BR112019018419A2

BR112019018419A2 - veículo com hidrofólio de tração humana e método de uso

Info

Publication number: BR112019018419A2
Application number: BR112019018419A
Authority: BR
Inventors: Howard-Willis Guy; Cruz Alonzo Rolando
Original assignee: Bright Spark Innovations Gp Ltd
Priority date: 2017-03-06
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2020-04-14
Also published as: AU2017402770A1; CN110382342B; EP3592639C0; CA3055059A1; EP3592639A1; MX2019010470A; US11685474B2; US20220324536A1; US11396349B2; US20210107603A1; CN110382342A; EP3592639A4; USD969052S1; WO2018162962A1; EP3592639B1

Abstract

a bicicleta com hidrofólio de tração humana inclui vários subsistemas integrados, incluindo um subsistema de armação estrutural com o módulo de direção e barra do leme associado, um subsistema de hidrofólio para prover elevação de veículo, e um subsistema de trem de acionamento. o subsistema de armação estrutural pode ser equipado com módulos de flutuação para prover ao veículo total com um caráter de flutuação quase neutro. o subsistema de armação estrutural também suporta um assento para um operador e provê suporte estrutural para o módulo de direção e barra do leme para o subsistema de hidrofólio e o subsistema de trem de acionamento. o subsistema de hidrofólio inclui vários elementos de hidrofólio nas porções mais baixas do veículo. estes elementos de hidrofólio geralmente incluem em uma forma de realização preferida uma pá posterior maior e uma pá frontal menor. o subsistema de trem de acionamento geralmente inclui pedais suportados de maneira rotativa no veículo em um local conveniente para engate e condução por pés de um operador. os elementos de transmissão de potência se estendem dos pedais para baixo até um aparelho de força motriz, tal como uma hélice.

Description

“VEÍCULO COM HIDROFÓLIO DE TRAÇÃO HUMANA E MÉTODO DE USO”

Campo técnico [001] A presente invenção refere-se a um dispositivo para uso no transporte sobre a água e a um método para usar o mesmo. A invenção tem aplicação particular em bicicletas com hidrofólio, embora possa ser aplicada a outros veículos, como apropriado.

Fundamentos da Técnica [002] Os veículos com hidrofólio são aqueles que são providos com pás hidrodinâmicas (que, para facilitar a referência, agora serão referidas como pás) de maneira semelhante aos aerofólios, como os encontrados em aeronaves de asa fixa.

[003] Uma pá é uma estrutura em forma de asa que é suspensa transversalmente e horizontalmente sob o casco do veículo (geralmente um barco como uma vela ou lancha) e abaixo da superfície da água. Tipicamente, um veículo com hidrofólio terá pelo menos duas pás.

[004] Quando estacionário, o casco do veículo com hidrofólio repousa sobre a água. No entanto, quando o veículo está em movimento a uma velocidade suficiente, as pás geram elevação - e a carga, se não todo o casco do veículo, sai da água à medida que ele se move. As pás podem permanecer totalmente submersas ou perfurar parcialmente a superfície da água (a última é mais comum em veículos maiores, como balsas de passageiros).

[005] Sendo levantado em grande parte para fora da água, a resistência à água e o arrasto ao longo do casco são reduzidos e, portanto, maiores velocidades de percurso podem ser alcançadas com um empuxo ou uma saída de potência reduzidos. Além disso, como as pás se movem sob a superfície da água, o veículo é menos suscetível a ondas e, portanto, pode proporcionar uma condução mais suave.

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2/74 [006] As pás têm sido usadas em barcos como balsas por muitas décadas como um meio para o transporte eficiente e oportuno de pessoas e cargas. A publicidade gerada pelos iates equipados com pás usados na Copa América de 2013 também aumentou a conscientização sobre as pás.

[007] No entanto, o uso de veículos com hidrofólio de tração humana em atividades de esportes aquáticos está se tomando cada vez mais comum. Muitos desses tipos de veículos com hidrofólio são construídos por customização, mas há uma crescente atividade comercial na indústria.

[008] Os veículos com hidrofólio de tração humana podem ser classificados em dois grupos principais. O primeiro grupo são aqueles que são flutuantes. Esse tipo de veículo tem pás que estão anexadas ao casco de uma embarcação convencional, tal como um caiaque ou canoa. Quando não estiver sendo tracionado pela pessoa que está usando o dispositivo, a embarcação permanecerá flutuante. No entanto, os veículos com hidrofólio de tração humana que possuem cascos podem exigir um esforço considerável para conduzir o veículo a uma velocidade suficiente para gerar elevação suficiente para que seja levantado pelo menos parcialmente fora da água. Além disso, como um casco precisa ser grande o suficiente para manter o peso estático combinado da embarcação e do condutor embarcado, a carga consequente traz consigo penalidades de desempenho quando em movimento. Cascos maiores introduzem cargas úteis mais pesadas, limitações de transporte/armazenamento e custos de produção mais altos. Portanto, as bicicletas com hidrofólio com cascos têm vários problemas de desenho que limitam sua atração.

[009] O segundo grupo de veículos com hidrofólio de tração humana são aqueles que não têm capacidade de flutuação e afundam se a elevação insuficiente for gerada por suas pás. Essencialmente, este último tipo de veículo com hidrofólio precisa estar em movimento contínuo para permanecer substancialmente fora da água.

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3/74 [0010] Essa transformação operacional de ‘barco em avião’ apresenta certas desvantagens, especialmente para embarcações com hidrofólio de tração por pedal, devido às limitações da energia humana. Assim, os usuários precisam ser indivíduos relativamente adequados e isso pode limitar a atração popular para esses tipos de veículos.

[0011] Os veículos com hidrofólio de tração humana exigem que a propulsão seja gerada através do uso de um dispositivo de entrada operado pelo usuário. O dispositivo de entrada pode ser configurado para ser operado por movimento físico, como uma ação de remo, bombeamento ou pedalada.

[0012] Os veículos com hidrofólio com hélices acionadas por pedal tendem a ser menos cansativos para operar do que aqueles que exigem uma ação de bombeamento ou remo. Esses veículos geralmente se assemelham a bicicletas com pás no lugar das rodas frontal e posterior. O usuário operará os pedais para acionar uma hélice próxima às pás, movendo a máquina para a frente na água. Se o impulso suficiente pode ser sustentado, as pás geram elevação para levantar o veículo substancialmente para fora da água. Esses tipos de veículos devem agora ser referidos como bicicletas com hidrofólio.

[0013] As bicicletas com hidrofólio existentes tendem a ser montagens relativamente complicadas. Tipicamente, o foco principal do desenho é manter a bicicleta com hidrofólio o mais leve possível. No entanto, isso pode comprometer a integridade estrutural da bicicleta.

[0014] Assim, as bicicletas com hidrofólio podem ser propensas a quebrar quando as pás ou as lâminas da hélice atingem o chão, dentro e fora da água. Eles também tendem a ser relativamente difíceis de montar e desmontar para fins de transporte ou armazenamento. Algumas bicicletas com hidrofólio vêm em uma infinidade de peças, que exigem uma montagem extensa e demorada com ferramentas especializadas. Outros vêm em relativamente poucos, mas grandes componentes, mas estes podem ser muito difíceis ou impraticáveis para serem transportados em um carro de passeio.

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4/74 [0015] As bicicletas com hidrofólio que não possuem casco, além de exigir um indivíduo de alta força, também exigem bom tempo e coordenação ao serem lançadas, pois o usuário deve ser capaz de gerar um impulso suficiente e imediato para que as asas gerem elevação. O lançamento acima da água geralmente exige que a pessoa que usa a bicicleta comece a partir de um cais, doca ou semelhante, com o veículo momentaneamente suspenso acima da água, e é abaixado simultaneamente com um movimento de posição de afundamento ou impulsão para frente seguido de movimentos rápidos nos pedais.

[0016] Sem um casco, uma bicicleta estacionária e seu usuário são imersos na água, e é difícil conseguir o lançamento a partir dessa posição de partida. Consequentemente, se o usuário perder o equilíbrio ou for forçado a desmontar a bicicleta com hidrofólio, ele corre o risco de ficar preso longe da costa. O usuário pode ser forçado a abandonar a bicicleta e nadar de volta à costa. Se não puder ser recuperada devido à profundidade da água ou a outros fatores, isso pode significar a perda da bicicleta.

[0017] E um objetivo da presente invenção abordar os problemas anteriores e prover ao público uma escolha útil que não seja a bicicleta com hidrofólio com casco ou a bicicleta com hidrofólio sem casco.

[0018] Todas as referências, incluindo quaisquer patentes ou pedidos de patente citados ou descritos neste relatório descritivo, são aqui incorporados por referência. Não é admitido que qualquer referência constitua técnica anterior. A discussão das referências confirma o que seus autores afirmam, e os requerentes se reservam o direito de contestar a precisão e a pertinência dos documentos citados.

[0019] Ao longo deste relatório descritivo, a palavra “compreender”, ou variações da mesma, como “compreende ou “compreendendo”, serão entendidas como implicando a inclusão de um elemento, número inteiro ou etapa declarado(a), ou grupo de elementos, números inteiros ou etapas, mas

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5/74 não a exclusão de qualquer outro(a) elemento, número inteiro ou etapa, ou grupo de elementos, números inteiros ou etapas. Aspectos e vantagens adicionais da presente invenção serão evidentes a partir da descrição a seguir, que é dada apenas a título de exemplo.

Divulgação da Invenção [0020] De acordo com um aspecto da presente invenção, é provido um veículo com hidrofólio, compreendendo em combinação:

uma armação substancialmente rígida tendo uma seção frontal e uma seção posterior;

uma pá frontal conectada abaixo da referida seção frontal da referida armação;

uma pá posterior conectada abaixo da referida seção posterior da referida armação;

a referida pá frontal e a referida pá posterior, cada uma tendo uma forma alongada que se estende principalmente lateralmente ao movimento do veículo e principalmente horizontalmente, e com uma forma e uma orientação da pá que causa elevação ao se movimentar para frente pela água;

um aparelho de força motriz localizado abaixo da, e suportado pela, referida armação, o referido aparelho de força motriz alimentado por uma fonte de alimentação portada na referida armação;

o referido aparelho de força motriz acoplado à referida fonte de alimentação através de um trem de acionamento entre os mesmos, o referido aparelho de força motriz se estendendo para a frente a partir de porções do referido trem de acionamento adjacentes ao referido aparelho de força motriz; e o referido aparelho de força motriz localizado pelo menos parcialmente acima da pá mais baixa da referida pá frontal e da referida pá posterior.

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6/74 [0021] Em algumas formas do veículo com hidrofólio, o aparelho de força motriz pode estar localizado inteiramente acima da referida pá mais baixa da referida pá frontal e da referida pá posterior. O aparelho de força motriz pode estar localizado na frente da referida pá posterior e atrás da referida pá frontal.

[0022] Em algumas formas do veículo com hidrofólio, a pá posterior é mais baixa que a referida pá frontal, e o aparelho de força motriz é localizado acima da referida pá posterior e suportado por uma seção posterior da referida armação. O aparelho de força motriz é, de preferência, localizado acima de uma linha que se estende entre a referida pá posterior e a referida pá frontal. De preferência, o aparelho de força motriz inclui pelo menos uma hélice.

[0023] Em algumas formas do veículo com hidrofólio, a fonte de alimentação inclui manivelas do pedal montadas de forma rotativa em uma armação e com as referidas manivelas do pedal anexadas ao referido aparelho de força motriz para acionar o referido aparelho de força motriz à medida que as manivelas do pedal giram, as manivelas do pedal adaptadas para serem giradas por um condutor humano transportado na referida armação.

[0024] Em algumas formas do veículo com hidrofólio, pelo menos uma da referida pá frontal ou referida pá posterior inclui uma forma de seção transversal com uma superfície superior convexa e uma superfície inferior recurva, incluindo uma porção dianteira convexa e uma porção traseira côncava.

[0025] Em algumas formas do veículo com hidrofólio, o aparelho de força motriz é acoplado a um haste de acionamento que faz com que o referido aparelho de força motriz gire, a referida haste de acionamento acoplada ao referido aparelho de força motriz através de uma articulação de roda livre que faz com que o aparelho de força motriz gire quando a referida haste de acionamento gira em um primeiro direção, e que não faz com que o referido aparelho de força motriz gire quando a referida haste de acionamento

Petição 870190087105, de 05/09/2019, pág. 16/116 /74 gira em uma segunda direção oposta lateralmente à primeira direção.

[0026] O veículo com hidrofólio pode incluir pelo menos um módulo de flutuação removível afixável à referida armação, o referido pelo menos um módulo de flutuação adicionando flutuabilidade suficiente ao veículo com hidrofólio para causar uma flutuabilidade positiva.

[0027] Em algumas formas do veículo com hidrofólio, pelo menos uma da referida pá frontal ou referida pá posterior tem uma forma alongada com uma porção central inferior acoplada à referida armação e com extremidades esquerda e direita elevadas, e com as referidas extremidades esquerda e direita acopladas à referida porção central inferior através de porções intermediárias diagonais. Em outras formas do veículo com hidrofólio, pelo menos uma da referida pá frontal ou referida pá posterior tem uma forma alongada com um contorno oval quando visto de cima, com um comprimento de corda mais longo em uma porção central da mesma e com extremidades esquerda e direita arredondadas.

[0028] Em algumas formas do veículo com hidrofólio, a seção transversal de pelo menos uma das referidas pás tem um bordo de fuga quadrada onde a referida superfície superior da referida pá e a referida superfície inferior da pá se juntam.

[0029] Em outro aspecto da presente invenção, é provido um veículo com hidrofólio com contornos de hidrofólio avançados, compreendendo em combinação:

uma armação tendo uma seção frontal e uma seção posterior; uma pá frontal conectada abaixo da referida seção frontal da referida armação;

a referida pá frontal e a referida pá posterior, cada uma tendo uma forma alongada que se estende principalmente lateralmente e com uma

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8/74 forma e uma orientação que causa elevação quando se move para frente pela água;

um aparelho de força motriz localizado abaixo e acoplado, pelo menos indiretamente, à referida armação, o referido aparelho de força motriz alimentado por uma fonte de alimentação portada na referida armação;

o referido aparelho de força motriz acoplado à referida fonte de alimentação através de um trem de acionamento entre os mesmos, o referido aparelho de força motriz se estendendo para a frente a partir de porções do referido trem de acionamento adjacentes ao referido aparelho de força motriz; e em que pelo menos uma da referida pá frontal ou referida pá posterior inclui uma forma de seção transversal com uma superfície superior convexa e uma superfície inferior recurva incluindo uma porção dianteira convexa e uma porção traseira côncava.

[0030] Em algumas formas, a seção transversal de pelo menos uma das referidas pás tem uma porção mais alta da referida superfície superior entre 30% e 50% do caminho desde um bordo de avanço até o referido bordo de fuga, e em que a referida superfície inferior tem uma porção mais baixa entre 20% e 40% do caminho desde o referido bordo de avanço até o referido bordo de fuga, e em que a referida superfície inferior tem um ponto de inflexão entre 40% e 70% do caminho desde o referido bordo de avanço até o referido bordo de fuga, e em que a referida superfície inferior tem uma porção côncava com uma porção mais alta do mesmo entre 70% e 90% do caminho desde o referido bordo de avanço até o bordo de fuga, e em que uma espessura vertical da referida seção transversal da referida pelo menos uma pá tem uma espessura máxima em um local entre 20% e 50% do caminho desde o bordo de avanço até o bordo de fuga, cuja porção de espessura máxima está entre 10% e 20% do referido comprimento de corda da referida seção transversal.

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9/74 [0031] Em algumas formas, o aparelho de força motriz pode estar localizado pelo menos parcialmente acima da pá mais baixa da referida pá frontal e da referida pá posterior.

[0032] Em algumas formas, pelo menos um módulo de flutuação pode ser anexável de maneira removível à referida armação, o referido pelo menos um módulo de flutuação adiciona flutuabilidade suficiente ao veículo com hidrofólio para fazer com que ele tenha flutuabilidade positiva.

[0033] Em algumas formas, pelo menos uma da referida pá frontal e referida pá posterior pode ser conectada de maneira removível abaixo da referida armação, através de uma junta que facilita a remoção rápida e a reanexação presa na referida armação. De preferência, a pá posterior é conectada de maneira removível abaixo da referida armação através de uma junta de interface de baioneta tipo cunha com contrapartes macho e fêmea e com uma das referidas contrapartes afixadas em uma porção central da referida pá posterior e com outra das contrapartes afixadas em uma porção inferior da referida seção posterior da referida armação, as referidas contrapartes arranjadas de modo que a referida interface de baioneta tipo cunha seja apertada pela força da água que atua sobre a referida pá posterior, à medida que o veículo se move em relação à água em uma direção para a frente.

[0034] Em algumas formas, é provida uma pluralidade de pás separadas, e a junta através da qual as referidas pás são conectadas à referida armação permite que a referida pluralidade de pás separadas seja trocada entre si, com uma da referida pluralidade de pás separadas conectadas à referida armação através da referida junta.

[0035] Em outro aspecto da presente invenção, é provida uma bicicleta com hidrofólio, compreendendo em combinação:

uma armação tendo uma seção frontal e uma seção posterior;

uma pá frontal conectada abaixo da referida seção frontal da

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10/74 referida armação;

a referida pá frontal e a referida pá posterior, cada uma tendo uma forma alongada que se estende principalmente lateralmente e com uma forma e uma orientação que causa elevação ao se mover para frente pela água;

o referido aparelho de força motriz acoplado à referida fonte de alimentação através de um trem de acionamento entre os mesmos, o referido aparelho de força motriz se estendendo para a frente a partir de porções do referido trem de acionamento adjacentes ao referido aparelho de força motriz; e em que o referido aparelho de força motriz é acoplado a um haste de acionamento que faz com que o aparelho de força motriz gire, a referida haste de acionamento acoplada ao referido aparelho de força motriz através de uma articulação de roda livre que faz com que o aparelho de força motriz gire quando a haste de acionamento gira na primeira direção, e que não faz com que o referido aparelho de força motriz gire quando a referida haste de acionamento gira em uma segunda direção oposta à primeira direção. [0036] A haste de acionamento pode incluir uma catraca com uma série de dentes de catraca que se estendem radialmente a partir do mesmo e que são inclinados em uma direção rotacional, o referido aparelho de força motriz tendo pelo menos uma lingueta com dentes associados aos mesmos que engatam os referidos dentes de catraca da referida catraca quando a haste de acionamento gira na referida primeira direção, mas que permite que o aparelho de força motriz gire livremente e não gire quando a referida haste de acionamento gira em uma segunda direção oposta lateralmente à primeira

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11/74 direção.

