CN104002953B - 一种桨叶旋转式人力船 - Google Patents

Abstract

一种桨叶旋转式人力船，属船舶技术领域。它由船身、前部动力系统和尾部动力系统组成。船身采用木材、塑胶或玻璃钢制成；前部动力系统包括一组、两组或多组结构和功能相同的桨叶旋转式手摇推进装置，为小船提供推力。尾部动力系统包括两个独立的结构和工作原理相同的桨叶旋转式左推进器和右推进器，尾部动力系统除产生推力外还用来控制方向。使用时没有明显的尾迹，也没有严重的拍水现象，效率高，无大水花。可用作水上交通工具及体育游乐活动。

Description

一种桨叶旋转式人力船

技术领域

一种桨叶旋转式人力船，属船舶技术领域，尤其涉及一种人力船。

背景技术

传统的人力船大多采用手摇桨，操作不稳定，只有熟练的人们才能划，且效率较低；传统的采用螺旋桨的脚踏船，尽管驱动方便，但效率较低，螺旋桨制造工艺复杂，且使用时会产生尾迹；传统的脚踏明轮船的推进装置桨叶平面始终过转轴，使用时存在拍水现象，水花较大，且有效推力不超过半个周期，能量损失大，效率较低，噪音大。

发明内容

本发明的目的是克服传统人力船的上述不足，发明一种效率较高的采用类似明轮推进装置的桨叶旋转式人力船。

一种桨叶旋转式人力船，由船身、前部动力系统和尾部动力系统组成。

船身采用木材、塑胶或玻璃钢制成。

前部动力系统包括一组或多组结构和功能都相同的手摇推进装置，它们与尾部动力系统前后等距排列于船身上；每组手摇推进装置都包括：手摇曲轴、左推进装置、右推进装置和座椅。手摇推进装置的具体结构为：手摇曲轴水平布置且与船身纵向对称面垂直，手摇曲轴的左端通过轴承与船身左侧壁相连，并穿过船身左侧壁外露于船身的左边，手摇曲轴的右端通过轴承与船身右侧壁相连，并穿过船身右侧壁外露于船身的右边，该两个穿过处均进行密封防水处理；左推进装置和右推进装置结构和工作原理相同，它们分别对称布置于船身的左右两侧；左推进装置与手摇曲轴的左端相连，右推进装置与手摇曲轴的右端相连。左推进装置由左转臂、左桨叶、左桨轴、左导向杆、左导向器和左支撑件组成；左转臂的一端与手摇曲轴的露出船身左侧的左端垂直固连，左转臂的另一端通过轴承与左桨轴的右端垂直连接，左桨轴靠左转臂的左侧安装，左桨轴的左端与左桨叶固连于左桨叶的根部并靠近左桨叶的前缘处，左桨轴与左桨叶的前缘平行；左桨叶的根部端面即靠近左转臂旋转平面的一端的端面与左桨叶的前缘垂直，左导向杆的下端与左桨叶固连于该端面，左导向杆与过该端面的左桨叶的弦线在同一直线上，左导向杆与左桨轴垂直，左导向杆的上端穿过左导向器；左导向器由左直线轴承紧密穿过左关节轴承组合而成；左导向器安装于船身的左侧的上方，且置于左转臂旋转平面的左侧，左导向器通过左支撑件与船身相连；左导向器至手摇曲轴轴线之间的距离大于左转臂长度与左桨叶的最大宽度即最大弦长之和，以便左桨叶顺利旋转；左导向杆的长度应足够确保其上端始终在左导向器内而不脱落。右推进装置由右转臂、右桨叶、右桨轴、右导向杆、右导向器和右支撑件组成；右转臂的一端与手摇曲轴的露出船身右侧的右端垂直固连，右转臂的另一端通过轴承与右桨轴的左端垂直连接，右桨轴靠右转臂的右侧安装，右桨轴的右端与右桨叶固连于右桨叶的根部并靠近右桨叶的前缘处，右桨轴与右桨叶的前缘平行；右桨叶的根部端面即靠近右转臂旋转平面的一端的端面与右桨叶的前缘垂直，右导向杆的下端与右桨叶固连于该端面，右导向杆与过该端面的右桨叶的弦线在同一直线上，右导向杆与右桨轴垂直，右导向杆的上端穿过右导向器；右导向器由右直线轴承紧密穿过右关节轴承组合而成；右导向器安装于船身的右侧的上方，且置于右转臂旋转平面的右侧，右导向器通过右支撑件与船身相连；右导向器至手摇曲轴轴线之间的距离大于右转臂长度与右桨叶的最大宽度即最大弦长之和，以便右桨叶顺利旋转；右导向杆的长度应足够确保其上端始终在右导向器内而不脱落。手摇曲轴的穿过船身左侧的一端、手摇曲轴的穿过船身右侧的一端、左转臂、右转臂、左桨轴和右桨轴处于同一平面内，且左桨轴和右桨轴处于同一直线上。左导向器和右导向器的连线与手摇曲轴轴线平行，且处于手摇曲轴轴线的正上方。座椅固定在手摇曲轴的后方且左右居中于船身内，供手摇推进装置的操作人员就座。

