CN207157461U - 一种用于游泳的机械变速巡游装备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于游泳的机械变速巡游装备，包括尾鳍固定杆、脚部固定结构、踝部铰接结构以及可变尾鳍装置和平衡施力装置，可变尾鳍装置的左尾鳍、右尾鳍分置于尾鳍固定杆两侧并与尾鳍固定杆通过彼此之间的至少一个的尾鳍铰接结构相联接；可变尾鳍联动元件将踝部铰接轴与左尾鳍、右尾鳍相联接，平衡施力联动元件将踝部铰接轴通过杠杆臂与膝部弹性元件相联接，游泳者通过做伸直脚背或勾脚的动作可自行调整可变尾鳍装置的鳍展宽度或鳍展面积以及膝部弹性元件的弹力大小。

Description

一种用于游泳的机械变速巡游装备

技术领域

本发明涉及游泳装备和潜水装备行业，特别涉及一种用于游泳的机械变速巡游装备，用于游泳运动、潜水运动，既可以高速快游，也可以低速慢游，特别适合于水中长距离巡游。

背景技术

当代社会，游泳运动和潜水运动越来越普及，各种游泳装备、潜水装备层出不穷，绝大多数的游泳装备和潜水装备都是以脚蹼为前进的主要推进工具，常见的有双脚双蹼和双脚单蹼，双脚双蹼是游泳者的双脚各穿一只脚蹼，游泳者通过双腿交替打水产生前进的推动力，双脚单蹼是游泳者的双脚共穿一只脚蹼，游泳者通过双腿同步打水产生前进的推动力。

无论是双脚双蹼还是双脚单蹼，均有其最适合的单一打水频率，游泳者只有以该打水频率打水，才能获得最佳的推进力；当游泳者希望改变游速，比如以更高的频率打水高速快游或者以较低的频率打水低速慢游时，推进的效率均会下降，尤其是当游泳者以较高的频率打水时，不仅推进效率不高，而且还会很快产生疲劳感；另外，无论是双脚双蹼还是双脚单蹼，通常都是穿在游泳者脚上，因为腿与脚存在夹角，所以脚蹼打水产生的推进力方向必然不能够与游泳者前进的方向完全一致，由此也削弱了推进效率。

另外，人类的腿部骨骼肌绝大部分生长在腿部骨骼的单侧而非对称生长，膝关节和髋关节均只能单向弯折而不能双向弯折，游泳者在游泳或潜水的双向同步摆腿施力过程中，很难做到摆腿幅度平衡对称；现有的绝大多数的游泳装备和潜水装备都难以彻底解决人体适应陆地行走的天然结构与在水中自由游动这样一对矛盾；自从人类的远古祖先离开海洋来到陆地生活以后，身体结构慢慢发生变化，原来适应在海洋中游动的结构逐渐退化、消失，取而代之的是适应陆地行走的结构，因此，当人类再次回到水中从事游泳运动时，已不能再象鱼一样摆动尾鳍、自在游动。

发明内容

针对当今现有的游泳装备和潜水装备的主要推进工具双脚双蹼、双脚单蹼所没有较好地解决的人体不适应在水中高效游动的天然运动结构缺陷，及难以实现在高速快游和低速慢游两种状态下均能获得较高的推进效率的不足之处，本发明人对海豚、鲸类等重返海洋生活的哺乳动物摆动尾鳍的过程进行仔细观察、研究，并与人类在水中模仿海豚、鲸类摆动尾鳍游动的姿势相对比，比较二者之间的差异，对于产生差异的原因再进行具体分析，结合人体运动结构特点，通过科学合理地运用人体工学，提供出一种用于游泳的机械变速巡游装备，该装备可以根据游泳者在水中的游速通过转动脚踝，即做伸直脚背或勾脚的动作，自行调整可变尾鳍装置的鳍展宽度或鳍展面积以及膝部弹性元件的弹力大小，达到既可以以较高的频率 打水高速快游，也可以以较低的频率打水低速慢游，无论在何种频率下打水，游泳者均可以有效提高有用功的比重，从而最大限度地提升游泳和潜水的前进效率和游速，充分发挥出游泳者在水中的行进潜能，进而达到长距离连续巡游的目的；游泳者通过变速巡游，还可以有效降低长距离巡游时产生的疲劳感；另外，该机械变速巡游装备产生推力的方向与游泳者行进方向完全一致，从而克服了双脚双蹼或者双脚单蹼由于穿着在游泳者脚上所造成的腿与蹼存在夹角进而蹼打水产生的推进力方向不能够与游泳者前进的方向完全一致的缺陷，从而进一步提高推进效率。

另外，针对人类的腿部骨骼肌绝大部分生长在腿部骨骼的单侧而非对称生长，膝关节和髋关节均只能单向弯折而不能双向弯折的特点，通过所述膝部弹性储能组件、髋部弹性储能组件，在游泳或潜水的双向同步摆腿施力过程中，所述各关节处的弹性储能组件，均完成一个周期的储存、释放能量的过程，从而将施力不对等的单向摆腿动作转化成施力较为平衡对等的双向同步摆腿动作，摆腿幅度更加平衡对称，摆腿姿势更加协调，有效提高有用功的比重，降低摆腿动作的内耗，从而大大提高游泳或潜水的前进效率和游速，并有效降低长时间游泳和或潜水时产生的疲劳感。

本发明具体采用如下方案：

一种用于游泳的机械变速巡游装备，包括尾鳍固定杆，所述尾鳍固定杆平行于游泳者小腿布置并与游泳者的至少一条小腿相固定或绑定，尾鳍固定杆侧面设有至少一个固定游泳者脚的脚部固定结构，尾鳍固定杆与脚部固定结构的联接处设有与游泳者踝关节同步弯折的踝部铰接结构，所述尾鳍固定杆或脚部固定结构联接有至少一个的联动元件，所述联动元件两端之中除了与尾鳍固定杆或脚部固定结构相联接的一端之外，另一端与可变尾鳍装置或平衡施力装置相联接。

所述尾鳍固定杆的空间形状包括但不限于一字形、L形、之字形，所述尾鳍固定杆的中心轴线与可变尾鳍装置的纵向对称中心线可以同轴，即尾鳍固定杆与可变尾鳍装置的纵向对称中心线成一字形布置，也可以不同轴，即尾鳍固定杆中心轴线与可变尾鳍装置的纵向对称中心线成L形布置或成之字形布置，L形布置即成钝角布置，所述L形即呈钝角形状，钝角包括小于180度的钝角，也包括大于180度的钝角；游泳者可以根据自己游泳或潜水时的游动体态特征自由选择，以最大限度地获得推进效率的提升。

所述脚部固定结构包括但不限于固定行走游泳两用鞋的脚部固定板结构、一体式鞋型结构、直接卡入普通鞋的雪橇卡鞋器结构；固定行走游泳两用鞋的脚部固定板结构中所述的行走游泳两用鞋的鞋底有与所述脚部固定板上开有的一个以上的螺纹孔完全对应的通孔，通过穿入螺栓可以将脚部固定板与行走游泳两用鞋联接为一体；所述一体式鞋型结构游泳者的脚 可以直接穿入其中。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述可变尾鳍装置包括左尾鳍、右尾鳍，左尾鳍、右尾鳍分置于尾鳍固定杆两侧并通过至少一个的尾鳍铰接结构与尾鳍固定杆相联接，左尾鳍和右尾鳍相互平行，左尾鳍加上右尾鳍的鳍展宽度可变或鳍展面积可变，左尾鳍、右尾鳍向尾鳍固定杆的纵轴线的方向收拢后允许出现左尾鳍、右尾鳍部分重叠的情况。

