CN111699132B - 动力水翼系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种水翼系统，该水翼系统具有机身，该机身具有安装到该机身的一个端部的螺旋桨和从该机身横向延伸的机翼。该机身被构造成可移除地附接到桅杆，使得该桅杆在被附接时从机身在与纵向轴线大致正交且也与机翼大致正交的方向上延伸。尾翼通过尾支柱连接到机身，使得尾翼被定位成超过机身的附接有螺旋桨的端部。马达被容纳在机身中，并且具有连接到该马达的缆线，该缆线延伸到机身的外部，其中，当将可移除的密封系统安装在机身中时，该密封系统抑制水在连接缆线的位置处进入马达。该密封系统包括：端帽，该端帽密封抵靠在机身的内表面上；可变形的压盖密封件，该压盖密封件围绕缆线装配；和密封帽，该密封帽将压盖密封件夹持在孔内，从而压缩压盖密封件并且使压盖密封件压靠在缆线上和孔的内侧上。

Description

动力水翼系统

技术领域

本发明总体上涉及一种水下推进系统，特别地但非排他性地涉及一种用于为板提供动力的集成的电动马达和水翼系统。

先前申请

本申请要求澳大利亚专利号2017268537和澳大利亚专利申请号2018222940的优先权，其内容被整体包含于本文。

背景技术

水运工具技术的最新发展是将水翼和马达附接到冲浪板。这些系统包括组合的电动马达和水翼。在由马达提供动力的情况下，水翼将板抬离水，从而减少阻力并提供在水上的高速行进。

水翼和马达被定位成朝向桅杆的下端，而桅杆的上端被螺栓连接到板的下侧。开发这种系统的一种方法是采用现有的水翼冲浪板并将马达插入桅杆的一部分。

马达的操作所需的许多部件可以被容纳在板中，所述部件例如是电池和/或控制电路。然后，这些部件必须通过在桅杆内部向下走线的电线连接到在桅杆的下端处的马达。

水和电的组合以及大的温度变化意味着足够的密封是困难的，但却是非常重要的。除了这种复杂性之外，该水运工具还需要容易进行定期拆卸以进行运输或维护，但是其每次重新组装以供使用时仍具有足够的密封性。

本说明书中对任何先前出版物(或从其衍生的信息)或任何已知事项的引用不是、也不应被视为是确认或承认或以任何形式暗示了先前出版物(或从其衍生的信息)或已知事项形成本说明书所涉及的致力领域中的常识的一部分。

发明内容

根据本发明的一个示例方面，提供了一种水翼系统，该水翼系统包括机身，该机身具有带有纵向轴线的细长形状，其中螺旋桨被安装到机身的一个端部，并且机翼从机身横向延伸。

在一个形式中，机身被构造成用于可移除地附接到桅杆，使得该桅杆在被附接时从机身在与纵向轴线大致正交且也与机翼大致正交的方向上延伸。

在另一个形式中，机翼在机身的与安装有螺旋桨的端部相反的端部处从机身延伸。优选地，水翼系统具有行进方向，使得机身的附接有机翼的端部是前端，并且安装有螺旋桨的端部是后端。

在其它特定但非限制性的示例形式中：尾翼通过尾支柱连接到机身；并且尾翼被定位成超过机身的附接有螺旋桨的端部。

根据本发明的另一个示例方面，提供了一种水翼系统，该水翼系统包括机身，该机身具有带有纵向轴线的细长形状，该机身具有安装在一个端部处的螺旋桨，该螺旋桨由位于机身内部的马达所驱动，该水翼系统还包括第一机翼和尾翼，该第一机翼在与螺旋桨相反的端部处从机身横向延伸，该尾翼通过尾支柱连接到机身。

在一个形式中，尾翼被定位成超过机身的附接有螺旋桨的端部。

在另一个形式中，机身被构造成用于附接到桅杆，使得桅杆从机身在与纵向轴线大致正交且也与第一机翼大致正交的方向上延伸。在一个示例形式中，桅杆被构造成附接到机身的与尾支柱结合机身的位置相反的一侧。这种形式是有利的，因为在水翼系统撞击水体底部的情况下，通过尾支柱对螺旋桨提供了保护。

