BRPI0609162A2 - balão cativo móvel em uma torre - Google Patents

Abstract

BALãO CATIVO MóVEL EM UMA TORRE. A invenção se refere a um conjunto compreendendo um balão para vóo (100) e uma torre (200). O balão é cativo e móvel na torre. O balão cativo pode subir e descer ao longo da torre com uma entrada de vento limitada ou contrabalançada pelas forças de retenção exercidas pela torre e pode voar independente das condições do tempo, sem requerer um dispositivo de estabilização considerável e incómodo. Esse balão pode ser usado como sinal de propaganda e! ou como uma atração.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: "BALÃOCATIVO MÓVEL EM UMA TORRE".

A presente invenção se refere a um balão ascendente,estando cativo e móvel em uma torre, bem como a um métodode ascensão de um balão cativo em uma torre. Um balão dessetipo pode ser usado como um aviso publicitário e/ou comouma atração. O balão pode compreender um envoltórioportando uma marca comercial e/ou pode incluir assentos ouuma cesta para receber passageiros para serem transportados na torre.

O documento FR-A-2 758 789 descreve um balão cativo eum método para estabilização de um balão desse tipo. Umbalão cativo compreende um envoltório de levantamentoinflável, conectado a uma estrutura de carga através de

tirantes de regulagem e meios para retornar o balão para osolo. O envoltório de levantamento é, em geral, inflado comum gás que é mais leve do que o ar, o que permite ao balãosubir naturalmente. Os meios para retornar o balão para osolo podem compreender um ou mais cabos fixados â estrutura

de carga e enrolando em um sistema de guincho em terra,permitindo a subida e a descida do balão cativo a sercontrolado.

A operação comercial de balão cativo dependegrandemente das condições meteorológicas, em particular ofator vento; rajadas de vento excessivamente forte fazemcom que o balão oscile e tornam sua subida perigosa, mesmoquando vazio.

O documento FR-A-2 758 789, mencionado acima, propõeum sistema para estabilização do balão, permitindo que elesuba mesmo em condições meteorológicas difíceis. O sistemadescrito neste documento inclui meios para estabilizaçãolateral do balão em vôo, compreendendo pelo menos um cabofixado ao balão e conectado ao solo a fim de exercer sobre

o balão uma força de frenagem opondo-se a um movimentolateral causado pelo vento.

Contudo, o sistema descrito nesse documento é complexoe pesado. É mostrado que para um balão de 22 m de diâmetro,cujo pólo sul está situado, aproximadamente, a 15 m do

solo, três cabos são necessários para estabilizar o balãoefetivamente, com uma distância de 40 m entre cada guinchodos meios de estabilização e o guincho dos meios deretorno. O balão com sistema de estabilização, portanto,ocupa uma área de superfície de, aproximadamente, 5.000 m2.

Portanto, há uma necessidade de um balão que possa ser

levantado independentemente das condições meteorológicas,sem requerer um dispositivo de estabilização grande epesado.Com essa finalidade, a invenção propõe localizar umbalão em uma torre. Desse modo, o balão é sustentado eguiado pela estrutura da torre; o dispositivo de cabo deestabilização pode, portanto, ser dispensado. A invenção se refere, mais particularmente, a um conjunto compreende umbalão ascendente e uma torre, o balão sendo cativo e móvelna torre.

De acordo com uma modalidade, a torre pode ter umperímetro fechado; o balão cativo na torre pode, portanto subir e cair no comprimento da torre, sem pegar vento.

De acordo com uma modalidade, a torre pode incluirtrilhos de guia para receber carros integrais com o balão afim de mover o balão na torre.

De acordo com as modalidades, o conjunto de acordo com a invenção compreende uma ou mais das seguintescaracterísticas:

- a torre inclui uma estrutura de metal compreendendopelo menos três colunas verticais;

- a torre é cilíndrica com uma base circular ou poligonal;

- a torre tem um perímetro fechado e/ ou um topofechado;

a torre inclui painéis translúcidos, formando

paredes;- o balão tem uma forma esférica ou substancialmente

oval ;

- a relação da altura do balão para sua largura estácompreendida entre 1,2 e 4;

- o balão tem um diâmetro no equador compreendido

entre 8 m e 18 m;

- uma sobre-pressão no pólo sul do balão é menor doque ou igual a 50 Pa;

- a altura da torre está compreendida entre 3 0 m e 8 0

m;

- o diâmetro interno da torre é substancialmente igualao diâmetro do equador do balão;

- o balão tem reforços no equador;

o balão tem elementos de rolete dispostos no

equador;

- a torre compreende elementos de rolete em sua paredeinterna, os quais podem ser colocados em cada canto de umatorre poligonal;

- o elemento de rolete tem um eixo geométrico de rotação, o qual se estende em uma direção compreendida

entre 0o a 30° em relação à horizontal;

- pelo menos três carros integrais com o balão;

- o balão é equipado com uma roda de acionamento naqual os carros são fixados; a roda de acionamento pode sersituada, substancialmente, no equador do balão ou perto deum dos trópicos;

- a roda de acionamento tem uma roda externa à qual oscarros são fixados e uma roda interna fixada ao balão, asrodas, externa e interna, sendo móveis uma em relação àoutra;

- pelo menos três das colunas verticais da torreincluem trilhos de guia e cabo de acionamento, os carros daroda sendo presos aos referidos cabos;

