CN112316363A - 一种多功能转叶器 - Google Patents

Abstract

一种多功能转叶器，涉及体育娱乐健身器材技术领域，包括：推拉杆、桅杆、轴承和滑套。滑套安装在桅杆的上端，推拉杆从滑套中穿过，推拉杆的下端设置了手柄，上下推拉手柄能使推拉杆在滑套的限制下灵活上下往复运动。轴承安装在推拉杆的上端，在轴承的周围均匀布置了多个叶片。本发明转叶器结构新颖，功能多样。操作者握持手柄上下往复推拉使叶片上下运动，在相对气流的作用下使叶片转动，是一种将往复直线运动转换成圆周转动的器械，可供体育娱乐、健身、发电、教学等，也具有体能测试的功能，娱乐性强，体验感强，与传统的健身器材相比，更能够吸引大众参与健身锻炼，对提高全民身体素质将产生深远的影响。

Description

一种多功能转叶器

技术领域

一种多功能转叶器涉及体育娱乐健身器材技术领域，尤其涉及一种多功能转叶器。

背景技术

传统的体育健身器材能给人们锻炼身体，增强体质，丰富了人们的生活，为人们的身心健康起到了很大的作用。但大多数传统的体育健身器材功能单一，结构呆板，如举力训练器械多用重物或弹簧作为施力部件，锻炼过程体验感不强，更缺乏愉悦感，很多是在痛苦中锻炼，要有强烈的毅力才能坚持锻炼下去。大多数的健身器材属于专业性设备，结构相对复杂，一般在健身房、用户家中等室内环境中使用，保养和维护成本较高。也有一些简单的体育健身器械，见于公园、绿地、小区等休闲场所，其结构相对简单，功能也很弱，由于没有体验感故使用率较低。目前将体育娱乐和健身功能结合起来的器械比较少。

综上得知，现有技术还有待改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足及补充丰富体育健身器材“家族”，提供一种结构简单、操作方便、集趣味性、娱乐性、体育、健身等功能于一体的多功能健身器械，命名为多功能转叶器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种多功能转叶器，包括：推拉杆、桅杆、轴承和滑套。滑套安装在桅杆的上端，推拉杆从滑套中穿过，推拉杆的下端设置了手柄，上下推拉手柄能使推拉杆在滑套的限制下灵活上下往复运动。轴承安装在推拉杆的上端，轴承的内圈与推拉杆固连，在轴承的周围均匀布置了多个叶片，叶片的根部与轴承的外圈连接。叶片能绕推拉杆灵活转动，叶片的旋转平面与推拉杆垂直。叶片的断面为翼型，叶片的上表面和叶片的下表面至少有一面是凸形的，所有叶片的前缘朝同一方向安装。叶片的弦线与叶片的旋转平面的夹角为叶片的安装角；叶片的前缘高于叶片的后缘时，叶片的安装角定义为正值；叶片的前缘低于叶片的后缘时，叶片的安装角定义为负值。叶片的安装角在－2°至2°之间。叶片的翼型的最大厚度位置离叶片的前缘比离叶片的后缘近。

更进一步地，所有叶片的形状和结构均相同，叶片的翼型采用双凸型，即叶片的上表面向上凸出，叶片的下表面向下凸出；单个叶片的展弦比大于3且小于10；叶片翼型的最大厚度离叶片的前缘在弦长方向的20％至40％之间。

优选的，所有叶片的翼型采用对称双凸型翼型，如NACA0016或NACA0012翼型；所有叶片的安装角均为0°。

更进一步地，在桅杆上端安装有智能电子锁，智能电子锁与安装在桅杆上的电池电连接，电池为智能电子锁供电；智能电子锁能将推拉杆锁住，智能电子锁没打开时，推拉杆不能上下运动。方便作为收费共享设备使用。商业模式可参考共享单车。

更进一步地，所述的手柄设置两个：左手柄和右手柄，方便左手和右手同时操作。

更进一步地，为了方便收纳和运输，叶片通过折叠装置与轴承外圈相连，不使用时，叶片能通过折叠装置折叠。

更进一步地，推拉杆和滑套均竖向布置；桅杆下端设置了椅子，操作者坐在椅子上锻炼，椅子还能让人们坐上休息；椅子的高度通过升降开关调节。

更进一步地，本发明转叶器使用在公共场所，转叶器上帖上广告图片。

更进一步地，在手柄处设置了人体参数测试器，人体参数测试器至少能检测这些人体参数中的一种：血压、心率。

更进一步地，桅杆上安装有智能音箱，智能音箱与电池电连接，智能音箱由电池供电，智能音箱至少能直接播放或插耳机收听这些音频中的一种：叶片转速提示音、叶片单次使用时长提示音、广告语音、健身音乐。

