專利名稱：水翼自行車的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種外形酷似自行車的水上娛樂健身工具，尤其是一種水翼自行車。
背景技術：
隨著經濟的發展，人們的生活水平不斷提高，同時對生活質量的要求也越來越高。如今，市場上的各種娛樂、健身工具舉不勝數。但是，適合在水上運動的健身工具卻很少。水翼自行車就是為了滿足大家在水上休閑運動的需求而設計的。水翼自行車與傳統自行車有很大不同。在用途上，傳統自行車主要作為一種陸上使用的交通工具，以滿足大家的出行需要。而水翼自行車定位于水上娛樂健身工具，致力于能夠使大家在休閑娛樂中達到健身的目的。從外形看，兩者最大的區別就是水翼自行車沒有車輪、鏈條等傳統自行車必備的結構。水翼自行車與目前流行的“水上跳躍者”的功能比較相似，但是兩者又有所不同。 可以說水翼自行車是“水上跳躍者”在結構上的一個重大改進。“水上跳躍者”的構造介于噴氣式滑水板和彈簧高蹺之間。其在水上運動的原理，類似于飛機飛行的空氣動力學。“水上跳躍者”有兩個類似機翼的水翼，當它在水里面運動的時候，由伯努利定理可知會由水翼上下表面的流速差而產生升力。較大的一個水翼在后面，主要用于產生升力和推力；小的一個水翼在前面，以控制方向和穩定性。騎手駕駛它時，一邊手握前面的方向桿，一邊用腳在其后面的一個小腳踏板上不停地上下跳躍，以推動“水上跳躍者”前進。它沒有螺旋推進器， 其推力來自駕駛者的跳躍動作與整個機械結構的彈性變形相協調的動作，以使后翼產生拍打動作，水翼就像翅膀一樣，只是將大量的水向后排走從而產生向前的推力，以此推動“水上跳躍者”在水面上運動。由于“水上跳躍者”的這種工作原理，使得它具有以下三個主要缺點1)舒適性差騎手駕駛時，需要保持站姿，同時不停地跳躍。直接影響了騎手運動時的舒適性和休閑性。2)體力消耗太大要使機器在水面上滑行，騎手必須在踏板上不停地彈跳，如果停止跳動那么就會失去推力和由此產生的升力從而掉入水里。由于其設計上的特點使得對騎手體力消耗特別大尤其是對腰部的損耗。一般人玩5到10分鐘就會感到特別疲憊因此不適合長時間運動。3)操作困難滑行時，人和機器必須要保持平衡，否則很容易跌入水中，最重要的是人體的跳動要和機械的彈性變形相協調否則很難產生前進的推力，因此對騎手的技能有一定的要求。以上缺點都歸結于“水上跳躍者”的工作設計原理。因此要想克服這些缺陷就要改變一些原有的機械結構和工作原理。

發明內容
針對上述現有技術的不足，本發明提供了一種舒適性好、體力消耗較小、操作簡單的水翼自行車。為實現上述目的，本發明采用的技術方案是水翼自行車，包括前翼、方向舵、車把、腳蹬機構、管狀車架、車座、后翼支架、后翼、螺旋槳、錐形齒輪組、傳動軸和柔性聯軸器。 前翼、方向舵、車把構成轉向機構，方向舵與車把固定連接在一起，方向舵固定在前翼的中間。管狀車架的前端與車把連接，后端通過傳動軸和柔性聯軸器與螺旋槳連接。腳蹬機構通過錐形齒輪組與管狀車架連接。車座前端與管狀車架連接，下端通過后翼支架固定在后翼上。水翼自行車與“水上跳躍者”最大的區別就是機械傳動和動力方式的不同。“水上跳躍者”是通過騎手有節奏的跳躍轉變成后翼的拍打動作，以此作為水翼前進的動力。而水翼自行車更像自行車，它是通過駕駛者踩蹬腳蹬帶動螺旋槳旋轉來產生動力的，運動時由前后兩個水翼來產生升力。同時水翼自行車還融入了自行車的其他優點，使騎手不用再站
立著運動。水翼自行車的主要特點是1)舒適性較好由于產生動力方式的不同，不必像原來那樣站著跳動而是騎手坐在鞍座上面蹬踩腳蹬，帶動螺旋槳來產生動力。雙手握住車把來控制方向，避免了體力的不必要浪費。2)體力消耗較小不必像以前用腰部和身體有節奏的跳動來產生動力，而是騎手坐在鞍座上面蹬踩腳蹬，帶動螺旋槳來產生動力，主要要求腿部的力量。運動方式與騎自行車基本相同，這對于自行車第一大國的我們應該是不成問題的。3)操作簡單騎手可以像騎自行車一樣輕松駕馭水翼自行車，對騎手技能幾乎沒有要求，更不需要接受專門的培訓。只需在實際操作時練習一下調節身體重心的技巧，很快就會掌握其操作要領的。