尾部动力系统包括尾座椅及两个独立的尾左推进器和尾右推进器，尾部动力系统除产生推力外还用来控制方向。尾座椅靠近船尾安装并左右居中于船身内，供尾部动力系统的操作人员就座。尾左推进器与尾右推进器的结构和工作原理都相同，它们靠近船尾分别对称布置于船身纵向对称面的左右两侧；尾左推进器由左手摇曲柄、左轴、尾左转臂、尾左桨叶、尾左桨轴、尾左导向杆、尾左导向器和尾左支撑件组成；左轴水平布置，且与船身纵向对称面垂直，左轴的右端与左手摇曲柄相连，左轴通过固定在船身尾部左侧壁上的轴承与船身相连，此连接处进行密封防水处理，左轴的左端与尾左转臂的一端垂直固连，尾左转臂的另一端与尾左桨轴的右端垂直固连，尾左桨轴的左端通过轴承与尾左桨叶连接于尾左桨叶的根部并靠近尾左桨叶的前缘处，尾左桨轴与尾左桨叶的前缘平行，尾左桨叶能绕尾左桨轴灵活转摆，但尾左桨叶不能沿尾左桨轴作轴向直线运动；尾左桨叶的根部端面即靠近尾左转臂旋转平面的一端的端面与尾左桨叶的前缘垂直，尾左导向杆的下端与尾左桨叶固连于该端面，尾左导向杆与过该端面的尾左桨叶的弦线在同一直线上，尾左导向杆与尾左桨轴垂直，尾左导向杆的上端穿过尾左导向器；尾左导向器由尾左直线轴承紧密穿过尾左关节轴承组合而成；尾左导向器安装于船身的尾部左侧的上方，且置于尾左转臂旋转平面的左侧，尾左导向器通过尾左支撑件与船身相连，尾左导向器靠近尾左桨轴的旋转圆周安装，但尾左导向器至左轴之间的距离大于尾左转臂长度与尾左桨叶的最大宽度即最大弦长之和，以便尾左桨叶顺利旋转；尾左导向杆的长度应足够确保其上端始终在尾左导向器内而不脱落；尾右推进器由右手摇曲柄、右轴、尾右转臂、尾右桨叶、尾右桨轴、尾右导向杆、尾右导向器和尾右支撑件组成；右轴与左轴布置在同一水平直线上，该直线与船身的铅垂纵向对称面垂直，右轴的左端与右手摇曲柄相连，右轴通过固定在船身尾部右侧壁上的轴承与船身相连，此连接处进行密封防水处理，右轴的右端与尾右转臂的一端垂直固连，尾右转臂的另一端与尾右桨轴的左端垂直固连，尾右桨轴的右端通过轴承与尾右桨叶连接于尾右桨叶的根部并靠近尾右桨叶的前缘处，尾右桨轴与尾右桨叶的前缘平行，尾右桨叶能绕尾右桨轴灵活转摆，但尾右桨叶不能沿尾右桨轴作轴向直线运动；尾右桨叶的根部端面即靠近尾右转臂旋转平面的一端的端面与尾右桨叶的前缘垂直，尾右导向杆的下端与尾右桨叶固连于该端面，尾右导向杆与过该端面的尾右桨叶的弦线在同一直线上，尾右导向杆与尾右桨轴垂直，尾右导向杆的上端穿过尾右导向器；尾右导向器由尾右直线轴承紧密穿过尾右关节轴承组合而成；尾右导向器安装于船身的尾部右侧的上方，且置于尾右转臂旋转平面的右侧，尾右导向器通过尾右支撑件与船身相连，尾右导向器靠近尾右桨轴的旋转圆周安装，但尾右导向器至右轴之间的距离大于尾右转臂长度与尾右桨叶的最大宽度即最大弦长之和，以便尾右桨叶顺利旋转；尾右导向杆的长度应足够确保其上端始终在尾右导向器内而不脱落。尾左导向器和尾右导向器的连线与左轴轴线平行，且处于左轴轴线的正上方。

左手摇曲柄和右手摇曲柄结构相同，抓手位置均套有一个活动的套筒，以便手抓握左手摇曲柄和右手摇曲柄转动时不会与手发现相对摩擦而伤害手心。同理，所有的手摇曲轴的抓手横杆的抓手位置也套有活动的套筒。

左桨叶、右桨叶、尾左桨叶和尾右桨叶均采用刚性平板桨或翼型桨。

为得到满意的效率，手摇曲轴、左导向器、右导向器、左轴、右轴、尾左导向器和尾右导向器的安装高度满足：当该船满载时，左导向杆的延长线在前方与左桨轴旋转圆周相切的切点、右导向杆的延长线在前方与右桨轴旋转圆周相切的切点、左导向杆的延长线在后方与左桨轴旋转圆周相切的切点和右导向杆的延长线在后方与右桨轴旋转圆周相切的切点、尾左导向杆的延长线在前方与尾左桨轴旋转圆周相切的切点、尾右导向杆的延长线在前方与尾右桨轴旋转圆周相切的切点、尾左导向杆的延长线在后方与尾左桨轴旋转圆周相切的切点和尾右导向杆的延长线在后方与尾右桨轴旋转圆周相切的切点同高且刚好处于水面位置或附近。

手摇曲轴与左转臂和右转臂的相位满足：手摇推进装置的手摇曲轴的抓手横杆摇至最前端时，左转臂和右转臂都竖直向下，此时左桨叶和右桨叶处于水中竖直位置，攻角最大；手摇推进装置的手摇曲轴的抓手横杆摇至最后端时，左转臂和右转臂都竖直向上，此时左桨叶和右桨叶处于空气中最上位置。左手摇曲柄与尾左转臂的相位相差90°，尾左转臂的相位超前左手摇曲柄90°，即当左手摇曲柄摇至最前端时，尾左转臂竖直向下，此时尾左桨叶处于水中最下位置且攻角最大；当左手摇曲柄摇至最后端时，尾左转臂竖直向上，此时尾左桨叶处于空气中最上位置。同理，右手摇曲柄与尾右转臂的相位也相差90°，尾右转臂的相位超前右手摇曲柄90°，即当右手摇曲柄摇至最前端时，尾右转臂竖直向下，此时尾右桨叶处于水中最下位置且攻角最大；当右手摇曲柄摇至最后端时，尾右转臂竖直向上，此时尾右桨叶处于空气中最上位置。这样符合人体工程学原理，有利于发挥人的能量。