在另一个示例形式中，马达和机身包括键装置，由此防止马达在机身内旋转。

根据仅作为示例提供的另一个可选实施例，螺旋桨通过由马达驱动的轴来驱动，该轴与机身的纵向轴线大致对准。优选地，马达包括连接到轴的齿轮箱。

在另一个形式中，马达具有连接到该马达的缆线，该缆线延伸到机身的外部，其中当将可移除的密封系统安装在机身中时，该密封系统抑制水在连接缆线的位置处进入马达。

在另一个特定但非限制性的示例形式中，密封系统包括：端帽，该端帽密封抵靠在机身的内表面上，该端帽包括缆线穿过的孔；可变形的压盖密封件，该压盖密封件围绕缆线装配并且在孔内；和密封帽，该密封帽将压盖密封件夹持在孔内，从而压缩压盖密封件并且使压盖密封件压靠在缆线和孔的内侧上。在一个形式中，多个缆线穿过端帽中的对应的多个孔，压盖密封件和密封帽均是被构造成容纳所述多个缆线的单个部件。

根据另一个示例方面，提供了一种用于抑制水进入马达的密封系统，该马达被容纳在被构造成在水下使用的机身的内部，该密封系统包括：端帽，该端帽密封抵靠在机身的内部表面上，该端帽包括缆线穿过的孔；可变形的压盖密封件，该压盖密封件围绕缆线装配并且在孔内；和密封帽，该密封帽将压盖密封件夹持在孔内，从而压缩压盖密封件并且使压盖密封件压靠在缆线和孔的内侧上。

在另一个形式中，多个缆线穿过端帽中的对应的多个孔，压盖密封件和密封帽均是被构造成容纳所述多个缆线的单个部件。在另一个形式中，紧固件将密封帽连接到端帽，其中紧固件的拧紧增加了压盖密封件上的压缩。

根据又一个可选方面，提供了一种动力水运工具，该动力水运工具包括通过桅杆连接到水翼系统的主体，该水翼系统大致是如本文中所限定的水翼系统。在一个形式中，该水运工具是水翼冲浪板。

附图说明

根据结合附图描述的对至少一个优选但非限制性的实施例的仅作为示例给出的以下描述，示例实施例将变得显而易见，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的水翼系统的等距视图；

图2示出了图1的水翼系统的平面图；

图3示出了图1的水翼系统的前视图；

图4示出了图1的水翼系统的侧视图；

图5示出了图1的水翼系统的分解图；

图6示出了图1的水翼系统的截面侧视图；

图7示出了图1的水翼系统的截面平面图；并且

图8示出了已拆卸的端帽、压盖密封件和密封帽的等距视图。

具体实施方式

描述了仅作为示例给出的以下模式，以便提供对优选实施例的主题的更精确的理解。

在被并入以示出示例实施例的特征的附图中，在所有附图中，相同的附图标记用于标识相同的部件。

首先将参考图1至图4来描述根据本发明的水翼系统的优选实施例。水翼系统10包括机身11，该机身11具有带有纵向轴线的细长形状。机身11具有螺旋桨12，该螺旋桨12被安装在一个端部处，该螺旋桨12由位于机身11内部的马达所驱动。

水翼系统10具有第一机翼14，该第一机翼14在与螺旋桨12相反的端部处从机身11横向延伸。尾翼22通过翼片24和延伸部25连接到机身11。翼片24和延伸部25一起形成将尾翼22保持就位的尾支柱。

水翼系统10是有利的，因为该水翼系统10将马达壳体和机翼集成到单个的紧凑的单元中。也就是说，不是如一些先前技术的系统中的情况那样具有带有安装在单独的水翼系统上方的马达的机身，当前系统是将它们集成到单个装置中。

因此，本发明的水翼系统导致更少的部件，并且减小了系统的表面面积。这样，这减少了该系统在使用期间在水中的阻力，从而增加了性能和/或动力需求。

另外，本系统允许螺旋桨被定位得更低或更靠近机翼。除非另有说明，否则该系统能够在螺旋桨与板之间提供更大的距离，该板位于连接到水翼系统的支柱的顶部处。这在使用期间也具有益处，因为这使板能够被进一步抬高在水面上方并且使机翼能够更靠近水面，其中螺旋桨不会浮出水面并因此损失动力。这样，相对于一些先前技术的系统，该系统可以被认为是更安全的系统，或者至少提供了性能的益处。