[0037] Em algumas formas, o aparelho de força motriz pode estar localizado pelo menos parcialmente acima de uma pá mais baixa da referida pá frontal e da referida pá posterior.

[0038] Em algumas formas, pelo menos uma da referida pá frontal ou referida pá posterior pode incluir uma forma de seção transversal com uma superfície superior convexa e uma superfície inferior recurvada incluindo uma porção dianteira convexa e uma porção traseira côncava.

[0039] Em outro aspecto da presente invenção, é provido um veículo com hidrofólio, compreendendo em combinação:

a referida pá frontal e a referida pá posterior, cada uma tendo uma forma alongada que se estende principalmente lateralmente ao movimento do veículo e principalmente horizontalmente, e com uma forma e uma orientação da pá que causa elevação ao se mover para frente pela água;

o referido aparelho de força motriz acoplado à referida fonte de alimentação através de um trem de acionamento entre os mesmos, o referido aparelho de força motriz se estendendo para a frente a partir de porções do referido trem de acionamento adjacentes ao referido aparelho de força motriz; e em que pelo menos um módulo de flutuação é de maneira

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12/74 removível anexável à referida armação, o referido pelo menos um módulo de flutuação que adiciona flutuabilidade suficiente ao veículo com hidrofólio para fazer com que ele tenha flutuabilidade positiva.

[0040] O pelo menos um módulo de flutuação pode incluir um módulo de flutuação da seção frontal da armação e um módulo de flutuação da seção posterior da armação, o referido módulo de flutuação da seção frontal da armação tendo uma densidade mais baixa que a água e configurado para ser anexado à referida seção frontal da referida armação, o referido módulo de flutuação da seção posterior da armação tendo uma densidade menor que a água e configurado para ser anexado à referida seção posterior da referida armação.

[0041] Em algumas formas, o módulo de flutuação da seção frontal e o referido módulo de flutuação da seção posterior incluem duas metades que podem ser afixadas de modo removível e com um contorno em suas porções das mesmas voltadas uma para a outra, o que corresponde a um contorno das seções da armação às quais se anexam. O módulo de flutuação da seção posterior pode ser suficientemente estreito para evitar interferências com as pernas de um usuário quando a referida fonte de alimentação inclui manivelas do pedal montadas de maneira rotativa na referida armação e com as referidas manivelas do pedal anexadas ao referido aparelho de força motriz para acionar o aparelho de força motriz à medida que as manivelas do pedal giram, as referidas manivelas do pedal adaptadas para serem giradas por um condutor humano transportado sobre a referida armação.

[0042] De acordo com outro aspecto da presente invenção, é provida uma bicicleta com hidrofólio, em que a bicicleta inclui:

uma armação com um hidrofólio frontal e um hidrofólio posterior, um conjunto de hélice, e um conjunto de trem de acionamento ligado ao conjunto de

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13/74 hélice, caracterizado por a bicicleta incluir pelo menos um módulo de flutuação configurado para ser montado em pelo menos uma porção da armação.

[0043] A bicicleta inclui um meio de prover flutuabilidade para auxiliar o usuário a partir de uma condição submersa. O módulo de flutuação também ajuda a minimizar o risco de a bicicleta afundar caso o usuário se separe da mesma.

[0044] Os principais componentes da forma de realização preferida da bicicleta com hidrofólio são:

• uma armação com apoios frontal e posterior;

• um ou mais módulos de flutuação;

• pelo menos dois hidrofólios, com pelo menos um hidrofólio associado a cada um dos apoios frontal e posterior;

• um conjunto de direção;

• um módulo da barra do leme (que pode ser considerado parte do conjunto de direção);

• um conjunto do trem de acionamento; e • um conjunto de hélice.

Armação [0045] A bicicleta pode ser entendida em uma forma de realização de exemplo como tendo uma armação, que em algumas formas é uma estrutura de peça única semelhante a uma armação de bicicleta convencional, essencialmente tendo um tubo de cabeça, um tubo de assento e um apoio inferior (onde tipicamente os principais componentes do conjunto do trem de acionamento são montados).

[0046] Essa armação consiste essencialmente de um membro substancialmente horizontal (o corpo principal) conectando seções frontal e posterior arranjadas substancialmente verticalmente em cada extremidade. As

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14/74 extremidades inferiores destas seções frontal e posterior podem ser entendidas como os apoios que são associados às pás frontal e posterior, respectivamente. [0047] Os pedais associados ao conjunto do trem de acionamento devem ter folga suficiente para não atingir a armação ou a superfície da água durante a operação de navegação.

[0048] Os apoios podem ser integrados às seções frontal e posterior da armação, mas em algumas formas de realização são componentes separados. Em particular, o apoio associado à seção frontal é um componente separado nesta forma de realização de exemplo, como será discutido mais adiante neste relatório descritivo.

[0049] Como observado acima, de preferência as seções frontal e posterior da armação são formadas como uma armação unitária, mas é possível que um ou ambos os membros frontal e posterior possam ser formados separadamente da armação principal e conectados usando técnicas de junta convencionais ou semelhantes.

[0050] A seção frontal pode ser entendida como um tubo de cabeça com um canal passando da sua extremidade superior para a extremidade inferior (na qual o apoio frontal é localizado). Será entendido que, em uso, a seção frontal é associada ao conjunto de direção, bem como à pá frontal.

[0051] A seção posterior da armação deve ser entendida como tendo extremidades superior e inferior. A extremidade superior da seção posterior da armação pode incluir uma área de assento para o usuário ou pelo menos um meio de anexar um assento para prover uma área de assento, tal como um selim de bicicleta convencional. Será entendido que a extremidade superior da seção posterior funciona efetivamente como um tubo de assento no qual um selim, montado em uma coluna, pode ser inserido. Um gancho pode ser usado sobre o tubo do assento para travar a coluna do assento no lugar. Esta forma de anexação do assento é semelhante ou idêntica à usada para anexar um selim a uma bicicleta convencional. Assim, selins e ganchos de uso geral para

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15/74 serem prontamente usados com a invenção. No entanto, isto não pretende ser limitativo e serão prontamente previstas formas alternativas de anexar uma área de assento à armação. Por exemplo, isso pode incluir um assento formado integralmente com a armação.

[0052] A extremidade inferior da seção posterior do chassi inclui equipamento para prover a anexação do conjunto do trem de acionamento. Isso pode ser alcançado de várias maneiras.

[0053] Por exemplo, quando o conjunto do trem de acionamento inclui um conjunto de manivela e pedal, uma abertura transversal pode ser provida na extremidade inferior da seção posterior para o eixo da manivela. Isso será entendido como a braçadeira inferior.

[0054] O material selecionado para a construção da armação deve garantir que ele seja estruturalmente sólido. Em formas de realização preferidas, a armação é formada a partir de uma liga metálica relativamente leve, tal como alumínio. No entanto, isso não deve ser limitativo e a armação pode, alternativamente, ser formada a partir de materiais plásticos, tais como, polietileno de alta densidade (HDPE), acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS), policarbonato (PC), plásticos reforçados com fibra (FRP) ou qualquer outro material prontamente identificado por uma pessoa habilitada [0055] na técnica como sendo adequados para essa finalidade. Será apreciado que os materiais citados para a armação são apenas exemplos, e não são limitativos.

[0056] Pode ser vantajoso prover a armação alguma flutuabilidade, pois significa que a bicicleta não afunda necessariamente caso o usuário seja separado da mesma em águas relativamente profundas. A distribuição de flutuabilidade permitirá que a bicicleta flutue de lado. Sua orientação de flutuação estática permanecerá assim até que seja deliberadamente manipulada. Não é difícil para um nadador mudar a orientação da bicicleta para uma posição vertical prática para remontar. E vantajoso que o veículo

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16/74 repouse de lado quando separado do usuário. Dessa maneira, metade da envergadura dos hidrofólios [0057] ficará na vertical e acima da superfície da água, tomando a bicicleta mais visível para recuperação, e também funcionará como um marcador de segurança para outros usuários de água nas proximidades. Um indivíduo habilitado entenderá que a distribuição de flutuabilidade pode ser arranjada para permitir que a bicicleta flutue em outras orientações, como de cabeça para baixo ou na posição vertical.

[0058] De preferência, a flutuabilidade tem uma magnitude de força de flutuação suficiente para que a cabeça e os ombros do usuário permaneçam acima da superfície da água depois que o usuário tiver montado na bicicleta em uma condição submersa. As pessoas habilitadas na técnica compreenderão que, devido ao peso do usuário, é preferível ter a flutuabilidade adequadamente distribuída de modo a complementar o centro de gravidade do veículo. Em uso, isso pode significar que, quando o usuário monta a bicicleta e ela está em uma condição submersa, a bicicleta é orientada de modo a ficar substancialmente próxima da horizontal, e o usuário fica substancialmente na vertical.

[0059] A armação pode ser feita flutuante de várias maneiras. Por exemplo, algumas partes da armação podem ser formadas de modo que um número seleto de compartimentos de ar vedados possa ser criado em seu interior.

[0060] Altemativamente, os compartimentos internos da armação, se não forem vedados, podem ser ocupados por uma bexiga inflada com ar ou gás inerte. Alternativamente, o material de flutuação pode ser injetado diretamente nos compartimentos internos da armação. Este material de flutuação pode variar dependendo da maneira de fabricar e pode ser, mas não está limitado à expansão, de espumas de células fechadas ou similares.

Módulos de flutuação

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17/74 [0061] Uma forma de realização preferida da invenção tem uma armação esquelética com carga total, e módulos de flutuação separados que são estruturas sem carga. No entanto, isso não deve ser limitativo, pois a armação pode ser incorporada aos módulos para produzir uma estrutura de invólucro monocoque, ainda que flutuante, com suporte de carga.

[0062] A bicicleta pode ser entendida como incluindo módulos de flutuação configurados para se conectar ou acoplar com porções da armação. Esses módulos de flutuação podem ser usados para suplementar uma armação parcialmente flutuante. Como alternativa, esses módulos podem ser usados para prover todos os requisitos e recursos de flutuabilidade necessários a uma armação não flutuante.

[0063] Os módulos ou contentores de flutuabilidade podem ser configurados para anexar ou acoplar extensões de apoio originárias das próprias pás principais.

[0064] E desejável que os efeitos de flutuabilidade resultantes sejam complementares à elevação que é gerada progressivamente pelos hidrofólios; à medida que esses módulos de flutuação se movem para a frente debaixo d'água; e quando quebram sobre ou acima da superfície da água.

[0065] Uma quantidade mínima de flutuabilidade pode ser otimizada e distribuída para interagir condutivamente com o peso estático combinado da bicicleta e do usuário; de modo a manter a bicicleta o mais estável possível durante a remontagem e o relançamento de uma condição submersa, mas estacionária; e para auxiliar na elevação da bicicleta e do usuário para fora da água a partir de velocidades muito lentas inicialmente. Não está além do escopo da invenção que uma quantidade máxima de flutuabilidade possa ser empregada para manter a bicicleta e o usuário substancialmente acima da superfície da água, durante a remontagem e o relançamento em águas abertas.

[0066] Os módulos de flutuação podem ser configurados de várias maneiras, mas são, de preferência, feitos de materiais leves de espuma de

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18/74 células fechadas que são formados usando técnicas convencionais de moldagem por injeção. Em algumas formas, as superfícies externas dos módulos de flutuação podem ser reforçadas com uma fina película ou cobertura de plástico. Em outras formas, os módulos de flutuação podem ser invólucros ocos vedados que são membranas infláveis substancialmente rígidas ou flexíveis.

[0067] A bicicleta pode ser equipada com um ou vários módulos de flutuação segmentados. Por exemplo, um módulo pode ser equipado na armação superior principal, enquanto outros podem ser equipados nas porções inferiores das seções frontal e posterior. Isso permite que a flutuabilidade da bicicleta seja distribuída para favorecer sua frente da parte posterior.

[0068] Vários módulos de flutuação podem ajudar a simplificar e reduzir os custos de fabricação, pois os moldes para formar os módulos não precisam ser tão grandes.

[0069] O número de módulos encaixados na bicicleta pode variar. Por exemplo, a bicicleta pode ser encaixada com vários módulos de flutuação menores, em vez de um grande. Isso pode ajudar na montagem total e na desmontagem parcial (para reparos e manutenção) da bicicleta, permitindo ao mesmo tempo uma menor área útil de acondicionamento e armazenamento. No entanto, independentemente da sua colocação na armação da bicicleta, os módulos de flutuação precisam ser posicionados corretamente, de modo que sejam predominantemente levantados para fora da água quando a bicicleta estiver em sua orientação de navegação. Isso é feito para não incorrer em uma penalidade de arrasto em velocidades de navegação mais altas.

[0070] Em algumas formas de realização, os módulos de flutuação são complementares quando usados em pares, um para cada lado da bicicleta.

No entanto, isso não é essencial. Em algumas formas da invenção, os módulos de flutuação são compreendidos de seções divididas de modo que essas seções, quando anexadas na bicicleta, encapsulem sua armação de suporte de

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19/74 carga.

[0071] Vários métodos diferentes podem ser empregados para fixar os módulos de flutuação na bicicleta, de preferência um que permita que sejam rapidamente anexados e removidos em uma base regular. Por exemplo, os módulos de flutuação podem incluir flanges ou apêndices incorporados ou similares através dos quais fixadores, tais como, como amarrações, grampos, parafusos, correias ou similares, podem passar para os rebaixos ou aberturas apropriado(a)s na armação. Quando usados em pares, os flanges ou apêndices incorporados dos respectivos módulos podem ser configurados para intertravar entre si. Módulos segmentados menores também podem ser unificados de forma permanente ou semipermanente, utilizando adesivos de contato ou fitas autoadesivas.

[0072] Deve ser entendido que os módulos de flutuação criarão uma área superficial total maior em comparação com a de uma armação nua com todos os seus conjuntos operacionais expostos. No entanto, a turbulência do fluxo é minimizada porque esses módulos introduzem linhas aerodinâmicas hidrodinâmicas eficazes. Portanto, o arrasto geral diminui e o desempenho é melhorado debaixo d'água e acima da superfície da água.

[0073] Isso é preferido não apenas para melhorar o fluxo de água ou de ar em tomo da bicicleta, mas também para melhorar a aparência estética da bicicleta sem comprometer a resistência da armação. Uma bicicleta com hidrofólio de aparência mais profissional, com semelhanças propositais com moldes e formas encontrado(a)s em vários outros veículos de alto desempenho, pode promover a aceitação do mercado.

[0074] Em algumas formas de realização, os módulos de flutuação podem ser configurados com uma porta para permitir a entrada de água em um ou mais compartimentos internos ocos. Por exemplo, um módulo de flutuação pode ser moldado com cavidades internas estrategicamente localizadas, através das quais contrapartes de flutuação correspondentes (ou

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20/74 tampões) podem ser inseridas novamente, para alcançar a flutuabilidade máxima. No entanto, quando certos tampões são removidos, é permitida a entrada de água nessas cavidades, que podem subsequentemente atuar como lastro. Isso permite um certo grau de latitude para o usuário ajustar a quantidade ou posição de flutuabilidade na bicicleta de acordo com a preferência.

[0075] Além disso, para os módulos que possuem compartimentos de lastro, ventilações de entrada e saída são incorporadas de modo que a água possa entrar e drenar para fora rapidamente. Assim, o peso adicional do lastro é eliminado quando os módulos são levantados acima da superfície da água. Hidrofólios [0076] A bicicleta pode ser entendida como tendo pelo menos um hidrofólio frontal e pelo menos um hidrofólio posterior (referidos no restante deste relatório descritivo como asas). Uma pá deve ser entendida como tendo um bordo de avanço e um bordo de fuga, que correspondem aos bordos frontal e posterior da pá em uso.

[0077] As pás principais e/ou as pás auxiliares são conectadas à armação por meio de apoios. Os apoios podem ser membros intermediários, encaixados nas extremidades inferiores das seções frontal e posterior da armação da bicicleta, ou podem ser encaixados nas extremidades inferiores das seções frontal e posterior. As pás auxiliares grandes (ou asinhas menores) podem ser conectadas diretamente a, ou por meio de extensões secundárias de apoio originárias de; acima das, abaixo das, ou nas extremidades das próprias pás principais.

[0078] Em formas de realização preferidas da invenção, o apoio frontal é um membro intermediário, discutido em mais detalhes abaixo, enquanto o apoio frontal é a extremidade inferior da seção posterior. A pá frontal é associada ao apoio frontal e a pá posterior é associada ao apoio posterior.

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21/74 [0079] Cada pá deve ser entendida como uma estrutura tipo asa horizontal substancialmente transversal, adequadamente configurada para gerar elevação e tem uma superfície superior e uma superfície inferior.

[0080] A pá é contornada para criar um diferencial de pressão do fluxo laminar do fluido que passa acima e abaixo das superfícies da pá. Dependendo do contorno das pás, pode ser alcançada uma característica de elevação desejada. Muitas pás são conhecidas na técnica anterior com um perfil adequado para gerar elevação. Por exemplo, o perfil da pá pode ser baseado em um dos desenhos do Comitê Consultivo Nacional para Aeronáutica (NACA). Mais de preferência, é provido um perfil supercrítico e otimizado de perfis aerodinâmicos, pelo menos para a asa principal, para características benéficas de elevação e arrasto ao passar pela água a velocidades geralmente de 5 a 40 quilômetros por hora (3 a 25 milhas por hora, 2,7 nós a 21 nós).

[0081] Em algumas seções deste relatório descritivo, será feita referência às pás tendo um ângulo de ataque. Isto deve ser entendido como o ângulo da pá em relação ao fluxo de fluido ao seu redor, em que o ângulo é determinado pela corda da pá.

[0082] A corda é a linha reta que passa entre o bordo de avanço da pá e o bordo de fuga da pá. Se a corda for tal que a bordo de avanço seja mais alta que a bordo de fuga, a pá será levantada (inclinada) ou terá um ângulo de ataque positivo. Se o bordo de fuga for maior que o bordo de avanço, a pá é abaixada (declinada) e tem um ângulo de ataque negativo.