该一种桨叶旋转式人力船有以下几种工作模式：第一种工作模式，一人划船：先将所有的手摇推进装置的左桨叶和右桨叶定位在空气中，以免产生不必要的阻力。人坐在尾座椅上，左手握住左手摇曲柄，右手握住右手摇曲柄，分别摇动尾左推进器和尾右推进器产生推力。从船身左侧往右侧看，尾左桨叶和尾右桨叶同向同速逆时针旋转，该船向船头方向行驶即前进；尾左桨叶和尾右桨叶同向同速顺时针旋转，该船向船尾方向行驶即后退；分别改变左手摇曲柄和右手摇曲柄的转速使该船转弯，如前行时单独加快右手摇曲柄的转速该船向左转弯，单独加快左手摇曲柄的转速该船向右转弯。第二种工作模式，两人划船：先将没人操作的手摇推进装置的左桨叶和右桨叶定位在空气中，以免产生不必要的阻力（如果只有一组手摇推进装置就无需进行此操作）。前面的人坐在一组手摇推进装置的座椅上，双手握住该手摇推进装置的手摇曲轴的抓手横杆，摇动手摇曲轴使该手摇推进装置运行产生推力；后面的人坐在尾座椅上，左手握住左手摇曲柄，右手握住右手摇曲柄，分别摇动尾左推进器和尾右推进器也产生推力。从船身左侧往右侧看，左桨叶和右桨叶同向同速逆时针旋转，尾左桨叶和尾右桨叶同向同速逆时针旋转，该船向船头方向行驶即前进；左桨叶和右桨叶同向同速顺时针旋转，尾左桨叶和尾右桨叶同向同速顺时针旋转，该船向船尾方向行驶即后退；分别改变左手摇曲柄和右手摇曲柄的转速使该船转弯，如前行时单独加快右手摇曲柄的转速该船向左转弯，单独加快左手摇曲柄的转速该船向右转弯。第三种工作模式，多人划船：先将没人操作的手摇推进装置的左桨叶和右桨叶定位在空气中，以免产生不必要的阻力（如果没有多余的手摇推进装置就无需进行此操作）。前面的人分别坐在各自的手摇推进装置的座椅上，双手握住该手摇推进装置的手摇曲轴的抓手横杆，摇动手摇曲轴使该手摇推进装置运行产生推力；最后面的人坐在尾座椅上，左手握住左手摇曲柄，右手握住右手摇曲柄，分别摇动尾左推进器和尾右推进器也产生推力。从船身左侧往右侧看，每组手摇推进装置的左桨叶和右桨叶同向同速逆时针旋转，尾左桨叶和尾右桨叶同向同速逆时针旋转，该船向船头方向行驶即前进；每组手摇推进装置的左桨叶和右桨叶同向同速顺时针旋转，尾左桨叶和尾右桨叶同向同速顺时针旋转，该船向船尾方向行驶即后退；分别改变左手摇曲柄和右手摇曲柄的转速使该船转弯，如前行时单独加快右手摇曲柄的转速该船向左转弯，单独加快左手摇曲柄的转速该船向右转弯。

手摇推进装置是这样工作的：人摇动手摇曲轴，驱动左转臂和右转臂同向同速转动；左转臂带动左桨轴旋转，右转臂带动右桨轴旋转；在左桨轴的牵引下左桨叶旋转，在右桨轴的牵引下右桨叶旋转；由于左导向杆和左导向器的限制，左桨叶旋转时其攻角在一个工作周期即旋转一圈内会发生有规律的变化，有利于产生推力；同样地，由于右导向杆和右导向器的限制，右桨叶旋转时其攻角在一个工作周期即旋转一圈内同样会发生有规律的变化，有利于产生推力。对于本发明船前进而言，由于左导向器和右导向器均置于水面的上方，左导向杆的延长线在前方与左桨轴旋转圆周相切的切点、右导向杆的延长线在前方与右桨轴旋转圆周相切的切点、左导向杆的延长线在后方与左桨轴旋转圆周相切的切点和右导向杆的延长线在后方与右桨轴旋转圆周相切的切点同高且刚好处于水面位置或附近，在一个周期内，左桨叶和右桨叶划水相同占大半个工作周期；左桨叶和右桨叶在水面的上方虽然是前行的，但它们只受空气的阻力而没有水的阻力。这样，产生推力的效率较高。改变手摇曲轴的转速大小能改变推力的大小，转速越快推力越大，转速越慢推力越小。改变手摇曲轴的转动方向能改变推力的方向，从船身左侧往右侧看，手摇曲轴逆时针转动，手摇推进装置产生向船头方向的推力使该船前进；手摇曲轴顺时针转动，手摇推进装置产生向船尾方向的推力使该船后退。

尾部动力系统的工作原理是：左手握住左手摇曲柄的套筒摇动左手摇曲柄使左轴转动，左轴带动尾左转臂转动，尾左转臂带动尾左桨轴旋转，在尾左桨轴的牵引下尾左桨叶旋转，由于尾左导向杆和尾左导向器的限制，尾左桨叶旋转时其攻角在一个工作周期即旋转一圈内会发生有规律的变化，有利于产生推力；同样地，右手握住右手摇曲柄的套筒摇动右手摇曲柄使右轴转动，右轴带动尾右转臂转动，尾右转臂带动尾右桨轴旋转，在尾右桨轴的牵引下尾右桨叶旋转，由于尾右导向杆和尾右导向器的限制，尾右桨叶旋转时其攻角在一个工作周期即旋转一圈内会发生有规律的变化，有利于产生推力。尾左桨叶和尾右桨叶在水面的上方即空气中前行，阻力很小，这样，产生推力的效率较高。改变左轴和右轴的转速大小能改变推力的大小，转速越快推力越大，转速越慢推力越小；改变左轴和右轴的转动方向将改变推力的方向；尾左推进器和尾右推进器同向同速运行该船直行，尾左推进器和尾右推进器不同速或不同向转动该船都会转弯。

本发明的优点是：该发明一种桨叶旋转式人力船使用时不会产生像螺旋桨推进器那样的明显的尾迹，也不会像传统明轮推进装置那样存在严重的拍水现象；且该船能量损失小，效率高，无大水花，且桨叶易制作，最简单的可采用刚性平板桨，采用翼型桨效率会高些；该方案无尾部方向舵，操作灵活。用作水上交通工具及用于体育游乐活动都很方便。

附图说明

图1是本发明一种桨叶旋转式人力船（前部推进系统配有三组手摇推进装置）的左视示意图；图2是图1的左段的放大图；图3是图1的右段的放大图；图4是本发明一种桨叶旋转式人力船包含尾部动力系统而不包含前部动力系统的后视示意图；图5本发明一种桨叶旋转式人力船包含前部动力系统而不包含尾部动力系统的后视示意图。