现在将描述许多其它示例特征，这些特征被包括在附图中所示的实施例中，但是在一些替代实施例中可以不提供这些特征，或者在各种其它替代实施例中可以以不同的形式提供这些特征。

参考图1，示出了水翼系统10的实施例。水翼系统10包括机身11，该机身11具有带有纵向轴线的细长形状。螺旋桨12和罩盖13被安装在机身11的一个端部处，并且机翼14被安装在另一个端部处。

参照图2，罩盖13通过叶片15连接到机身11的后端17，而机翼14从机身11的前端18横向延伸。为了清晰起见，预计的行进方向由箭头19示出。

机身11被构造成用于可移除地附接到桅杆。桅杆连接在位于机身11的顶部上的开口20处。当被附接时，桅杆从机身11在与纵向轴线大致正交且也与机翼14大致正交的方向上延伸。也就是说，当例如在图3中观察时，桅杆竖直地延伸。桅杆的另一个端部被构造成附接到冲浪板或其它类似的水运工具。然而，将认识到，在一些替代实施例中，桅杆可以是不易于移除的。

参照图4，尾翼22通过尾支柱23连接到机身11。尾支柱23由翼片24和向后延伸部25组成，翼片24是大致竖直的，并且连接到机身11。延伸部25允许尾翼22被定位成超过机身11的附接有螺旋桨12的后端17。

桅杆被构造成被附接到机身11的与尾支柱23结合机身11的位置相反的一侧。这是有利的，因为在使用期间，翼片24位于螺旋桨12的前方和/或下方，并且向后延伸部25在螺旋桨12的下方延伸。因此，在水太浅并且水翼系统10撞击水体底部的情况下，尾支柱23将保护螺旋桨12不受损坏。这是优选的，因为螺旋桨12比尾支柱23脆弱得多，并且螺旋桨12具有对其可能接触的其它部件造成损坏的可能。

此外，取决于竖直翼片的精确形状和设计，结合有该翼片的尾支柱23对于该系统的性能特性可以是有利的。此外，尾支柱23允许增加第一机翼14和尾翼22之间的距离，这具有非常显著的性能益处。该长度可以能够通过更换延伸部25来调节，并且机翼之间的距离本质上仅由向后延伸部25的强度所限制。

参照图5至图7，当组装好时，电动马达28被容纳在机身11的内部。马达28通过从齿轮箱30延伸的轴29连接到螺旋桨12，从而允许马达28驱动螺旋桨12。从图中能够看出，轴29与机身11的纵向轴线大致对准。

使用齿轮箱30是有利的，因为该齿轮箱30允许使用直径较小的马达28。也就是说，能够使用被构造成以较高速度运行但具有减小的扭矩的马达。这样的马达可以能够产生与以较低速度但较高扭矩运行的另一个马达等效的动力，但是这样的马达将能够以具有较小尺寸的构造来产生所述动力。这又允许使用较小直径的机身11，这又有利于减少水中的阻力。

然而，当然，应当理解的是，本发明的一些替代实施例可以不使用齿轮箱，或者可以使用马达和/或齿轮箱系统的替代形式。

马达28具有缆线32，该缆线32连接到马达28。为了清楚起见，附图以缩短的形式示出了缆线32，但是实际上，缆线32将延伸到机身11的外部。缆线32可以被附接到在桅杆所附接的开口20中的某种形式的插座或连接器，或者缆线32可以仅仅是足够长的，以延伸穿过开口20并向上延伸到桅杆中。然而，在其它替代实施例中，缆线32可以连接到被容纳在机身11内的其它部件。

密封系统35被设置在马达28的前端处，以抑制水进入马达28。当密封系统35被安装在机身11中时，密封系统35被构造成靠近将缆线32连接到马达28的位置。也就是说，密封系统35抑制水进入马达28，但仍允许缆线32延伸穿过，使得仍然能够向马达28提供动力并与马达28进行通信。

密封系统35包括端帽37，该端帽37密封抵靠在机身11的内表面上。端帽37具有多个O形圈38，所述多个O形圈38安置在凹槽39中(见图8)，以帮助进行这种机身11与端帽37的密封。

