自从蒙特哥菲尔兄弟(Montgolfier brothers)，约瑟夫·米切 尔(Joseph Michel)和雅克·艾蒂安(Jacques Etienne)，于1783 年发明第一个热气球以来，人类已经在使用充气气球进行运输。现在 已存在用于运载单个人的热气球。这种装置通常包括一个绑在飞行员 背部的压缩可燃气罐和一个位于飞行人员头部上方的燃烧器。然而， 用于加热空气的明火使得使用该装置相对较为危险。此外，燃烧气体 会污染环境，而且燃烧器在使用时噪音较大。此外，与单人热气球相 关联的设备价格极为昂贵，而且需要用卡车进行运输。用于运载单人 的热气球直径将近40英尺，这使得气球难于操纵，特别是在处于较为 拥挤的空域中时。所有这些缺点使得该装置相对不合需求且不利于被 公众广泛使用。
充由氦气的气球克服了上述缺点。氦气资源丰富，不可燃(因此 较为安全)而且环境友好。由于氦气球不需要气罐和燃烧器，因此比 较便宜；而且放气后的气球飞行员用客车就可以运送。最后，体积仅 为热气球体积八分之一的氦气球却可以运载与热气球相同的重量，因 此运载单人的氦气球的直径仅需18-20英尺。
尽管拥有这么多优点，但是用于运载单人的氦气球在过去仅得到 有限的和较少的应用。在20世纪初期，人类开始将充满氦气的橡皮气 球用于娱乐活动。在这种运动中，参赛者悬挂在绑在氦气球上的网上， 比赛飞过一片开阔的场地，同时观众可以下赌注，赌哪位参赛者会赢。 也许是由于气球被刺穿或抓不牢绳索跌落等潜在的危险性，这项活动 始终没有得到普及。
直到1985年，由史蒂夫·马丁主演的电影“信心飞跃”中对一个无 绳索的仅供一人使用的氦气球做了特写。在这部影片中，马丁扮演的 角色“驾驶”气球去解救困在危险的气球里的一个小孩。但影片中并 没有展现出在拍摄过程中发生的事故。拍摄影片时使用的气球并未采 用防撕裂材料，而仅包括单层织物；且飞行员所使用的安全背带的附 接点是粘在气球下方的。因此，气球撞到采石场—影片中小女孩等待 营救的地方—的墙壁时被撕裂，而驾驶气球的特技演员也因此脊背受 伤。影片拍摄完成之后，制片公司便销毁了那个不安全的，质地低劣 的气球。
1995年，美国专利No.5,391,115被授予一个名为“低重力跳跃设 备”的发明。这项发明中披露了一个用于提供上浮力的氦气球，却并 没有提到能使其安全地应用于娱乐的任何特征。但是，这项发明着重 介绍了一种独特的装备和框架组合设计，这种组合使得气球的驾驶者 可以在水平和垂直方向转动自己的身体。使用这种装置只会增加此类 活动的危险性。
此外，氦气球的使用易受天气条件的影响。大风，降雨和其他条 件可阻碍氦气球的使用，或是减少驾驶者的愉悦感。更进一步说，氦 气球的运动对风的依赖性可能会限制氦气球的使用，因为由于风向的 缘故，驾驶者可能没有合适的着陆点。
上述氦气球可能还有其他缺点。

因此，本发明的一个方面是要克服上述缺点中的一个或多个。
作为本发明的一种典型实施方式，一种可以让使用者以空中漂浮 和滑翔为娱乐的系统包括有界区域，一种允许使用者在所述有界区域 内漂浮和滑翔的装置，所述装置包括具有足够大体积的充气式气球， 当所述气球充满气体时可将飞行员运载到空中；一端相互紧固在一起 并在操作上被连接到气球上的多条绳缆；使用者的降落伞背带，以及 将背带紧固到测试绳缆的自由端的紧固装置。
根据本发明的另一种典型实施方式，一种运载并推进使用者的装 置，包括：具有足够大体积的充气式气球，当所述气球充满气体时可 将使用者运载到空中；一端相互紧固在一起并在操作上被连接到气球 上的多条绳缆；附接到所述多条绳缆上的环；和可旋转地附接到环上 的支撑装置，所述支撑装置上装备有：推进该装置的螺旋桨；在操作 上连接到螺旋桨上用于使使用者驱动螺旋桨的踏板组件；和使使用者 能够驾驶该装置的驾驶组件。