图中，10-船身，11-船头，12-船尾；1-前部动力系统，2-手摇推进装置，3-手摇曲轴，31-抓手横杆，4-左推进装置，41-左转臂，42-左桨叶，43-左桨轴，44-左导向杆，45-左导向器，451-左直线轴承，452-左关节轴承，46-左支撑件，5-右推进装置，51-右转臂，52-右桨叶，53-右桨轴，54-右导向杆，55-右导向器，551-右直线轴承，552-右关节轴承，56-右支撑件，6-座椅；7-尾部动力系统，71-尾座椅，8-尾左推进器，81-左手摇曲柄，82-左轴，83-尾左转臂，84-尾左桨叶，85-尾左桨轴，86-尾左导向杆，87-尾左导向器，871-尾左直线轴承，872-尾左关节轴承，88-尾左支撑件，9-尾右推进器，91-右手摇曲柄，92-右轴，93-尾右转臂，94-尾右桨叶，95-尾右桨轴，96-尾右导向杆，97-尾右导向器，971-尾右直线轴承，972-尾右关节轴承，98-尾右支撑件；13-左桨轴旋转圆周；14-尾左桨轴旋转圆周；15-水面；16-图1的左右两段的分界线；图1中，左转臂41上的空心箭头表示该发明船前进时左转臂41的旋转方向；尾左转臂83上的空心箭头表示该发明船前进时尾左转臂83的旋转方向。

具体实施方式

现结合附图举例对本发明加以说明。一种桨叶旋转式人力船，由船身10、前部动力系统1和尾部动力系统7组成。

船身10采用玻璃钢制成。

前部动力系统1包括一组或多组结构和功能都相同的手摇推进装置2，它们与尾部动力系统7前后等距排列于船身10上；每组手摇推进装置2都包括：手摇曲轴3、左推进装置4、右推进装置5和座椅6。手摇推进装置2的具体结构为：手摇曲轴3水平布置且与船身10纵向对称面垂直，手摇曲轴3的左端通过轴承与船身10左侧壁相连，并穿过船身10左侧壁外露于船身10的左边，手摇曲轴3的右端通过轴承与船身10右侧壁相连，并穿过船身10右侧壁外露于船身10的右边，该两个穿过处均进行密封防水处理；左推进装置4和右推进装置5结构和工作原理相同，它们分别对称布置于船身10的左右两侧；左推进装置4与手摇曲轴3的左端相连，右推进装置5与手摇曲轴3的右端相连。左推进装置4由左转臂41、左桨叶42、左桨轴43、左导向杆44、左导向器45和左支撑件46组成；左转臂41的一端与手摇曲轴3的露出船身10左侧的左端垂直固连，左转臂41的另一端通过轴承与左桨轴43的右端垂直连接，左桨轴43靠左转臂41的左侧安装，左桨轴43的左端与左桨叶42固连于左桨叶42的根部并靠近左桨叶42的前缘处，左桨轴43与左桨叶42的前缘平行；左桨叶42的根部端面即靠近左转臂41旋转平面的一端的端面与左桨叶42的前缘垂直，左导向杆44的下端与左桨叶42固连于该端面，左导向杆44与过该端面的左桨叶42的弦线在同一直线上，左导向杆44与左桨轴43垂直，左导向杆44的上端穿过左导向器45；左导向器45由左直线轴承451紧密穿过左关节轴承452组合而成；左导向器45安装于船身10的左侧的上方，且置于左转臂41旋转平面的左侧，左导向器45通过左支撑件46与船身10相连；左导向器45至手摇曲轴3轴线之间的距离大于左转臂41长度与左桨叶42的最大宽度即最大弦长之和，以便左桨叶42顺利旋转；左导向杆44的长度应足够确保其上端始终在左导向器45内而不脱落。右推进装置5由右转臂51、右桨叶52、右桨轴53、右导向杆54、右导向器55和右支撑件56组成；右转臂51的一端与手摇曲轴3的露出船身10右侧的右端垂直固连，右转臂51的另一端通过轴承与右桨轴53的左端垂直连接，右桨轴53靠右转臂51的右侧安装，右桨轴53的右端与右桨叶52固连于右桨叶52的根部并靠近右桨叶52的前缘处，右桨轴53与右桨叶52的前缘平行；右桨叶52的根部端面即靠近右转臂51旋转平面的一端的端面与右桨叶52的前缘垂直，右导向杆54的下端与右桨叶52固连于该端面，右导向杆54与过该端面的右桨叶52的弦线在同一直线上，右导向杆54与右桨轴53垂直，右导向杆54的上端穿过右导向器55；右导向器55由右直线轴承551紧密穿过右关节轴承552组合而成；右导向器55安装于船身10的右侧的上方，且置于右转臂51旋转平面的右侧，右导向器55通过右支撑件56与船身10相连；右导向器55至手摇曲轴3轴线之间的距离大于右转臂51长度与右桨叶52的最大宽度即最大弦长之和，以便右桨叶52顺利旋转；右导向杆54的长度应足够确保其上端始终在右导向器55内而不脱落。手摇曲轴3的穿过船身10左侧的一端、手摇曲轴3的穿过船身10右侧的一端、左转臂41、右转臂51、左桨轴43和右桨轴53处于同一平面内，且左桨轴43和右桨轴53处于同一直线上。左导向器45和右导向器55的连线与手摇曲轴3轴线平行，且处于手摇曲轴3轴线的正上方。座椅6固定在手摇曲轴3的后方且左右居中于船身10内，供手摇推进装置2的操作人员就座。

