專利名稱：潛艇式浮體劃水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種在水面上進行劃水運動的劃水裝置，具體地說是一種潛艇式浮體劃水裝置。該裝置尤其能夠使跨立在浮體上的運動者仿效滑雪運動方式的施力習慣和動作，將撐杖的作用力高效地轉(zhuǎn)變成為浮體前進的推力，推動浮體行進。
背景技術(shù)：
目前，人們力圖在水面浮體上仿效撐杖滑雪運動方式的器具、裝置已有許多類型，公知的在水面浮體上撐杖劃水的裝置存在以下弊端1、在撐杖劃水體直接著水劃行方面；a、通常水面浮體兩舷的寬度，都大于常人兩肩的寬度，不論撐杖下端的劃水體形態(tài)如何，每次劃水正程(即撐杖劃水體推水)施加的作用力，都存在著與浮體垂直向外的分力F1和與水面垂直向下的分力F2，F(xiàn)I和F2對于浮體前進所需的推力均是無為的分力。兩腳靴位外側(cè)舷體越寬、劃水體越大，分力F1就越大。F2雖然象滑雪的撐杖下端著地一樣，是一個不可避免的分力，即F2使得劃水體在水中有一個垂直向下的運動。F2始終存在于整個正程過程中，這就導(dǎo)致了真正需要的推力F3的減小。b、在劃水體入水時刻，因水面波形瞬時的不確定性，劃水體就不能保證每次都具有良好的入水狀態(tài)。c、每次劃水的回程(即撐杖向前提拉)，劃水體如是拖拉在水面，便會產(chǎn)生阻力；如是提拉脫離水面，勢必增大臂力消耗。d、撐杖的長度在正程劃行時長些為宜，回程提拉時短些為宜，兩者需要的長度相悖，合適的長度難以選取。e、直接劃水的傘狀體劃水器，其傘面開啟的機理是依賴于水流進入收合時傘狀體的邊緣與杖桿之間夾角的間隙后對傘面的直接沖擊，我們稱其為水流直擊開啟方式。通常傘面的面料柔軟，收合狀態(tài)時，面料邊緣存在著下塌、上翹、與杖桿粘貼的不規(guī)則現(xiàn)象，不規(guī)則的邊緣狀態(tài)必然導(dǎo)致受力方向的雜亂，水流直擊開啟方式至少存在著開啟遲緩的缺陷。2、在撐杖的作用力通過機械裝置間接劃水方面；撐杖的作用力通過機械裝置作用于槳片或鰭片產(chǎn)生推力，其存在著機械環(huán)節(jié)多，片體換向時無用的阻力功較大，機械效率較低的缺陷。3、在承載運動者的浮體方面；作為承載運動者的水面浮體的體積較大，重心較高，水面浮體的涉水部分不是一個完整的流線體，存在著諸多阻力因素。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是為了克服上述技術(shù)的不足，針對現(xiàn)有水面浮體及劃水裝置存在的缺陷，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、浮體與劃水機械為一體的潛艇式浮體劃水裝置，它是由潛艇式浮體和劃水機械所組成，該裝置是依據(jù)運動力學(xué)原理，仿生學(xué)原理、流體力學(xué)原理進行的新穎設(shè)計。
本實用新型解決上述問題所采取的技術(shù)方案是浮體采用流線體結(jié)構(gòu)，包括一個主浮體和兩個副浮體，主浮體用以承載運動者的體重、安裝劃水機械，副浮體平行對稱地設(shè)置在主浮體兩側(cè)，主要用以加強跨立姿態(tài)的平衡穩(wěn)定。主浮體是由前部為半球(或長半軸的半橢球)形頭錐、后部為尖拱形尾錐、中段部位為圓柱形艇身的流線體。頭錐和尾錐具有良好的導(dǎo)流性能，極大的降低了水流的阻力。副浮體是與主浮體形態(tài)相同、體積較小的流線體。主、副浮體之間由水平翼臂聯(lián)接，水平翼臂采用剛性管材。水平翼臂的內(nèi)側(cè)固定在主浮體艇身背脊之上適當?shù)母叨?