通常情况下，左尾鳍与尾鳍固定杆之间、右尾鳍与尾鳍固定杆之间，各设置一个尾鳍铰接结构，也可以将该所述的2个尾鳍铰接结构合并为1个，即左尾鳍、右尾鳍铰接于同1点；所述尾鳍铰接结构包括尾鳍铰接螺栓轴、尾鳍铰接轴端螺母；左尾鳍、右尾鳍之间可以以齿面相互咬合的方式保证转动的同步性。

所述左尾鳍、右尾鳍、尾鳍固定杆彼此相联接的方式包括但不限于铰接联接方式、滑动配合联接方式，所述滑动配合联接方式即左尾鳍、右尾鳍、尾鳍固定杆彼此互为滑动轨道地联接在一起，上述两种联接方式均能够实现相类似的功能，即左尾鳍、右尾鳍、尾鳍固定杆彼此之间可以相对转动或相对移动，相应的所述左尾鳍、右尾鳍、尾鳍固定杆彼此之间的滑动轨道为曲线轨道或直线轨道。

所述左尾鳍、右尾鳍二者之中至少有一者与尾鳍固定杆或脚部固定结构通过彼此之间的至少一个可变尾鳍联动元件相联接；所述可变尾鳍联动元件包括可变尾鳍联动元件一、可变尾鳍联动元件二。

所述尾鳍固定杆与左尾鳍、右尾鳍之间，或者左尾鳍与右尾鳍之间，设有在彼此之间施加弹性力的尾鳍回位弹性元件。

所述尾鳍回位弹性元件包括但不限于弹簧、气弹簧、橡皮筋，其各自的弹性系数k为常量或随其变形量变化而变化；弹簧的具体类型包括但不限于拉伸弹簧、压缩弹簧、扭簧、碟簧、弹片；所述弹片式的尾鳍回位弹性元件可以用金属材料制作，也可以用具有弹性的非金属材料制作。

所述尾鳍固定杆与左尾鳍、右尾鳍之间，或者左尾鳍与右尾鳍之间，可附加调节尾鳍回位弹性元件弹力大小的可变尾鳍弹力调节结构。

所述可变尾鳍弹力调节结构包括可变尾鳍调力螺杆、设在可变尾鳍调力螺杆内的的可变尾鳍自由旋转接头、可变尾鳍调力锁紧螺母，可变尾鳍自由旋转接头可以在可变尾鳍调力螺杆相应的孔内自由旋转，用以调节尾鳍回位弹性元件的弹力大小。

所述尾鳍固定杆与左尾鳍、右尾鳍之间，或者左尾鳍与右尾鳍之间，设有将彼此相互锁止的尾鳍锁止结构。

所述尾鳍锁止结构可将尾鳍固定杆与左尾鳍、右尾鳍相互锁止，或者将左尾鳍与右尾鳍相互锁止，锁止后左尾鳍、右尾鳍不能自由转动，左尾鳍和右尾鳍成为夹角固定的刚性联接，所述尾鳍锁止结构包括尾鳍锁止螺栓、尾鳍锁止螺母；尾鳍锁止结构有锁止状态和解锁状态两种状态，锁止后左尾鳍、右尾鳍不能自由转动，解锁后左尾鳍、右尾鳍又能自由转动。

所述尾鳍锁止结构的结构形式包括但不限于锁止螺栓加锁止螺母的结构形式、弹性定位销的结构形式，所述弹性定位销即弹性锁销。

所述左尾鳍和右尾鳍二者之中至少有一者可采用其内部为刚性骨架，外部包裹流线形柔性蒙皮的结构形式，所述刚性骨架可选用刚性材料，具体而言包括但不限于工程塑料、玻璃钢、碳纤维、钢、铝合金、钛合金、玻璃、陶瓷、木材，所述柔性蒙皮可选用弹性材料，具体而言包括但不限于高弹橡胶、硅橡胶、柔性塑料、柔性聚氨酯。

所述刚性骨架的结构刚度可做成阶梯刚度或渐变刚度的形式，即沿着游泳者前进的方向自前向后刚性骨架的结构刚度逐渐降低或由左尾鳍、右尾鳍的外侧向左尾鳍、右尾鳍的内侧即尾鳍固定杆纵轴线的方向刚性骨架的结构刚度逐渐降低，与自然界中鱼类的尾鳍骨架结构相类似，刚性骨架的末梢做成分叉的形状，以弥补由于刚度降低造成的支撑性和作用面积的下降，从而最大限度地提升摆腿的推进效率。

所述左尾鳍或右尾鳍二者之中至少有一者也可以做成前后段拼接的形式，前段为刚性材料，后段为流线形的弹性材料或柔性材料，前后段为一体式结构。

所述左尾鳍和右尾鳍二者之中至少有一者也可以为无蒙皮结构，即完全用玻璃钢、碳纤维、钢、铝合金、钛合金、玻璃、陶瓷、木材、工程塑料、高弹橡胶或聚氨酯直接制成；所述左尾鳍和右尾鳍可以用同种材料制成，也可以用不同种材料制成。

所述一个以上左尾鳍和一个以上的右尾鳍以折扇式的结构相联接并与尾鳍固定杆铰接于同一尾鳍铰接结构，各左尾鳍和各右尾鳍相互平行，各左尾鳍加上各右尾鳍的鳍展面积或鳍展宽度可变，各左尾鳍、各右尾鳍收拢后允许出现左尾鳍、右尾鳍部分重叠的情况，各左尾鳍、各右尾鳍均为内衬刚性骨架且外部包裹柔性蒙皮的结构形式，所述刚性骨架类同于折扇的扇骨，所述柔性蒙皮类同于折扇的扇面；通常情况下，所述尾鳍固定杆居中布置，尾鳍固定杆左、右两侧分别设有一个以上且数量相等彼此平行的左尾鳍、右尾鳍，类同于以尾鳍固定杆为中心可以同时延游泳者的后方向左、右两侧打开，也可以同时向尾鳍固定杆中心收拢的两把折扇，形状类同于鱼类呈扇形向后张开的尾鳍；所述刚性骨架可选用刚性材料，具体而言包括但不限于工程塑料、玻璃钢、碳纤维、钢、铝合金、钛合金、玻璃、陶瓷、木材；所述柔性蒙皮可选用外表呈流线形的弹性材料或柔性材料，具体而言包括但不限于高弹橡胶、硅橡胶、柔性塑料、柔性聚氨酯。

所述刚性骨架为两段式结构，包括刚性骨架根段和刚性骨架末段两段，大管式的刚性骨架根段或带有轴孔的刚性骨架根段与小管式的刚性骨架末段或带有轴头的刚性骨架末段以大管套小管的形式或轴孔内插入轴的形式彼此连接；各左尾鳍、各右尾鳍的各刚性骨架根段彼此铰接于同一尾鳍铰接结构；所述嵌入蒙皮内的各刚性骨架末段部分的横截面为不等刚度的矩形或椭圆形且可延其自身纵向中心轴线转动；所述嵌入柔性蒙皮内的各左尾鳍、各右尾鳍的各刚性骨架根段部分呈扇面打开后，当所述各刚性骨架末段延其自身纵向中心轴线转动时，各左尾鳍、各右尾鳍延其摆动方向的各刚性骨架末段刚度随之发生变化，即当游泳者在水中摆动所述可变尾鳍装置时各左尾鳍、各右尾鳍延其摆动方向的弯曲程度随之发生变化，从而使得在相同的摆动可变尾鳍装置的幅度下对游泳者产生的向前推进力也随之发生变化；当所述各刚性骨架末段的矩形的长边或椭圆形的长轴垂直于摆动可变尾鳍装置的方向时，所述各刚性骨架末段的刚度较低，相同的摆动可变尾鳍装置的幅度下对游泳者产生的向前推进力较小；当所述各刚性骨架末段的矩形的短边或椭圆形的短轴垂直于摆动可变尾鳍装置的方向时，所述各刚性骨架末段的刚度较高，相同的摆动可变尾鳍装置的幅度下对游泳者产生的向前推进力较大；所述各左尾鳍、各右尾鳍的嵌入柔性蒙皮内横截面为不等刚度的矩形或椭圆形且可延其自身纵向中心轴线转动的各刚性骨架末段部分的结构形式类同于可延其自身纵向中心轴线转动的风电的桨叶，当环境风力较小时，桨叶延其自身纵向中心轴线转至迎风面积较大的状态，以使风电发电机组全力发电，此时的桨叶迎风方向的刚度较小；当环境风力过大时，桨叶延其自身纵向中心轴线转至迎风面积较小的状态，以使风电发电机组处于最小发电功率状态，此时的桨叶迎风方向的刚度较大，风电处于抗强风的自保状态。

