專利名稱：模塊化充氣式多功能野外可配置的裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及模塊化多功能可野外配置式工具或裝置，通常設(shè)置其用作方便攜帶的太陽能炊具、加熱器、和/或提供能量裝置，然而通常也可由用戶在野外對其重組和/或重新調(diào)整從而利用周圍環(huán)境的其他資源提供能量和/或提供(也就是說提供一種實行的方法)各種其他改善生存或者維持生命的功能。尤其是，本發(fā)明涉及改進的充氣式(和/或其他可折疊式)多功能太陽能會聚器件，其通常可選擇性地設(shè)置和或者重組從而通過從聚焦的電磁、非聚焦的電磁、和/或非電磁功能中選擇的一個波段而有效并可靠地實現(xiàn)一種或者多種功能，從而使本發(fā)明高度適用于寬范圍的地球(例如，陸地、地下、海洋、海底、空中)上或者地球外(例如基于太空或者外星球)環(huán)境中的廣泛實際應(yīng)用。
2.現(xiàn)有技術(shù)a.描述現(xiàn)有技術(shù)描述了多種利用電磁能的器件，其包括多種會聚太陽能的裝置，但沒有任何本發(fā)明公開的技術(shù)。因此，需要有一種經(jīng)濟的野外可配置式裝置，其除了能夠用于會聚太陽能用來加熱，做飯，和/或提供能量外，還提供實現(xiàn)改善生存或維持生命的多種其他功能的裝置，以及能夠完全可折疊(例如可放氣)從而非常便于攜帶和存放?，F(xiàn)有技術(shù)的評述說明它有諸多局限性和缺點，從而清楚表明還沒有滿足一種便于便攜，多功能，適用于野外配置的裝置需求，因此強調(diào)了本發(fā)明的價值，其全面并唯一地滿足了該需求。
特別地，1967年6月20日授權(quán)的美國專利No.3,326,624中，Wladimir vonMaydell等人描述了一種能夠在外部空間形成為永久堅固的配置為空間站和飛行物收集太陽能的充氣式拋物面鏡。該鏡子具有閥門式環(huán)形圈，徑向分段的覆蓋或者帶狀的彈簧，徑向加熱線，以及由聚酯泡沫形成的有閥門的雙壁型鏡面并覆蓋有反射鏡材料。該環(huán)形圈和鏡子內(nèi)部具有剛性襯墊。然而，因為在它的起始配置后，不能對它折疊和改裝，因此該裝置不適宜用作野外可配置的工具，它不是多功能的，從而不能在地球環(huán)境中提供用于支持和定向該裝置使其方便使用的裝置，也不能提供防止使用者意外暴露于高密度的電磁輻射的裝置，以及它的機械結(jié)構(gòu)和它的配置方式通常很復(fù)雜而使該裝置不能低成本形成而被大眾廣泛使用。
其他現(xiàn)有技術(shù)表現(xiàn)的多種局限性和缺點包括在1999年7月6日授權(quán)的美國專利No.5,920,294中，Bibb B.Allen描述了一個具有內(nèi)部受拉的多根鋼絲連接于氣球里的空間天線，其在第一實施方式中對電磁和太陽能裝置使用聚酯薄膜。第二個實施方式使用外部受拉的鋼絲連接于具有鍍金的鉬反射器天線的航天器，或者充氣的環(huán)形支撐氣球里的石墨線網(wǎng)格，對第二實施方式的電磁和太陽能裝置使用聚酯薄膜。注意到用于配置反射器的機械連接(受拉的鋼絲結(jié))通常非常復(fù)雜而且數(shù)量很多以致不能獲得適用于大眾的使用的成本低的裝置結(jié)構(gòu)。而且，沒有提供用于在地球環(huán)境中支持和定向該裝置的方式。
在1982年9月28日授權(quán)的美國專利No.4,352,112，F(xiàn)ritz Leonhardt等人描述了一個具有拋光的鋁板或者塑料板內(nèi)表面的大反射器，該鋁板或者塑料板由堅硬的泡沫墊板的每個膜片部分支撐，該泡沫墊板具有彎曲的凹面以及在中心有一個開口。兩個形成為凹形或者凸形的反射器的膜片用于向熱吸收器、熱交換器等反射和會聚太陽光線。注意該專利主要為由平面的材料板生成拋物面反射器的方法，以及示出了多個用于支撐和操作上述反射膜片的固定方法。此外，它不代表一種便攜式的裝置。
在1961年3月28日授權(quán)的美國專利No.2,977,596中，Harold D.Justice描述了一種在發(fā)射和接收基座上的充氣式的圓形天線碟。注意該裝置的固定支撐架對于攜帶和存放來講不是完全可折疊式的，并且反射器結(jié)構(gòu)包含不必須的內(nèi)部網(wǎng)狀物，不利于低成本生產(chǎn)。
在1961年10月24日授權(quán)的美國專利No.3,005,987中，Kent M.Mack等人描述了一種充氣式的天線組件，該組件包含一個覆蓋于充氣式的橢圓形管狀薄膜支架上的天線屏蔽器，該支架具有結(jié)構(gòu)拉線和兩個凹面的柔性的不導(dǎo)電板，其中一個板用蒸發(fā)的鋁涂覆。注意該裝置在攜帶和存放方面不是完全可折疊的，反射器結(jié)構(gòu)包含拉緊線，對于用作為太陽會聚器沒有必要，并且天線屏蔽器通常限制或者阻止了用作寬光譜的太陽能會聚器。
在1962年9月25日授權(quán)的美國專利No.3,056,131中，Ralph L.McCreary描述了一種充氣式的電磁輻射的反射器，其包含兩個凹面柔性的塑料材料的薄板，其中至少一個板為拋物面形狀。注意該裝置的剛性支架對于攜帶和存放來講不是完全可折疊的。而且，在地球環(huán)境中沒有提供用于模塊化整支持和定向該裝置的方式。
在1965年11月30日授權(quán)的美國專利No.3,221,333中，Desmond M.Brown描述了一種由扁圓形袋狀天線組成的充氣式的無線電天線，該袋狀天線包括與媒介部分相連的一對彼此間隔平行的絕緣平面表面，并具有兩個平行安裝以形成一個電容平板天線的天線元件。注意該裝置主要是形成電容平板天線的裝置。它不含有會聚太陽能的裝置，諸如拋物面的反射器，除了用作電容平板天線外，它也不具有其它實現(xiàn)其它功能的任何的方法。
在1968年11月26日授權(quán)的美國專利No.3,413,645，Richard J.Koehler描述了一種加長的充氣式拋物面雷達天線環(huán)形裝置，其在一個平面上設(shè)置了一個小的波能量開口，并在垂直平面上設(shè)置了一個較大的波能量開口。注意該裝置對于攜帶和存放來說不是完全可折疊的，并且反射器支架結(jié)構(gòu)通常限制或阻止了用作寬光譜的太陽能會聚器。
在1969年10月7日授權(quán)的美國專利No.3,471,860，F(xiàn)loyd D.Amburgey描述了一種具有一個可變的或者柔性表面的反射器天線，其幾何形狀可以根據(jù)空氣壓力或者柔性薄膜后的局部真空改變，從而從該天線的形狀得到最好的接收。注意該發(fā)明主要為一種由平面材料板形成焦距長度模塊化拋物面反射器的方式。它不代表一種完全可折疊的便攜式裝置。
在1987年6月9日授權(quán)的美國專利No.4,672,389中，David N.Ulry描述了一種充氣式的反射器裝置及其制造方法。在通過加壓構(gòu)件保持的氣囊里維持過環(huán)境氣壓。注意該裝置剛性支架對于攜帶和存放來說不是完全可折疊的，并且當(dāng)用作太陽能會聚器時，過環(huán)境反射器結(jié)構(gòu)的透明薄膜限制了它的效率。
在1988年5月3日授權(quán)的美國專利No.4,741,609中，Daniel V.Sallis描述了一種拉伸的薄膜日光反射裝置，其在圓形框上設(shè)置有薄膜，薄膜的雙壁部分在靠近薄膜的外圍延伸為圓形形成一個氣囊，該氣囊可以充氣拉緊薄膜。注意該裝置剛性支架對于攜帶和存放來說不是完全可折疊的。
在1988年7月5日授權(quán)的美國專利No.4,755,819，Marco C.Bernasconi等人描述了一種用于航天器應(yīng)用的拋物面形狀的反射器天線。該裝置通過太空中的空氣充氣形成天線反射器以及用硬化的環(huán)形面固定的天線屏蔽器。涂覆材料為樹脂浸制的纖維，當(dāng)被太陽加熱時，它將發(fā)生聚合從而使反射器天線穩(wěn)固并且不需要氣壓可保持其形狀。注意該裝置不是完全可折疊的因此不便于攜帶和存放，它非常復(fù)雜而不能足夠低成本生產(chǎn)作為大眾適用于野外可配置的工具，并且該天線屏蔽器通常限制或者阻止了作為寬光譜太陽能會聚器的使用。
在1994年1月4日授權(quán)的美國專利No.5,276,600中，Takese Mitsuo等人描述了一種由底座和柔性聚合物塑料基板構(gòu)成的平面反射器，該塑料基板上具有高反射性的銀層36并且平放于所述底座上，在兩層之間設(shè)置由粘合層。注意本發(fā)明主要是用于通過多層平面材料層制造具有小曲率半徑的反射器的裝置。其并不代表功能性可折疊反射器裝置。
在1999年4月13日授權(quán)的美國專利No.5,893,360中，O’Malley O.Stoumen等人描述了一種充氣式的太陽爐，其包括兩層邊緣密封的柔性材料。上層為透明的，并且下層具有一反射層。注意該裝置表現(xiàn)為一種相當(dāng)笨拙或者笨重的烹飪方法，并且該裝置的功能容易被蒸汽損壞，物體在該裝置內(nèi)加熱或烹飪產(chǎn)生的蒸汽然后可能凝聚到該裝置的透明薄膜上，從而散射入射的太陽輻射，因此妨礙了有效會聚。而且，該裝置不是多功能。
在2000年11月21日授權(quán)的美國專利No.6,150,995中，L.Dwigt Gilger描述了一種組合的光生伏打陣列和一種設(shè)置于外周的構(gòu)架射頻(RF)反射器。注意從它的兩個簡單功能來看該結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，并且它不適宜用作地球上野外可配置的工具。
在2001年4月17日授權(quán)的美國專利No.6,129,009，John Shipley等人描述了一種與充氣式的徑向構(gòu)架支撐結(jié)構(gòu)相接的可折疊的天線反射器的受拉線和拉桿。再次注意，用于配置該反射器的該機械連接(受拉的拉桿線)通常非常復(fù)雜而不能得到成本低的裝置結(jié)構(gòu)為大眾使用。而且，在地球環(huán)境中沒有提供支持和定位該裝置的方法。
在2002年12月5日公布的PCT專利申請PCT/US02/16918中，JohnRessig Jr和James M.Essig描述了一種充氣式的反射器裝置，其為一般地但可選地形成本發(fā)明的一個模塊。
在1956年9月26日公布的英國專利申請No.758,090中，Charles T.Suchy等人描述了一種具有內(nèi)置的無線電天線的充氣式氣球。注意該裝置沒有會聚反射器。
在1953年12月23日公布的法國專利申請No.1,048,681中，Adan Tarcici描述了一種用于野營時烹飪的會聚太陽能的反射器。注意該裝置不能完全可折疊因此不便于攜帶和存放并且不適宜會聚太陽能。
在1984年6月5日公布的日本專利申請No.59-97205中，Yasuo Nagazumi描述了一種腔內(nèi)充有氮氣并通過輻射鋁罩和絕熱鏡面劃分的拋物線天線。注意該裝置不能完全可折疊因此不便于攜帶和存放并且不適宜會聚太陽能。
b.現(xiàn)有技術(shù)缺陷概述簡要地，現(xiàn)有技術(shù)的缺陷通常包括，以下為其中的一個或多個局限性(a)該設(shè)備或裝置通常本身不具有多功能，也就是說，它通常限于單一功能或者可能兩個或多個緊密相關(guān)的功能；(b)該裝置不適合或者完全可折疊可以方便野外來回運輸，或者在不用的時候方便存放；(c)該裝置不能重復(fù)使用或者改裝，也就是說，該裝置在它最初配置后不能折疊而便于攜帶到另一個地方或者壓緊存放以便以后使用。
(d)該裝置沒有在地球環(huán)境中支持和定向該裝置以方便使用的輕便折疊的裝置，和/或不能利用其它特征，諸如公知的充氣閥，便于經(jīng)驗和知識有限的人使用；(e)該裝置沒有防止使用者意外暴露于高密度的電磁輻射下的裝置，因而導(dǎo)致安全隱患；(f)由于在光學(xué)路徑中有一個或者多個中間層諸如透明薄膜或者天線屏蔽器，會聚寬光譜的太陽輻射時，該裝置表現(xiàn)出有限的效率；(g)該裝置表現(xiàn)沒有必要的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，從而導(dǎo)致該裝置不能低成本生產(chǎn)而被大眾廣泛使用；和/或(h)該裝置通常不是非常結(jié)實和耐用而適宜快速下落到地面上，諸如空投，也不提供在野外使用損壞的情況下利用整體快速修補材料易于修理裝置的方法；
(i)該裝置通常不是模塊化的并且不能根據(jù)使用者需要進行選擇性配置以實現(xiàn)其他的功能。
相反，本發(fā)明將克服現(xiàn)有技術(shù)的每個缺點和局限性。

發(fā)明內(nèi)容
a.概述本發(fā)明的優(yōu)選實施例里，為能選擇性配置或者改裝模塊化、可充氣的、多功能、野外可配置的裝置，其主要提供了一種利用周圍環(huán)境資源產(chǎn)生能量的低成本方法(例如在地球環(huán)境中會聚太陽能用于加熱、烹飪、和/或能量供給)，但其一般也提供用于實現(xiàn)其它改善生存或者維持生命功能的多種方法(例如，利用周圍環(huán)境的物質(zhì)資源諸如沉淀獲得可飲用的水)，以及其通常完全可折疊(例如放氣)而非常易于攜帶和存放。簡要地，本發(fā)明模塊化、充氣式的、多功能、野外可配置的裝置通常具有基本的充氣式、多功能、拋物面反射器裝置作為主要的功能模塊，諸如我們以前的申請所公開的發(fā)明。本發(fā)明通常進一步包括一個或多個可選，更適宜拆裝的連接的附屬模塊和/或元件，諸如一種用于支持和定向基本充氣式反射器裝置的充氣(或者可折疊)裝置，一種用于以防使用者在靠近底部發(fā)射器裝置的焦點時，意外暴露于高密度的電磁輻射(例如太陽)中的可充氣式(或者可折疊)裝置，一種用于支撐靠近焦點的材料或者附屬元件的充氣式(或者可折疊)的裝置，以及一種充氣式(或者可折疊)保護性覆蓋。
關(guān)于功能性，簡要說明該基本發(fā)明(也就是說本發(fā)明的發(fā)明者的相關(guān)發(fā)明)的基本充氣式反射器裝置的優(yōu)選實施例，以及，本發(fā)明的模塊化野外可配置的裝置的優(yōu)選實施例主要設(shè)置為用作非常便于攜帶的太陽能烹飪、加熱、和/或能量供給裝置。然而，基本的反射器裝置和模塊化野外可配置的裝置通常(但不是必須)特別設(shè)置為單獨或者與多個其它可選的附屬元件結(jié)合，有效并可靠地實現(xiàn)選自聚焦電磁、非聚焦電磁、以及非電磁功能廣泛領(lǐng)域中的一個或者多個其它功能。因此，基本反射器裝置和模塊化野外可配置的裝置可以用作非常便于攜帶的工具，其中每個裝置均具有廣泛的實際應(yīng)用價值；然而，本發(fā)明模塊化裝置可選擇性改裝的特點具有更大的靈活性，安全性，和/或相對于基本反射器裝置便于使用。
更具體地描述，本發(fā)明通常在功能上優(yōu)化(如基本發(fā)明所述)用于會聚、聚焦、和/或集束輻射電磁能并且有效覆蓋從射頻(RF)輻射到包括寬光譜的太陽能的紫外輻射的寬范圍電磁頻譜。然而，如上所述，本發(fā)明(以及基本發(fā)明)還能有效地并可靠地實現(xiàn)多種與會聚、聚焦以及集束輻射電磁能無關(guān)的其它功能。本發(fā)明的聚焦電磁應(yīng)用通常包括1)會聚用來加熱、烹飪、殺菌、蒸餾、加工材料、能量供給，和/或等諸如此類的寬光譜(如太陽)的輻射，2)處理用來增強無線信號的傳播和接收和/或其它電磁通訊的射頻和/或微波頻率輻射，和/或(3)處理用于增強低照度環(huán)境中的可見度的可見光譜輻射，投影光學(xué)信號或者圖像，和/或其它光學(xué)目的，諸如為監(jiān)視和/或安全考慮使用該裝置作為凸面鏡而擴大使用者的視野范圍。非聚焦的電磁應(yīng)用通常包括1)用作為應(yīng)急發(fā)熱毯、庇護所、孵化器、溫室等，2)用作為電磁能屏蔽板，和/或，3)用作為靜電絕緣器。非電磁應(yīng)用通常包括(1)收集、存儲，和/或處理水或者其它基本流體材料，(2)用作用來在惡劣的天氣和/或其它環(huán)境條件中保護人、裝置、材料、和/或其它物體的庇護所，(3)用作軟和的或者適宜的支架諸如床、搖籃，充氣的鑄件(用于固定折斷的肢體)，等類似，(4)用作水上漂浮裝置或者供水船，(5)用作生產(chǎn)燃料、藥物、飲料，和/或其它材料的便攜的發(fā)酵裝置，(6)用作用于產(chǎn)生電能或者機械能的充氣式風(fēng)力渦輪機或者水車，(7)用作充氣式波能利用裝置，該裝置用于產(chǎn)生電能和/或機械能，抽水，和/或淡化海或者海洋水，和/或(8)用作定向聲音放大器。本發(fā)明認為在以下描述的多種其它用途對于該裝置的使用者是顯而易見的。然而，應(yīng)該強調(diào)的是本發(fā)明的任何特定實施例或者說明不需要執(zhí)行所有這些功能，也就是說，可以在不偏離本發(fā)明的實質(zhì)的情況下設(shè)置一個特定實施例來實現(xiàn)這些功能的有限個數(shù)的子功能。此外，如以下所示，應(yīng)當(dāng)注意到雖然基本發(fā)射器裝置通常為模塊化野外可配置的裝置的主要功能模塊，在野外(或者工廠)的使用者可以在不脫離本發(fā)明實質(zhì)的情況下將本發(fā)明(也就是說，模塊化野外可配置的裝置)可選地改裝為不帶基本反射器裝置，從而實現(xiàn)多種非聚焦電磁和/或非電磁功能，例如，用作為水上漂浮裝置或者用作為風(fēng)力渦輪裝置的部件。
關(guān)于物理結(jié)構(gòu)，首先注意將本發(fā)明的每個模塊化結(jié)構(gòu)的重量、不可配置量和制造成本降低到最小程度，同時將使操作性能，多功能性，以及安全性最大化。為了實現(xiàn)這些優(yōu)化，本發(fā)明的主要模塊通常由一個或者多個輕質(zhì)充氣結(jié)構(gòu)(諸如充氣環(huán))，薄柔性(例如可由氣壓配置的)薄膜，和/或其它容易折疊的、輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)組成。一個這種結(jié)構(gòu)最優(yōu)化的最好實例為優(yōu)選的第一主要實施方式結(jié)構(gòu)中的基本可充氣式反射器裝置，其中兩個由氣壓可變形的(也就是說，由氣壓配置的)薄膜，至少一個具有反射性，與充氣式的支撐環(huán)的內(nèi)部結(jié)合使用形成一個高效的中心反射器室，其通?？梢猿錃庵恋陀谥車鷼鈮?為多數(shù)裝置所需)或者高于周圍氣壓配置反射薄膜。注意利用支撐環(huán)的內(nèi)部形成高效的低于周圍環(huán)境可增壓反射器室的整體部分，基本反射器裝置的第一實施例可以由最少的零件低成本的生產(chǎn)得到，并同時最大化重量比功率輸出。
作為另一個實例，基本反射器裝置的第二主實施例使用至少一個反射薄膜和至少一個透明薄膜形成中心反射器室，其通常只可充氣至大于周圍的氣壓配置反射薄膜。當(dāng)它用于會聚寬頻譜的電磁能時，雖然效率通常要低于第一實施例，但是可以由少到兩塊材料極低成本制造該基本反射器裝置的第二實施例的主要結(jié)構(gòu)。另外，兩個基本反射器裝置的實施例通常使用一個或多個發(fā)射薄膜，該薄膜為基本上預(yù)先形成為拋物面形狀從而增強安全性，便于操作，并減少了支撐環(huán)上薄膜的結(jié)構(gòu)負載。(注意“預(yù)先形成的”可氣壓形變薄膜是將薄膜制造為表現(xiàn)為或者具有它由氣壓改變的形狀，也就是說，在對薄膜上施加巨大氣壓差前它有配置好的表面形狀。)如上所述，本發(fā)明的其它模塊通常也由相似的輕質(zhì)的充氣結(jié)構(gòu)和/或氣壓配置的薄膜組成從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化；然而，應(yīng)當(dāng)進一步注意到特定的模塊(或其元件)在大小上也基本匹配，盡可能地，本發(fā)明的其它模塊和/或元件，都要進一步通過最小化構(gòu)造模塊化裝置所需不同元件的數(shù)量降低制造成本，并使類似大小的模塊容易互換以提供模塊化裝置的多功能性和/或在損壞的情況下，便于一個或者多個模塊的快速替換。
