CN110141844A - 层流游泳机 - Google Patents

Abstract

一种层流游泳机。解决了现有的游泳机水流循环不合理，造成游泳体验差及游泳机能耗大的问题。它包括缸体，所述的缸体内设有用于容置液体的容置腔，所述缸体的容置腔内设有隔离板，所述的隔离板与缸体内壁之间设有第一通道和第二通道，所述的缸体上设有用于驱动容置腔内液体环绕隔离板流动的驱动件。本发明通过隔离板、驱动件的设置使得本产品在使用时能在缸体的容置腔内形成水循环，同时利用隔离板的设置使得驱动件带动的水流效果极佳的层流效果，水流流速输出平稳，能耗低且更适合使用者游泳习惯，游泳体验好。本发明还具有体积紧凑，结构简单，装配方便，动作可靠，使用寿命长等优点。

Description

层流游泳机

技术领域

本发明涉及一种运动设备，具体涉及一种层流游泳机。

背景技术

目前，随着经济的发展，生活水平的提高，人们对于体育、娱乐消费的需求也在不断的提高，人们越来越注重自身的健康，身体锻炼在人们的生活中成为必不可少的部分。在众多运动项目中，游泳是很多人喜爱的运动，因为游泳可以锻炼人的肌肉及肺活量，腰椎劳累，病人术后恢复且游泳运动不损伤关节等优点，而且还是夏天还是一种消暑的方式。人们对于选择游泳运动，经营游泳健身项目也存在一些问题：

去户外开展游泳运动，费时费力，只能偶尔去玩玩罢了，而且户外水域不可控，每年都发生大量的危险特别是中小学生，每年溺亡的数字非常惊人。而且户外人们去往室外公共泳池或江河湖海的路程一般来说具有一定距离，因此需要耗费一定的时间和精力达到目的地，时间和空间上有限制；

2、选择去游泳馆游泳池，安全性虽然得到了保障，但公共场所卫生状况不容乐观，而且去游泳馆游泳也是各种不便之处，除非你有大把空闲时间去锻炼。在夏天游泳馆极度拥挤，如同下饺子一般泡水，压根无法进行游泳运动，只能泡水罢了；

3.健身场所游泳项目，颇受广大健身爱好者喜爱，但是经营性的游泳健身场所，由于用水量大，水体加温成本过高，占用空间过大，因此存在经营成本过高，季节性客流量变化大，盈利非常困难，只能作为吸引眼球的项目除非像公共游泳池那样，需要政府财政补贴才能维持运作；

4、外公共泳池或江河湖海中游泳还会受到自然天气的影响，当遭遇极端恶劣天气的时候，去室外公共游泳会带来相当大的安全风险；

5、一般的室外公共泳池由于每天进出的游泳者相当多，泳池内会存留大量的细菌和病毒，尽管每天泳池内会添加消毒剂消毒，但加入过量的消毒剂往往会造成游泳者身体的不适感，也无法保证彻底消灭泳池中的细菌和病毒；

6、对于一些场地空间受限或缺水地区，比如边防海岛、舰船、石油钻井平台或干旱少水地区的野外工作人员、没有配备游泳池的宾馆、中东一些因宗教习俗禁止男女同泳的国家和地区或者避免个人隐私被暴露的名人，去室外公共泳池或江河湖海游泳均有限制。

目前市面上也有一些所谓的游泳机、冲浪机等，这些游泳机虽然模拟了水流但有以下缺陷：

安全性无法保证类型的，这个类型游泳机最大特点是驱动电机放置泳池中，利用电机本身绝缘来保证安全，类似潜水泵的，一旦出现任何漏电，使用者绝无任何逃生希望；

运动性不佳，是目前这些游泳机的共同缺陷，这些游泳机设计上存在水流的流量过低，加上没有设计独立的流水通道或则是流水通道远小于水流层的截面，因此无法实现整体循环流动的层流，只能设计成一股激流，一股涌流罢了，只能说是带有游泳功能的大号浴缸而已，娱乐为主，顺带游泳功能，无法进行真正意义上的游泳运动。