尾部动力系统7包括尾座椅71及两个独立的尾左推进器8和尾右推进器9，尾部动力系统7除产生推力外还用来控制方向。尾座椅71靠近船尾12安装并左右居中于船身10内，供尾部动力系统7的操作人员就座。尾左推进器8与尾右推进器9的结构和工作原理都相同，它们靠近船尾12分别对称布置于船身10纵向对称面的左右两侧；尾左推进器8由左手摇曲柄81、左轴82、尾左转臂83、尾左桨叶84、尾左桨轴85、尾左导向杆86、尾左导向器87和尾左支撑件88组成；左轴82水平布置，且与船身10纵向对称面垂直，左轴82的右端与左手摇曲柄81相连，左轴82通过固定在船身10尾部左侧壁上的轴承与船身10相连，此连接处进行密封防水处理，左轴82的左端与尾左转臂83的一端垂直固连，尾左转臂83的另一端与尾左桨轴85的右端垂直固连，尾左桨轴85的左端通过轴承与尾左桨叶84连接于尾左桨叶84的根部并靠近尾左桨叶84的前缘处，尾左桨轴85与尾左桨叶84的前缘平行，尾左桨叶84能绕尾左桨轴85灵活转摆，但尾左桨叶84不能沿尾左桨轴85作轴向直线运动；尾左桨叶84的根部端面即靠近尾左转臂83旋转平面的一端的端面与尾左桨叶84的前缘垂直，尾左导向杆86的下端与尾左桨叶84固连于该端面，尾左导向杆86与过该端面的尾左桨叶84的弦线在同一直线上，尾左导向杆86与尾左桨轴85垂直，尾左导向杆86的上端穿过尾左导向器87；尾左导向器87由尾左直线轴承871紧密穿过尾左关节轴承872组合而成；尾左导向器87安装于船身10的尾部左侧的上方，且置于尾左转臂83旋转平面的左侧，尾左导向器87通过尾左支撑件88与船身10相连，尾左导向器87靠近尾左桨轴85的旋转圆周安装，但尾左导向器87至左轴82之间的距离大于尾左转臂83长度与尾左桨叶84的最大宽度即最大弦长之和，以便尾左桨叶84顺利旋转；尾左导向杆86的长度应足够确保其上端始终在尾左导向器87内而不脱落；尾右推进器9由右手摇曲柄91、右轴92、尾右转臂93、尾右桨叶94、尾右桨轴95、尾右导向杆96、尾右导向器97和尾右支撑件98组成；右轴92与左轴82布置在同一水平直线上，该直线与船身10的铅垂纵向对称面垂直，右轴92的左端与右手摇曲柄91相连，右轴92通过固定在船身10尾部右侧壁上的轴承与船身10相连，此连接处进行密封防水处理，右轴92的右端与尾右转臂93的一端垂直固连，尾右转臂93的另一端与尾右桨轴95的左端垂直固连，尾右桨轴95的右端通过轴承与尾右桨叶94连接于尾右桨叶94的根部并靠近尾右桨叶94的前缘处，尾右桨轴95与尾右桨叶94的前缘平行，尾右桨叶94能绕尾右桨轴95灵活转摆，但尾右桨叶94不能沿尾右桨轴95作轴向直线运动；尾右桨叶94的根部端面即靠近尾右转臂93旋转平面的一端的端面与尾右桨叶94的前缘垂直，尾右导向杆96的下端与尾右桨叶94固连于该端面，尾右导向杆96与过该端面的尾右桨叶94的弦线在同一直线上，尾右导向杆96与尾右桨轴95垂直，尾右导向杆96的上端穿过尾右导向器97；尾右导向器97由尾右直线轴承971紧密穿过尾右关节轴承972组合而成；尾右导向器97安装于船身10的尾部右侧的上方，且置于尾右转臂93旋转平面的右侧，尾右导向器97通过尾右支撑件98与船身10相连，尾右导向器97靠近尾右桨轴95的旋转圆周安装，但尾右导向器97至右轴92之间的距离大于尾右转臂93长度与尾右桨叶94的最大宽度即最大弦长之和，以便尾右桨叶94顺利旋转；尾右导向杆96的长度应足够确保其上端始终在尾右导向器97内而不脱落。尾左导向器87和尾右导向器97的连线与左轴82轴线平行，且处于左轴82轴线的正上方。

左手摇曲柄81和右手摇曲柄91结构相同，抓手位置均套有一个活动的套筒，以便手抓握左手摇曲柄81和右手摇曲柄91转动时不会与手发现相对摩擦而伤害手心。同理，所有的手摇曲轴3的抓手横杆31的抓手位置也套有活动的套筒。

左桨叶42、右桨叶52、尾左桨叶84和尾右桨叶94均采用刚性平板桨或翼型桨。

为得到满意的效率，手摇曲轴3、左导向器45、右导向器55、左轴82、右轴92、尾左导向器87和尾右导向器97的安装高度满足：当该船满载时，左导向杆44的延长线在前方与左桨轴旋转圆周13相切的切点、右导向杆54的延长线在前方与右桨轴53旋转圆周相切的切点、左导向杆44的延长线在后方与左桨轴旋转圆周13相切的切点和右导向杆54的延长线在后方与右桨轴53旋转圆周相切的切点、尾左导向杆86的延长线在前方与尾左桨轴旋转圆周14相切的切点、尾右导向杆96的延长线在前方与尾右桨轴95旋转圆周相切的切点、尾左导向杆86的延长线在后方与尾左桨轴旋转圆周14相切的切点和尾右导向杆96的延长线在后方与尾右桨轴95旋转圆周相切的切点同高且刚好处于水面15位置或附近。

手摇曲轴3与左转臂41和右转臂51的相位满足：手摇推进装置2的手摇曲轴3的抓手横杆31摇至最前端时，左转臂41和右转臂51都竖直向下，此时左桨叶42和右桨叶52处于水中竖直位置，攻角最大；手摇推进装置2的手摇曲轴3的抓手横杆31摇至最后端时，左转臂41和右转臂51都竖直向上，此时左桨叶42和右桨叶52处于空气中最上位置。左手摇曲柄81与尾左转臂83的相位相差90°，尾左转臂83的相位超前左手摇曲柄81的相位90°，即当左手摇曲柄81摇至最前端时，尾左转臂83竖直向下，此时尾左桨叶84处于水中最下位置且攻角最大；当左手摇曲柄81摇至最后端时，尾左转臂83竖直向上，此时尾左桨叶84处于空气中最上位置。同理，右手摇曲柄91与尾右转臂93的相位也相差90°，尾右转臂93的相位超前右手摇曲柄91的相位90°，即当右手摇曲柄91摇至最前端时，尾右转臂93竖直向下，此时尾右桨叶94处于水中最下位置且攻角最大；当右手摇曲柄91摇至最后端时，尾右转臂93竖直向上，此时尾右桨叶94处于空气中最上位置。这样符合人体工程学原理，有利于发挥人的能量。