為了使本發(fā)明的多個模塊作為一個整體操作，每個模塊通常包含用于連接到該裝置的其他模塊上的、用于連接附屬元件，和/或穩(wěn)固和固定該裝置以提供安全操作的一個或多個其它模塊。另外，裝置的每個充氣和/或氣壓配置模塊需要至少一個充氣裝置或者調(diào)整氣壓裝置諸如，公知的簡單旋塞閥、手動的或者自動的泵、氣罐等。
為了提高性能，進一步增強安全性，方便使用，降低生產(chǎn)成本，和/或使模塊化野外可配置的裝置實現(xiàn)附加的功能，本發(fā)明設(shè)計多個替代結(jié)構(gòu)，可選的形狀，和/或附屬元件其通?？商娲⒑喜?、和/或結(jié)合本發(fā)明的多個模塊一起使用。
關(guān)于替代結(jié)構(gòu)，注意認為使用沒有預(yù)先成型的(也就是平面的)塑料反射薄膜可以使基本反射器裝置具有可變的焦距。此外，認為使用預(yù)先成型的，非拋物面的反射薄膜(例如表面為球形、波浪形，一組圓錐截面、多面體等)限制了使進一步增強安全性的最大化聚焦。另外，本發(fā)明還設(shè)計多個模塊的多種新型制造方法。更具體地，諸如我們以前申請(交叉引用)所公開的多種制造方法，可以主要地用于低成本生產(chǎn)本發(fā)明多個薄的、柔性(例如由氣壓改變形狀的)薄膜。
關(guān)于可選的形狀和/或附屬元件，注意該元件可以整體合并入或者可拆裝的連接到本發(fā)明的多個模塊上。另外注意該裝置的多個模塊可以為整體的，諸如允許對整體的互相連接的模塊同時充氣。
以下所示為非常方便或者能夠有效地廣泛應(yīng)用的特定便攜式裝置。然而，本發(fā)明認為可通過靈活地將該模塊化野外可配置的裝置(或者其替代的結(jié)構(gòu))的一個或多個模塊與本發(fā)明和/或基本發(fā)明的任意多個可選的形狀和/或附屬元件結(jié)合可以提供用于多種用途的其它多個便攜式裝置，也就是說，本發(fā)明不限于此處所示和描述的特定實施例。
最終地，本發(fā)明作為一種非常便于攜帶的、野外可配置的、多功能、多用途的裝置或者工具，其能在野外(或者其它部分或者非常缺乏基礎(chǔ)設(shè)施的環(huán)境)快捷地并低成本地提供改善生存或者維持生命的至少一種功能或用途。更具體地，本發(fā)明能夠執(zhí)行許多維持生命的功能和/或常規(guī)利用質(zhì)量更大的，半輕便的裝置和/或通?；驹O(shè)施豐富的環(huán)境中可以找到的完全固定的基本設(shè)置元件。因此，本發(fā)明的非常便攜的多功能裝置能快速地、有效地并低成本地，暫時或永久地取代和/或補充多個維持生命的裝置和/或基本設(shè)施的元件，其實例包括多個家用的(也就是家庭用的)器具和/或其他家用器皿；研究、商用、工業(yè)、娛樂、和/或軍事設(shè)備；市政能源、水、和/或通訊設(shè)備防范惡劣氣候或者其他環(huán)境因素的基本遮蔽物。因此，本發(fā)明理想地并唯一地適合用于廣泛的場合包括，例如，偏遠的野外工作，應(yīng)急反應(yīng)、救災(zāi)、戶外娛樂(諸如野營、遠足、野餐、劃船等)，教育和/或其它地球上的(例如陸地、地下、海上、海底、空中)和/或非地球的(例如空間站或外行星)環(huán)境。
b.優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的典型優(yōu)勢因此，由模塊化充氣多功能裝置組成的本發(fā)明通常至少在7個明顯的方面優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。
第一，本發(fā)明優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)原因在于本發(fā)明可通過選擇性地設(shè)置或者改裝本發(fā)明的模塊化特性大大提高它的高度多功能、多用途性。注意到本發(fā)明的優(yōu)選和替代實施例具有多個電磁和非電磁應(yīng)用，其中許多可以只通過選擇性地改裝本發(fā)明結(jié)構(gòu)即可實現(xiàn)。相反地，所有現(xiàn)有技術(shù)基本為固定結(jié)構(gòu)(也就是說不可重新改裝)，因此其實用性和應(yīng)用非常受限。更詳細地，需強調(diào)的是現(xiàn)有技術(shù)一般不涉及，或者不提供實現(xiàn)非電磁的功能，諸如當(dāng)該裝置野外可配置作為多功能地球上的救生工具時，利用流體或者收集并儲存的水的能量，而其為本發(fā)明多個重要方面之中的兩個。另外，本發(fā)明模塊化特點可以使該裝置的多個模塊同時用于相似的和/或根本不同的功能；然而現(xiàn)有技術(shù)不包含這些設(shè)備。
第二，本發(fā)明優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)因為它具有非常輕質(zhì)而且緊湊的可折疊結(jié)構(gòu)使其非常便于攜帶和存放。舉例來說，注意到基本空氣反射器裝置的口袋大小型號(作為本發(fā)明的其它元件或者模塊具有輕質(zhì)和可壓縮存放特性的的實施例)的質(zhì)量大約為100克左右，以及當(dāng)完全折疊時測量三維大小僅為8.5cm×12.0cm×1.0cm，它能充氣為完全展開的裝置，其具有直徑為120cm的主反射器，當(dāng)用作地球上太陽能會聚裝置時，該裝置能夠提供1000瓦的高度會聚的寬光譜的輻射能量。注意到根據(jù)該裝置能夠由此提供前所未有的功率輸出質(zhì)量比，即每千克大約10000瓦的，其取決于具體厚度和結(jié)構(gòu)材料(例如13微米厚的尼龍/聚乙烯互相擠壓的薄膜)，以及非展開的，緊密折疊的，功率輸出量體積比(也就是說，非展開的功率密度)接近每立方米10兆瓦。因此，例如單個的氣動升降貨箱能在單個加載過程中空投足夠多的設(shè)備以收集并會聚超過100兆瓦的太陽能量。雖然包括多個充氣元件結(jié)合的模塊化裝置和基本的充氣反射器裝置比，通常具有較低的功率輸出質(zhì)量比和功率輸出體積比，但是應(yīng)當(dāng)注意該模塊化裝置的充氣附屬模塊可以任選地由一個或多個改進的基本反射器裝置組成，從而該改進的模塊化裝置可以重裝為多個基本的充氣反射器裝置，其基本上可以達到與主基本充氣反射器裝置同樣大的功率輸出質(zhì)量比和功率輸出體積比。
第三，在一個或多個優(yōu)選實施例中，本發(fā)明通常優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的原因在于其具有精確的預(yù)先成形的反射薄膜和其它可選的特征，其大大增強了該裝置的操作安全性。更具體地，使用改進的基本上預(yù)先成形的拋物面反射薄膜(取代現(xiàn)有技術(shù)通常使用的平面薄膜)使該裝置具有(并且可以限制該設(shè)備具有)相對縮短并基本上固定的焦距，從而能使使用者保持更好地控制任何潛在危險和高密度的輻射能量的位置。另外，新型的、預(yù)先成形的、非拋物面的反射薄膜可以用于限制會聚能量的最大值達到較低從而更安全的水平。此外，使用任選的整體安全罩、安全蓋，和/或其它安全物體將顯著減少意外暴露于高密度的電磁輻射中的危險。另外，在現(xiàn)有技術(shù)中通常沒有提到上述特征和它們的相關(guān)優(yōu)點。
第四，在一個或多個優(yōu)選實施例中，本發(fā)明通常優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的原因在于它更易于展開(如充氣)和操作。注意利用預(yù)先成形的反射薄膜(或者裝置的其它預(yù)先成形的元件)，該反射薄膜能夠通過利用薄膜上相差非常小的氣壓完全展開，從而有助于全面充氣。另外，多種任選的元件(通常為模塊化)可以并入該裝置，其能在展開和/或使用中進一步提高使用的方便性。例如，這些元件包括(1)用于支撐和/或定向該裝置的多種新裝置；(2)用于固定靠近焦點的材料或者附屬元件的多種新裝置；(3)使用、公知的、簡單的充氣閥，即使對于受過有限教育的人或者已有使用太陽會聚裝置經(jīng)驗的人來說，其非常便于展開。相反，除了偶爾使用公知的焦點支撐，現(xiàn)有技術(shù)通常既沒考慮也沒有預(yù)見這些元件及其優(yōu)點。
第五，當(dāng)應(yīng)用基本反射器裝置第一實施例的結(jié)構(gòu)時，本發(fā)明的模塊化裝置效率一般更高因為它消除了所有相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)包含在光路里的所有引起損失的中間層，也就是說利用通過充氣環(huán)支撐由氣壓變形的反射薄膜的技術(shù)。注意通過利用次環(huán)境壓力反射器室，如第一實施例中使用的基本反射器裝置，日光或者其它電磁輻射能夠自由地從能量源無阻擋地傳輸?shù)椒瓷淦鞑⑷缓髠鹘o目標。因此，當(dāng)能量在反射器之間來回傳輸時第一實施例的基本反射器裝置不會引起電磁能輻射損失。相反地，很多現(xiàn)有技術(shù)需要日光或者其它電磁輻射在反射器來回的過程中通過過環(huán)境壓力反射器室的透明薄膜，從而導(dǎo)致多種能量損失。其它現(xiàn)有技術(shù)，雖然使用次環(huán)境氣壓反射器室，仍需要電磁能通過至少一個中間層，諸如天線屏蔽器，再次導(dǎo)致多種損失。一般而言，這些損失包括當(dāng)輻射在反射器之間來回傳播時由插入層引起的電磁輻射反射、吸收和散射。因此，現(xiàn)有技術(shù)的插入層通常導(dǎo)致該裝置效率降低20％，甚至更多，其取決于入射輻射的波長和組成插入層的一種或者多種材料的透過率特性。
第六，本發(fā)明通常優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)因為本發(fā)明的多個模塊化元件一般每個具有非常簡單的和可選地完全一體的結(jié)構(gòu)，其特意設(shè)置為易于快速地大規(guī)模生產(chǎn)，從而使該裝置低成本生產(chǎn)。注意現(xiàn)有技術(shù)的具體設(shè)計通常不具有高度集成度和此處所述的本發(fā)明模塊所具有的結(jié)構(gòu)簡單性。此外，注意本發(fā)明的相對簡單性部分歸因于只利用周圍環(huán)境(例如大氣)壓力和簡單的手動式操作(可選地用口操作的)閥它的基本反射器裝置的反射薄膜可以變形為基本上拋物面的表面。相反，現(xiàn)有技術(shù)通常依賴復(fù)雜的機械裝置，復(fù)雜的靜電系統(tǒng)，或者復(fù)雜的壓力調(diào)整系統(tǒng)使反射薄膜變形為基本拋物面的表面。
第七，本發(fā)明通常優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)由于它具有優(yōu)越的堅固度，尤其在通過空投或者其它可能產(chǎn)生大的加速度投放方式安放于野外時。注意這種堅固的設(shè)計由于基本上專門使用薄的柔韌性的薄膜(而不是堅固的結(jié)構(gòu))制造該裝置的多個模塊。此外，在損壞的情況下，該裝置還優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)因為它具有優(yōu)越的可維護性，其通過裝入用于在野外快速修理該裝置的整體修理組件或者裝置實現(xiàn)這一點。相反地，現(xiàn)有技術(shù)沒有提供方便地在野外維修裝置的方法。
應(yīng)當(dāng)注意到本發(fā)明以上分別所述的每個方面，表明為現(xiàn)有技術(shù)明顯的改進。然而，本發(fā)明的這些優(yōu)越方面相結(jié)合表明為對現(xiàn)有技術(shù)巨大的改進，其重要性不應(yīng)低估。更具體地，由于本發(fā)明具有可選地擁有所有提到的優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的改進，因此本發(fā)明可有效地作為高度多功能、便攜式、一般操作安全、容易使用、高性能和非常經(jīng)濟的工具，該工具具有顯著增強人在多種艱苦或者挑戰(zhàn)體能的環(huán)境中，即由于多種原因只有極少的為人體當(dāng)時極其需要的通常用來維持生命的工具或者基礎(chǔ)設(shè)施部件，適應(yīng)和生存能力的功能。特別地，當(dāng)人突然或者意外地不得已停留在世界上一個地方。不管是由于戰(zhàn)爭，自然災(zāi)害或者其它危機造成，其基本的準備食物的工具，飲用水的系統(tǒng)，或者其它當(dāng)?shù)氐幕A(chǔ)設(shè)施關(guān)鍵的部件被破壞或者不可使用，該裝置給人提供最大的利益。應(yīng)當(dāng)注意，在這些環(huán)境下，應(yīng)該注意到應(yīng)急供應(yīng)品和臨時的基礎(chǔ)設(shè)施在災(zāi)區(qū)重建的效率直接影響生活質(zhì)量以及，更重要地，會影響到受影響地區(qū)的人的幸存率。最終地，為了最大可能地減輕痛苦，并減少死亡率，整個受影響區(qū)域需要以最短時間、最少工時和花費，重建大量的臨時使用的替代設(shè)施。由于此處公開的低成本、容易使用和高度便攜性和多功能裝置理想地并唯一地適合用于這種應(yīng)急或者救災(zāi)工作。因此，該方便的發(fā)明提供了非常有效地方式滿足全球不斷的需要-現(xiàn)有技術(shù)沒有設(shè)想并預(yù)見到本發(fā)明的該方面。
本發(fā)明還可對在世界上不發(fā)達或者不為人知的地方個人生活、工作或者旅游非常有用。對于戶外運動者或者探險者，模塊化野外可配置的裝置可以當(dāng)作一個非常有價值的多功能救生工具。此外，如上所述，對于參加多種戶外休閑運動的人，該裝置可提供很多方便，其為便攜的準備食物的工具和/或需要或者想要的本發(fā)明其它功能。此外，應(yīng)當(dāng)注意到該非常經(jīng)濟的裝置理想地適用于作為向?qū)W生或者其它興趣小組講授關(guān)于太陽能的輔助教學(xué)?？紤]到世界日漸減少的石油燃料和其它通用燃料的供給-尤其結(jié)合目前全球不斷增長的能源需求-關(guān)于太陽能的全球教育來保護環(huán)境、穩(wěn)定全球經(jīng)濟、以及保證居住在地球上生物的應(yīng)有的生活質(zhì)量變得越來越必需。再次地，現(xiàn)有技術(shù)沒有設(shè)想并預(yù)見這些額外的目的和優(yōu)點。
當(dāng)讀到本文以下的部分時，明顯可見模塊化野外可配置的裝置在其它許多方面包括其它元件、多種該模塊化裝置新型的制造、展開和使用方法也優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)。
C.本發(fā)明的具體目的和優(yōu)點因此，本發(fā)明的典型的主要實例(優(yōu)選實施例)為提供一種高度便攜式(也就是充氣的或者折疊的)，模塊化，可選擇性配置的、多功能、多用途、野外可配置的裝置及其制造方法，一般對其優(yōu)化用作基本拋物面的反射器從射頻輻射(RF)到包括太陽輻射(或者其預(yù)設(shè)的子集)的紫外輻射(UV)會聚電磁能，但其一般也可用作多個其它電磁和/或非電磁設(shè)備?？紤]到該發(fā)明的多功能性，本發(fā)明的具體(但可選的)實例為(a)提供一種非常便攜模塊化多功能裝置，該裝置用于會聚寬光譜(例如太陽)輻射來烹飪、加熱、殺菌、蒸餾、材料加工，和/或其它所需的目的或者受益于輻射熱的應(yīng)用，其可選地使用多種結(jié)構(gòu)專門設(shè)置用來吸收會聚的太陽輻射包括，例如太陽爐或者具有高發(fā)射(通常涂黑的)吸收能量的外表面的熱壓罐；(b)提供一種用于利用渦輪機能量發(fā)電、熱電的、和/或光電的裝置產(chǎn)生電能的便攜模塊化多功能裝置；(c)提供一種便攜模塊化多功能裝置，其能用于會聚從相對暗的源諸如路燈發(fā)出的光，來操作(和/或充電)一種否則無法運行的、低功率的光伏器件，諸如掌上計算器。
(d)提供一種便攜模塊化多功能裝置，其可以用于增強或者應(yīng)用無線電、微波和/或衛(wèi)星通信(包括使用一個或者多個作為中繼站)，和/或用于應(yīng)用射電望遠鏡；(e)提供一種便攜模塊化多功能裝置，該裝置通過將暗光源，諸如新月，發(fā)出的可見光會聚到所觀察的物體上提高在黑暗環(huán)境中的可見度；(f)提供一種便攜模塊化多功能裝置，該裝置通過將諸如蠟燭的非準直光源的光照射到黑暗環(huán)境中，增強黑暗環(huán)境中的可見度；(g)提供一種非常便攜的模塊化多功能裝置，該裝置用于應(yīng)用或者增強光信號通信，諸如當(dāng)和放置在焦點的非準直光源一起使用形成信標信號，并可選地進一步包括彩色的、網(wǎng)紋的、偏振的，和/或包含透明的和/或反射薄膜的圖像，來增強信號和/或提供藝術(shù)燈光或者圖像。
(h)提供一種便攜模塊化多功能裝置，該裝置應(yīng)用波導(dǎo)系統(tǒng)對全色可見光(或者其他有用的輻射光譜范圍)捕獲和分散到內(nèi)部、地下、和/或水下環(huán)境增強可見度和/或操作諸如光學(xué)成像投影儀的儀器。
(i)提供一種便攜模塊化多功能裝置，其能作為一種多層應(yīng)急熱毯，靜電絕緣體，和/或保護人或物的電磁能屏蔽，但其也可使人或物隱蔽于紅外(IR)照相機或者屏蔽其它電磁成像或者偵查設(shè)備；(j)提供一種便攜模塊化多功能裝置其能用作一種給人或者物提供柔軟的、隨意的支撐，包括用作床、搖籃、椅子、可充氣的鑄件(用來固定折斷的肢或翼)等；(k)提供一種便攜模塊化多功能裝置其能用作水上漂浮裝置，小船，或雪橇；(l)提供一種便攜模塊化多功能裝置其能用于獲取、存放、加工、和/或分配水，其它液體，和/或某些固體物質(zhì)，對于其多種可選結(jié)構(gòu)(諸如集水環(huán)、水槽、漏斗、過濾器、管子、閥門，泵等)可為一體地或者可拆卸方式和該裝置相結(jié)合；(m)提供一種便攜模塊化多功能裝置其裝入一個高反射率表面，諸如不光滑的黑色表面，可用來通過輻射凝結(jié)過程在晚上收集水；
(n)提供一種便攜模塊化多功能裝置其可用作發(fā)酵器，與以上所述的蒸餾功能結(jié)合使用，該裝置可生產(chǎn)用作燃料、醫(yī)用，和其它用途的高純度的酒精；(o)提供一種便攜模塊化多功能裝置用于定向擴音；(p)提供一種便攜模塊化多功能裝置可選地裝入一個或者多個由氣壓可變形的、平面的反射薄膜從而使該裝置具有可變的焦距；(q)提供一種便攜模塊化多功能裝置其可以用作熱的庇護所、孵化器、溶液培養(yǎng)的生長室、溫室、霜凍防護罩，和/或用于嚴寒天氣或者其它自然環(huán)境(例如蚊子、其它叮咬昆蟲、塵土、碎片、陽光等)的一般防護物；(r)提供一種便攜模塊化多功能裝置其用作脫水器、烘干機、養(yǎng)護室，和/或密封的或通風(fēng)的工作室；(s)提供一種便攜模塊化多功能裝置其可選地用作偽裝的觀察/(huntingblind)捕獵野生動物的籠，陸地動物飼養(yǎng)所、水族館和/或水生生長室；(t)提供一種便攜模塊化多功能裝置其可用作風(fēng)力和或水力渦輪產(chǎn)生電能和/或機械能；(u)提供一種便攜模塊化多功能裝置其可用作利用液體表面波能裝置以產(chǎn)生機械能和/或電能；和/或(v)提供一種便攜模塊化多功能裝置可選地裝入一個或多個止回閥有助于使用或者應(yīng)用該裝置用作流體泵；本發(fā)明第二個主要的典型實例為提供一種模塊化多功能裝置其可選地質(zhì)量非常輕、完全可拆裝，以及緊密折疊從而非常易于攜帶和存放，因此提供的一種高性能的裝置其理想地適合用于野營、遠足、野餐、劃船、應(yīng)急使用、救災(zāi)，和/或(地球或基于太空)對高質(zhì)量比和/或體積比要求嚴格的情況。考慮到攜帶和存放，本發(fā)明的具體(但可選)實例為(a)提供一種便攜模塊化多功能裝置，其具有由完全薄的和/或超薄的高強度薄膜組成以最小化其質(zhì)量的主要結(jié)構(gòu)；(b)提供一種可充氣式(也就是說可固化和/或可展開)的便攜模塊化多功能裝置，其通過使用壓縮空氣進行充氣，該壓縮空氣一般不需要(但可能)由該裝置攜帶的；(c)提供一種模塊化多功能裝置其當(dāng)不使用時能完全拆裝和緊密折疊成最小體積；(d)提供一種便攜模塊化多功能裝置其由于它非常輕的質(zhì)量和存放(不展開)體積，當(dāng)在地球上用作寬光譜的太陽能會聚器時，產(chǎn)生非常大的功率輸出質(zhì)量比和功率輸出體積比，接近每千克10000瓦和每立方米10兆瓦；(e)提供一種模塊化多功能裝置，該裝置具有非常輕的質(zhì)量和小型的充氣閥，例如，由薄膜材料制成的閥，并包括一種互鎖的舌榫(也就是“Ziploc”-型)，夾緊或者系緊，或者自封型的閉合機制。
