte puede incluir hacer suspenderse juguetes y aparatos tridimensionales para niños, productos de diseño interior, cubiertas o despliegues para bienes de consumo de lujo o para artículos de coleccionistas o piezas de arte. Los productos para la industria de la publicidad, tales como carteleras, banderas, pantallas y los similares, así como también productos de señalización de emergencia para rescate, de igual forma pueden ser soportados utilizando los principios de la presente invención. La presente invención también puede encontrar aplicación para soportar productos tales como cámaras de vigilancia y seguridad, especialmente en espacios muy grandes o en áreas en donde el acceso está limitado y no existe infraestructura. Todavía otra aplicación de la presente invención es para el soporte exterior de los objetos, tales como iluminación de campamentos y emergencia u otro despliegue exterior temporal, por ejemplo, para la construcción o trabajo de mantenimiento (por ejemplo, la reparación de un automóvil descompuesto en un área no iluminada).

El ajuste de altura puede lograrse de acuerdo con un número de métodos físicos diferentes, de los cuales, únicamente se muestra un método representativo en la figura 1 , en donde la carcasa exterior 13 es rígida y de volumen suficiente, de manera que cuando se llena con helio, existe flotación suficiente para soportar la estructura de soporte 11 que incluye a cualquier objeto soportado de esta manera en el espacio libre. Como se explicará ahora, el uso de un globo aerostático interior flexible es únicamente una posibilidad, debido a que el globo aerostático exterior flexible también puede emplearse. En todos los casos, la red de flotación de la estructura de soporte se ajusta mediante un transductor de altura con base en cualquiera de las diversas propiedades físicas, como una función de la altura. Con el objeto de lograr el equilibrio en donde la estructura de soporte 11 sobrevuela en el aire a una altura nominalmente fija, el aire es bombeado dentro del globo aerostático 12, de manear que se bombea más aire que se expande como se muestra en la figura 2B, hasta que el peso adicional del aire reemplaza la flotación del helio, provocando de esta manera que la estructura de soporte 11 caiga. Cuando la estructura de soporte 11 cae debajo de un nivel previamente determinado como es detectado por el sensor de altitud 14, una válvula en el suministro de aire para el globo aerostático 12, se abre de manera que libera aire, reduciendo de esta manera el peso del aire hasta que la flotación del helio sustituye el peso del aire cuando se cierra la válvula. La estructura de soporte 11 , ahora se eleva y el ciclo de abertura y cierre de la válvula es repetido en forma continua.

Habiendo descrito el principio básico de la operación del sistema de control 10, la modalidad mostrada en la figura 1 , se describirá ahora de manera más completa. El controlador 15 tiene una primera salida la cual es acoplada en forma eléctrica por medio de un primer cable 16 a una bomba 17, conectada mediante una primera sección 18 de tubería a una entrada 19 del globo aerostático 12. Una segunda sección 20 de tubería, unida comúnmente a la primera sección 18 está conectada a una entrada de una válvula solenoide 21, la cual es acoplada en forma eléctrica por medio de un segundo cable 22 a una segunda salida del controlador 15, de manera que sea activada de esta manera. Cuando el controlador 15 alimenta una señal de activación a la bomba 17, el aire ambiente es bombeado a través de la tubería 18 dentro del globo aerostático 12, mientras que cuando el controlador 15 alimenta una señal de activación a la válvula 21 , el aire es liberado desde el globo aerostático 12 dentro de la atmósfera por medio de la segunda sección 20 de tubería.

El controlador 15 y los circuitos electrónicos asociados que incluyen la bomba 17 y la válvula 21 son energizado mediante una batería de polímero de litio 23 de 11.1 voltios, la cual está acoplada al controlador 15 mediante un interruptor maestro 24. Si se desea, la carcasa exterior 13, mostrada en la figura 2A, puede ser por lo menos parcialmente transparente y puede ser iluminada en forma interna mediante un banco de diodos emisores de luz (LEDs) 25 impulsado por un controlador de LED 25 que es acoplado a la batería 23 mediante un interruptor auxiliar 27. Si se desea, los LEDs 25 pueden ser controlados de manera independiente mediante el controlador 15, de manera que sirve como un indicador de altura, mediante el cual, por ejemplo, a medida que el dispositivo se eleva, se iluminan más LEDs y a medida que cae, se iluminan menos LEDs o viceversa.

