低空悬浮飞行三栖交通工具

技术领域

本发明所属技术领域为交通运输，具体体现在低空悬浮飞行与海陆空三栖两个方面。

背景技术

本发明的诞生有赖于以下现有发明产品的技术支持。

1.飞艇

2.轮船

3.吹风机

4.电动自行车

5.遥控器

6.GPS导航仪

7.跟踪定位仪

以上7项中，其中第1项到第3项的技术支持是必须的，第4到第7项是可选项，可以采用其技术，也可以不采用。

发明内容

目录

A.序言

B.发明内容正文

1低空悬浮飞行三栖交通工具的模型草图

2低空悬浮飞行三栖交通工具的主要部件构成

3低空悬浮飞行三栖交通工具的各部件功能

3.1浮力体

3.2飞船

3.3连接杆

3.4水箱

3.5交换器

3.6通风管

3.7喷气管

3.8风扇

4低空悬浮飞行三栖交通工具的飞行系统

4.1悬浮系统

4.2动力系统

4.3控制系统

4.4定位系统

5低空悬浮飞行三栖交通工具的飞行原理

6低空悬浮飞行三栖交通工具的水面停驾驶原理

7低空悬浮飞行三栖交通工具的地面滑行原理

8低空悬浮飞行三栖交通工具的各部件制作材料说明

9抗风力干扰与飞行鱼的外型设计

A.序言

My Invention------The Air Fish

See the fish swim in the water freely，then I think why have another livingthing that swim in the air like a fish.I know that the bird can fly in the air，butthey are flying，not like a fish，they can not swim in the air.And the plane，noteither.

Thinking of the fish and the mankind invention----plane，then I thoughtthat we can invent another------The air fish.

我的发明----低空悬浮飞行三栖交通工具

看着鱼儿在水中自由自在地游动，于是我就想，为什么就没有一种生物能够象鱼儿一样在空气中自由自在地游动呢？我知道鸟儿可以在空中飞，但是它们是在飞，不象鱼，他们不可以在空气中游动。飞机呢，它也不是。把鱼和人类的发明“飞机”这两种东西结合在一起，于是我想我们可以发明另外一种东西------″飞行鱼”

低空悬浮飞行三栖交通工具是什么

那么低空悬浮飞行三栖交通工具究竟是什么呢？在我的设想中，它应该是一种新型的空中交通工具。开创人类空中交通工具历史的一个新纪元，使个人及家庭空中交通工具的普及成为可能。它结合了飞机和鱼这两种决然不同的东西身上的特性，既能够在空气中飞翔和游动，而又不必在飞行时要载着自身笨重的壳。它可以在空气中的任意位置呈悬浮静置状态，也可以在空气中快速飞驰。如果略微改造一下，他还不仅是空中的交通工具，更可以作为海陆空三位一体的交通工具，可以在平坦的地面上行走，也可以在水中游弋。作为一种新型交通工具，它特别适用在军事上，也适合于个人或商务使用；此外，他也可以做为空中观景和旅游的功能；而且特别的是，它在出现地震或者危急情况下作为逃生工具，那简直是无可比拟的。它的飞行速度可与飞机相比，而安全性能则比飞机强，而飞行时耗费的能量则极少。与汽车相比，它的体积通常比较庞大，你不方便将它停靠在马路边或你家的房子前，但你可以把它停靠在你家别墅的房顶上。它的造价通常不会比个人轿车来得贵，但在远距离行驶，渡河及翻山越岭方面则非轿车所能比。此外，与汽车，飞机相比，它还有一项很特别的功能：停靠及追踪功能。人们驾车或飞机通常都会为它的停靠位置而费神。通过遥控装置，你可以将你的飞行鱼停留在空中的某一指定位置，你不必担心它会被风儿吹走，或偏离指定位置，因为通过控制系统，它可以自动调整它在空中的位置而不会偏离。同样，在你从飞行鱼上着陆以后，你可以设置它的停留位置为距离你头顶正上空的某一处(如一百米，或者两百米处)。这样一来，它便具有了跟踪功能，你走到哪里，它会跟到哪里。此外，你也可以将它停在湖泊中，也可以停在比较空旷的地面，马路或者广场上