[0083] Deve ser apreciado que um operador na posição vertical, mas sentado, em uma posição de pedalada convencional, coloca a maior parte do peso do usuário próximo à parte posterior de uma bicicleta. Em formas de realização preferidas da invenção, a pá posterior é maior que a pá frontal. A correlação do tamanho da pá é compensar o fato de que, em uso, a pá posterior é substancialmente mais próxima do centro de gravidade da

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22/74 bicicleta. Portanto, a pá posterior precisa gerar a maior parte da elevação necessária para suportar o peso combinado da bicicleta e sua carga útil (o usuário no mínimo).

[0084] Em algumas formas de realização da invenção, a pá frontal menor é anexada à extremidade inferior do apoio frontal. Por sua vez, a extremidade superior do apoio frontal é anexada de maneira pivotante à seção frontal da armação, pela qual pode pivotar ao longo de um eixo transversal. Portanto, o fundo do apoio frontal é capaz de oscilar a partir de sua anexação pivotante superior ao longo de um arco predeterminado. O movimento resultante da extremidade inferior do apoio frontal é utilizado para determinar o ângulo de ataque operacional efetivo da pá frontal. O apoio frontal também é atuado simultaneamente por um mecanismo de barra do leme (discutido subsequentemente neste relatório descritivo). Isso provê controle de passo e subida de correção automática para a pá frontal.

[0085] Além disso, a anexação do pivô superior do apoio frontal pode ser integrada como parte de um mecanismo da forquilha de direção instalado na seção frontal do chassi, mas isso não deve ser limitativo. Esse arranjo permitirá que o apoio frontal funcione como um leme. Para facilitar isso, o apoio frontal pode ser configurado em conformidade, com área lateral suficiente que possa produzir controle efetivo do leme.

[0086] A extensão das pás se estende bem para os lados da bicicleta em uso. Assim, eles são relativamente expostos e vulneráveis a impactos de objetos de flutuação e submersos, que nem sempre são visíveis para a pessoa que anda de bicicleta. Portanto, as pás precisam ser projetadas adequadamente e formadas a partir de materiais robustos que forneçam um grau aceitável de resiliência contra flexões, impactos e abrasões.

[0087] Em formas de realização preferidas da invenção, as pás frontal e posterior são montadas nos seus respectivos apoios, de modo que, em uso, a pá posterior esteja posicionada abaixo da pá frontal. Em velocidades de

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23/74 navegação, a pá frontal se aplainará a uma distância apropriada abaixo da superfície da água, enquanto a pá posterior se aplana para trás a uma distância adicional abaixo da superfície da água. Isso é para evitar, tanto quanto possível, qualquer turbulência que flua atrás da pá frontal.

[0088] Em algumas formas de realização da invenção, a bicicleta pode ser provida com uma ou mais pás auxiliares, além da pá frontal e traseira, que nessas formas de realização serão entendidas como pás primárias. De preferência, quaisquer pás auxiliares são montadas no apoio frontal. Será apreciado que o apoio frontal e/ou a seção posterior da armação talvez precisem ser configurados com uma armação de montagem adequada para alcançar o(a) mesmo(a).

[0089] Por exemplo, o apoio frontal pode ser configurado com rebaixos ou soquetes, nos quais uma pá auxiliar de duas partes, pode ser inserida em ambos os lados da bicicleta. Em um outro exemplo, a pá auxiliar, em seções completa ou parcial, pode ser incorporada a um desenho de pá principal composto. Estes exemplos demonstram como uma pá auxiliar pode ser adicionada à bicicleta com hidrofólio, e outras maneiras de conseguir isso serão prontamente previstas por uma pessoa habilitada na técnica.

[0090] Nestas formas de realização da invenção, a pá auxiliar (ou pás, conforme o caso) é posicionada acima das pás primárias.

[0091] De preferência, a altura das pás auxiliares em relação à armação da bicicleta com hidrofólio é tal que é elevada acima da superfície da água quando as velocidades de navegação são atingidas. As pás auxiliares são úteis, pois podem prover elevação suplementar ao serem lançadas em baixas velocidades a partir de uma condição submersa, mas não criarão uma penalidade de arrasto em velocidades de navegação mais altas, por estarem fora da água.

[0092] Em algumas formas de realização da invenção, as pás principais podem ser equipadas com mecanismos telescópicos ou de oscilação

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24/74 para trás. A finalidade desses mecanismos é permitir que áreas de pá ampliadas criem maiores quantidades de elevação para lançamentos submersos, que podem ser retraídas ou osciladas para trás para descartar a elevação excedente e o arrasto excessivo durante velocidades de navegação mais altas. Será apreciado que é provável que exija mecanismos de cabo flexíveis operados pelo usuário, ou mecanismos de circuito hidráulico, e similares.

[0093] Em formas de realização preferidas da invenção, as pás são formadas com um invólucro externo de material compósito reforçado com fibra de carbono, embora seja apreciado que outros materiais, incluindo plásticos reforçados com fibra (FRP), possam ser facilmente usados. Além disso, outros tipos de material podem ser usados como base para a construção de pás, um exemplo sendo metais leves laminados ou extrusados, tal como alumínio.

[0094] De preferência, e independentemente do material a partir do qual as pás são formadas, o interior das pás é preenchido com espuma leve de células fechadas de alta densidade. Além de adicionar resistência estrutural à própria asa, a espuma também atua como uma barreira permanente para impedir que na entrada de água caso desenvolva uma pequena rachadura ou um pequeno vazamento ao longo do invólucro externo da asa.

[0095] Em formas de realização preferidas da invenção, podem ser providas pontas destacáveis para as extremidades externas das pás como tampões ou extensões das pás. Essas extremidades das pás podem simplesmente ser substituídas se danificadas, em vez de substituir a pá inteira. Também existem vantagens para armazenamento e transporte, pois o tamanho das pás pode ser reduzido quando as extremidades das pás são desmontadas. As extremidades das pás podem ser fabricadas a partir de materiais rígidos ou flexíveis, tais como plástico ou borracha, pelos quais uma extremidade da pá elastomérica proveria um maior grau de resiliência.

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25/74 [0096] O uso de extensões nas extremidades das pás também pode permitir ao usuário alterar ou de outro modo personalizar o desempenho hidrodinâmico da bicicleta. Por exemplo, extremidades das pás voltadas para cima da pá podem ser adicionadas para alterar a característica das pás para melhorar a estabilidade da linha reta ou das curvas em alta velocidade. Eles também podem ser moldados ou de outro modo perfilados para aumentar ainda mais a elevação e, portanto, aumentar a capacidade de transportar carga. As extremidades da pá especializadas, no entanto, podem sofrer uma penalidade de arrasto como compensação. Será apreciado que mais potência pode ser gasta, a fim de obter efeitos especializados a partir de variações na extremidade da pá.

[0097] O desempenho hidrodinâmico da bicicleta pode ser ajustado através da substituição das próprias asas. Pás e hélices especializadas podem ser instaladas para aplicações específicas, tal como corrida de alta velocidade, mas a funcionalidade de baixa velocidade deve ser sacrificada em favor da otimização em alta velocidade. A invenção pode aceitar uma variedade de pares especializados de pás/hélices para substituir a configuração padrão sem nenhuma alteração necessária na armação da bicicleta ou no trem de acionamento.

[0098] Como será apreciado, as pás precisam ser configuradas adequadamente para anexar ou engatar de modo preso nos apoios da bicicleta. Em algumas formas de realização, uma interface de liberação rápida pode prover instalação/remoção rápida e fácil da pá posterior primária grande, o que pode facilitar a facilidade de transporte e armazenamento. Vários mecanismos de liberação rápida podem ser utilizados para conseguir isto. Em algumas formas, os fixadores de travamento podem ser minimizados, se não eliminados, usando trincos carregados por mola. Tais interfaces podem, portanto, ser desenhadas para prover engates inflexíveis presos, ou também podem ser desenhadas para desengatar automaticamente se a interface for

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26/74 submetida a um solavanco repentino, evitando, ou pelo menos minimizando, possíveis danos estruturais.

[0099] Em algumas formas de realização preferidas da presente invenção, uma interface de liberação rápida pode incluir uma interface de baioneta inflexível, de preferência, uma interface de baioneta tipo cunha, cujas contrapartes macho e fêmea são travadas de modo preso por pelo menos um parafuso à pá posterior primária. Embora esse método de travamento não seja limitativo e possa incluir dispositivos de travamento alternativos, tais como, pinos ou grampos de liberação rápida ou similares. Em tais formas de realização, a pá posterior tem um rebaixo em sua seção central superior na qual uma placa de montagem é instalada. A placa de montagem superior é presa com parafusos ou outros fixadores apropriados inseridos no fundo da pá posterior. Esta placa de montagem superior é, de preferência, na forma de uma montagem de baioneta fêmea.

[00100] A placa de montagem superior pode funcionar como a metade fêmea da interface de baioneta que intertrava com a extremidade inferior do apoio frontal. Na forma de realização preferida, um membro vertical intermediário é incorporado e aparafusado na extremidade inferior do apoio frontal. Assim, o membro vertical intermediário é localizado entre a parte superior da pá posterior e o fundo do apoio frontal. Será apreciado que a extremidade inferior deste membro vertical intermediário porta a metade macho correspondente da interface de baioneta e deve ser referida como montagem de baioneta macho. O membro vertical intermediário é opcional e, portanto, não pretende ser limitativo. Se não estiver presente, a extremidade inferior do apoio frontal deve ser formada como a metade macho correspondente da interface de baioneta ou de outra forma configurada para conectar-se à pá posterior, de preferência, de maneira removível.

[00101] Se presente, o membro vertical intermediário pode ser facilmente substituído, caso sua interface de baioneta macho seja desgastada

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27/74 ou danificada, aumentando, portanto, a longevidade da armação da bicicleta. Além disso, um ponto de falha predeterminado pode ser projetado em algum lugar ao longo do membro vertical intermediário para permitir que ele se dobre ou quebre, se a pá posterior for submetida a cargas estruturais esmagadoras, como o que se pode esperar de um impacto no solo severo. A limitação de dano é alcançada ao permitir que essa montagem de baioneta macho falhe parcialmente ou quebre totalmente, de modo que a pá posterior ou a própria armação da bicicleta sejam poupadas de danos estruturais sérios ou irreparáveis, minimizando os custos de reparo. Deverá ser apreciado que uma montagem de baioneta macho danificado que cumpriu esta função não deve ser reparado, e precisa ser substituída por uma nova unidade. De forma similar, a placa de montagem superior da pá posterior pode ser facilmente substituída se sua interface de baioneta fêmea se desgastar ou danificar, aumentando assim a longevidade da pá posterior. No entanto, esta placa de montagem não requer um ponto de falha modificado.

[00102] As montagens de baioneta macho e fêmea na forma de realização preferida são feitas de alumínio, mas também podem ser feitas de outros materiais adequados para tais aplicações. Como será entendido por um habilitado na técnica, em arranjos alternativos, a placa de montagem superior pode ser formada como uma montagem baioneta macho e o membro vertical intermediário, se usado, ou a extremidade inferior do apoio frontal pode ser formada como a montagem de baioneta fêmea.

[00103] Em formas de realização preferidas da invenção, a pá frontal não requer uma interface, tal como uma interface de baioneta. A pá frontal não tem uma seção central superior rebaixada, pois isso comprometería a resistência de seu perfil (que é relativamente fino devido ao seu tamanho menor). Em vez disso, a interface da pá frontal pode utilizar um espaçador/conector que funciona como um flange para ampliar a área da base efetiva do apoio frontal. Este conector do apoio frontal é localizado e preso

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28/74 entre a extremidade inferior do apoio frontal e a seção central superior da pá frontal. Isso é conseguido inserindo parafusos ou outros fixadores apropriados do fundo da pá frontal nos pontos de anexação na extremidade inferior do apoio frontal e depois apertando os mesmos.

[00104] Em formas de realização alternativas da presente invenção, as superfícies da seção central superiores das pás frontal e/ou posterior podem ser configuradas como uma protuberância integrada que se eleva para cima para formar um apoio ou uma porção de um perfil de apoio, as extremidades superiores estão afixadas ou não possuem recursos de engate removíveis com a seção frontal ou posterior apropriada da armação. Será entendido que estes são apenas exemplos das maneiras pelas quais as pás podem ser montadas na bicicleta e não devem ser limitativas. As pessoas habilitadas na técnica apreciarão que as pás podem ser montadas na bicicleta de várias maneiras através do uso apropriado de fixadores, aberturas, rebaixos e/ou alojamentos ou qualquer combinação dos mesmos. Essa capacidade de permitir que as pás sejam anexadas e/ou destacadas com relativa rapidez provê ao usuário a capacidade de operar, transportar, armazenar e manter a bicicleta de maneira eficiente e conveniente.

Conjunto de Direção [00105] A bicicleta deve ser entendida como tendo um conjunto de direção, que pode ser manipulado pelo usuário enquanto a bicicleta está em movimento. Isso permite que o usuário controle o trajeto geral da viagem da bicicleta, além de permitir que o usuário equilibre a bicicleta ao iniciar a partir de uma posição estacionária e submersa.

[00106] Em formas de realização preferidas da invenção, o conjunto de direção está associado à seção frontal da bicicleta. Como observado anteriormente, um apoio frontal vertical é conectado à extremidade inferior da seção frontal. A pá frontal é montada transversalmente à extremidade inferior do apoio frontal. Deve ser entendido que toda a pá frontal e a maior parte do

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29/74 apoio frontal estão posicionadas debaixo d'água, enquanto a bicicleta está em condição de navegação.

[00107] A seção frontal substancialmente vertical da armação incorpora um tubo de cabeça fixo sobre o qual o conjunto de direção deriva sua orientação. O conjunto da direção inclui uma forquilha de direção. Em algumas formas de realização, a forquilha de direção é compreendida por um tubo direcionador substancialmente vertical com um balancim alongado voltado para a frente formado na base. A extremidade do balancim da forquilha voltado para a frente tem uma abertura de montagem transversal na qual a extremidade superior do apoio frontal é anexada de modo pivotante.

[00108] Embora intrínseco ao conjunto da direção, o movimento pivotante para a frente e para trás do apoio frontal é, de preferência, utilizado apenas para alterar diretamente o ângulo de ataque da pá frontal, como descrito na seção da barra do leme a seguir. Consequentemente, esse movimento totalmente independente não faz com que o apoio frontal produza um efeito de direção.

[00109] A forquilha de direção é inserida no interior do tubo da cabeça da armação e permite que a forquilha da direção gire de modo preso, pela qual o tubo da cabeça fixo da armação e o tubo direcionador rotativo inserido no mesmo compartilham o mesmo eixo geométrico central entre suas respectivas extremidades superiores e extremidades inferiores.

[00110] Nas formas preferidas, um guidão é fixado na extremidade superior do tubo direcionador da forquilha de direção. O guidão atua o tubo direcionador para girar em tomo de seu eixo geométrico central, o que faz com que o balancim da forquilha em sua base se mova da esquerda para a direita, em um movimento de arco de lado para o outro. Como resultado, o balancim da forquilha moverá o apoio frontal em sincronia direta com o movimento do guidão. Portanto, o apoio frontal atua efetivamente como um leme, permitindo que o usuário controle a direção do percurso da bicicleta.

Petição 870190087105, de 05/09/2019, pág. 39/116 /74 [00111] Em formas de realização preferidas, os guidões são anexados a um tronco intermediário e substancialmente horizontal, que, por sua vez, é anexada na extremidade superior do tubo direcionador. O tronco pode ter vários comprimentos para que o guidão possa ser personalizado de acordo com a preferência do usuário. Este método de anexação do guidão também é usado para bicicletas convencionais e, portanto, guidão e troncos adequados podem ser facilmente adquiridos pelos fabricantes de bicicletas convencionais e podem ser usados com modificações mínimas ou inexistentes.

[00112] No entanto, isso não deve ser limitativo e estão previstas outras maneiras de montar o guidão no tubo direcionador. Por exemplo, o guidão pode incluir um mecanismo de preensão que se encaixa diretamente em tomo da extremidade superior do tubo direcionador sem a necessidade de um tronco. Outras configurações alternativas para montar o guidão podem ser alcançadas de várias maneiras facilmente aparentes para as pessoas habilitadas na técnica.

[00113] O guidão e, portanto, a própria forquilha de direção, são configurados para ter uma faixa restrita de movimento que pode ser referida de arco de direção. O arco de direção deve ser entendido como o limite extremo da faixa de movimento que pode ser alcançada ao girar o guidão de um lado para o outro. Não é desejável ter um arco de direção irrestrito, pois uma mudança de direção abrupta ou significativa e descontrolada pode resultar na perda de elevação frontal gerada pela pá frontal. O fluxo laminar de fluido acima e abaixo da pá frontal deve permanecer substancialmente perpendicular à extensão da pá durante as curvas.

[00114] Em formas de realização preferidas da invenção, uma trava de direção é empregada para restringir o arco de direção. Na sua forma mais simples, a trava da direção é alcançada criando uma protuberância cujo trajeto se encaixa no ou dentro das fronteiras limitadas de uma área rebaixada. A protuberância pode fazer parte da forquilha da direção e da área rebaixada

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31/74 localizada em uma porção fixa em algum lugar na seção frontal da armação ou vice-versa. De preferência, a trava de direção é provida na extremidade inferior posterior do tubo de cabeça, mas pode ser posicionada em outro local. Outras maneiras de restringir o arco de direção serão facilmente evidentes para as pessoas habilitadas na técnica.

[00115] O balancim da forquilha voltado para a frente, na base da forquilha da direção, é configurado para engatar de forma pivotante na extremidade superior do apoio frontal, de modo que seja permitido algum movimento de oscilação do apoio, juntamente com a pá a ele afixada. Esse movimento é sobre um eixo transversal horizontal geralmente para frente e para trás, de modo que a pá possa ser inclinada ou declinada para aumentar ou diminuir seu ângulo de ataque.

[00116] Não é desejável que o apoio frontal tenha um arco oscilante irrestrito, pois uma mudança de direção abrupta ou significativa e descontrolada pode resultar em ângulos de ataque negativos e positivos extremos pela pá frontal. Isso poderia fazer com que a bicicleta mergulhasse agressivamente no nariz ou inclinasse excessivamente para cima a asa frontal, fazendo com que a asa frontal inclinasse excessivamente para cima fazendo com que levante e comece a atuar como um freio de arrasto, ou uma taxa de subida severa e insustentável que induz uma queda de velocidade.

