CN106184748A - 人力飞行器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种依靠人力克服地球重力离开地面在空气中运动的机构，即人力飞行器。其特征在于：人坐在人力飞行器的座椅(1)中，脚踩踏脚板使链条传动机构(2)转动，通过转轴(3)将转动传给皮带传动机构(4)，使左、右压气轮的转子(5)转动，叶子板(6)随转子转动的同时作有规律的摆动，通过半闭合空间的容积缩小对空气产生压力，反作用力使人力飞行器升起(详见《压水(气)轮》发明专利说明书)。用手操纵操纵系统(7)可控制人力飞行器的运动方向。

Description

人力飞行器
技术领域：本发明涉及一种能在空气中运动的机构，即人力飞行器。这种飞行器可以克服地球重力离开地面产生向上运动的力。这种运动的力是人像踩自行车那样通过机械传动而实现的。人是坐在飞行器中操纵该机构的。
背景技术：现有技术中，利用机械依靠人自己的力量带着自身离开地面在空气中运动，已有许多实施例。<注1>例如：1979年6月12日，美国人保罗·麦克里迪设计的名为《飘忽信天翁》的飞行器，它有一对左右伸展的细长机翼，机翼下面有自行车座子和塑料轮子，用一套塑料链条传动的脚踏机构，通过脚踏带动机翼后面的塑料螺旋桨旋转，产生向前的推力，相对向后的气流对机翼的作用力产生升力，使其飞行了2小时49分钟。《飘忽信天翁》可以用于体育运动中，在日常生活中很难普及。因为它使用的是螺旋桨和机翼，靠人力很难产生足够大的升力。而人力飞行器靠的是其左、右压气轮压气产生的升力，与《飘忽信天翁》本质上完全不同。
发明内容：本发明的目的在于提供一种依靠人自己的力量对空气产生压力、其反作用力推动负载(包括自身)运动的机构。
附图说明：
本发明的技术方案是：(图1)本发明包括中支架(1)(中心轴与框架可相对转动)、悬挂于中心轴上的驱动系统(2)、与框架固定连接的左、右压气轮(3)、(4)、固定连接于框架和左、右压气轮上并可使左、右压气轮前后摆动且能调整气流左、右方向的操纵系统(5)、固定连接于框架上的配重(6)、与驱动系统(2)固定连接的安全伞(7)。人坐在驱动系统的座椅里，像踩自行车那样踩动踏脚板，通过链条传输机构转动座椅下面的轴，再通过二组皮带传输机构转动左、右压气轮的转子，转子旋转带动叶子板运动对空气产生压力，使人力飞行器产生向上的升力。而手控操纵系统可改变气流方向，使人力飞行器实现空中停留、左右摆动、前后移动、左右转弯等各种运动。
由于《压水(气)轮》已经取得了发明专利权<注2>，所以对左、右压气轮下文不再详细叙述。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的描述：
图1为本发明的总图；
图2、图7、图13、图31、图38、图39分别为中支架、驱动系统、左压气轮、操纵系统、配重、安全伞的部件图；
右压气轮由于和左压气轮完全对称，故省去描述；
图14是图13中C处的放大图。
为便于理解，分别提供了主要零件图；图3～图6、图8～图12、图15～图30、图32～图37。
实施例：本发明(图1)包括中支架(1)、驱动系统(2)、左压气轮(3)、右压气轮(4)、操纵系统(5)、配重(6)、安全伞(7)。
中支架(图2)由中心轴(1)(图3)、框架(2)(图4)、支撑杆(一)(3)(图5)、吊箍(4)、螺杆(一)(5)、双头螺母(6)、螺杆(二)(7)、支承环(8)、滚针(9)、挡圈(10)、支撑杆(二)(11)(图6)、轮子组件(12)组成。二件框架(2)和三件支撑杆(一)(3)及一件支撑杆(二)(11)固定连接，二件支承环(8)通过二组(各4件)螺杆(二)(7)、双头螺母(6)、不等长的螺杆(一)(5)、吊箍(4)连接于支撑杆(一)(3)、支撑杆(二)(11)上，支承环(8)与中心轴(1)间安装有滚针(9)可使中心轴(1)转动，挡圈(10)固定滚针(9)的位置，转动双头螺母(6)可以调整中心轴(1)的中心位置。四件轮子组件(12)装在框架(2)的下部，可方便人力飞行器在地面上移动。