正因为这些缺陷，导致了这类型游泳机体积庞大长度普遍在4米以上，宽度在2米以上，因此无法在一般家庭使用，注重运动性的健身房你也不会见到他们的身影，因为他们只能进行以娱乐为主的泡澡游泳运动而非真正的运动。

这些类型的游泳的缺陷是无法模拟真实游泳环境，运动强度也远远不够，因此只能作为浴缸的补充部分，游泳者需要的游泳机应该是真实的模拟的真实游泳环境，因此我们需要的游泳机应该是；

游泳机水流平顺的整体流动的层流水，类似水渠的流水，模拟了游泳场景，而不是单股的激流，湍流，紊流，否则游泳体验感会变得很差的。

既然是健身器材，就要有足够大的运动强度，因此游泳机的调节水流的的最快流速要足够快，这样才能满足中高强度游泳锻炼和训练的要求，否则只能是大型泡澡浴缸罢了。根据资料显示一般成年人人游泳速度不低于0.5米/秒左右，因此游泳机的最快水流速度不能低于0.5米/秒。

安全性尤为重要，电气部分和水体要隔绝设计，即任何时候电气部分特别是电机绝对禁止浸泡水里，否则安全无法保证，电气部分隔绝设计是必要条件。

游泳机体积足够小，小体积结构紧凑，才能满足家庭和健身休闲场所的摆放，楼层承受力，降低用水和加温成本的要求。

根据游泳状态时人的基本数据，我们设计游泳机时需要这这几个方面的数据：游泳者需要的流速，游泳者需要的深度，游泳者需要的宽度、长度，游泳时躯干的吃水深度，满足运动需求水的流量（我们按照成年人数据）；

游泳者需要的流速即水流的流速：决定了是游泳运动还是泡澡，根据一般人游泳的数据，游泳速度一般在0.5米/秒 以上，专业的甚至达到1.5米/秒，因此游泳机匀速水流速度不能低于0.5米/秒如果保证足够强度，应该设计在2米/秒的最快速度,才能满足专业游泳者的需求。

游泳者需要的宽度和长度：游泳者需要的深度，即游泳者游泳运动时四肢划水时最大深度，一般成年人自由泳仰泳划水时最深，在0.9米左右，蛙泳在0.75米左右。宽度，自由泳和仰泳最窄，在0.8米左右，蛙泳，蝶泳最宽，在1.8米左右，最低需要长度，自由泳仰泳和蝶泳在3米才能满足游泳时的舒展，蛙泳相对比较短，在2.8米就可以了。

游泳时躯干的吃水深度：是游泳运动过程中，躯干在水里的截面的深度，参看附图1。

这个是我们设计游泳机参考数据，我们可以把泳池水设计为流动层和静止层，躯干截面吃水深度是我们游泳机设计为流动水层的深度的依据，一般人躯干吃水深度在0.3米左右，因此我们设计流动水层深度也在0.3米，与之相匹配的设计为水流通道的截面和涵道螺旋桨的截面，他们之间基本处于相等，这样循环的水流才能达到层流的基本要求，否则只能是紊流，或者激流。这样设计大大降低了游泳机的体积和高度，结构更加紧凑运动。满足了家庭和健身场所的需求。

满足运动需求水的流量计算：通过游泳机结构设计游泳池水的静止水层和流动水层，我们只要满足流动水层的流量就可以满足最低游泳需求即0.5米/秒，因此我们计算了流动水层的流量。流动水层深度0.3米，流速0.5米/秒，得出自由泳，仰泳流量不少于0.12立方/秒，即432立方米/小时，蛙泳者需要0.24立方/秒即864立方米/小时。市面上出现的均为一股水喷出的所谓游泳机，虽然原理上利用水流方向与游泳者相对运动方向的不同实现，但是其是通过一个喷水口驱动水流动，不均匀该喷水口的位置使得整个泳池水面高度被限制，通常是最高水面正好覆盖住出水口，即适配成人使用的泳池在儿童使用时会造成大量的水资源浪费。同时以这样的喷水方式供水流运动，其对泵的要求高，满足运动需求的的水流量需要上数十乃至上百千瓦工业水泵才能达到，喷水口需要足够的速度才能给泳池内的水提供游泳足够的流动性，而高速的水流喷出的水会在泳池内形成紊流，影响用户体验。