[00117] O apoio frontal tem uma junção pivô formada na extremidade superior. Deve ser entendido que a junção pivô é uma braçadeira que pode ser utilizada para prover uma anexação pivotante à forquilha de direção, e para conectar a porção superior do apoio frontal ao braço da barra do leme voltado para a frente. A junção pivô pode ter uma cavidade ou um rebaixo na(o) qual o balancim da forquilha é inserido e conectado de forma pivotante por um pino ou eixo transversal. Consequentemente, o encaixe entre o balancim da forquilha e o rebaixo da junção pivô pode ser configurado de tal maneira que seja estabelecida uma restrição predeterminada do arco oscilante para o apoio

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32/74 frontal. A restrição do arco oscilante da junção pivô está, portanto, diretamente associada ao movimento pi votante para frente e para trás da extremidade inferior do apoio frontal.

[00118] No entanto, deve ser considerado que a configuração pivotante acima para a forquilha de direção e o apoio frontal não deve ser limitativa. Por exemplo, em outras formas de realização, o balancim da forquilha na base do tubo direcionador pode ser formado para conter uma cavidade ou um rebaixo na(o) qual a junção pivô é inserida e anexada de forma pivotante. A restrição do arco oscilante derivada da configuração da junção pivô também está diretamente associada ao movimento pivotante para cima e para baixo do braço da barra do leme. Nas formas de realização preferidas da presente invenção, a faixa restrita de movimento pivotante do apoio frontal também pode ser referida de arco da barra do leme.

Módulo da barra do leme [00119] O conjunto de direção também pode incluir um módulo da barra do leme. Um módulo da barra do leme deve ser entendido como uma estrutura que se estende para a frente da seção frontal da bicicleta e provê um meio de atuar o apoio frontal para produzir um controle automático de inclinação e subida auto corrigível para a pá frontal.

[00120] Em formas de realização preferidas, o módulo da barra do leme tem um braço de barra do leme que se estende para a frente. O braço da barra do leme é arqueado ou inclinado para baixo em direção à extremidade frontal, embora isso não pretenda limitar. Um braço da barra do leme pode ser configurado para ser reto, ou ter uma ou mais dobras para formar uma forma complexa. O módulo da barra do leme tem uma cabeça da barra do leme na extremidade de avanço do braço da barra do leme. A cabeça da barra do leme pode ser uma placa deslizante simples, um bulbo aerodinâmico ou um cone de nariz com uma forma adequada para deslizar abaixo e/ou ao longo da superfície da água, ou outro mecanismo de barra do leme pivotante em

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33/74 miniatura para constituir um módulo da barra do leme composto.

[00121] A cabeça da barra do leme tem um trajeto de percurso que mantém uma elevação constante em relação à superfície da água. O trajeto de percurso da cabeça da barra do leme pode estar abaixo ou ao longo da superfície da água. O trajeto de percurso responsivo da cabeça da barra do leme rege a orientação para cima ou para baixo do braço da barra do leme. O movimento pivotante resultante do braço da barra do leme também é referido como arco da barra do leme.

[00122] Em formas de realização preferidas, um apoio de junção pivô está presente para unificar a extremidade superior do apoio frontal e a extremidade posterior do braço da barra do leme, de modo que eles tenham um eixo de movimento comum. Portanto, o braço da barra do leme aciona o apoio frontal em sincronia. O módulo da barra do leme e o apoio frontal (e, portanto, a pá frontal) são efetivamente um conjunto unitário, que compartilha um eixo pivotante transversal comum afixado na extremidade do balancim da forquilha.

[00123] Em uso, o cabeçote da barra do leme procura manter uma elevação constante em relação à superfície da água quando em orientação de navegação. Se a pá frontal estiver percorrendo muito devagar devido à elevação insuficiente associada a baixas velocidades, a orientação do módulo da barra do leme migrará para uma inclinação. A medida que o apoio frontal se move em sincronia com o módulo da barra do leme, a pá frontal assume um ângulo de ataque positivo, se auto ajusta automaticamente para aumentar sua elevação.

[00124] Por outro lado, se a pá frontal estiver percorrendo muito rápido devido ao excesso de elevação associado a altas velocidades, a orientação do módulo da barra do leme migrará para um declínio. A medida que o apoio frontal se move em sincronia com o módulo da barra do leme, a pá frontal assumirá um ângulo de ataque negativo, se auto ajustando automaticamente

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34/74 para diminuir sua subida.

[00125] Assim, o módulo da barra do leme provê uma forma de sistema de controle para acionar o apoio frontal para produzir um controle automático de inclinação e subida auto corrigível para a pá frontal.

[00126] No entanto, deve ser apreciado que um módulo da barra do leme também pode se estender para trás a partir do apoio frontal, isto é, em direção ao apoio frontal e à pá posterior. Os habilitados na técnica entenderão que um módulo da barra do leme voltado para trás pode exigir contramedidas para restaurar a sincronicidade correta para alterar adequadamente o ângulo de ataque da pá frontal em relação ao movimento para cima e para baixo do braço da barra do leme. Um módulo da barra do leme voltado para trás também pode incluir uma aleta de cauda na extremidade de fuga do braço da barra do leme. Semelhante a uma cabeça de barra do leme de avanço, uma aleta de cauda da barra do leme de fuga pode ser uma placa deslizante simples, um bulbo ou cone aerodinâmico com uma forma adequada para deslizar abaixo e/ou ao longo da superfície da água, ou outro mecanismo de barra do leme pivotante em miniatura para constituir um módulo da barra do leme composto voltado para trás.

[00127] O módulo da barra do leme pode ser totalmente rígido ou parcialmente flexível. Por exemplo, o módulo da barra do leme como um todo ou em parte, pode ser formado a partir de um material plástico tendo uma memória de forma. Portanto, o módulo da barra do leme pode ser deformado na aplicação de força em uma área do módulo da barra do leme, mas restaura sua forma quando a força é removida. Será apreciado que o material plástico precisaria ter uma quantidade adequada de elasticidade e resiliência para ser deformável e ainda ser capaz de manter uma medida de rigidez estrutural, de modo que o módulo da barra do leme possa operar adequadamente. Um braço de barra do leme arqueado, ou um que tenha uma ou mais dobras que formam uma forma complexa, pode ajudar a atingir essa condição prévia em

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35/74 conformidade.

Seletor manual da Barra do Leme [00128] Em algumas formas de realização da presente invenção, o conjunto de direção pode incluir um atuador que é operável pelo usuário para ajustar o ângulo de ataque da pá frontal (isto é, para inclinar ou declinar a pá a partir de sua solicitação padrão). Isso permite que a orientação do acabamento da pá frontal seja manipulada manualmente, como necessário. Um atuador manual da barra do leme pode ser fabricado de várias maneiras que serão prontamente aparentes para as pessoas habilitadas na técnica. O atuador manual da barra do leme provê ao usuário uma opção de influenciar parcialmente ou selecionar completamente os atributos de acabamento de correção automática do veículo.

[00129] Nessas formas de realização, o atuador pode ser uma alavanca ou um dispositivo de pega por torção, montado no guidão, ao qual é conectada uma extremidade de um cabo de aço flexível, articulação ou semelhante. No entanto, isso não deve ser limitativo e o atuador pode assumir outras formas e ser posicionado em outro lugar na armação. Por exemplo, pode ser arranjado para operar sobre a pá posterior, individualmente ou em combinação com a pá frontal. Obviamente, será entendido que a pá posterior, ou uma seção da pá posterior, ou um mecanismo integrado, tal como um flape na própria pá posterior, precisará ser montada(o) na seção posterior da armação de modo a permitir um movimento pivotante em tomo de um eixo horizontal transversal.

Conjunto do Trem de Acionamento [00130] A bicicleta inclui um conjunto do trem de acionamento que transfere a energia do usuário (e/ou alguma outra fonte de alimentação (por exemplo, motor elétrico) para uma hélice (ou outro aparelho de força motriz) para criar propulsão. Assim, será apreciado que nas formas de realização preferidas da presente invenção, as várias subseções do mecanismo de

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36/74 acionamento trabalham juntamente em série para prover um trem de acionamento. Na parte da frente do conjunto do trem de acionamento, um mecanismo típico de pedal/manivela de bicicleta pode ser utilizado para movimento de pedalar com amês de modo a girar uma hélice para produzir empuxo. O conjunto do trem de acionamento também pode ser reconfigurado para acionar impulsores de jato de água, ou composto de várias configurações de hélices (e/ou outros aparelhos de força motriz).

[00131] Na forma de realização preferida da invenção, o conjunto do trem de acionamento utiliza uma combinação híbrida dos métodos de transmissão de potência ‘rodas dentadas acionadas por corrente’ e ‘unidade de caixa de engrenagens’, embora isso não pretenda ser limitativo. Um conjunto do trem de acionamento pode ser configurado para utilizar exclusivamente um método de transmissão de potência exclusivo. As configurações avançadas também podem ter mecanismos de deslocamento de roda dentada ou de mudança de engrenagem que podem ajustar as relações de transmissão enquanto a bicicleta está em operação. As razões de transmissão também podem ser ajustadas utilizando um conjunto de transmissão contínuo ou CVT (transmissão continuamente variável). Na forma de realização preferida da invenção, o conjunto do trem de acionamento é compreendido de duas subseções; o mecanismo de acionamento - e as unidades da caixa de engrenagens.

[00132] Em uma configuração, a subseção do mecanismo de acionamento é compreendida por uma roda de acionamento ativada por manivelas do pedal no pé, uma roda acionada e uma articulação flexível contínua. Na forma de realização preferida da invenção, a articulação flexível contínua é uma corrente de rolos de bicicleta convencional com uma pluralidade de elos individuais, associados a uma roda dentada de acionamento, uma roda dentada de acionamento e uma roda dentada de roda livre que provê ajuste de tração para a corrente de rolos. A roda dentada

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37/74 acionada é conectada diretamente a - e, portanto, aciona a subseção da unidade da caixa de engrenagens atrás dela. Deverá ser apreciado que, dado o ambiente em que a bicicleta será usada, pode ser usada uma corrente de rolos adequada com propriedades anticorrosivas. No entanto, não está além do escopo da presente invenção que a articulação flexível contínua esteja na forma de uma correia dentada flexível, associada a uma polia acionada dentada e uma polia acionada dentada.

[00133] Em formas de realização preferidas da invenção, a roda dentada de acionamento pode ser removível e trocada com rodas dentadas convencionais de bicicleta de vários tamanhos, também conhecidas como anéis de corrente. A capacidade de trocar os anéis de corrente pode ser útil para otimizar o desempenho da hélice com usuários de níveis variáveis de força e aptidão. O anel de corrente é associado a um eixo horizontal geralmente transversal que passa através de uma abertura através da armação da bicicleta. Os braços da manivela que levam aos pedais estão conectados nas duas extremidades do eixo. O eixo governa o eixo de rotação do anel de corrente, e será referido como eixo de manivela.

[00134] O eixo de manivela é configurado para passar por uma abertura complementar na seção apropriada da armação da bicicleta, tipicamente na braçadeira inferior ou próximo a mesma. A braçadeira inferior da armação da bicicleta suporta e prende o eixo geométrico de rotação do eixo da manivela via mancais de esferas de metal ou mancais de agulhas de metal em ambos os lados, mas isso não deve ser limitativo. Buchas flangeadas feitas de materiais não ferrosos, cerâmicos, plásticos ou outros materiais de baixo atrito podem ser usados.

[00135] Em formas de realização preferidas, a braçadeira inferior (e, portanto, o mecanismo de acionamento) é associada à seção posterior da armação. No entanto, não está além do escopo da presente invenção que o mecanismo de acionamento esteja associado à seção frontal da armação e não

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38/74 à traseira. Por exemplo, a bicicleta pode estar relativamente reclinada para colocar o usuário em uma posição reclinada ou inclinada. Será apreciado que isso pode significar que a geometria e a colocação do mecanismo de acionamento e do conjunto de hélices podem ser adequadamente arranjadas para permitir isso.

[00136] O anel de corrente inclui um meio pelo qual pode ser girado. Em formas de realização preferidas, a anel de corrente inclui um par de manivelas e pedais, um para cada pé do usuário. Será apreciado que o movimento alternado para cima e para baixo das pernas do usuário é convertido no movimento rotacional do anel de corrente. No entanto, em algumas formas de realização da invenção, os braços de manivela do mecanismo de acionamento podem ser personalizados para incluir ou serem conectados a um par de alavancas oscilantes ou similares que podem ser atuados pelos braços do usuário de maneira semelhante a um ciclo manual ou atuados pelas pernas do usuário, de maneira semelhante a uma máquina de step de academia. As alavancas oscilantes também podem ser ativadas por uma combinação de movimentos de braços e pernas. Será apreciado que a geometria do mecanismo de acionamento e do conjunto de hélices pode precisar ser configurada adequadamente para permitir isso, de uma maneira que seja prontamente aparente para as pessoas habilitadas na técnica.

[00137] Na forma de realização preferida, o conjunto do trem de acionamento também inclui uma subseção consecutiva compreendida de duas unidades de caixa de engrenagens. A roda dentada acionada aciona uma unidade de caixa de engrenagens superior (acima da água) que é conectada a uma segunda unidade de caixa de engrenagens (abaixo da água) através de uma haste de acionamento rotativa que corre paralelo e atrás do apoio frontal. No entanto, isso não deve ser limitativo, pois a haste de acionamento rotativa pode ser posicionada à frente, ou montada dentro do apoio frontal.

[00138] A unidade da caixa de engrenagens superior é montada, de

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39/74 preferência, através de uma placa de reforço próxima à braçadeira inferior, que é localizada na porção da armação da bicicleta que opera acima da superfície da água. No entanto, isso não deve ser limitativo e outras formas de montagem da unidade da caixa de engrenagens superior serão prontamente previstas.

[00139] A unidade da caixa de engrenagens inferior é, de preferência, montada na extremidade de fuga inferior do apoio posterior que aloja o conjunto de hélices e, portanto, deve tipicamente operar debaixo d'água. Em formas de realização preferidas da invenção, será apreciado que as porções do conjunto do trem de acionamento que permanecem sob a água a velocidades de navegação são, de preferência, cobertas por uma carenagem aerodinâmica para proteção, redução de arrasto, segurança e estética.

[00140] Ambas as unidades da caixa de engrenagens (contendo engrenagens cônicas) transmitem a potência de acionamento para a hélice na direção rotacional correta, como necessário para atuar o conjunto de hélices corretamente. Os tamanhos das engrenagens cônicas internas nesta subseção, em conjunto com os tamanhos das rodas dentadas da subseção do mecanismo de acionamento anterior, produzem a razão de acionamento apropriada emitida pelo conjunto do trem de acionamento. A razão apropriada de acionamento do pedal para a hélice é determinada pelo tipo, passo e classificação de RPM do desenho da hélice.

[00141] As caixas de engrenagens são conectadas por uma haste de acionamento rotativa, pela qual a caixa de engrenagens superior pode transmitir potência de acionamento para a caixa de engrenagens inferior. De preferência, a haste de acionamento rotativa é conectada às caixas de engrenagens por meio de conexões de interface estriadas ou similares.

[00142] Adicionalmente, não está além do escopo da presente invenção que o conjunto do trem de acionamento esteja associado a um motor elétrico ou a um motor de combustão ou similar (para uso sozinho e/ou em

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40/74 combinação com pedais ou outra entrada de potência humana). No entanto, em tal forma de realização, o motor e sua localização precisariam ser adequadamente adaptados para operar no ambiente, no qual a invenção deve ser usada. Por exemplo, um motor elétrico pode ser introduzido no início, no meio ou no final do conjunto do trem de acionamento. Na última situação, o motor elétrico é integrado ao próprio conjunto de hélice, de maneira que sua saída de potência desvia o conjunto do trem de acionamento, e é transmitido diretamente à hélice. No entanto, a conexão de acionamento entre o conjunto do trem de acionamento alimentado por pedal e o conjunto de hélices acionado por motor é mantida de maneira a criar uma condição de auxílio por pedal. O usuário pode auxiliar o motor a fim de prolongar a vida útil da bateria, ou o motor pode ser ativado para auxiliar (ou assumir o controle completamente), a fim de preservar os níveis de energia do usuário. Uma conexão de acionamento com auxílio de pedal pode ser obtida utilizando interruptores/sensores eletrônicos juntamente com acopladores mecânicos tais como, mancais rotativos unidirecionais ou mecanismos de catraca.

[00143] Em outro exemplo, uma unidade (ou unidades) de motor/hélice elétrica(s) pode(m) ser introduzida(s) em qualquer local prático pelo qual uma unidade de propulsão auxiliar seja totalmente independente do conjunto primário do trem de acionamento e hélice. E vantajoso ter unidades elétricas auxiliares de motor/hélice programadas eletronicamente, de modo que a dispensação de empuxo independente das unidades elétricas auxiliares seja complementar à maneira pela qual o conjunto primário de trem de acionamento e hélice operado por pedal. Embora as adaptações motorizadas (elétricas ou não) pretendam prover uma condição de auxílio ao pedal para estender a faixa de operação do veículo, não está fora do escopo da presente invenção ter uma configuração totalmente motorizada, em que todos os recursos ou conjuntos de acionamento necessários para pedalar são excluídos.

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Conjunto de Hélices [00144] Em formas de realização preferidas da presente invenção, a bicicleta tem um conjunto de hélice, como uma forma de aparelho de força motriz, que recebe energia rotacional do usuário através do conjunto do trem de acionamento, através da subseção do mecanismo de acionamento e da subseção da(s) unidade(s) da caixa de engrenagens. Portanto, o conjunto do trem de acionamento anterior transmite energia rotacional para o conjunto de hélice. No entanto, não está além do escopo da presente invenção que o conjunto do trem de acionamento e o conjunto de hélices sejam um conjunto unitário singular, com uma série de várias rodas dentadas acionadas por corrente operando diretamente a hélice.

[00145] O conjunto de hélices pode ser entendido como tendo uma extremidade posterior e uma extremidade frontal. Em formas de realização preferidas da presente invenção, a extremidade posterior do conjunto de hélices é um cubo do mancai no qual uma haste da hélice é instalada e contida de modo preso. O conjunto de hélices tem uma haste da hélice que gira ao longo do eixo geométrico central de um cubo do mancai com uma orientação horizontal longitudinal em relação à armação da bicicleta, a haste da hélice se projeta além da extremidade frontal do cubo, na qual uma hélice está conectada. Em formas de realização preferidas da presente invenção, o cubo do mancai do conjunto de hélices está associado à seção posterior da armação da bicicleta, de modo que o cubo do mancai possa puxar a seção posterior da bicicleta para frente.

