CN101284567A - 杠杆控制驱动翼的自推进水翼装置 - Google Patents

Abstract

一种靠操作者自身的力量来驱动前进的自推进式水翼装置。它是由：第一水翼(前翼)、第二水翼(后翼、驱动翼)、包括主支撑杆与操作踏板的主支撑机构、以及包括转向杆与手把管的导向机构等部件所构成的。该水翼装置部件的构成方式，是使得操作者只要将手把管移动到相应的位置，就能改变水翼装置的驱动翼在水中的切入角，以及水翼装置在水中的高度。导向机构与操作踏板可动式地配接，使操作者能充分利用杠杆作用，轻便而有效地移动手把管。还披露了，一种可转向的柔性连接件、两端微翘形状的驱动翼、以及可拆卸、折叠式结构的水翼装置等其它特点。

Description

杠杆控制驱动翼的自推进水翼装置

技术领域

自推进式水翼装置是一种靠操作者自身的力量来驱动前进的水上运动器件。本发明提出了一种工作更加有效、结构更加简化的自推进水翼装置。这是由于利用了杠杆原理，使得操作者能进一步轻便而有效地控制驱动翼在起动与行进时的角度来实现的。

背景技术

真正实用的、规模生产并投放市场的自推进式水翼装置产品，是我的前一个专利(自推进式水翼装置，ZL200310112387.1，2003年11月26日申请，2006年4月5日授权)发表后的事。本发明是上述专利的进一步发展。目前的自推进水翼装置的构件有：第一水翼(前翼、小翼)、带有转向杆的导向机构(包括有与前翼相配接的转向杆与手把管、导翼、导杆、水面导向托片等)、导向机构与转向杆之间设有可施以偏压的偏压机构(弹簧)、第二水翼(驱动翼、后翼)、装在驱动翼上方的操作踏板、支撑操作踏板的框架、以及连接第一水翼和第二水翼两大所属部件的主支撑结构(包括有主支撑杆等)。操作者在踏板上，向下用力蹬踏，使驱动翼在水中划动，驱动水翼装置向前。偏压机构是用了一条弹簧，可对处于滑行位置的驱动翼施以偏压。偏压机构使驱动翼复位，水翼装置在水面上滑行。连续地蹬踏，驱动翼重复地从滑行位置变成划水位置，从而使水翼装置不断向前推进。由于偏压机构使用的弹簧必须强度很大，操作者驾驭水翼装置时的运动量较大、体能消耗较大。本发明在转向杆与主支撑杆连接处设置了主驱轴结构的部件，来替代偏压机构所使用的弹簧。操作者驾驭水翼装置时，就变得轻便而有效了。这种自推进式水翼装置可供要求运动量较小的操作者选择使用。

发明内容

操作者驾驭自推进水翼装置时，操作者的力气主要消耗在，控制驱动翼在水中的位置与在起动与行进时的角度上了。为了增高效率，本发明提出设置一种主驱轴结构的部件，来替代偏压机构使用的强度很大的弹簧。操作者就可利用杠杆作用来改变手把杆的位置，以此控制驱动翼的位置与在起动与行进时的角度、控制水翼装置的驱动状态与滑行状态的操作、以及控制水翼装置全过程的驾驭，就能轻便、有效地推动水翼装置前进。