Con el objeto de elevar la estructura de soporte 11 y cualquier objeto unido a la misma, desde su posición de reposo e igualmente para llevarlo a la tierra cuando se desea, es preferible que el controlador 15 tenga la capacidad de la activación remota. Con este objeto, puede estar conectado al controlador un dispositivo de comunicaciones inalámbricas tales como un módulo RF 28 con la capacidad de control remoto por medio de un controlador RF 29 (que constituye un controlador remoto). Dichos dispositivos bien conocidos se pueden operar a una frecuencia de aproximadamente 433 MHz sobre distancias limitadas, de tal manera que la aprobación FCC (o el equivalente) no se requiere. De manera alternativa, se pueden emplear otros modos de comunicación inalámbrica, tales como celular o Bluetooth. El control remoto puede no ser necesario en casos en donde un objeto se va a elevar hasta una posición fija permanente, por ejemplo, cuando es utilizado únicamente con propósitos de decoración o posiblemente para despliegues fijos, tales como señales de salida de emergencia, anuncios publicitarios y los similares. En tales casos, se puede proporcionar un selector calibrado (no mostrado) acoplado al controlador 15 que porta una escala que es calibrada como una función del peso a ser soportado o la altura deseada. El selector puede ser ajustado de acuerdo con el peso de un objeto anexo y la altura a la cual éste debe ser elevado, con el objeto de bombear una cantidad suficiente de aire dentro del globo aerostático 12 exactamente a la presión correcta para producir la flotación deseada. De manera alternativa, cuando la estructura de soporte es integral con el objeto, el selector necesita se ajustado de acuerdo con la altura, únicamente debido a que la altura de la estructura soportada es invariable. En todavía otras modalidades, no se proporciona calibración externa y el controlador es establecido previamente para elevar la estructura de soporte a una altura que es, ya sea previamente determinada en la fabrica cuando la estructura de soporte no porta un objeto externo o la cual variará dependiendo del peso de un objeto externo portado por la estructura de soporte.

En la modalidad mostrada en las figuras. 2A y 2B, la carcasa exterior 3 es rígida y de volumen fijo independientemente de la cantidad de helio contenido en el mismo, mientras que la carcasa interior hueca 12 es flexible. En este caso, el incremento de la cantidad de helio en el globo aerostático exterior incrementa la masa general aunque tiene un efecto insignificante sobre la flotación del globo aerostático. Así que para una masa fija de helio en el globo aerostático exterior, el ajuste de altura se realiza cambiando la masa de aire en el globo aerostático interior.

Las figuras 3A y 3B, muestran una estructura alternativa en donde tanto la carcasa exterior 13 como la carcasa hueca interior 12 son flexibles. Agregando helio al globo aerostático exterior incrementa su masa y volumen. El incremento en el volumen incrementa la flotación del globo aerostático, la cual eleva el globo aerostático, mientras que el incremento resultante en la masa hace descender el globo aerostático. De manera que también en esta modalidad, el factor de control dominante es la masa del aire en el globo aerostático interior, cualquier cambio en la cantidad de helio en el globo aerostático exterior siendo menos significativo. De manera alternativa (no mostrado) únicamente la carcasa exterior 13 puede ser flexible.

En todas estas modalidades, el aire atmosférico se utiliza como el gas de control de manera que la carcasa interior dentro de la cual el aire es bombeado o desde el cual es liberado, sirve como un tanque de lastre para la carcasa exterior en lugar de como tanques de lastre se utilizan para ajustar la flotación de un submarino. Esto tiene la ventaja de que no necesita acoplarse un suministro de gas externo a la bomba. Sin embargo, con el objeto de lograr amplitud, el principio de la presente invención también puede aplicarse en reversa, en donde se utiliza el helio como el gas de control. En este caso, el helio puede ser bombeado dentro de la carcasa flexible interior para incrementar la flotación y puede ser liberado de la misma para reducir la flotación. Esto es menos atractivo debido a que una fuente externa de helio de ser soportada por la estructura de soporte y acoplada a la entrada de la bomba. Esto agrega peso a la estructura y desperdicia helio, el cual a diferencia del aire ambiente debe ser rellenado en forma periódica.

Dicha modalidad puede, no obstante, encontrar uso cuando un objeto de peso ligero, fijo será soportado de manera que la flotación requerida puede proporcionarse mediante un globo aerostático de volumen bajo. Una carcasa rígida exterior se puede ser utilizada, cuyo volumen fijo sirve como el volumen deseado de helio para proporcionar la flotación requerida. En dicha modalidad, la flotación requerida es lograda bombeando helio dentro del globo aerostático interior hasta que asume el contorno interno de la carcasa exterior. Ignorando cualquier ajuste fino que pueda ser requerido para compensar las fluctuaciones en la temperatura ambiente, el volumen de helio en el globo aerostático es suficiente entonces para elevar el objeto.

Además, dicha modalidad puede encontrar uso, en donde una botella de helio pequeña es portado sobre la estructura de soporte con el objeto de lanzar el objeto llenando la cámara exterior con helio, mientras que después de esto regula la altura bombeando aire dentro y fuera del globo aerostático interior como se explicó anteriormente. La estructura de soporte podría ser colapsado, de tal manera que a partir del lanzamiento, ya sea desde la tierra o desde el aire, el helio es descargado de la botella de helio dentro de la carcasa exterior , provocando de esta manera la inflación de la carcasa exterior y el despliegue de la estructura de soporte. Opcionalmente, la botella de helio vacío podría entonces ser descartada en forma automática.