该一种桨叶旋转式人力船有以下几种工作模式：第一种工作模式，一人划船：先将所有的手摇推进装置2的左桨叶42和右桨叶52定位在空气中，以免产生不必要的阻力。人坐在尾座椅71上，左手握住左手摇曲柄81，右手握住右手摇曲柄91，分别摇动尾左推进器8和尾右推进器9产生推力。从船身10左侧往右侧看，尾左桨叶84和尾右桨叶94同向同速逆时针旋转，该船向船头11方向行驶即前进；尾左桨叶84和尾右桨叶94同向同速顺时针旋转，该船向船尾12方向行驶即后退；分别改变左手摇曲柄81和右手摇曲柄91的转速使该船转弯，如前行时单独加快右手摇曲柄91的转速该船向左转弯，单独加快左手摇曲柄81的转速该船向右转弯。第二种工作模式，两人划船：先将没人操作的手摇推进装置2的左桨叶42和右桨叶52定位在空气中，以免产生不必要的阻力（如果只有一组手摇推进装置2就无需进行此操作）。前面的人坐在一组手摇推进装置2的座椅6上，双手握住该手摇推进装置2的手摇曲轴3的抓手横杆，摇动手摇曲轴3使该手摇推进装置2运行产生推力；后面的人坐在尾座椅71上，左手握住左手摇曲柄81，右手握住右手摇曲柄91，分别摇动尾左推进器8和尾右推进器9也产生推力。从船身10左侧往右侧看，左桨叶42和右桨叶52同向同速逆时针旋转，尾左桨叶84和尾右桨叶94同向同速逆时针旋转，该船向船头11方向行驶即前进；左桨叶42和右桨叶52同向同速顺时针旋转，尾左桨叶84和尾右桨叶94同向同速顺时针旋转，该船向船尾12方向行驶即后退；分别改变左手摇曲柄81和右手摇曲柄91的转速使该船转弯，如前行时单独加快右手摇曲柄91的转速该船向左转弯，单独加快左手摇曲柄81的转速该船向右转弯。第三种工作模式，多人划船：先将没人操作的手摇推进装置2的左桨叶42和右桨叶52定位在空气中，以免产生不必要的阻力（如果没有多余的手摇推进装置2就无需进行此操作）。前面的人分别坐在各自的手摇推进装置2的座椅6上，双手握住该手摇推进装置2的手摇曲轴3的抓手横杆，摇动手摇曲轴3使该手摇推进装置2运行产生推力；最后面的人坐在尾座椅71上，左手握住左手摇曲柄81，右手握住右手摇曲柄91，分别摇动尾左推进器8和尾右推进器9也产生推力。从船身10左侧往右侧看，每组手摇推进装置2的左桨叶42和右桨叶52同向同速逆时针旋转，尾左桨叶84和尾右桨叶94同向同速逆时针旋转，该船向船头11方向行驶即前进；每组手摇推进装置2的左桨叶42和右桨叶52同向同速顺时针旋转，尾左桨叶84和尾右桨叶94同向同速顺时针旋转，该船向船尾12方向行驶即后退；分别改变左手摇曲柄81和右手摇曲柄91的转速使该船转弯，如前行时单独加快右手摇曲柄91的转速该船向左转弯，单独加快左手摇曲柄81的转速该船向右转弯。

手摇推进装置2是这样工作的：人摇动手摇曲轴3，驱动左转臂41和右转臂51同向同速转动；左转臂41带动左桨轴43旋转，右转臂51带动右桨轴53旋转；在左桨轴43的牵引下左桨叶42旋转，在右桨轴53的牵引下右桨叶52旋转；由于左导向杆44和左导向器45的限制，左桨叶42旋转时其攻角在一个工作周期即旋转一圈内会发生有规律的变化，有利于产生推力；同样地，由于右导向杆54和右导向器55的限制，右桨叶52旋转时其攻角在一个工作周期即旋转一圈内同样会发生有规律的变化，有利于产生推力。对于本发明船前进而言，由于左导向器45和右导向器55均置于水面15的上方，左导向杆44的延长线在前方与左桨轴旋转圆周13相切的切点、右导向杆54的延长线在前方与右桨轴53旋转圆周相切的切点、左导向杆44的延长线在后方与左桨轴旋转圆周13相切的切点和右导向杆54的延长线在后方与右桨轴53旋转圆周相切的切点同高且刚好处于水面15位置或附近，在一个周期内，左桨叶42和右桨叶52划水相同占大半个工作周期；左桨叶42和右桨叶52在水面15的上方虽然是前行的，但它们只受空气的阻力而没有水的阻力。这样，产生推力的效率较高。改变手摇曲轴3的转速大小能改变推力的大小，转速越快推力越大，转速越慢推力越小。改变手摇曲轴3的转动方向能改变推力的方向，从船身10左侧往右侧看，手摇曲轴3逆时针转动，手摇推进装置2产生向船头11方向的推力使该船前进；手摇曲轴3顺时针转动，手摇推进装置2产生向船尾12方向的推力使该船后退。

尾部动力系统7的工作原理是：左手握住左手摇曲柄81的套筒摇动左手摇曲柄81使左轴82转动，左轴82带动尾左转臂83转动，尾左转臂83带动尾左桨轴85旋转，在尾左桨轴85的牵引下尾左桨叶84旋转，由于尾左导向杆86和尾左导向器87的限制，尾左桨叶84旋转时其攻角在一个工作周期即旋转一圈内会发生有规律的变化，有利于产生推力；同样地，右手握住右手摇曲柄91的套筒摇动右手摇曲柄91使右轴92转动，右轴92带动尾右转臂93转动，尾右转臂93带动尾右桨轴95旋转，在尾右桨轴95的牵引下尾右桨叶94旋转，由于尾右导向杆96和尾右导向器97的限制，尾右桨叶94旋转时其攻角在一个工作周期即旋转一圈内会发生有规律的变化，有利于产生推力。尾左桨叶84和尾右桨叶94在水面15的上方即空气中前行，阻力很小，这样，产生推力的效率较高。改变左轴82和右轴92的转速大小能改变推力的大小，转速越快推力越大，转速越慢推力越小；改变左轴82和右轴92的转动方向将改变推力的方向；尾左推进器8和尾右推进器9同向同速运行该船直行，尾左推进器8和尾右推进器9不同速或不同向转动该船都会转弯。

本发明的优点是：该发明一种桨叶旋转式人力船使用时不会产生像螺旋桨推进器那样的明显的尾迹，也不会像传统明轮推进装置那样存在严重的拍水现象；且该船能量损失小，效率高，无大水花，且桨叶易制作，最简单的可采用刚性平板桨，采用翼型桨效率会高些；该方案无尾部方向舵，操作灵活。用作水上交通工具及用于体育游乐活动都很方便。