业内有经验人士在结合图纸审阅下文的详细叙述后，可以进一步了解本发明的特点以及其它有关的优点了。

附图说明

图1～3显示了，本发明为了增加操作者使用杠杆作用与控制作用，而设计的一种自推进水翼装置的构成实例。

图4、5显示了，根据本发明设计的，另一个增加杠杆控制作用的实例。

图6、7显示了，根据本发明设计的，又一种自推进水翼装置的构成实例。

图8、9显示了，根据本发明设计的，又一种自推进水翼装置的构成实例。

图10～12显示了。根据本发明设计的，又一种自推进水翼装置的构成实例。

图13显示了，根据本发明设计的，一种自推进水翼装置上可以采用的重量配置。

图14显示了，根据本发明设计的，一种自推进水翼装置在水面上滑行时，操作者可控制不同的滑行高度。

图15～18显示了，根据本发明设计的，可拆卸或可折叠式结构的一种自推进水翼装置的构成实例。

以上的这些实例，将在下文中详述。

具体实施方式

参阅图1～3，这是本发明为了增加操作者使用杠杆作用与控制作用，而设计的一个实例。图1是自推进水翼装置10的侧后向透视图。图2是图1中，主支撑框架结构上的主驱轴结构的局部A，比例为1∶5的放大图。图3是水翼装置侧视图，虚线表示该装置在“驱动”状态时，各部件的位置。水翼装置10有：前翼20、后翼30、导向机构40、主支撑框架结构50以及操作者踏板60等部件。前翼20与水面导向托片21排成一种水面“导向”形态。该导向机构中，前翼20与水面托片21是固定连接的，然后可转动地再连接到转向杆41下端的驱轴24上。将导向机构保持在水面上的技术，已为业内人士所熟知，任何一种排列均可采用，在此毋庸贅述了。转向杆41的上端有一根手把管43或其他合适的控制转向的手柄。主支撑框架50包含有一根由单部件或多部件组成的支撑杆51。主驱轴结构55设置在转向杆41与主支撑杆51之间。导向机构40有一个连接件45，它与主支撑杆51的一端配接在主驱轴55处。转向杆的连接件45有一圆柱形的支撑杆47。支撑杆47带有一个衬套或类似部件，确保了操作者转动转向杆41，就可使本水翼装置转向的目的。在静止时，亦即在滑行位置时(图3中非虚线的所标的各部件位置)，转向杆41的上部与主支撑杆51之间配置成一个角度α(本实例中，α是主支撑杆51，即踏板60的上表面到主驱轴55的连线，与转向杆41上半部之间的夹角)。脚踏板设置有左、右脚的部件61、62，通过一个连接结构，使得主支撑杆51与框架件64相连，在本实例图1～3中，框架件64是与后面的驱动翼30相配接的。一对垂直部件(直翼)67、68或其它相似构件，架接在踏板下面的驱动翼上。

通常，水翼装置10的操作如下：操作者站在脚踏板60上，将手放在手把管43上，将水翼装置推离码头或船等类似物体。水翼装置带有附加的漂浮部件，使其获得所要的在水面上的静止位置。该水翼装置就可以在水中静止位置上开始起动了。为了向前运动，操作者通过手把管将驱动翼移动到所要求的划水位置上，然后用脚猛力向下蹬踏。手把管的移动，引起α角的减小，驱动翼30的前缘31向下，与水平面形成一个角度，如图3中的虚线所示。在该位置上，加在驱动翼30上的向下的力，使水翼切入水中，从而驱动水翼装置10向前推进。当向下蹬踏的驱动作用中止时，操作者将手把管向上移动，使α角增大，水翼30的前缘31被推上到图3中非虚线所标的位置，即“滑行”的位置。因为在传递向下猛踏的驱动力以前(或同时)，驱动翼已被放置在适合的角度上了，操作者向下猛蹬的驱动力有效地转化为驱动水翼装置向前的动力。重复上述操作步骤，在两次向下猛力蹬踏之间的滑行位置上得到休息，操作者就可维持水翼装置向前推进了。

本发明以前的技术(如专利ZL200310112387.1)是用一条强度很大的弹簧，对处于滑行位置的驱动翼，施加一个偏压来操作的。该弹簧强度太大，操作者只用其前臂施加在转向杆上的力，尚不能改变驱动翼的位置。操作者必须要在踏板上用力蹬踏，用其整个体重加上跳跃的动量才能压缩弹簧，从而使它产生的足够的偏压，驱动水翼装置前进。相比之下，本发明不用弹簧，因为杠杆原理，操作者只要用前臂的力，就可几乎不费力气地移动转向杆，改变驱动翼的切入角。达到这种效果的部份的原因是，转向杆连接点的位置(杠杆支点)相对较低，从而使得操作者在手把杆上获得足够大的杠杆作用(用改变手把杆的位置的方法)，因此较易改变驱动翼30的切入角。本发明这里列出的水翼装置10的实例，使得操作者对驱动状态与滑行状态的操作，以及水翼装置全过程的驾驭，能够获得更好的控制。由图3可见，至少要使30％长度的转向杆，位于主支承框架结构50与转向杆41连接点的上方。位于该连接点上方的转向杆的长度可以是40％，50％等数量。图1与图3中，大约是50％。设计的准则就是要给操作者提供足够长的杠杆力臂，来设定后翼处于所希望的切入角。

本发明带来的另一个优点是，因为操作者可用改变手把杆的位置来控制切入角，所以操作者随时能将驱动翼移动到所希望的、给定的切入角。这对水面快速改变时，特别有用。出现的波浪或大船的尾波都会引起水面快速的变化。这种杠杆的操纵，允许操作者将本水翼装置可作为冲浪板使用。在巧妙操纵本装置越过浪尖峰面时，使用者只要改变后水翼的切入角，即可在水中使本装置升起，就能有效地骑过升起的波浪了。