[00146] O próprio cubo pode utilizar mancais de esferas, mas também pode incluir buchas alternativas com flanges para prover um rebordo sobre suas aberturas. O cubo do mancai do conjunto de hélices é conectado a uma abertura correspondente na seção posterior da armação. Essa abertura da armação deve agora ser referida como tubo de empuxo, e deve ser entendida como tendo uma extremidade frontal e uma extremidade posterior. O tubo de

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42/74 empuxo pode ter uma seção transversal circular, mas isso não deve ser limitativo, pois outras seções poligonais ou outras seções transversais podem ser utilizadas. Em formas de realização preferidas da presente invenção, o tubo de empuxo tem uma seção transversal retangular.

[00147] Na forma de realização preferida da invenção, o tubo de empuxo da armação é localizado abaixo do nível da água, adjacente à extremidade inferior do apoio posterior e acima da pá posterior, mas isso não deve ser limitativo. O tubo de empuxo pode estar localizado em outro local no apoio frontal ou na própria pá posterior. De preferência, a linha central do tubo de empuxo (e, portanto, o eixo geométrico da hélice) é posicionada substancialmente mais alta que a corda da pá posterior, de modo que a própria pá posterior possa proteger as lâminas da hélice contra impactos no solo.

[00148] A localização do tubo de empuxo ao longo do apoio frontal determina a posição da hélice em relação à superfície da água. Além disso, o comprimento pretendido do cubo do mancai determinará a localização real para frente da hélice em relação ao apoio posterior. A localização da hélice deve ser profunda o suficiente para que suas lâminas não quebrem acima da superfície da água, com distância suficiente para limpar outras partes da bicicleta, assim como o usuário.

[00149] Em formas de realização preferidas, a hélice é localizada na frente do apoio frontal da armação e no bordo de avanço da pá posterior. A hélice pode estar localizada entre as pás frontal e posterior. A hélice é, de preferência, posicionada acima da altura da pá posterior, de modo que quando a hidrobicicleta está no lugar de uma superfície fora da água (por exemplo, colocada em terra), as lâminas da hélice não tocam a superfície. Esse arranjo ajuda a proteger as lâminas da hélice contra danos causados pelo impacto no solo e permite que a bicicleta fique facilmente na vertical em uma superfície horizontal do solo, como quando está em manutenção ou não está em uso. Altemativamente, a hélice pode ser posicionada alinhada com a pá posterior.

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Em tais arranjos, a pá posterior pode ser acoplada a ou incluir um ou mais apoio(s) ou suporte(s) que se estende abaixo da pá posterior para proteger as lâminas da hélice de impactos no solo quando colocadas sobre uma superfície fora da água. Alternativamente, a hidrobicicleta pode ser posicionada em um(a) estrutura ou apoio quando fora da água para auxiliar a impedir que componentes como as lâminas da hélice sejam danificados.

[00150] Em formas de realização preferidas, a hélice fica voltada para a frente, de modo que o tubo de empuxo e a haste da hélice estejam localizados atrás da hélice voltada para a frente. Na forma de realização preferida da invenção, a caixa de engrenagens inferior é montada de modo preso na extremidade posterior do tubo de empuxo. Visto que o cubo do mancai do conjunto de hélices é rosqueado de modo preso à extremidade frontal do tubo de empuxo.

[00151] A haste da hélice roda ao longo do eixo geométrico central do cubo do mancai, pelo qual a haste da hélice se estende para fora na frente do cubo, e também atrás do cubo. A extremidade posterior da haste da hélice que se projeta atrás do cubo, é orientada para ficar alinhada com o eixo voltado para a frente da caixa de engrenagens inferior. A extremidade frontal da haste da hélice se projeta na frente do cubo e é orientada para ser anexada à hélice. Entende-se que a hélice puxa a haste da hélice e seu cubo do mancai (e, portanto, toda a bicicleta) para frente junto com a mesma.

[00152] A caixa de engrenagens inferior tem um eixo voltado para a frente com uma interface estriada ou semelhante, que provê um acoplamento correspondente à extremidade posterior da haste da hélice. O acoplamento eixo-para-haste entre essas duas partes ocorre dentro e ao longo da linha central do tubo de empuxo. Deve ser entendido que, neste arranjo, o acoplamento permite que o eixo da caixa de engrenagens e a haste da hélice deslizem para dentro e para fora livremente um do outro, mesmo quando forças de acionamento rotativas são aplicadas. No entanto, esse acoplamento

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44/74 de deslizamento livre é mantido de modo preso no lugar pela restrição estrutural criada quando a caixa de engrenagens inferior e o cubo do mancai da hélice são afixados de modo preso ao tubo de empuxo.

[00153] A caixa de engrenagens inferior tipicamente tem duas engrenagens cônicas, incluindo uma engrenagem de acionamento e uma engrenagem acionadora, com a engrenagem de acionamento girando em tomo da haste de acionamento rotativa principalmente orientada verticalmente. A engrenagem acionadora pode estar localizada em um plano principalmente acima ou principalmente abaixo do eixo central da haste da hélice. Os dentes na malha de engrenagem de acionamento com dentes na engrenagem acionadora para transmitir a potência de haste rotativa formam a haste de acionamento rotativa à haste da hélice.

[00154] O cubo do mancai suporta toda a força de tração criada pela hélice. Como o cubo está diretamente conectado à armação via tubo de empuxo, será apreciado que a extremidade inferior do apoio frontal (e, portanto, toda a bicicleta) seja puxada para frente pelo conjunto de hélices, sem transferir cargas de empuxo estranhas contra o eixo da caixa de engrenagens inferior.

[00155] Será entendido que a hélice tem pás que surgem de uma saliência cilíndrica central com a finalidade de gerar propulsão. O diâmetro preferido da saliência cilíndrica central é de aproximadamente 2 polegadas ou 50 mm. Duas ou mais lâminas da hélice podem ser utilizadas dentro de uma faixa de diâmetro de aproximadamente 8 a 14 polegadas (aproximadamente 203 a 355 mm), para girar no sentido horário ou anti-horário, conforme visto na parte posterior do veículo, uma hélice direita ou esquerda respectivamente. Em algumas formas de realização, as pontas das pás individuais podem ser unidas por um fio fino de material adaptado para se estender ao longo do trajeto de percurso circular das extremidades da lâmina - formando assim um anel protetor que se assemelha ao tamanho (diâmetro) da hélice. Em uma

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45/74 forma de realização alternativa, uma carenagem estática fixa de diâmetro ligeiramente maior (a fim de limpar as lâminas) pode ser colocada adjacente aos trajetos de extremidade da lâmina para formar uma capa protetora em tomo da hélice.

[00156] Em uma forma de realização preferida, a extremidade frontal da haste da hélice requer um fixador, como uma contraporca, para impedir que a hélice se retire da haste de acionamento quando o empuxo é produzido. As pessoas habilitadas na técnica sabem que outros fixadores, tais como, pinos de chaveta, anéis de retenção, parafusos de mola, ganchos carregados por mola, ou trincos e ganchos de liberação rápida, e similares, podem ser utilizados para prender a hélice, ou para prender um bloco de acionamento auxiliar ( se utilizado). A extremidade frontal da haste da hélice deve ter uma estria hexagonal ou similar, e uma seção rosqueada à frente. A estria da haste da hélice pode ser acoplada diretamente a uma abertura correspondente ao longo do centro da hélice, ou indiretamente, através de um bloco de acionamento auxiliar encapsulado dentro da saliência da hélice cilíndrica.

[00157] Em uma forma de realização preferida, a estria hexagonal da haste da hélice é conectada a um bloco de acionamento auxiliar com uma seção transversal hexagonal uniforme ao longo do comprimento de seu perímetro externo. No entanto, isso não pretende ser limitativo, pois qualquer seção poligonal, afilada ou uniforme, pode ser empregada para essa finalidade. O bloco de acionamento se encaixa em uma cavidade interna correspondente na extremidade frontal da saliência da hélice cilíndrica.

[00158] O bloco de acionamento também pode ser feito de material semiflexível, tal como borracha, para prover uma medida de absorção de choque caso a hélice atinja o substrato ou um objeto estranho enquanto estiver em uso. Além disso, o bloco de acionamento pode ser desenhado para proteger e isolar o trem de acionamento e o usuário do impacto, cisalhando completamente ao longo da sua interface da haste da hélice. Deve ser

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46/74 entendido que um bloco de acionamento de autocisalhamento precisa ser substituído de modo a restaurar a operação normal da hélice.

[00159] O bloco de acionamento também pode ser desenhado para engatar a hélice de acordo com sua direção de empuxo, mas além disso também permite que a hélice roda livremente na direção oposta. Uma ação de rodar livremente unidirecional incorporada no bloco de acionamento pode ser alcançada utilizando linguetas, mecanismos de cunha com agulhas de rolos ou mancais de esferas e mecanismos de embreagem ou fricção e similares.

[00160] Esse sistema pode ser útil em situações em que não é desejável que uma hélice parada reduza a velocidade do veículo, ou que uma hélice rotativa reversa sirva como freio. Um giro unidirecional ou um bloco de acionamento unidirecional são especialmente úteis quando a bicicleta é impulsionada para a frente por condições ambientais externas, como fortes correntes de água, formações de ondas ou ventos de cauda - em um ritmo mais rápido do que o usuário pode ou deseja para corresponder com a pedalada.

[00161] Um cone de nariz pode ser utilizado para tomar aerodinâmica a área frontal da saliência da hélice cilíndrica. O cone do nariz pode ser anexado diretamente na haste da hélice, ou no próprio bloco de acionamento localizado intemamente. Como o fixador (por exemplo, contraporca) suporta toda a carga de empuxo da hélice, o cone do nariz aerodinâmico não suporta carga e pode ser feito de materiais leves.

[00162] Na forma de realização preferida da presente invenção, o eixo rotacional da hélice é posicionado substancialmente mais alto que a corda da pá posterior, de modo que a própria pá posterior possa proteger as lâminas da hélice de impactos no solo. Adicionalmente, essa posição também permite que a hélice gere um fluxo laminar de água mais rápido sobre a superfície superior da pá posterior diretamente atrás da mesma. Isso cria um reforço na elevação, especialmente durante a aceleração em baixa velocidade,

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47/74 aumentando o diferencial de pressão entre as superfícies superior e inferior da pá posterior ao longo da área central atrás da hélice.

[00163] Em formas de realização alternativas, hélices de passo variável podem ser utilizadas para maximizar a eficiência de alta velocidade e o empuxo de baixa velocidade. Em outras formas de realização, um conjunto de hélices contendo duas hélices contra-rotativas em tandem pode ser utilizado colinear ou deslocado. Ainda outra forma de realização pode ter dois conjuntos de hélices idênticos anexados a ambos os lados do apoio frontal, girando em direções opostas.

[00164] Em outras formas de realização alternativas, um conjunto de hélices com eixo de rotação variável pode ser utilizado, pelo qual a direção de empuxo da hélice pode ser substancialmente redirecionada para baixo a fim de produzir elevação. Ao lançar a partir de uma posição estacionária submersa, esse princípio de vetor de empuxo pode ser adotado para aumentar ou mesmo substituir quaisquer características de flutuabilidade embutidas da bicicleta com hidrofólio. O conjunto de hélices deve, portanto, ser orientado propositadamente para criar uma transição progressiva, de produzir elevação inicialmente para eventualmente produzir empuxo para trás. Deve ser apreciado que o eixo de rotação da hélice deve ser redirecionado para impulsionar a bicicleta para frente assim que suas pás começarem a gerar elevação adequada. Conjuntos de hélice singulares ou múltiplos utilizados para vetorização por empuxo podem ou não ser diretamente acoplados ao conjunto do trem de acionamento. Os conjuntos de hélices auxiliares motorizados de vetorização por empuxo (ou bicos de corrente de jato), por exemplo, podem ser introduzidos em qualquer local prático da bicicleta que seja totalmente independente do conjunto primário de trem de acionamento e hélice.

[00165] Será apreciado por pessoas habilitadas na técnica que a estrutura da armação e o apoio posterior talvez precise ser rearranjada para

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48/74 acomodar essas variações ou combinações dessas variações, e para garantir que as lâminas da hélice não entrem em contato com nenhuma parte da bicicleta ou usuário. Também será apreciado que este aspecto da invenção também pode ser usado com bicicletas com hidrofólio mais convencionais, em vez das formas de realização preferidas aqui descritas.

[00166] Em formas de realização preferidas da invenção, a bicicleta com hidrofólio é formada a partir de uma faixa de componentes modulares. Os componentes modulares podem incluir um ou mais dos hidrofólios, módulos de flutuação, conjunto de direção, módulo da barra do leme, conjunto do trem de acionamento e conjunto de hélices ou grupos de dois ou mais desses componentes. A modularidade dos componentes oferece ao usuário a capacidade de personalizar toda a bicicleta.

Usando a Bicicleta com Hidrofólio [00167] Operar a bicicleta com hidrofólio é uma habilidade adquirida. A bicicleta com hidrofólio pode ser lançada de duas maneiras diferentes; ou de uma armação acima da água, como um cais ou doca; de uma posição inicial totalmente submersa ou substancialmente estacionária (onde o usuário remontou a bicicleta depois de ser separado do veículo em águas abertas).

[00168] Na situação anterior, lançando-se de uma estrutura acima da água, o lançamento começa a partir de uma estrutura de cais ou doca com folga suficiente entre a superfície da água e o leito do substrato diretamente abaixo; caso contrário, o usuário e a bicicleta poderão fazer contato pesado com o substrato durante o lançamento.

[00169] O usuário fica de pé e abaixa a pá posterior e a hélice na água logo abaixo da borda do píer, enquanto segura o guidão. A bicicleta é saltada para fora com uma orientação do nariz para cima, de modo que a pá frontal fique acima da água. O usuário em equilíbrio momentâneo, fica com um pé no píer, e se prepara para colocar o outro pé no pedal de avanço preferido da bicicleta. Em um movimento fluente, o usuário se move para frente

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49/74 empurrando com um pé no píer, enquanto transfere o peso corporal para o pedal de avanço e abaixa o guidão e a pá frontal sobre a água.

[00170] O usuário senta no assento ou na selim e nos pedais imediatamente para girar a hélice e gerar propulsão para a frente. Mesmo que a bicicleta e o usuário afundem momentaneamente, desde que a hélice produza uma taxa progressiva de aceleração desde o início, as pás gerarão a elevação necessária para subir o usuário e a bicicleta acima da água e uma condição de navegação seja atingida.

[00171] Na última situação de lançamento de uma posição estacionária total ou substancialmente submersa, o usuário nada próximo à bicicleta semiflutuante e a reorienta para uma posição vertical e substancialmente horizontal. O método exato de remontar a bicicleta, pela qual o usuário pode, eventualmente, ficar de pé sobre os pedais com os dois pés, à medida que a bicicleta semiflutuante é empurrada para baixo e completamente debaixo d'água, depende muito da habilidade aprendida e da abordagem preferida que pode variar de pessoa para pessoa. A partir desse estado de equilíbrio estacionário (a cabeça e os ombros do usuário acima da água), o movimento de pedalada é aplicado até que seja alcançado progressivamente um momento para frente suficiente de modo que as pás criem elevação suficiente para levantar a bicicleta e o usuário para fora da água.

[00172] Em resumo, será apreciado que a presente invenção provê uma série de vantagens sobre os dispositivos da técnica anterior, como discutido ao longo da seção anterior do relatório descritivo. Essencialmente, elas incluem:

• facilidade de montagem e desmontagem;

• projetado propositadamente para transporte e armazenamento práticos;

• a construção modular facilita o reparo e a manutenção fáceis e econômicos;

• a construção modular provê um trajeto de atualização infinito

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50/74 para aproveitar capacidades de desempenho melhoradas, preferenciais ou especializadas;

• os elementos de flutuabilidade permitem que a bicicleta tenha flutuabilidade pelo menos ligeiramente positiva para evitar afundamentos e para auxiliar na reinicialização em águas profundas, enquanto ainda é aerodinâmica na forma para minimizar o arrasto;

• capaz de ser lançada, ou conforme o caso, em águas abertas a partir de uma posição estacionária submersa;

• construção robusta e pontos de falha projetados estrategicamente posicionados limitam os danos à bicicleta caso ela entre em contato com objetos submersos e terreno; ou • pelo menos, oferece ao público uma escolha útil.