本發(fā)明的第三個典型的(但可選定的)目的是為提供一種模塊化多功能裝置其可選地更安全操作、運輸，和/或存儲。關(guān)于安全性，本發(fā)明的具體(但可選的)目的為(a)提供一種具有一整體的安全罩(優(yōu)選為充氣式或完全可折疊的)的便攜模塊化多功能裝置，其在焦點周圍形成物理屏障，從而防止意外暴露于潛在危險密度的電磁輻射下；(b)提供一種具有一個整體的安全蓋的便攜模塊化多功能裝置，當(dāng)不使用該裝置時，阻擋輻射擊穿反射薄膜，從而防止形成并因此產(chǎn)生的意外暴露于位于或靠近焦點處潛在危險密度的電磁輻射下；(c)提供一種具有用于在不被完全展開(壓縮的)時使反射薄膜變形的整體反射器皺縮機制的便攜模塊化多功能裝置，從而又一次基本上防止形成任何無意的、潛在的危險密度電磁能量；(d)提供一種具有一個或者多個預(yù)定形狀的拋物面薄膜的便攜模塊化多功能裝置，其將該裝置限定為基本上具有固定的短焦距，從而通過使操作者提供更靈活地控制焦點處高度會聚的能量的位置而增強安全性；(e)提供一種具有一個或者多個預(yù)定形狀的非拋物面的反射薄膜的便攜模塊化多功能裝置以使能量會聚的最大值限定為較低因而達到更安全的水平；(f)提供一種具有一個或者多個偏離軸心的光衰減裝置的便攜模塊化多功能裝置，諸如，舉例來說，當(dāng)該裝置在偏離軸心的位置時，該裝置為一個衰減功率的偏離軸心的光衰減光柵，和/或當(dāng)從基本上偏離軸心的位置觀察時，該裝置為用于衰減反射光的變暗透明薄膜；(g)提供一種具有一個或者多個阻擋靠近焦點處的能量和/或改變其方向的便攜模塊化多功能裝置，從而提供一個能量快速切斷裝置和/或捕獲和轉(zhuǎn)向偏離的電磁射線(其也可提高性能)；(h)提供一種具有多余的充氣(或可折疊)支撐結(jié)構(gòu)(例如，獨立的氣壓袋)的便攜模塊化多功能裝置，從而降低突發(fā)破損或者其它失效的可能風(fēng)險；和/或(i)提供一種具有一個狀態(tài)指示器設(shè)備和/或報警器的便攜模塊化多功能反射器裝置，用來向所述裝置使用者或者操作者報警出現(xiàn)的任何危險情況諸如過熱、起火等本發(fā)明的第四個主要典型的(但可選的)目的為提供一種便攜模塊化多功能裝置其可選地更易于展開和/或操作。關(guān)于易于使用方面，本發(fā)明的特定的(但可選的)目的為(a)提供一種模塊化裝置其具有多個一體的固定和存放形狀諸如手柄、有孔的耳柄，帶子，增重袋和存放袋(尤其為輕質(zhì)量、小型的，以及可由組成該裝置的拉長的薄膜形成的這些袋子)；(b)提供一種模塊化裝置其具有多個一體的附屬硬件連接設(shè)備諸如馬蹄鐵、夾子、托架、插孔，搭扣轉(zhuǎn)接，以及其它常用的固定結(jié)構(gòu)(尤其為便于攜帶和存儲的可拆卸設(shè)備)；(c)提供一種模塊化裝置具有多種用于支撐和定向該裝置的質(zhì)量輕、便攜的結(jié)構(gòu)包括，例如，一種充氣可調(diào)的雙足支架，多個充氣的錐形支撐/水準測量環(huán)，和/或具有獨立的，可選充氣的(漂浮)，支撐環(huán)的球形可充氣的(或者折疊的)固定元件；(d)提供一種模塊化的裝置，該裝置具有用來固定多個位于或靠近焦點處的元件和/或配件的輕質(zhì)、便攜式裝置，該便攜式裝置包括，例如可折疊的、多用途烤肉架/壺支架、可充氣的焦點支架，和/或用拉線式纜繩焦點支架；(e)提供一種具有一個或多個預(yù)制的、壓力可變形的反射膜的模塊化的裝置，其可利用和采用平面反射膜設(shè)備相比，明顯低得多的膜上壓差完全展開，因此有助于正常充氣。
(f)提供一種具有集成的或可移除式連接的定向和對準裝置的模塊化的裝置，該對準裝置諸如視像校正導(dǎo)向器、傾角計、水準儀和/或磁羅盤，從而便于對準電磁源和/或目標，和/或為其他目的定向該設(shè)備；(g)提供一種具有一個光/熱強度控制器的模塊化的裝置該控制器諸如一種可手動地或者自動控制的天窗或光圈結(jié)構(gòu)。
(h)提供一種模塊化的裝置具有多個集成的或獨立連接的電子和/或機械元件來實現(xiàn)多種應(yīng)用包括但不限于光復(fù)電池、電力電池、電泵、扇、傳動器、計時器、自動調(diào)溫器、控制器和/或其它有用的設(shè)備；和/或(i)提供一種具有一種用來自動跟蹤太陽的輕質(zhì)量設(shè)備的模塊化裝置。
本發(fā)明的第五個主典型的(但可選的)目的為提供一種便攜的模塊化多功能裝置其可選地效率更高，其中采用兩個壓力可變形膜形成一個次環(huán)境凹-凹反射器室結(jié)構(gòu)，從而減少在光路中具有一個或多個中間層的器件本身固有的多種損失，諸如一種過環(huán)境反射器的透明薄膜，光必須在焦點來回過程中經(jīng)過該薄膜至少一次。
本發(fā)明的第六個主要典型的(但可選的)目的為提供一種便攜模塊化多功能裝置，由于其具有非常簡單、高度整體化的結(jié)構(gòu)，因此可選地非常經(jīng)濟，并且因此其可廣泛應(yīng)用于日常使用和教學(xué)目的。關(guān)于經(jīng)濟性，本發(fā)明的特定的(但可選的)目的為(a)提供一種模塊化裝置具有由多個(通常四個或更多)反射器裝置(第一和/或第二個主要實施例)其由薄的、高強度的、高彈性模量的(優(yōu)選地)，可買到的材料，以及必需的閥組成，并使用一種基本上平面構(gòu)圖的制造方法，該方法極大簡化了制造加工和工藝，從而降低了制作成本；(b)提供一種具有一個基本的反射器裝置(第二實施例)的模塊化裝置，該反射器裝置可通過采用簡單的成熟的制造工藝由只有兩片薄的、可買到的、高強度的材料，以及必需的閥制造而成；和/或(c)提供一種模塊化配置于野外的裝置，其中它的一個或多個模塊(或其元件)基本上與其它模塊(或其元件)尺寸匹配(也就是具有同樣尺寸)，從而通過使生產(chǎn)所需的元件數(shù)量最小而降低制造成本(而且提高多功能性和易于修理)。
本發(fā)明的第七個主要典型的(但可選的)目的為提供一個便攜模塊化多功能裝置其可選地抗高空墜落，或者耐損壞，并且在損壞的情況下容易修理。關(guān)于抗損壞和可修復(fù)性，本發(fā)明的特定(但可選的)目的為(a)提供一個模塊化裝置具有一個或多個多余的反射器室從而如果一個反射器室被損壞，該裝置仍然可使用；(b)提供一個模塊化裝置主要由非常柔性的材料(可選地包括多層和/的或其耐沖擊、耐撕裂，和/或耐磨損的加固纖維的合成材料)組成，因而該裝置可以故意(例如空投)，或者無意(也就是意外)墜落，和/或處于惡劣的操作條件下仍然不受到任何明顯損壞；和/或(c)提供一種模塊化裝置具有一體的快速修補材料(例如自粘的補丁等)。
本發(fā)明的第八個主要的典型(可選的)目的為提供一個便攜模塊化多功能裝置由于該裝置通常不需要任何燃料運行，其對環(huán)境非常環(huán)保。取代地，當(dāng)用來加熱、烹飪等時，本發(fā)明一般只依賴于輻射的太陽能，從而對空氣、水和地面污染降低到最小程度。這和其它常用的便攜炊具和加熱器具形成鮮明對比，它們通常依賴于碳氫化合物燃料的燃燒，因而通過燃燒過程和無意的燃料排放(例如溢出、泄露、氣體揮發(fā)等)不可避免地引起污染。
本發(fā)明的再一個目的在于提供了實現(xiàn)所述用途的改進的元件和配置，其為價格便宜、可靠的，并非常有效地實現(xiàn)所需要的目的。
本發(fā)明的這些和其它實施例通過查看以下說明書和附圖將更容易理解。然而，需要再次強調(diào)的是本發(fā)明的任意具體實施例或說明不需要實現(xiàn)在此提到所有本發(fā)明的這些功能或者滿足所有實施例的目的，因此當(dāng)參照前面幾段中本發(fā)明的多個實施例時，較多地使用詞語“可選的”和/或“可選地”。特別地，在不偏離本發(fā)明的基本特點的情況可以設(shè)計本發(fā)明任意特定實施例使其實現(xiàn)和/或滿足只有幾個有限的(或者子集)功能和/或目的。


圖1A-D分別示出了一種典型的模塊化、便攜的、多功能、配置于野外的裝置的局部剖面透視圖、側(cè)視截面圖、分解截面圖、對比透視圖；圖2A-B分別示出了現(xiàn)有優(yōu)選第一實施例結(jié)構(gòu)中的基本可充氣反射器裝置的俯視圖和側(cè)視圖；圖2C-D分別示出了基本可充氣反射器裝置的透視圖和側(cè)視圖，該裝置示出了多種用于連接其它模塊、連接其它附屬元件、和/或固定該裝置的各種可選連接裝置作為各種連接裝置的實例，同時該連接裝置也可包含在其它模塊和/或者附屬元件中；圖3A-B示出了第一實施例基本反射器裝置的截面示意圖，該裝置利用它的配置于次環(huán)境模式的反射器室分別用來會聚和投射輻射的電磁能；圖3C-F示出了第一實施例的基本反射器裝置的截面示意圖，該裝置利用它配置于過環(huán)境模式的反射器室用來用于處理輻射電磁能；圖4A-B分別示出了第二實施例結(jié)構(gòu)中的基本可充氣反射器裝置的俯視圖和側(cè)視圖；圖4C-I為第二實施例結(jié)構(gòu)中的基本充氣反射器裝置的徑向截面圖，其示出了多種優(yōu)選的和替代的反射器室結(jié)構(gòu)的操作；圖5A-C分別示出了改進的基本第一實施例反射器裝置的透視圖、徑向截面圖，和部分截面圖，該裝置具有一以可移除式連接的中心壓力變形薄膜；圖6A-B分別示出了替代第一和第二實施例反射器裝置的徑向截面示意圖，其具有可移除式連接的反射器室；圖6C-D示出了一種用于將可移除式連接的反射器室固定在支撐環(huán)上的典型的連接裝置的部分徑向截面示意圖；圖7A-B示出了替代第一實施例反射器裝置的徑向截面圖，該裝置具有分別預(yù)先形成為球面的和非球面的回轉(zhuǎn)面的失諧的(也就是非拋物面的)反射薄膜；圖8A-B分別示出了替代第一實施例反射器裝置的俯視圖和徑向截面示意圖，該裝置具有其預(yù)先形成為徑向波浪形(或者徑向階梯狀)的回轉(zhuǎn)面的形狀的失諧的反射薄膜；圖9A-D示出了替代第一實施例的基本反射器裝置的俯視圖和徑向截面示意圖，該裝置具有預(yù)先形成為徑向波浪形(或者徑向階梯狀)的回轉(zhuǎn)面的形狀的失諧薄膜；圖10A-B示出了替代第一實施例的基本反射器裝置的俯視圖和徑向截面示意圖，該裝置具有由多個(例如十二)預(yù)定形狀的、楔形的凹陷組成的失諧反射薄膜，可選地，通過下面的徑向支撐網(wǎng)格(也就是多個徑向鋼絲、電線、鋼索等)支撐該楔形的凹陷；圖11A-H示出了替代第一實施例的基本反射器裝置的多個俯視圖和徑向截面圖(圖11B)，該裝置具有一失諧的反射薄膜其由多個以基本上六邊形的、圓形的、環(huán)形的或者長方形排列的預(yù)定形狀的凹陷組成，可選地由下面的支撐網(wǎng)格支撐；圖12A-D示出了替代第一實施例的基本反射器裝置的俯視圖和徑向截面示意圖，該裝置具有由多個一般為楔形的面組成的失諧反射薄膜；圖13A-D示出了替代第一實施例的基本反射器裝置的俯視圖和徑向截面圖，該裝置具有由多個圓錐面組成的失諧合成反射薄膜；圖14A-F示出了替代第一實施例的基本反射器裝置的多個俯視圖和徑向截面圖，該裝置具有由基本上以圓形、環(huán)形或者三角形排列的多個平面組成的失諧合成反射薄膜；圖15A-B示出了替代第一實施例的基本反射器裝置的俯視圖和徑向截面圖，該裝置具有一失諧的多面反射薄膜，其通過與正對薄膜相連的多個內(nèi)部的肋材或者片交替設(shè)置；圖16A-B示出了替代第一實施例的基本反射器裝置的俯視示意圖和徑向截面示意圖，該裝置具有一失諧的反射膜，其中中心的充氣壓力袋設(shè)置于可氣壓變形的上薄膜和下薄膜之間用來使反射薄膜產(chǎn)生輕微改變；圖17A-B示出了替代第一實施例的基本反射器裝置的俯視圖和徑向截面圖，該裝置具有雙焦點的、失諧反射薄膜從而產(chǎn)生一具有兩個可用的焦點裝置；圖18A-D示出了模塊化多功能裝置的截面示意圖，該裝置用作一種用于烹飪、蒸餾、加熱、提供能量等寬光譜電磁(如太陽)能會聚器；
圖19A-D示出了模塊化多功能裝置的截面示意圖，該裝置用作一種高增益天線以促進或者實現(xiàn)電子通信；圖20A-C示出了模塊化多功能裝置的截面示意圖，該裝置用于調(diào)節(jié)可見光譜輻射(也就是光)來增大視野，利用光信號通信等；圖21A-D示出了模塊化多功能裝置的截面示意圖，該裝置用作舒適的支架、庇護所等；圖22A-C示出了模塊化多功能裝置的截面示意圖，該裝置用作收集、儲存、處理水的裝置；圖23A-M示出了模塊化多功能裝置(或其模塊)的多個截面示意圖、前視圖，和側(cè)視圖，該裝置用作產(chǎn)生機械和/或電能的風(fēng)力渦輪機的部件；圖23N-P示出了模塊化多功能裝置(或其模塊)的截面示意圖、前視圖、和側(cè)視圖，該裝置設(shè)置為并用作產(chǎn)生機械和/或電能的水輪、風(fēng)力渦輪機的部件；圖24A-D示出了模塊化多功能裝置(或其模塊)的截面示意圖，其設(shè)置并用于多個功能，分別包括用作一種高增益的定向擴音器，用作一種發(fā)酵設(shè)備，用作濾網(wǎng)或過濾器，以及用作水上漂浮船艙；圖24E-G示出了模塊化多功能裝置的截面示意圖，設(shè)置該裝置用于利用機械能或者來自波浪形流體表面的波能(例如海浪)產(chǎn)生動力；圖25A-D示出了模塊化多功能裝置的截面示意圖，描述了替代的形成充氣球形支架、充氣安全罩和充氣支撐環(huán)的方法；圖26A-B示出了替代的模塊化充氣多功能裝置的截面示意圖，該裝置包括由小充氣量的組合球形支架和焦點支架一體的反射薄膜；圖27A-D示出了描述多種替代安全罩(也就是具有可選的安全網(wǎng)的捆綁式安全罩)的透視圖；圖28A-D示出了由多個充氣的錐形支架和水準測量環(huán)支撐的基本充氣反射器裝置的截面示意圖；圖29A-D示出了描述多個替代組合/兩用的安全罩和器件支架的透視示意圖；圖30A-B示出描述多個替代組合/兩用的安全罩和器件支架的透視示意圖；
圖31A-D分別示出了描述多種替代折疊組合安全罩和支撐可卸的反射器裝置的器件支架的透視示意圖和三個截面示意圖；圖32A-H示出了描述多種替代的拉線式纜繩焦點支架的透視示意圖；圖33A-B示出了結(jié)合過環(huán)境增壓第一實施例基本反射器裝置使用波導(dǎo)的截面示意圖；圖34A-D示出了描述使用第一實施例的基本反射器裝置作為流體泵的截面示意圖；圖35A-E示出了描述使用附加附屬薄膜用來既增大水量采集又用作掩蔽物的透視示意圖和截面示意圖。
圖35F-K示出了描述組成附加的多層絕熱附屬薄膜的部分透視示意圖，其用于改進的水收集器、遮蔽物或者絕熱器，以及流體加熱器；圖36示出了改進的第一實施例的反射器裝置的透視示意圖，該裝置還包括可選的附屬元件，諸如外圍槽，有助于水的收集和儲存；圖37示出了將改進的第一實施例反射器裝置設(shè)置為便攜的密封的工作室的透視示意圖；圖38A-B示出了改進的第一實施例反射器裝置的透視示意圖，該裝置還包括用來跟蹤太陽的自支撐式的單軸和雙軸裝置；圖39A-C示出了改進的第一實施例反射器裝置的透視示意圖還包括用于跟蹤太陽的懸掛式單軸和雙軸裝置。
圖40A-D示出了構(gòu)成該裝置的典型的、基本上聚合體的、多層的復(fù)合材料的透視示意圖。
具體實施例方式
圖1A-D模塊化可充氣多功能裝置圖1A描述了一種典型的可選擇性展開的、模塊化、充氣的、野外可配置的多功能裝置600，包括第一優(yōu)選實施例結(jié)構(gòu)中的一個基本的充氣的多功能反射器裝置610作為它的主要功能元件，該裝置通過一個以可移除式連接的充氣球形支架612支撐，該支架可移動地放置于分離的圓形環(huán)614中，以及該裝置在上部支撐一個以可移除式連接的充氣安全擋板616(部分剖視圖所示)或者罩其進一步支撐以可移除式連接的拉線式纜繩支架618用來固定靠近基本反射器裝置的焦點26的多種材料和/或附屬元件(未示出)。
除安全擋板616外，描述了其它兩個用來保護使用者不意外暴露于位于或者靠近焦點的潛在危險性的、高密度的電磁能的安全裝置。首先，示出了了一種以可移除式連接的充氣保護性的安全蓋620，以展開的(充氣的)方式粘接于安全罩616的上部。當(dāng)使用裝置600時，該保護性安全罩可以快速的展開從而減少輻射到反射器14上的電磁能數(shù)量，或者當(dāng)該裝置在不使用時完全阻擋這些電磁輻射。第二，示出了粘接于安全擋板616的上部的保護性安全網(wǎng)或者網(wǎng)格622(部分剖視圖所示)用來限制意外物質(zhì)進入焦點26。注意安全網(wǎng)622也可用于為部分或者完全展開的安全蓋提供一個方便的支架，從而在結(jié)構(gòu)上穩(wěn)定或者加固安全擋板616的上端。
此外，通過多根加固線624或者繩進一步增強安全性，如圖所示所述加固線將模塊化裝置的可移動上部與裝置600的下部支撐環(huán)所在的表面(例如地面)連接。
關(guān)于物理結(jié)構(gòu)，簡單地注意該裝置600的每個模塊610-624通常主要由一個或者多個薄的柔韌的(例如可用壓力改變形狀的)薄膜、一個或者多個輕質(zhì)的充氣結(jié)構(gòu)，和/或其它柔韌的結(jié)構(gòu)元件，例如線、繩、網(wǎng)等組成。另外，每個充氣的和/或其它用壓力改變形狀的模塊610，612，616，620包含一個或者多個充氣或者調(diào)節(jié)壓力的裝置諸如所示的簡單的插塞式閥門18；然而，可以利用其它多種公知的充氣或者調(diào)節(jié)壓力裝置，包括，例如手動或者自動泵，壓縮氣體罐等。注意可以通過與包括用口充氣的裝置的周圍環(huán)境交換的空氣來充氣該裝置的充氣結(jié)構(gòu)。此外，為了使模塊化裝置的多種模塊能夠作為一個整體運行，每個模塊通常包括如上所述的用于將該模塊連接于另一個模塊上，連接附屬元件，和/或固定和穩(wěn)定該裝置的一個或者多個連接模塊34。
圖1B描述了模塊化配置于野外的裝置600，其以截面圖方式示出了會聚電磁射線輻射28(例如太陽輻射)，用于加熱吸收能量的附屬元件(未示出)，例如壺、罐、爐子等，通過拉線式纜繩支架618懸掛于靠近焦點26的位置。注意該模塊化裝置的活動的上部分位于或者安放于下部支撐環(huán)里，從而基本上使基本反射器模塊610的焦點軸與進入的太陽輻射28對準。安全蓋620部分展開并用繩或者其它連接裝置(未示出)固定，從而提供了一種用來降低(也就是減少)照射位于靠近焦點處的元件的會聚的太陽輻射能數(shù)量的調(diào)節(jié)方法。
圖1C示出了模塊化配置于野外裝置600的截面分解圖，其更清楚地描述了它的主要模塊和它們的基本物理結(jié)構(gòu)。如以下所示，該模塊化結(jié)構(gòu)可使裝置600能選擇性地設(shè)置，因此可由使用者在野外方便地改裝實現(xiàn)其它使用者所選的功能。此外，該模塊化結(jié)構(gòu)通過提供多余的結(jié)構(gòu)提高安全性，從而有效地減少該裝置受到毀滅性破壞的風(fēng)險。