根据本发明的另一种典型实施方式，一种可使使用者以漂浮和滑 翔为娱乐活动的系统，该系统包括：有界区域；允许使用者在该有界 区域内漂浮和滑翔的装置，所述装置包括：具有足够大体积的充气式 气球，当所述气球充满气体时可将飞行员运载到空中；一端相互紧固 在一起并在操作上被连接到气球上的多条绳缆；附接到所述多条绳缆 上的环；和可旋转地附接到环上的支撑装置，所述支撑装置上装备有： 推进该装置的螺旋桨；在操作上连接到螺旋桨上用于使使用者驱动螺 旋桨的踏板组件；和使使用者能够驾驶该装置的驾驶组件。
附图说明
图1是根据本发明的一种实施方式的氦气球的视图；
图2是根据本发明的一种实施方式的气球的局部剖视图；
图3是根据本发明的一种实施方式的气球的另一实施例的侧视图；
图4是根据本发明的一种实施方式的气球的顶视图；
图5是根据本发明的一种实施方式的气球的底视图；
图6是使用根据本发明的一种实施方式的气球的圆顶结构的图示；
图7示出了根据本发明的一种实施方式的推进式脚踏车的前视图；
图8示出了根据本发明的一种实施方式的推进式脚踏车的侧视图；
图9示出了根据本发明的一种实施方式的推进式脚踏车的底部整 流板的局部视图；和
图10示出了根据本发明的一种实施方式的推进式脚踏车的齿轮结 构。

一种系统及设备工作用于在受限的内部空间中运载并推进在空中 氦气球中的单个人。对该系统的各个方面和部件进行描述。虽然用氦 气球(在下文中也被称作“气球”)，推进器驱动装置和充气的圆顶 结构来对本发明进行描述，但应该意识到也可以采用能够获得相同结 果的其它设备。
根据本发明的一种实施方式，圆顶结构和推进式脚踏车提供了使 用氦气球进行娱乐活动的区域。该圆顶结构为氦气球的使用提供了一 个罩，由此防止气球飞离。图6示出了一种圆顶结构，所述圆顶结构 为使用根据本发明的一种实施方式的氦气球提供了进行娱乐活动的区 域。圆顶结构100为充气气球102如氦气球提供了一个内部空间，以 运载驾驶者104。如图6所示，多个运载驾驶者104的气球102可以在 圆顶结构100内使用。气球102和驾驶者104可装备有比如填料，加 固材料等，以允许和其他气球102及驾驶者104相接触。虽然圆顶结 构100的实施方式采用受空气支承的结构，如采用正气压，但也可以 采用其它实施方式。圆顶结构100提供了一个罩，用以使氦气球102 的使用者104可以从所述结构的壁部和顶棚处弹回以及使他们的气球 从其它使用者的气球处弹回。圆顶结构100所使用的材料应该使气球 102在回弹时不被损坏。例如，对于使用尼龙或者类似材料制成的气球 102来说，圆顶结构100的内壁和顶棚可以选用填料或者类似的材料， 以覆盖住尖锐点和边缘，从而防止气球被扎破和/或被扯裂。制成气球 100的材料越强韧，圆顶结构内部需要的填料可以越少。根据本发明的 一种实施方式，对圆顶结构内部进行充分填塞以防止气球受到损坏或 被扎破。
圆顶结构也需要有足够大的空间，以便使一个或多个使用者在圆 顶结构内对气球进行操作。举例来说，一个圆顶结构可覆盖大约40,000 平方英尺或者更大的面积，高约100英尺。这种结构可以使许多使用 者在圆顶结构内跳跃，从壁部或者其他气球处弹回。在该实例中，可 以使用现有的圆顶结构，如足球，棒球以及其他运动所使用的圆顶结 构。也可以使用具有其他尺寸的圆顶结构。
根据本发明的另一种实施方式，机械装置可被用以推进气球的使 用者。这种装置可被用以与使用者跳动得到的推动力恰好相反的方式 在圆顶结构内推进气球的使用者。根据本发明的一种实施方式，一种 脚踏车型机构，如推进式脚踏车，可被用以推动使用者。根据本发明 的一种实施方式，图7-10中示出了推进式脚踏车202。推进式脚踏车 202通过绳索216附接到氦气球200上，所述绳索216则被附接到绳索 装配结构如圆环214上。旋转悬吊器218通过附接杆219附接圆环214 和支撑装置，如底部整流板210。旋转悬吊器218允许使用者相对于圆 环214和气球200旋转推进式脚踏车202。旋转悬吊器218可以是任何 常规的旋转装置，例如滚珠轴承接头或者类似构件。