发明内容

为解决背景技术中现有的游泳机水流循环不合理，造成游泳体验差及游泳机能耗大的问题，本发明提供一种层流游泳机。

本发明的技术方案是：一种层流游泳机，包括缸体，所述的缸体内设有用于容置液体的容置腔，所述缸体的容置腔内设有隔离板，所述的隔离板与缸体内壁之间设有第一通道和第二通道，所述的缸体上设有用于驱动容置腔内液体环绕隔离板流动的驱动件。

作为本发明的一种改进，所述的隔离板将容置腔分隔为输送腔和游泳腔，所述的输送腔、第一通道、游泳腔和第二通道相互配合构成供液体流动的“回”形水循环通道。

作为本发明的进一步改进，所述的隔离板上设有限流板，所述的限流板与缸体的内壁相互配合形成所述的第一通道，所述限流板端部处的水平面将游泳腔内的液体分隔为流动层和静止层。

作为本发明的进一步改进，所述的隔离板呈水平设置，所述的限流板呈竖直设置，所述第一通道、第二通道、输送腔在液体经过的截面三者截面积基本相当。

作为本发明的进一步改进，所述的限流板与隔离板伸缩配合控制流动层和静止层的深度且使得第一通道的长度可调。

作为本发明的进一步改进，所述输送腔内液体的流动方向和流动层内液体的流动方向相反，所述的第一通道内液体的流动方向与流动层内液体的流动方向相垂直形成层流循环。

作为本发明的进一步改进，所述的隔离板上设有遮挡板，所述的遮挡板与缸体的内壁相互配合形成所述的第二通道，所述遮挡板的端部与缸体内壁之间的间距可调。

作为本发明的进一步改进，所述的遮挡板铰接于隔离板上并通过遮挡板的转动使得遮挡板的端部与缸体内壁之间的间距可调。

作为本发明的进一步改进，所述的缸体内壁上设有支撑架，所述的隔离板设于支撑架上。

作为本发明的进一步改进，所述的缸体上设有分离腔，所述的驱动件设于分离腔内，所述的驱动件上设有两个绝缘联轴器，两个所述的绝缘联轴器之间设有用于隔绝缸体、分离腔液体溢流的机械水密封，所述的绝缘联轴器上设有涵道螺旋桨，所述的涵道螺旋桨设于输送腔内，所述的第二通道包括斜向通道部和竖直通道部。

本发明的有益效果是，本发明通过隔离板、驱动件的设置使得本产品在使用时能在缸体的容置腔内形成水循环，同时利用隔离板的设置使得驱动件带动的水流效果极佳的层流效果，水流流速输出平稳，能耗低且更适合使用者游泳习惯，游泳体验好。本发明还具有体积紧凑，结构简单，装配方便，动作可靠，使用寿命长等优点。

附图说明

附图1为游泳时的游泳者躯干截面示意图。

附图2为本发明实施例的结构示意图。

附图3为本发明实施例的半剖结构示意图。

图中，1、缸体；11、容置腔；12、第一通道；13、第二通道；131、斜向通道部；132、竖直通道部；14、输送腔；15、游泳腔；151、流动层；152、静止层；16、分离腔；2、隔离板；3、驱动件；4、限流板；5、遮挡板；6、支撑架；7、绝缘联轴器；8、涵道螺旋桨。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：