Breve Descrição dos Desenhos [00173] Outros aspectos da presente invenção serão evidentes a partir da descrição a seguir, que é dada apenas a título de exemplo e com referência aos desenhos anexos, nos quais:

A Figura 1 é uma vista em perspectiva de uma forma de realização de exemplo de uma bicicleta com hidrofólio;

A Figura IA é uma vista em perspectiva de uma armação nua representando as extensões do apoio e a posição dos seus respectivos hidrofólios explodidos a partir da mesma;

A Figura 1B é um desenho em perspectiva de uma forma de realização preferida de uma montagem de baioneta intermediária para conectar a pá posterior à armação;

As Figuras 2 e 2A são vistas em perspectiva de uma forma de realização de exemplo de uma bicicleta com hidrofólio com módulos de flutuação;

A Figura 2B é uma vista em perspectiva representando uma carenagem de hélice de exemplo que provê uma cobertura aerodinâmica e

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51/74 flutuante que encapsula o apoio posterior e o trem de acionamento inferior;

A Figura 2C é uma série de duas vistas em perspectiva que representam uma peça de cauda de proteção opcional na porção posterior da carenagem de apoio aerodinâmica;

A Figura 3 é uma vista em perspectiva de uma forma de realização que representa o arranjo de hidrofólio preferido que é uma configuração de canard;

A Figura 3A é o perfil de seção transversal de uma pá de tipo supercrítica desenvolvida especificamente para uma forma de realização de exemplo da presente invenção;

A Figura 3B é uma vista em perspectiva representando uma forma de realização de exemplo de um arranjo biplano de hidrofólio que utiliza uma pá secundária ou auxiliar;

A Figura 3C é uma vista em perspectiva representando uma forma de realização de exemplo de um arranjo de hidrofólio que utiliza uma pá posterior de estilo elíptico;

A Figura 3D é uma vista em perspectiva representando uma forma de realização de exemplo de um arranjo de hidrofólio que utiliza uma pá posterior em flecha;

A Figura 3E é uma vista em perspectiva representando uma forma de realização de exemplo de um arranjo de hidrofólio que utiliza uma pá posterior perfuradora da superfície;

As Figuras 4 & 4A são vistas em perspectiva de uma forma de realização de exemplo de um conjunto de direção;

A Figura 5 é uma vista em perspectiva de uma forma de realização de exemplo de um conjunto de barra do leme preferido;

A Figura 5A é uma vista em perspectiva explodida da Figura 5;

A Figura 5B é uma série de vistas em perspectiva típicas de

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52/74 diferentes braços de barra do leme e cabeças de barra do leme;

A Figura 6 é uma vista em perspectiva de uma forma de realização de exemplo de um conjunto de trem de acionamento preferido;

A Figura 6A é uma vista em perspectiva explodida de uma forma de realização de exemplo de um conjunto de trem de acionamento preferido, representando suas duas subseções principais; o mecanismo de acionamento e as unidades da caixa de engrenagens, relativas à colocação do conjunto de hélices;

A Figura 6B é uma vista em perspectiva explodida de uma forma de realização de uma subseção de mecanismo de acionamento;

A Figura 6C é uma vista em perspectiva explodida de uma forma de realização de uma subseção de mecanismo de acionamento, em relação à armação da bicicleta e à unidade da caixa de engrenagens superior;

A Figura 6D é um diagrama de locais típicos onde um único motor ou uma série de motores pode ser introduzido(a) ao longo do trajeto de acionamento do conjunto do trem de acionamento;

A Figura 6E é uma vista em perspectiva de uma forma de realização de exemplo de um conjunto do trem de acionamento alternado que incorpora um motor elétrico de acionamento central;

A Figura 6F é uma vista em perspectiva de uma armação nua desenhada especificamente para aceitar um conjunto de trem de acionamento que incorpora um motor elétrico de acionamento central, tipicamente identificado pela ausência de um tubo de apoio inferior;

A Figura 6G é uma vista em perspectiva de uma armação nua desenhada especificamente para aceitar um conjunto de trem de acionamento que incorpora um motor elétrico de acionamento central, representando um módulo de braçadeira inferior de modo que a armação possa voltar para uma configuração manual não motorizada;

A Figura 7 é uma vista em perspectiva de uma forma de

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53/74 realização de exemplo de um conjunto de hélices preferido, em relação ao tubo de empuxo da armação e à caixa de engrenagens inferior;

A Figura 7A é uma vista em perspectiva explodida de uma forma de realização de exemplo de um conjunto de hélices preferido;

A Figura 7B é uma vista em perspectiva explodida de uma forma de realização de exemplo de uma configuração preferida de um bloco de acionamento de hélice do tipo catraca;

A Figura 7C é uma vista em perspectiva explodida de uma forma de realização de exemplo de uma hélice preferida;

As Figuras 7D e 7E são diagramas de locais típicos onde a hélice pode ser posicionada, em relação à superfície da água e à pá posterior enquanto a bicicleta está no modo de navegação;

A Figura 8 é uma vista em perspectiva representando uma posição inicial favorável para a bicicleta com hidrofólio com uma manobra de lançamento que molhe ‘acima da água’;

A Figura 9 é uma vista em perspectiva representando uma posição momentânea favorável para a bicicleta com hidrofólio e o condutor, antes de iniciar uma manobra de lançamento submersa;

A Figura 10 é uma vista em perspectiva representando uma posição favorável de navegação na superfície acima da água.

Melhores Modos para Realizar a Invenção [00174] A Figura 1 mostra uma forma de realização de exemplo de uma bicicleta com hidrofólio (150), na qual todos os seus vários conjuntos e componentes são anexados à sua armação principal (100). Geralmente a bicicleta com hidrofólio é subdividida em duas seções - a seção frontal (100F) em que a direção e passo/elevação do veículo são controlados; e a seção posterior (100R) da qual o veículo deriva seu modo de propulsão e sua fonte substancial de elevação.

[00175] As várias partes de uma forma de realização preferida da

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54/74 armação principal (100) são representadas nas Figuras 1 e IA. Um membro horizontal (101) da armação principal (100) conecta a seção frontal (100F) e a seção posterior (100R) juntas. A forquilha de direção (401) (também vista na Figura 4A) deriva sua orientação do tubo da cabeça (102), que também restringe o movimento de um lado para o outro da forquilha (401) através de uma fenda do restritor (102a).

[00176] Um selim de bicicleta típico (103a) é convencionalmente fixado a uma coluna do assento típica (103b) que é então inserida no tubo de assento (103) que forma uma interface telescópica ajustável. A posição da coluna do assento (103b) é presa por um gancho de assento (103c) que engancha a extremidade superior do tubo do assento (103) da armação da bicicleta (100).

[00177] A configuração geral da armação principal (100) inclui um apoio frontal (104) e um apoio posterior (106). O apoio frontal (104) também faz parte de um conjunto de direção (400) (visto na Figura 4) e, portanto, é um membro estrutural reativo com orientação variável em relação à armação da bicicleta (100). O apoio posterior (106) é um membro estrutural fixo da armação da bicicleta (100) que se estende para baixo a partir de um tubo de apoio inferior (107) e do membro horizontal (101). A orientação horizontal e transversal do tubo da braçadeira inferior (107) tem aberturas em ambos os lados, nos quais o mecanismo de acionamento (601) (visto na Figura 6A) é integrado.

[00178] Um tubo de empuxo (109) é localizado na ou perto da extremidade inferior do apoio posterior (106). A orientação horizontal e longitudinal do tubo de empuxo (109) tem uma extremidade frontal, sobre a qual o conjunto de hélices (700) (visto na Figura 7) é integrado nesta forma de realização de exemplo. Um reforço de montagem (108) é localizado atrás e adjacente ao tubo da braçadeira inferior (107). O reforço de montagem (108) e a extremidade posterior do tubo de empuxo (109) são ambos pontos de

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55/74 montagem, nos quais a unidade da caixa de engrenagens (subseção (602) vista na Figura 6A) é integrada.

[00179] Um membro vertical intermediário (110) é localizado entre o fundo do tubo de empuxo (109) e uma seção central superior de uma pá posterior (302). A extremidade superior do membro vertical (110) é integrada de modo preso no fundo do tubo de empuxo (109) via fixadores apropriados (109a), como representado na Figura 1B, tomando-se assim uma extensão estrutural unificada do apoio posterior (106) da armação de bicicleta (100).

[00180] A extremidade inferior do membro vertical (110) é projetada para ter uma forma de baioneta macho que provê uma interface de liberação rápida quando conectada à sua contraparte ou sapata de baioneta fêmea (111) e é travada de modo preso no lugar por um parafuso (111a). Esta sapata de baioneta fêmea (111) também está integrada na seção central superior da pá posterior (302). Os fixadores apropriados (302a) inseridos no fundo da porção posterior da pá (302) são apertados contra áreas rosqueadas no fundo da sapata de baioneta fêmea (111). Essa interface traseira de exemplo entre a armação (100) e a pá posterior (302) permite modularidade para facilitar a desmontagem para armazenamento, transporte, reparo, troca de peças para ajuste de desempenho, etc.

[00181] A extremidade inferior do apoio frontal (104) tem um flange intermediário ou uma sapata de apoio frontal (105) que provê uma fundação mais larga para permitir uma conexão mais segura para uma pá frontal (301). Este(a) flange ou sapata do apoio frontal (105) é preso(a) entre o fundo do apoio frontal (104) e a seção central superior da pá frontal (301). Como mostrado na Figura 5A, fixadores apropriados (301a) são inseridos a partir do fundo da seção central da pá frontal (301) e são apertados contra áreas rosqueadas na extremidade inferior do apoio frontal (104). Esta interface frontal de exemplo pode igualmente permitir a remoção da pá frontal (301) da armação (100) para facilitar a modularidade como discutido acima.

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56/74 [00182] A Figura 2 representa uma vista em perspectiva de uma forma de realização de exemplo de uma bicicleta com hidrofólio (150) com módulos de flutuação (201 e 202). Embora a forma de realização preferida seja separada em uma seção do módulo frontal (201) e uma seção do módulo posterior (202), um módulo de flutuação unificado singular (não mostrado) também pode ser adotado. A ilustração continua mostrando uma carenagem de apoio simplificada (203) que cobre a metade inferior da subseção da unidade da caixa de engrenagens (602) (como pode ser visto na Figura 6A), o apoio posterior (106), o tubo de empuxo (109) e a membro vertical de baioneta (110) abaixo do mesmo (como mostrado na Figura IA).

[00183] Um módulo de armazenamento opcional (202a) está, de preferência, localizado na frente do módulo de flutuação (202) e abaixo do selim (103a). Este módulo pode ser utilizado como uma área de armazenamento, ou pode alojar uma bateria se um motor elétrico estiver instalado. Altemativamente, a área pode ser alocada para anexar uma garrafa de bebida. No entanto, isso não pretende ser limitante, pois outros locais em tomo da bicicleta com hidrofólio (150) podem ser utilizados para essa finalidade.

[00184] As Figuras 2A e 2B ilustram como os módulos de flutuação (201-202) e a carenagem do apoio frontal (203) são divididos em duas metades (201L, 20IR; 202L, 202R; e 203L, 203R, respectivamente) ao longo de sua linha central vertical nesta forma de realização de exemplo. As porções centrais dos módulos e as metades da carenagem possuem cavidades correspondentes que permitem encapsular as porções apropriadas da armação da bicicleta (100) e todos os conjuntos de acionamento, de modo que funções operacionais vitais e movimentos do usuário sejam desimpedidos. Os módulos de flutuação (201, 202, 203) são, de preferência, formados com um espaço vazio entre as superfícies interna e externa, aberto ou preenchido com uma carga leve (por exemplo, espuma de célula fechada), de modo que os

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57/74 módulos (201, 202, 203) sejam de baixa densidade e adicionem flutuabilidade à bicicleta (150). Essa flutuabilidade é, de preferência, suficiente para dar uma flutuabilidade geral ligeiramente positiva à bicicleta. Dessa maneira, a bicicleta (150) não pode afundar e permite o arranque em águas profundas (como representado na Figura 9) sem a necessidade de um casco de arrasto volumoso e alto.

[00185] Nas ocasiões em que o usuário pode querer estacionar a bicicleta com hidrofólio para descansar no chão por sua extremidade posterior, uma peça de cauda opcional (204) pode ser utilizada para proteger e reforçar a porção posterior da carenagem do apoio (203), como mostrado na Figura 2C (i) e (ii). A peça da cauda (204) pode ser feita de material resiliente, tal como nylon ou polietileno, de modo que a construção da carenagem de suporte de carga (203) possa permanecer o mais leve possível. A peça de cauda (204) é um item substituível que também serve como um fixador para prender as partes posteriores das metades da carenagem (203R e 203L) juntas.

[00186] O arranjo de canard de hidrofólio preferido na Figura 3 representa uma forma de realização rudimentar de uma bicicleta com hidrofólio (150a) que utiliza desenhos de pá frontal (301) e de pá posterior (302) com múltiplas finalidades versáteis - o tamanho e a extensão são complementares entre si. A pá posterior (302) é projetada para ser capaz de lançar submersa em baixa velocidade (alta elevação), mas também tem características de navegação em alta velocidade muito boas (arrasto relativamente baixo dentro da faixa de velocidade de navegação pretendida). A pá posterior (302) e a pá frontal (301) (ou pelo menos uma delas) utilizam um perfil de hidrofólio de estilo supercrítico desenvolvido propositadamente (300). Seu detalhe em seção transversal é representado na Figura 3A. A extremidade de avanço é (300a) e a extremidade de fuga (300b) tem um bordo de fuga quadrado com ponta. A distância entre eles é o comprimento da corda

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58/74 (300c).

[00187] O perfil de hidrofólio de estilo supercrítico particular representado na Figura 3A tem um perfil de seção transversal que é geralmente definido por uma superfície superior na forma convexa e uma superfície inferior na forma recurva, com uma porção dianteira convexa e uma porção traseira côncava. A superfície superior e a superfície inferior se juntam no bordo de avanço, e também na extremidade de fuga (300b). A superfície superior tem um máximo superior que é ligeiramente mais próximo do bordo de avanço do que da extremidade de fuga (300b). Em particular, este máximo superior é, de preferência, entre 30% e 50% do caminho desde o bordo de avanço até o bordo de fuga, e mais de preferência entre 40% e 45% do caminho desde o bordo de avanço até o bordo de fuga.

[00188] A superfície inferior tem um mínimo mais baixo, localizado na porção convexa dianteira da superfície inferior e, de preferência, cerca de 30% do caminho desde o bordo de avanço até o bordo de fuga, mas geralmente entre 20% e 40% do caminho desde o bordo de avanço ao bordo de fuga. A superfície inferior tem um contorno recurvo com um ponto de inflexão (onde passa de convexo para côncavo), que é, de preferência, localizado entre 40% e 70% do caminho desde o bordo de avanço até o bordo de fuga, e mais de preferência a cerca de 60 % do caminho desde o bordo de avanço até o bordo de fuga. A porção traseira côncava da superfície inferior tem um máximo local que é localizado, de preferência, entre 70% e 90% do caminho desde o bordo de avanço até o bordo de fuga, e mais de preferência localizado a cerca de 82% do caminho desde o bordo de avanço até o bordo de fuga.

[00189] O perfil supercrítico da pá (300) tem, de preferência, uma espessura que é cerca de 15% do comprimento da corda na sua maior extensão (e geralmente entre 10% e 20%), que é localizada geralmente entre

20% e 50% do caminho desde o bordo de avanço até o bordo de fuga. Outros

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59/74 detalhes do perfil de hidrofólio (300) podem ser discernidos a partir de um estudo cuidadoso da Figura 3A.

[00190] Em velocidades de navegação superiores muito mais altas, uma pá posterior de uso geral (302) terá características excessivas de elevação e arrasto. Uma pá posterior com um comprimento de corda menor e envergadura mais estreita é mais adequada para aplicações de alta velocidade. Uma asa de alta velocidade típica (303), como pode ser visto na Figura 3B, é representada em uma forma de realização rudimentar de uma bicicleta com hidrofólio (150b). Ele tem características de arrasto mais baixas, mas custa à elevação reduzida, de modo que o lançamento submerso em baixa velocidade pode não ser mais possível.

[00191] A Figura 3B também ilustra uma configuração biplana, pela qual uma pá posterior auxiliar (304) é empregada para aumentar a deficiência de elevação de uma pá posterior menor de alta velocidade (303). Ambas as pás (303 e 304) são submersas inicialmente, de modo que sua saída de elevação combinada é suficiente para subir o veículo a partir de uma manobra de lançamento submersa. No entanto, assim que o veículo ganha velocidade suficiente, a pá auxiliar (304) afixada adequadamente no apoio posterior (106) é eventualmente elevada acima da superfície da água. Ao fazê-lo, a elevação e o arrasto estranhos gerados por uma pá auxiliar (304) em altas velocidades de navegação são eliminados. Outros estilos de pás auxiliares (304) podem ser apropriadamente anexados a membros estruturais intermediários que se estendem a partir do apoio posterior (106) ou da seção central da armação da bicicleta (101), ou das extremidades ou qualquer porção da própria pá posterior (302). Tal pá auxiliar (304) também pode atuar para proteger a hélice (700) (Figura 6) de contactar um pé do usuário, caso desliza dos pedais (601).

[00192] A Figura 3C representa uma forma de realização rudimentar de uma bicicleta com hidrofólio (150c) que tem uma pá posterior elíptica

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60/74 (305) sendo empregada para obter características de manobras intensificadas ou especializadas, onde uma envergadura mais estreita combinada com um comprimento de corda muito mais longo (300c) na seção central da pá posterior (305) é desejável. As Figuras 3D e 3E representam formas de realização rudimentares de uma bicicleta com hidrofólio (150d e 150e) equipada com representações de uma asa em flecha invertida (306) e de um hidrofólio de perfuração de superfície (307), respectivamente. Ambos os tipos de pás são soluções para gerenciar características de elevação e arrasto estranhos em velocidades de navegação mais altas.

[00193] Embora as Figuras 3B, 3C, 3D e 3E ilustrem vários tipos de pás como alternativas a uma pá posterior de multifinalidades preferida (302) como aplicada à seção posterior da bicicleta (100R), não está fora do escopo da invenção empregar qualquer um desses tipos de pás como alternativa a uma pá frontal preferida (301) como aplicada à seção frontal da bicicleta (100F). As pás frontal e posterior podem ser um par correspondente de qualquer alternativa específica de tipo de pá, ou podem ser configuradas em qualquer combinação não correspondente.

[00194] Uma forma de realização preferida do mecanismo de direção (400) do veículo é associada à seção frontal (100F) da armação da bicicleta (100), e é ilustrada nas Figuras 4 e 4A. Uma forquilha de direção (401) é inserida a partir da extremidade inferior do tubo da cabeça (102). Seu tubo direcionador (401a) pode girar ao longo de seu eixo geométrico, suportado por mancais ou buchas (406) de baixa fricção nas extremidades superior e inferior do tubo de cabeça (102). A forquilha da direção é mantida de modo preso no lugar por um gancho de travamento (405) afixado adjacente à bucha da direção superior (406).

[00195] Um guidão (402) com manípulos em cada extremidade (403) é anexado a um tronco intermediário (404) que é então anexado na extremidade superior do tubo direcionador (401a). Um balancim da forquilha (401b) se

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61/74 estende para a frente a partir da base do tubo direcionador (401a). A extremidade dianteira do balancim da forquilha (401b) tem um balancim da forquilha transversal ou uma abertura pivotante (401c) na qual uma junção pivotante (501) está conectada (ver Figura 5). A extremidade posterior do balancim da forquilha (401b) tem uma protuberância estrutural (401 d) que se encaixa em uma fenda do restritor (102a) na base do tubo da cabeça (102). A fenda do restritor (102a) limita o movimento da protuberância da forquilha (401 d) e, portanto, restringe o movimento rotacional do balancim da forquilha (401b) ao longo do seu eixo do tubo direcionador (401a) de acordo com esta forma de realização de exemplo. Esse movimento da forquilha restrito está em proporção direta ao movimento pivotante de um lado para o outro do apoio frontal (104), ver na Figura IA, em relação à sua função como um leme.