，水平翼臂的外?cè)與垂直側(cè)翼的上部聯(lián)接，垂直側(cè)翼的下沿與副浮體聯(lián)接。艇身背脊中段部位適當?shù)木痈咴O(shè)置兩腳跨立的靴位踏板。艇身內(nèi)部空間設(shè)有儲水艙、氣閉艙。儲水艙設(shè)置在艇身內(nèi)部空間的下半部，艙內(nèi)由縱橫交叉的立板構(gòu)成若干個矩形水槽，水槽的立板用以減小因速度變化引起艙內(nèi)的水體涌動，保持浮體的相對平穩(wěn)。每塊水槽立板的下沿均設(shè)有缺口，水槽之間水流相通。艙底的最低位設(shè)一水孔。從儲水艙的內(nèi)部至艇身背脊的外部安裝一導(dǎo)管，導(dǎo)管的上端與手握式充氣裝置聯(lián)接，充氣裝置設(shè)有氣閥。在浮體承載運動者時，打開充氣裝置的氣閥，儲水艙進水，各個水槽的水位同時上升，主、副浮體同時逐漸下沉，重心降低。待主浮體下沉至90％時，關(guān)閉氣閥，副浮體則全部潛沒水中，其上沿與水面吃平。此時主浮體呈現(xiàn)潛艇浮出水面露出艇身背脊的形態(tài)。當浮體在行進時水波則拂掠于艇身背脊之上，與跨立者的兩腳之下。儲水艙進水量的多少視每個運動者的體重而不同。在需要排水時，使用充氣裝置充氣，儲水艙氣壓增大，水被擠壓從艙底的水孔排出，浮體逐漸上升。艇身內(nèi)部空間的上半部設(shè)置為氣閉艙，氣閉艙處于常壓狀態(tài)。
本實用新型中的劃水機械是由撐杖、滑動推臂、導(dǎo)軌、支承架、鴨蹼式推進器、卷簧回拉器所構(gòu)成。該部分各個部件的聯(lián)接如下滑動推臂是一個垂直于水面、平行于浮體的板狀(上底寬、下底窄的直角梯形)的流線體?；瑒油票鄣纳喜垦b有兩排滑輪，滑輪跨卡在導(dǎo)軌上下。導(dǎo)軌平行于浮體前端固定在靴位踏板外側(cè)，中間聯(lián)接支承架，后端延伸至尾部。卷簧回拉器置于滑動推臂的前側(cè)，卷簧回拉器的牽繩與滑動推臂前側(cè)的上部聯(lián)接。滑動推臂下部與鴨蹼式推進器的圓軸前端聯(lián)接。撐杖下端與滑動推臂上部的上沿聯(lián)接，撐杖的作用力使得滑動推臂沿導(dǎo)軌水平向后運動，驅(qū)使鴨蹼式推進器對水產(chǎn)生推力。
本實用新型中的鴨蹼式推進器是由若干根彈性輻條和連桿、滑動圓錐、圓軸、限位套管、柔韌面料所構(gòu)成。彈性輻條的一端聚合與圓軸上，另一端呈徑向展開，彈性輻條的中間部位與連桿的一端聯(lián)接，連桿的另一端聚合于滑動圓錐的側(cè)面?；瑒訄A錐從底至頂?shù)膱A心設(shè)一通孔，錐尖向前套于圓軸。限位套管套于圓軸，置于彈性輻條聚合處的后側(cè)。柔韌面料帳敷于彈性輻條之上。彈性輻條徑向展開一端的端點在鴨蹼式推進器收合時均勻的分布在滑動圓錐底面的圓周，柔韌面料的邊緣則處于滑動圓錐的側(cè)面。這種狀態(tài)相當于在鴨蹼式推進器收合時后端的中心嵌入了一個圓錐形楔子，對于鴨蹼式推進器的曲面開啟十分有利。
本實用新型的主浮體上對稱地安裝兩套相同的劃水機械。兩個導(dǎo)軌的前端緊靠靴位踏板的外側(cè)安裝，后端平行于艇身延伸至尾部與支承架聯(lián)接。兩個導(dǎo)軌之間的寬度與常人兩肩的寬度相等，保證雙手撐杖劃行時，消除與浮體垂直向外的分力F1，只具有F2和F3。作為剛性物體的導(dǎo)軌上的支持力與分力F2達到了平衡，完全阻止了F2垂直向下運動去作無用功，將撐杖的作用力轉(zhuǎn)變?yōu)橥屏3，F(xiàn)3使得跨卡在導(dǎo)軌上的滑動推臂沿導(dǎo)軌水平向后運動，驅(qū)使?jié)摏]水中的鴨蹼式推進器張開，呈曲面形，凹面向后，產(chǎn)生推力。在正程中，卷簧回拉器逐漸儲存能量。在回程中雙手只需輕扶撐杖，卷簧回拉器迅速釋放能量，將滑動推臂、鴨蹼式推進器兩者迅速平直向前牽回。在回程開始的時刻，潛沒水中的鴨蹼式推進器曲面的凸面受到水的阻力而迅速收合，呈尖錐形，錐尖向前，阻力甚小。