- um motor combinado com cada cabo de acionamento paracomandar o movimento do cabo em uma direção ou outra; umaunidade de controle é capaz de sincronizar os motores deacionamento dos cabos;

- os carros da roda têm um mecanismo de parada capazde se alojar entre o trilho de guia e a roda deacionamento, quando um cabo de acionamento for rompido;

- a roda de acionamento inclui pelo menos um coletorelétrico, conectando a roda externa à roda interna, pelomenos um carro do balão sendo capaz de conduzir um cabo deenergia elétrica passando através das colunas da torre;

- iluminação disposta no interior do balão;

- pelo menos um assento preso ao balão;

- meios para retornar o balão para o solo;

- meios para puxar um balão inflado com ar.A invenção também se refere a um método de subida deum balão cativo em uma torre com um perímetro fechado,compreendendo as etapas de:

- meios de desenrolamento para retornar o balão para o solo;

- atuação de meios de frenagem quando o balão sedeslocou por mais de dois terços da altura da torre.

De acordo com uma modalidade, os meios para retornar obalão para o solo podem ser desenrolados livremente e/ou a

subida do balão pode ser interrompida trazendo-se umbatente contra o topo fechado da torre.

A invenção também se refere a um método de subida deum balão cativo em uma torre compreendendo pelo menos trêscolunas equipadas com trilhos de guia e um cabo de acionamento, o balão compreendendo pelo menos três carrospresos ao cabo de acionamento, o método compreendendo asetapas de:

- atuação de pelo menos um motor de acionamento de umcabo para levantar o balão na torre;

- colocação do motor de acionamento em reverso para

retornar o balão para o solo.

As características e vantagens particulares dainvenção se tornarão evidentes na descrição a seguir, dadaa guisa de ilustração e não limitativa, e com referênciaaos desenhos mostrando:

- Figura 1, um diagrama de um balão cativo em umatorre de acordo com uma primeira modalidade da invenção;

- Figura 2, um diagrama de um balão cativo em uma

torre, visto de cima, de acordo com uma segunda modalidadeda invenção;

- Figura 3, um diagrama de um balão cativo em umatorre, visto de cima, de acordo com uma terceira modalidade

da invenção;

- Figura 4, um diagrama de um balão cativo em umatorre de acordo com uma quarta modalidade da invenção;

- Figuras 5a e 5b, um diagrama de um balão cativo emuma torre de acordo com uma quinta modalidade da invenção;

- Figura 6, uma vista superior da roda de acionamento

do balão das figuras 5a e 5b;

- Figura 7, uma vista detalhada de um sistema deacionamento do balão das figuras 5a e 5b;

- Figura 8, um diagrama de um balão cativo em uma torre de acordo com uma sexta modalidade da invenção.

A figura 1 descreve um conjunto de acordo com ainvenção, compreendendo um balão e uma torre. Os termos"topo", "fundo", "horizontal" e "vertical" são usados nadescrição a seguir com referência às figuras e não selimitam à implementação da invenção. O balão é definido comum equador constituído por uma linha descrevendo o maiorcírculo perpendicular ao seu eixo geométrico de ascensão ecom um pólo sul e um pólo norte constituídos,respectivamente, pelo ponto do balão mais perto do solo e oponto do balão mais distante do solo. O pólo norte do balãotambém pode ser chamado o topo do balão. O balão voa pelofato de que ele é destinado a erguer-se no ar dentro datorre; essa subida pode ser realizada por um balão infladocom um gás, que é mais leve do que o ar ou por um sistemade acionamento para um balão inflado com ar.

A torre é definida com uma estrutura verticalcompreendendo pelo menos três colunas, um topo e uma baseno solo. A torre, além disso, pode compreender paredesconectando as colunas da estrutura, a fim de constituir umperímetro fechado; a torre também pode ter montantestransversais conectando as colunas verticais, tais comoespirais transversais ou tirantes transversais.

De acordo com a invenção, um balão ascendente 100 écolocado cativo em uma torre 200. 0 balão 100 podecompreender um envoltório inflado usando um gás mais levedo que o ar, tal como ar quente e/ ou um gás, tal comohélio; o balão também pode ser feito para subir por meio decabos de um sistema de acionamento. 0 balão, assim, podesubir no ar e se mover dentro da altura da torre,opcionalmente, conduzindo um ou mais passageiros colocadosem um ou mais assentos 3 00 presos ao balão.

De acordo com certas modalidades, o balão é colocadoem uma torre com um perímetro fechado (figuras 1 a 4) . Essamodalidade é benéfica quando o balão 100 é inflado com umgás que é mais leve do que o ar e sobe por si mesmo, sem umsistema de acionamento; as paredes 210 da torre, então,protegem o balão do mau tempo e, em particular, contra ovento, a fim de permitir que o balão suba, independente dascondições meteorológicas.

A figura 1 mostra meios para retornar o balão para osolo, compreendendo, por exemplo, um cabo de retorno 50,uma extremidade do qual é fixada no balão e a outraextremidade do qual é conectada a um guincho 51 paraenrolar o cabo. Esses meios de retorno são necessáriosquando o balão é inflado com um gás, que é mais leve do queo ar e sobe sem um sistema de acionamento. Meios de retornopara controlar a subida e comandar a descida do balãocativo ascendente são conhecidos e, em particular nosdocumentos FR-A-2 743 049 e FR-A-2 758 789.