驱动系统(图7)由支承环(1)(图8)、吊杆(2)(图9)、座椅(3)(图10)、支架(4)(图11)、挡圈(5)、支杆(6)(图2)、螺栓(7)、螺杆(8)、螺母(9)、铰联板(10)、垫圈(11)、销(12)、轴(一)(13)、盖(一)(14)、盖(二)(15)、簿螺母(一)(16)、簿螺母(二)(17)、钢球(18)、踏脚杆(19)、踏脚板(20)、螺母(21)、大链轮(22)、链轮罩(23)、滚子链(24)、小链轮(25)、轴(二)(26)、同步轮(一)(27)、同步带(28)、同步轮(二)(29)、配重(30)组成。座椅(3)与二个吊杆(2)固定连接，吊杆(2)上开有长槽孔，可调节座椅上下位置。吊杆(2)固定连接于支承环(1)上，支承环(1)固定于中支架(图2)中的中心轴上。座椅(3)下面装有能转动的轴(二)(26)，人坐在座椅(3)里，脚踩踏脚板(20)，通过链轮传输系统(13～25)，带动轴(二)(26)转动，轴(二)二端固定连接着同步轮(一)(27)，通过同步带(28)、分别与左压气轮(图13)、右压气轮中转子固定连接的同步轮(二)(29)，使转子转动。支架(4)可以绕座椅(3)的底部管子旋转，座椅(3)、支架(4)上分别装有能活动的铰联板(10)，由螺杆(8)、螺母(9)来调节支架(4)与座椅(3)的相对位置，以满足人体腿长的不同。支架(4)的左右位置由挡圈(5)来固定。支杆(6)固定连接于支架(4)上，通过调整螺栓(7)来控制链条的松紧。配重(30)是用来平衡驱动系统左右重量的。链条传输系统由于同自行车的现有技术相同，这里不再详述。同步带(28)的松紧可由座椅(3)和吊杆(2)的相对位置来控制。<注3>
左压气轮(图13)由转子(1)(图15)、挡风板(一)(2)(图16)、挡风板(二)(3)(对称件)、轨道(一)(4)(图17)、轨道(二)(5)(对称件)、加强盘(6)(图18)、轴承座(7)(图19)、支撑杆(8)(图20)、压板(一)(9)、罩板(10)(图21)、轴承(11)、油封(12)、轴承(13)、叶子板(14)(图22)、轴(一)(15)、轴套(一)(16)、挡圈(17)、联杆(18)(图23)、轴(二)(19)、销(20)、轴承(21)、轴套(二)(22)、挡圈(23)、出风口(C处放大)(图14)组成。左压气轮的构造和原理与《压水(气)轮》专利说明书上的基本相同，相同点这里不再描述。挡风板(一)(2)与挡风板(二)(3)由四根支撑杆(8)固定，罩板(10)和挡风板(一)(2)与挡风板(二)(3)固定连接，挡风板(二)(3)与中支架(图2)中的框架固定连接，加强盘(6)是为了增加左压气轮的刚性。整个左压气轮由轴承(13)定位于中支架(图2)的中心轴中。出风口(图14)是控制气流方向的装置，由板(一)(24)(图24)、板(二)(25)(图25)、销(26)、板(三)(27)(图26)、螺杆(28)(图27)、螺母(29)、条板(一)(30)(图29)、条板(二)(31)(图28)、压板(32)(图30)组成。板(一)(24)、板(二)(25)和图13中挡风板(一)(2)、挡风板(二)(3)固定连接并围成漏斗状；二块板(三)(27)通过销(26)分别与板(一)(24)、板(二)(25)铰连；四件条板(二)(31)与二件条板(一)(30)通过二根螺杆(28)将板(三)(27)围住，可使条板(三)左右摆动，以调整气流方向；位置确定后由压板(32)固定。
右压气轮由于和左压气轮完全对称，这里不再复述。