本實用新型中的鴨蹼式推進器在劃水正程時，滑動圓錐的底面受到水的阻力在圓軸上向前滑動，驅(qū)使連桿徑向輻射狀推舉彈性輻條，鴨蹼式推進器的曲面徑向增大。此時滑動圓錐的底面與增大的曲面的凹面共同受到水的阻力，鴨蹼式推進器的曲面進而迅速張開，我們稱之為錐體楔入推舉開啟方式。該方式有效的克服了水流直擊開啟方式存在的缺陷。在回程時鴨蹼式推進器曲面的凸面受到水的阻力，迫使彈性輻條，連桿徑向收縮，滑動圓錐向后滑動，鴨蹼式推進器迅速收合。鴨蹼式推進器曲面張開與收合的角度分別由限位套管的長度和滑動圓錐底面的半徑?jīng)Q定。選擇不同長度的限位套管，可控制曲面張開的角度，以獲得不同的推力。
本實用新型的有益之處在于1、劃水機械消除了撐杖劃水體直接著水劃行產(chǎn)生的與浮體垂直向外的分力F1；作為剛性物體的導(dǎo)軌上的支持力與分力F2達到了平衡，完全阻止了F2垂直向下運動去作無用功；將撐杖的作用力高效地轉(zhuǎn)變?yōu)橥屏3。2、撐杖的長度不受正程劃行宜長，回程提拉宜短兩者相悖的制約，易于選取最佳尺寸。3、鴨蹼式推進器潛沒水中，避免了劃水體入水與出水的過程，故不受水面波形的不良影響。4、錐體楔入推舉開啟方式，克服了水流直擊開啟方式的缺陷。5、鴨蹼式推進器張開時的曲面與收合時的尖錐形均符合流體力學(xué)原理，形態(tài)與過程仿生逼真，效果甚好。6、劃水機械結(jié)構(gòu)簡潔，機械效率高。7、潛艇式浮體在承載后主浮體的90％潛沒水中，阻力甚小，重心降低，易于平衡穩(wěn)定。8、潛艇式浮體較之水面浮體的體積大幅度的減小，節(jié)約材料，利于搬運維護。9、本實用新型對增強運動者鍛煉的趣味性和竟技性以及他人的觀賞性皆大有提高。


以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明
圖1是本實用新型中潛艇式浮體的結(jié)構(gòu)主視圖。
圖2是圖1的1/2俯視圖。(因結(jié)構(gòu)完全對稱)圖3是本實用新型中劃水機械的示意圖。
圖4是本實用新型中鴨蹼式推進器的示意圖。
圖中1.主浮體，2。艇身，3.頭錐，4.尾錐，5.水平翼臂，6.垂直側(cè)翼，7.副浮體，8.儲水艙，9.水孔，10.導(dǎo)管，11.充氣裝置.12.氣閉艙，13.靴位踏板，14.撐杖，15.滑動推臂，16.導(dǎo)軌，17.支承架，18.鴨蹼推進器，19.卷簧回拉器，20.彈性輻條，21.連桿，22.滑動圓錐，23.圓軸，24.限位套管，25.柔韌面料。
具體實施方式
圖1-圖4是本實用新型的實施例1。該裝置的浮體采用流線體結(jié)構(gòu)，副浮體(7)平行對稱地設(shè)置在主浮體(1)兩側(cè)。主浮體(1)是由長半軸的半橢球形頭錐(3)、圓柱形艇身(2)、尖拱形尾錐(4)構(gòu)成的流線體。副浮體(7)是與主浮體(1)形態(tài)相同、體積較小的流線體。主浮體(1)、副浮體(7)之間由采用剛性管材的水平翼臂(5)聯(lián)接，水平翼臂(5)的內(nèi)側(cè)固定聯(lián)接艇身(2)背脊適當居高的位置，水平翼臂(5)的外側(cè)與垂直側(cè)翼(6)的上部聯(lián)接，垂直側(cè)翼(6)的下沿與副浮體(7)聯(lián)接。艇身(2)中段的背脊上對稱地安裝兩套相同的劃水機械。