Na figura 1, a torre 200 é substancialmente cilíndricacom uma base circular e o balão 100 substancialmenteesférico. Será visto com referência às figuras 2 e 3 queessas formas não são limitativas. A torre 200 pode compreender um topo 220, que é fechado a fim de constituir uma medida de segurança, se o cabo de retorno 50 do balão inflado com um gás, que é mais leve do que o ar, se romper ou for completamente desenrolado. 0 topo fechado 220 também pode constituir proteção adicional para o balão 100 contra o mau tempo, em particular contra a chuva.

O balão pode compreender assentos 3 00 para conduzir passageiros a fim de constituir uma atração. A figura 1 nãomostra os assentos em escala em relação ao volume do balão. O número de assentos depende, principalmente, do volume do balão, o que determina sua força de levantamento. De 2 a 20 assentos podem ser proporcionados de acordo com o tamanho do balão . A guisa de exemplo:

- de 2 a 4 passageiros para um balão com 9 m de

diâmetro, isto é, aproximadamente, 4 00 m3;

- de 4 a 6 passageiros para um balão com m de diâmetro, isto é, aproximadamente, 600 m3;

- de 10 a 15 passageiros para um balão com 14 m de diâmetro, isto é, aproximadamente, 1.500 m3;

- de 2 0 a 30 passageiros para um balão com 18 m de diâmetro, isto é, aproximadamente, 3.000 m3.

Os assentos podem ser suspensos da estrutura de carga 120 que conecta os tirantes de regulagem do balão ao cabode retorno. Os assentos são dispostos, de preferência, voltados para fora, a fim de permitir que os passageiros vejam seus arredores. Os assentos podem ser distribuídos em um círculo em torno do cabo de retorno, ou substituídos por uma cesta tendo uma abertura central, permitindo que o cabo de retorno passe através dela, e em que os passageiros podem se mover livremente. Será notado que o número máximo de passageiros é substancialmente maior do que o número de passageiros que podem ocupar um balão conhecido do estado da técnica. Para os balões da técnica anterior, assim, manobrando em espaço aberto, é necessário reservar uma parte da força ascensional do balão para tensionar o cabo de retorno, a fim de resistir ao máximo ao vento que o balão pode enfrentar à medida que sobe. Mesmo quando as condições meteorológicas são extremamente favoráveis, pedidos de prudência são feitos para precauções mesmo no caso de uma leve rajada de vento. Em contraste para os balões de acordo com a invenção, que são guiados e protegidos em uma torre, a tensão no cabo de retorno pode ser mínima, visto que o balão não tem necessidade de resistir a um vento lateral; todas as forças ascensionais do balão podem, portanto, ser usadas para conduzir passageiros.`A guisa de exemplo, os dados comparativos sobre o desempenho para dois balões de 400 m3, um de acordo com a técnica anterior e o outro de acordo com a invenção, são dados na tabela abaixo apresentando o número máximo de passageiros:<table>table see original document page 13</column></row><table>

A torre pode ter entre 30 m e 80 m de altura, a fim de permitir uma boa vista panorâmica, quando passageiros são levantados com o balão e permitir que o balão ascendente

seja visto de uma distância, quando o envoltório do balão conduz um anúncio publicitário.

A interface entre o balão e as paredes internas da torre é otimizada. Em particular, o diâmetro interno da torre é substancialmente igual ao diâmetro do equador do

balão, que pode ser compreendido entre, aproximadamente, 8 m e 18 m. O diâmetro do balão é escolhido suficientementepequeno para limitar o espaço ocupado pelo conjunto e permitir a fácil instalação em muitos locais ocupados, tais como shopping centers, por exemplo, e suficientemente grandes para permitir que o balão suba com passageiros, se apropriado.

A pressão no interior do balão pode ser otimizada de modo a limitar os efeitos do impacto contra as paredes da torre. Balões cativos no espaço aberto, tais como aqueles descritos nos documentos da técnica anterior mencionados acima, normalmente, são pressurizados para impedir a deformação sob a ação do vento, a fim de manter um coeficiente de penetração no ar e limitar o arrastamento devido ao vento.

Os balões cativos da técnica anterior, tipicamente, têm uma sobrepressão de 100 a 300 Pa no pólo sul em relação ao ar ambiente. Essa sobrepressão é aumentada pelo empuxo da coluna de gás no topo, isto é, 100 a 200 Pa adicionais. A sobrepressão no equador é, então, 200 a 400 Pa.

O balão de acordo com a invenção não tem necessidade de sobrepressão em sua parte inferior. Portanto, uma sobrepressão nula pode ser mantida no pólo sul, como é o caso para o balão sem gás. Por exemplo, uma sobrepressão de menos do que 5 0 Pa pode ser mantida no pólo sul. A sobrepressão que prevalece no interior do envoltório em seuequador será, então, reduzida em relação aos balões cativos da técnica anterior em, aproximadamente, 50 a 100 Pa. Uma pressão inferior no interior do balão permite que o efeito de um impacto contra as paredes da torre seja distribuído através de uma superfície maior. Com a permissão para que essa força seja absorvida através de uma superfície de tecido maior, seus efeitos são limitados, em particular o risco de dilaceramento. Contra isso, a superfície do balão sujeita ao atrito é maior e será protegida, efetivamente.