B.发明内容正文

1.低空悬浮飞行三栖交通工具的模型草图

低空悬浮飞行三栖交通工具的模型草图如平面图图1所示，主要由浮力体和飞船两部分组成。图2是在图1的基础上对浮力体和飞船两部分的外形做一个示范模型的尺寸比例标注。

2.低空悬浮飞行三栖交通工具的主要部件构成

低空悬浮飞行三栖交通工具的主体构成部件主要如下：

浮力体/飞船/连接杆/水箱/通风管/风扇/交换器/喷气管/(悬浮控制指示器/遥控器/GPS导航仪/智能跟踪定位器)

其中括号内的部分为非必要件。

3.低空悬浮飞行三栖交通工具各部件的主要功能

3.1浮力体

图3为浮力体的大致外形平面图，沿着该平面图的水平心线旋转一周即可得到它的立体模型。

下面我们来算一下浮力体的浮力。

我们知道空气的密度是1.29kg/m3，氢气的密度是0.089kg/m3，氦气的密度是0.178kg/m3。由于氢气属于易燃烧，易爆炸的气体，且其渗透力特别强，所以通常不采用氢气作为浮力媒介体。而氦气属于惰性气体，其化学性质比较稳定。故采用氦气作为浮力的载体。

以上图2中的标示数据作为依据来计算一下浮力体的体积，大致在140m3左右。那么它所受到的浮力为：

f＝ρgv＝(1.29-0.178)*g*140≈156(千克力)

以上计算出大约是156千克力。不过这里没有减去浮力体自身的重量。为了尽可能使浮力大一点，需要求浮力体的自重越轻越好。这就要求浮力体必须采用轻质材料制作，此外，浮力体还必须防雨防晒，防高温，防氧化，防酸碱腐蚀，防碰撞防刮伤等材料制作要求。

以上假设状态下的低空悬浮飞行三栖交通工具大概可以承载一到三个人飞行。胖子一人，小孩三个。大约如此。

3.2飞船

图4所示为飞船的平面三视图。其实体与河中的小船有些相似。

图4中各视图的实体部分不够清晰，为此我们去掉标注和辅助线再作图五。

浮力体的主要功能是提供浮力，而飞船的功能则有好几项。它首先是低空悬浮飞行三栖交通工具的飞行工作室，提供人机飞行操作平台；再次是它是低空悬浮飞行三栖交通工具的飞行动力系统和悬浮系统零部件的载体；最后它是海陆两栖的登陆平台，船身可以使它浮在水面上，船底下安装有两个滚轮，可以使它在地面滑行。

3.3连接杆

连接杆的主要功能是将浮力体和飞船连接起来并起到固定飞船在浮力体上的作用。此外，连接杆上还附带要安装飞行动力装置：喷气管。连接杆的制作材料为铝合金外加纤维绳索。

3.4水箱

水箱的主要功能有两个。一是在低空悬浮飞行三栖交通工具起飞时作为悬浮调节 器；另一是在飞行鱼着陆或者停于湖面时起到加水承重作用，使它飞不起来。

3.5交换器

交换器是飞行动力系统中的重要部件。其平面结构图如图6所示。交换器共有三组，分别控制飞行时的前进/后退，上升/下降，左转/右转。考虑到减少低空悬浮飞行三栖交通工具的自重，三组交换器共用一个动力系统，即风扇。

交换器的工作原理：

图6中内外箱体的组合整体才是交换器的实体。

交换器内共有四根通风管，分成两组。一组是正向通风管，一组是反向通风管。当正向通风管与外箱体连通时，其功能为正向通风，分别使飞行鱼前进，上升和左转。反之，当反向通风管与外箱体连通时，其功能为反向通风，分别使飞行鱼后退，下降和右转。

根据设置的不同，交换器可设置成两档控制或者三档控制。两档即正向导通和反向导通，三档则再加上一个不导通档位。不导通的功能就是悬停。

3.6通风管

在风扇的动力下空气从飞行鱼实体外吸入一对喷气管的一端，然后在通风管中经过一个闭路循环，再经过一对喷气管的另一端喷出飞行鱼实体外。通风管的作用就是导通飞行鱼的飞行动力媒介：空气。

3.7喷气管

在风扇的动力下，一对喷气管的一端产生吸气动作，另一端产生喷气动作。从而产生动力，促使低空悬浮飞行三栖交通工具产生前进后退，上升下降，左转右转等运动。

3.8风扇

风扇是低空悬浮飞行三栖交通工具飞行的动力源。风扇本身的运转动力可以是人力，也可以是电力或者燃油。最简单的是人力，就象是骑自行车一样。比较节能环保的则是电力，好比电动自行车的运作。