端帽37具有三个孔40，缆线32穿过这三个孔40。这些孔40位于凹部42的底部处，在该凹部42中装配有压盖密封件43。压盖密封件43是可变形的，并且具有与端帽37的孔40对应的三个孔44。

密封帽46用作压缩构件，该压缩构件装配在压盖密封件43上方并将该压盖密封件43夹持在凹部42中。密封帽46具有与密封件43的孔44和端帽37的孔40对应的缆线孔47。密封帽46还具有与端帽37中的安装孔49对应的安装孔48。螺栓50或其它合适的紧固件穿过对准的安装孔49、50，从而在压盖密封件43上方将密封帽46固定到端帽37。

当缆线32被定位成穿过孔44的内部时，压盖密封件43的这种压缩使密封件43压靠在缆线32上。螺栓50的拧紧允许该压缩根据需要而增加。

因此，该密封系统35在机身11的前部段与机身11的后部段(马达28所在的位置)之间提供了水密屏障，但仍允许缆线32穿过，然后该缆线32在此处可以继续沿桅杆向上。该密封系统35允许在使用期间始终维持水密密封，由于当马达位于水面以下几近一米处时所经历的温度变化和水的压力，因此在传统上这是很大的挑战。

端帽37、压盖密封件43和密封帽46均是被构造成容纳所述多个缆线32的单个部件。在所示实施例中，存在三个缆线32，其中孔被布置成V形。例如，尽管这需要专门开发和制造的具有适当形状的压盖密封件43，但是这是有利的，因为其在有限的可用空间中提供了非常好的缆线封装。

然而，将理解的是，在替代实施例中可以使用不同数目的缆线，或者甚至仅使用单个缆线，并且这将需要密封系统35的不同构造。可替代地，如果使用小数目的缆线，则可以在本实施例的一些孔中使用塞子，以避免重新设计密封系统35。

在优选实施例中，还通过机身11本身的设计来辅助密封系统35的性能。也就是说，如图5中所示，机身11和翼片24的大部分被形成为单件。优选地，这是从单件材料(例如铝)铣削而成的，然而应当理解的是，在替代实施例中可以使用许多替代制造技术。

通过将机身管形成为单件，马达28和密封系统35能够在组装期间滑入内部，并且简单地密封抵靠在机身11的内壁上。不需要在马达附近密封机身11的任何接缝，因此不存在马达28附近的机身11主体发生泄漏的危险。

那里的马达28组件和机身11也通过键装置装配在一起，从而防止马达28在机身11内旋转。也就是说，马达28滑入单件机身部件中，并且马达组件的前端或端帽37与相应地成形的机身件的内部配合。

在马达28的后端处，轴承帽52保持用于马达轴29的轴承53。该轴承帽还具有用于O形圈56的通道55，以将马达28密封在机身11中。类似地，这通过机身11密封了马达28的后端，使得水也不能从该端进入。

水翼系统10是有利的，因为该水翼系统10将马达集成到机身中，而不是具有与水翼略有分离的推进系统。这种特定的设计要解决许多挑战，包括提供一种坚固、紧凑且刚性的机身结构，该机身结构在容纳马达的同时将桅杆连接到机翼。然而，已经开发的集成水翼系统通过将马达和水翼组合成单个紧凑单元而优于先前技术。

优选实施例具有由单件铝构成的机身主体，这对于强度、刚度、马达冷却效率以及在压力和变化的温度下的密封是有利的。当然，本领域技术人员将理解的是，在替代实施例中可以使用其它材料。

马达系统是有利的，因为压盖系统在将马达锁定就位的同时密封了马达。该系统已经被设计成容易组装、维护且耐用。由于该系统被设计用于在水中(该水可以是咸水或淡水)使用，因此已经仔细地考虑了材料以减轻重量并减少腐蚀问题。

该系统可以容纳不同的机翼，这些机翼能够容易进行互换，以用于不同的骑手重量和骑行风格。该系统也可以打包以容易运输，这对于这种尺寸和样式的水运工具来说是很重要。

所描述的系统结合了大的螺旋桨而不是可能使用的喷射器，以实现电动马达的最大效率。当然，如本领域技术人员将理解的是，在替代实施例中可以使用替代推进装置。

在优选实施例的前述描述中，为了清楚起见，已经采用了特定术语。然而，本发明不旨在限于如此选择的特定术语，并且应当理解的是，每个特定术语包括以类似方式操作以实现类似技术目的的所有技术等同物。诸如“前”和“后”、“内”和“外”、“上”和“下”之类的术语用作方便提供参考点的词，并且不应被解释为限制性术语。