位于防护罩206内的一个或多个螺旋桨204用于推进推进式脚踏 车202。使用者坐在脚踏车式座位224上，在该处机构具有操纵杆208， 如方向盘或脚踏车手柄。底部整流板210附接在底部。根据本发明的 一种实施方式，底部整流板210可以用于保护运动部件，以及为推进 式脚踏车202提供一个着陆平台，并方便驾驶者上下。操纵杆208与 方向舵220和升降舵222在操作上相连接。
踏板212与齿轮226相附接，所述齿轮226与一个或多个螺旋桨204 在操作上相连接。当使用者踩踏该机构时，螺旋桨204转动，从而使 气球200和使用者移动。随后使用者便可以操纵方向舵220和升降舵222 来引导气球的转动路径。也可使用用于推进气球的其他机构，如压缩 气体，风扇或者其它推进机构。对于本领域普通技术人员明显的是， 根据推进式脚踏车或其他推进机构(如压缩气体，电扇，电动风扇等) 的重量以及使用者的重量是调整气球的尺寸和升力大小所必需的。此 外，选用轻质材料如塑料，铝或其他轻质量材料是可以理解的。
在推进式脚踏车的实施方式中，使用者的座位224在斜躺的位置 处设有踏板212。如图10所示，链条232与连接到踏板212上的齿轮 226相互作用。根据图10所示的实施方式，链条232作用以转动附接 到齿轮234上的齿轮228。链条236与齿轮230相互作用转动齿轮234。 齿轮234被连接到驱动装置238上并使驱动装置238转动，驱动装置238 被连接到螺旋桨206上用于使推进式脚踏车移动。根据本发明的一种 实施方式，为使用者提供螺旋桨倾斜和转动控制器，用以控制推进式 脚踏车的方向。使用者可以通过操纵控制器使螺旋桨向上或向下倾斜 预定的角度(如正10度或负10度)，也可以向左或向右倾斜预定的 角度(如正10度或负10度)。这样，使用者就可以控制飞行的方向， 向上，向下，或向左，向右，或是这些方向的组合。基于推进器上踏 板和齿轮的传动比，推进式脚踏车在圆顶结构内或者在风力很小或无 风的外部使用是所必需的。
根据本发明的一种实施方式，齿轮组件和螺旋桨控制器被保护外 壳例如轻质的塑料壳所包围。如图9所示，该保护外壳，如底部整流 板210，用于支撑前端的齿轮226和踏板212，以便使用者操纵踏板212。 座位224进一步受到底部整流板210的支撑，同时，底部整流板210 的后端还支撑齿轮228和齿轮230。根据本发明的一种实施方式，减震 器225一端被附接到底部整流板210上，另一端被附接到着陆架227 上。当推进式脚踏车着陆时，减震器225吸收了着陆架227与地面或 其它着陆表面接触时产生的着陆冲击力。此外，还可以使用其他着陆 装置，如滑行器(skid pad)，轮子等。
如上说述，推进式脚踏车202通过绳索系统与气球200相连接。 为了保持平衡，理想的是至少需要用三条绳索或绳缆216以将推进式 脚踏车附接到气球上。也可使用具有其它构形的推进式脚踏车。
根据本发明的一种实施方式，每个气球运载一个使用者(或多个 使用者)的一个或多个气球可以在圆顶结构100内使用，如图6所示。 图1示出了根据本发明的一种实施方式的在圆顶结构100内使用的单 人气球装置。装置10包括具有多条测试绳缆14的气球12，所述测试 绳缆的一端相互紧固在一起并纵向设置在气球12上。在本发明的一种 实施方式中，可使用16根连续的能承受2000磅重力的Spectra牌测 试绳缆，但是所使用的绳缆的数量根据所使用的绳缆强度不同而变化。 测试绳缆14的自由端通过适当的紧固装置18如锁扣与常规的降落伞 背带16相连接。
根据本发明的一种实施方式，可以使用一端固定在紧固装置18上 的系绳20。这些系绳足够长以使气球能漂浮到所需的滑翔高度，并能 保持气球系缆停泊在地面上。得到承认的是，在圆顶结构中使用装置10 可以不使用系绳20。
位于气球顶部的排气阀22可使气球在使用完毕之后快速放气。此 外，气球还具有多个充气阀24，优选使用两个，以及多个泄压阀26， 优选使用三个。泄压阀26使得飞行员可以在发生气球飘离或失控时实 现有控制的氦气排放。飞行员可以通过在操作上连接到泄压阀上的牵 引绳28来操纵泄压阀26。