由图2结合图3所示，一种层流游泳机，包括缸体1，所述的缸体1内设有用于容置液体的容置腔11，所述缸体1的容置腔11内设有隔离板2，所述的隔离板2与缸体1内壁之间设有第一通道12和第二通道13，所述的缸体1上设有用于驱动容置腔11内液体环绕隔离板2流动的驱动件3。本发明通过隔离板、驱动件的设置使得本产品在使用时能在缸体的容置腔内形成水循环，同时利用隔离板的设置使得驱动件带动的水流效果极佳的层流效果，水流流速输出平稳，能耗低且更适合使用者游泳习惯，游泳体验好。本发明还具有体积紧凑，结构简单，装配方便，动作可靠，使用寿命长等优点。

在实际的产品设计生产过程中，游泳者需要的游泳条件：

1.一般游泳需要的速度在每秒0.5米-2米之间，低于0.5米的一般称为泡澡娱乐，因此游泳机水流速度也应该参考这个数值。

2.水流状况为平稳匀速状态、不能是一股水而是需要泳池或者水渠的流水，因此游泳机需要模拟这样的水流，即本发明中通过层流的方式使得水流平稳均匀流动。

3.游泳者需要的深度，成年人0.8-1.0米。

4.游泳时成年人躯干的水流阻力横截面规格，宽度0.35-0.5米 深度0.30-0.45米，特别是游泳时各种泳姿，躯干横截面宽度均一样，深度以自由泳最大，相当于宽度的70%左右。胳膊划水横截面为宽度0.08-0.15米，深度 50-70公分。

5.游泳时成年人伸臂长度2.0-2.3米， 通过这些基本数据我们可以得知，具有游泳功能的游泳机应该具备自由泳仰泳，水池宽度不低于两倍身体宽度即0.9米以上，深度不低于0.8米（成年人）、流动水层至少0.35米左右才能满足一般游泳需求，蛙泳、蝶泳 宽度不低于1.6米，深度不低于0.8米，流动层0.35米。

所述的隔离板2将容置腔11分隔为输送腔14和游泳腔15，所述的输送腔14、第一通道12、游泳腔15和第二通道13相互配合构成供液体流动的“回”形水循环通道。这样能使得液体在容置腔内形成水循环，循环简单，同时根据需要可以在第一通道或者第二通道处进水，适配不同的泳姿游泳。具体的说，所述的隔离板2上设有限流板4，所述的限流板4与缸体1的内壁相互配合形成所述的第一通道12，所述限流板4端部处的水平面将游泳腔15内的液体分隔为流动层151和静止层152。具体的说，静止层并非严格意义上的完全静止，而是相对层流的流动层来说相对静止，或者说流速较慢且不影响使用者游泳的液体层。通常的说，流动层的高度（厚度）至少为0.3米，通常可以设置成0.3-0.5米，根据不同的泳姿可以调节缸体内的水量，节能减排，能耗低。本发明通过限流板调节流动层和静止层的比例，使得更适合个体游泳者的需求和流动水层水流的平顺性避免了紊流激流的发生。

所述的隔离板2呈水平设置（即隔离板与缸体的底面平行，具体的说，隔离板水平设置可以非严格意义的平行缸体的底板或水平面，可以略微倾斜设置），所述的限流板4呈竖直设置，所述第一通道12、第二通道13、输送腔14在液体经过的截面三者截面积基本相当。具体的说，所述第一通道12出口处的最大长度大于或等于缸体1的宽度。在三者截面积相同的情况下达到水流的层流效果最佳，当然实际过程中，该面积不一定需要完全相同。具体的说，所述的限流板4与隔离板2伸缩配合控制流动层和静止层152的深度且使得第一通道12的长度可调。这样可以满足成人，儿童对水不同深度的要求，以此达到使用更加安全，用水用电更加节约的设计要求。这样能使得容置腔内的液体通过第一通道时以类似整个流动层截面的方式供水，从而使得水流呈水渠式流动，不会出现紊流，游泳体验好，能耗低。当然可以泳姿不同选择条件限流板的高度，从而更合理的分配流动层和静止层的深度，当然在实际的游泳体验中，也可以根据成人或者儿童在缸体注入液体（如水）时选择合适的水量，使得游客能有更好的游泳体验。当然限流板、隔离板和遮挡板可以采用金属材质或者木质材质或者塑料等一体加工成型。更具体的说，限流板可以为至少两段且采用套接的方式，从而使得调节限流板方便可靠。