[00196] Como mostrado nas Figuras 5 a 5B (iii), um módulo da barra do leme (500) é provido como um mecanismo pivotante que permite um controle de passo automático e auto corrigível para a pá frontal (301). O mecanismo é compreendido de uma junção pivotante (501), um braço de barra do leme (502) e uma cabeça de barra do leme (de preferência 503). A junção pivotante (501) é anexada à abertura do balancim da forquilha (401c) através de um pino de articulação transversal (501a). A junção pivotante (501) tem uma cavidade superior (501b) e uma cavidade inferior (501c). O balancim da forquilha (401b) é inserido na cavidade superior (501b), que forma um restritor mecânico que limita o movimento pivotante transversal para cima/baixo do módulo da barra do leme (500). Esse movimento restrito da barra do leme está em proporção direta ao movimento pivotante de pêndulo transversal para frente/para trás do apoio frontal (104), porque o apoio está integrado na cavidade inferior (501c) da junção pivotante (501).

[00197] A integração é presa por um fixador apropriado (104a) que é inserido a partir do topo da junção pivotante (501) e apertado contra uma porção rosqueada na extremidade superior do apoio frontal (104). Como a pá

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62/74 frontal (301) é diretamente conectada à extremidade inferior do apoio frontal (104), o movimento de pêndulo pivotante transversal para frente/trás transversal do apoio altera o passo (ângulo de ataque) da pá frontal (301) em conformidade.

[00198] A extremidade frontal do braço da barra do leme (502) pode ser equipada com várias cabeças da barra do leme representadas nas Figuras 5B (i) a (iii). A cabeça da barra do leme pode ser uma placa deslizante simples (505), ou um cone de nariz ou bulbo aerodinâmico (504), ou outro mecanismo de barra do leme em miniatura (503) para constituir um módulo da barra do leme composto (500), que é uma forma de realização preferida.

[00199] A Figura 6 é uma vista em perspectiva de uma forma de realização de exemplo de um conjunto de trem de acionamento preferido (600) que dispensa potência de uma fonte de alimentação para a hélice (701) ou outro aparelho de força motriz, e um conjunto de hélices (700) em relação à armação da bicicleta (100). O conjunto do trem de acionamento (600) tem duas subseções; a subseção do mecanismo de acionamento (601), e a subseção das unidades da caixa de engrenagens (602), como ilustrado na Figura 6A. A subseção da caixa de engrenagens (602) é compreendida de uma caixa de engrenagens superior (602a), uma caixa de engrenagens inferior (602b), e uma haste de acionamento vertical (602c) que conecta ambos.

[00200] As Figuras 6B e 6C são vistas em perspectiva explodidas mostrando os vários componentes da subseção de mecanismo de acionamento de exemplo (601). Um subconjunto de pedivela (603) pode ser instalado em relação ao tubo da braçadeira inferior (107) na armação da bicicleta (100). O conjunto de pedivela (603) pode ser semelhante a um conjunto de pedivela da bicicleta típico. A roda dentada de acionamento (601a) também referida de anel de corrente, transmite movimento rotativo para a roda dentada de acionamento (601b) via uma corrente de rolos (601c), que é mantida a uma tração correta por uma roda intermediária (601 d) mantida no local por um

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63/74 braço tensor (60 lh) que é fixado de forma ajustável a uma placa de torque (601i). A roda dentada de acionamento (601b) é retida de modo preso e gira ao longo do eixo geométrico de um mancai de esferas (60Ij) que é pressionado no lugar na extremidade de trás da placa de torque (60li). O mancai de esferas (60Ij) suportado pela placa de torque (60li), suporta a maior parte da carga de torque aplicada sendo exercida sobre a roda dentada acionada (601b). Essa configuração apresenta duas vantagens; a caixa de engrenagens superior (602a) tendo eixos de engrenagens cônicas com pequenos mancais internos é, portanto, isolada de cargas de empuxo lateral excessivas; e a caixa de engrenagens superior (602a) pode, portanto, ser removida da placa de reforço (108) e substituída sem ter que desmontar toda a subseção do mecanismo de acionamento (601).

[00201] O anel de corrente (601a) gira ao longo do eixo geométrico do eixo de manivela (60 le), que deriva sua orientação rotacional do tubo da braçadeira inferior (107) no qual o eixo (60le) e os mancais da braçadeira inferior (não mostrados) são instalados. O usuário aplica energia humana nos pedais (60 Ig) (como uma forma de fonte de alimentação) para que o movimento das pernas para cima e para baixo seja convertido em movimento rotativo pelos braços da manivela (601f), que acionam o eixo (601e), que por sua vez aciona o anel de corrente (601a).

[00202] As configurações motorizadas (modos de auxílio por pedal ou totalmente elétrico) podem ser instaladas para transmitir potência de acionamento completa ou suplementar ao longo de qualquer setor do conjunto do trem de acionamento (600) e do conjunto de hélices (700), como representado em um diagrama típico da Figura 6D. Um motor na posição [A] pode ser integrado internamente com engrenagens para acionar o eixo de manivela (60le) diretamente, ou pode ser integrado externamente para acionar o eixo de manivela (60le) via um conjunto auxiliar de rodas dentadas com sua própria corrente de rolos auxiliar.

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64/74 [00203] A Figura 6E é uma vista em perspectiva de outra forma de realização de exemplo de um conjunto de trem de acionamento preferido (600) que dispensa potência de um conjunto de motor de acionamento central (601MD) na posição [A] (ver a Figura 6D) à hélice (701) ou a outra aparelho de força motriz e um conjunto de hélices (700) em relação a um armação de bicicleta de acionamento central (100MD). A armação da bicicleta de acionamento central (100MD) é configurada para aceitar um motor de acionamento central (604) e uma unidade de bateria (606). As unidades de acionamento central motorizadas (604) podem tipicamente incorporar um conjunto de eixo de manivela embutido (601e) ou de manivela (603), como mostrado na Figura 6F como conjunto de manivela de acionamento central 605. Nesse arranjo, a armação da bicicleta de acionamento central (100MD) é caracterizada pela ausência de um tubo de apoio inferior (107), como mostrado na Figura 6F. Um motor de acionamento central (604) pode ser afixado a uma armação de bicicleta de acionamento central (100MD) usando uma ou mais montagens de reforço (112), de preferência há uma pluralidade de montagens de reforço. De preferência, uma ou mais montagens de reforço é(são) removível(eis). Uma ou mais montagem(ens) de reforço pode(m) funcionar como uma montagem de reforço (108MD) para a caixa de engrenagens superior (602a). Outras variações de unidades de motor de acionamento central (604) podem ser adaptadas facilmente para encaixar na armação da bicicleta de acionamento central (100MD), utilizando montagens de reforço correspondentes (112) que correspondem ao padrão de aparafusamento da referida variação de unidade de motor acionamento central. Em algumas formas, a unidade de acionamento central motorizada (604) é elétrica e pode incluir uma unidade de bateria independente e destacável (606) para prover energia elétrica. Um habilitado qualificado entenderia que qualquer tipo de bateria pode ser usado, incluindo baterias recarregáveis ou não recarregáveis. A Figura 6E representa a bateria (606)

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65/74 localizada em, mas não limitada a, uma posição diretamente acima do membro horizontal (101). Em outras formas, outros tipos de combustível ou energia podem ser contidos e localizados de maneira semelhante para serem usados para alimentar o motor - como, sem limitação, gasolina, diesel, combustíveis gasosos combustíveis ou propelentes gasosos comprimidos. [00204] A Figura 6G é uma vista em perspectiva de uma forma de realização de exemplo de uma armação de bicicleta de acionamento central (100MD) representando um método de conversão para reverter a configuração da armação de volta para utilizar um trem de acionamento manual não motorizado (601). A conversão é obtida substituindo o motor de acionamento central (604) por um módulo de braçadeira inferior (113). O módulo de braçadeira inferior (113) compreende um tubo de apoio inferior (107) para permitir o acoplamento de um conjunto de pedivela típico. O módulo da braçadeira inferior (113) é afixado na armação da bicicleta de acionamento central (100MD) via uma ou mais montagem(ns) do reforço do motor (112). Após a anexação do módulo da braçadeira inferior (113), um conjunto de pedivela (603) pode ser instalado no tubo da braçadeira inferior (107) do módulo da braçadeira inferior (113).

[00205] Um motor na posição [B] pode ser integrado para acionar a haste de acionamento vertical (602c) diretamente. Um motor na posição [C] que pode ser colocado na frente, dentro ou atrás do tubo de empuxo (109) integrado para acionar a haste da hélice (707) (como visto na Figura 7A) diretamente. Um motor na posição [D] pode ser integrado dentro da saliência cilíndrica da própria hélice (701a) (como visto na Figura 7C).

[00206] Embora um único motor possa ser colocado em um local [A,

B, C ou D], não está fora do escopo da invenção empregar mais de um motor em dois ou mais locais dentro do conjunto do trem de acionamento (600) e montagem da hélice (700). Além disso, um motor (ou motores) completamente independente(s), que é(são) mecanicamente separado(s) de

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66/ 74 um trem de acionamento operado por pedal, pode ser integrado em um local ou em vários locais da bicicleta para prover fontes de propulsão completas ou suplementares.

[00207] A Figura 7 mostra que o conjunto de hélices (700) é localizado à frente do apoio posterior (106) e está diretamente afixado na extremidade frontal do tubo de empuxo (109). Quando a energia rotacional é aplicada ao conjunto de hélices (700), ela produz um empuxo que puxa o tubo de empuxo (109) e todos os membros estruturais associados, e, portanto, impulsiona todo o veículo para a frente. Geralmente, o eixo de rotação do conjunto de hélices (700), a linha central longitudinal do tubo de empuxo (109) e o eixo rotacional da haste de saída voltada para a frente da unidade de caixa de engrenagens inferior (602b) compartilham pontos em comum precisos.

[00208] Como visto na Figura 7A, a haste da hélice (707) com uma interface estriada fêmea se salienta na extremidade posterior do conjunto de hélices (700). A unidade da caixa de engrenagens inferior (602b) é anexada na extremidade posterior do tubo de empuxo (109). Seu eixo de saída voltado para a frente tem uma interface estriada macho que se acopla diretamente na extremidade posterior da haste da hélice (707) dentro do tubo de empuxo (109). Esse acoplamento estriado é livre para avançar e recuar mesmo quando a força de acionamento é aplicada, mas é axialmente fixado pela associação estrutural provida pelo tubo de empuxo (109). Portanto, apenas o tubo de empuxo (109) e o apoio posterior (106) conectado ao mesmo, são submetidos à carga de empuxo total gerada pelo conjunto de hélices (700), puxando a bicicleta para a frente. Essa configuração apresenta duas vantagens; a caixa de engrenagens inferior (602b) tendo eixos com pequenos mancais internos é, portanto, isolada de cargas de empuxo frontal excessivas; e a caixa de engrenagens inferior (602b), bem como o conjunto de hélices (700), podem ser removidos da armação da bicicleta e substituídos sem a desmontagem

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67/74 prévia de qualquer um dos conjuntos.

[00209] A Figura 7A é uma vista em perspectiva explodida mostrando as várias partes que compõem o conjunto de hélices (700) em detalhes. Os mancais de empuxo (706a) são pressionados nas aberturas escalonadas nas partes frontal e posterior do cubo do mancai (706), com um tubo espaçador (706b) entre as mesmas. A haste da hélice (707) é inserida por trás do cubo do mancai (706) e passa através do centro dos mancais (706a) e espaçador (706b), de modo que a haste da hélice (707) possa girar livremente ao longo do eixo geométrico central do cubo do mancai (706), mas não pode ser puxado para frente e removido pela frente do cubo (706). Buchas de baixo atrito (701 d) são pressionadas nas aberturas escalonadas nas partes frontal e posterior da saliência da hélice cilíndrica (701a) (como visto na Figura 7C), de modo que a hélice (701) gire livremente ao longo do eixo da haste da hélice (707) independentemente de o eixo estar parado ou girando com o movimento de acionamento. Sem um bloco de acionamento hexagonal intermediário (703 ou 704) instalado dentro da cavidade hexagonal (701c) localizada na frente da saliência da hélice cilíndrica (701a), a haste da hélice (707) é incapaz de acionar a hélice que roda livre (701).

[00210] O bloco de acionamento (703 ou 704) tem um orifício hexagonal que percorre todo o comprimento de seu eixo geométrico central. A extremidade frontal da haste da hélice (707) tem uma estria hexagonal correspondente (707a) que é inserida através do centro do bloco de acionamento (703 ou 704) que forma uma interface pela qual a haste da hélice (707) é capaz de girar o bloco de acionamento (703 ou 704), que por sua vez é capaz de girar a hélice (701).

[00211] Um bloco de acionamento do tipo catraca (704) é capaz de girar a hélice (701) apenas na direção de empuxo, mas roda livre na direção oposta. Enquanto um bloco de acionamento do tipo sólido (703) é capaz de girar a hélice (701) em qualquer direção, de modo que possa ser usado para

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68/74 produzir propulsão e um efeito de frenagem. Uma contraporca (705) é instalada na parte rosqueada (707b) da haste da hélice (707), que unifica todas as várias partes do conjunto (700) - com exceção do cone do nariz da hélice (702), que não é um membro de suporte de carga. Um cone do nariz adequadamente projetado (702) é mantido no lugar pela parte rosqueada (707b) que sobressai pela contraporca (705) (como no caso em que um bloco de acionamento sólido (703) é usado) ou o cone do nariz pode ser encaixado por pressão nas protuberâncias na frente de um bloco de acionamento de catraca (704).

[00212] A Figura 7B é uma vista em perspectiva explodida mostrando as várias partes que compreendem a forma de realização preferida de um bloco de acionamento do tipo catraca (704). Um tambor com colar central (704c) tem um orifício hexagonal central que percorre todo o seu comprimento, que é anexado à estria hexagonal correspondente (707a) da haste da hélice (707), resultando em uma conexão presa capaz de suportar toda a carga de empuxo da hélice (701), como visto na Figura 7A. O tambor com colar central (704c) tem dentes de catraca ao longo de toda a sua periferia externa, que se engatam com garras (704d) que são encapsuladas de forma pivotante dentro de um alojamento hexagonal (704a e 704b combinados) que se encaixa dentro da cavidade da hélice (701c). Molas de lâminas planas dedicadas (704e) encaixam-se entre fendas dedicadas em colunas que se estendem para trás a partir da metade frontal (704a) e para frente a partir da metade traseira (704b) do alojamento hexagonal, e também pressionam contra ranhuras de carne nas garras (704d). Essas molas (704e) garantem que cada uma das garras (704d) engate ou desengate contra os dentes da catraca, dependendo da direção de rotação da hélice. Os fixadores (704f) na forma de parafusos longos que rosquearam nos furos rosqueados nas colunas da metade traseira (704b), passam por orifícios na metade dianteira (704a) do alojamento hexagonal para unificar todo o conjunto da

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69/74 catraca. Esses parafusos (704f) ou outros fixadores também servem como protuberâncias estruturais para encaixar por pressão o cone do nariz (702).

[00213] Uma hélice (701) pode ter qualquer número de pás (701b), tipicamente variando de 2 a 6 (4 pás ilustradas) decorrentes de uma saliência cilíndrica central (701a) com um diâmetro (701e) variando de aproximadamente 2 a 4 polegadas (aproximadamente 50 mm a 100 mm), como mostrado na Figura 7C. O trajeto de percurso circular das extremidades da lâmina (701-X) define o diâmetro (ou tamanho) da hélice (701-DIA) com uma faixa entre aproximadamente 8 a 14 polegadas (aproximadamente 203 a 355 mm). A profundidade (701-Y) entre a superfície da água [W] e a extremidade superior do trajeto do percurso circular das extremidades da lâmina (701-X) varia de um mínimo de 60 mm e um máximo de 300 mm, dependendo da aplicação operacional, é representado na Figura 7D.

[00214] A Figura 7D é um diagrama em que o tubo de empuxo (109) e, portanto, o eixo geométrico rotacional da hélice (701) é posicionado substancialmente mais alto que a corda da pá posterior (302), pela qual a distância (701-Z) entre o fundo da pá posterior (302) e a extremidade inferior do trajeto do percurso circular das extremidades da lâmina (701-X) varia de 0 a 100 mm. Será evidente para os habilitados na técnica que o tubo de empuxo (109) precisa ser posicionado a uma elevação apropriada ao longo do apoio posterior (106), a fim de alcançar esses ideais.

[00215] A Figura 7E é um diagrama em que o tubo de empuxo (109) e, portanto, o eixo geométrico rotacional da hélice (701) é posicionado no mesmo nível da pá posterior (302). Um patilhão ou um arranjo de patilhões (708) que se estende(m) para baixo a partir do fundo da pá posterior (302) pode ser utilizado para proteger as lâminas da hélice (701b) de impactos no solo, pelas quais a distância entre a extremidade inferior do(s) patilhão/ões (708) e a extremidade inferior do trajeto do percurso circular das extremidades da lâmina (701-X) varia de 0 a 100 mm.

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70/74 [00216] O escopo dos vários locais para a hélice (701) pode estar em qualquer lugar entre os ideais especificados nas Figuras 7D e 7E. Enquanto a pá posterior (302) é mais baixa que a pá frontal (301), uma linha imaginária entre o fundo dessas duas pás (301, 302) é, de preferência, suficientemente baixa o suficiente para que a hélice (701) esteja acima dessa linha e, portanto, é elevada acima de uma superfície se ambas as pás (301, 302) estiverem repousando sobre tal superfície.

[00217] O lançamento da bicicleta com hidrofólio (150) a partir de uma estrutura acima da água (W) é ilustrado na Figura 8. O usuário abaixa a pá posterior (302) e a hélice (701) na água (W), enquanto está em uma plataforma apropriada (801). A orientação da bicicleta (150) é de modo que o módulo da barra do leme (500), bem como a pá frontal (301) permanecem momentaneamente acima da água (W). Enquanto inicialmente segura o selim (103 a) com uma mão, e segura o guidão (402) com a outra, o usuário se lança para a frente em um movimento fluente, empurrando com um pé e simultaneamente colocando o pé preferido no pedal de avanço (60Ig). O usuário então senta no selim (103a) e nos pedais imediatamente para gerar propulsão e, portanto, se elevar.

[00218] O lançamento da bicicleta com hidrofólio (150) a partir de uma posição semi-submersa em águas profundas (W) é ilustrado na Figura 9. O usuário nada até a bicicleta com hidrofólio (150) e a reorienta para uma posição vertical. E necessária habilidade aprendida para que o usuário possa montar a bicicleta (150) (não sentada, mas com os pés plantados nos dois pedais), mantendo a orientação da bicicleta substancialmente horizontal enquanto estiver estacionária - como representado na ilustração. A medida que o peso do usuário é deslocado acima do veículo, a bicicleta inerentemente flutuante (150) afundará completamente debaixo d'água - com o usuário acabando ficando profundamente na água quando o equilíbrio estático e momentâneo é alcançado.