操纵系统(图31)由支架(一)(1)(图32)、支架(二)(2)(图33)、摇杆(3)(图34)、摆杆(4)(图35)、摆动板(5)、销轴(6)、销(7)、联杆(8)、舵(9)(图36)、支承杆(10)(图37)、垫板(11)组成。支架(一)(1)分别焊于中支架(图2)中的二个框架上，摇杆(3)二端分别与支架(一)(1)固定连接，摆杆(4)套于摇杆(3)上，两端分别与摆动板(5)扣连(见V图)；支架(二)(2)也分别焊于中支架(图2)中的二个框架上，摆动板(5)由销(7)支承，下端与联杆(8)扣连；联杆(8)分别串过左、右压气轮的挡风板上的小孔与舵(9)扣连；舵(9)由二组支承杆(10)定位且能转动，支承杆(10)固定于左、右压气轮的二块挡风板上。操纵时，人的二手分别握住摆杆(4)和驱动系统(图7)中的座椅上前端的扶手上，改变左、右二手前后相对位置可使左、右压气轮绕中支架(图2)中的中心轴迴转，使压气方向与重力方向产生角度；摆杆(4)还可左、右移动，通过摆动板(5)、联杆(8)使舵(9)摆动，从而改变气流方向。
配重(图38)由配重杆(1)、压板(2)、配重块(3)、螺母(4)组成。二组配重对称布置。配重的作用是为了平衡上、下二部分旋转件对中心轴产生的力矩。
安全伞(图39)由伞布(1)和伞架(2)组成。伞架固定连接于驱动系统(图7)的支承环上；当人力飞行器下落时，安全伞可起缓冲作用。安全伞与驱动系统一起，由于重力的作用，运动中始终维持铅垂状态。
具体实施方式：人坐在驱动系统(图7)的座椅(3)中，一手握住座椅上的左前端的扶手，另一手握住操纵系统(图31)的摆杆(4)，二脚轮换踩动驱动系统(图7)的踏脚板(20)，使左、右压气轮(图13)的转子(1)旋转，带动叶子板(14)跟着旋转的同时作有规侓的摆动，使空气产生向下的压力，反作用力使人力飞行器向上运动；摆杆此时可控制人力飞行器左、右摆动。在空中，改变二手前后相对位置，由于左、右压气轮压气方向与铅垂方向有了角度而产生水平分力，可使人力飞行器前、后运动；摆杆此时可控制人力飞行器左、右转向。
本实施例理论依据为论文《压水(气)轮原理》，该论文得到相关部门的认可。<注4>
依据论文，单个压气轮能产生向上的升力为F＝66.324n2a3Hρη，人力飞行器能产生向上的升力为2F＝132.684n2a3Hρη。
由设计数据推算，若踏脚板每秒钟转一圈，通过链条与皮带传输机构，使得压气轮的设计转速为n＝5.2转/秒，叶子板高度H＝1米，空气的密度ρ＝1公斤/米3，机械效力若为η＝0.8，则2F＝2869牛顿，即该人力飞行器能将292公斤的重量升上天空。人力飞行器设计大部分选用鋁合金材料，设计总重量为197公斤。也就是说，只要是重量小于或等于95公斤的人，都可以使人力飞行器升上天空。
注释：
1.《飞向蓝天》，谢础著，江苏教育出版社1998年8月第一版。
2.发明专利《压水(气)轮》，专利号ZL 97101501.5，授权公告号CN 1098789C。
3.链传动、带传动参照《机电液设计手册(上)》。
4.论文《压水(气)轮原理》及相关部门认可证明见附页。

Claims (3)

1.一种人力飞行器，其特征在于：所述人力飞行器(图1)由中心轴可转动的中支架(1)、与中支架(1)的中心轴固定连接的驱动系统(2)、与中支架(1)的框架固定连接的左压气轮(3)和右压气轮(4)、固定连接于中支架(1)的框架上的操纵系统(5)组成。
2.根据权利要求1所述的人力飞行器，其特征在于：所述的驱动系统(2)(图7)，是通过链条传输系统(13～25)与轴(二)(26)相连的，连接轴(二)两端的皮带传输系统(27～29)是与图1中左压气轮(3)和右压气轮(4)中的转子相连的。
3.根据权利要求1所述的人力飞行器，其特征在于：所述的操纵系统(5)(图31)，摆杆(4)可以绕图1中的中支架(1)的中心轴迴转并可左右移动使舵(9)摆动。
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