所述输送腔14内液体的流动方向和流动层151内液体的流动方向相反，所述的第一通道12内液体的流动方向与流动层151内液体的流动方向相垂直形成层流循环。这样的结构使得水流循环可靠，便于形成层流，游泳体验好。

所述的隔离板2上设有遮挡板5，所述的遮挡板5与缸体1的内壁相互配合形成所述的第二通道13，所述遮挡板5的端部与缸体1内壁之间的间距可调。具体的说，所述的遮挡板5铰接于隔离板2上并通过遮挡板5的转动使得遮挡板5的端部与缸体1内壁之间的间距可调。遮挡板的端部与缸体内壁之间的间距可调，是为了在使用时调节遮挡板与水面的距离，从而可以调节流动层和静止层的深度（特别是在输送腔向将第二通道供水时）。本发明通过调整遮挡板，把游泳腔的水体分隔为流动层和静止层，具体的说，可以调节流动层深度。遮挡板的设置，使得本发明可以形成落差水循环，采用类似水渠流水原理，实现均匀平稳的流水效果，同时能给游泳腔让位，避免竖直设置遮挡板在游泳时碰伤用户。通过遮挡板的设置可以使得水流从第二通道进入输送腔，同时该遮挡板也起来一定的安全性能，当用户游泳太累甚至站不住时，可以被水流推至遮挡板上，从而避免游客溺水。当然在实际生产过程中，为了提高安全性能。可以在缸体内壁增加扶手杆，或者在隔离板上端面增加增大摩擦力的凸块等。

所述的缸体1内壁上设有支撑架6，所述的隔离板2设于支撑架6上。这样的结构便于隔离板的安装，结构简单，安装方便。

所述的缸体1上设有分离腔16，所述的驱动件3设于分离腔16内，所述的驱动件3上设有两个绝缘联轴器7，两个所述的绝缘联轴器7之间设有用于隔绝缸体1、分离腔16液体溢流的机械水密封，所述的绝缘联轴器7上设有涵道螺旋桨8，所述的涵道螺旋桨8设于输送腔14内，所述的第二通道13包括斜向通道部131和竖直通道部132。具体的说，通过并列布置多个驱动件，满足各种规格的游泳机的需求，更具体的说，两个绝缘联轴器一个设于分离腔内另一个设于输送腔内，并通过机械水密封进行绝缘设置，避免液体渗透入分离腔内，影响驱动件及电气部分性能。具体的说，将驱动件设于分离腔内，且驱动件电气部分通过机械水密封绝缘的与输送腔内的绝缘联轴器联接，避免驱动件漏电影响游泳者的身心健康，安全性能更高，具体的说，所述的驱动件可以为电机、泵等。更具体的说，机械水密封是用于水等液体中的机械密封。所述的函道螺旋桨采用和潜艇一样的原理的水推进器大口径的涵道和匹配的叶片，低转速，其特点是每秒推水量极大是同样功率水泵的10倍以上，噪音极小，水流极为均匀。水推进器包括电机，机械水密封装置，绝缘联轴器，函道螺旋桨，用于推动容置腔内的液体进行水循环。当水推进器停止工作时，进水口和出水口两端水位一致，他们之间的水流静止。水推进器开始工作时，通过水推进器的桨叶的转动，往一端水流挤压经过底部全封闭的流水通道（输送腔）流向出水口，通过螺旋桨持续不断的转动进水口产生负压补充到一端正压，从而形成进水口和出水口水位不一致，即出水口的水位比进水口高，从而形成水流，这个水流流动行程就是我们所需要的游泳机游泳行程，这个水流整体流动，完全模拟了我的常见水渠里的水流如出一辙，使得使用者游泳体验好。具体的说，电机驱动涵道螺旋桨转动，把进水口的水在底部通道流到前端出水口，形成进水口和出水口落差，通过流动层由出水口补充到进水口，模拟了水渠的流水的效果，实现水循环。当然在实际的生产过程中，可以通过温控装置用于自动调节缸体内的水的温度，使得游泳者在低温下也可以进行锻炼；通过滤消毒装置用于对缸体内的水进行过滤消毒，使得游泳者免受细菌或病毒感染，保证了身心健康。另外，游泳者可以通过在触摸屏上触摸操作设置相关参数从而控制驱动件、加热器、紫外灯管、生物膜及臭氧发生器的开启关闭，并通过触摸屏显示实时获得水速、水温、游速、游距、游泳时间及消耗的热量等参数，具有结构简单、操作方便、性价比高、智能化及使用效果佳等特点。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims (10)