應(yīng)當(dāng)注意裝置600的每個主要模塊可以選性地包含多個使用者所選的，可拆卸的子模塊。例如，以下所示，基本反射器裝置610可替代地具有一個或者多個可拆卸的中心薄膜和/或一個可卸的反射器室以增加基本反射器裝置610和/或模塊化裝置600的多功能性。舉另一個實例來說，充氣安全罩模塊616所示具有多個(例如，3個)可移除式連接的，分別充氣的圓環(huán)625，625，626。多環(huán)結(jié)構(gòu)還有助于多功能性原因在于該環(huán)可以分離和/或選擇性地與該裝置的其它元件結(jié)合實現(xiàn)其它功能，例如，作為水上漂浮裝置。注意對安全擋板使用多個分立的充氣環(huán)還可以提供用于降低急速破壞性坍塌的風(fēng)險的有效裝置。
圖1D描述了其蓋子處于閉合狀態(tài)的裝置600。
應(yīng)當(dāng)進一步注意到優(yōu)選地制造多個模塊和/或其多種元件(也就是子模塊)的尺寸盡可能地基本上與本發(fā)明裝置的一個或者多個模塊和/或元件的大小匹配，從而降低了生產(chǎn)成本，以及允許大小相似的模塊或者元件易于相互替換，從而提高了功能多樣性和/或便于維修。
本發(fā)明還考慮到整體連接整個模塊化裝置的一個或者多個主要模塊，可選擇地通過在連成一體的模塊之間提供的互聯(lián)的氣孔對整個模塊裝置同時充氣。雖然所述的一體性和互聯(lián)性可以減少結(jié)構(gòu)冗余，但仍然可提高安全性，例如，使安全擋板和反射器裝置同時展開。本發(fā)明還設(shè)計每個主要模塊的多個替代結(jié)構(gòu)，以下將描述其中幾個實例。
圖2A-D基本反射器裝置的描述——第一實施例圖2A和2B描述了現(xiàn)有的基本充氣反射器裝置610的第一優(yōu)選實施例結(jié)構(gòu)，其所示為具有一個圓形截面的充氣環(huán)形室或者環(huán)形支撐元件12，并支撐上部的前反射薄膜14和底部透明反射薄膜17。當(dāng)充氣至次環(huán)境壓力，也就是以次環(huán)境模式展開時，與圓環(huán)支撐元件12的內(nèi)部結(jié)合的兩個中心反射薄膜14，17提供一具有一雙拋物線的凹面-凹面結(jié)構(gòu)的中心反射器室(也就是氣壓室)。薄膜14，17均具有中心充氣閥18作為用來對反射器室20充氣的氣壓調(diào)節(jié)或者充氣的方式的一個實例。充氣圓環(huán)支撐元件12也具有一個閥18作為對圓環(huán)支撐元件充氣形成堅固的圓環(huán)的充氣裝置的一個實例。應(yīng)當(dāng)注意到通過利用圓環(huán)支撐元件的內(nèi)部作為反射器室的主要部分，可以由最少的元件經(jīng)濟的制造得第一實施例裝置610。
圓環(huán)支撐元件12由兩塊板13組成，充氣前其基本上為平面和環(huán)形，并且沿著它們的內(nèi)圍和外圍的連續(xù)接縫22，以粘附方式地或者遇熱互相連接以在充氣時形成環(huán)形室，其為形成環(huán)形室的實例。構(gòu)成環(huán)形室12的兩片板13由高應(yīng)變能力材料，即具有高強度和低彈性模量的材料組成，諸如乙烯基，其必須使環(huán)形室的內(nèi)部由平面環(huán)形的板組成而足夠耐拉(也就是拉伸)從而不會妨礙圓環(huán)支撐元件的完全充氣。
中心的由壓力改變形的薄膜14，17由高強度的、柔韌材料的薄的圓形板組成，諸如尼龍或者聚酯薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯塑料合成物。反射表面24優(yōu)選地由用蒸發(fā)沉積的鋁、金等反射材料涂覆在薄膜14的外側(cè)。該反射薄膜14在形成拋物面的過程中熱成形或者以其他方式預(yù)定成形為安全性考慮設(shè)置為短的、固定的焦距長度，并減小了用于完全使反射薄膜14改變形狀和光滑的壓力差，從而有助于配置和減少通過反射薄膜(機械負重)和反射器室(壓力負重)施加在支撐環(huán)的負重。還可以選擇性預(yù)先形成透明薄膜17以減少它施加在支撐環(huán)上的負重。在中心薄膜14，17和充氣的圓環(huán)支撐元件12之間將形成圓形相切線的位置或者靠近的位置，示出了接縫22以粘接方式地或加熱方式將中心薄膜14，17的外圍與環(huán)形12連接。
多個替代的環(huán)形結(jié)構(gòu)可以結(jié)合(也就是代替)以上所述的第一實施例的基本裝置610。圖2A示出了圓環(huán)支撐元件12具有圓形的平面圖；然而，應(yīng)當(dāng)注意本發(fā)明可以利用其它類型的支架實施本發(fā)明，該其他類型支架包括具有六邊形、五邊形、八角形、正方形、長方形、橢圓形和其它平面圖。(注意該平面圖具有至少一個基本上線性的外邊用來有效地定向和/或固定裝置。)此外，以上所述的由簡單的兩塊板組成的環(huán)形室可由兩多個能夠提供更好的性能和穩(wěn)定性的替代圓形支撐元件取代，但是一般以更大的復(fù)雜性為代價。例如，環(huán)形12可選地由多個(例如，一般四個或更多)高彈性模量材料的平面環(huán)形板組成，諸如我們以前的(交叉引用)申請所述，其還描述了多種替代的設(shè)置。此外，應(yīng)當(dāng)注意本發(fā)明不希望限于以上所述用于環(huán)形的特定材料和/或結(jié)構(gòu)。根據(jù)結(jié)構(gòu)，該環(huán)形可以由任何適宜的柔韌性材料構(gòu)成，基本上包括多種其它聚合的材料，包括整體的、多層的、和/或加固纖維的復(fù)合材料。
同樣地，可以將多種替代的中心壓力可變形膜結(jié)構(gòu)裝配(即帶入)到如上所述的基本第一實施方式的設(shè)備中。例如，可以采用平面(即非預(yù)先形成的)壓力可變形反射膜實施本發(fā)明以產(chǎn)生可以提供可變焦距作為施加在反射膜14上壓差的函數(shù)的設(shè)備。而且，人們認為采用預(yù)先形成、非拋物面反射膜(例如，具有球形、波狀起伏、表面淺凹、多面的表面，或者包括一系列圓錐截面的反射膜等)限定了最大聚焦值從而進一步提高和/或進一步提供加熱均勻性。本發(fā)明還可以采用諸如在所述交叉引用申請中描述的冗余反射膜(例如，可以通過反射膜替代透明膜17以提供具有選擇性類似或者完全不同的光學(xué)特性的反射器，該光學(xué)特性諸如焦距)。應(yīng)該注意到本發(fā)明不希望限定具體材料和/或以上對于中心壓力可變形膜所指定的結(jié)構(gòu)。類似于環(huán)面體，根據(jù)結(jié)構(gòu)，該中心膜還可以由任意適用的柔性材料構(gòu)成，例如，主要是單層或者多層的聚合材料和/或加固纖維復(fù)合材料。此外，可以通過塑料反射膜設(shè)置該反射表面，該塑料反射膜可選地具有均勻注入的反射顆粒，或者包含完整導(dǎo)線或者網(wǎng)孔，所有這些都可以選擇性反射或者過濾撞擊輻射。此外，該設(shè)備還可以選擇性裝配具有其他專門但是有實用光學(xué)特性的膜，該光學(xué)特性諸如選擇透明度、半透明度、不透明性、顏色、質(zhì)地、圖案和或?qū)嵱煤?或美感實用性的極性。
關(guān)于閥門，應(yīng)該注意所示的預(yù)先形成的壓力可配置的中心膜具有環(huán)繞中心充氣閥18以便于流體收集的漏斗型區(qū)域。還可以采用膜狀閥，該膜狀閥包括具有諸如用在玩具氣球中的自密封裝置或者Ziploc型企口接合密封裝置的閥門。
為了以圖2A和2B中所示的次環(huán)境模式充分配置所述基本第一實施方式設(shè)備610，首先打開為了運輸和存儲而壓縮折疊的設(shè)備從而可以使用充氣閥18。隨后，對環(huán)形支撐元件充氣超過環(huán)境壓力以加固該環(huán)形支撐元件，這對于適當(dāng)支撐并拉緊該中心膜14和17來說是必不可少的。然后將反射器室20充氣到低于環(huán)境壓力(這對于大多數(shù)應(yīng)用來說是必須的)使得反射膜14變形為大致凹拋物面反射器。最后，該拋物面反射膜的聚焦軸適當(dāng)對目標源和/或目標定向，這在具體應(yīng)用或者操作模式中是必須的。如前所述，還可以通過該文本以下要提到的過環(huán)境壓力的模式配置該第一主實施方式設(shè)備610。
圖2C示出當(dāng)前基本可充氣多功能反射器設(shè)備610的優(yōu)選第一實施方式的結(jié)構(gòu)，該多功能反射器裝置610還包括用于連接其他模塊、用于連接其他附屬元件，和/或用于固定和穩(wěn)定裝置610的各種可選輔助元件。在環(huán)形室12的側(cè)面相對地設(shè)置一對把手32。在把手32之間等距的位置設(shè)置一有孔的凸出部34用于在存放或者其他情況時將該環(huán)形室12掛起。在有孔的凸出部34兩側(cè)連接一對結(jié)子或者懸掛帶36。提供用于存儲放氣以及折疊裝置610的存儲袋38。設(shè)置用于填充密集材料以穩(wěn)定垂直裝置610的一對低袋40。應(yīng)該注意到可以以任何實用的數(shù)量、位置及其組合將這些附屬物裝配到設(shè)備中。還應(yīng)該注意所有這些附屬物最好由薄膜材料構(gòu)成從而將尺寸和重量降低到最小程度以便于攜帶和存儲，并且為了簡化制造工藝，可以通過部分或者完全拉伸該中心膜14、17和/或包括環(huán)形室支撐組件12的膜來制造各個部件。
圖2D也示出通常為剛性或者半剛性的各種可選附屬設(shè)備，但是為了方便攜帶和存儲其優(yōu)選為折疊式的。實施例包括用于連接各種附屬元件的u形夾、束縛物、夾子或者支架54，該附屬元件包括支撐桿56或者線。設(shè)置用于連接各種附屬元件的搭扣加固片58和裝配螺柱60。在正面反射膜14的上部示出用于支撐其他附屬元件的中心槽62，其他該附屬元件包括天線64。
應(yīng)該注意到可以以任意實用的數(shù)量、位置及其組合將任意所述附屬設(shè)備裝配到該基本反射器裝置610中(或者本發(fā)明的任意其他模塊、子模塊、和或附屬元件，包括任意替代實施方式及其結(jié)構(gòu))。而且，為了便于制造或者其他目的，可以合并所述一個或者多個附屬元件或者集成本發(fā)明的其它各種特征。例如，充氣閥18可以和裝配支架54、搭扣加固片58、槽62等相結(jié)合。
圖3A-F基本可充氣反射器裝置的操作——第一實施方式圖3A所示為以次環(huán)境模式將第一基本主實施方式設(shè)備610配置為電磁輻射束集中器，該集中器具有朝向太陽預(yù)先形成拋物面反射膜14的聚焦軸30(未示出)。通過預(yù)先形成拋物面反射膜14反射該輻射的太陽光28以聚焦位于焦點26處的能量吸收物體(未示出)。
關(guān)于即時設(shè)備所具有的捕捉以及聚焦電磁輻射的能力，首先應(yīng)該注意以次環(huán)境模式配置的設(shè)備允許電磁束無障礙地對該反射器來回傳輸，因此相對于現(xiàn)有技術(shù)以及本發(fā)明的第二主實施方式具有更高級的捕捉性能(這里將捕捉性能定義為傳輸給焦點和本地環(huán)境區(qū)域的入射能量的份額)。例如，在次環(huán)境模式操作如圖3A所示的陸地太陽集中器時，第一主實施方式設(shè)備的有效捕捉效率超過90％，該捕捉效率僅受到膜反射效率和周圍大氣的傳輸和散射特性的限制。其次，盡管對于相焦點反射所有入射的平行光來說，拋物面反射表面是理想的幾何形狀，并且因此理論上可以產(chǎn)生非常高的能量會聚，但是該即時設(shè)備聚焦能量的能力受到如下幾個因素的限制，包括但不限于該反射膜的幾何精度以及，其支撐的環(huán)形支撐組件、上面提到的設(shè)備的捕捉效率、源(例如太陽)的有限角直徑以及輻射相對于反射器直徑的輻射波長。盡管存在所述和其他限定因素，用作陸地太陽收集器的精確構(gòu)造第一實施方式設(shè)備聚焦太陽光的能力受到不下10,000個因素的限制。
關(guān)于安全性，作為具有預(yù)先形成反射膜14的結(jié)果，該設(shè)備具有固定的焦距，即，焦點沿反射器14的聚焦軸30與反射膜具有基本固定的距離。該固定焦距通過允許用戶對于焦點處任何具有潛在危險的高密度電磁輻射的位置保持更多的控制使得安全性得到大大提高。采用加熱或者其他預(yù)先形成反射膜的第二個結(jié)果為由于平面膜伸縮變形的能力有限導(dǎo)致和采用非預(yù)先形成反射膜相比，預(yù)先形成反射膜允許該反射器實現(xiàn)更小的焦距。通過深度預(yù)先形成反射膜實現(xiàn)的超短焦距還可以通過給用戶對高密度電磁輻射位置提供更多控制來提高安全性。
圖3B示出以次環(huán)境模式將第一主實施方式設(shè)備610配置為具有和如3A所示的同一反射器結(jié)構(gòu)20的輻射光透射器，從諸如電燈泡、燈、或者位于焦點26的蠟燭的非準直光源(未示出)向遠處的目標(未示出)投射電磁光28的準直射束，應(yīng)該注意聚焦或者投影模式的選擇依賴于光或者其他電磁源相對于設(shè)備焦點的位置。
還應(yīng)該注意到如3A和3B所示的預(yù)先形成拋物面反射膜14的聚焦軸與環(huán)形支撐元件的旋轉(zhuǎn)軸重合，從而使得該設(shè)備的焦點與環(huán)形室的旋轉(zhuǎn)軸對準，因此，使得焦點直接位于反射膜中心的上部，該反射膜14可以通過設(shè)備610的焦點偏離支撐環(huán)12旋轉(zhuǎn)軸的方式預(yù)先形成和/或連接到環(huán)形室。注意該“偏軸”反射器在某些應(yīng)用中可以便于相對于能量源和/或目標定向設(shè)備。
圖3C示出用于聚焦輻射電磁能量28的基本第一實施方式反射器裝置610，以過環(huán)境模式(將反射器室充氣至超過環(huán)境壓力使得反射膜向外凸出)選擇性配置其反射器室20。注意預(yù)先形成中心膜14、17使得焦點26基本位于過環(huán)境壓力反射器室20的透明膜17的表面，從而允許該透明膜17直接支撐焦點附近的適用電磁附屬設(shè)備。
圖3D示出以過環(huán)境模式將第一主實施方式設(shè)備610配置為輻射射線散射體，該散射體具有和圖3C所示一樣的反射器結(jié)構(gòu)20，只是可選擇地使用凸鏡面，諸如為了監(jiān)視或者安全用于擴大用戶的觀察區(qū)域。具體地，該裝置可以用作經(jīng)濟型現(xiàn)場可配置凸面鏡，該凸面鏡可以用于車輛司機觀察盲區(qū)拐角。
圖3E示出用于會聚輻射電磁能量的改裝后基本第一實施方式的反射器裝置630，以過環(huán)境模式配置器反射器室20，其中預(yù)先形成該中心14、17使得焦點26基本位于過環(huán)境壓力反射器室20的外部。
圖3F示出用于會聚輻射電磁能量的一種改進的基本第一實施方式的反射器裝置632，具有以過環(huán)境模式配置的反射器室20，其中預(yù)先形成該中心14、17使得焦點26基本位于過環(huán)境壓力反射器室20的內(nèi)部。
圖4A-I基本可充氣反射器裝置的描述和操作——第二實施方式在圖4A和4B中，第二主實施方式設(shè)備386為支撐上透明膜388和下反射膜390的充氣環(huán)形室或者環(huán)形支撐元件400。該在充氣到過環(huán)境壓力時透明膜388和反射膜390提供具有雙拋物面凸-凸透鏡結(jié)構(gòu)的中心反射器室392(即，壓力封套)，透明膜388具有用于對該反射器室392充氣的中心充氣閥18；但是，應(yīng)該注意該充氣閥18可選擇性地位于任意其他有用的位置，諸如位于反射膜390中。該可充氣環(huán)形室支撐元件400用來充氣形成剛性環(huán)的閥18。示出該兩個閥分別用來對環(huán)支撐400和反射器室392充氣。但是，應(yīng)該注意所述兩個壓力封套(環(huán)形室400和反射器室392)可以互連，從而允許兩個過環(huán)境壓力封套可以由單獨閥18進行充氣。
該環(huán)形室支撐元件400由兩薄層材料401制成，將每個薄層完全預(yù)制成半圓環(huán)室形狀并沿位于其內(nèi)部以及外部邊緣處的接縫22以粘合或者加熱的方式彼此結(jié)合，形成所述圓環(huán)室。該包括圓環(huán)室400的兩個薄層401由諸如乙烯基、尼龍等柔性、高強度材料構(gòu)成，可以通過加熱方式或者其他方式預(yù)先形成該材料。
透明膜388由通過諸如聚脂薄膜或者尼龍的透明、高強度、柔性材料構(gòu)成的薄圓形片制成。該反射膜390也由諸如聚脂薄膜或者尼龍的高強度、柔性材料構(gòu)成的薄圓形片制成。但是，通過在膜390的內(nèi)表面(如果未涂敷的膜材料為透明的，該方案為優(yōu)選方案但不是必須的)涂敷氣相沉積鋁和其他反射材料提供反射表面24。在制造過程中基本上將反射膜390預(yù)先形成為拋物線面狀從而為了安全目的提供基本上固定、短焦距，并且減少完全變形以及平滑該反射膜390所需的壓差從而便于配置。還可以選擇性配置該透明膜388以減少施加在支撐環(huán)上的負荷。但是，如下所示，還可以出于其他目的預(yù)先形成該透明膜388，諸如為了便于支撐靠近所述焦點的附屬元件。然而并非必須要預(yù)先形成該透明膜(或者和反射膜相比可以預(yù)先形成為不同程度)，因此產(chǎn)生非對稱反射器室。接縫22用于通過粘合或者加熱方式將反射膜和透明膜388和390的外部邊緣粘合到該環(huán)形室400的內(nèi)邊緣上。該基本的、四層、完全預(yù)先形成的結(jié)構(gòu)代表了第二主實施方式設(shè)備386的第一種試樣398。
類似于該第一實施方式，應(yīng)該注意到可以將幾個替代環(huán)形室、中心膜和閥結(jié)構(gòu)引入(即替代)如上所述的基本第二實施方式中。處理具有替代設(shè)計形式以外，可以通過能夠提供更好性能和/或穩(wěn)定性的替代支撐環(huán)代替如上所述的簡單雙層環(huán)形支撐元件400，但是通常以增加復(fù)雜性為代價。然而，將第二實施方式的替代支撐環(huán)結(jié)構(gòu)限定為具體結(jié)構(gòu)，其中與反射器室連接的支撐環(huán)部分在充氣時不會在徑向方向上發(fā)生明顯移動。否則，或者該反射器室通常會限制環(huán)形室的正常充氣而產(chǎn)生彎曲環(huán)結(jié)構(gòu)，或者該充氣環(huán)不能適當(dāng)拉伸該反射膜的周界?？梢詫⒏鞣N替代膜結(jié)構(gòu)引入(即替代)如上所述的基本第二實施方式設(shè)備，其中該膜可以具有任意替代形狀、功能特性、光學(xué)特性、結(jié)構(gòu)以及第一實施方式中替代的材料。在第一實施方式中用到的許多可選閥或者其他充氣裝置也可以用于第二實施方式。注意以前(交叉引用)的申請對于環(huán)形室、膜、閥和其他元件描述了幾個有用的替代結(jié)構(gòu)，所有這些通常均可以用于本發(fā)明。
圖4C示出以電磁輻射射線聚焦模式的第二主實施方式設(shè)備386，該設(shè)備386的透明膜388面向陽光(未示出)。如圖所示該輻射太陽光28經(jīng)過透明膜388到達反射膜390，然后反射回來經(jīng)過該透明膜388聚焦到位于設(shè)備的焦點26處的能量吸收對象(未示出)。盡管圖中示出焦點位于反射器室的外部，但是應(yīng)該注意到可以預(yù)先形成所述反射膜和透明膜或者將其變形為預(yù)定形狀或者程度(例如，深度預(yù)制、適當(dāng)預(yù)制或者非預(yù)制等)使得所述焦點有選擇性地位于反射室的內(nèi)部(如圖4D所示)，或者位于該透明膜的表面(如圖4E所示)。但是，應(yīng)該提醒讀者的是后一種情況應(yīng)該限制在低功率(例如，射頻)應(yīng)用中以防止受熱或者以其他方式破壞透明膜和/或位于或者靠近焦點的透明膜表面連接的任何整體或者可去除元件的可能性。另外，通過不同程度預(yù)先形成反射膜和透明膜，提供非對稱反射器室。例如，圖4F示出具有深度預(yù)制的反射膜390和輕度預(yù)制的透明膜388的改進裝置642，產(chǎn)生具有極短焦距的非對稱反射器室。相反，圖4G示出具有輕度預(yù)制的反射膜390和深度預(yù)制的透明膜388的改進裝置644，產(chǎn)生具有相對較長焦距的非對稱反射器室392。