4.低空悬浮飞行三栖交通工具的飞行系统

4.1悬浮系统

悬浮系统主要由浮力体和水箱共同组成。浮力体提供浮力，而水箱则通过控制水箱中的水储备量来调节载人低空悬浮飞行三栖交通工具整体的重量。使浮力与重量刚好相等。当然，绝对的相等，也即保证绝对的悬浮是不可能做到的。只要保持大致相等，误差很小，不超过500克的重量范围都是可以接受的。而飞行动力系统可以很轻松消除这个误差。

悬浮状态控制原理说明：

为了调节水箱中的水储备量，保证起飞时保持悬浮状态，水箱上需安装两个出水口。一个是粗调，一个是微调。粗调的作用是保证可以快速将水箱中的水放掉，但这样的结果是等飞行鱼浮起时浮力将大于重力。这时需重新从外界加水进入水箱使重力大于浮力，使低空悬浮飞行三栖交通工具再次受压而降至地面。然后打开微调出水口，让水慢慢的流出。由于水流比较慢，则浮力稍微大于重力飞行鱼就会从地面上浮起。这时将微调关掉。则飞行鱼就基本上处于相对悬浮状态。如果想做得再完美一点的话，可以通过测试加一经验补偿值。

4.2动力系统

低空悬浮飞行三栖交通工具的动力系统由动能系统和喷气系统共同组成。

动能系统有三种：第一种是人力动能系统，其工作原理如同如同人骑自行车一般；第二种是电力动能系统，工作原理如同电动自行车；第三种是燃油动能系统。人力动能系统是必备的，电力和燃油动能系统视实际需求而定，从环保的角度看当然是优先选择电力动能系统了。

喷气系统由风扇，导气管和喷气管组成。

4.3飞行控制系统

低空悬浮飞行三栖交通工具的飞行控制系统主要由交换器，挂档，开关，调节器共同组成。

交换器及其挂档控制飞行鱼的进退，升降，左右，悬浮等运动状态。

开关则控制风扇动力源的开启与关闭。

调节器则控制风扇转速，控制风力大小，从而控制飞行速度。

4.4(定位与遥控系统)

定位包括导航定位和追踪定位。

导航定位只需要安装导航仪就可以了。

追踪定位则比较复杂，涉及定位器，遥控，电子自动化转换设备。详细内容可参照追踪定位方面的科技文献，由于这只是飞行鱼功能加强的附加设备，与本发明的核心主体技术无关，这里不作详述。

遥控系统主要是在无人驾驶的状态下才会使用，主要是通过遥控器来控制开关，挂档和阀门。详细内容可参照遥控方面的科技文献，这里不作详述。

5.低空悬浮飞行三栖交通工具的飞行原理介绍

低空悬浮飞行三栖交通工具是在悬浮状态下通过喷气推动来使其运动的。详细原理图见图七，图八。

图7是在图六的基础上将三组交换器的进气口/出气口通过三通合并在一起的组合图。

图7的功能是使风力得以在通气管管道上形成，最终送到喷气管上，形成推力或者拉力，见图8。

风扇工作时，进气喷气管产生吸气动作，形成拉力；出气喷气管产生喷气动作，形成推力。由于进出气喷气管的管口方向相反，使推力和拉力形成同一方向的合力，从而形成某一方向上的推动力，使其朝某一方向运动或者旋转。