图4、5是另一个增加杠杆控制作用的实例。图5是图4中局部A，比例为0.30∶1的放大图。水翼装置110在许多方面与水上装置10相似或相同，也有前翼120、后翼130、导向机构140、支承框架150以及操作者踏板160。在图4、5的装置110中，主驱轴155与主驱轴55所不同的是，用了一个柔性的连接件将主支撑杆151配接到转向杆141上。柔性的连接件可用橡胶(天然或合成的橡胶、聚氨酯等)制成。主驱轴155的功能与主驱轴55的功能相同。主支撑杆与转向杆上的套管154、144分别套接并架住柔性连接件156的两端。可以用粘接剂、螺钉或其它合适的方法来连接、固定其位置。主支撑杆151与转向杆141之间，最好要设置成一个α角，使其对操作者提供合适的杠杆作用，如上文所述。导向结构由支撑杆147支撑住转向杆141，并允许其作可转向的运动。支撑杆147是一个轴套或其它合适的机构，随时允许转向杆在轴套内转向。

参阅图6、7中的另一个实例。图7是图6中局部A，比例为0.30∶1的放大图。水翼装置210与水翼装置10、110在许多方面相似或相同，有前翼220、后翼230、导向结构240，主支撑框架250以及操作者踏板260。水翼装置210中的主驱轴255与图4-5中相似，也是用一个柔性连接件256将主支撑杆251与转向杆241相配接。其主驱轴255的功能与主驱轴55与155相同，主支撑杆251与转向杆241上的套管254、244套住柔性连接件256的两端。柔性连接件可以用粘接剂、螺钉或其它合适的方法来连接、固定其位置。主支撑杆与转向杆之间，最好要设置成一个α角，对操作者提供合适的杠杆作用，如上文所述。与图4、5中的水翼装置110相比，水翼装置210上的套管244相对于转向杆241是不能运动的。其转动不是用可转动轴套来达到的，而是通过柔性连接件本身的运动来完成的。该柔性连接件既可使转向杆241在255的驱轴点处上下运动，从而改变后翼在水中的切入角；也可使转向杆左右转动，使水翼装置有效地转向。该设计减少了可动部件的数量，同一机构既可使后翼定位运动，同时也可使前翼转向。这两种运动互相的配合，增加了该水翼装置流线型设计所致的效率。

图8、9是根据本发明设计的，具有微翘后翼的水翼装置210的侧后透视图与后视图。在本实例中，驱动翼230两端的翼尖234与235，做得略为向上微翘。这种上翘的翼尖抵消了驱动翼在水中所引起的旋涡，转而减小了在主驱轴255区域上的物理应力。

图10～12显示了另一个实例。图10是水翼装置310的侧后透视图。图11是图10中，其主支撑框架上的主驱轴355的局部A，比例为1∶5的放大视图。图12是其侧视图，虚线表示该装置在“驱动”状态时，各部件的位置。水翼装置310在许多方面与水上装置10相似或相同，有前翼320、后翼330、导向机构340、主支撑框架350、以及操作者踏板360。主支撑杆351有两部分构成：主框架件352与配接框架件353。该两部件间设置了主框架驱轴355。从原理上说，配接框架件是转向杆341的延伸。因此，主框架驱轴355基本上是转向杆341与支撑杆351之间的一个驱轴。值得指出，配接框架件353可以很短接近于零，也可以较长或其他形状。如用锁线将主框架件352延长(从踏板上表面到驱轴355)，它与转向杆相交于转向杆上不到几乎一半长度的一点处(在圆柱形支撑杆347处)。这是转向杆上有效的驱轴点，设计将它放在该位置所形成的α角，能提供适合的杠杆作用。需要顺便指出的是，在该交点上部的转向杆的长度大约是整长的40％，该百分比亦可为33％(转向杆长度的1/3)、30％或更小，它是取决于配接框架件353的长度。

图13是根据本发明设计的一种自推进水翼装置，可以采用的重量配置图。用图1中的水翼装置10为例。图13标出了，当操作者手扶手把管站在操作踏板上时，设操作者的体重为A，则大约95％A的力落在踏板60上，5％A(＝B)的力落在转向杆41上的连接件45处。因为主驱轴连接点在转向杆的中点，故而该力B的一半(50％B＝2.5％A)落在导向机构的转向杆41下端的驱轴24处，另一半B(50％B＝2.5％A)落在导向机构的转向杆41上端与手把管43的连接点处。因此，需要施加相当于2.5％操作者体重的力(不考虑水翼装置部件的重量)，就能移动手把管43了。对体重50Kg的操作者而言，该力约为1.25Kg；而对体重100Kg的操作者来说，该力约为2.5Kg。它们都是很小的数值。通过调整水翼装置10的部件尺寸，可以改变该百分比的数值，即为了移动手把管必须施加在手把管上力的数值。该数值可以是25％A以下、15％A以下，5％A以下更好(上例中讨论的是2.5％A)。