Haciendo referencia a las figuras 4A-5C, se muestran vistas pictóricas del sistema de control 10 de acuerdo con una modalidad. La estructura de soporte 1 1 , incluye una placa superior circular 30 alrededor de un aro del cual, la carcasa exterior (no mostrada en estas figuras) está soldada de manera que el aro proporciona un sello hermético de gas. Los orificios roscados (no mostrados) se forman sobre una superficie inferior de la placa superior 30 para acoplar los tornillos 31 que se insertan a través de las aberturas 32 que pueden accederse desde un exterior de un par de porciones laterales semi-cilíndricas opuestas 33 y 34, de manera que aseguran porciones laterales 33 y 34 a la superficie inferior de la placa superior 30. Los aros arqueados respectivos 35 se forman sobre una superficie interior de cada una de las porciones laterales 33 y 34 hacia sus bordes inferiores, y acoplan una ranura circunferencial 36 en una placa de base 37. Durante el ensamble, el controlador 15 (mostrado en la figura 1) y los componentes asociados se montas sobre la placa de base 37 después de lo cual, las porciones laterales 33 y 34 son ajustadas a la placa de base y entonces se aseguran mediante los tornillos 31 a la placa superior 30, de manera que forma una cubierta generalmente cilindrica 38 (que se muestra en la figura 5A) la parte superior de la cual soporta la carcasa exterior 13.

La placa superior 30 incluye una abertura central 40 a través de la cual, un conector estriado ahusado 41 se inserta en forma de sello y sobre la cual el globo aerostático flexible es ajustado, permitiendo de esta manera ser bombeado dentro del globo aerostático flexible 12 o liberado del mismo. Una abertura 42 dentro de la placa superior 30 se conecta a una entrada de gas 43 que se proyecta a través de una abertura 44 en la porción lateral 33 y es terminada mediante una tapa 45 conectada a la entrada de gas 43 por medio de la tubería (no mostrada). La entrada de gas 43 permite que el helio sea bombeado desde una fuente extema dentro de la carcasa exterior, después de lo cual, la tapa 45 es sellada mediante un tapón 46 para evitar que se escape el helio. De manera alternativa, la tapa 45 puede ser una válvula de una vía, en cuyo caso el tapón 46 no es necesario.

También formado sobre la placa superior 30 es una pluralidad de aberturas huecas 47, dentro de la cual, las lentes respectivas 48 mostradas en la figura 5A se unen en forma de sello. Las lentes 48 pasan luz desde los LEDs 25 dentro de la carcasa exterior 13, la cual es por lo menos parcialmente transparentes, de manera que emiten la luz de los LEDs. Los LEDs 25, son montados sobre la superficie superior de una tarjeta de circuito impreso de dos lados (PCB) 49, que tiene aberturas 49 a través de las cuales, la PCB es atornillada a los orificios roscados respectivos 51 en la placa superior 30. Como se muestra también en las figuras 4A y 4B, son el sensor de altitud 14, la bomba 17 y la batería 23, asi como también una terminal de cargador 52 que permite la conexión de un cargador externo para volver a cargar la batería 23. La terminal de cargador 52 se proyecta a través de una abertura 53 en la placa de base 37 y es asegurada mediante una tuerca 54. El interruptor maestro 24 es ajustado a través de una abertura 55 y asegurado mediante una tuerca 56 dentro de la porción lateral. La primera sección 18 de tubería mostrada en la figura 1 , es acoplada a un extremo para una salida de la bomba 17 y su extremo opuesto está unido a un conector estriado ahusado que es complementario con el conector 41, dentro del cual éste se ha insertado. La segunda sección 20 de tubería es conectada en un extremo a la entrada de la válvula solenoide 21 , su opuesto se ramifica desde la primera sección 18 como se muestra en la figura 1. La tubería no se muestra en las figuras 4A y 4B, de manera que no oscurecen los otros componentes mostrados en la misma.

En las modalidades prácticas, el sensor de altitud 14 tiene la capacidad de medir la altura hasta 50 m con un error de no más de +1 metro. El controlador 15, es sensible a una primera señal de referencia indicativa de una altitud previamente establecida deseada para el lanzamiento de la estructura de soporte a su altitud. Después de lo cual, el controlador 15 puede responder a una segunda señal de referencia indicativa de una diferencia permisible entre una altitud instantánea y la altitud previamente establecida para mantener la altura dentro de una tolerancia especificada. Las señales de referencia pueden ser establecidas en forma externa y variadas de manera constante mediante una unidad de control remoto.

En un prototipo de la modalidad anterior reducido a la práctica, el sensor de altitud fue un telémetro sonar tipo LV-MaxSonar®-EZ3™ producido por MaxBotix® Inc. de Arizona, E.U.A. La bomba era de un motor de cepillo de 9 voltios, de una bomba de diafragma CTS tipo A.1C25N1.C09VDC producido por Hargraves de Carolina del Norte, E.U.A., y la válvula solenoide fue una válvula tipo 75 Magnum de 5 voltios, 2 vatios, 15 PSI.también producida por Hargraves. el telémetro sonar LV-MaxSonar<H -EZ3™ cuyo exterior se muestra en las figuras 5B y 5C, detecta objetos desde 0 hasta 6.45 metros con una resolución de 25.4 mm.

