[发明专利]再循环竖直风洞跳伞模拟器以及用于风洞和其他场所的减阻缆绳

说明书

本申请是申请日为2005年8月1日，申请号为CN200580025819.2(国际申请号为PCT/US2005027750)的进入中国国家阶段的PCT申请的分案申请。

交叉引用的申请

本申请要求以2005年7月19日提交的美国专利申请系列号11/184,940作为优先权，其作为2004年7月30日提交的美国专利申请系列号10/909,088的部分继续申请。

技术领域

本申请涉及竖直风洞领域，更具体地说涉及用作跳伞模拟器和娱乐装置的温控回流竖直风洞。

背景技术

风洞在现有技术中众所周知。可以根据用户的需要获得许多类型和型式的风洞。这些风洞包括具有和不具有回流的亚音速风洞、具有和不具有回流的跨音速风洞、具有和不具有回流的竖直亚音速风洞、具有和不具有回流的超音速和特超音速风洞、以及可压缩流动风洞。

大多数风洞被用于研究和测试目的。这些包括常规飞行器、直升机、降落伞以及其他空气动力装置、翼表面、控制表面、潜水艇、火箭以及其他运载工具、陆地车辆、建筑物的测试以及其他基本流动试验。

水平风洞(空气在风洞的全速段基本上水平流动的风洞)被用于空气动力学研究和测试，并且由通常从事重点防御的公司、联邦政府、或者教育机构和大学所掌握。其中的一些已经被转换为或适于竖直操作(其中空气在风洞的全速段基本上竖直流动的风洞)，但它们中的大多数或全部在那方面的作用很差。

对被用于模拟自由下落的竖直风洞施加的设计限制与水平测试风洞不同。在竖直风洞/自由下落模拟器中，重要的是在风洞全速段的物体(在本申请中是飞行中的人)能够在所述段内四处移动，以经历或经历人体飞行。水平测试风洞中，在风洞中放置的物体通常是可被其他人观察或测量的静态物体。出于这一原因，水平风洞的这一最快部分被称为“测试段”。在竖直风洞中，这一相同区域又被称为“飞行腔”。

在竖直风洞中，重要的是可以在不停止气流的情况下使风洞内飞行的人旋转到飞行舱内和旋转出飞行舱。相比之下，操作过程中几乎不需要在水平风洞的测试段移动静态物体。此外，由于竖直风洞内的飞行者在飞行舱内自由四处移动，因此必须将它们的移动限定在系统的适当部分。

尽管可以在飞行舱的上游端和下游端都放置安全网，但这样产生巨大的阻力，从而形成噪声并增加获得任意给定速度所需的功率。实际上，这样一对网可以消耗的功率达到操作所述风洞所需的总功率的30％-50％。

在飞行舱的底端或上游端设置缆绳编织网格以作为乘坐者不飞行时的站立平台也是有益的。这种“缆绳底面”为飞行舱内的安全工作人员或指导人员提供了方便的工作平台。

因此，处于以上安全和可用性原因，需要使缆绳底面/安全网可以由给定强度和直径的具有最低空气动力学阻力的缆绳制成。除了风洞之外，还有许多应用场合采用穿过空气移动的缆绳或者流过缆绳的空气，其中简单且廉价的减阻缆绳可以具有很大的益处。

具有平的或翼型横截面的低阻缆绳在本领域是已知的，并且在航空工业中频繁使用。然而，这些缆绳不适用于竖直风洞的编织缆绳底面，因为难以保持所述缆绳相对于气流进行准确定位。此外，这种平的或翼型缆绳的下游端是尖的。由于落在缆绳底面/安全网上的人将降落在该下游端上，因此这种类型的缆绳用在所述应用中是不安全的。出于类似的定位、稳定性、成本或潜在损伤的原因，现有技术中的翼型缆绳不能用于需要低阻缆绳的一些其他类型的应用中。

同样重要的是，需要防止乘坐者横向飞到空气柱外并且未得到支撑地向下落向底面。出于这一原因，最先进的竖直风洞被设计成使得空气柱从飞行舱的一个壁完全延伸到另一个壁。这在水平风洞中是不必要的。

用于模拟自由下落的竖直风洞经常必须在噪声敏感环境例如游乐园和购物中心中进行操作。水平测试的风洞可以远离人群，在那里它们可以任意制造所需的噪声。

作为娱乐装置，自由下落模拟器必须在价格上与其他娱乐设备竞争，并且经常接近频繁地被操作。这两个因素使能量效率对自由下落模拟器的成功商业运作很关键。能量效率对水平测试的风洞不太重要；在水平测试的风洞中，可以花费几小时和几天构建试验台，并随后为了采集所需数据仅运行风洞几分钟。

高度是自由下落模拟器的主要限制，该自由下落模拟器直立并且经常必须定位在具有严格高度限制的高密度娱乐场所。这种情况在水平测试的风洞上不存在，该水平测试的风洞侧立并且成功地远离任何人群。

最后，没有任何已知的现有技术致力于设计这些系统，以优化高密度娱乐场所中公众的可视性。