图1示出了在使用状态下的本发明10的情况，图中，飞行员30 系紧降落伞背带，两名“地勤”人员32抓牢绳索。为使气球上浮，飞 行员用腿蹬地，以推动自身向上。由此产生的作用力，加上气球的浮 力，已经足以克服气球和飞行员的重力作用。不过，升空和降落都是 逐渐进行的。
如图2所示，气球12由两层防开裂尼龙40和42构成。这两层尼 龙被热缝合在一起。气球12的直径优选约20英尺，能容纳大约5500 立方英尺的氦气。根据本发明的一种实施方式，该装置在放气状态下 重约80磅。本发明的整套装备可以装在一个3英尺乘3英尺的帆布袋 中。
图3-5示出了本发明的另一种实施方式。首先参见图3，发明10 仍包括具有纵向设置在气球12上的多条测试绳索14的气球12。气球 12的表层由具有互相重叠的接缝13的涂覆有聚氨酯的尼龙制成。同 样，该发明还配有16条连续的，能承受2000磅重力的Spectra牌绳 缆，但绳缆的使用数量可以根据所使用的绳缆的强度而变化。测试绳 缆可被附接到气球上的运载补片上，这些运载补片可以通过用胶粘物 粘贴或其它附接方式进行附接。例如，测试绳缆14通过胶粘或热缝合 在每条测试绳缆上的运载补片进行附接。在这个例子中，共使用了16 条测试绳缆。然而应该理解可以使用多于或少于这一数量的测试绳缆 14，例如8条测试绳缆14。举另外一个例子，纵向设置在气球12的一 个半球上的半数的测试绳缆14的自由端环绕着钢制环50被缝合在一 起。另一半测试绳缆14的自由端环绕着另外一个钢制环50被缝合在 一起，如图5所示。
另一种选择是，气球12的内部由多块沿纬度方向环绕气球12的 尼龙板条52增强。板条52的数目优选为三条，如图3所示。在气球12 外部以及沿板条52纬度方向的位置分布有多个用于保持测试绳缆14 围绕气球12均匀分布的导向器54。导向器54的数目取决于测试绳缆 14的数目以及板条52的数目；如在优选实施方式中，如果使用16条 测试绳14和3块板条52，则需要用到48个导向器54。测试绳缆14 在气球12的顶部通过两个钢制环56被紧固在一起，也可参见图4。钢 制环56上下叠合在一起。半数的测试绳缆14被紧固到其中的一个环56 上，另外半数的测试绳缆14以交替顺序被紧固到另一个环56上。也 就是说，位于第三测试绳缆14左右两端的两条测试绳缆14与所述第 三测试绳被紧固到不同的环56上。环56通过尼龙绳缆或带子被紧固 到气球12上(图中未示出)。
气球12具有用于彻底排放气体的放气拉链58，如图3所示。软管 60用于辅助气球充气和放气。气球具有两个进气口62，每个上都设有 橡皮塞和密封盖，并且还具有两个放气阀64，每个上都设有拉绳，如 图5所示。此外还有一个覆盖着索环(图中未示出)的紧急剥离补丁66。 当本发明处于使用状态时，将拉绳紧固到索环上。飞行员可以通过拉 出索环使气球快速放气。另一种选择是，可使用monsun values以替 代橡皮塞，且可使用一个剥离拉链进行放气。
当有多个飞行员使用本发明时，具有不同重量的帆布袋68可被附 接到与测试绳缆14相附接的金属环或带子上，如图3所示，用以补偿 不同飞行员之间的体重差异。通过使用钢制环和锁扣(图中未示出) 将系绳20附接到测试绳缆14上。当要求“地勤”人员抓牢系绳20时， 可用背带(图中未示出)将系绳绑在地勤人员身上。
本领域的技术人员可以对在此所描述的本发明进行各种改进。所 有的基于本发明已推动此项技术进步的教导下进行的这些改进或变更 在如在此所述的以及所附权利要求中所要求保护的本发明及其等价物 的范围内进行适当考虑。
通过考虑到关于本发明的详细说明以及实例，本领域的技术人员 易于理解有关本发明的其它实施方式，用途以及优点。说明书及实例 仅是示例性的。本发明的指定范围仅受所附权利要求的限制。
虽然本文中使用氦气球对本发明进行了图示和详细描述，但是应 该理解本领域的技术人员在不偏离本发明的范围内可对本发明进行改 进和改动。例如，本领域的技术人员可意识到填充有其它气体的充气 气球也可用于实现本发明。此外，也可以使用比环境空气轻的其它装 置。