A figura 1, desse modo, mostra reforços 110 no balão 100, de preferência, dispostos perto do equador. Esses reforços 110 são destinados a entrarem em contato com as paredes internas da torre 200 e permitir que o envoltório do balão seja protegido contra o desgaste ou obstáculos devido ao atrito do balão contra as paredes 210 da torre. Os reforços 110 podem ser constituídos de uma espessura extra do tecido que constitui o envoltório ou uma espessura extra constituída por outro material, que é mais escorregadio e mais forte do que o tecido do envoltório, por exemplo, náilon ou poliéster.

As figuras 2 e 3 mostram outra modalidade da invenção, em que a base da torre está na forma de um polígono de seis lados. O balão é visto de cima; ele pode ter uma forma esférica, como na figura 1 ou oval, como na figura 3. Abase da torre 20 0 pode ter uma outra forma poligonal que não um hexágono, por exemplo, um polígono de quatro a oito lados.

A torre, cuja base possui formato poligonal, pode ser erguida, facilmente, a partir de estrutura de metal 250. Painéis translúcidos 260 podem ser usados para completar a estrutura de metal e fechar o perímetro da torre, a fim de proteger o balão, sem obstruir a vista dos assentos presos ao balão, ou impedindo o balão de ser visto de fora da

torre. Os painéis translúcidos podem ser feitos de plexiglass, policarbonato ou vidro. Os painéis translúcidos formam, pelo menos, o topo das paredes da torre, mas também pode formar o todo das paredes. A estrutura de metal da torre pode ser do tipo que não é presa a um suporte (free-

standing) , com fundações ou por meio de escoramento. Uma estrutura free-standing será preferida, visto que ela ocupa pouco espaço e, é fácil de ser erguida e desmontar, quando a torre tiver que ser erguida em locais muito ocupados, tais como shopping centers ou localizações urbanas.

Estruturas com fundações ou escoramentos, porém, são preferíveis quando uma torre é erguida com resistência ao vento potencialmente alta.

As figuras 2 e 3 mostram elementos de rolete 130, 230 dispostos no balão 100 ou em uma torre 200. Esses roletes130, 23 0 do balão e a torre ajudam a guiar o balão ao longo da torre.

De acordo com a modalidade mostrada na figura 2, os roletes 130 são dispostos no balão 100, de preferência, perto do equador. A zona equatorial do balão é enrijecida pelo impulso do gás com o qual o balão é inflado. Rodas pequenas 13 0 podem ser fixadas nesta zona, por exemplo, ao material que constitui os reforços 110 do balão, para seguir o movimento vertical do balão ao longo da torre e

reduzir o atrito do tecido do balão contra as paredes internas da torre. O número de rodas pequenas e seu espaçamento dependem do diâmetro do balão e do formato da torre. No caso de uma torre cilíndrica, como na figura 1, de quatro a dez rodas pequenas podem ser distribuídas

equidistantemente através do equador do balão. No caso de uma torre poligonal, tal como na figura 2, pelo menos uma roda pequena pode ser proporcionada oposta a cada lado da torre ou uma roda pequena oposta a cada aresta da torre. Conforme mostrado na figura 2, o eixo de rotação de cadaroda pequena 13 0 disposta no balão 100, se estende em uma direção tangencial ao balão no plano do círculo equatorial.

De acordo com a modalidade da figura 3, os roletes 230 são dispostos na parede interna da torre 200. Os roletes 230 da torre 200 podem ser dispostos ao longo de alguns oude cada aresta da torre, nas colunas 250, constituindo a estrutura de metal. A folga especial entre dois roletes consecutivos ao longo de uma única aresta da torre depende da altura do balão: no caso da figura, o balão entra em contato com os roletes fixos enquanto sobe em uma torre. Ele deve estar em contato com os roletes tão freqüentemente quanto possível. Por exemplo, esses roletes podem ser dispostos nas arestas da torre, na mesma altura, com uma folga vertical igual à metade da altura do balão.

Conforme mostrado na figura 3, o eixo de rotação dos roletes 23 0 dispostos em uma torre 200 se estende em uma direção substancialmente horizontal, isto é, perpendicular ao eixo geométrico da torre.

De acordo com uma modalidade, os roletes da torre 23 0 podem ter um eixo de rotação, que é ligeiramente inclinado em relação à horizontal, por exemplo, por até 30°. Essa inclinação dos roletes 230 faz com que o balão se articule, quando desliza no rolete e permite que o balão seja girado, enquanto sobe e desce. A rotação do balão 100 em torno de seu próprio eixo, quando ele se move em uma torre 200, pode ser considerável quando o balão contém assentos, a fim de que os passageiros possam admirar uma vista panorâmica e proporcionar sensações mais emocionantes aos passageiros.Similarmente, na modalidade em que os elementos de deslocamento são integrais com o balão, eles podem ser inclinados, o que gira o balão por meio de compressão contra as paredes da torre. De modo alternativo, o balão pode subir livremente,

sem movimento giratório, até o topo da torre, para então, ser girado, quando ele está no topo. Esse movimento giratório não é mais passivo, como descrito previamente, mas realizado por um sistema de acionamento, por exemplo,

pelo menos um motor acionando pequenas rodas ou roletes alinhados ao longo de um eixo vertical de rotação e não inclinado, como previamente.

A figura 4 mostra uma outra modalidade da invenção, em que o balão 100 tem a forma de uma gota de água ou de um

ovo virado para cima (upturned egg) . A torre 200 da figura 4 pode ter uma forma cilíndrica com uma base circular ou poligonal. Essa forma para o balão 100 não é usual para um balão cativo, mas se torna possível dentro do escopo da presente invenção porque as tensões mecânicas externas são

reduzidas.