艇身(2)內(nèi)部空間設(shè)置儲水艙(8)、氣閉艙(12)。儲水艙(8)設(shè)置在艇身(2)內(nèi)部空間的下半部，艙內(nèi)由縱橫交叉的立板構(gòu)成數(shù)十個矩形水槽，每塊立板的下端設(shè)有缺口，水槽之間水流相通。艙底的最低位設(shè)一水孔(9)。從儲水艙(8)的內(nèi)部至艇身(2)背脊的外部安裝一導(dǎo)管(10)，導(dǎo)管(10)的上端聯(lián)接手握式充氣裝置(11)，充氣裝置(11)設(shè)有氣閥。艇身(2)內(nèi)部空間的上半部設(shè)置為氣閉艙(12)，氣閉艙(12)處于常壓狀態(tài)。在艇身(2)背脊中段適當?shù)木痈咴O(shè)置兩靴位踏板(13)，緊靠兩靴位踏板(13)的外側(cè)安裝兩個導(dǎo)軌(16)，導(dǎo)軌(16)之間的寬度要求與常人兩肩的寬度相等。導(dǎo)軌(16)的前端固定在靴位踏板(13)外側(cè)，中間聯(lián)接支承架(17)，后端延伸至尾部。卷簧回拉器(19)置于滑動推臂(15)的前側(cè)，卷簧回拉器(19)的牽繩與滑動推臂(15)前側(cè)的上部聯(lián)接。撐杖(14)下端與滑動推臂(15)上部的上沿聯(lián)接，滑動推臂(15)上部裝有兩排四只滑輪，滑輪跨卡在導(dǎo)軌(16)上下?；瑒油票?15)下部與鴨蹼式推進器(18)的圓軸(23)前部聯(lián)接，滑動推臂(15)下部潛沒水中的深度不小于鴨蹼式推進器(18)張開時的半徑。鴨蹼式推進器(18)是由十根彈性輻條(20)一端聚合在圓軸(23)上，另一端呈徑向展開，每根彈性輻條(20)中間部位與十根連桿(21)一端聯(lián)接，連桿(21)的另一端聚合與滑動圓錐(22)的側(cè)面?；瑒訄A錐(22)從底至頂?shù)膱A心設(shè)一通孔，錐尖向前套于圓軸(23)。限位套管(24)套于圓軸(23)，且置于彈性輻條(20)聚合處的后側(cè)，柔韌面料(25)帳敷于彈性輻條(20)之上。
為充分說明本實用新型的實用性，給出以下數(shù)據(jù)主浮體(1)總長度250CM，艇身(2)的圓柱直徑26CM，長度155CM(圓柱的高)，頭錐(3)高度20CM(半橢球的長半軸)，尾錐(4)高度75CM。
副浮體(7)總長度84CM，圓柱直徑14CM。
靴位踏板(13)長度30CM，寬度11CM。
水平翼臂(5)翼展120CM。(兩個副浮體(7)外側(cè)之間的距離)鴨蹼式推進器(18)張開時直徑18CM，收合時直徑4.5CM，潛沒深度18CM[以圓軸(23)的深度為基準。
導(dǎo)軌(16)有效長度即滑動推臂(15)在導(dǎo)軌(16)上的最大滑行距離105CM。
本實用新型的實施例2。實現(xiàn)主浮體(1)的艇身(2)的組合，可以滿足多人同時在同一浮體上一字前后排列進行劃水運動。艇身(2)組合的具體步驟是先將原有的主浮體(1)上的頭錐(3)或尾錐(4)脫開，把新添加的艇身(2)置于原有艇身(2)的前端或后端串行聯(lián)接即可。圖1中的艇身(2)前后兩端的梯形虛線表示出艇身(2)與艇身(2)銜接的重合長度為20CM。艇身(2)按每人一節(jié)添加，即頭錐(3)+艇身(2)+艇身(2)+尾錐(4)為雙人浮體。頭錐(3)+三節(jié)艇身(2)+尾錐(4)為三人浮體。四人浮體、五人浮體依此類推。新添加的每節(jié)艇身(2)兩側(cè)同樣以水平翼臂(5)聯(lián)接垂直側(cè)翼(6)及副浮體(7)，每節(jié)艇身(2)背脊中段同樣對稱安裝兩套劃水機械，設(shè)置靴位踏板(13)，每節(jié)艇身(2)的內(nèi)部空間設(shè)置儲水艙(8)，氣閉艙(12)，導(dǎo)管(10)，手握式充氣裝置(11)。通常多人同時進行劃水運動的組合浮體，不宜組合得太長，新添加的艇身(2)節(jié)數(shù)以不超過5節(jié)為宜。