所述折扇式的各左尾鳍、各右尾鳍的骨架末段部分与尾鳍固定杆或脚部固定结构通过至少一个联动元件相联接，从而通过转动脚踝，即做伸直脚背或勾脚的动作，游泳者可以操控所述各刚性骨架末段部分延其自身纵向中心轴线转动或象折扇一样打开、收拢，进而改变各左尾鳍、各右尾鳍延其摆动方向的各刚性骨架末段的刚度或改变各左尾鳍加上各右尾鳍的鳍展面积或鳍展宽度，最终实现改变可变尾鳍装置对游泳者产生的向前推进力大小的功能；所述操控各刚性骨架末段部分延其自身纵向中心轴线转动或象折扇一样打开、收拢的操控机构包括但不限于丝杠传动机构、曲柄滑块机构、齿轮齿条机构、凸轮机构、多连杆机构、杠杆机构、电磁力传力机构、磁力传力机构；从功能而言，类同于风电桨叶的变桨系统根据环境风力通过变桨电机驱动变桨机构以调节桨叶迎风面积的功能。

所述鳍展宽度是指左尾鳍加上右尾鳍的横向展开宽度，类同于鸟类的翼展宽度；所述鳍展面积是指左尾鳍加上右尾鳍的展开面积，类同于鸟类的翼展面积。

所述左尾鳍、右尾鳍、尾鳍铰接结构、尾鳍回位弹性元件、可变尾鳍联动元件、可变尾鳍弹力调节结构均属于可变尾鳍装置。

所述平衡施力装置包括大腿杆体，所述大腿杆体平行于游泳者大腿布置，并与游泳者至 少一条大腿相固定或绑定，大腿杆体朝向游泳者小腿的一端与尾鳍固定杆相联接，所述尾鳍固定杆与大腿杆体的联接方式为铰接方式，所述尾鳍固定杆与大腿杆体的联接处设有与游泳者膝关节同步弯折的膝部铰接结构，所述尾鳍固定杆与大腿杆体之间设有帮助弯折的膝关节回位的至少一个膝部弹性元件。

所述两个膝部弹性元件与膝部导向轮、膝部连接绳索、膝部固定桩、杠杆臂、杠杆臂铰接轴、杠杆臂铰接轴端螺母共同组成膝部弹性储能组件。

所述膝部弹性元件与尾鳍固定杆或脚部固定结构通过彼此之间的至少一个平衡施力联动元件相联接，通常情况下，膝部弹性元件与尾鳍固定杆或脚部固定结构通过彼此之间的杠杆臂和平衡施力联动元件相联接。

所述大腿杆体朝向游泳者躯干部的一端联接有躯干杆体，所述躯干杆体与游泳者的躯干相固定或绑定，躯干杆体与大腿杆体的联接方式为铰接方式，躯干杆体与大腿杆体的联接处设有与游泳者髋关节同步弯折的髋部铰接结构，所述躯干杆体与大腿杆体之间设有帮助弯折的髋关节回位的至少一个髋部弹性元件。

所述髋部弹性元件与、髋部固定桩、髋部导向轮、髋部连接绳索共同组成髋部弹性储能组件。

针对人类的腿部骨骼肌绝大部分生长在腿部骨骼的单侧而非对称生长，膝关节和髋关节均只能单向弯折而不能双向弯折的特点，通过所述膝部弹性储能组件、髋部弹性储能组件，在游泳或潜水的双向同步摆腿施力过程中，所述各关节处的弹性储能组件，均完成一个周期的储存、释放能量的过程，从而将施力不对等的单向摆腿动作转化成施力较为平衡对等的双向同步摆腿动作，摆腿幅度更加平衡对称，摆腿姿势更加协调，有效提高有用功的比重，降低摆腿动作的内耗，从而大大提高游泳或潜水的前进效率和游速，并有效降低长时间游泳和或潜水时产生的疲劳感。

所述膝部弹性元件、髋部弹性元件包括但不限于弹簧、气弹簧、橡皮筋，其各自的弹性系数k为常量或随其变形量变化而变化；所述弹簧的具体类型包括但不限于拉伸弹簧、压缩弹簧、扭簧、板簧、碟簧、簧片。

所述膝部弹性元件、髋部弹性元件也可以为功能相似的前侧面与后侧面不等弹力泳衣，即泳衣用具有弹力的橡胶、塑料、硅胶或弹力布制成，且泳衣的膝关节、髋关节处的前侧面与后侧面的弹力不相等，一侧的弹力较大，与其相对的另一侧的弹力较小；所述前侧面与后侧面不等弹力泳衣等效于跨接并绑定于所在关节前、后两侧且自身具有弹性的杆体，所述自身具有弹性的杆体当所在关节弯折时储存弹性势能，当所在关节回位时释放弹性势能，帮助所在关节回位。

当游泳者采用俯卧或仰卧的游泳姿势游泳时，所述膝部弹性元件、髋部弹性元件、前侧面与后侧面不等弹力泳衣、跨接并绑定于所在关节两侧且自身具有弹性的杆体，还应叠加上 重力的作用，即当膝部弹性元件、髋部弹性元件、前侧面与后侧面不等弹力泳衣、跨接并绑定于所在关节前、后两侧且自身具有弹性的杆体，向上弯折时储存重力势能，向下回位时释放重力势能，帮助所在关节回位。

考虑到重力作用的存在，当游泳者由俯卧切换为仰卧的游泳姿势或由仰卧切换为俯卧的游泳姿势时，可通过调节膝部弹性元件、髋部弹性元件各自附加的平衡施力弹力调节结构再进一步调整所述膝髋部各弹性元件的弹力大小，以与游泳者的肌肉力量大小和巡游距离长短相适应。

所述尾鳍固定杆、大腿杆体、躯干杆体的制作材料包括但不限于塑料、玻璃钢、碳纤维、薄壁钢、铝合金、钛合金、薄壁铜合金、陶瓷、竹、木材，轻质且高强度，以满足长时间、大负荷工作的要求。

所述尾鳍固定杆通过尾鳍固定杆捆绑结构与游泳者的至少一条小腿相固定或绑定，所述尾鳍固定杆与游泳者的至少一条小腿相固定或绑定的方式包括但不限于捆绑固定方式、下肢外骨骼穿戴式固定方式。