O balão 100, assim, tem uma altura h maior do que sua largura, definida por duas vezes seu radio R. A largura do balão é sempre determinada pelo diâmetro no equador. A largura do balão é tal que a zona equatorial do balãopreenche substancialmente a seção transversal da torre 200. A altura do balão pode alcançar quatro vezes a sua largura; a proporção altura para largura pode estar compreendida entre 1,2 e 4.

Para um dado volume, essa forma alongada tem um

diâmetro menor do que a forma esférica usada para os balões da técnica anterior. Portanto, ela permite a um balão de um dado volume ser acomodado em uma torre com um diâmetro menor, o que é vantajoso em espaço usado e custo. A guisa

de exemplo, um balão esférico de 600 m3 tem um diâmetro de, aproximadamente, 10 m. Ele é acomodado em uma torre de, aproximadamente, 10 m de diâmetro e ocupa uma altura igual ao seu diâmetro aumentado pela distância do pólo sul à estrutura de carga, isto é, normalmente, 15 m. Um balão

alongado do mesmo volume é obtido com uma elipsóide giratória de diâmetro 8,30 m para uma altura de 16,60 m. O balão alongado, portanto, permite que o diâmetro da torre seja reduzido, enquanto mantém uma capacidade (número de passageiros e altura de vôo efetiva), substancialmente

equivalente àquela de um balão esférico do mesmo volume. Desse modo, para uma dada torre, o uso de um balão alongado pode permitir que a capacidade de condução de passageiros seja aumentada, assim, aperfeiçoando a rentabilidade.De acordo com outra modalidade, o balão é colocado em uma torre com um sistema de acionamento permitindo que um balão inflado com ar seja levantado (figuras 5 a 8) . A torre tem pelo menos três colunas verticais contendo trilhos de guia capazes de receber, respectivamente, três carros integrais com o balão; a torre guia e sustenta o balão durante a sua subida.

As figuras 5a e 5b mostram um conjunto torre/balão de acordo com uma quinta modalidade da invenção, respectivamente, com o balão no solo e o balão no alto.

Nas figuras 5a e 5b, duas colunas verticais estão apenas ilustradas, mas a torre 200 inclui pelo menos três colunas verticais 25, que constituem três pontos de guia e de sustentação do balão. As colunas verticais podem ser interconectadas por montantes transversais, tais como espirais transversais ou tirantes transversais e/ou por meio de painéis translúcidos. As colunas verticais e os montantes transversais constituem a estrutura da torre, essa estrutura pode ser de metal.

De acordo com essa quinta modalidade, pelo menos três das colunas verticais da torre 250 compreendem trilhos de guia em que são colocados cabos de acionamento 400, por exemplo, cabos do tipo Bowden, usados para elevadores. Cada cabo 400 pode se estender de um guincho 420 situado na baseda torre até uma polia de retorno 410 situada no topo da torre, e ter uma porção de retorno da polia 410 até o guincho 420. O guincho pode ser do tipo usado para levantar instalações; pode ser combinado com uma unidade de comando para controlar a direção de rotação do cabo 4 00 e regular sua velocidade; a unidade de controle também controla a sincronização do movimento dos três carros de modo que, o balão sobe direto por uma torre, isto é, pela preservação de seu equador horizontal, a fim de impedir o balão de

tocar nas colunas e os passageiros de se inclinarem para um lado ou para o outro.

As figuras 5a e 5b também mostram o balão 100 cativo em uma torre 200. Será visto na figura 5b que o balão 100 não inclui um cabo de retorno como na figura 1. O balão 100

da quinta modalidade é acionado pelos cabos de acionamento 400 e desliza ao longo das colunas verticais. Com essa finalidade, o balão 100 pode ter uma roda de acionamento 14 0, que inclui pelo menos três carros 15 0 destinados a serem presos, respectivamente, a cada um dos cabos de

acionamento 4 00, a fim de deslizar nos trilhos de guia das colunas 250.`

A roda de acionamento pode estar situada, substancialmente, no equador do balão, mas também pode ser deslocada em direção ao trópico norte ou ao trópico sul. Doponto de vista do acionamento, essa solução é quase tão vantajosa quanto o acionamento no equador; as forças acopladas causadas pelo vento, permanecem pequenas embora não sejam nulas, como é para uma fixação no equador. Uma fixação perto dos trópicos permite que a zona equatorial seja deixada livre, por exemplo, em caso de iluminação traseira ou para uma mensagem publicitária. Por "trópico" se quer dizer a linha paralela ao equador, para a qual um raio forma um ângulo de 30° com o plano equatorial. A figura 6 mostra uma vista de topo da roda de

acionamento do balão, de acordo com a quinta modalidade. A roda 14 0 tem uma roda externa 141 à qual os carros 150 são fixados e uma roda interna 142 fixada ao balão 100. A roda externa 141 é fixada em rotação em relação a uma torre 200, uma vez que os carros 150 são acomodados nos trilhos de guia das colunas da torre 250. Além disso, a roda interna 142 é fixa em rotação em relação ao balão, mas pode ser móvel em rotação em relação a uma torre 200. A roda interna 142 pode ter barras de suporte radiais internas 144. Essasbarras de suporte 144 estão no interior do balão; elas asseguram que a folga entre os carros 150 permanece constante e proporciona rigidez ao balão 100, no equador, quando a roda circunda o equador do balão; elas tambémpodem atuar como um suporte para acessórios de iluminação no interior do balão.