1.一种层流游泳机，包括缸体（1），其特征在于:所述的缸体（1）内设有用于容置液体的容置腔（11），所述缸体（1）的容置腔（11）内设有隔离板（2），所述的隔离板（2）与缸体（1）内壁之间设有第一通道（12）和第二通道（13），所述的缸体（1）上设有用于驱动容置腔（11）内液体环绕隔离板（2）流动的驱动件（3）。

2.根据权利要求1所述的层流游泳机，其特征在于所述的隔离板（2）将容置腔（11）分隔为输送腔（14）和游泳腔（15），所述的输送腔（14）、第一通道（12）、游泳腔（15）和第二通道（13）相互配合构成供液体流动的“回”形水循环通道。

3.根据权利要求2所述的层流游泳机，其特征在于所述的隔离板（2）上设有限流板（4），所述的限流板（4）与缸体（1）的内壁相互配合形成所述的第一通道（12），所述限流板（4）端部处的水平面将游泳腔（15）内的液体分隔为流动层（151）和静止层（152）。

4.根据权利要求3所述的层流游泳机，其特征在于所述的隔离板（2）呈水平设置，所述的限流板（4）呈竖直设置，所述第一通道（12）、第二通道（13）、输送腔（14）在液体经过的截面三者截面积基本相当。

5.根据权利要求3所述的层流游泳机，其特征在于所述的限流板（4）与隔离板（2）伸缩配合控制流动层（151）和静止层（152）的深度且使得第一通道（12）的长度可调。

6.根据权利要求3所述的层流游泳机，其特征在于所述输送腔（14）内液体的流动方向和流动层（151）内液体的流动方向相反，所述的第一通道（12）内液体的流动方向与流动层（151）内液体的流动方向相垂直形成层流循环。

7.根据权利要求1所述的层流游泳机，其特征在于所述的隔离板（2）上设有遮挡板（5），所述的遮挡板（5）与缸体（1）的内壁相互配合形成所述的第二通道（13），所述遮挡板（5）的端部与缸体（1）内壁之间的间距可调。

8.根据权利要求7所述的层流游泳机，其特征在于所述的遮挡板（5）铰接于隔离板（2）上并通过遮挡板（5）的转动使得遮挡板（5）的端部与缸体（1）内壁之间的间距可调。

9.根据权利要求1所述的层流游泳机，其特征在于所述的缸体（1）内壁上设有支撑架（6），所述的隔离板（2）设于支撑架（6）上。

10.根据权利要求1所述的层流游泳机，其特征在于所述的缸体（1）上设有分离腔（16），所述的驱动件（3）设于分离腔（16）内，所述的驱动件（3）上设有两个绝缘联轴器（7），两个所述的绝缘联轴器（7）之间设有用于隔绝缸体（1）、分离腔（16）液体溢流的机械水密封，所述的绝缘联轴器（7）上设有涵道螺旋桨（8），所述的涵道螺旋桨（8）设于输送腔（14）内，所述的第二通道（13）包括斜向通道部（131）和竖直通道部（132）。