圖4H示出基本第二實施方式反射器裝置646，其中用于連接中心反射器室392的連接裝置647與環(huán)形支撐環(huán)400的內(nèi)部邊緣具有一定偏差或者位移，從而可以容納更大反射膜390。
圖4I示出改進的基本第二實施方式反射器裝置648，其中所述反射器室392的中心膜388、390的連接裝置22在相反方向上與環(huán)形支撐環(huán)400的內(nèi)部邊緣具有一定偏差或者移位，從而可以容納更大反射膜390。注意該結(jié)構(gòu)除了高度預(yù)制所述透明膜使得某種程度上圖4I的裝置不能在次環(huán)境模式下工作(例如中心膜要受到很大干擾)以外與第一實施方式的結(jié)構(gòu)類似。
圖5A-C可移除式中心膜圖5A-C示出了具有可移除式上部中心膜652的改進的第一實施方式基本反射器裝置650，該反射器裝置650通過諸如搭扣固定機械裝置656的快速連接和密封裝置654可移除式地連接到環(huán)形室12上。圖5C示出將固定集成的多舌狀物元件658插入到固定在環(huán)形室12上的多槽狀元件660中的可移除膜652。采用多個舌狀物662和槽664會產(chǎn)生結(jié)構(gòu)和密封冗余，但是，可以使用單個搭扣來提高其經(jīng)濟性。還可以通過這些方式選擇性地可移除式地連接下部中心膜。注意以可移除式連接該中心膜的裝置允許用戶移除和替換該膜從而使得該裝置可以執(zhí)行其他功能，或者在出現(xiàn)損傷情況時替代膜。為了方便替換，可移除中心膜和環(huán)形室還可以選擇性包括補充可視的和/或機械定向特征(未示出)，諸如標記、定位標簽、螺柱、定向孔、快照(snaps)等。
圖6A-6D可移除式的反射器室圖6A示出具有可移除式地連接的次環(huán)境/過環(huán)境可壓縮反射器室672的替代基本第一實施方式反射器裝置670，該裝置670采用夾鉗型連接裝置677與支撐環(huán)12連接。將附加膜674裝配到可移除式的反射器室672中從而提供可密封的室。
圖6B示出具有可移除式地連接的過環(huán)境可壓縮反射器室682的替代基本第二實施方式反射器裝置680，該裝置680采用夾鉗型連接裝置687與支撐環(huán)400連接。
圖6C示出典型的鉤狀或者夾鉗型連接裝置676(包括夾鉗676和678)，該連接裝置用于快速將可移除式連接的第一實施方式類型672的反射器室固定到環(huán)形支撐環(huán)12上。圖6D示出類似鉤狀或者夾鉗型連接裝置687(包括夾鉗686和688)，該連接裝置用于將以可移除式連接的第二實施方式類型682的反射器室固定到環(huán)形支撐環(huán)400上。應(yīng)該注意可以采用其他公共裝置其包括一個或者多個類似圖2C所示的裝置的連接裝置(例如，搭扣片、多個具有相應(yīng)孔的單獨固定螺柱)連接可移除式的反射器室。
圖7A-17B替代失諧反射膜圖7A示出具有失諧(例如非拋物線)反射膜701(第一類、第一子類)的替代基本第一實施方式反射器裝置700，預(yù)制該反射膜使其具有球形表面輪廓。注意光線28不會會聚于一點，從而限制了會聚程度以提高安全性。
圖7B示出具有失諧(即非拋物面)反射膜705(第一類、第二子類)的替代基本第一實施方式反射器裝置704，其中預(yù)制該反射膜705使其具有包括非恒定半徑的旋轉(zhuǎn)表面的表面輪廓。圖7B顯示光線28沒有會聚于一點。
圖8A和8B示出具有失諧(即非拋物面)反射膜709(第一類、第三子類)的替代基本第一實施方式反射器裝置708，預(yù)制該反射膜709使其具有徑向波動(徑向階梯)的旋轉(zhuǎn)表面的形狀。而且，圖8B顯示光線28沒有會聚于一點。
圖9A和9B示出具有失諧反射膜711(第二類、第一子類)的替代基本第一實施方式反射器裝置710，其中預(yù)制該反射膜711使其具有沿圓周呈波浪形或者偶數(shù)(例如2個)圓周尖峰712和槽713的圓齒形狀。同樣，圖9C和9D示出具有失諧反射膜717(第二類、第二子類)的替代基本第一實施方式反射器裝置716，其中將反射膜717預(yù)制為具有沿圓周呈波浪形或者奇數(shù)個(例如3個)圓周尖峰712和槽713的圓齒形狀。在圖9B和9D中，點線28所示的電磁光表示位于橫截面的平面上的光，而點線29代表橫截面平面以外的光。注意圖9B的反射器傾向于產(chǎn)生垂直散射光會聚圖案，而圖9D的反射器傾向于產(chǎn)生水平散射或者環(huán)形光會聚圖案。注意任意數(shù)量的尖峰和凹槽均可以裝配到該沿圓周呈波浪形或者圓齒膜中。
圖10A-B示出具有失諧反射膜722(第三類、第一子類)的替代基本第一實施方式反射器裝置720，其中該反射膜包括多個(例如12個)由下面的徑向支撐柵格725(即多個徑向繩、線、纜繩等)支撐的預(yù)制楔型壓窩724。圖10B示出在靠近所述反射器722的主聚焦軸30廣泛會聚前由各壓窩724反射的電磁光28形成發(fā)散的、基本上為線性的聚焦軌跡728。
圖11A和11B示出具有失諧反射膜732(第三類、第二子類)的替代基本第一實施方式反射器裝置730，其中該反射膜732包括多個(例如18個)預(yù)制為基本圓環(huán)形和/或橢圓形大壓窩734，通常以交錯圖案或者陣列形式設(shè)置，諸如基本為六角形柵格，為了最大化包裝密度，還可以選擇性包括多個(例如12個)設(shè)置于較大壓窩734周圍的較小壓窩以進一步最小化失諧反射膜的非壓窩區(qū)域?？梢允褂每蛇x的下部網(wǎng)孔735支撐和/或加固該微凹的反射膜，但是，如下所示，具有壓窩的膜需要支撐柵格或者網(wǎng)孔，該壓窩基本上包括所述膜的整個表面。
圖11C-11H對于凹化的失諧反射器示出各種其他壓窩圖案。具體地，圖11C示出具有壓窩圖案742(第三類、第三子類)的設(shè)備740，該壓窩圖案742包括多個(例如18個)預(yù)制的基本為圓環(huán)形和/或橢圓形壓窩，其通常以交錯的同心圓圖案或者陣列形式排列，其中多個(例如6個)中型尺寸壓窩746由多個(例如12個)替代較小壓窩744以及較大壓窩748圍繞從而對于給定數(shù)量的圓環(huán)形和/或橢圓形壓窩最大化包裝密度。圖11D示出具有壓窩圖案752(第三類、第四子類)的設(shè)備750，該壓窩圖案752包括大壓窩754和可選地預(yù)制圓環(huán)形小壓窩(未示出)的交錯陣列，該交錯陣列以該種方式排列從而允許通過多個線性繩、線、纜繩或者其他756(虛線)在三個方向上加固該反射膜。圖11E示出具有壓窩圖案762(第三類、第五子類)的設(shè)備760，該壓窩圖案762包括由大壓窩和可選地預(yù)制圓環(huán)形小壓窩764(未示出)構(gòu)成的基本為矩形的陣列，該陣列以該種方式排列從而允許通過多個線性繩、線、纜繩或者其他766(虛線)在兩個方向上加固該反射膜。圖11F示出具有壓窩圖案772(第三類、第六子類)的設(shè)備770，該壓窩圖案772包括由六邊形支撐柵格735支撐的預(yù)制壓窩774構(gòu)成的大致為六邊形陣列，其中每個壓窩基本上包括位于所述六邊形支撐柵格內(nèi)相關(guān)單元的整個區(qū)域。圖11G示出具有壓窩圖案782(第三類、第七子類)的設(shè)備780，該壓窩圖案782包括由矩形支撐柵格766支撐的預(yù)制壓窩784構(gòu)成的大致為矩形的陣列，其中每個壓窩基本上包括位于所述矩形支撐柵格內(nèi)相關(guān)單元788的整個區(qū)域。類似地，圖11H示出具有壓窩圖案792(第三類、第八子類)的設(shè)備790，該壓窩圖案792包括由錐形四邊支撐柵格796支撐的錐形四邊壓窩794構(gòu)成的同心圓錐陣列，其中每個壓窩基本上包括位于所述支撐柵格796內(nèi)相關(guān)單元798的整個區(qū)域。應(yīng)該注意到可以采用任何預(yù)定尺寸量級、形狀和或其組合的壓窩以制作光會聚圖案使其具有預(yù)定強度和分布，即本發(fā)明不限于所示的具體實施例。
圖12A-B示出具有合成失諧反射膜801(第四類、第一子類)的替代基本第一實施方式反射器裝置800，其中該合成反射膜801包括可機械形變的反射膜801，該反射膜801沿多個(例如12個)徑向線或者接縫22選擇性粘結(jié)到可壓力形變的膜狀基板803上以提供同等數(shù)量的楔型片804，每個楔型片在徑向方向上為曲面而在圓周方向上基本為平面。需要設(shè)置一個或者多個孔806以允許氣體(例如空氣)自由進出位于反射膜802和基板膜803之間的室或者腔807。圖12B示出通過各片反射的電磁光28在靠近反射器801的主聚焦軸30處形成發(fā)散的、基本線性的焦點軌跡808(虛線表示)。
類似地，12C-D示出具有合成失諧反射膜811(第四類、第二子類)的替代基本第一實施方式反射器裝置810，其中該合成反射膜811包括可機械形變的反射膜812，該反射膜812沿徑向接縫22和平行于徑向的接縫22的組合選擇性粘結(jié)到可壓力形變的膜狀基板813上以提供多個(例如24個)替代楔型片814和圓周缺頂楔型片815，每個楔型片在徑向方向上為曲面而在圓周方向上基本為平面。圖12D示出通過各片反射的電磁光28在靠近反射器811的主聚焦軸形成發(fā)散的、基本線性的焦點軌跡818(虛線表示)。然而，該圖案與圖12B的分塊反射器801所提供的能量會聚圖案相比，可以產(chǎn)生更均勻以及更高的能量會聚。
圖13A-B示出具有合成失諧反射膜821(第五類、第一子類)的替代基本第一實施方式反射器裝置820，其中該合成反射膜821包括可機械形變的反射膜822，該反射膜822沿多個(例如5個)等間距圓周線或者接縫22選擇性粘結(jié)到可壓力形變的膜狀基板823上以提供多個(例如4個)等徑向?qū)挾鹊耐钠?24，每個同心片在圓周方向上為曲面而在徑向上基本為平面。需要設(shè)置一個或者多個孔826以允許氣體(例如空氣)自由進出位于反射膜822和基板膜823之間的室或者腔827。圖13B示出通過各片反射的電磁光28在靠近反射器的主聚焦軸30處會聚提供基本為球狀的會聚光圖案828。
類似地，圖13C-D示出具有合成失諧反射膜831(第五類、第二子類)的替代基本第一實施方式反射器裝置830，其中該合成反射膜831包括可機械形變的反射膜832，該反射膜832沿多個徑向間距遞減的(例如5個)圓周線或者接縫22粘結(jié)到可壓力形變的膜狀基板833上以提供多個(例如4個)徑向?qū)挾葴p少的同心片834，每個同心片在圓周方向上為曲面而在徑向上基本為平面。需要設(shè)置一個或者多個孔836以允許氣體(例如空氣)自由進出位于反射膜832和基板膜833之間的室或者腔837。圖13D示出通過各片834反射的電磁光28在靠近反射器的主聚焦軸30處會聚提供基本為平面的會聚光圖案838。
圖14A-B示出具有合成失諧反射膜841(第六類、第一子類)的替代基本第一實施方式反射器裝置840，其中該合成反射膜841包括可機械形變的反射膜842，該反射膜842在環(huán)形圖案或者陣列(即定向同心圓陣列)中的多個離散點23處選擇性粘結(jié)到可壓力形變的膜狀基板843上以形成多個(例如96個)具有等徑向?qū)挾然緸槠矫娴乃倪呅纹?44。圖14B示出通過各片844反射的電磁光28形成了相關(guān)非會聚光柱，所有這些光柱均會聚于反射器的主聚焦軸30附近以提供基本為球狀的會聚光圖案848。應(yīng)該注意和圖13A-B的同心片反射器提供的會聚能量相比，該平面片狀結(jié)構(gòu)形成會聚能量更加均勻的球狀圖案848。
圖14C-F對于片狀失諧合成反射器示出各種其他片狀圖案。具體地，圖14C示出具有片狀合成失諧反射膜851(第六類、第二子類)的裝置850，其中該合成反射膜851包括可機械形變的反射膜852，該反射膜852在環(huán)形圖案或者陣列中的多個離散點23處選擇性粘結(jié)到可壓力形變的膜狀基板853上以形成多個(例如96個)具有在徑向上徑向?qū)挾葴p小的基本為平面的四邊形片854。該平面片狀結(jié)構(gòu)形成基本上類似于圖13C-D的同心片狀反射器提供的會聚能量的平面圖案，但是該會聚能量的平面圖案明顯更加均勻。類似地，圖14D示出具有片狀合成失諧反射膜861(第六類、第三子類)的裝置860，其中該合成反射膜861包括可機械形變的反射膜862，該反射膜862在同心圓環(huán)陣列的交錯圖案中的多個離散點23處粘結(jié)到可壓力形變的膜狀基板863上以形成多個(例如168個)可選擇地在徑向上具有恒定徑向?qū)挾鹊钠矫嫒切纹?64。圖14E示出具有片狀合成失諧反射膜871(第六類、第四子類)的裝置870，其中該合成反射膜871包括可機械形變的反射膜872，該反射膜872在通常位于三角形圖案或者陣列中的多個離散點23處粘結(jié)到可壓力形變的膜狀基板873上以形成多個(例如96個)平面、基本為等邊的三角形片764。圖14F示出具有片狀合成失諧反射膜881(第六類、第五子類)的裝置880，其中該合成反射膜881包括可機械形變的反射膜882，該反射膜882在通常位于圓環(huán)圖案或者陣列中的多個離散點23處粘結(jié)到可壓力形變的膜狀基板883上以形成多個(例如96個)混和平面四邊形884和在徑向方向上基本具有同樣寬度的三角形片885。
應(yīng)該注意采用平面片可以最大程度上對聚焦的光進行有效控制。具體地，光聚焦要素不能超出平面片的數(shù)量。此外，可以采用任意預(yù)定尺寸、數(shù)量、形狀和或其組合的片以將該光會聚圖案制作為預(yù)定強度和分布，即本發(fā)明不限于所示的具體實施例。
圖15A和15B示出具有失諧反射膜892(第七類)的替代基本第一實施方式反射器裝置890，其中該合成反射膜892包括可機械形變的反射膜892，該反射膜892通過多個內(nèi)部線性徑向肋材895和線性(即弦)圓周肋材899或者層與相對膜893粘結(jié)從而以圓環(huán)圖案形成多個基本在徑向方向具有恒定寬度的平面四邊形，從而在不對反射膜施加壓差的情況下也可以配置該反射器892。但是，需要設(shè)置一個或者多個孔(未示出)以允許氣體(例如，空氣)在反射膜892和相對膜893之間的室897中自由出入。該孔可以包含于所述反射膜892和/或相對膜893中(和/或位于其邊緣周圍)并且還可以包含在內(nèi)部肋材899中以允許位于中心室20內(nèi)的隔間互連。注意可以通過靈活使用徑向、圓周、和/或其他取向內(nèi)部肋材制造諸如任意前述片狀圖案的其他片狀圖案。此外，可以對該結(jié)構(gòu)的中心反射器室20施加壓力以調(diào)整能量會聚程度。
圖16A和16B示出具有失諧反射膜892(第八類)的替代基本第一實施方式反射器裝置990，其中在上、下可壓力形變膜902、903(即，位于反射器室20中心)之間設(shè)置次級中心可充氣壓力袋907以適度扭曲所述反射膜902從而提供環(huán)形聚焦908。該結(jié)構(gòu)使得可以通過改變次級中心可充氣壓力袋907的壓力來調(diào)整光的會聚和分配。
圖17A和17B示出具有雙焦點、失諧反射膜912的替代基本第一實施方式反射器裝置910，其中徑直連接所述環(huán)形室12的下部繩、線或者纜繩915扭曲反射膜912以提供兩個分立的失諧焦點918，從而該裝置可以同時容納兩個不同的、分別位于每個焦點918處的附屬元件(未示出)。
最后，注意本發(fā)明并不意味著失諧反射器僅限于上述和圖7A-17B所示的類型和結(jié)構(gòu)。
圖18A-D廣譜電磁能量會聚器的操作圖18A示出用于會聚太陽能28的模塊化多功能裝置600，采用該太陽能加熱或者烹飪由位于焦點附近的拉線式纜繩焦點支架618支撐的容器922內(nèi)包含的材料。注意某些用于制作食品的烹飪附件包括但不限于雙面烹飪附件、一體的或者可移除式連接的平底鍋、華夫餅干模子以及對流式和傳導(dǎo)式絕熱烹調(diào)容器。
圖18B示出用于會聚太陽能28的模塊化多功能裝置600，采用該太陽能蒸餾由位于焦點附近的拉線式纜繩焦點支架618支撐的蒸餾裝置924的容器260內(nèi)包含的液體258。導(dǎo)管84在附屬容器86中沉積冷凝物78。
圖18C示出用于通過在熱交換器926上會聚太陽光28提供熱能的模塊化多功能裝置600，其中位于焦點附近的拉線式纜繩焦點支架618支撐該熱交換器926，循環(huán)加熱液體流出物927并通過導(dǎo)管928在隔熱能量存儲容器929或者熱儲存器中來回輸送該液體流出物927。
圖18D示出用于通過在冷卻液光電電池930上會聚太陽光28以產(chǎn)生電能的模塊化多功能裝置600，其中位于焦點附近的拉線式纜繩焦點支架618支撐該冷卻液光電電池930。電導(dǎo)線932向需要電能的設(shè)備傳送電能。注意這里也可以采用熱電電池。還應(yīng)該注意用于冷卻光電電池設(shè)備的任選熱交換器926可以有效用來提供如圖18C中的熱量。
圖19A-D高增益射頻天線的操作圖19A示出用作高增益天線934來啟動地球同步衛(wèi)星935和諸如便攜式計算機的地面通信設(shè)備936之間電子通信的模塊化多功能裝置600，其中通過拉線式纜繩焦點支架618支撐位于次環(huán)境壓力反射器室20的焦點處的基本天線938。圖中示出電導(dǎo)線932連接基本天線938和地面通信設(shè)備936。
圖19B示出用作高增益天線940以增強遠距離無線傳輸塔941和便攜式收發(fā)設(shè)備942之間的電子通信的模塊化多功能裝置600，其中過環(huán)境壓力反射器室20的透明膜17可以選擇性用于支撐焦點附近的基本天線938。注意可以將該基本天線設(shè)備整體裝配到透明膜17上作為整體導(dǎo)線、網(wǎng)孔或者其他導(dǎo)體元件(未示出)。還應(yīng)該注意到對于所述和其他應(yīng)用，該透明膜只需要對由所述裝置控制的電磁輻射(例如，RF)的具體光譜透明即可。因此，本發(fā)明假設(shè)透明膜17可以是不透明物、半透明物或者其他在較高能量譜(例如廣譜太陽能、可見光、紅外等)下破裂的膜以防止在所述裝置不經(jīng)意與諸如太陽的高能量電磁源對準時損害支撐于其上的透明膜和/或附屬元件(諸如便攜式收發(fā)設(shè)備、蜂窩式電話等)。
圖19C示出用于交替設(shè)置的高增益天線945以通過將所述收發(fā)器設(shè)備其中之一直接連接到球面支撐元件612上擴展兩個便攜式收發(fā)器設(shè)備之間的電子通信范圍的模塊化多功能裝置600。該結(jié)構(gòu)允許所述裝置在諸如用作高增益天線和用作廣譜會聚器的各種操作模式之間進行快速轉(zhuǎn)換。
圖19D示出位于山區(qū)948上的兩個電子互連模塊化多功能裝置600，并且該裝置600用作高增益天線裝置934(類似于如上圖19A-C所示內(nèi)容)以提供一通信傳播裝置950從而在低地傳輸塔941和位于所述山區(qū)另一側(cè)的第三模塊化裝置934之間的中繼電子通信。應(yīng)該注意可以由用戶重新配置單個模塊化多功能裝置以提供兩個或者多個反射器模塊(諸如通過將可去除式反射器室連接到獨立環(huán)形支撐環(huán)614或者安全防護環(huán)616上)，因此啟動單個裝置以用作非定向遠程站之間的中繼站。但是，根據(jù)選擇用于支撐附加的可移除式反射器室的元件，可以采用支撐該裝置的替代裝置。