该发明一种桨叶旋转式人力船用作水上交通工具及体育游乐活动。

Claims (8)

1.一种桨叶旋转式人力船，由船身（10）、前部动力系统（1）和尾部动力系统（7）组成，其特征在于：前部动力系统（1）包括一组或多组结构和功能都相同的手摇推进装置（2），每组手摇推进装置（2）都包括：手摇曲轴（3）、左推进装置（4）、右推进装置（5）和座椅（6）；手摇曲轴（3）水平布置且与船身（10）纵向对称面垂直，手摇曲轴（3）的左端通过轴承与船身（10）左侧壁相连，并穿过船身（10）左侧壁外露于船身（10）的左边，手摇曲轴（3）的右端通过轴承与船身（10）右侧壁相连，并穿过船身（10）右侧壁外露于船身（10）的右边，该两个穿过处均进行密封防水处理；左推进装置（4）和右推进装置（5）结构和工作原理相同，它们分别对称布置于船身（10）的左右两侧；左推进装置（4）与手摇曲轴（3）的左端相连，右推进装置（5）与手摇曲轴（3）的右端相连；左推进装置（4）由左转臂（41）、左桨叶（42）、左桨轴（43）、左导向杆（44）、左导向器（45）和左支撑件（46）组成；左转臂（41）的一端与手摇曲轴（3）的露出船身（10）左侧的左端垂直固连，左转臂（41）的另一端通过轴承与左桨轴（43）的右端垂直连接，左桨轴（43）靠左转臂（41）的左侧安装，左桨轴（43）的左端与左桨叶（42）固连于左桨叶（42）的根部并靠近左桨叶（42）的前缘处，左桨轴（43）与左桨叶（42）的前缘平行；左桨叶（42）的根部端面即靠近左转臂（41）旋转平面的一端的端面与左桨叶（42）的前缘垂直，左导向杆（44）的下端与左桨叶（42）固连于该端面，左导向杆（44）与过该端面的左桨叶（42）的弦线在同一直线上，左导向杆（44）与左桨轴（43）垂直，左导向杆（44）的上端穿过左导向器（45）；左导向器（45）由左直线轴承（451）紧密穿过左关节轴承（452）组合而成；左导向器（45）安装于船身（10）的左侧的上方，且置于左转臂（41）旋转平面的左侧，左导向器（45）通过左支撑件（46）与船身（10）相连；左导向器（45）至手摇曲轴（3）轴线之间的距离大于左转臂（41）长度与左桨叶（42）的最大宽度即最大弦长之和；左导向杆（44）的长度应足够确保其上端始终在左导向器（45）内而不脱落；右推进装置（5）由右转臂（51）、右桨叶（52）、右桨轴（53）、右导向杆（54）、右导向器（55）和右支撑件（56）组成；右转臂（51）的一端与手摇曲轴（3）的露出船身（10）右侧的右端垂直固连，右转臂（51）的另一端通过轴承与右桨轴（53）的左端垂直连接，右桨轴（53）靠右转臂（51）的右侧安装，右桨轴（53）的右端与右桨叶（52）固连于右桨叶（52）的根部并靠近右桨叶（52）的前缘处，右桨轴（53）与右桨叶（52）的前缘平行；右桨叶（52）的根部端面即靠近右转臂（51）旋转平面的一端的端面与右桨叶（52）的前缘垂直，右导向杆（54）的下端与右桨叶（52）固连于该端面，右导向杆（54）与过该端面的右桨叶（52）的弦线在同一直线上，右导向杆（54）与右桨轴（53）垂直，右导向杆（54）的上端穿过右导向器（55）；右导向器（55）由右直线轴承（551）紧密穿过右关节轴承（552）组合而成；右导向器（55）安装于船身（10）的右侧的上方，且置于右转臂（51）旋转平面的右侧，右导向器（55）通过右支撑件（56）与船身（10）相连；右导向器（55）至手摇曲轴（3）轴线之间的距离大于右转臂（51）长度与右桨叶（52）的最大宽度即最大弦长之和；右导向杆（54）的长度应足够确保其上端始终在右导向器（55）内而不脱落；手摇曲轴（3）的穿过船身（10）左侧的一端、手摇曲轴（3）的穿过船身（10）右侧的一端、左转臂（41）、右转臂（51）、左桨轴（43）和右桨轴（53）处于同一平面内，且左桨轴（43）和右桨轴（53）处于同一直线上；左导向器（45）和右导向器（55）的连线与手摇曲轴（3）轴线平行，且处于手摇曲轴（3）轴线的正上方；座椅（6）固定在手摇曲轴（3）的后方且左右居中于船身（10）内；尾部动力系统（7）包括尾座椅（71）及两个独立的尾左推进器（8）和尾右推进器（9），尾座椅（71）靠近船尾（12）安装并左右居中于船身（10）内；尾左推进器（8）与尾右推进器（9）的结构和工作原理都相同，它们靠近船尾（12）分别对称布置于船身（10）纵向对称面的左右两侧；尾左推进器（8）由左手摇曲柄（81）、左轴（82）、尾左转臂（83）、尾左桨叶（84）、尾左桨轴（85）、尾左导向杆（86）、尾左导向器（87）和尾左支撑件（88）组成；左轴（82）水平布置，且与船身（10）纵向对称面垂直，左轴（82）的右端与左手摇曲柄（81）相连，左轴（82）通过固定在船身（10）尾部左侧壁上的轴承与船身（10）相连，此连接处进行密封防水处理，左轴（82）的左端与尾左转臂（83）的一端垂直固连，尾左转臂（83）的另一端与尾左桨轴（85）的右端垂直固连，尾左桨轴（85）的左端通过轴承与尾左桨叶（84）连接于尾左桨叶（84）的根部并靠近尾左桨叶（84）的前缘处，尾左桨轴（85）与尾左桨叶（84）的前缘平行；尾左桨叶（84）的根部端面即靠近尾左转臂（83）旋转平面的一端的端面与尾左桨叶（84）的前缘垂直，尾左导向杆（86）的下端与尾左桨叶（84）固连于该端面，尾左导向杆（86）与过该端面的尾左桨叶（84）的弦线在同一直线上，尾左导向杆（86）与尾左桨轴（85）垂直，尾左导向杆（86）的上端穿过尾左导向器（87）；尾左导向器（87）由尾左直线轴承（871）紧密穿过尾左关节轴承（872）组合而成；尾左导向器（87）安装于船身（10）的尾部左侧的上方，且置于尾左转臂（83）旋转平面的左侧，尾左导向器（87）通过尾左支撑件（88）与船身（10）相连，尾左导向器（87）靠近尾左桨轴（85）的旋转圆周安装，但尾左导向器（87）至左轴（82）之间的距离大于尾左转臂（83）长度与尾左桨叶（84）的最大宽度即最大弦长之和；尾左导向杆（86）的长度应足够确保其上端始终在尾左导向器（87）内而不脱落；尾右推进器（9）由右手摇曲柄（91）、右轴（92）、尾右转臂（93）、尾右桨叶（94）、尾右桨轴（95）、尾右导向杆（96）、尾右导向器（97）和尾右支撑件（98）组成；右轴（92）与左轴（82）布置在同一水平直线上，该直线与船身（10）的铅垂纵向对称面垂直，右轴（92）的左端与右手摇曲柄（91）相连，右轴（92）通过固定在船身（10）尾部右侧壁上的轴承与船身（10）相连，此连接处进行密封防水处理，右轴（92）的右端与尾右转臂（93）的一端垂直固连，尾右转臂（93）的另一端与尾右桨轴（95）的左端垂直固连，尾右桨轴（95）的右端通过轴承与尾右桨叶（94）连接于尾右桨叶（94）的根部并靠近尾右桨叶（94）的前缘处，尾右桨轴（95）与尾右桨叶（94）的前缘平行；尾右桨叶（94）的根部端面即靠近尾右转臂（93）旋转平面的一端的端面与尾右桨叶（94）的前缘垂直，尾右导向杆（96）的下端与尾右桨叶（94）固连于该端面，尾右导向杆（96）与过该端面的尾右桨叶（94）的弦线在同一直线上，尾右导向杆（96）与尾右桨轴（95）垂直，尾右导向杆（96）的上端穿过尾右导向器（97）；尾右导向器（97）由尾右直线轴承（971）紧密穿过尾右关节轴承（972）组合而成；尾右导向器（97）安装于船身（10）的尾部右侧的上方，且置于尾右转臂（93）旋转平面的右侧，尾右导向器（97）通过尾右支撑件（98）与船身（10）相连，尾右导向器（97）靠近尾右桨轴（95）的旋转圆周安装，但尾右导向器（97）至右轴（92）之间的距离大于尾右转臂（93）长度与尾右桨叶（94）的最大宽度即最大弦长之和；尾右导向杆（96）的长度应足够确保其上端始终在尾右导向器（97）内而不脱落。