Las figuras 6A y 6B, son diagramas de flujo que muestran la operación del controlador 15 con la estructura mostrada en las figuras 2A y 2B. Por conveniencia, el controlador 15 opera de acuerdo con dos estados diferentes. La figura 6A, muestra un procedimiento de inicialización, el cual es ejecutado antes de que el globo aerostático 12 haya alcanzado un estado estable, por ejemplo, cuando el dispositivo es elevado desde la primera vez desde su estado inactivo. En este estado, la carcasa exterior 13 está llena de helio y el globo aerostático interior 12 virtualmente está vacío. Se prefiere que el control de retroalimentación entre en efecto únicamente cuando existe aire suficiente en el globo aerostático interior para evitar que el globo aerostático se eleve sin control debido a que el globo aerostático fue liberado con aire insuficiente, éste puede volar bien por debajo de la altura deseada antes de que existiera aire suficiente para ralentizarlo. Esto es indeseable por dos razones. Primera, durante el corto periodo de tiempo existe aire suficiente en el globo aerostático interior, el dispositivo está fuera de control. En segundo lugar, si éste fuera a volar demasiado alto podría existir el riesgo de que esto ya no podría estar dentro del intervalo de operación del sensor de altitud. La única forma de restaurar el control podría ser forzar el dispositivo para descender utilizando el control remoto de manera que agrega aire gradualmente al globo aerostático interior debido a que, si es bombeado demasiado aire dentro del globo aerostático interior, existe un peligro de que estallará el globo aerostático interior. En efecto, el procedimiento de inicialización permite que el globo aerostático sea controlado independiente del control de retroalimentación proporcionado por el sensor de altitud, hasta que el dispositivo alcanza el estado estable, cuando el control de retroalimentación es permitido entonces.

Por consiguiente, en la figura 6A, el controlador determina si el dispositivo es superior que una altura de línea de base especificada, la cual es ajustada para tener un nivel deliberadamente bajo que el controlador se deja para inferir que el dispositivo es demasiado alto. Esto fuerza al controlador para activar la bomba, de manera que llena el globo aerostático. Esto se puede realizar incluso mientras que se sujeta el dispositivo de manera que evita que éste se eleve bajo la flotación de la carcasa exterior llena con helio. Cuando hay suficiente aire en el globo aerostático interior, el estado puede ser cambiado utilizando el control RF, después de lo cual, el estado normal es iniciado como se muestra en la figura 6B, el cual muestra un mecanismo de retroalimentación simple en donde la altura se compara con una altura deseada previamente establecida. Si la altura es mayor que la altura previamente establecida, la bomba es activada de manera que bombea más aire dentro del globo aerostático interior, provocando de esta manera que descienda el dispositivo. Si la altura es menor que la altura previamente establecida, la válvula es activada de manera que libera aire desde el globo aerostático interior, provocando de esta manera que ascienda el dispositivo.

En ambos estados, el controlador RF tiene la capacidad de cambiar el estado actual y este se utiliza para descender el dispositivo a tierra desde el estado estable. Este también se puede utilizar para controlar los LEDs en el caso de que el dispositivo es una lámpara de flotación, de manera que la lámpara puede ser cambiada a encendido y apagado sin la necesidad de llevarlo de regreso a nivel de la tierra. Sin embargo, como se observó anteriormente, los LEDs pueden utilizarse como indicadores de altura, en cuyo caso el número de LEDs que son iluminados pueden utilizarse como una indicación de la altura. De manera alternativa, los LEDs de diferentes colores pueden ser iluminados dependiendo de la altura medida. En el caso de que sean utilizados los LEDs como indicadores de altura visible, estos pueden ser adicionales a los LEDs utilizados como una fuente primaria de iluminación.

La operación del dispositivo mostrado en las figuras 4A-5C, se basa en las leyes de gas bien conocidas y que se describen con detalle en nuestro documento anterior WO 07/036930. Esto no se repite aquí, en primer lugar porque es de conocimiento común y más significativamente debido a que el conocimiento de la física actual no es requerido por el controlador de la presente invención. De hecho, esto se establece radicalmente aparte del dispositivo descrito en el documento WO 07/036930. La razón para esto es que en el documento WO 07/036930, no existe controlador y no existe mecanismo de retroalimentación, el control de altura siendo logrado por una válvula reguladora de presión previamente calibrada. En tal caso, la válvula es ajustada en la fabrica para ajusfar la presión del helio en un globo aerostático flotante al valor correcto, dependiendo de las condiciones ambiente asumidas, para que la flotación sea suficiente para elevar un objeto del peso especificado. Esto no permite que los objetos de peso diferente sean soportados a la altura previamente establecida deseado. De manera alternativa, un selector puede ser provisto calibrado en unidades equivalentes a la masa agregada, de manera que permite que los objetos de peso diferente sean soportados en la altura previamente establecida deseada ajustando el selector.

Sin embargo, estas condiciones no aplican en la presente invención en donde el controlador ajusta el transductor de altura (tal como constituido por la bomba y la válvula de liberación en la figura 1) con base simplemente en si el peso instantáneo del dispositivo sea menor que o mayor que la altura previamente establecida. De hecho, en la modalidad descrita anteriormente, la flotación de la carcasa es invariable, el control de altura siendo logrado alterando el peso del aire en el globo aerostático interior. Al decir esto, la altura nominal a la cual, una estructura de soporte de peso determinado flotará no requiere una comprensión de la física. De manera que las dimensiones de las carcasas interior y exterior, las cuales rigen el volumen del helio en la carcasa exterior y el peso que contrarresta del aire en la carcasa interior, obviamente necesitará ser seleccionada dependiendo del peso combinado de la estructura de soporte. La teoría relevante que rige estos cálculos de diseño son de la siguiente manera.