图14是以图1中的水翼装置10为例，显示了其在水面上滑行时，在水中可有不同的高度，图中虚线表示水平面。图14是要强调操作者能够调节水翼装置10(以及本文所讨论的其它实例装置)在水中滑行时，即“飞”过水面时在水中的高度。因而，正如上文所指出，水翼装置10在作为冲浪板使用时，是能够驾越过冲来的浪尖峰面的。主支撑杆51是可活动地与转向杆41配接，转向杆41是可活动地与导杆配接的。当导向托片21被定格在水面时，向上提起手把管43(箭头方向A)，就会依此引起水中后翼30的升高、踏板60的升高以及水翼装置10的升高。相反，向下压低手把管43(箭头方向B)，就会依此引起水中后翼30的降低、踏板60的降低以及水翼装置10的降低。这种性能给操作者提供了更多的控制，更多的驾驭体验。它能越过冲来的波浪、穿过大船的尾波、规避水中的障碍及湍流，成为操作更持久、更愉悦的水上运动工具。

还要指出的是，本文所述的自推进水翼装置均可做成可拆卸或可折叠式结构，便于储存与运输。图15～18显示了，由可拆卸或可折叠式结构的自推进水翼装置的一个实例。水翼装置410有：前翼420、后翼430、导向机构440、主支撑框架结构450以及操作者踏板460等部件。可拆卸或可折叠的构成技术已为业内人士所熟知，简述如下。图15上显示了，转向杆与导杆之间、转向杆与支撑杆451之间、支撑杆451与踏板支撑框架上横杆439之间的可拆卸实施方式。踏板支撑框架中的两肩(464、465)与横杆439的可拆卸实施方式如图16所示，图16是图15中局部A的放大视图。直翼467旁伸出一段带有凹键或凸键的配接件，与横杆439定位相接。支撑框架中的直翼与后翼的可拆卸实施方式如图17所示，图17是图15中局部B的放大视图。直翼467的下端伸出一个螺钉481，卡住在左半后翼471上的螺孔483内。利用左、右直翼467、468具有向两侧潜在的弹性，螺钉481、482分别卡住在左半和右半后翼471、472上的螺孔483、484内。左半和右半后翼471、472的可拆卸实施方式如图18所示，图18是图15中局部C的放大视图。是用一段连接芯子491(可用金属或非金属材料制成)实现的，再用专用的螺钉、螺母在螺孔491、494中连接固定。

虽然以上借助了几个特定的实施方案对本发明做出了描述，但是应该理解为本发明还能作进一步的改动，本专利旨在涵盖根据本发明的原理所进行的各种变化、用途或改良。也涵盖了与本发明所揭示的已知方案或实施惯例有所偏离，但仍然从属于本发明技术及其应用原理的范围。本专利还涵盖了本发明所附权利要求的范围。

Claims (6)

1、一种自推进式水翼装置，它是由：第一水翼(前翼)、包括转向杆与手把管的导向机构、第二水翼(后翼、驱动翼)、位于后翼上方的操作者踏板、可动式地连接导向机构与操作者踏板的主支撑框架等部件所构成的，该水翼装置部件的构成方式，使得操作者能够上下移动手把管，就能改变后翼在水中的切入角；

(1)该装置中，第一水翼可动式地连接在转向杆靠近前翼的一端，手把管与转向杆的另一端相连接，转向杆驱轴式地连接到主支撑框架上，连接点在转向杆与主支撑杆之间，连接方式是，手把管的升高或降低，会引起与主支撑框架相连的后翼的升高或降低，操作者通过手把管的升高或降低，使水翼装置处在滑行位置或驱动位置，转向杆与主支撑框架的连接方式，对水翼装置的任何位置，均无倾向性；

(2)该装置中，主支撑框架与转向杆连接点的位置，使得连接点上部的转向杆，至少伸出其自身长度的30～40％或以上；

(3)该装置中，主支撑框架与转向杆可通过一个柔性的连接部件相连接的它既能达到结构性配接的目的，又能允许转向杆作驱轴式的转动；

(4)该装置中，主支撑框架与转向杆可通过一个具有足够高柔性的连接部件相连接的，它既能达到结构性配接的目的，又能允许转向杆上下作驱轴式转动，也能允许转向杆左右转动；