As rodas, externa e interna são móveis uma em relação à outra, isto é, elas podem funcionar em rotação horizontal uma em relação à outra. Um mecanismo de acionamento, assim, por ser proporcionado para o balão, o qual gira o balão em torno de seu próprio eixo, durante sua subida ou descida.

A figura 7 mostra uma vista detalhada do sistema de acionamento do balão, de acordo com uma quinta modalidade da invenção. A figura 7 mostra uma porção de uma coluna 250 da torre e uma porção do envoltório do balão 100 cativo em uma torre. A figura 7 também mostra um carro 0 acomodado em trilhos de guia da coluna 250 e preso a um cabo de acionamento 400. O cabo 400 tem dois comprimentos de cabo em ambos os lados da polia de retorno 410; um primeiro pedaço de cabo ao qual o carro, definindo um curso de acionamento, é preso e um segundo pedaço de cabo definindo um curso de retorno, ao guincho de enrolamento de cabo 420. Cada guincho pode ser combinado com um motor, a fim de controlar o movimento do cabo em uma direção ou outra. Pode haver, por exemplo, três motores sincronizados por uma unidade eletrônica, a fim de controlar o movimento de três cabos para acionamento de três carros do balão pelo comprimento de três colunas da torre. Naturalmente, podehaver mais de três carros e mais de três motores, quando uma torre tem mais de três colunas verticais. Também pode haver um único motor controlando o movimento de três cabos.

A figura 7 também mostra uma vista seccional lateral da roda de acionamento 14 0 do balão. De acordo com o exemplo mostrado, a roda externa 141, fixa em rotação em relação à torre, tem uma estrutura triangular com um lado feito integral com o carro 150 e um topo oposto encaixado com um pino pivô em que uma polia de acionamento 143 da roda interna 142 é articulada. A polia articulada 143 das coroas pode ser conectada a um motor de baixa potência 14 6 que gira a polia 14 3 no pino pivô da roda fixa 141, o que causa o movimento relativo das rodas interna e externa, e a rotação do balão em torno do seu próprio eixo. Esse motor 14 6 pode ser alimentado por coletores elétricos 145, deslizando em um arco entre as duas rodas interna e externa. Um curso eletricamente condutor pode ser proporcionado a partir de um cabo de energia elétrica, conduzido pelo carro 150 e passando através da coluna 250 da torre até o coletor 145, passando através da estrutura da roda externa 141. Esse cabo de energia elétrica pode ser co-axial com o cabo de acionamento ou ser um cabo dedicado correndo ao longo do cabo de acionamento.No caso de um balão conduzindo passageiros em um vôo, o uso de diversos motores sincronizados para controlar o movimento de diversos cabos de acionamento dos carros proporciona redundância, no caso de falha ou ruptura de um cabo, a fim de aperfeiçoar a segurança do passageiro. Se um cabo se rompe, o carro preso a esse cabo deslizará pelo comprimento da coluna, através da ação da gravidade, o que tornará o balão inclinado em direção à coluna com o cabo rompido. O envoltório do balão repousará contra a coluna da torre, que guia e mantém o balão cativo; o balão, portanto, não se inclinará completamente. Essa inclinação do balão, embora não seja um risco à segurança, pode, não obstante, assustar os passageiros do balão. Portanto, um mecanismo de parada pode ser proporcionado em cada carro 0 do balão, o que compensa essa inclinação por meio da preservação de uma certa distância entre o trilho de guia e a roda de acionamento, quando um cabo de acionamento é rompido. Por exemplo, um batente pode ser proporcionado, moldado para se alojar entre o carro e a roda externa 141, quando o carro desliza para baixo mais rápido do que a roda. Conjuntos de articulações também podem ser proporcionados no carro, de modo que o carro se deforma quando a tensão do cabo é nula (cabo rompido), a fim de constituir um batente entre otrilho de guia e a roda externa e, assim, evitar a inclinação do balão.

A figura 8 mostra uma sexta modalidade de um conjunto de acordo com a invenção. O balão inflado com ar pode ser acionado em uma torre, sem girar em torno do seu próprio eixo por meio de carros integrais com o balão. Por exemplo, a estrutura de suporte 170 pode ser proporcionada no trópico sul do balão 100, a fim de suportar o arrasto do balão. A estrutura de suporte 170 é conectada aos pontos de fixação situados substancialmente no equador, aos quais os carros 150 são presos. Os carros 150 são acionados pelos cabos das colunas 250 da torre, conforme descrito previamente, e puxam o balão para cima por meio da estrutura de suporte 170. Quando o balão desce, os carros verificam a descida do balão, usando a estrutura de suporte 170, à medida que o balão inflado com ar é puxado para baixo pela gravidade. Quando o balão não está girando em seu próprio eixo, um suprimento de eletricidade para os acessórios de iluminação no interior do balão pode ser proporcionado, simplesmente, através dos pontos de fixação dos carros 150, passando um cabo de eletricidade ao longo das colunas 25 0 da torre.