尾鳍固定杆捆绑结构包括尾鳍固定杆捆绑本体、尾鳍固定杆捆绑弹性带、尾鳍固定杆捆绑缓冲衬垫、尾鳍固定杆捆绑缓冲衬垫包裹绒布。

通常情况下，将所述尾鳍固定杆布置于游泳者的两条小腿之间，然后用1组以上的弹性带或宽皮带横向加以捆绑，最后用粘扣或皮带扣以适当的松紧度锁定；所述尾鳍固定杆、弹性带或宽皮带与游泳者小腿相接触的部位内衬材质柔软的缓冲衬垫，用于制作缓冲衬垫的材料包括但不限于硅胶、软橡胶、海绵、软塑料，并可在所述缓冲衬垫与游泳者皮肤接触的部位包裹绒布，以防止长时间捆绑双腿可能产生的损伤并增加舒适感；所述弹性带或宽皮带均生根于所述尾鳍固定杆。

所述大腿杆体通过大腿捆绑结构与游泳者至少一条大腿相固定或绑定，所述大腿杆体与游泳者的至少一条大腿相固定或绑定的方式包括但不限于捆绑固定方式、下肢外骨骼穿戴式固定方式。

大腿捆绑结构包括大腿捆绑本体、大腿捆绑弹性带、大腿捆绑缓冲衬垫、大腿捆绑缓冲衬垫包裹绒布。

通常情况下，将所述大腿杆体布置于游泳者的两条大腿之间，然后用1组以上的弹性带或宽皮带横向加以捆绑，最后用粘扣或皮带扣以适当的松紧度锁定；所述大腿杆体、弹性带或宽皮带与游泳者大腿相接触的部位内衬材质柔软的缓冲衬垫，用于制作缓冲衬垫的材料包括但不限于硅胶、软橡胶、海绵、软塑料，并可在所述缓冲衬垫与游泳者皮肤接触的部位包裹绒布，以防止长时间捆绑双腿可能产生的损伤并增加舒适感；所述弹性带或宽皮带均生根于所述大腿杆体。

所述躯干杆体通过躯干捆绑结构与游泳者躯干相固定或绑定，所述躯干杆体与游泳者的躯干相固定或绑定的方式包括但不限于捆绑固定方式、下肢外骨骼穿戴式固定方式。

所述尾鳍固定杆捆绑结构、大腿捆绑结构、躯干捆绑结构中的宽皮带可以替换为制作运动护踝、运动护膝的加强布。

所述尾鳍固定杆捆绑结构、大腿捆绑结构、躯干捆绑结构还可进一步扩展捆绑范围，即做成踝部捆绑结构、膝部捆绑结构、髋部捆绑结构，所述踝部捆绑结构可用运动护踝与尾鳍固定杆相固定制成，所述膝部部捆绑结构可用运动护膝与尾鳍固定杆或大腿杆体相固定制成，所述髋部捆绑结构可用运动护髋与大腿杆体或躯干部杆体相固定制成，所述运动护髋是参照运动护踝、运动护膝的制作材料及捆绑方式制作而成。

所述踝部捆绑结构、髋部捆绑结构即参照膝部捆绑结构的结构形式并依照游泳者的踝关节、髋关节的具体形状和尺寸做出相应的调整而获得。

所述躯干杆体、髋部铰接结构、髋部弹性储能组件、躯干捆绑结构、髋部捆绑结构即分别参照与之相对应的大腿杆体、膝部铰接结构、膝部部弹性储能组件、大腿捆绑结构、膝部捆绑结构的结构形式并依照游泳者的躯干部、髋关节的具体形状和尺寸做出相应的调整而获得。

所述尾鳍固定杆捆绑结构、大腿捆绑结构、躯干捆绑结构还可以替换为现有的下肢外骨骼穿戴式固定结构中与之相对应的尾鳍固定杆固定结构、大腿固定结构、躯干固定结构，所述各穿戴式固定结构采用刚性主体加内衬柔性衬垫的结构形式，制作刚性主体的材料包括但不限于塑料、玻璃钢、碳纤维、钢、铝合金、钛合金、铜合金、玻璃、陶瓷，制作内衬柔性衬垫的材料包括但不限于硅胶、软橡胶、海绵、软塑料。

所述大腿杆体、膝部铰接结构、膝部弹性储能组件、躯干杆体、髋部铰接结构、髋部弹性储能组件、尾鳍固定杆捆绑结构、大腿捆绑结构、躯干捆绑结构、平衡施力联动元件、平衡施力弹力调节结构均属于平衡施力装置。

可变尾鳍联动元件将踝部铰接轴与左尾鳍、右尾鳍相联接，平衡施力联动元件将踝部铰接轴通过杠杆臂与膝部弹性元件相联接，游泳者在游泳过程中，通过转动脚踝，即勾脚或伸直脚背，脚部固定结构通过踝部铰接轴带动可变尾鳍联动元件、平衡施力联动元件作伸、缩动作，从而带动左尾鳍、右尾鳍相对转动并通过杠杆臂调节膝部弹性元件的弹力大小，进而实现游泳者在游泳过程中，根据游速或者摆动可变尾鳍装置的频率、幅度自行调整可变尾鳍装置的鳍展宽度或鳍展面积以及膝部弹性元件的弹力大小，达到既可以以较高的频率打水高速快游，也可以以较低的频率打水低速慢游，无论游泳者在何种频率下打水，均能获得较高的推进效率，最大限度地发挥游泳者在水中的行进潜能；游泳者通过变速巡游，可以有效降低长距离巡游时产生的疲劳感，进而可以实现水中长距离连续巡游。

可变尾鳍联动元件、平衡施力联动元件应用于所述用于游泳的机械变速巡游装备分为三 种工作模式：1、只安装可变尾鳍联动元件的工作模式，可变尾鳍联动元件将踝部铰接轴与左尾鳍、右尾鳍相联接，游泳者在游泳过程中，通过转动脚踝，即勾脚或伸直脚背，脚部固定结构通过踝部铰接轴带动可变尾鳍联动元件作伸、缩动作，从而带动左尾鳍、右尾鳍相对转动，进而调整可变尾鳍装置的鳍展宽度或鳍展面积；2、只安装平衡施力联动元件的工作模式，平衡施力联动元件将踝部铰接轴与膝部弹性元件通过杠杆臂相联接，游泳者在游泳过程中，通过转动脚踝，即勾脚或伸直脚背，脚部固定结构通过踝部铰接轴带动平衡施力联动元件作伸、缩动作，从而带动杠杆臂相对转动，进而调节膝部弹性元件的弹力大小；3、同时安装可变尾鳍联动元件、平衡施力联动元件的工作模式，可变尾鳍联动元件将踝部铰接轴与左尾鳍、右尾鳍相联接，平衡施力联动元件将踝部铰接轴与膝部弹性元件通过杠杆臂相联接，游泳者在游泳过程中，通过转动脚踝，即勾脚或伸直脚背，脚部固定结构通过踝部铰接轴带动可变尾鳍联动元件、平衡施力联动元件同时动作，从而带动左尾鳍、右尾鳍相对转动并同时带动杠杆臂相对转动，进而调整可变尾鳍装置的鳍展宽度或鳍展面积并同时调节膝部弹性元件的弹力大小。

本发明的一个以上的左尾鳍和一个以上的右尾鳍组成的折扇式连接结构中，所述各左尾鳍、各右尾鳍的刚性骨架末段部分与尾鳍固定杆或脚部固定结构通过彼此之间的至少一个联动元件相联接，游泳者做伸直脚背或勾脚的动作，通过中间的联动元件带动各刚性骨架末段部分延其自身纵向中心轴线转动或象折扇一样打开、收拢，进而改变各左尾鳍、各右尾鳍延其摆动方向的刚性骨架末段的刚度或改变各左尾鳍加上各右尾鳍的鳍展面积或鳍展宽度，最终实现改变可变尾鳍装置对游泳者产生的向前推进力大小的功能。