更进一步地，在操作者的头部前方设置了显示屏，显示屏至少能显示这些信息的一种：叶片的瞬时转速、叶片单次的平均转速、叶片某一设定阶段的最高转速、叶片单次转动时长、电池电量、电池电压、操作者的心率、操作者的血压。

更进一步地，推拉杆上端设置了转速测试器，用来检测叶片的转速，并将叶片的转速信息传递给智能音箱播放或显示屏显示。

更进一步地，桅杆上端设置了移动参数检测仪，用来检测推拉杆上下运动的频率和幅度参数，并将这些参数传递给显示屏显示。

更进一步地，叶片采用轻型高强度复合材料制作。

更进一步地，本发明转叶器用来作为比赛的器械，可按照一次有效操作的时间长短、或者：叶片单次的平均转速快慢、或者：叶片的最高转速快慢来比赛。

更进一步地，本发明转叶器用来作为体能测试的器械，可按照一次有效操作中能保持叶片不低于一定转速的时间长短来比较不同操作者的体能或同一操作者不同时候的体能。

更进一步地，叶片的上表面布置了太阳能发电膜，发出的电经安装在推拉杆上的导电环和电线传输给电池充电。

更进一步地，滑套采用直线轴承，推拉杆采用与直线轴承相配合的光轴。

更进一步地，在轴承处安装微型发电机，微型发电机与电池电连接；叶片在人力间接的驱动下或在自然风的驱动下旋转带动微型发电机发电，发出的电经处理后充入电池。

更进一步地，在桅杆上端设置了灯具，灯具采用LED灯，灯具与电池通过电开关电连接，灯具用来照明，本发明转叶器可用来道路照明、广场照明、公园照明等。

本发明转叶器的基本工作原理是：操作者坐在椅子上，手握手柄上下快速推拉推拉杆，在推拉杆的牵引下，叶片上下运动，叶片的上表面和叶片的下表面交替迎风，由于叶片的上表面和叶片的下表面至少有一面是凸形的，且叶片的翼型的最大厚度位置靠近叶片的前缘而远离叶片的后缘，迎面来流作用在翼型的凸的一面时会分成大小不同的两股气流，小股气流向叶片的前缘方向运动，大股气流向叶片的后缘方向运动，这样一来，在叶片的前缘和叶片的后缘间会形成动量差，气流会推动叶片向叶片的前缘方向运动，继而多个叶片一起绕轴承内圈旋转。在一定转速范围内，上下推拉的幅度一定时，上下推拉的频率越快，则叶片转动越快；上下推拉的频率一定时，上下推拉的幅度越大，则叶片转动也会越快。叶片前行的阻力会随转速的增加而增大，但当叶片转动起来后，随着叶片旋转的速度的快速增大，叶片的雷诺数会增大，则叶片前行的阻力的增速会放缓，如果操作者用劲推拉推拉杆，叶片会高速旋转。这样会使操作者有很愉悦的体验感和成就感，感觉会很舒服，能同时起到娱乐和健身的作用，使操作者在快乐中得到了锻炼，有益人们的身心健康。如果推拉的频率下降或幅度减小的话，叶片的转速会慢下来。在整个推拉过程中力度是变化的，不像传统健身器材那样呆板。当然，叶片的运动过程是一个很复杂的过程，有前行、上行、下行多种运动复合在一起，还会受到当地环境如风速风向的影响。这里只是利用经典流体力学作了一个简单的分析。本方案的发明人通过多个实物样机证实了这一运动过程：上下快速往复推拉手柄会使叶片朝前缘方向快速转动起来，而且操作者会有愉悦感。

本发明的有益效果是：本发明转叶器结构新颖，功能多样。操作者握持手柄上下往复推拉使叶片上下运动，在相对气流的作用下使叶片转动，是一种将往复直线运动转换成圆周转动的器械，可供体育娱乐、健身、发电、教学等，也具有体能测试的功能，娱乐性强，体验感强，与传统的健身器材相比，更能够吸引大众参与健身锻炼，对提高全民身体素质将产生深远的影响。