En equilibrio, la fuerza de flotación hacia arriba actuando sobre la estructura de soporte y cualquier objeto adjunto es contra-balanceado de manera exacta mediante el peso. El globo aerostático exterior flota en el aire y así, su fuerza de flotación es determinado por: en donde: VT es el volumen de la carcasa exterior, r Aire QS la densidad del aire; y g es la aceleración debida a la gravedad.

El peso en contra acción es determinado por: w = (" ,o + m Ai, + mHe )x g (2) Así que, con el objeto de soportar un objeto que tiene de 0.3 kg¡ (0.3 + m AÍ„ + mHe )x g = pMrt ? VT x g (3) La aplicación de la Ley de gas universal: P V = m R x T (4) m P = V R x T (5) La densidad del aire, por consiguiente, es determinada por: De igual forma, la densidad del helio es determinada por: Se asume que para el aire, se aplican las siguientes propiedades: TAire = 15°C (es decir, 288K); = 101325 Pa (es decir, atmosférica) RA¡re = 287.05 J kg 1 K-1 La ecuación 6 determina: Se asume que la temperatura del helio es la misma que la temperatura del aire y que esta presión es ligeramente superior que la presión del aire, dígase 110000 Pa, es decir, THe = 15°C (es decir, 288K); pHt = 110000 Pa (es decir, ligeramente mayor que la atmosférica) RHe = 2077 J kg"1 K"1 La ecuación 7 determina: 110000 . . 3 pH, = = 0.184 kg m He 2077 288 ^ La masa del aire en el globo aerostático interior es determinada por: De igual manera, la masa del helio en el globo aerostático exterior es determinada por: m Ht = P„e * (vr - VAire ) (11) Sustituyendo estos valores de regreso a la Ecuación 3, determina: 0.3 + p xV + Pfíe X T - V ) = P VT ^ Aire Aire Aire Aire Como se observó anteriormente, el aire sirve únicamente como un lastre para perfeccionar la flotación de la estructura de flotación. Así que se asumirá que cierta altura inicial, el dispositivo flotará incluso sin aire en el globo aerostático interior, es decir, VAire = cero. En este caso, la ecuación anterior se simplifica a: 0.3 + pHe VT = p YVT (13) Aire v = °-3 es decir, T pMn - pHt (14) 0.3 1.226-0.184 determinando: n o_ 3 (15) Se asume, por simplicidad, que el globo aerostático exterior esférico, de tal manera que su volumen es determinado por: su radio R es entonces determinado por: En otras palabras, para lograr la flotación para un sistema ligero que tiene una masa nominal de 300 g, un globo aerostático exterior esférico debe tener un diámetro mínimo de 0.82 m, y el volumen de helio en el globo aerostático exterior es igual a Pne * ?t es decir, 0.053 m3 Esta masa permanece fija incluso cuando el aire es bombeado dentro del globo aerostático interior, a partir de lo cual, la masa combinada de la estructura de soporte incrementa y la estructura de soporte cae entonces. De manera clara, estas figuras son determinadas únicamente a modo de ejemplo, aunque éstas demuestran la capacidad de aplicación de la presente invención para soportar estructuras ligeras que tienen una masa menor que 5 kg, con la capacidad de elevar la estructura del resto a una altitud deseada y para mantener la altitud constante dentro de una precisión de +1 metro.

La figura 7, muestra en forma pictórica dicho dispositivo en la forma de un dispositivo de lámpara de flotación 60 montada de manera que se puede liberar sobre la base 61. La base 61 , tiene una sección de base 62 que soporta un polo tubular 63. La cubierta cilindrica 38 del dispositivo de lámpara 60 es montada de manera que se puede liberar dentro de la base 64 desde un lado de la cual se proyecta una armadura 65 que tiene una abertura que mueve hacia arriba y abajo el polo 63, aunque evita que escape por una cubierta de retención 66 ajustada en la parte superior del polo.

Antes del uso, la carcasa exterior 13 se llena con helio y la cubierta cilindrica 38 del dispositivo de lámpara 60 se monta en la base 64. La base 64 puede tener dedos elásticos circunferenciales que sujetan la pared lateral de la cubierta 38 y los cuales pueden ser extendidos en alejamiento con el objeto de liberar la lámpara. La flotación de la estructura provoca que el dispositivo 60 lleve hacia el punto extremo, del cual se evita que escape mediante la tapa de retención 66. Bajo el control RF remoto, el aire es bombeado en ráfagas dentro del globo aerostático interior 12 con el objeto de inflarlo gradualmente. Cuando una cantidad de aire suficiente llena el globo aerostático interior, la masa incrementada sustituye a la flotación de la estructura, la cual empieza a descender gradualmente sobre el poste 63. El dispositivo de lámpara 60 puede entonces ser liberado en forma segura de la base 64 y la masa de aire en el globo aerostático interior puede ajustarse bajo el control RF remoto para elevar o hacer descender el dispositivo, según sea requerido.