(5)该装置中，第二水翼可具有一种两端微翘的形状；

(6)该装置中，主支撑框架与转向杆连接点的位置，实质上是在主支撑杆上，即转向杆驱轴式地连接在主支撑杆上，主支撑杆变成有两部分构成，第一部分连接到操作者踏板，第二部分与转向杆连接，通过第一部分对第二部分可转动式的连接，使转向杆驱轴式地与操作者踏板相配接；

(7)该装置中，转向杆驱轴式地与主支撑框架相连，其连接的方式，许可操作者只要向上或向下施加其自身体重25％或更小的力，就能改变第二水翼在水中的切入角。

2、一种自推进式水翼装置，它是由：第一水翼(前翼)、包括转向杆与手把管的导向机构、第二水翼(后翼、驱动翼)、位于后翼上方的操作者踏板、可动式地连接导向机构与操作者踏板的主支撑框架等部件所构成的，该水翼装置部件的构成方式，使得操作者能够上下移动手把管，就能使水翼装置工作于滑行位置或驱动位置，在实际应用时，可用来改变水翼装置在水中的高度；

(1)该装置中，第一水翼可动式地连接在转向杆靠近前翼的一端，手把管与转向杆的另一端相连接，转向杆驱轴式地连接到主支撑框架上，连接点在转向杆与主支撑杆之间，连接方式是，手把管的升高与降低，会引起与主支撑框架相连的后翼的升高与降低，操作者通过手把管的升高与降低，使水翼装置交替处在滑行位置与驱动位置；

(2)该装置中，主支撑框架与转向杆连接点的位置，使得连接点上部的转向杆，至少伸出其自身长度的25％或以上；

(3)该装置中，主支撑框架与转向杆可通过一个柔性的连接部件相连接的，它既能达到结构性配接的目的，又能允许转向杆作驱轴式的转动；

(4)该装置中，主支撑框架与转向杆可通过一个具有足够高柔性的连接部件相连接的，它既能结构性的配接，又允许转向杆上下作驱轴式转动，也允许转向杆左右转动；

(5)该装置中，第二水翼可具有一种两端微翘的形状；

(6)该装置中，主支撑框架包括主支撑杆，主支撑杆与转向杆连接点的位置，实质上是在转向杆上。

3、一种自推进式水翼装置，它是由：第一水翼(前翼)、包括转向杆与手把管的导向机构、第二水翼(后翼、驱动翼)、位于后翼上方的操作者踏板、可动式地连接导向机构与操作者踏板的主支撑框架等部件所构成的，该水翼装置的转向杆驱轴式地连接到主支撑框架的主支撑杆上，操作者只要向上或向下施加其自身体重25％～5％或更小的力，就能改变第二水翼在水中的切入角。

4、一种自推进式水翼装置，它是由：第一水翼(前翼)、包括转向杆与手把管的导向机构、第二水翼(后翼、驱动翼)、位于后翼上方的操作者踏板、可动式地连接导向机构与操作者踏板的主支撑框架等部件所构成的，该水翼装置的转向杆与主支撑框架相连接，连接点上部的转向杆，至少伸出其自身长度的30％～40％或以上；

(1)该装置中，主支撑框架与转向杆可通过一个柔性的连接部件相连接的，它既能达到结构性配接的目的，又能允许转向杆作驱轴式的转动；

(2)该装置中，转向杆与支撑框架可用主驱轴部件连接，转向杆驱轴式地与主支撑框架相连，其连接的方式，许可操作者只要向上或向下施加其自身体重25％～5％、甚至于更小的力，就能改变第二水翼在水中的切入角。

5、一种自推进式水翼装置，它是由：第一水翼(前翼)、包括转向杆与手把管的导向机构、第二水翼(后翼、驱动翼)、位于后翼上方的操作者踏板、可动式地连接导向机构与操作者踏板的主支撑框架等部件所构成的，该装置中，第二水翼具有一种两端微翘的形状。

6、一种自推进式水翼装置，它是由：第一水翼(前翼)、包括转向杆与手把管的导向机构、第二水翼(后翼、驱动翼)、位于后翼上方的操作者踏板、可动式地连接导向机构与操作者踏板的主支撑框架等部件所构成的，该装置中的部件是可拆卸或可折叠式的结构。

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