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71/74 [00219] Até que algum movimento para a frente seja alcançado com o pedal, o usuário deve evitar colocar muito peso no guidão (402), caso contrário, o equilíbrio estático será perdido. Isso ocorre porque, sem movimento para frente, a pá frontal (301) não está produzindo qualquer elevação para suportar o peso do usuário, caso ela caia na seção frontal (100F) da bicicleta. Como a bicicleta atinge gradualmente a velocidade adequada para ser capaz de produzir elevação suficiente para elevá-la fora da água, o usuário pode se inclinar para a frente enquanto pedala com força no selim (em pé) e ajusta continuamente seu peso corporal (para frente ou para trás) para atingir o passo de sublançamento ideal (ou ângulo de ataque) para a pá posterior (302). Essa é uma habilidade intuitiva muito satisfatória que só pode ser dominada pela prática e repetição.

[00220] A operação da bicicleta com hidrofólio (150) acima da superfície da água na velocidade de navegação é ilustrada na Figura 10. Uma vez que a bicicleta (150) alcançou velocidade suficiente começando de um lançamento de uma estrutura (801) substancialmente acima da água (como representado na Figura 8), ou a partir de um lançamento submerso (como representado na Figura 9) - a pá posterior (302) produzirá elevação suficiente para subir o condutor e a porção superior da bicicleta (150) acima da superfície da água (W). A cabeça da barra do leme (503, neste caso uma minibarra do leme) será capaz de sustentar sua propensão a percorrer ao longo da superfície da água (W). Ao fazer isso, o braço da barra do leme (502) será atuado de forma dinâmica e pivotante pela cabeça da barra do leme (503). Como o apoio frontal (104) é unificado com o braço da barra do leme (502), os movimentos pivotantes desses membros são diretamente proporcionais um ao outro.

[00221] A medida que o apoio frontal (104) oscila em seu movimento de pêndulo predeterminado para frente/para trás, a pá frontal (301) que é anexada à extremidade inferior do apoio frontal (104) sofrerá uma alteração

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72/74 no ângulo de ataque, dependendo da orientação do braço da barra do leme (502) . Se a bicicleta (150) estiver navegando muito lenta, a cabeça da barra do leme (503) deslizando sobre a superfície da água (W) atuará espontaneamente o braço da barra do leme (502) para adotar uma orientação para cima que produzirá um ângulo de ataque positivo para a pá frontal (301). Inversamente, se a bicicleta (150) estiver navegando muito rápido, a cabeça da barra do leme (503) atuará espontaneamente o braço da barra do leme (502) para adotar uma orientação para baixo que produzirá um ângulo de ataque negativo para a pá frontal (301). Portanto, a elevação ideal de navegação da bicicleta (150) em relação à superfície da água (W) é mantida durante variações de velocidade dentro de uma faixa aceitável de velocidade de navegação - porque a pá frontal (301) atua como o controle do elevador em uma configuração de canard onde a asa posterior (302) é a principal fonte de elevação para o veículo.

Aplicabilidade Industrial [00222] A invenção exibe aplicabilidade industrial na medida em que provê um veículo aquático de tração por pedal (ou outro humano), usando asas de hidrofólio e um aparelho de força motriz de tração por pedal (ou outro), para transporte sobre um corpo de água.

[00223] Outro objetivo da presente invenção é prover um veículo aquático com hidrofólio de tração por pedal, que pode ser iniciado a partir de uma parada substancialmente totalmente submersa, e um condutor pode sair da água até que a maior parte do veículo que não os hidrofólios esteja acima da superfície da água.

[00224] Outro objetivo da presente invenção é prover um veículo de tração humana com hidrofólio para passar sobre corpos de água.

[00225] Outro objetivo da presente invenção é prover um veículo aquático de tração humana e transporta eficientemente um condutor sobre o corpo de água.

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73/74 [00226] Outro objetivo da presente invenção é prover um veículo com hidrofólio de tração humana que pode ser equipado com várias asas de hidrofólio diferentes que são intercambiáveis para variar as características de desempenho do veículo.

[00227] Outro objetivo da presente invenção é prover um veículo de tração humana para o transporte sobre uma massa de água que inclui flutuabilidade limitada, de modo que o veículo esteja próximo de uma flutuação neutra e que um único usuário possa facilmente alterar a orientação do veículo de várias maneiras diferentes enquanto estiver na água com o veículo, para permitir que um condutor monte o veículo antes de ele se mover e conduzir o veículo de uma partida submersa para uma orientação de aplainamento com a maior parte do veículo acima de uma superfície da água, exceto os hidrofólios do mesmo.

[00228] Outro objetivo da presente invenção é prover um veículo com hidrofólio que pode ser efetivamente lançado a partir de uma doca ou outra plataforma acima de uma superfície da água enquanto um condutor estiver sobre o veículo.

[00229] Outro objetivo da presente invenção é prover um método para o lançamento de um veículo com hidrofólio de tração humana a partir de uma posição inicial em águas profundas.

[00230] Outro objetivo da presente invenção é prover um método para o lançamento de um veículo com hidrofólio de tração humana a partir de uma doca ou outra plataforma elevada acima de uma superfície da água.

[00231] Outro objetivo da presente invenção é prover um veículo com hidrofólio de tração humana que possa ser convenientemente desmontado em subpartes suficientemente pequenas para permitir fácil frota e transporte do mesmo, tal como em um carro, para transporte para um corpo de água para uso.

[00232] Outros objetos adicionais desta invenção que demonstram sua

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74/74 aplicabilidade industrial, tomar-se-ão evidentes a partir de uma leitura cuidadosa da descrição detalhada incluída, de uma revisão dos desenhos anexos e da revisão das reivindicações aqui incluídas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Veículo com hidrofólio, caracterizado pelo fato de que compreende em combinação:

uma armação substancialmente rígida tendo uma seção frontal e uma seção posterior;

uma pá frontal conectada abaixo da referida seção frontal da referida armação;

uma pá posterior conectada abaixo da referida seção posterior da referida armação;

a referida pá frontal e a referida pá posterior, cada uma tendo uma forma alongada que se estende principalmente lateralmente ao movimento do veículo e principalmente horizontalmente, e com uma forma e uma orientação da pá que causa elevação ao se mover para frente pela água;

um aparelho de força motriz localizado abaixo da, e suportado pela, referida armação, o referido aparelho de força motriz alimentado por uma fonte de alimentação portada na referida armação;

o referido aparelho de força motriz anexado à referida fonte de alimentação através de um trem de acionamento entre os mesmos, o referido aparelho de força motriz se estendendo para a frente a partir de porções do referido trem de acionamento adjacentes ao referido aparelho de força motriz; e o referido aparelho de força motriz localizado pelo menos parcialmente acima da pá mais baixa da referida pá frontal e da referida pá posterior.
2. Veículo com hidrofólio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido aparelho de força motriz é localizado inteiramente acima da referida pá mais baixa da referida pá frontal e da referida pá posterior.
3: Veículo com hidrofólio, de acordo com a reivindicação 1 ou

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2, caracterizado pelo fato de que o referido aparelho de força motriz é localizado à frente da referida pá posterior e atrás da referida pá frontal.
4. Veículo com hidrofólio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a referida pá posterior é mais baixa que a pá frontal, o referido aparelho de força motriz localizado acima da pá posterior e suportado pela seção posterior da referida armação.
5. Veículo com hidrofólio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o referido aparelho de força motriz é localizado acima de uma linha que se estende entre a referida pá posterior e a referida pá frontal.
6. Veículo com hidrofólio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o referido aparelho de força motriz inclui pelo menos uma hélice.
7. Veículo com hidrofólio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a referida fonte de alimentação inclui manivelas do pedal anexadas de maneira rotativa ao referido aparelho de força motriz para acionar o aparelho de força motriz à medida que as manivelas do pedal giram, as manivelas do pedal adaptados para serem giradas por um condutor humano transportado sobre a referida armação.
8. Veículo com hidrofólio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma da referida pá frontal ou referida pá posterior inclui uma forma de seção transversal com uma superfície superior convexa e uma superfície inferior recurva, incluindo uma porção dianteira convexa e uma porção traseira côncava.
9. Veículo com hidrofólio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o referido aparelho de força motriz é anexado a uma haste de acionamento que faz com que o

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3/9 referido aparelho de força motriz gire, a referida haste de acionamento acoplada ao referido aparelho de força motriz através de uma articulação de roda livre que faz com que o aparelho de força motriz gire quando a referida haste de acionamento gira em uma primeira direção, e que não faz com que o referido aparelho de força motriz gire quando a referida haste de acionamento gira em uma segunda direção oposta lateralmente da primeira direção.
10. Veículo com hidrofólio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que pelo menos um módulo de flutuação é de maneira removível anexável à referida armação, o referido pelo menos um módulo de flutuação que adiciona flutuabilidade suficiente ao veículo com hidrofólio para fazer com que ele tenha flutuabilidade positiva.
11. Veículo com hidrofólio com contornos de hidrofólio avançados, caracterizado pelo fato de que compreende em combinação:

uma armação tendo uma seção frontal e uma seção posterior; uma pá frontal conectada abaixo da referida seção frontal da referida armação;

uma pá posterior conectada abaixo da referida seção posterior da referida armação;

a referida pá frontal e a referida pá posterior, cada uma tendo uma forma alongada que se estende principalmente lateralmente e com uma forma e uma orientação que causa elevação ao se mover para frente pela água;

um aparelho de força motriz localizado abaixo e acoplado, pelo menos indiretamente, à referida armação, o referido aparelho de força motriz alimentado por uma fonte de alimentação portada na referida armação;

o referido aparelho de força motriz acoplado à referida fonte de alimentação através de um trem de acionamento entre os mesmos, o referido aparelho de força motriz se estendendo para a frente a partir de porções do referido trem de acionamento adjacentes ao referido aparelho de força motriz; e

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4/9 em que pelo menos uma da referida pá frontal ou referida pá posterior inclui uma forma de seção transversal com uma superfície superior convexa e uma superfície inferior recurva incluindo uma porção dianteira convexa e uma porção traseira côncava.
12. Veículo com hidrofólio, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma da referida pá frontal ou referida pás traseira tem uma forma alongada com uma porção central inferior acoplada à referida armação e com extremidades esquerda e direita elevadas, e com as referidas extremidades esquerda e direita acopladas à referida porção central inferior através de porções intermediárias diagonais.
13. Veículo hidrodinâmico, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma da referida pás frontal ou referida pá posterior tem uma forma alongada com um contorno oval quando visto de cima, com um comprimento de corda mais longo em uma porção central da mesma e com extremidades esquerda e direita arredondadas.
14. Veículo de hidrofólio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que a referida seção transversal de pelo menos uma das referidas pás tem um bordo de fuga quadrado, em que a referida superfície superior da referida pá e a referida superfície inferior da pá se unem.
15. Veículo com hidrofólio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que a referida seção transversal de pelo menos uma das referidas pás tem uma porção mais alta da referida superfície superior entre 30% e 50% do caminho desde o bordo de avanço até o referido bordo de fuga, e em que a referida superfície inferior tem uma porção mais baixa entre 20% e 40% do caminho desde o referido bordo de avanço até o referido bordo de fuga, e em que a referida superfície inferior tem um ponto de inflexão entre 40% e 70% do caminho desde o referido bordo de avanço borda ao referido bordo de fuga, e em que a referida

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5/9 superfície inferior tem uma porção côncava com uma porção mais alta da mesma entre 70% e 90% do caminho desde o referido bordo de avanço até o referido bordo de fuga, e em que uma espessura vertical da referida seção transversal da referida pelo menos uma pá tem uma espessura máxima em um local entre 20% e 50% do caminho desde o referido bordo de avanço até o referido bordo de fuga, cuja porção de espessura máxima está entre 10% e 20% do referido comprimento de corda da referida seção transversal.
16. Veículo com hidrofólio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 15, caracterizado pelo fato de que o referido aparelho de força motriz é localizado pelo menos parcialmente acima da pá mais baixa da referida pá frontal e da referida pá posterior.
17. Veículo com hidrofólio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 16, caracterizado pelo fato de que pelo menos um módulo de flutuação é de maneira removível anexável à referida armação, o referido pelo menos um módulo de flutuação que adiciona flutuabilidade suficiente ao veículo com hidrofólio para fazer com que ele tenha flutuabilidade positiva.
18. Veículo com hidrofólio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 17, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma da referida pá frontal e pá posterior é conectada de maneira removível abaixo da referida armação, através de uma junta que facilita a remoção rápida e a reanexação presa na referida armação.
19. Veículo com hidrofólio, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a referida pá posterior é conectada de maneira removível abaixo da referida armação por meio de uma junta de interface de baioneta tipo cunha com contrapartes macho e fêmea e com uma das referidas contrapartes afixada em uma porção central da referida pá posterior e com outra das referidas contrapartes afixadas a uma porção inferior da referida seção posterior da referida armação, as referidas contrapartes arranjadas de modo que a referida interface de baioneta tipo cunha seja apertada pela força

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6/9 da água que atua na referida pá posterior à medida que o veículo se move em relação à água em uma direção para frente.
20. Veículo com hidrofólio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 ou 19, caracterizado pelo fato de que é provida uma pluralidade de pás separadas, a referida junta através da qual as referidas pás são conectadas à referida armação permite que a referida pluralidade de pás separadas seja trocada entre si, com uma das a referida pluralidade de pás separadas conectadas à referida armação através da referida junta.
21. Bicicleta com hidrofólio, caracterizada pelo fato de que compreende em combinação:

uma armação tendo uma seção frontal e uma seção posterior;

uma pá frontal conectada abaixo da referida seção frontal da referida armação;

uma pá posterior conectada abaixo da referida seção posterior da referida armação;

a referida pá frontal e a referida pá posterior, cada uma tendo uma forma alongada que se estende principalmente lateralmente e com uma forma e uma orientação que causa elevação ao se mover para frente pela água;

um aparelho de força motriz localizado abaixo e acoplado, pelo menos indiretamente, à referida armação, o referido aparelho de força motriz alimentado por uma fonte de alimentação portada na referida armação;

o referido aparelho de força motriz acoplado à referida fonte de alimentação através de um trem de acionamento entre os mesmos, o referido aparelho de força motriz se estendendo para a frente a partir de porções do referido trem de acionamento adjacentes ao referido aparelho de força motriz; e em que o referido aparelho de força motriz é acoplado a um haste de acionamento que faz com que o aparelho de força motriz gire, a referida haste de acionamento acoplado ao referido aparelho de força motriz

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7/9 através de uma articulação de roda livre que faz com que o aparelho de força motriz gire quando o acionamento primário gira na primeira direção e que não fazer com que o referido aparelho de força motriz gire quando a referida haste de acionamento gira em uma segunda direção oposta lateralmente da primeira direção.
22. Bicicleta com hidrofólio, de acordo com a reivindicação 21, caracterizada pelo fato de que a referida haste de acionamento inclui uma catraca com uma série de dentes de catraca que se estendem radialmente a partir do mesmo e que são inclinados em uma direção rotacional, o referido aparelho de força motriz tendo pelo menos uma garra com dentes associados aos quais engatam os referidos dentes de catraca da referida catraca quando a haste de acionamento gira na referida primeira direção, mas que permite que o aparelho de força motriz gire livremente e não gire quando a referida haste de acionamento gira em uma segunda direção oposta lateralmente da primeira direção.
23. Bicicleta com hidrofólio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 ou 22, caracterizada pelo fato de que o referido aparelho de força motriz é localizado pelo menos parcialmente acima da pá mais baixa da referida pá frontal e da referida pá posterior.
24. Bicicleta com hidrofólio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 23, caracterizada pelo fato de que pelo menos uma da referida pá frontal ou da referida pá posterior inclui uma forma de seção transversal com uma superfície superior convexa e uma superfície inferior recurvada incluindo uma porção dianteira convexa e uma porção traseira côncava.
25. Veículo com hidrofólio, caracterizado pelo fato de que compreende em combinação:

uma armação substancialmente rígida tendo uma seção frontal e uma seção posterior;

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8/9 uma pá frontal conectada abaixo da referida seção frontal da referida armação;

uma pá posterior conectada abaixo da referida seção posterior da referida armação;

a referida pá frontal e a referida pá posterior, cada uma tendo uma forma alongada que se estende principalmente lateralmente ao movimento do veículo e principalmente horizontalmente, e com uma forma e uma orientação da pá que causa elevação ao se mover para frente pela água;

um aparelho de força motriz localizado abaixo da, e suportado pela, referida armação, o referido aparelho de força motriz alimentado por uma fonte de alimentação portada na referida armação;

o referido aparelho de força motriz acoplado à referida fonte de alimentação através de um trem de acionamento entre os mesmos, o referido aparelho de força motriz se estendendo para a frente a partir de porções do referido trem de acionamento adjacentes ao referido aparelho de força motriz; e em que pelo menos um módulo de flutuação é anexável de maneira removível à referida armação, o referido pelo menos um módulo de flutuação que adiciona flutuabilidade suficiente ao veículo com hidrofólio para fazer com que ele tenha flutuabilidade positiva.
26. Veículo com hidrofólio, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que o referido pelo menos um módulo de flutuação inclui um módulo de flutuação da seção frontal da armação e um módulo de flutuação da seção posterior da armação, o referido módulo de flutuação da seção frontal da armação tendo uma densidade menor que a água e configurado para ser anexado à referida seção frontal da referida armação, o referido módulo de flutuação da seção posterior da armação tendo uma densidade menor que a água e configurado para ser anexado à referida seção posterior da referida armação.

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27. Veículo com hidrofólio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 ou 26, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do referido módulos de flutuação de seção frontal e referido módulo de flutuação de seção posterior inclui duas metades que são afixáveis de maneira removível e com um contorno em porções das mesmas voltadas uma para a outra, que correspondem com um contorno das seções da armação às quais eles se anexam.
28. Veículo com hidrofólio, de acordo com qualquer uma das reivindicações 26 ou 27, caracterizado pelo fato de que o referido módulo de flutuação da seção posterior é suficientemente estreito para evitar interferências nas pernas de um usuário quando a referida fonte de alimentação inclui manivelas do pedal acopladas de maneira rotativa ao referido aparelho de força motriz para alimentar o referido aparelho de força motriz quando as referidas manivelas do pedal girarem, as referidas manivelas do pedal adaptadas para serem giradas por um condutor humano transportado na referida armação.