圖20A-C可見光譜會聚器和投射器圖20A示出通過將非平行光源954定位于次環(huán)境壓力反射器室20的焦點處從而用于投射用來增強視線、信號等的平行光束952的模塊化多功能裝置600。該應(yīng)用可以采用各種光源，包括氣或者油燈、電燈、蠟燭、火把、磷光棒等。注意所述設(shè)備可以選擇性包括反射器、透明覆蓋物、和/或具有各種顏色的透明膜(如果在過環(huán)境模式下使用)使得該設(shè)備能夠投射較寬范圍的信號或者為了藝術(shù)效果投射彩色照射。
圖20B示出用于通過過環(huán)境壓力發(fā)射器室20的透明膜17新月204發(fā)出的月光202會聚到在夜晚要查看的諸如地圖或者羅盤的部件955上，該部件955位于靠近焦點的位置。注意本申請中也可以應(yīng)用其他昏暗或者遠距離的光源，諸如遠距離的路燈，或者來自遠距離城市地平線的發(fā)光發(fā)射源。而且還應(yīng)該注意對于這里公開的本應(yīng)用或者其他應(yīng)用中還可以以次環(huán)境模式替代地配置所述裝置。
圖20C示出結(jié)合附屬波導(dǎo)設(shè)備166使用以通過波導(dǎo)164向水下燈192會聚并傳播會聚的太陽或者月光照射28的模塊化多功能裝置600，該裝置可以提供潛水者(未示出)要使用的全彩色照明。注意該結(jié)構(gòu)還可以為室內(nèi)、地下和/或其他昏暗環(huán)境提供照明，或者為諸如圖像投射設(shè)備、加熱工具或者手術(shù)設(shè)備的光學(xué)部件提供能量。
圖21A-D作為支架或者掩蔽物的操作圖21A示出在垂直位置上用于支撐嬰兒956的嬰兒床、搖籃或者溫床的模塊化多功能裝置600。除了反射膜14以外，本發(fā)明考慮到許多其他裝置元件，諸如安全防護616的內(nèi)壁和/或外壁可以具有反射表面24以提供所述裝置的熱絕緣特性。圖21B示出水平方向設(shè)置用作人們座位、椅子和防陽光、防風(fēng)和/或惡劣天氣957的模塊化多功能裝置600。圖21C示出以倒轉(zhuǎn)方式設(shè)置用來保護人們不受惡劣天氣或者其他環(huán)境因素影響的模塊化多功能裝置600。通過進一步裝配任選的偽裝外表面960，該裝置可以有效用作野外生活掩體或者狩獵掩體。圖21D示出局部分解并重新配置的容器962中的模塊化多功能裝置600，其中環(huán)形底座環(huán)614用作開放式漂浮設(shè)備從而支撐人958浮在水面上961，而其他裝置可以用作封閉式漂浮設(shè)備963或者防止氣候變化的齒輪箱從而保護齒輪959。該裝置還可以用作便攜式籠、陸地動物飼養(yǎng)器、養(yǎng)魚池、溫室、防霜護板等。通過包含整體或者可移除連接的覆蓋物可以讓所述應(yīng)用更加方便，諸如用于溫室的透明覆蓋物(未示出)，或者用于小動物或者昆蟲籠的細網(wǎng)孔覆蓋物。注意在所述設(shè)備用作掩蔽物、溫床等時，在昆蟲防護罩(例如蚊帳)中也可以采用該細網(wǎng)孔覆蓋物。
還應(yīng)該注意到上述和圖22A-D所示的裝置可以選擇性具有諸如環(huán)、反射器室、半球形支架等的膜狀空腔，在空腔中填充諸如干燥物質(zhì)、揉皺紙張、布料等絕緣材料。
圖22A-C水量采集、存儲和處理裝置的操作圖22A示出用于通過獲得、純化和/或存儲降水74(或者其他水源)提供飲用水78的模塊化多功能裝置600，其中通過向外擴展的安全覆蓋620選擇性設(shè)置附加收集區(qū)域。
圖22B示出結(jié)合透明覆蓋964和液體收集容器966一起使用的模塊化多功能裝置600通過在透明膜964上冷凝從位于裝置內(nèi)的潮濕材料970釋放的水蒸汽968并通過太陽輻射28被動加熱，然后在收集容器966收集產(chǎn)生的冷卻水972從而產(chǎn)生飲用水。如圖所示通過拉線式纜繩焦點支架618支撐所述收集容器966。但是，可替代地通過將該容器966連接到透明覆蓋964上來支撐該容器。當(dāng)通過焦點處的會聚能量選擇性加熱潮濕材料時這種連接方式是非常有用的。注意圖22B所示的裝置還可以通過提供用來耗盡來自室內(nèi)水蒸氣的裝置用作脫水器、干燥器、或者固化爐，其中所述室為局部開口的該964或者開式閥或者加載口。
圖22C示出用于通過收集雨水74和/或露珠提供飲用水的可分解以及可重新配置模塊化多功能裝置600，由于分開了所述裝置的基本模塊化元件因此大大增加了該裝置的收集面積。注意諸如可移除蓋、可移除反射膜，和/或可移除反射器室的附屬膜與所述可分解模塊化裝置600的各種環(huán)形室環(huán)614、625、626連接從而提供水量收集表面。
圖23A-P風(fēng)輪機或者水輪的操作圖23A示出用于利用風(fēng)能產(chǎn)生動力的一種改裝的多功能裝置980，通過位于可充氣安全罩616內(nèi)的拉線式纜繩焦點支架618固定輕質(zhì)附屬風(fēng)輪機產(chǎn)生器設(shè)備982，通過所述裝置的其他模塊在水平方向上與風(fēng)向相對支撐該安全殼體616。設(shè)置用于箱其他附屬裝置(未示出)發(fā)送電和/或機械能的導(dǎo)線932。
圖23B示出用于利用風(fēng)能產(chǎn)生動力的改裝多功能裝置984，其中采用下部可充氣環(huán)形支撐環(huán)614作為輕質(zhì)可充氣風(fēng)輪機986的一部分從而在結(jié)構(gòu)上穩(wěn)定輕質(zhì)可拆卸的(膜狀)附屬風(fēng)輪機刀刃996，該風(fēng)輪機刀刃996固定在水平附屬桿988的可充氣安全殼體616的尾部以促進產(chǎn)生風(fēng)尖(wind-pointing)圖23C示出用于利用風(fēng)能產(chǎn)生動力的改裝多功能裝置990，在可充氣環(huán)形支撐環(huán)614支撐(通過具有任選中心固定輪軸1022的結(jié)構(gòu)安全網(wǎng)622和/或通過拉線式纜繩支架618)附屬風(fēng)輪機設(shè)備982，可充氣環(huán)形支撐環(huán)614與風(fēng)向相對一側(cè)與垂直線支架992可移動連接以啟動風(fēng)尖，并且該可充氣環(huán)形支撐環(huán)614還采用可充氣環(huán)626既提高經(jīng)過渦輪的氣流又進一步提高風(fēng)尖，其中所述可充氣環(huán)626來自與其尾部連接的安全罩616。
圖23D示出用于以和圖23C所示的類似方式的利用風(fēng)能產(chǎn)生動力的改裝多功能裝置994，但是進一步包括選擇性來自安全罩616的附加的可充氣環(huán)626，該安全罩616位于線支架992和環(huán)形支撐環(huán)614的與風(fēng)向相對側(cè)之間，從而增大經(jīng)過風(fēng)輪機的文丘里管流量并且進一步提高風(fēng)尖。
圖23E示出通過以某種方式通過將多個柔性膜狀葉片996連接到可充氣環(huán)形支撐環(huán)614其中之一從而在每個葉片996提供扭曲(例如，葉片角度隨著半徑增加而降低)而形成可拆卸的輕質(zhì)風(fēng)輪機986的面向風(fēng)向示圖。這樣既可以提高空氣動力學(xué)性能又便于與中心軸輪軸998連接。
圖23F示出用于產(chǎn)生電能的圖23E所示輕質(zhì)風(fēng)輪機986，其中該風(fēng)輪機與固定在水平軸1002上的產(chǎn)生器1000連接，所述水平軸1002可移動連接到垂直纜繩支架1004上以啟動風(fēng)尖，并且允許該裝置提升到高速迎面氣流。
圖23G示出通過將多個通常為非扭曲且為柔性的膜狀葉片1010的尖端連接到可充氣環(huán)形支撐環(huán)614其中之一形成可拆卸的輕質(zhì)風(fēng)輪機1006與風(fēng)向相對的示圖，其中多個葉片主要由單個柔性膜制造而成。
圖23H示出圖23G所示的輕質(zhì)風(fēng)輪機1006，其中該風(fēng)輪機1006與固定在水平軸1002上的產(chǎn)生器1000連接，所述水平軸1002可移動連接部分由垂直定向的附加桿1014形成的架1012上，其中該附加桿1014與基本可充氣反射器裝置610連接并通過多個纜繩固定該桿。
圖23I示出通過將槽形、具有中心固定輪軸1020的預(yù)制膜1018連接到可充氣環(huán)形支撐環(huán)614的前端，并通過進一步將具有中心輪軸1020的結(jié)構(gòu)安全網(wǎng)1022連接到可充氣環(huán)形支撐環(huán)614的后端形成輕質(zhì)風(fēng)輪機1016的面向風(fēng)向示圖，其中所述兩個中心輪軸1020用于穩(wěn)定地將風(fēng)輪機固定到產(chǎn)生器(未示出)的軸上。
圖23J示出圖23I所示的槽形膜風(fēng)輪機1016，其中通過局部切割以及預(yù)先形成基本為同心膜1026形成所述渦輪葉片1024。
圖23K示出類似于圖23I的槽形膜風(fēng)輪機1028，其中通過局部切割以及使基本為平面膜1032變形形成所述渦輪葉片1030。
圖23L示出類似于圖23I的槽形膜風(fēng)輪機1034，其中通過局部切割以及使淺的、凹的、基本為球面膜1038變形形成所述渦輪葉片1038。
圖23M示出類似于圖23I的槽形膜風(fēng)輪機1040，其中通過局部切割以及使深度凹入、基本為球面膜1044變形形成所述渦輪葉片1038，所述球面膜1044可選擇地與環(huán)形支撐環(huán)614的后端連接從而不會和固定于所述環(huán)形支撐環(huán)614前端和后端的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)安全網(wǎng)1022產(chǎn)生干擾。
圖23N-P為所配置的模塊化多功能裝置(或者其模塊)的示意截面圖、主視圖和側(cè)視圖，該裝置用作水輪或者風(fēng)輪機裝置用于產(chǎn)生機械和/或電能的部分。
圖23N示出改裝為位于纜繩支架1604上河流1608上部的水輪組件1600的模塊化裝置。支架環(huán)12、614、626、626支撐用于和水流1609反作用的膜狀儲水元件1602。產(chǎn)生器1000采用重量可填充的袋狀物反作用于由所述產(chǎn)生器1000上的水輪組件1600產(chǎn)生的負載(扭距)。通過導(dǎo)線932和電連接集電環(huán)組件1606將電能傳輸給任意需要能量的設(shè)備(未示出)。
圖23O示出改裝為水輪組件1610的模塊化裝置的元件，其中葉片1612與所述支撐環(huán)614的外部邊緣連接，根據(jù)葉片1612與所述環(huán)614的連接點利用來自切向流(用箭頭表示)和/或軸向流的水流能量產(chǎn)生動力。
圖23P示出改裝為軸流渦輪1620的模塊化裝置的元件，其中葉片1614與所述支撐環(huán)614的外部邊緣連接從而利用來自軸向水流683的能量產(chǎn)生動力。
本發(fā)明還可以考慮采用水、填充空氣、和/或填充到裝置中的比空氣輕的氣體提供消極地、中性地或者積極地救生器材，在水下、水上和陸地和/或空中均可以使用該器材以促進最大程度獲得流體能量。通過風(fēng)箏、氣球、飛船等可以選擇性地將風(fēng)輪機提升到大氣中。
圖24A-D多種應(yīng)用操作圖24A示出用于高增益定向音頻放大設(shè)備1050的模塊化多功能裝置600，其中在焦點處通過拉線式纜繩支架618連接附屬麥克風(fēng)140并通過導(dǎo)線932將麥克風(fēng)連接到用來聽鳥138喳喳聲的擴聲耳機1052上。注意也可以將裸耳(未示出)靠近焦點從而聽到遠距離和/或微弱的聲音。
圖24B示出用作發(fā)酵裝置1054的模塊化多功能裝置600，該發(fā)酵裝置通過將厭氧菌氣塞/減壓閥連接到上部中心膜14上發(fā)酵位于室20內(nèi)的材料從而利用化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生的化學(xué)能。注意可選擇在水中配置(即漂浮)便攜式發(fā)酵裝置從而提供穩(wěn)定溫度。還應(yīng)該注意根據(jù)所使用的填充材料，可以使用該裝置制造各種酒精、乙酸溶液或者諸如氫氣、甲烷、丙烷、乙烷等的可燃氣體。
圖24C示出用作過濾裝置1056從而通過將適合的附屬網(wǎng)孔1058和/或其他過濾媒介連接到裝置600中篩選或過濾液體和/或固體材料的模塊化多功能裝置600。注意所述裝置還可以用作生物材料生長室以通過從有生命植物中收集蒸發(fā)的水氣過濾不可飲用水。
圖24D示出用作容納活魚的浮動水生室1060的模塊化多功能裝置600。如圖所示，注意安全罩616的環(huán)中充有水。
圖24E-G示出經(jīng)過改裝的并用于利用來自波動流體表面的機械能或者波能提供動力的模塊化多功能裝置。
圖24E示出利用波能提供動力的裝置1700，其中兩個可旋轉(zhuǎn)連接(通過未示出的連接裝置)的充氣支撐環(huán)614(和/或12)支撐位于下部可填充重量的環(huán)625以及位于上部的可充氣覆蓋620(和/或球形支架612)。所述覆蓋620還在標稱位置支撐利用機械能提供動力的組件1702。
圖24F示出利用波能提供動力的裝置1700，其中在壓縮位置具有利用機械能提供動力的組件1702。
圖24G示出在拉伸的位置具有利用機械能提供動力的組件1702的利用波能提供動力的裝置1700。注意利用機械能提供動力的組件1702包括產(chǎn)生器、泵、過濾器、脫鹽單元(例如反滲透單元)、和/或任何其他適用的產(chǎn)生機械能設(shè)備。也可以將其他附屬元件裝配到裝置1700中，諸如用于將電能、抽運流體、脫鹽水或者所述裝置的其他產(chǎn)品傳輸?shù)窖b置1700內(nèi)部或者外部的選定位置用于存儲或者使用的導(dǎo)管。
圖25A-D構(gòu)造球面支架、安全罩和支撐環(huán)的替代方法圖25A示出具有具有低充氣量替代球面支架1071和簡化替代可充氣安全罩或者殼體1072的替代模塊化可充氣多功能裝置1070，其中通過連接多個外徑不斷減小的可充氣環(huán)形環(huán)1073、1074形成低充氣量替代球面支架1071，并且通過連接多個外徑和內(nèi)徑基本相等的充氣環(huán)形環(huán)1078形成簡化的可充氣安全罩1072。而且還示出安全罩1072側(cè)壁內(nèi)的間隙和窗口1079以提供用于接近位于安全罩1072內(nèi)的元件(未示出)的替代裝置。圖25A還示出用于分別支撐中心膜14、17和所述球面支架1071的低充氣量替代可充氣支撐環(huán)1075、7076。除了降低充其量以方便配置外，注意所述替代支撐環(huán)1075對于給定的外徑的環(huán)提供較大的反射器14，并且所述替代安全罩對于給定外徑的安全罩提供較大主空隙(即，內(nèi)徑)。
圖25B示出具有替代可充氣球面支架1081、替代可充氣安全罩1082和用于分別支撐中心膜14、17以及球面支架1081的替代可充氣支撐環(huán)1083和1084的替代模塊化可充氣多功能裝置1080，其中每個所述替代結(jié)構(gòu)包括通過一個或者多個間隔、連續(xù)圓周的膜肋材1088(即，圓柱的、同心的或者圓環(huán)膜)連接的內(nèi)膜1086和外膜1087從而在每個結(jié)構(gòu)內(nèi)形成多個可選地互連可充氣隔間1089。
圖25C示出具有替代可充氣球面支架1091、替代可充氣安全罩1092和用于分別支撐中心膜14、17以及球面支架1091的替代可充氣支撐環(huán)1093和1094的替代模塊化可充氣多功能裝置1090，其中每個所述替代結(jié)構(gòu)通常包括內(nèi)膜1086和外膜1087，二者在其外圍邊緣彼此連接以形成可充氣壓力袋1095，并且二者還通過多個內(nèi)部、有限的、沿環(huán)形間隔的膜肋材1096連接(即，基本上平面徑向膜位于不連續(xù)的環(huán)形位置)從而以預(yù)定形狀支持內(nèi)膜1086和外膜1087，并且從而在每個結(jié)構(gòu)中形成多個通常(僅選擇性地)互連的隔間1098。注意所述肋材1096在每個所述結(jié)構(gòu)將通常會導(dǎo)致局部圓周變形；但是，在用支撐環(huán)1093支持中心膜14、17的情況，可以利用局部圓周的變形在所述反射器14的外圍邊緣形成圓周波紋或者圓齒圖案，從而有效將該反射膜失諧為圖9A-D中所提到的安全裝置。
圖25D示出替代模塊化可充氣多功能裝置1100，其中該球面支架1102包括以過環(huán)境模式配置的較小型的基本反射器裝置610(類似于以上圖3所示裝置)，用于支撐球面之間1102的支撐環(huán)1104包括以次環(huán)境模式配置的第二基本反射器裝置610，而安全罩1106包括多個(例如，兩個)具有可移除的反射膜和/或可移除的反射器室1109(點線所示)的層疊替代基本反射器裝置1108(類似于圖5A-B和/或6B所示的裝置650、670)，移除以及安裝該層疊替代基本反射器裝置1108從而允許光到達主反射器14上。替代裝置1100的主要優(yōu)點在于可以將設(shè)備選擇性配置為圖25D所示從而便于應(yīng)用，或者可以對其分解并改裝以提供多個基本設(shè)備從而使能量利用、水量采集，和/或所述裝置的其他功能最大化。
圖26A-B集成替代結(jié)構(gòu)圖26A示出替代模塊化可充氣多功能裝置1110，該裝置包括與低充氣量組合球面支架結(jié)合的反射膜14和焦點支架1112，其中在球面支架1112的上部以壓力可配置的結(jié)構(gòu)支撐反射膜14的內(nèi)部，并且反射膜14的外部間斷地與球面支架1112以機械可配置的結(jié)構(gòu)連接。圖中還示出橫跨在裝置1110上作為用于支撐焦點26附近的附屬元件的裝置的桿1115。
圖26B示出替代模塊化可充氣多功能裝置1116，該裝置包括與低充氣量組合球面支架結(jié)合的反射膜14和焦點支架1118，其中通過球面支架1118支撐整個反射膜并且整個反射膜間斷地與球面支架1118以機械可配置的結(jié)構(gòu)連接。圖中還示出橫跨在裝置1116上作為用于支撐焦點26附近的附屬元件的裝置的桿1115。所示低充氣量安全罩1119與球面支架連接并位于其上部。
圖27A-D替代安全罩圖27A示出具有整體替代可充氣安全罩1121的替代模塊化多功能裝置1120，其中多個(例如6個)基本為線性的可充氣管整體連接到所述基本反射器裝置610的環(huán)形支撐環(huán)并且連接到上部可充氣環(huán)形環(huán)1123上以形成輕質(zhì)管狀結(jié)構(gòu)1124，并且其中通過柔性網(wǎng)孔或者網(wǎng)1126覆蓋位于輕質(zhì)管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)的多個開口1125，既可以提供圍繞焦點的物理柵欄，又可以提高整體安全罩的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。注意通過安全罩1121與環(huán)形室12一體制造，通過在所述結(jié)構(gòu)之間設(shè)置一個或者多個互連的氣口可以同時對兩個結(jié)構(gòu)進行充氣。這種結(jié)構(gòu)通過防止在沒有完全配置安全罩1121的情況下使用裝置1120明顯提高了設(shè)備的安全性。
圖27B示出具有可移除式連接的替代可充氣安全罩1132的替代模塊化多功能裝置1130，其中多個線性(但是可選彎曲)可充氣管1122與上、下可充氣環(huán)形環(huán)1123一體連接從而形成可移除式輕質(zhì)管狀結(jié)構(gòu)1134，并且其中通過柔性網(wǎng)孔或者網(wǎng)1126覆蓋位于輕質(zhì)管狀結(jié)構(gòu)1126內(nèi)的多個開口1125，這樣既可以提供圍繞焦點的物理柵欄，又可以提高可移除式安全罩的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