6.低空悬浮飞行三栖交通工具的水面停驶原理介绍

水箱加水承压使低空悬浮飞行三栖交通工具降落至湖面；

飞船船体使低空悬浮飞行三栖交通工具浮于水面上；

飞船自身的动力喷气系统使它在湖面上游动。

7.低空悬浮飞行三栖交通工具的地面滑行原理介绍

水箱加水承压使飞行鱼降落至地面；

飞船船底下的两个滑轮使飞行鱼可以在地面上滑动；

飞船自身的动力喷气系统使它可以在地面上行驶。

8.低空悬浮飞行三栖交通工具各部件制作材料介绍

为了使低空悬浮飞行三栖交通工具的承重能力足够大，需要求其自重尽量小。故 此，要求飞行鱼上的所有部件的质量尽量小。能够做到这项要求的基本上都是塑胶纤维材料。

由于浮力体和飞船都要求防雨防晒，防高温，防氧化，防酸碱腐蚀，防碰撞防刮伤。故其制作材料采用聚氯乙烯塑胶材料。可参照飞艇的制作材料制作；

喷气管，通气管，交换器，水箱均采用轻质塑胶材料制作；

三通和通气管接头也均采用塑胶材料制作；

风扇的扇叶和扇体均采用塑胶材料制作，风扇动力装置如电动机或者风扇转轴其外壳均采用塑胶材料，只有电动机的轴芯才采用金属体。

9抗风力干扰与低空悬浮飞行三栖交通工具的外型设计

低空悬浮飞行三栖交通工具的浮力体和飞船的外形设计均是充分考虑到飞行时的空气阻力和风力干扰而设计的，使其在飞行时所受到的空气阻力尽量小。

附图说明

以上发明内容正文中共有附图8副，均是采用CAD软件绘制而成的平面图，然后通过剪贴的方式由CAD软件界面转到Word文档中的。

图1是低空悬浮飞行三栖交通工具的侧面外观视图；

图2是图1的尺寸标注图；

图3是浮力体的主体外观侧面视图，未画出其上的附属设备如充气口，平衡翼，连接杆架接位等；

图4是飞船主体的平面三视图及其尺寸标注；未画出其船沿连接部分及船体内的布置细节，也未画出船底上的滚轮和栓槽。

图5是省去尺寸标注的飞船的平面三视图

图6是交换器的结构示意图，未明确其立体空间结构和具体尺寸比例；

图7是三组交换器与风扇组合而形成的风力产生和转向原理示意图；

图8是风力产生推动力的原理示意图。

具体实施方式

该发明的具体实施大致会经历以下五个阶段：

1.建模试飞；

2.将产品投入到游乐场所或制造相应的玩具产品上市；

3.加强追踪定位和悬浮飞行功能运用到军事侦察上；

4.应用于商业运输和商业广告上；

5.应用于民生，使个人空中交通工具得以推广和普及，就像自行车和个人轿车一样普通。

以上第一个阶段是重点，第五个阶段是终极目标。这里只详细讨论第一阶段的具体实施方式。

低空悬浮飞行三栖交通工具的建模试飞主要包括制造模型和试飞进行改良两个方面。以上说明中没有明确飞行鱼的各部件的具体外形尺寸，因为它是一个不确定的数据。具体到一个真实的模型才会有相应的外形尺寸。这个工作需要通过建模试飞来完成。下面 就以以上说明中的附图2所标注的尺寸取单位“米”为样本来建模。

建模工作可以通过分包组装的方式来完成，具体如下：

1.浮力体交由飞艇制造公司制作提供；

2.飞船交由船舶制造公司制作提供；

3.连接杆可通过购买或交由五金制造公司制作提供；

4.水箱，通气管，喷气管交由塑胶厂制作提供；

5.交换器及其挂档控制交由机械磨具制造公司制作提供；

6.阀门，连接头，三通等连接配件可通过五金商店购买取得；

7.风扇可交由风扇制造公司制作提供；

8.风扇脚踏转轮交由电动自行车制造公司制作提供；

9.风扇电动机和高能蓄电池交由电动自行车制造公司制作提供；

10.工作室坐椅，工作台交由家具制造公司制作提供；

通过对以上部件的定制再加以组装，一个飞行鱼的模型就算做好了。

由于各部件均是打样制作，各委托制作公司可能没办法严格依照要求制作出样品。如要求采用塑胶材料而可能实际采用了金属材料，指定椭圆弧状的可能实际用了圆弧形状，等等。在建模阶段，打样样品粗制滥造一点，只要其主体功能不丧失，均是可以接受的。可以在量产阶段予以纠正。

模型做好后就可以进行试飞了。

试飞工作最好能借助气模飞艇等公司的场地进行，为安全起见，最好在室内进行试飞。在试飞过程中，可对结构，形状，材料，匹配等使用不合理的地方予以改进。

为确保低空悬浮飞行三栖交通工具的适用性，从而能真正推广普及，试飞过程中需重点解决以下四个方面的问题：

1.浮力体的防氦气渗漏问题；

2.低空悬浮飞行三栖交通工具飞行时的抗风，防雨雪，防日晒方面的改善；

3.飞行速度极限值的拓宽；

4.安全防护方面的改进措施；

经过多次试飞与改进，一个完善的低空悬浮飞行三栖交通工具产品就诞生了。