所述联动元件通常情况下为即可承受拉力也可承受压力的刚性杆；当所述可变尾鳍装置设有尾鳍回位弹性元件时，同时，有膝部弹性元件的存在，所述联动元件也可以为只可承受拉力的柔性绳索。

带有所述平衡施力联动元件的平衡施力装置通过尾鳍固定杆还可以与仿生尾鳍或普通脚蹼相联接，即用仿生尾鳍或普通脚蹼替换所述可变尾鳍装置，普通脚蹼包括双脚单蹼、双脚双蹼。

本发明中，所述用于游泳的机械变速巡游装备外部可包覆筒形套，所述筒形套包覆范围上至游泳者腿部，下至游泳者脚部，将所述用于游泳的机械变速巡游装备整体包覆住，仅露出左尾鳍和右尾鳍，可以有效降低游泳者行进的阻力；所述筒形套的末端设置防水密封圈，并在所述的尾鳍固定杆与防水密封圈相接触的部位开设相对应的密封环槽，所述防水密封圈陷入密封环槽中，可有效防治水的渗入。

通常情况下，所述用于游泳的机械变速巡游装备可单套使用，在游泳者的双脚或双腿上 共同固定一套所述用于游泳的机械变速巡游装备。

所述用于游泳的机械变速巡游装备也可以成对使用，在游泳者的双脚或双腿上各固定一套所述用于游泳的机械变速巡游装备。

本发明的优点在于：

1、本发明的用于游泳的机械变速巡游装备，游泳者可以根据游速、摆腿频率、摆腿幅度通过转动脚踝，即伸直脚背或勾脚，带动联动元件随时调节左尾鳍与右尾鳍之间的夹角并改变膝部弹性元件的弹力大小，调节左尾鳍与右尾鳍之间的夹角即是调节鳍展宽度或鳍展面积，无论游泳者在何种频率下打水，均能获得较高的推进效率，最大限度地发挥游泳者在水中的行进潜能；游泳者通过变速巡游，可以有效降低长距离巡游时产生的疲劳感，进而可以实现水中长距离连续巡游。

2、本发明的尾鳍固定杆的空间形状包括但不限于一字形、L形、之字形，方便游泳者自由选择，以与游泳者游泳或潜水时的游动体态特征相一致，以最大限度地获得推进效率的提升。

3、本发明的脚部固定结构可将行走游泳两用鞋直接固定在脚部固定板上或者用雪橇卡鞋器将普通鞋直接卡在联接板上，穿戴简洁、方便、舒适。

4、本发明的尾鳍固定杆与左尾鳍、右尾鳍之间，或者左尾鳍与右尾鳍之间，可附加调节尾鳍回位弹性元件弹力大小的可变尾鳍弹力调节结构，以便于游泳者根据自己的肌肉力量大小和巡游距离长短调整尾鳍回位弹性元件的弹力大小。

5、本发明的尾鳍固定杆与左尾鳍、右尾鳍之间，或者左尾鳍与右尾鳍之间，可附加尾鳍锁止结构，锁止后左尾鳍、右尾鳍不能自由转动，左尾鳍和右尾鳍成为夹角固定的刚性联接。

6、本发明的左尾鳍和右尾鳍二者之中至少有一者可采用其内部为刚性骨架，外部包裹流线形柔性蒙皮的结构形式，所述刚性骨架的结构刚度可做成阶梯刚度或渐变刚度形式，即沿着游泳者前进的方向自前向后刚性骨架的刚度逐渐降低或由左尾鳍、右尾鳍的外侧向左尾鳍、右尾鳍的内侧即尾鳍固定杆的纵轴线的方向刚性骨架的结构刚度逐渐降低，与自然界中鱼类的尾鳍骨架结构相类似，从而最大限度地提升摆腿的推进效率。

7、本发明的一个以上的左尾鳍和一个以上的右尾鳍以折扇式的相连结构中，各左尾鳍加上各右尾鳍的鳍展面积或鳍展宽度可变，形状类同于鱼类呈扇形向后张开的尾鳍。

8、本发明的一个以上的左尾鳍和一个以上的右尾鳍组成的折扇式连接结构中，所述各左尾鳍、各右尾鳍的刚性骨架末段部分与尾鳍固定杆或脚部固定结构通过彼此之间的至少一个联动元件相联接，游泳者做伸直脚背或勾脚的动作，通过中间的联动元件带动各刚性骨架末段部分延其自身纵向中心轴线转动或象折扇一样打开、收拢，进而改变各左尾鳍、各右尾鳍延其摆动方向的刚性骨架末段的刚度或改变各左尾鳍加上各右尾鳍的鳍展面积或鳍展宽度， 最终实现改变可变尾鳍装置对游泳者产生的向前推进力大小的功能。

9、本发明的平衡施力装置针对人类为适应陆地行走或奔跑而进化出的天然运动结构无法适应水中游动的主要运动结构缺陷，即当人类模仿海豚、鲸类摆动双腿游动时，不能做到真正意义上的双向对称摆腿，通过该平衡施力装置，结合人体运动结构特点，科学合理地运用人体工学，双向对称摆腿，对等平衡施力，最大限度地发挥游泳者在水中的行进潜能，进而达到长距离连续巡游的目的。

10、考虑到重力作用的存在，当游泳者由俯卧切换为仰卧的游泳姿势或由仰卧切换为俯卧的游泳姿势时，可通过调节膝部弹性元件、髋部弹性元件各自附加的平衡施力弹力调节结构再进一步调整所述膝髋部各弹性元件的弹力大小，以与游泳者的肌肉力量大小和巡游距离长短相适应。

11、本发明的下肢外骨骼穿戴式固定结构中相对应的尾鳍固定杆固定结构、大腿固定结构、躯干固定结构所采用的刚性主体加内衬柔性衬垫的结构形式，在遇到鲨鱼、虎鲸等大型掠食动物攻击时，对游泳者的下肢可起到有限的保护作用。

12、本发明的用于游泳的机械变速巡游装备外部可包覆筒形套，可以有效降低游泳者行进的阻力。

13、本发明的用于游泳的机械变速巡游装备通常情况下可单套使用，在游泳者的双脚或双腿上共同固定一套所述用于游泳的机械变速巡游装备；也可以成对使用，在游泳者的双脚或双腿上各固定一套所述用于游泳的机械变速巡游装备。

14、本发明的用于游泳的机械变速巡游装备通常情况下可沿人体的纵轴线布置于双腿之间，机械变速巡游装备产生推力的方向与游泳者行进方向完全一致，从而克服了双脚双蹼或者双脚单蹼由于穿着在游泳者脚上所造成的腿与蹼存在夹角进而蹼打水产生的推进力方向不能够与游泳者前进的方向完全一致的缺陷。

15、本发明结构轻巧，工作可靠，相应的制作工艺简单，成本低廉，便于大规模生产和普及使用。

附图说明

图1为本发明的从小腿向大腿方向观看的尾鳍固定杆、脚部固定结构、踝部铰接结构、可变尾鳍联动元件、平衡施力联动元件的组合结构示意图。

图2为本发明的从大腿向小腿方向观看的尾鳍固定杆、脚部固定结构、踝部铰接结构、可变尾鳍联动元件、平衡施力联动元件的组合结构示意图。

图3为本发明的尾鳍固定杆及可变尾鳍装置的左尾鳍、右尾鳍、尾鳍铰接结构、可变尾鳍联动元件的组合结构且左尾鳍、右尾鳍呈展开状态的结构示意图。

图4为本发明的在尾鳍固定杆及可变尾鳍装置的左尾鳍、右尾鳍、尾鳍铰接结构、可变尾 鳍联动元件的基础上增加了尾鳍回位弹性元件及可变尾鳍弹力调节结构且左尾鳍、右尾鳍呈展开状态的结构示意图。