Aunque el controlador 15 se muestra en la figura 1 , como un dispositivo dedicado para utilizarse con una estructura de soporte única, la presente invención también contempla el uso de un controlador remoto que controla una pluralidad de estructuras. En dicho caso, cada estructura de soporte contiene una memoria que almacena una ID única. Cada dispositivo se comunica con el controlador utilizando un protocolo de comunicaciones bidireccional adecuado el cual puede, por ejemplo, asignar a cada dispositivo una ranura de tiempo que no se traslapa con el objeto de evitar la colisión. De manera alternativa, se puede lograr el mejor uso del ciclo útil asignando ranuras de tiempo aleatorias y corrigiendo las transmisiones perdidas que se ocasionan por la colisión de datos. Dichos protocolos son conocidos per se y no son en sí mismos una característica de la presente invención. Para hacerlo más completo, se puede hacer referencia a la Patente de E.U.A. No. 6,600,899 para Elpas Electro-Optic Systems Ltd, de Ra'anana, Israel, la cual describe un método y sistema para realizar la comunicación de datos bidireccional entre un transceptor de objeto y un lector cuyos contenidos están incorporados en la presente descripción como referencia.

Si se desea, la pluralidad de estructuras controladas por el controlador remoto pueden ser sincronizadas mutuamente de manera que participan en un esquema coordinado. Por ejemplo, una serie de lámparas que pueden flotar, que despliega cada una una letra diferente, pueden controlarse de manera que la operación remota de cada lámpara se puede utilizar para generar un mensaje coreografiado o publicidad. Por ejemplo, cada lámpara puede ser elevada hasta una altura previamente establecida deseada y entonces ser iluminada durante un tiempo controlado; las lámparas iluminadas pueden elevarse y hacerse descender de manera que crean mensajes en movimiento, y así sucesivamente. De igual forma, en una aplicación de seguridad, se puede utilizar una pluralidad de estructuras de soporte para soportar una cámara que es utilizada entonces para formar una imagen de un área específica. La unidad de control remoto permite que la cobertura sea ajustada mediante un control adecuado de las estructuras de soporte constituyentes.

En una modalidad descrita hasta ahora, la cubierta exterior es una cubierta rígida llena con helio y la cubierta interior contiene aire que sirve como lastre. Sin embargo, se debe observar que esta modalidad no es sino un método posible. Por consiguiente, si se desea, la cubierta exterior puede llenarse con aire y la flotación del dispositivo se puede ajustar agregando o liberando helio desde el globo aerostático flexible interior. En dicho caso, la cubierta exterior también será rígida. De manera alternativa, la cubierta exterior puede ser flexible y la flotación del dispositivo puede variarse variando el volumen del helio en el mismo.

Todos estos métodos se basan en variar la proporción entre el volumen del aire y el helio con el objeto de cambiar la flotación de la estructura de flotación. De manera específica, el transductor de altura en la figura 1 está constituido por la bomba 17 y la válvula 21 y ajusta el volumen y por consiguiente, la mas de gas en el globo aerostático flexible como una función de la altura. Aunque debido a que la ley de gas universal se refiere a la presión (P), volumen (V) y la temperatura (T), de manera que PV/T permanece constante independientemente de un cambio en cualquiera de estas propiedades, la flotación también puede ser regulada utilizando los transductores de altura los cuales dependen ya sea de la temperatura o la presión.

La figura 8, muestra en forma esquemática un transductor de altura 70 que trabaja sobre el ajuste de temperatura del gas dentro de una cubierta hueca rígida 12, el gas siendo más ligero que el aire, más normalmente helio. Los elementos de calentamiento 71 , calienta el gas en el mismo de manera que lo hace menos denso que el gas circundante, el cual normalmente es aire de manera que el dispositivo se eleva. En esta modalidad, técnicamente no existe necesidad de una cubierta exterior. Sin embargo, en la práctica es preferible que la cubierta 12 sea encerrada dentro de una cubierta exterior 13 y que el espacio entre los dos se llene con material térmicamente aislante 72. Cuando los elementos de calentamiento 61 son desenergizados, el gas enfría y la flotación de la cubierta 12 disminuye, de manera que se cae el dispositivo. El efecto puede mejorarse proporcionando un enfriamiento más activo del gas dentro de la cubierta 12 proporcionando un dispositivo de enfriamiento pequeño, tal como un dispositivo de enfriamiento termoeléctrico.

En esta modalidad, el controlador 15 es sensible a la cubierta hueca 12 que cae debajo de la altitud previamente establecida para energizar los elementos de calentamiento 71, de manera que se incrementa la flotación de la cubierta hueca, y es sensible a la cubierta hueca que se eleva sobre la altitud previamente establecida para desenergizar los elementos de calentamiento 71 , permitiendo de esta manera que el gas enfríe y reduzca la flotación de la cubierta hueca.

Desde luego, se reconocerá que ajustando la altitud de un globo aerostático de gas, el calentamiento del gas es bien conocido per se y se ha utilizado durante mucho tiempo en los globos aerostáticos de aire caliente. Sin embargo, los globos aerostáticos de aire caliente generalmente son tripulados por un piloto el cual controla la altura de la aeronave regulando el flujo de aire caliente dentro del globo aerostático. En contraste con esto, la presente invención es dirigida a distancia y utiliza un controlador a bordo para mantener el dispositivo a una altitud previamente establecida en forma automática.