2.根据权利要求1所述的一种桨叶旋转式人力船，其特征在于：船身（10）采用木材、塑胶或玻璃钢制成。

3.根据权利要求1所述的一种桨叶旋转式人力船，其特征在于：手摇推进装置（2）与尾部动力系统（7）前后等距排列于船身（10）上。

4.根据权利要求1所述的一种桨叶旋转式人力船，其特征在于：尾左导向器（87）和尾右导向器（97）的连线与左轴（82）轴线平行，且处于左轴（82）轴线的正上方。

5.根据权利要求1所述的一种桨叶旋转式人力船，其特征在于：左手摇曲柄（81）和右手摇曲柄（91）结构相同，抓手位置均套有一个活动的套筒；手摇曲轴（3）的抓手横杆（31）的抓手位置也套有活动的套筒。

6.根据权利要求1所述的一种桨叶旋转式人力船，其特征在于：左桨叶（42）、右桨叶（52）、尾左桨叶（84）和尾右桨叶（94）均采用刚性平板桨或翼型桨。

7.根据权利要求1所述的一种桨叶旋转式人力船，其特征在于：手摇曲轴（3）、左导向器（45）、右导向器（55）、左轴（82）、右轴（92）、尾左导向器（87）和尾右导向器（97）的安装高度满足：当该船满载时，左导向杆（44）的延长线在前方与左桨轴旋转圆周（13）相切的切点、右导向杆（54）的延长线在前方与右桨轴（53）旋转圆周相切的切点、左导向杆（44）的延长线在后方与左桨轴旋转圆周（13）相切的切点和右导向杆（54）的延长线在后方与右桨轴（53）旋转圆周相切的切点、尾左导向杆（86）的延长线在前方与尾左桨轴旋转圆周（14）相切的切点、尾右导向杆（96）的延长线在前方与尾右桨轴（95）旋转圆周相切的切点、尾左导向杆（86）的延长线在后方与尾左桨轴旋转圆周（14）相切的切点和尾右导向杆（96）的延长线在后方与尾右桨轴（95）旋转圆周相切的切点同高且刚好处于水面（15）位置或附近。

8.根据权利要求1所述的一种桨叶旋转式人力船，其特征在于：手摇曲轴（3）与左转臂（41）和右转臂（51）的相位满足：手摇推进装置（2）的手摇曲轴（3）的抓手横杆（31）摇至最前端时，左转臂（41）和右转臂（51）都竖直向下，此时左桨叶（42）和右桨叶（52）处于水中竖直位置，攻角最大；手摇推进装置（2）的手摇曲轴（3）的抓手横杆（31）摇至最后端时，左转臂（41）和右转臂（51）都竖直向上，此时左桨叶（42）和右桨叶（52）处于空气中最上位置；左手摇曲柄（81）与尾左转臂（83）的相位相差90°，当左手摇曲柄（81）摇至最前端时，尾左转臂（83）竖直向下，此时尾左桨叶（84）处于水中最下位置且攻角最大；当左手摇曲柄（81）摇至最后端时，尾左转臂（83）竖直向上，此时尾左桨叶（84）处于空气中最上位置；右手摇曲柄（91）与尾右转臂（93）的相位也相差90°，当右手摇曲柄（91）摇至最前端时，尾右转臂（93）竖直向下，此时尾右桨叶（94）处于水中最下位置且攻角最大；当右手摇曲柄（91）摇至最后端时，尾右转臂（93）竖直向上，此时尾右桨叶（94）处于空气中最上位置。