虽然已经参考特定实施例描述了本发明，但是应当理解的是，对于本领域技术人员来说许多变型将是显而易见的。所有这样的修改和变型应被认为落入如广泛描述和所附权利要求中所要求保护的本发明的范围内。

在整个本说明书和所附权利要求书中，除非上下文另有要求，否则词语“包括”及变体诸如“包含”或“含有”将被理解为意指包括所陈述的整数或步骤或者整数组或步骤组，但不排除任何其它整数或步骤或者整数组或步骤组。

部件列表：

10 水翼系统

11 机身

12 螺旋桨

13 罩盖

14 机翼

17 后端

18 前端

19 行进方向

20 开口

22 尾翼

23 支柱

24 翼片

25 延伸部

28 马达

29 轴

32 缆线

35 密封系统

37 端帽

38 O形圈

39 凹槽

40 孔(端帽)

42 凹部

43 压盖密封件

44 孔(压盖密封件)

46 密封帽

47 孔(密封帽)

48 安装孔(密封帽)

49 安装孔(端帽)

50 紧固件

52 轴承帽

53 轴承

55 通道

56 O形圈。

Claims (9)

1.一种水翼系统，所述水翼系统包括机身，所述机身具有带有纵向轴线的细长形状，所述机身具有被安装在一个端部处的螺旋桨，所述螺旋桨由位于所述机身的内部的马达驱动，所述水翼系统还包括第一机翼和尾翼，其中，所述第一机翼仅在与所述螺旋桨相反的端部处从所述机身横向延伸，所述尾翼通过尾支柱连接到所述机身，其中，所述机身被附接到桅杆，使得所述桅杆从所述机身在与所述纵向轴线大致正交且也与所述第一机翼大致正交的方向上延伸，所述桅杆被附接到所述机身的与所述尾支柱结合所述机身的位置相反的一侧，

其中，所述马达具有连接到所述马达的缆线，所述缆线延伸到所述机身的外部，其中，当将可移除的密封系统安装在所述机身中时，所述密封系统抑制水在连接所述缆线的位置处进入所述马达，并且

其中，所述密封系统包括：

端帽，所述端帽密封抵靠在所述机身的内表面上，所述端帽包括所述缆线穿过的孔；

可变形的压盖密封件，所述压盖密封件围绕所述缆线装配并且装配在所述孔内；和

密封帽，所述密封帽将所述压盖密封件夹持在所述孔内，从而压缩所述压盖密封件并且使所述压盖密封件压靠在所述缆线上和所述孔的内侧上。

2.根据权利要求1所述的水翼系统，其中，所述尾翼被定位成超过所述机身的附接有所述螺旋桨的端部。

3.根据权利要求1或2所述的水翼系统，其中，所述水翼系统具有行进方向，使得所述机身的附接有所述第一机翼的端部是前端，而安装有所述螺旋桨的端部是后端。

4.根据权利要求1或2所述的水翼系统，其中，所述马达和机身包括键装置，由此所述马达和所述机身联接，从而防止所述马达在所述机身内旋转。

5.根据权利要求1或2所述的水翼系统，其中，所述螺旋桨通过由所述马达驱动的轴来驱动，所述轴与所述机身的纵向轴线大致对准。

6.根据权利要求5所述的水翼系统，其中，所述马达包括连接到所述轴的齿轮箱。

7.根据权利要求1或2所述的水翼系统，其中，多个缆线穿过所述端帽中的对应的多个孔，所述压盖密封件和密封帽每个均是被构造成容纳所述多个缆线的单个部件。

8.根据权利要求1或2所述的水翼系统，其中，紧固件将所述密封帽连接到所述端帽，其中，所述紧固件的拧紧会增加所述压盖密封件上的压缩。

9.一种动力水运工具，所述动力水运工具包括通过桅杆连接到水翼系统的主体，所述水翼系统是根据权利要求1到8中的任一项所述的水翼系统。

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