圖27C示出具有可移除式連接的替代可充氣安全罩1142的替代模塊化多功能裝置1140，其中多個連接的線性可充氣管1122形成輕質(zhì)捆綁結(jié)構(gòu)1144，并且其中通過柔性網(wǎng)孔或者網(wǎng)1126覆蓋位于輕質(zhì)捆綁結(jié)構(gòu)1144內(nèi)的多個開口1125，這樣既可以提供圍繞焦點的物理柵欄，又可以提高可移除式安全罩的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
圖27D示出具有可移除式連接的替代可充氣安全罩1152的替代模塊化多功能裝置1150，所述替代可充氣安全罩1152包括多個一體連接到上、下可充氣環(huán)形環(huán)1123從而形成可移除式輕質(zhì)管狀結(jié)構(gòu)1154的線性可充氣管1122，其中通過光衰減柔性透明膜1156覆蓋位于所述管狀結(jié)構(gòu)1154側(cè)面的多個開口1152，并且通過膜狀柵格或者柵欄1158覆蓋所述管狀結(jié)構(gòu)的上部開口以提供偏軸光衰減。
圖28A-D錐形支架和水準測量環(huán)圖28A示出由多個可充氣錐形支架和水準測量環(huán)水準測量環(huán)512支撐的基本可充氣反射器裝置610，其中所述重疊錐形環(huán)512最薄的部分位于圓周位置，從而通過對所述錐形環(huán)逐漸充氣可以讓所述裝置逐漸傾斜到幾乎垂直方向。或者，通過如圖28B所示對環(huán)512放氣將設(shè)備定向為近似水平位置。注意可以通過在所示的環(huán)之間提供互連的氣口利用閥18同時對所述錐形環(huán)充氣，或者通過單獨氣閥18分別對各個錐形環(huán)充氣。
圖28C示出由多個可充氣錐形支架和水準測量水準測量環(huán)512支撐的基本可充氣反射器裝置610，其中通過替代地在所示的反向圓周位置定位相鄰層疊環(huán)512的最薄部分將所述基本反射器裝置的傾斜度降低到最小程度，但是可以通過在一個圓周位置定位層疊環(huán)的最薄部分將所述基本反射器裝置的傾斜度最大化。注意如圖28D所示，當(dāng)反射器裝置位于諸的山坡或者屋頂?shù)膬A斜表面1164上時該環(huán)還可以用于調(diào)平所述裝置。
圖29A-D替代組合/兩用安全罩和設(shè)備支架圖29A示出具有替代整體可充氣安全罩1172和基本類似的替代整體可充氣球面支架1174的替代模塊化多功能裝置1170，二者包括兩個選擇性整體連接到基本反射器裝置的正交連接的半圓形管1175。圖中還示出替代可充氣焦點支架1176，其包括兩個分區(qū)的或者分立的可充氣壓力容器1178，所述容器可移除式連接基本反射器裝置610用來通過支架54支撐沿直徑橫跨在基本反射器裝置610的桿520。
圖29B示出具有替代可移除式連接的可充氣安全罩1182和基本類似的替代可移除式連接的可充氣球面支架1184的替代模塊化多功能裝置1180，二者包括兩個整體連接到可充氣環(huán)形環(huán)1186上的正交連接的半圓形管1185。圖中還示出用于支撐沿直徑橫跨在基本反射器裝置610的桿520的裝置，其中通過支架54或者其他固定裝置以可移除式地將桿520連接到安全罩1182的可充氣環(huán)形環(huán)1186上。
圖29C示出具有用于支撐裝置1192的替代可充氣裝置和基本類似于替代可充氣焦點支架1194的替代模塊化多功能裝置1190，替代可充氣裝置和焦點支架1194包括以可移除式連接的可調(diào)捆綁，其包括多個(例如4個)線性可充氣管126，其中每個可充氣管126具有多個獨立可充氣隔間128，該隔間128通過單獨充氣閥(未示出)作為用于調(diào)節(jié)其長度的裝置。
圖29D示出具有用于支撐裝置1200的替代可充氣裝置1202和類似于替代可充氣焦點支架1204的替代模塊化多功能裝置1200，可充氣裝置1202和焦點支架1204包括通過多個拉伸線或者纜繩拉線固定的可移除式連接的可充氣管126。注意可以使用兩個或者多個可充氣管提高穩(wěn)定性或者提供結(jié)構(gòu)冗余。
圖30A-B替代非充氣可拆卸式組合安全罩和設(shè)備支架圖30A示出具有替代可拆卸剛性安全罩274和基本類似的替代可拆卸剛性球面支架1212的替代模塊化多功能裝置1210，二者均在直徑相對的樞接278處包括多個(例如5個)可與基本反射器裝置610的可充氣環(huán)形支撐環(huán)12的一側(cè)以可旋轉(zhuǎn)的方式連接(即釘住)的半圓形剛性元件276，而還包括與半圓形剛性元件276和基本反射器裝置610連接以穩(wěn)定所述可拆卸結(jié)構(gòu)274的多個繩索或者纜繩拉線280。
圖30B示出具有替代球形組合可拆卸剛性安全罩和包括多個(例如12個)半球形剛性元件276的球面支架1222的替代模塊化多功能裝置1220，半球形剛性元件276通過位于所述基本反射器裝置610上部和下部的樞接278沿所述設(shè)備的聚焦軸30以可旋轉(zhuǎn)的方式彼此連接(即釘住)，并且所述半球形剛性元件276還與基本反射器裝置610的可充氣環(huán)形支撐環(huán)12連接，這樣既可以支撐反射器裝置610又可以穩(wěn)定所述可拆卸結(jié)構(gòu)1220。
圖31A-D替代“球形”可拆卸剛性元件組合安全罩和設(shè)備支架圖31A和31B示出模塊化多功能裝置1230的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括通過鉤1232、夾鉗等以可移除方式和赤道環(huán)1234以及平放于可充氣環(huán)形支撐環(huán)614內(nèi)的可選擇性拆卸、球形、類似構(gòu)架的支撐結(jié)構(gòu)1238的底孔1236連接的次環(huán)境壓力可移除式的反射器室1231(第三類)。
圖31C示出替代模塊化多功能裝置1240的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括可移除式反射器室1241(第一類)，其中該反射器室1242具有通過鉤1232、夾鉗等以可移除方式和赤道環(huán)1234連接的上部，以及以可移除方式和平放于可充氣環(huán)形支撐環(huán)614內(nèi)的可選擇性拆卸、球形、類似構(gòu)架的支撐結(jié)構(gòu)的底部平行邊緣1244連接的下部。
圖31D示出模塊化多功能裝置1250的替代結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括過環(huán)境壓力、可移除式反射器室682(第二類)，其中該反射器室682通過鉤1232、夾鉗等以可移除方式和球形、類似于構(gòu)架的支撐結(jié)構(gòu)1238的赤道環(huán)1234連接，其中該支撐結(jié)構(gòu)1238可選擇地平放于地表以下1239，諸如可以埋在沙土中。
圖32A-H替代拉線式纜繩焦點支架圖32A示出替代可拆卸、拉線式纜繩焦點支架1260(第二類)，該焦點支架1260包括采用四對纜繩、線或者纜繩拉線1264以可移除的方式連接到可充氣安全罩1263的上下表面的方形、剛性結(jié)構(gòu)，從而支撐靠近焦點的各種附屬元件。
圖32B示出替代可拆卸焦點支架1270(第三類)，該焦點支架1270包括通過樞接1273以可移動方式連接到圓形剛性結(jié)構(gòu)1274上的圓形萬向接頭(即，自水準測量樞軸結(jié)構(gòu))，所述圓形剛性結(jié)構(gòu)1274利用四對纜繩、線或者纜繩拉線1264以可移除的方式連接到可充氣安全罩1263的上下表面，其中如圖所示位于焦點附近通過萬用接頭1272支撐的附屬元件可以進行自水準測量，或者采用諸如位于環(huán)樞關(guān)節(jié)1273其中之一處的摩擦制動裝置的任選調(diào)整和固定裝置(未示出)以預(yù)定方向調(diào)整以及支撐所述附屬元件。
圖32C示出替代可拆卸焦點支架1280(第四類)，該焦點支架1280包括通過兩個樞接1273以可移動方式連接到四對纜繩、線或者纜繩拉線1264的圓形萬向接頭(即，自水準測量樞軸結(jié)構(gòu))，所述四對纜繩、線或者纜繩拉線1264以可移除的方式連接于可充氣安全罩1263的上下表面，其中位于焦點附近通過萬用接頭支撐的附屬元件可以進行自水準測量。
圖32D示出替代可拆卸焦點支架1290(第五類)，該焦點支架1290包括采用四對纜繩、線或者纜繩拉線1264以可移除的方式連接到可充氣安全罩1263的上下表面的方形、剛性結(jié)構(gòu)，并且還包括于所述剛性結(jié)構(gòu)1262連接的整體反射、鉸接結(jié)構(gòu)1292，從而可以在水平(即水平面)或者其他預(yù)定方向支撐附屬元件，并且可以將進入反射鉸接結(jié)構(gòu)1292下端的輻射能量改變方向給附屬元件(未示出)諸如平底鍋的底部以提高性能。
圖32E示出替代可拆卸焦點支架1300(第六類)，該焦點支架1300包括采用四對纜繩、線或者纜繩拉線1264連接到可充氣安全罩1263的上下表面的小支架或者環(huán)，從而可以支撐靠近焦點處的各種附屬元件(未示出)。
圖32F示出替代可拆卸焦點支架1310(第七類)，該焦點支架1310包括采用四對纜繩、線或者纜繩拉線1264連接到可充氣安全罩1263的上下表面的短桿、管或者鏈長1312，從而在焦點附近可以懸掛或者支撐諸如壺的各種附屬元件(未示出)。
圖32G示出替代可拆卸焦點支架1320(第八類)，該焦點支架1320包括兩個基本固定的小支架或者環(huán)1322，其中每個采用三對(或者其他數(shù)量)纜繩、線或者纜繩拉線1264連接到可充氣安全罩1263的上下表面，并且還包括連接在兩個支架或者環(huán)1322之間的可調(diào)節(jié)線環(huán)1324，從而在焦點附近可以以自水準測量的方式支撐諸如烹飪或者加熱容器的各種附屬元件。注意所述線環(huán)可選擇地具有用于固定較小尺寸的附屬元件周圍纜繩的緊固裝置(未示出)。
圖32H示出替代可拆卸焦點支架1330(第九類)，該焦點支架1330包括采用六對纜繩、線或者纜繩拉線1264以可移除的方式連接到可充氣安全罩1263的上下表面的柔性線或者纜繩籃1332，從而在焦點附近可以在任意或者預(yù)定方向安全支撐各種附屬元件和/或要加熱的材料(未示出)，諸如烹飪器具、預(yù)先包裝的食品，和/或某些固體食物。
圖33A-B波導(dǎo)和次級反射器圖33A示出在過環(huán)境壓力模式下工作的基本第一實施方式反射器裝置610，該裝置在裝置610焦點附近將光線28聚焦到連接于上部透明膜17的附屬波導(dǎo)設(shè)備1342上。
圖33B示出具有位于過環(huán)境壓力反射器室20的透明膜17中心的壓力可配置凸面次級反射膜1352的替代基本第一實施方式反射器裝置1350，其中通過主、次級反射器14、1352逐漸將進入裝置1350的光線28會聚到附屬波導(dǎo)設(shè)備1342上，所述附屬波導(dǎo)設(shè)備1342在改裝的(復(fù)合)反射器裝置1350的焦點附近與主反射器14的中心連接。注意這里所示的波導(dǎo)可選地為輕質(zhì)充有流體的管，而非傳統(tǒng)涂敷玻璃或者聚合光纖。
圖34A-D流體泵的操作圖34A示出改裝為具有單向流體閥1362(即止回閥)的基本第一實施方式反射器裝置610從而便于充氣、防止偶然放氣，并且便于用作為手動液壓泵1364的裝置。
圖34B示出配置有顯示流體進氣沖程的手動液壓泵1364的改裝的基本第一實施方式反射器裝置610，其中手動分離所述中心膜14、17(即向外延伸)使流體1370(通常為空氣)經(jīng)過上部閥1362進入中心反射器室20。
圖34C示出配置有顯示流體排氣沖程的手動液壓泵1364的改裝的基本第一實施方式反射器裝置610，其中手動地將所述中心膜14、17合為一體(即向內(nèi)用力)迫使流體1370(通常為空氣)經(jīng)過下部閥1362排出中心反射器室20。
圖34D示出配置有顯示流體排氣沖程的手動液壓泵1364的改裝后基本第一實施方式反射器裝置610，其中手動將所述中心膜14、17合為一體(即向內(nèi)用力)以迫使流體1370(通常為空氣)經(jīng)過下部閥1362排出中心反射器室20進入所連接的附屬管1372，該管可以連接到需要充氣的任意適用附屬設(shè)備(未示出)上。
圖35A-35E改進水量采集和/或掩蔽物的附屬膜圖35A示出裝置1374，其中基本第一實施方式反射器裝置610還包括多個(例如6個)連接膜或者覆蓋106，如圖所示其以類似花瓣狀的排列方式延伸以通過增大裝置610的有效面積的方式改善液體收集效果，但是其還具有各種光學(xué)特性(諸如色彩、透明度、不透明性、發(fā)射率、反射率、選擇反射率等)，因此，其可以用于改進或者實現(xiàn)所述裝置的多種光學(xué)功能。
圖35B示出裝置1380，其中基本第一實施方式反射器裝置610還包括連接到所述多功能反射器裝置610的上表面的延伸的大矩形(或者其他形狀)多層絕緣膜或者層1384從而明顯提高雨水、露珠或者霜形式的液體收集。所示的帶36用于支撐或者提升所述膜1384的邊緣。但是，可以使用一個或者多個可充氣管來支撐杯式結(jié)構(gòu)的膜，以下將對此進行說明。注意所述膜1384的上表面(和/或本發(fā)明模塊的許多其他表面)可以具有較高發(fā)射率以改善在夜晚通過輻射冷凝方法對露珠和霜的收集量。此外，注意所述多層絕緣膜還可以用作緊急情況隔熱層、絕緣鋪地帆布、防護油布或者覆蓋等。還可以采用其他膜1384和/或任意其他實用形狀的膜。
圖35C示出基本第一實施方式反射器裝置610，該基本第一實施方式反射器裝置610還包括在其邊緣處通過多個諸如圖29C以上所述的可充氣管126支撐的大的、延伸的、可選多層絕緣膜或者層1390從而提供具有杯式結(jié)構(gòu)的改進裝置1392以方便水量采集。類似地還可以將設(shè)計的裝置1392用作如圖35D所示的自支撐掩蔽物，或者懸掛形成如圖35E所示的傘1398。
圖35F-K為表示用于提供改進型水量采集、作為掩蔽物或者絕緣體使用、以及作為流體加熱器使用的附加多層絕緣附屬膜的局部透視示意圖。圖35F為由具有高發(fā)射率的上部膜和具有低發(fā)射率的底部膜構(gòu)成以改善夜間空氣的水氣采集或者加熱位于兩個膜之間流體的多層絕緣層1800。圖35G示出三層復(fù)合層1810，該復(fù)合層1810具有高發(fā)射率的上部膜、低發(fā)射率的中部膜和低發(fā)射率的底部膜用于改善夜間空氣的水氣的輻射凝結(jié)并且當(dāng)輻射的廣譜電磁能施加到上部膜上時可以有效加熱包含在復(fù)合層上半部分流體。
圖35H示出四層復(fù)合層1820，其中上層為透明膜、相鄰下層膜為高發(fā)射率膜，而底部兩個膜為低發(fā)射率膜，由于高發(fā)射率層對于輻射熱的吸附度同時受到上兩層之間的空氣間隙和下兩層之間的空氣間隙的相鄰環(huán)境對絕緣傳導(dǎo)和對流，因此可以有效加熱位于復(fù)合層中部的流體。低發(fā)射率底層降低了位于所述設(shè)備中部內(nèi)所包含流體的輻射熱量損失。注意整個四層在同一位置線性結(jié)合。圖35I示出三層復(fù)合層1830，所述多重層的底部包括底部由下部低發(fā)射率膜和上部高發(fā)射率膜構(gòu)成并且所述復(fù)合層頂部由高發(fā)射率膜構(gòu)成，其中當(dāng)對所述設(shè)備的上層表面或者最上層膜施加廣譜電磁輻射時，可以有效加熱最上層膜和中間低發(fā)射率膜之間含有的流體。注意所述最上層和所述設(shè)備的下部之間結(jié)合部分位于兩個下層結(jié)合處之間的中間。
圖35J示出四層復(fù)合層1840，其中上兩層為高發(fā)射率膜而下兩層為低發(fā)射率膜，由于上兩層膜對于輻射熱的吸收度同時受到上兩層膜之間的空氣間隙和下兩層膜之間的空氣間隙的相鄰環(huán)境絕緣傳導(dǎo)和對流，因此可以有效加熱位于復(fù)合層中部的流體。低發(fā)射率底膜降低了位于所述設(shè)備中部內(nèi)所包含流體的向下輻射的熱量損失。注意最上層膜和中上層膜之間的結(jié)合處位于每隔兩個位于兩個中間膜之間的結(jié)合處之間的中間位置，最下層膜和中下層膜之間的結(jié)合處也一樣。
圖35K示出四層復(fù)合層1850，其中上兩層為高發(fā)射率膜而下兩層為低發(fā)射率膜，由于上兩層膜對于輻射熱的吸收度同時受到上兩層膜之間的空氣間隙和下兩層膜之間的空氣間隙的相鄰環(huán)境絕緣傳導(dǎo)和對流，因此可以有效加熱位于復(fù)合層中部的流體。低發(fā)射率底膜降低了位于所述設(shè)備中部內(nèi)所包含流體的向下輻射的熱量損失。注意兩中間膜沿有限平面間隔交替結(jié)合，其中包含流體的間隙位于處于有限平面結(jié)合處之間位置上的兩中間膜之間。所述復(fù)合層的最上層膜和最下層膜在兩中間膜之間的間隙之間中部位置線性結(jié)合。
圖36-37綜合裝置圖36示出改裝后的第一實施方式反射器裝置1400，該反射器裝置還包括用于便于采集和存儲水的任選附屬裝置，包括外圍水槽96，其具有和導(dǎo)管84連接的排放口85，如圖所示，導(dǎo)管84還與下部閥連接從而允許將所述水槽96收集的排出水94轉(zhuǎn)移給用于存儲的反射器室20。延伸經(jīng)過環(huán)形室12的任選瓣膜式導(dǎo)管1402也可以用于將排出水94輸送到用來存儲的反射器室20。
圖37示出配置為便攜式密封工作室1412的改裝后第一實施方式反射器裝置1410，所述工作室1412具有一雙連接手套1414以及裝配到選擇性以可移除方式連接的上部透明膜17上的頂部進口70。
圖38A-B自立式自動太陽跟蹤設(shè)備圖38A示出模塊化多功能裝置1420(為了清楚在圖中省略了可充氣安全罩和拉線式纜繩焦點支架)，該模塊化多功能裝置1420具有用于跟蹤太陽垂直運動或者上升的任選的自動裝置1421(即，單軸太陽跟蹤裝置)，其中該多功能裝置1420還包括連接于所述裝置1420上部和其支撐環(huán)形底座圈614之間的動力驅(qū)動纜繩1422、至少一個通常與所述環(huán)形底座圈614連接的動力驅(qū)動滑輪1423，以及通過電導(dǎo)線1425電連接到動力驅(qū)動滑輪1423和電源1426上的太陽感應(yīng)控制器裝置1424，該電源諸如為可充電電池和/或光生伏打板。注意設(shè)計該環(huán)形底座圈614裝有水94，從而在裝滿水時，其可以對于浮在裝有水的底座環(huán)614上的可充氣球形支撐模塊612提供基本無摩擦支撐。注意該基本反射器裝置610的環(huán)形支撐環(huán)12的另一側(cè)通過柔性線或者纜繩1427與所述環(huán)形底座環(huán)614連接使得相對于下部環(huán)形支撐環(huán)614穩(wěn)定所述裝置1420的上部，可以通過纜繩和樹樁或者通過其他固定裝置將下部環(huán)形支撐環(huán)614固定到地面上。注意可以選擇性地通過桿(未示出)替代用于穩(wěn)定裝置610的柔性線或者纜繩1427以形成與支撐環(huán)(或者地)連接的剛性類似捆綁的結(jié)構(gòu)從而支撐所述反射器裝置610，因此沒必要向支撐環(huán)614填充水。或者，可以通過連接到支撐環(huán)614上的可充氣支架替代纜繩1427從而形成用于支撐所述反射器裝置610的可充氣軛狀結(jié)構(gòu)。