图5为本发明的尾鳍固定杆及平衡施力装置的大腿杆体、膝部铰接结构、膝部弹性储能组件的组合结构示意图。

图6为本发明的沿大腿杆体纵轴立面剖切后所显示的尾鳍固定杆及平衡施力装置的大腿杆体、膝部铰接结构、膝部弹性储能组件且内部包含平衡施力联动元件的结构示意图。

图7为本发明的尾鳍固定杆上的尾鳍固定杆捆绑结构、大腿杆体上的大腿捆绑结构示意图。

图8为本发明的平衡施力装置的膝部弹性元件附加平衡施力弹力调节结构的结构示意图。

图9为本发明的装有尾鳍固定杆、脚部固定结构、踝部铰接结构及可变尾鳍装置、平衡施力装置且尾鳍回位弹性元件为可压缩的气弹簧的机械变速巡游装备的结构示意图。

图10为本发明的尾鳍固定杆的空间形状做成一字形的结构示意图。

图11为本发明的尾鳍固定杆的空间形状做成L形的结构示意图。

图12为本发明的尾鳍固定杆的空间形状做成之字形的结构示意图。

图中：1、尾鳍固定杆；2、脚部固定结构；3、踝部铰接结构；301、踝部铰接轴；302、踝部铰接轴端螺母；4、左尾鳍；5、右尾鳍；6、尾鳍铰接结构；601、尾鳍铰接螺栓轴；602、尾鳍铰接轴端螺母；7、尾鳍回位弹性元件；8、大腿杆体；9、膝部铰接结构；901、膝部铰接轴；902、膝部铰接轴端螺母；10、膝部弹性储能组件；1001、膝部弹性元件；1002、膝部导向轮；1003、膝部连接绳索；1004、膝部固定桩；1005、杠杆臂；1006、杠杆臂铰接轴；1007、杠杆臂铰接轴端螺母；11、尾鳍固定杆捆绑结构；1101、尾鳍固定杆捆绑本体；1102、尾鳍固定杆捆绑弹性带；1103、尾鳍固定杆捆绑缓冲衬垫；1104、尾鳍固定杆捆绑缓冲衬垫包裹绒布；12、大腿捆绑结构；1201、大腿捆绑本体；1202、大腿捆绑弹性带；1203、大腿捆绑缓冲衬垫；1204、大腿捆绑缓冲衬垫包裹绒布；13、可变尾鳍联动元件；1301、可变尾鳍联动元件一；1302、可变尾鳍联动元件二；14、平衡施力联动元件；15、可变尾鳍弹力调节结构；1501、可变尾鳍调力螺杆；1502、可变尾鳍自由旋转接头；1503、可变尾鳍调力锁紧螺母；16、平衡施力弹力调节结构；1601、平衡施力调力螺杆；1602、平衡施力自由旋转接头；1603、平衡施力调力锁紧螺母；1604、固定桩锁紧螺母。

其中属于可变尾鳍装置的有：4、左尾鳍；5、右尾鳍；6、尾鳍铰接结构；601、尾鳍铰接螺栓轴；602、尾鳍铰接轴端螺母；7、尾鳍回位弹性元件、13、可变尾鳍联动元件；1301、可变尾鳍联动元件一；1302、可变尾鳍联动元件二；15、可变尾鳍弹力调节结构；1501、可变尾鳍调力螺杆；1502、可变尾鳍自由旋转接头；1503、可变尾鳍调力锁紧螺母。

其中属于平衡施力装置的有：8、大腿杆体；9、膝部铰接结构；901、膝部铰接轴；902、膝部铰接轴端螺母；10、膝部弹性储能组件；1001、膝部弹性元件；1002、膝部导向轮；1003、膝部连接绳索；1004、膝部固定桩；1005、杠杆臂；1006、杠杆臂铰接轴；1007、杠杆臂铰接轴端螺母；11、尾鳍固定杆捆绑结构；1101、尾鳍固定杆捆绑本体；1102、尾鳍固定杆捆绑弹性带；1103、尾鳍固定杆捆绑缓冲衬垫；1104、尾鳍固定杆捆绑缓冲衬垫包裹绒布；12、大腿捆绑结构；1201、大腿捆绑本体；1202、大腿捆绑弹性带；1203、大腿捆绑缓冲衬垫；1204、大腿捆绑缓冲衬垫包裹绒布；14、平衡施力联动元件；16、平衡施力弹力调节结构；1601、平衡施力调力螺杆；1602、平衡施力自由旋转接头；1603、平衡施力调力锁紧螺母；1604、固定桩锁紧螺母。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1、图2所示，本发明的一种用于游泳的机械变速巡游装备的尾鳍固定杆1、脚部固定结构2、踝部铰接结构3、可变尾鳍联动元件13、平衡施力联动元件14的组合结构；踝部铰接结构3包括踝部铰接轴301、踝部铰接轴端螺母302；可变尾鳍联动元件13包括可变尾鳍联动元件一1301、可变尾鳍联动元件二1302。图1为从小腿向大腿方向观看的结果，图2为从大腿向小腿方向观看的结果。

如图3所示，本发明的尾鳍固定杆1及可变尾鳍装置的左尾鳍4、右尾鳍5、尾鳍铰接结构6、可变尾鳍联动元件13的组合结构；尾鳍铰接结构6包括尾鳍铰接螺栓轴601、尾鳍铰接轴端螺母602。图3中左尾鳍4、右尾鳍5呈展开的状态；可变尾鳍联动元件二1302一端与踝部铰接轴301相联接，另一端通过2个可变尾鳍联动元件一1301分别与左尾鳍4、右尾鳍5相联接。

如图4所示，本发明的在尾鳍固定杆1及可变尾鳍装置的左尾鳍4、右尾鳍5、尾鳍铰接结构6、可变尾鳍联动元件13的基础上增加了尾鳍回位弹性元件7及可变尾鳍弹力调节结构15的组合结构；可变尾鳍弹力调节结构15包括可变尾鳍调力螺杆1501、可变尾鳍自由旋转接头1502、可变尾鳍调力锁紧螺母1503。图4中左尾鳍4、右尾鳍5呈展开的状态。

所述可变尾鳍弹力调节结构15的作用是满足游泳者根据自己的肌肉力量大小和巡游距离长短调整尾鳍回位弹性元件7的的弹力大小的需要，所述可变尾鳍自由旋转接头1502可在可变尾鳍调力螺杆1501相应的孔内自由旋转，以方便调节尾鳍回位弹性元件7弹力的大小，调定后将可变尾鳍调力锁紧螺母1503锁紧。

如图5所示，本发明的尾鳍固定杆1及平衡施力装置的大腿杆体8、膝部铰接结构9、膝 部弹性储能组件10的组合结构；膝部铰接结构9包括膝部铰接轴901、膝部铰接轴端螺母902；膝部弹性储能组件10包括膝部弹性元件1001、膝部导向轮1002、膝部连接绳索1003、膝部固定桩1004、杠杆臂1005、杠杆臂铰接轴1006、杠杆臂铰接轴端螺母1007。

如图6所示，本发明的尾鳍固定杆1及平衡施力装置的大腿杆体8、膝部铰接结构9、膝部弹性储能组件10及内部的平衡施力联动元件14的组合结构；平衡施力联动元件14一端与踝部铰接轴301相联接，另一端通过杠杆臂1005与膝部弹性元件1001相联接。