附图说明

图1是本发明的方案综合结构示意图；

图2是本发明中手柄设置两个时的示意图；

图3是本发明中叶片的一种翼型示意图；

图4是本发明中叶片上行时气流分析示意图。

图中：

1－推拉杆，11－手柄，111－左手柄，112－右手柄，12－人体参数测试器；2－桅杆，21－滑套，22－智能音箱，23－电池、24－导线，25－导电环，26－转速测试器，27－移动参数检测仪；3－轴承；4－叶片，41－叶片的前缘，42－叶片的后缘，43－叶片的上表面，44－叶片的下表面，45－弦线；5－折叠装置；6－智能电子锁；7－椅子，71－升降开关；8－微型发电机；9－灯具；10－显示屏；

A－叶片的上行方向示意，B－叶片上行时上方气流的流线示意，C－叶片的前行方向示意。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案作具体说明。

一种多功能转叶器，包括：推拉杆1、桅杆2、轴承3和滑套21。滑套21安装在桅杆2的上端，桅杆下端固定安装于地面或地面上的构件上。推拉杆1从滑套21中穿过，推拉杆1的下端设置了手柄11，上下推拉手柄11能使推拉杆1在滑套21的限制下灵活上下往复运动。轴承3安装在推拉杆1的上端，轴承3的内圈与推拉杆1固连，在轴承3的周围均匀布置了多个叶片4，叶片4的根部与轴承3的外圈连接。叶片4能绕推拉杆1灵活转动，叶片4的旋转平面与推拉杆1垂直。叶片4的断面为翼型，叶片的上表面43和叶片的下表面44至少有一面是凸形的，所有叶片的前缘41朝同一方向安装。叶片4的弦线与叶片4的旋转平面的夹角为叶片4的安装角；叶片的前缘41高于叶片的后缘42时，叶片4的安装角定义为正值；叶片的前缘41低于叶片的后缘42时，叶片4的安装角定义为负值。叶片4的安装角在－2°至2°之间。叶片4的翼型的最大厚度位置离叶片的前缘41比离叶片的后缘42近。

更进一步地，所有叶片4的形状和结构均相同，叶片4的翼型采用双凸型，即叶片的上表面43向上凸出，叶片的下表面33向下凸出；单个叶片4的展弦比大于3且小于10；叶片翼型的最大厚度离叶片的前缘41在弦长方向的20％至40％之间。所有叶片4的翼型优先采用对称双凸型翼型，如NACA0016或NACA0012翼型；所有叶片的安装角均为0°。本发明转叶器在室内使用时，单个叶片的展长在0.5米至3米之间；本发明转叶器在室外使用时，叶片可使用更长的展长。

更进一步地，在桅杆2上端安装有智能电子锁6，智能电子锁6与安装在桅杆2上的电池23电连接，电池23为智能电子锁6供电；智能电子锁6能将推拉杆1锁住，智能电子锁6没打开时，推拉杆1不能上下运动。智能电子锁6的设置是为了方便转叶器作为收费共享设备使用。商业模式可参考共享单车。

更进一步地，所述的手柄11设置两个：左手柄111和右手柄112，方便左手和右手同时操作。为了方便收纳和运输，叶片4通过折叠装置5与轴承3外圈相连，不使用时，叶片4能通过折叠装置5折叠。

更进一步地，推拉杆1和滑套21均竖向布置；桅杆2下端设置了椅子7，操作者坐在椅子7上锻炼，椅子7还能让人们坐上休息；椅子7的高度通过升降开关71调节。本发明转叶器使用在公共场所，转叶器上帖上广告图片。

更进一步地，在手柄11处设置了人体参数测试器12，用来检测血压、心率等参数。

更进一步地，桅杆2上安装有智能音箱22，智能音箱22与电池23电连接，智能音箱22由电池23供电，智能音箱22能直接播放或插耳机收听叶片4转速提示音、叶片4单次使用时长提示音、广告语音或健身音乐。

更进一步地，在操作者的头部前方设置了显示屏10，用来显示叶片4的瞬时转速、叶片4单次的平均转速、叶片4某一设定阶段的最高转速、叶片4单次转动时长、推拉杆上下运动的频率、推拉杆上下运动的幅度、电池23电量、电池23电压、操作者的心率、操作者的血压等参数和信息。