圖1是水翼自行車的主視圖。圖2是水翼自行車的俯視圖。圖3是水翼自行車的左視圖。圖4是水翼自行車的右視圖。圖5是水翼自行車的三維斜視圖。圖6是水翼自行車的動力傳動結構圖。
具體實施例方式如圖1-圖6所示水翼自行車，包括前翼1、方向舵2、車把3、腳蹬機構4、管狀車架 5、車座6、后翼支架7、后翼8、螺旋槳10、錐形齒輪組11、傳動軸12和柔性聯軸器13。前翼 1、方向舵2、車把3構成轉向機構，方向舵2與車把3固定連接在一起，方向舵2固定在前翼 1的中間。前翼1在工作時產生一小部分的升力，與后翼8配合主要起到平衡的作用，轉動車把3時方向舵2也跟著轉動從而起到轉向的作用。管狀車架5的前端與車把3連接，后端通過傳動軸12和柔性聯軸器13與螺旋槳10連接。腳蹬機構4通過錐形齒輪組11與管狀車架5連接。車座6前端與管狀車架5連接，下端通過后翼支架7固定在后翼8上。后翼8的兩端設有翼尖小翼9。水翼自行車的動力機構是腳蹬機構4將人體腿部輸入的功率通過錐形齒輪組11 轉變為傳動軸12的軸功率，傳動軸12和柔性聯軸器13是通過軸承安裝在管狀車架5的內部。在車架5彎曲處通過柔性聯軸器13將轉軸扭矩轉變一定的角度后傳給螺旋槳10以此產生前進的推力。后翼支架7與管狀車架5和后翼8連接在一起形成一個三角形(如圖1)，后翼支架7與后翼8連接在一起也形成一個三角形(如圖3)，這樣結構即簡單又堅固，因為不論是水翼自行車還是“水上跳躍者”都是依靠水流流過前后水翼時在翼面上下產生流速差而產生升力的，所以機體的整體重量在保證強度的前提下越輕越好，這樣對推力和騎者的輸出功率要求就小，因為據統計一般人在騎自行車時的輸出功率在500W左右，好一些的運動員最大爆發力下的功率一般在1000W左右。因此所選的材料主要是高強度鋁合金，復合材料(包括金屬材料和復合材料的復合)和高強度塑料等比強度和比剛度較高的材料，如車架可用高強度鋁合金型材，水翼用復合材料等制作，以此使機體總重量減輕。翼尖小翼9是連接在后翼端部的一段小翼，其作用是減小誘導阻力。因為水翼上表面較下表面彎曲，在運動時其下表面流體流速低壓力高，而水翼上表面流速高壓力低，因此水翼下面的高壓液體會沿后翼的翼展方向流向水翼上表面，由此減小了上下翼面的壓力差即降低了水翼的升力，由于水翼是向前運動的，因此還會在翼端尾部產生螺旋的渦流，損耗一部分能量，降低了水翼的效率。因此，在其端部安裝一個翼尖小翼可以減小誘導阻力來提高水翼的效率。本發明的核心之處是通過利用類似于自行車傳動機構的這種結構和螺旋槳的組合來改變水翼前進動力產生的原理，其次是機體整體框架的精簡設計和翼尖小翼的運用， 使其具有舒適方便的操作性能，簡潔美觀的外形和高效的動力傳動性能。
權利要求
1.水翼自行車，其特征在于包括前翼、方向舵、車把、腳蹬機構、管狀車架、車座、后翼支架、后翼、螺旋槳、錐形齒輪組、傳動軸和柔性聯軸器；前翼、方向舵、車把構成轉向機構， 方向舵與車把固定連接在一起，方向舵固定在前翼的中間，管狀車架的前端與車把連接，后端通過傳動軸和柔性聯軸器與螺旋槳連接，腳蹬機構通過錐形齒輪組與管狀車架連接，車座前端與管狀車架連接，下端通過后翼支架固定在后翼上。
2.如權利要求1所述的水翼自行車，其特征在于后翼的兩端設有翼尖小翼。
3.如權利要求1所述的水翼自行車，其特征在于后翼支架與管狀車架和后翼連接在一起形成一個三角形。
4.如權利要求1所述的水翼自行車，其特征在于后翼支架與后翼連接在一起形成一個三角形。
全文摘要
水翼自行車，包括前翼、方向舵、車把、腳蹬機構、管狀車架、車座、后翼支架、后翼、螺旋槳、錐形齒輪組、傳動軸和柔性聯軸器。前翼、方向舵、車把構成轉向機構，方向舵與車把固定連接在一起，方向舵固定在前翼的中間。管狀車架的前端與車把連接，后端通過傳動軸和柔性聯軸器與螺旋槳連接。腳蹬機構通過錐形齒輪組與管狀車架連接。車座前端與管狀車架連接，下端通過后翼支架固定在后翼上。本發明具有舒適性好、體力消耗較小、操作簡單的特點。
文檔編號B63B35/73GK102501950SQ201110365878
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月17日 優先權日2011年11月17日
發明者潘亞林, 白彥, 艾延廷, 許增輝 申請人:沈陽航空航天大學