A montagem de acordo com a invenção pode ter meios de iluminação a fim de mostrar o balão e/ou uma torre no`escuro. A iluminação pode ser externa com refletores colocados no solo e/ou nas colunas da estrutura da torre. Os refletores são colocados de modo que as barras de luz iluminem o balão e/ou uma estrutura de torre. Desse modo, se o envoltório do balão inclui um anúncio publicitário, este último pode ser visível de uma distância e à noite. A iluminação também pode ser disposta no interior do balão, a fim de iluminar o tecido no envoltório pela luz traseira. O sistema de iluminação presente no interior do envoltório

pode ser fornecido do suprimento principal por um cabo elétrico. Esse cabo de abastecimento pode ser dedicado ou integral com o cabo de retorno do balão; e pode se deslocar por um coletor elétrico entre as rodas do balão, conforme descrito com referência às figuras de 5 a 7.

O vôo do balão a partir do conjunto de acordo com a

invenção pode ser realizado como segue.

A torre é erguida, temporária ou permanentemente, em uma dada localização, de preferência, visível em uma distância de uma rota ocupada. 0 balão é colocado em uma

torre e inflado. Quando o balão é inflado com um gás mais leve do que o ar, ele é amarrado no solo por meios de retorno, por exemplo, compreendendo um cabo preso a um guincho. Quando o balão é inflado com ar, ele é preso aos cabos de acionamento colocados nas colunas da torre.Se apropriado, os passageiros podem ser embarcados em assentos presos ao balão. Quando o balão é inflado com um gás mais leve do que o ar, os meios para retornar o balão para o solo são, então, desenrolados e o balão sobe o comprimento da torre, oferecendo aos passageiros uma vista panorâmica através das paredes translúcidas da torre e mostrando-se para as proximidades. A subida do balão pode dar uma sensação de vôo livre, se os meios para retornar o balão para o solo são desenrolados livremente, isto é, não verificados através da maior parte da distância. A torre pode incluir um sistema de ventilação no topo, o que puxa o balão para cima através de sucção e facilita a subida do balão através do efeito seringa.

Meios de frenagem, por exemplo, uma alavanca articulada ao guincho dos meios de retorno, são, então, operados através da porção superior da subida do balão, por exemplo, uma vez que o balão tenha coberto pelo menos dois terços da altura da torre. A subida do balão pode ser parada completamente por frenagem dos meios de retorno, ou com o balão chegando a uma parada contra o topo fechado da torre.

Se a torre não estiver fechada, é preferível que o balão não se desloque além da borda superior da torre, visto que, então, ele estará sujeito ao vento e poderia,então, não mais descer através da abertura da torre. Portanto, uma torre com um topo fechado será preferida, ou o comprimento do cabo de retorno será escolhido de modo que o balão não possa subir acima de uma torre.

Em lugar de um cabo conectado a um guincho, os meios

para retornar o balão para o solo podem compreender uma rede horizontal, localizada perto do topo da torre e equipada com um meio de retorno para o solo. Nesse caso, o balão pode ser deixado solto do solo e se deslocar

livremente para cima, sem seus próprios meios de retorno. Ao alcançar a parte superior da torre, ele é parado pela rede horizontal. Os meios de retorno com a rede, como por exemplo, um conjunto constituído por diversas cordas verticais ou cabos, conectando a periferia da rede a um ou

mais guinchos de retorno, então, permitem que a rede seja trazida de volta para o solo, trazendo com ela o balão e seus passageiros. Esse sistema pode ser usado por si próprio, a fim de oferecer aos passageiros conduzidos em assentos uma impressão de deixar em vôo livre ou como uma

medida de segurança, se o cabo de retorno principal se rompe, quando o balão é sustentado por um cabo operado por um guincho de retorno.

De acordo com uma outra modalidade, o balão 100 pode ser inflado com ar e puxado para cima por um sistema depolias e guinchos. Os balões da técnica anterior podem ser inflados com ar e são levantados pela ação de um gás mais leve do que o ar, o que cria um empuxo aerostático. No dispositivo descrito, o balão pode, simplesmente, ser 5 inflado com ar e subir por meio de um sistema de acionamento, conforme descrito com referência às figuras a 8. Deve ser compreendido que o guincho 42 0 pode ser colocado no topo da torre em lugar de sua base e pode puxar o balão para cima.

Os cabos de acionamento são escondidos nas colunas

verticais da torre. Desse modo, o balão parece subir por si próprio. Um cabo de acionamento também pode ser proporcionado, o qual se prenderia ao topo do envoltório do balão, e/ou que atravessaria o mesmo para se prender

diretamente ao sistema de levantamento de passageiro, por exemplo, a estrutura de carga 120.

No caso de um balão inflado com ar, ventilação constante, por exemplo, com um ventilador elétrico, permite que quaisquer vazamentos de gás, bem como variações no

volume de ar devido às variações na temperatura e pressões circundantes sejam compensados. O sistema de ventilação pode funcionar com uma bateria a bordo (on-board battery) , ou ser fornecido da fonte de energia principal por meio docabo de acionamento, ou um cabo de suprimento dedicado, separado do cabo de acionamento.

O balão cativo em uma torre de acordo com a invenção, constitui um conjunto seguro e compacto, permitindo que um 5 balão voe, independente das condições meteorológicas.

Naturalmente, a presente invenção não está limitada às modalidades descritas a guisa de exemplo. Em particular, as respectivas formas e dimensões do balão e a torre pode variar sem exceder o escopo da invenção. Similarmente, os 10 meios de iniciação do vôo, frenagem e retorno do balão para o solo podem ser alterados e adaptados por uma pessoa habilitada na técnica, sem exceder o escopo da invenção.