Las figuras 9A y 9B, muestra en forma esquemática un transductor de altura 75 que trabaja sobre el ajuste de volumen del gas dentro una cubierta rígida 12, el gas siendo más ligero que el aire, más normalmente helio. Por el término "rígido" se pretende que la cubierta no sea elástica aunque tenga la capacidad de deformación plástica. De manera que no puede inflarse como un globo aerostático, aunque su volumen puede ser reducido mediante la aplicación de una fuerza que aplasta o contrae de otra manera las paredes de la cubierta, de manera que la liberación de la fuerza restaura la forma y el volumen de la cubierta hasta su estado inicial. En este caso, el transductor de altura incluye un cordón 76 dentro de la cubierta hueca, un primer extremo de la cual es anclada a una pared interna 77 de la cubierta hueca y un segundo extremo de la cual se acopla por medio de un motor 78 al controlador 15. El controlador está adaptado para variar el volumen del gas dentro de la cubierta hueca de acuerdo con la altitud medida ajustando la tensión del cordón. Por consiguiente, debido a que la cubierta hueca cae debajo de la altitud previamente establecida, el motor 78 disminuye la tensión del cordón 76 de manera que incrementa el volumen del gas dentro de la cubierta hueca e incrementa de esta manera la flotación de la cubierta hueca. Cuando la cubierta hueca se eleva por encima de la altitud previamente establecida, el motor embobina el cordón 76 de manera que disminuye el volumen del gas dentro de la cubierta hueca y de esta manera reduce la flotación de la cubierta hueca.

El cordón constituye un dispositivo de ajuste de volumen cuyo ajuste sirve para ajustar la presión del gas dentro del globo aerostático flexible aplicando fuerza a la pared de la cubierta de manera que colapsa o expande la cubierta. Se apreciará que otras formas del dispositivo de ajuste de volumen o transductores de altura-presión de igual forma pueden emplearse. Por ejemplo, un enlace rígido puede ser acoplado en forma excéntrica al motor, de manera que impulsa la pared interna 67, ya sea en alejamiento adicional desde o más cerca del motor.

Aunque los transductores de altura descritos anteriormente se basan en la ley de gas universal, se comprenderá que cualquier transductor de altura que tiene la capacidad de cambiar una propiedad dependiente de la altura variable del gas dentro de la cubierta hueca como una función de la altura medida, también se puede emplear.

También se deberá comprender que el controlador de conformidad con la presente invención puede ser un procesador programado en forma adecuada. De igual forma, la presente invención contempla un programa de cómputo siendo legible mediante un procesador para controlar el controlador. La presente invención contempla adicionalmente una memoria legible por máquina que representa en forma tangible un programa de instrucciones que se pueden ejecutar mediante un controlador para realizar el control necesario.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1 - Un sistema de flotación que se puede controlar (10) que comprende: una estructura de soporte de flotación (1 1 ) que tiene una cubierta hueca sellada (12) para contener un primer gas que tiene una propiedad dependiente de la altura variable que se utiliza para variar la flotación de la estructura de soporte y siendo rodeado por un segundo gas, de manera que ya sea el primer gas o el segundo gas es más ligero que el aire ambiente, dicha cubierta hueca siendo llenada previamente con dicho primer gas por medio de una válvula de una vía que evita que el primera gas se escape de la cubierta hueca, un sensor de altitud (14) para generar una señal de altitud indicativa de la altura de la estructura de soporte, un transductor de altura (17, 21 , 61 , 66, 67, 68) sensible a la señal de altitud para variar la flotación de la estructura de soporte cambiando la propiedad dependiente de la altura variable del primer gas dentro de la cubierta hueca como una función de la altura medida, y un controlador (15) acoplado al sensor de altitud y al transductor de altura y siendo sensible a dicha señal de altitud ya por lo menos una señal de altitud de referencia para controlar en forma automática el transductor de altura con el objeto de mantener la estructura de soporte flotante a la altitud previamente establecida; caracterizado porque el sensor dé altitud tiene la capacidad de medir la altura hasta de 50m con un error de no más de +1 metro, y el controlador está adaptado para permitir que el sistema (10) sea controlado de manera independiente al control de retroalimentación provisto por el sensor de altitud durante una fase de inicialización con el objeto de permitir el control del sistema durante todo el intervalo de operación del sensor de altitud.

2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la por lo menos una señal de altitud de referencia incluye una primera señal de referencia indicativa de una altitud previamente establecida deseada.

3. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado además porque la por lo menos una señal de altitud de referencia incluye una segunda señal de referencia indicativa de una diferencia permisible entre una altitud instantánea y la altitud previamente establecida.

4. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado además porque: la cubierta hueca es elástica, una bomba (17) es acoplada a una entrada de la cubierta hueca por medio de una válvula que se puede liberar (21), y el controlador es sensible a la señal de altitud para bombear aire dentro de la cubierta hueca de manera que infla la cubierta hueca o para abrir la válvula que se puede liberar para desinflar la cubierta hueca.

5. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque: el transductor de altura incluye por lo menos un elemento de calentamiento eléctrico (61) dentro de la cubierta hueca, y el controlador es sensible a que la estructura de soporte caiga debajo de dicha altitud previamente determinada para calentar el gas más ligero que el aire, de manera que incrementa la flotación de la cubierta hueca y es sensible a que la estructura de soporte se eleve por encima de dicha altitud previamente determinada para permitir que el gas más ligero que el aire se enfríe de manera que reduce la flotación de la cubierta hueca.

6. El sistema de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque: el controlador está adaptado para enfriar el primer gas mediante la desenergización de por lo menos un elemento de calentamiento eléctrico de manera que permite que el primer gas se enfríe en forma pasiva.

7. El sistema de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado además porque incluye adicionalmente: un dispositivo de enfriamiento para enfriar en forma activa el primer gas; el controlador siendo adaptado para enfriar el primer gas energizando el dispositivo de enfriamiento además de desenergizar el por lo menos un elemento de calentamiento eléctrico.

8. El sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque: la cubierta hueca es substancialmente rígida, el transductor de altura incluye un dispositivo de ajuste de volumen (66) dentro de la cubierta hueca para acoplar una pared (67) de la cubierta hueca al controlador; y el controlador es sensible a que la estructura de soporte caiga por debajo de dicha altitud previamente determinada para ajustar el dispositivo de ajuste de volumen de manera que incrementa el volumen de gas dentro de la cubierta hueca y de esta manera incrementa la flotación de la cubierta hueca y es sensible a la estructura de soporte que se eleva por encima de dicha altitud previamente determinada para ajustar el dispositivo de ajuste de volumen de manera que disminuye el volumen del gas dentro de la cubierta hueca y de esta manera, reduce la flotación de la cubierta hueca.

9. El sistema de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque: el dispositivo de ajuste de volumen es un cordón, un primer extremo del cual está anclado a una pared interna de la cubierta hueca y un segundo extremo del cual es acoplado al controlador, y el controlador está adaptado para variar el volumen del gas dentro de la cubierta hueca ajusfando la tensión del cordón.

10. El sistema de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque el cordón (61) es acoplado al controlador (15) por medio del motor (68), el cual es activado por el controlador para embobinar o desembobinar el cordón de manera que incrementa o disminuye, respectivamente, la tensión dentro del cordón.

11. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque: la cubierta hueca es elástica, una bomba (17) es acoplada a una entrada de gas de la cubierta hueca por medio de una válvula que se puede liberar (21), y el controlador es sensible a la señal de altitud para bombear el gas más ligero que el aire dentro de la cubierta hueca de manera que infla la cubierta hueca o para abrir la válvula que se puede liberar de manera que desinfle la cubierta hueca.

12. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado además porque es auto-energizado por una batería (25).

13. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 , caracterizado además porque es energizado por la radiación portada al dispositivo eléctrico.

14. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque es energizado con energía solar.

15. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado además porque la estructura de soporte sirve como una plataforma para soportar un objeto anexo.

16. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado además porque tiene un selector acoplado al controlador para establecer la altitud previamente establecida.

17. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado además porque incluye adicionalmente una unidad de control remoto (28) acoplada al controlador para la activación remota del controlador, dicha unidad de control remoto siendo adaptada para estabilizar la estructura de soporte (11) y cualquier objeto unido a la misma en cualquier altitud especificada dentro del intervalo del sensor de altitud..

18. El sistema de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque la unidad de control remoto es un módulo RF (28).

19. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado además porque el controlador está adaptado para ejecutar una fase de inicialización hasta que la estructura de soporte alcanza un estado estable y entonces ejecuta una fase de regulación para mantener la estructura de soporte a la altitud previamente establecida deseada.

20. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado además porque la estructura de soporte (1 1 ) es identificada por una ID única y el controlador es sensible a la ID única para asociar una señal de altitud recibida con la estructura de soporte y para enviar señales de control al transductor de altura dentro de la estructura de soporte, permitiendo de esta manera el control remoto de más de una estructura de soporte mediante un controlador remoto (29).

21. El sistema de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque incluye una pluralidad de estructuras de soporte, conteniendo cada una un controlador respectivo, todos los controladores estando sincronizados mutuamente.

22. El sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21 , caracterizado además porque el sensor de altitud está adaptado para medir la altura desde 0 hasta 6.45m con una resolución de menos que 100mm.

23. El sistema de conformidad con cualquiera de la reivindicaciones 1 a 22, caracterizado además porque tiene una masa combinada de menos que 5 kg.

24. Un método para elevar el sistema de conformidad con la reivindicación 4, a dicha altitud previamente establecida, el método comprende: especificar una altura de línea de base que es menor que la altitud previamente establecida deseada; durante la fase de inicialización utilizando la altura de línea de base como una referencia para el controlador, de manera que el controlador infiere que el dispositivo está demasiado alto y activa el transductor de altura para bombear aire dentro de la cubierta hueca (12); y cambiar a la fase de regulación cuando existe aire suficiente en la cubierta hueca.

25. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado además porque durante la fase de inicialización, se evita que la estructura de soporte se eleve bajo la flotación de la cubierta hueca.

26. El método de conformidad con la reivindicación 24 o 25, caracterizado además porque incluye cambiar de la fase de inicialización a la fase de regulación utilizando el control remoto.