更进一步地，推拉杆1上端设置了转速测试器26，用来检测叶片4的转速，并将叶片4的转速信息传递给智能音箱22播放或显示屏10显示。

更进一步地，桅杆上端设置了移动参数检测仪27，用来检测推拉杆1上下运动的频率和幅度参数，并将这些参数传递给显示屏显示。

更进一步地，本发明转叶器可作为物理实验设备，作流体力学尤其是空气动力学实验用。也可以作为科普教学器具使用。

更进一步地，叶片4采用轻型高强度复合材料制作。叶尖上安装彩灯，转动起来更具观赏性，能给场地增添活动美感。

更进一步地，本发明转叶器用来作为比赛的器械，可按照一次有效操作的时间长短或/和叶片4单次的平均转速快慢或/和叶片4的最高转速快慢来比赛。一次有效操作即叶片4转动开始到停止的全过程，中途叶片4没有停转的情况。

更进一步地，本发明转叶器用来作为体能测试的器械，可按照一次有效操作中能保持叶片不低于一定转速的时间长短来比较不同操作者的体能或同一操作者不同时候的体能。

更进一步地，叶片的上表面43布置了太阳能发电膜，太阳能发电膜发出的电经安装在推拉杆1上的导电环25和电线24传输给电池23充电。

更进一步地，滑套21采用直线轴承，推拉杆1采用与直线轴承相配合的光轴。优先采用空心光轴。

更进一步地，在轴承3处安装微型发电机8，微型发电机8与电池23电连接；叶片4在人力间接的驱动下或在自然风的驱动下旋转带动微型发电机8发电，发出的电经处理后充入电池23。

更进一步地，在桅杆2上端设置了灯具9，灯具9采用LED灯，灯具9与电池23通过电开关电连接，灯具9用来照明，本发明转叶器可用来道路照明、广场照明、公园照明等。

本发明转叶器的基本工作原理是：操作者坐在椅子7上，手握手柄11上下快速推拉推拉杆1，使推拉杆作往复直线运动，在推拉杆1的牵引下，叶片4上下运动，叶片的上表面43和叶片的下表面44交替迎风，由于叶片的上表面43和叶片的下表面44至少有一面是凸形的，且叶片4的翼型的最大厚度位置靠近叶片的前缘41而远离叶片的后缘42，迎面来流作用在翼型的凸的一面时会分成大小不同的两股气流，小股气流向叶片的前缘41方向运动，大股气流向叶片的后缘42方向运动，这样一来，在叶片的前缘41和叶片的后缘42间会形成动量差，气流会推动叶片4向叶片的前缘41方向运动，继而多个叶片4一起绕轴承3内圈旋转。在一定转速范围内，上下推拉的幅度一定时，上下推拉的频率越快，则叶片4转动越快；上下推拉的频率一定时，上下推拉的幅度越大，则叶片4转动也会越快。叶片4前行的阻力会随转速的增加而增大，但当叶片4转动起来后，随着叶片4旋转的速度的快速增大，叶片4的雷诺数会增大，则叶片4前行的阻力的增速会放缓，如果操作者用劲推拉推拉杆1，叶片4会高速旋转。这样会使操作者有很愉悦的体验感和成就感，感觉会很舒服，能同时起到娱乐和健身的作用，使操作者在快乐中得到了锻炼，有益人们的身心健康。如果推拉的频率下降或幅度减小的话，叶片4的转速会慢下来。在整个推拉过程中力度是变化的，不像传统健身器材那样呆板。当然，叶片4的运动过程是一个很复杂的过程，有前行、上行、下行多种运动复合在一起，还会受到当地环境如风速风向的影响。这里只是利用经典流体力学作了一个简单的分析。本方案的发明人通过多个实物样机证实了这一运动过程：上下快速往复推拉手柄会使叶片朝前缘方向快速转动起来，而且操作者会有愉悦感。