圖38B示出模塊化多功能裝置1430(為了清楚在圖中省略了可充氣安全罩和拉線式纜繩焦點支架)，該模塊化多功能裝置1430具有用于跟蹤太陽垂直運動和水平運動的任選的自動裝置1431(即，雙軸太陽跟蹤裝置)，其中具有單軸太陽跟蹤裝置1421的圖38A所示多功能裝置1420還包括所述第一底座環(huán)614浮于其上的附加較大的充有水的底座圈1434、連接于主底座圈614和更大次底座圈1434之間的附加動力驅(qū)動纜繩1432，以及一個非驅(qū)動滑輪1436和一驅(qū)動滑輪1423，其中驅(qū)動滑輪1423通過電導(dǎo)線1425連接到所述太陽感應(yīng)控制器裝置1424和電源1426上。
注意可以通過以可旋轉(zhuǎn)方式連接到改裝后的支撐環(huán)614下部的替代可充氣環(huán)(類似于支撐環(huán)614)替代該較大充有水的底座圈1434以及啟動圍繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的相關(guān)定位設(shè)備，其中通過任意適用的驅(qū)動機械裝置(例如，跟蹤和滾筒定位組件、纜繩定位組件等)相對于下部環(huán)旋轉(zhuǎn)上部環(huán)。
圖39A-C懸掛式自動太陽跟蹤裝置圖39A示出模塊化多功能裝置1440(為了清楚在圖中省略了可充氣安全罩和拉線式纜繩焦點支架)，該模塊化多功能裝置1440具有用于跟蹤太陽垂直運動和水平運動的光學(xué)自動化裝置1441(即，雙軸太陽跟蹤裝置)，其中通過位于諸如樹枝的上部支架1443和樹樁式地面支撐1429之間的纜繩系統(tǒng)1442以旋轉(zhuǎn)方式懸掛具有單軸太陽跟蹤裝置1421的圖38A所示多功能裝置1420從而使其能夠圍繞垂直軸1445無摩擦運動，并且所述多功能裝置1420還包括連接于該環(huán)形底座圈614和一非驅(qū)動滑輪1438和一動力驅(qū)動滑輪1423之間的附加動力驅(qū)動纜繩1432，通過地面樹樁1429支撐兩個滑輪，并且其中驅(qū)動滑輪1423通過電導(dǎo)線1425連接到所述太陽感應(yīng)控制器1424和電源1426上。
圖39B示出具有雙軸(即垂直和水平)太陽跟蹤機械裝置1451的基本第一實施方式反射器裝置1450，其中通過位于諸如樹枝的上部支架1443和樹樁式地面支撐1429之間的纜繩系統(tǒng)1452懸掛基本反射器裝置610從而使其能夠圍繞垂直軸1445和水平軸1454無摩擦運動，并且所述基本反射器裝置1450還包括兩個驅(qū)動纜繩1422、1422(分別用于各旋轉(zhuǎn)軸)，以及兩個動力驅(qū)動滑輪1423、1423(分別用于各旋轉(zhuǎn)軸)，通過地面樹樁1429支撐兩個滑輪，并且通過電導(dǎo)線1425將所述兩個滑輪連接到所述太陽感應(yīng)控制器1424和電源1426上。
圖39C示出具有極性對準、單軸太陽跟蹤機械裝置1461的基本第一實施方式反射器裝置1460(即，所述跟蹤機械裝置的軸選擇性與地球兩極或者旋轉(zhuǎn)軸對準)，其中通過位于諸如樹枝的上部支架1443和樹樁式地面支撐1429之間的纜繩系統(tǒng)1462懸掛基本反射器裝置610從而使其能夠圍繞平行于地球旋轉(zhuǎn)軸的軸1463無摩擦運動，并且所述基本反射器裝置1460還包括一動力驅(qū)動纜繩1422和一動力驅(qū)動滑輪1423，后者通過地面樹樁1429支撐，并且通過電導(dǎo)線1425將所述該滑輪連接到所述太陽感應(yīng)控制器1424和電源1426上。
圖40A-40D結(jié)構(gòu)材料圖40A示出構(gòu)造裝置600所用的典型的、基本為聚合體的多層復(fù)合材料1470，從底部到頂部包括可加熱密封層材料1472(諸如聚乙烯等)、負載承擔(dān)結(jié)構(gòu)膜1474(諸如尼龍、聚脂薄膜等)、光滑反射層1476(通過氣相沉積鋁等方式形成)，以及選擇性可加熱密封的上部保護涂層(諸如漆、聚乙烯等)。
圖40B示出構(gòu)造裝置600所用的替代、基本為聚合體的多層復(fù)合材料1480，從底部到頂部包括可加熱密封層聚合體材料1472、縱向定向的負載承擔(dān)結(jié)構(gòu)聚合體膜1482、中間聚合結(jié)合或者接觸材料1484、橫向定向的負載結(jié)構(gòu)聚合體膜1486、金屬反射層1476，以及同樣可用作加熱密封層的聚合體保護涂層1478。從而兩種交叉層疊、方向定向的膜1482、1486提高了復(fù)合膜的強度和抗拉特性。
圖40C示出構(gòu)造裝置600所用的光纖加固多層復(fù)合材料1490，從底部到頂部包括可加熱密封聚合體材料1472、雙軸定向的負載承擔(dān)結(jié)構(gòu)聚合體膜1492、中間聚合結(jié)合或者接觸材料1484、以雙軸編法形成的光纖加固層1494、第二中間聚合結(jié)合或者接觸材料1484、第二雙軸定向的負載承擔(dān)結(jié)構(gòu)聚合體膜1492、金屬反射層1476，以及同樣可用作加熱密封層的聚合體保護涂層1478。從而該光纖加固明顯提高了多層復(fù)合膜的強度和抗拉特性。
圖40D示出構(gòu)造所述裝置非反射部分所用的加固纖維復(fù)合材料1500，其包括以例如雙軸編法形成并整體嵌入到可加熱密封聚合體矩陣材料1472中的加固纖維層1494，從而使得所述裝置的非反射部分具有經(jīng)濟、高強度、高抗拉特性的復(fù)合膜。注意該材料還可以選擇性包括反射表面。
最后，為了便于廣法應(yīng)用在此所述的本發(fā)明的模塊化可充氣的現(xiàn)場可配置裝置，應(yīng)該注意可以將各種常用的電子和/或機械附屬設(shè)備以任意有用的數(shù)量、位置及其組合通過整體或者可移除的方式裝配到本發(fā)明的任意裝置中。該可選的電子和/或機械附屬設(shè)備包括但不限于泵、風(fēng)扇、驅(qū)動發(fā)動機、計時器、自動調(diào)溫器、流量控制器、光電電池、可移動天窗或者虹膜(iris)裝置(用于控制流量或者輻射)，以及其他有用的元件。為了進一步提高對于水或者其他流體的采集、存儲、處理和分配能力，應(yīng)該注意也可以將各種常用的液體操作和處理設(shè)備以任意有用的數(shù)量、位置及其組合通過整體或者可移除的方式裝配到本發(fā)明的任意裝置中，其包括但不限于液體泵、導(dǎo)管、管、漏斗、閥、壓力計、流量計、流量控制器、過濾器以及其他有用的裝置。此外，還可以將諸如溫度計、光度計、GPS接收器、電流電壓測量和控制設(shè)備、化學(xué)分析指示設(shè)備等控制和狀態(tài)知識設(shè)備裝配到所述裝置中。
因此，這里已經(jīng)公開了基本模塊化可充氣多功能現(xiàn)場可配置裝置的廣泛應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種模塊化多功能的配置于野外的裝置，主要利用其所在的周圍地球環(huán)境的資源提供能量，所述裝置包括至少一個限定或具有至少部分空置中心的支撐元件；至少一種資源利用組件，所述組件用來利用該裝置所處的周圍地球環(huán)境的至少一種資源提供能量，至少一個所述資源利用組件以可移除式與所述裝置連接；所述模塊化多功能裝置可由所述裝置的使用者或操作者選擇性地設(shè)置通過選擇性地以用戶可選擇的關(guān)系對所述裝置的至少另一元件設(shè)置至少一所述資源利用組件，從而利用周圍地球環(huán)境具有的至少一種使用者可選的資源提供能量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，至少一個所述的利用資源組件為用于利用來自所述環(huán)境能量的至少一個能量利用組件，所述的能量利用組件選自于組，所述組包括電磁能利用組件，用于利用電磁能源發(fā)出的輻射電磁能提供能量；熱能利用組件，用于利用熱能源發(fā)出的熱能提供能量；液流能利用組件，用于利用液流的機械能提供能量；波能利用組件，用于利用波形流體產(chǎn)生的機械波能提供能量；聲能利用組件，用于括大或者集中聲能或聲音；以及化學(xué)能利用組件，用于利用化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生的化學(xué)能提供能量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，至少一個所述的資源利用組件為至少一種物質(zhì)利用組件，所述組件可用于利用所述周圍環(huán)境的物質(zhì)或者材料提供能量，所述物質(zhì)利用組件選自組，所述組包括材料收集組件，用于捕獲或收集的材料；材料容納組件，用于放置或者存放材料；材料處理組件，用于加工、過濾或者蒸餾材料；以及物料輸送組件，用于裝卸、運輸或分發(fā)材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，至少一個所資源述的利用組件包括至少一個用于利用所述周圍環(huán)境的能量的能量利用組件以及至少一個用于利用所述周圍環(huán)境的物質(zhì)或材料的物質(zhì)利用組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，至少一個支撐元件包括至少一個基本上管狀并可充氣的圓環(huán)，所述支撐圓環(huán)具有至少一個用于對所述支撐環(huán)充氣的充氣組件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述至少一個充氣組件包括至少一個充氣器件其選自由閥和泵構(gòu)成的組，所述充氣組件可通過將液體從周圍環(huán)境輸送到支撐環(huán)內(nèi)部對所述圓環(huán)充氣，或者，可選地，通過將液體從支撐圓環(huán)內(nèi)部排出到周圍環(huán)境對所述支撐環(huán)放氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，至少一種資源利用組件包括至少兩個延伸至所述支撐環(huán)的中心的壓力可改變形狀的或者壓力展開的薄膜，所述薄膜限定至少一個充氣的反射器室的至少一部分，至少一個所述薄膜具有至少一種用于反射輻射的電磁能的反射材料；以及至少一個氣壓調(diào)節(jié)或者充氣組件，用于調(diào)節(jié)所述反射器室里的氣壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，至少一個氣壓調(diào)節(jié)或者充氣組件包括至少一個選自由閥和泵組成的組的充氣器件，所述充氣組件可用于通過將液體從周圍環(huán)境輸送到反射器室的內(nèi)部對所述反射器室充氣，或者，可選地，通過將反射器室內(nèi)部的液體排出到周圍環(huán)境中，對反射器室放氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括至少一個便于使用者或操作者在地球環(huán)境中使用的附屬元件，所述至少一個附屬元件選自組，所述組包括連接或者加固組件，用于可移除地方式將至少一個附屬模塊或元件連接到所述裝置上；穩(wěn)定組件，用于固定或穩(wěn)固所述裝置；支撐和定向組件，用于支撐和定向所述裝置；焦點支撐組件，用于支撐由所述裝置限定的至少一個焦點附近的至少一個元件或附屬器件；充氣組件，用于對至少一個充氣的或增壓的附屬元件充氣；整體存儲組件，用于存放所述裝置的至少一個元件；以及整體修理組件，用于修理所述裝置的至少一個元件。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括至少一個用于保護使用者不被意外或者無意暴露于會聚的電磁輻射中的安全組件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述安全組件包括選自組的至少一個組件，所述組包括安全擋板；可充氣的安全擋板；具有至少一個用于減少毀滅性損壞的風(fēng)險的多余的、分立的充氣元件或圓環(huán)的安全擋板；安全罩；可充氣的安全罩；安全蓋；可充氣的安全蓋；安全網(wǎng)格、網(wǎng)、屏或欄；偏軸衰減光柵；位于靠近所述裝置的焦點處的快速電源切斷器件用來捕獲離散的電磁射線和/或改變其方向；預(yù)先形成的反射薄膜；非拋物面的預(yù)先形成的反射薄膜；多面的非拋物面的預(yù)先形成的反射器裝置；用于降低無意的或者意外的漏氣風(fēng)險的安全閥；用作皺縮裝置的條形或帶狀的拉伸的彈性材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括至少一個用于控制所述裝置的至少一個功能的控制元件，該控制元件包括至少一個選自一個組的元件，所述組包括用于感應(yīng)至少一個電磁能量源位置的感應(yīng)組件；用于感應(yīng)所述裝置的至少一個元件的方向或位置的感應(yīng)組件；用于指示至少一個元件的方向或位置的方向或者位置指示器組件；用于確定所述裝置的至少一個元件的位置的定位組件；用于指示所述裝置的至少一個元件的狀態(tài)的狀態(tài)指示器組件。
13.一種使用便攜的、可選擇性設(shè)置的、模塊化多功能、在野外可配置的裝置利用地球環(huán)境現(xiàn)有的至少一種資源的方法，所述方法包括步驟i.提供至少一個限定或具有一個至少部分空置的中心的支撐元件；ii.提供至少一種資源利用組件，該組件用于利用設(shè)置該裝置的周圍環(huán)境中的至少一種資源；至少一個所述的資源利用組件以可移除地方式連接所述裝置，其中所述模塊化多功能裝置可由所述裝置的使用者或操作者選擇性地設(shè)置，通過以用戶可選擇的關(guān)系選擇性地對于所述裝置的至少一種其他元件設(shè)置至少一個所述資源利用組件；iii.在地球環(huán)境里以有效的方式展開所述裝置利用地球環(huán)境的至少一個資源；以及iv.應(yīng)用所述的裝置利用地球環(huán)境現(xiàn)有的至少一種使用者可選的資源。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的一種方法，其特征在于，所述利用資源的組件的第二步包括至少兩個延伸到所述支撐裝置的中心的可壓力改變形狀的薄膜，所述薄膜限定至少一個充氣反射器室的至少一部分，至少一個所述的可壓力改變形狀的薄膜具有至少一個反射輻射太陽能的裝置；所述反射器室具有至少一個用于調(diào)節(jié)所述反射器室內(nèi)壓力的調(diào)壓或充氣裝置；其中展開步驟或第三步包括以下步驟展開所述支撐環(huán)以支撐和拉緊所述由壓力改變形狀的薄膜的外圍；調(diào)節(jié)所述反射器室內(nèi)的壓力改變至少一個所述的薄膜，所述薄膜具有至少一種將輻射的電磁能反射到功能性凹面反射器的裝置；以及確定反射薄膜的位置從而允許輻射電磁能在源點和目標物之間以有效的方式傳輸；以及其中操作步驟中使用地球環(huán)境的資源是由電磁源發(fā)出的電磁輻射，并且所述電磁輻射通過反射薄膜反射會聚。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述資源利用組件的第二步包括至少兩個薄膜延伸到所述支撐元件中心，所述薄膜限定至少一個中心室的至少一部分，所述薄膜基本上不被流體物質(zhì)滲透，所述室具有至少一個端口可用于在周圍地球環(huán)境和中心室基本上傳輸流體物質(zhì)；其中，所述展開的步驟或第三步包括以下步驟展開所述的支撐圓環(huán)以支撐所述薄膜的外圍；展開所述室以將至少一個所述薄膜形變?yōu)榛旧蠟榘济妫灰约耙曰旧纤降姆较蚨ㄎ凰鲅b置，并且所述的凹面基本上朝上；以及其中操作步驟中從地球環(huán)境利用的資源為通過朝上的凹面薄膜收集的降水，降水可選地通過所述的儲存端口傳輸?shù)剿龅氖摇?br> 16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述資源利用組件的第二步包括連接于所述支撐元件的多個膜狀的渦輪葉片，所述膜狀的渦輪葉片對流體作用從而使得渦輪葉片圍繞中心固定中樞旋轉(zhuǎn)，所述中樞與軸連接；其中展開步驟或第三步包括以下步驟展開所述支撐圓環(huán)以支撐和拉緊所述膜狀渦輪葉片的外圍；以適合從液流獲取能量的方位定位使所述裝置；以及其中從地球環(huán)境利用的資源為來自液流的能量。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述資源利用組件的第二步包括第一個充氣的支撐環(huán)可旋轉(zhuǎn)地連接于第二個充氣支撐圓環(huán)上，所述第一個和第二個支撐圓環(huán)具有一個可填充材料的室或者與每個所述的充氣支撐環(huán)連接用來填充致密物質(zhì)的袋，所述的第一和第二支撐圓環(huán)還具有個機械能利用組件，該組件連接在離連接所述的第一或第二支撐圓環(huán)的可旋轉(zhuǎn)的連接預(yù)定的距離處，通過波動引起第一和第二支撐圓環(huán)的相對旋轉(zhuǎn)為所述機械能利用組件提供動力；其中展開步驟或第三步包括以下步驟使所述的第一和第二支撐圓環(huán)充氣以提供浮力；用致密的材料填充所述可填充材料的室以提供壓載物；在波浪形的液體表面漂浮所述裝置以及其中在操作步驟中從地球環(huán)境中利用的資源是來自波浪形液體表面的機械波能。
18.一種主要利用液流能量提供能量的可充氣的配置于野外的裝置，所述裝置包括至少一種限定或具有一個至少部分空置的中心的可充氣式支撐元件；至少一個用于利用來自于流體的能量的資源利用組件；所述資源利用組件與所述支撐元件連接；所述資源利用組件包括多個與所述支撐組件連接的基本上膜狀的渦輪葉片，所述膜狀的渦輪葉片與液流作用產(chǎn)生渦輪葉片關(guān)于中心固定中樞旋轉(zhuǎn)，所述中樞和軸連接。
19.一種可充氣的配置于野外的裝置，所述裝置主要用于利用來自流體表面的波能提供能量，所述裝置包括以旋轉(zhuǎn)方式連接到第二個充氣支撐圓環(huán)的第一充氣支撐圓環(huán)，所述第一和第二支撐圓環(huán)具有可填充物質(zhì)的室或袋，所述室或者袋連接于每個所述的充氣支撐圓環(huán)，用來填充致密的物質(zhì)，所述第一和第二支撐圓環(huán)還具有一個利用機械能的組件，其連接于距連接所述第一和第二支撐圓環(huán)的的可旋轉(zhuǎn)的連接裝置預(yù)定距離處，通過波動引起第一和第二支撐圓環(huán)的相對旋轉(zhuǎn)為所述機械能利用組件提供動力。
全文摘要
本發(fā)明公開了優(yōu)選實施方式中的一種模塊化、可充氣的、多功能、配置于野外的裝置600，其具有一個充氣的反射裝置610，該反射裝置包括至少一個由充氣圓環(huán)的可由壓力改變形狀的反射涂層做成的成形的拋物面鏡，用于聚焦從射頻輻射(RF)到包括太陽能的紫外輻射的電磁能，用來(1)加熱和烹飪，(2)發(fā)電，(3)增強無線電信號的傳輸和接收，(4)增強低照度環(huán)境下的可見度，和/或(5)投影光學(xué)信號或圖像。該器件還具有非電磁用途，諸如收集和存儲水，利用液流的能量，和/或利用波能提供能量。該充氣反射器裝置610的第一個主要實施方式一般使用一反射薄膜和一透明薄膜。除了該反射器裝置610外，模塊化裝置600通常還包括多個模塊化組件用來增加多功能性，易于使用，和/或提高安全性諸如，舉例來說，一個模塊化支撐和定向組件612，一個獨立的支撐圓環(huán)614，一個安全的擋板或罩616，一個焦點支撐組件618，一個安全蓋620，一個安全網(wǎng)或網(wǎng)格622，和一個固定組件624。便攜性通過該充氣裝置完全折疊得到提高。
文檔編號H01Q1/12GK1926719SQ200480041372
公開日2007年3月7日 申請日期2004年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月4日
發(fā)明者約翰·雷蒙德·Jr.·埃西格, 詹姆斯·邁克爾·埃西格 申請人:約翰·雷蒙德·Jr.·埃西格, 詹姆斯·邁克爾·埃西格