如图7所示，本发明的尾鳍固定杆1上的尾鳍固定杆捆绑结构11、大腿杆体8上的大腿捆绑结构12的组合结构；尾鳍固定杆捆绑结构11包括尾鳍固定杆捆绑本体1101、尾鳍固定杆捆绑弹性带1102、尾鳍固定杆捆绑缓冲衬垫1103、尾鳍固定杆捆绑缓冲衬垫包裹绒布1104；大腿捆绑结构12包括大腿捆绑本体1201、大腿捆绑弹性带1202、大腿捆绑缓冲衬垫1203、大腿捆绑缓冲衬垫包裹绒布1204。

如图8示，本发明的平衡施力装置的膝部弹性元件1001附加的平衡施力弹力调节结构16的组合结构；平衡施力弹力调节结构16包括平衡施力调力螺杆1601、平衡施力自由旋转接头1602、平衡施力调力锁紧螺母1603、固定桩锁紧螺母1604。

所述膝部弹性储能组件10、髋部弹性储能组件中各自的弹性元件与固定桩之间均可附加一套平衡施力弹力调节结构16，用以调节各弹性元件的初始弹力值，即各弹性储能组件所在关节的弯折量为0时的弹力值，例如，当各弹性元件采用拉伸弹簧时，在各弹性储能组件的固定桩上沿拉伸弹簧的轴线方向加工出螺纹孔，将平衡施力调力螺杆1601的一端拧入螺纹孔中，另一端通过平衡施力自由旋转接头1602与拉伸弹簧相连，平衡施力调力螺杆1601旋入固定桩的旋入量越大，挂接拉伸弹簧后的初始弹力值越大，反之则越小，调定好初始弹力值之后，将平衡施力调力螺杆1601的平衡施力调力锁紧螺母1603锁紧，最后将固定桩锁紧螺母1604锁紧；平衡施力自由旋转接头1602可以在平衡施力调力螺杆1601相应的孔内自由旋转，以方便调节各关节处的弹性元件的弹力大小。

如图9示，本发明的一种用于游泳的机械变速巡游装备，主要包括尾鳍固定杆1、脚部固定结构2、踝部铰接结构3及可变尾鳍装置、平衡施力装置，其中的尾鳍回位弹性元件7为可压缩的气弹簧。

如图10、图11、图12所示，本发明的尾鳍固定杆1分别做成一字形、L形、之字形的空间形状，方便游泳者自由选择，以最大限度地与游泳者游泳或潜水时的游动体态特征相一致，从而获得最大的推进效率。

本发明的具体实施例如下：

实施例一：如图9所示，本发明的一种用于游泳的机械变速巡游装备，主要包括尾鳍固 定杆1、脚部固定结构2、踝部铰接结构3及可变尾鳍装置、平衡施力装置，其中的尾鳍回位弹性元件7为可压缩的气弹簧。

左尾鳍4、右尾鳍5相互平行且具有光滑、圆润的的低流阻曲面。

可变尾鳍联动元件二1302一端与踝部铰接轴301相联接，另一端通过2个可变尾鳍联动元件一1301分别与左尾鳍4、右尾鳍5相联接；平衡施力联动元件14一端与踝部铰接轴301相联接，另一端通过杠杆臂1005与膝部弹性元件1001相联接。

游泳者在游泳过程中，通过转动脚踝，即勾脚或伸直脚背，脚部固定结构2通过踝部铰接轴301带动可变尾鳍联动元件13、平衡施力联动元件14作伸、缩动作，从而带动左尾鳍4、右尾鳍5相对转动并通过杠杆臂1005调节膝部弹性元件1001的弹力大小，进而实现游泳者在游泳过程中，根据游速或者摆动可变尾鳍装置的频率、幅度自行调整可变尾鳍装置的鳍展宽度或鳍展面积以及膝部弹性元件1001的弹力大小，达到既可以以较高的频率打水高速快游，也可以以较低的频率打水低速慢游，无论游泳者在何种频率下打水，均能获得较高的推进效率，最大限度地发挥游泳者在水中的行进潜能；游泳者通过变速巡游，可以有效降低长距离巡游时产生的疲劳感，进而可以实现水中长距离连续巡游。

可变尾鳍联动元件13、平衡施力联动元件14应用于所述用于游泳的机械变速巡游装备分为三种工作模式：a、只安装可变尾鳍联动元件13的工作模式，可变尾鳍联动元件13将踝部铰接轴301与左尾鳍4、右尾鳍5相联接，游泳者在游泳过程中，通过转动脚踝，即勾脚或伸直脚背，脚部固定结构2通过踝部铰接轴301带动可变尾鳍联动元件13作伸、缩动作，从而带动左尾鳍4、右尾鳍5相对转动，进而调整可变尾鳍装置的鳍展宽度或鳍展面积；b、只安装平衡施力联动元件14的工作模式，平衡施力联动元件14将踝部铰接轴301与膝部弹性元件1001通过杠杆臂1005相联接，游泳者在游泳过程中，通过转动脚踝，即勾脚或伸直脚背，脚部固定结构2通过踝部铰接轴301带动平衡施力联动元件14作伸、缩动作，从而带动杠杆臂1005相对转动，进而调节膝部弹性元件1001的弹力大小；c、同时安装可变尾鳍联动元件13、平衡施力联动元件14的工作模式，可变尾鳍联动元件13将踝部铰接轴301与左尾鳍4、右尾鳍5相联接，平衡施力联动元件14将踝部铰接轴301与膝部弹性元件1001通过杠杆臂1005相联接，游泳者在游泳过程中，通过转动脚踝，即勾脚或伸直脚背，脚部固定结构2通过踝部铰接轴301带动可变尾鳍联动元件13、平衡施力联动元件14同时动作，从而带动左尾鳍4、右尾鳍5相对转动并同时带动杠杆臂1005相对转动，进而调整可变尾鳍装置的鳍展宽度或鳍展面积并同时调节膝部弹性元件1001的弹力大小。

本实施例中，因为加入了可压缩的尾鳍回位弹性元件7和有膝部弹性元件1001的存在，可变尾鳍联动元件13、平衡施力联动元件14均为仅可单向承受拉力的柔性绳索；左尾鳍4、 右尾鳍5在尾鳍回位弹性元件7的弹力作用下，呈现展开的初始状态；将尾鳍回位弹性元件7改为可拉伸的弹簧，将可变尾鳍联动元件13改为既可承受拉力也可承受压力的刚性杆，同时调换可变尾鳍联动元件13与踝部铰接轴301的挂接点，左尾鳍4、右尾鳍5在尾鳍回位弹性元件7的弹力作用下，呈现收拢的初始状态；因此，通过调换可变尾鳍联动元件13、换平衡施力联动元件14及尾鳍回位弹性元件7的承压型、承拉型的种类，同时相应地调换可变尾鳍联动元件13、平衡施力联动元件14与踝部铰接轴301的挂接点，并相应调整尾鳍回位弹性元件7、膝部弹性元件1001、杠杆臂1005的安装位置，可以组合出一种以上且受力状态完全不同的安装方式。所述尾鳍回位弹性元件7的弹性系数k为常量或随其变形量变化而变化。

实施例二：本发明的一种用于游泳的机械变速巡游装备中，所述可变尾鳍装置为多个左尾鳍4和多个右尾鳍5组成的折扇式并联结构并与尾鳍固定杆1铰接于同一尾鳍铰接结构6，各左尾鳍4和各右尾鳍5相互平行，各左尾鳍4加上各右尾鳍5的鳍展面积或鳍展宽度可变，各左尾鳍4、各右尾鳍5收拢后允许出现各左尾鳍4、各右尾鳍5部分重叠的情况，各左尾鳍4、各右尾鳍5均为内衬刚性骨架且外部包裹柔性蒙皮的结构形式，所述刚性骨架类同于折扇的扇骨，所述柔性蒙皮类同于折扇的扇面；所述尾鳍固定杆1居中布置，尾鳍固定杆1左、右两侧分别设有多个且数量相等彼此平行的左尾鳍4、右尾鳍5，类同于以尾鳍固定杆1为中心可以同时延游泳者的后方向左、右两侧打开，也可以同时向尾鳍固定杆1中心收拢的两把折扇，形状类同于鱼类呈扇形向后张开的尾鳍；所述刚性骨架可选用刚性材料，具体而言包括但不限于工程塑料、玻璃钢、碳纤维、钢、铝合金、钛合金、玻璃、陶瓷、木材；所述柔性蒙皮可选用外表呈流线形的弹性材料或柔性材料，具体而言包括但不限于高弹橡胶、硅橡胶、柔性塑料、柔性聚氨酯。