權(quán)利要求1.一種潛艇式浮體劃水裝置，其特征是由主浮體(1)、副浮體(7)和劃水機械構(gòu)成，主浮體(1)是前部為半球形頭錐(3)、后部為尖拱形尾錐(4)，中段部位為圓柱形艇身(2)的流線體，主浮體(1)的艇身(2)中部裝有劃水機械，副浮體(7)對稱地設(shè)置在主浮體(1)兩側(cè)，主浮體(1)與水平翼臂(5)內(nèi)側(cè)聯(lián)接，水平翼臂(5)外側(cè)與垂直側(cè)翼(6)上部聯(lián)接，垂直側(cè)翼(6)下部與副浮體(7)聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛艇式浮體劃水裝置，其特征是主浮體(1)的艇身(2)內(nèi)部空間的下半部設(shè)置為儲水艙(8)，儲水艙(8)艙底的最低位設(shè)一水孔(9)，從儲水艙(8)的內(nèi)部至艇身(2)背脊的外部安裝一導(dǎo)管(10)，導(dǎo)管(10)的上端聯(lián)接充氣裝置(11)，充氣裝置(11)設(shè)有氣閥，艇身(2)內(nèi)部空間的上半部設(shè)置為氣閉艙(12)，氣閉艙(12)處于常壓狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的潛艇式浮體劃水裝置，其特征是劃水機械中的撐杖(14)下端與滑動推臂(15)的上部聯(lián)接，滑動推臂(15)上部裝有兩排滑輪，滑輪跨卡在導(dǎo)軌(16)上下，滑動推臂(15)下部與鴨蹼式推進器(18)聯(lián)接，卷簧回拉器(19)置于滑動推臂(15)的前側(cè)，卷簧回拉器(19)的牽繩與滑動推臂(15)前側(cè)的上部聯(lián)接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的潛艇式浮體劃水裝置，其特征是鴨蹼式推進器(18)是由若干根彈性輻條(20)的一端聚合于圓軸(23)上，另一端徑向展開，彈性輻條(20)的中間部位與連桿(21)的一端聯(lián)接，連桿(21)的另一端聚合于滑動圓錐(22)的側(cè)面，滑動圓錐(22)從底至頂?shù)膱A心設(shè)一通孔，錐尖向前套于圓軸(23)，限位套管(24)套于圓軸(23)，且置于彈性輻條(20)聚合處的后側(cè)，柔韌面料(25)帳敷于彈性輻條(20)之上。
專利摘要一種用于在平靜水面上進行劃水運動的潛艇式浮體劃水裝置。該裝置尤其能夠使跨立在浮體上的運動者仿效滑雪運動方式的施力習慣和動作，將撐杖的作用力通過劃水機械，高效地轉(zhuǎn)變成為浮體前進的推力，推動浮體行進。該裝置是依據(jù)運動力學(xué)原理，仿生學(xué)原理、流體力學(xué)原理進行的新穎性設(shè)計，多個流線體集合其中，劃水機械結(jié)構(gòu)簡潔，施力合理，機械效率高，仿生逼真。充分顯示出本實用新型在單人浮體或多人浮體上進行劃水運動時鍛煉的趣味性和競技性以及他人的觀賞性。
文檔編號B63H16/08GK2918217SQ20062003022
公開日2007年7月4日 申請日期2006年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月17日
發(fā)明者徐中明 申請人:徐中明