本发明的有益效果是：本发明转叶器结构新颖，功能多样，应用场景广阔。操作者握持手柄上下往复推拉使叶片上下运动，在相对气流的作用下使叶片转动，是一种将往复直线运动转换成圆周转动的器械，体验感强，娱乐性强，富有趣味性；是一种有氧运动，能促使操作者血液循环加快，能提高抵抗力，增强免疫力，经常使用能较好地预防疾病尤其是心脑血管疾病的发生。可供体育娱乐、健身、发电、教学等，也具有体能测试的功能。可使用于健身房、家庭、学校作为锻炼身体的器具；也可置于公园、游乐场所、学校尤其是大学校园、公交站旁、车站、机场候机厅、酒店大堂、银行大堂、汽车维修店休息区等公共场所作为休闲娱乐设备使用；还可以置于医院作为康复设备使用；也可作为一种放松设备，置于办公区域附近让办公职员休息时使用以缓解工作压力。与传统的健身器材相比，更能够吸引大众参与健身锻炼，对提高全民身体素质将产生深远的影响。能丰富人们的生活内容并为提高人们的生活品质起积极的效果。能为满足人们对美好生活的向往增砖添瓦。

Claims (10)

1.一种多功能转叶器，其特征在于：包括：推拉杆（1）、桅杆（2）、轴承（3）和滑套（21）；滑套（21）安装在桅杆（2）的上端，推拉杆（1）从滑套（21）中穿过，推拉杆（1）的下端设置了手柄（11），上下推拉手柄（11）能使推拉杆（1）在滑套（21）的限制下灵活上下运动；轴承（3）安装在推拉杆（1）的上端，轴承（3）的内圈与推拉杆（1）固连，在轴承（3）的周围均匀布置了多个叶片（4），叶片（4）能绕推拉杆（1）灵活转动；叶片（4）的断面为翼型，叶片的上表面（43）和叶片的下表面（44）至少有一面是凸形的，所有叶片的前缘（41）朝同一方向安装；叶片（4）的安装角在－2°至2°之间；叶片（4）的翼型的最大厚度位置离叶片的前缘（41）比离叶片的后缘（42）近。

2.根据权利要求1所述的一种多功能转叶器，其特征在于：叶片（4）的翼型采用双凸型翼型；单个叶片（4）的展弦比大于3且小于10；叶片翼型的最大厚度离叶片的前缘（41）在弦长方向的20％至40％之间；叶片（4）的安装角为0°。

3.根据权利要求1或2所述的一种多功能转叶器，其特征在于：安装有智能电子锁（6），智能电子锁（6）能将推拉杆（1）锁住。

4.根据权利要求1或2所述的一种多功能转叶器，其特征在于：至少包括下列三种结构中的一种结构：第一种：所述的手柄（11）设置两个：左手柄（111）和右手柄（112）；第三种：所述的滑套（21）采用直线轴承，所述的推拉杆（1）采用与直线轴承相配合的光轴；第三种：桅杆（2）下端设置椅子（7）。

5.根据权利要求1或2所述的一种多功能转叶器，其特征在于：叶片（4）通过折叠装置（5）与轴承（3）外圈相连，叶片（4）能通过折叠装置（5）折叠。

6.根据权利要求1所述的一种多功能转叶器，其特征在于：设置了人体参数测试器（12），人体参数测试器（12）至少能检测这两种人体参数中的一种：血压、心率。

7.根据权利要求1所述的一种多功能转叶器，其特征在于：安装有智能音箱（22），智能音箱（22）至少能直接播放或插耳机收听这些音频中的一种：叶片转速提示音、叶片单次使用时长提示音、广告语音、健身音乐。

8.根据权利要求1所述的一种多功能转叶器，其特征在于：设置了显示屏（10），至少能显示这些参数或信息中的一种：叶片（4）的瞬时转速、叶片（4）单次的平均转速、叶片（4）设定时段的最高转速、叶片（4）单次转动时长、推拉杆（1）上下运动的频率、推拉杆（1）上下运动的幅度、电池（23）电量、电池（23）电压、操作者的心率、操作者的血压。

9.根据权利要求1或7或8所述的一种多功能转叶器，其特征在于：设置了转速测试器（26），用来检测叶片（4）的转速。

10.根据权利要求1所述的一种多功能转叶器，其特征在于：至少包括这两种发电装置中的一种：第一种：叶片的上表面（43）布置了太阳能发电膜，太阳能发电膜发出的电给电池（23）充电；第二种；在轴承（3）处安装微型发电机（8），微型发电机（8）发出的电充入电池（23）。

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