所述由多个左尾鳍4和多个右尾鳍5组成的折扇式联接结构中，嵌入柔性蒙皮内的各刚性骨架末段部分可延其自身纵向中心轴线转动且各刚性骨架末段部分为不等刚度的矩形或椭圆形横截面形状，所述各左尾鳍4、各右尾鳍5的嵌入柔性蒙皮内的刚性骨架末段部分在延其自身纵向中心轴线转动后在各左尾鳍4、各右尾鳍5摆动的方向上的刚性骨架末段部分的刚度发生变化，所述左尾鳍4、右尾鳍5的骨架末段部分与尾鳍固定杆1或脚部固定结构2通过至少一个联动元件相联接，从而通过转动脚踝，即做伸直脚背或勾脚的动作，游泳者可以操控所述各刚性骨架末段部分延其自身纵向中心轴线转动或象折扇一样打开、收拢，进而改变各左尾鳍4、各右尾鳍5延其摆动方向的刚性骨架末段的刚度或改变各左尾鳍4加上各右尾鳍5的鳍展面积或鳍展宽度，最终实现改变可变尾鳍装置对游泳者产生的向前推进力大小的功能；所述操控各刚性骨架末段部分延其自身纵向中心轴线转动或象折扇一样打开、收 拢的操控机构包括但不限于丝杠传动机构、曲柄滑块机构、齿轮齿条机构、凸轮机构、多连杆机构、杠杆机构、电磁力传力机构、磁力传力机构；从功能而言，类同于风电桨叶的变桨系统根据环境风力通过变桨电机驱动变桨机构以调节桨叶迎风面积的功能。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，例如，在所述左尾鳍4、右尾鳍5的两旁侧可分别各设置一个较小的左侧尾鳍、右侧尾鳍，所述左尾鳍4与较小的左侧尾鳍之间、右尾鳍5与较小的右侧尾鳍之间均通过所述尾鳍铰接结构6相联接，在所述左侧尾鳍、右侧尾鳍的两旁侧还可再分别各设置一个更小的小左尾鳍、小右尾鳍，所述左侧尾鳍与更小的小左尾鳍之间、右侧尾鳍与更小的小右尾鳍之间也均通过所述尾鳍铰接结构6相联接，依此类推；任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (10)

1.一种用于游泳的机械变速巡游装备，包括尾鳍固定杆(1)，其特征在于：所述尾鳍固定杆(1)平行于游泳者小腿布置并与游泳者的至少一条小腿相固定或绑定，尾鳍固定杆(1)侧面设有至少一个固定游泳者脚的脚部固定结构(2)，尾鳍固定杆(1)与脚部固定结构(2)的联接处设有与游泳者踝关节同步弯折的踝部铰接结构(3)，所述尾鳍固定杆(1)或脚部固定结构(2)联接有至少一个的联动元件，所述联动元件两端之中除了与尾鳍固定杆(1)或脚部固定结构(2)相联接的一端之外，另一端与可变尾鳍装置或平衡施力装置相联接，所述尾鳍固定杆(1)的空间形状包括但不限于一字形、L形、之字形。

2.根据权利要求1所述的一种用于游泳的机械变速巡游装备，其特征在于：所述可变尾鳍装置包括左尾鳍(4)、右尾鳍(5)，左尾鳍(4)、右尾鳍(5)分置于尾鳍固定杆(1)两侧并通过至少一个的尾鳍铰接结构(6)与尾鳍固定杆(1)相联接，左尾鳍(4)加上右尾鳍(5)的鳍展宽度可变或鳍展面积可变。

3.根据权利要求2所述的一种用于游泳的机械变速巡游装备，其特征在于：所述左尾鳍(4)、右尾鳍(5)二者之中至少有一者与尾鳍固定杆(1)或脚部固定结构(2)通过彼此之间的至少一个可变尾鳍联动元件(13)相联接。

4.根据权利要求2或3所述的一种用于游泳的机械变速巡游装备，其特征在于：所述尾鳍固定杆(1)与左尾鳍(4)、右尾鳍(5)之间，或者左尾鳍(4)与右尾鳍(5)之间，设有在彼此之间施加弹性力的尾鳍回位弹性元件(7)。

5.根据权利要求2或3所述的一种用于游泳的机械变速巡游装备，其特征在于：所述左尾鳍(4)和右尾鳍(5)二者之中至少有一者其内部为刚性骨架，外部包裹流线形柔性蒙皮，所述刚性骨架的结构刚度为阶梯刚度或渐变刚度形式，即沿着游泳者前进的方向自前向后刚性骨架的结构刚度逐渐降低或由左尾鳍(4)、右尾鳍(5)的外侧向左尾鳍(4)、右尾鳍(5)的内侧即尾鳍固定杆(1)的纵轴线的方向刚性骨架的结构刚度逐渐降低。

6.根据权利要求2或3所述的一种用于游泳的机械变速巡游装备，其特征在于：所述一个以上的左尾鳍(4)和一个以上的右尾鳍(5)以折扇式的结构相联接并铰接于同一尾鳍铰接结构(6)，左尾鳍(4)加上右尾鳍(5)的鳍展面积或鳍展宽度可变。

7.根据权利要求1所述的一种用于游泳的机械变速巡游装备，其特征在于：所述平衡施力装置包括大腿杆体(8)，所述大腿杆体(8)平行于游泳者大腿布置，并与游泳者至少一条大腿相固定或绑定，大腿杆体(8)朝向游泳者小腿的一端与尾鳍固定杆(1)相联接，所述尾鳍固定杆(1)与大腿杆体(8)的联接方式为铰接方式，所述尾鳍固定杆(1)与大腿杆体(8)的联接处设有与游泳者膝关节同步弯折的膝部铰接结构(9)，所述尾鳍固定杆(1)与大腿杆体(8)之间设有至少一个膝部弹性元件(1001)。

8.根据权利要求7所述的一种用于游泳的机械变速巡游装备，其特征在于：所述膝部弹性元件(1001)与尾鳍固定杆(1)或脚部固定结构(2)通过彼此之间的至少一个平衡施力联动元件(14)相联接。

9.根据权利要求7所述的一种用于游泳的机械变速巡游装备，其特征在于：所述大腿杆体(8)朝向游泳者躯干部的一端联接有躯干杆体，所述躯干杆体与游泳者的躯干相固定或绑定，躯干杆体与大腿杆体(8)的联接方式为铰接方式，躯干杆体与大腿杆体(8)的联接处设有与游泳者髋关节同步弯折的髋部铰接结构，所述躯干杆体与大腿杆体(8)之间设有至少一个髋部弹性元件。

10.根据权利要求9所述的一种用于游泳的机械变速巡游装备，其特征在于：所述尾鳍固定杆(1)通过尾鳍固定杆捆绑结构(11)与游泳者至少一条小腿相固定或绑定，所述大腿杆体(8)通过大腿捆绑结构(12)与游泳者至少一条大腿相固定或绑定，所述躯干杆体通过躯干捆绑结构与游泳者躯干相固定或绑定。