Na ausência de passageiros, um balão montado fixo no topo de uma torre também poderia ser proporcionado. Esse 15 balão pode ser usado para publicidade; o diâmetro do balão pode ser maior do que o da torre. O balão pode, assim, ser preso, fixamente, no topo da torre, por exemplo, por meio de seus dois trópicos.`

Claims (35)

REIVINDICAÇÕES

1. Conjunto caracterizado pelo fato de compreender:- um balão ascendente (100) ;- uma torre (200);- um sistema de acionamento de cabo;o balão sendo cativo e móvel na torre;o balão sendo acionado para cima dentro da torre pelo sistema de acionamento de cabo.

2. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a torre compreender uma estrutura de metal compreendendo pelo menos três colunas verticais (250).

3. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a torre ser cilíndrica com uma base circular.

4. Conjunto, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de a torre ser cilíndrica, com uma base poligonal.

5. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, caracterizado pelo fato de a torre ter um perímetro fechado.

6. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de a torre ter um topo fechado.

7. Conjunto, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a torre compreender painéis translúcidos formando paredes.

8. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de o balão ter uma forma esférica.

9. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 7, caracterizado pelo fato de o balão ter uma forma substancialmente oval.

10. Conjunto, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de a relação da altura do balão para a sua largura ser compreendida entre 1,2 e 4.

11. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 10, caracterizado pelo fato de o balão ter um diâmetro no equador compreendido entre 8 mm e 18 m.

12. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de a pressão excessiva no pólo sul do balão ser menor do que ou igual a 5 0 PAA.

13. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 12, caracterizado pelo fato de a torre estar entre 30 m e 80 m de altura.

14. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 13, caracterizado pelo fato de o diâmetro interno da torre ser substancialmente igual ao diâmetro do equador do balão.

15. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 14, caracterizado pelo fato de o balão ter reforços no equador.

16. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 15, caracterizado pelo fato de o balão ter elementos de rolete dispostos no equador.

17. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 7 a 16, caracterizado pelo fato de a torre inclui elementos de rolete em sua parede interna.

18. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 4 a 17, caracterizado pelo fato de os elementos de rolete serem colocados em cada canto do polígono.

19. Conjunto, de acordo com a reivindicação 17 ou 18, caracterizado pelo fato de os elementos de rolete ter um eixo geométrico de rotação que se estende em uma direção compreendida entre 0o e 30° em relação â horizontal.

20. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 2 a 15, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos três carrinhos (150) integrais com obalão (100) e capaz de ser conectado a cabos de acionamento (4 00) acomodados em trilhos de guia de pelo menos três das colunas verticais (250) da torre (200).

21. Conjunto, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de o balão ser equipado com uma roda de acionamento (14 0) em que os carrinhos (150) são fixados.

22. Conjunto, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de a roda de acionamento (140) estar situada substancialmente no equador do balão ou próximo a um dos trópicos.

23. Conjunto, de acordo com a reivindicação 21 ou 22, caracterizado pelo fato de a roda de acionamento (140) tem uma roda externa (141) , à qual os carrinhos (150) são fixados, e uma roda interna (142) fixada ao balão (100), as rodas externa e interna sendo móveis em relação uma à outra.

24. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 20 a 23, caracterizado pelo fato de incluir um motor combinado com cada cabo de acionamento para controlar o movimento do cabo em uma direção ou na outra.

25. Conjunto, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de incluir uma unidade de controle capaz de sincronizar os motores de acionamento de cabos.

26. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 21 a 25, caracterizado pelo fato de os carrinhos (150) da roda (140) terem um mecanismo de parada capaz de manter uma folga entre o trilho de guia e a roda de acionamento (14 0), quando um cabo de acionamento (400) é rompido.

27. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 21 a 26, caracterizado pelo fato de a roda de acionamento (14 0) incluir pelo menos um coletor elétrico (14 5), conectando a roda externa à roda interna, pelo menos um carrinho do balão sendo capaz de conduzir um cabo de fornecimento de eletricidade, passando através de uma das colunas da torre.

28. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 27, caracterizado pelo fato de também incluir iluminação disposta no interior do balão.

29. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 28, caracterizado pelo fato de compreender pelo menos um assento preso ao balão.

30. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 29, caracterizado pelo fato de compreender meios para retornar o balão para o solo.

31. Conjunto, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 30, caracterizado pelo fato de compreender meios de puxar um balão inflado com ar.

32. Método de ascensão de um balão cativo em uma torre com um perímetro fechado caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:- desatamento de meios para retornar o balão para osolo.- atuação de meios de frenagem, quando o balão se deslocou mais de dois terços da altura da torre.

33. Método, de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de os meios para retornar o balão para o solo serem completamente desenrolados.

34. Método, de acordo com a reivindicação 32 ou 33, caracterizado pelo fato de a subida do balão ser parada pela chegada a um batente contra o topo fechado da torre.

35. Método de subida de um balão cativo em uma torre, compreendendo pelo menos três colunas equipadas com trilhos de guia e cabos de acionamento, o balão compreendendo pelo menos três carrinhos presos aos cabos de acionamento, ométodo, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:- atuação de pelo menos um motor de acionamento de cabo a fim de levantar o balão na torre; 5 reversão do motor de acionamento para retornar o balãopara o solo.`