CN2918217Y - 潜艇式浮体划水装置 - Google Patents

Abstract

一种用于在平静水面上进行划水运动的潜艇式浮体划水装置。该装置尤其能够使跨立在浮体上的运动者仿效滑雪运动方式的施力习惯和动作，将撑杖的作用力通过划水机械，高效地转变成为浮体前进的推力，推动浮体行进。该装置是依据运动力学原理，仿生学原理、流体力学原理进行的新颖性设计，多个流线体集合其中，划水机械结构简洁，施力合理，机械效率高，仿生逼真。充分显示出本实用新型在单人浮体或多人浮体上进行划水运动时锻炼的趣味性和竞技性以及他人的观赏性。

Description

潜艇式浮体划水装置

技术领域

本实用新型涉及一种在水面上进行划水运动的划水装置，具体地说是一种潜艇式浮体划水装置。该装置尤其能够使跨立在浮体上的运动者仿效滑雪运动方式的施力习惯和动作，将撑杖的作用力高效地转变成为浮体前进的推力，推动浮体行进。

背景技术

目前，人们力图在水面浮体上仿效撑杖滑雪运动方式的器具、装置已有许多类型，公知的在水面浮体上撑杖划水的装置存在以下弊端：1、在撑杖划水体直接着水划行方面；a、通常水面浮体两舷的宽度，都大于常人两肩的宽度，不论撑杖下端的划水体形态如何，每次划水正程(即撑杖划水体推水)施加的作用力，都存在着与浮体垂直向外的分力F1和与水面垂直向下的分力F2，FI和F2对于浮体前进所需的推力均是无为的分力。两脚靴位外侧舷体越宽、划水体越大，分力F1就越大。F2虽然象滑雪的撑杖下端着地一样，是一个不可避免的分力，即F2使得划水体在水中有一个垂直向下的运动。F2始终存在于整个正程过程中，这就导致了真正需要的推力F3的减小。b、在划水体入水时刻，因水面波形瞬时的不确定性，划水体就不能保证每次都具有良好的入水状态。c、每次划水的回程(即撑杖向前提拉)，划水体如是拖拉在水面，便会产生阻力；如是提拉脱离水面，势必增大臂力消耗。d、撑杖的长度在正程划行时长些为宜，回程提拉时短些为宜，两者需要的长度相悖，合适的长度难以选取。e、直接划水的伞状体划水器，其伞面开启的机理是依赖于水流进入收合时伞状体的边缘与杖杆之间夹角的间隙后对伞面的直接冲击，我们称其为水流直击开启方式。通常伞面的面料柔软，收合状态时，面料边缘存在着下塌、上翘、与杖杆粘贴的不规则现象，不规则的边缘状态必然导致受力方向的杂乱，水流直击开启方式至少存在着开启迟缓的缺陷。2、在撑杖的作用力通过机械装置间接划水方面；撑杖的作用力通过机械装置作用于桨片或鳍片产生推力，其存在着机械环节多，片体换向时无用的阻力功较大，机械效率较低的缺陷。3、在承载运动者的浮体方面；作为承载运动者的水面浮体的体积较大，重心较高，水面浮体的涉水部分不是一个完整的流线体，存在着诸多阻力因素。

发明内容：

本实用新型的目的是为了克服上述技术的不足，针对现有水面浮体及划水装置存在的缺陷，提供了一种结构简单紧凑、浮体与划水机械为一体的潜艇式浮体划水装置，它是由潜艇式浮体和划水机械所组成，该装置是依据运动力学原理，仿生学原理、流体力学原理进行的新颖设计。

本实用新型解决上述问题所采取的技术方案是：浮体采用流线体结构，包括一个主浮体和两个副浮体，主浮体用以承载运动者的体重、安装划水机械，副浮体平行对称地设置在主浮体两侧，主要用以加强跨立姿态的平衡稳定。主浮体是由前部为半球(或长半轴的半椭球)形头锥、后部为尖拱形尾锥、中段部位为圆柱形艇身的流线体。头锥和尾锥具有良好的导流性能，极大的降低了水流的阻力。副浮体是与主浮体形态相同、体积较小的流线体。主、副浮体之间由水平翼臂联接，水平翼臂采用刚性管材。水平翼臂的内侧固定在主浮体艇身背脊之上适当的高度，水平翼臂的外侧与垂直侧翼的上部联接，垂直侧翼的下沿与副浮体联接。艇身背脊中段部位适当的居高设置两脚跨立的靴位踏板。艇身内部空间设有储水舱、气闭舱。储水舱设置在艇身内部空间的下半部，舱内由纵横交叉的立板构成若干个矩形水槽，水槽的立板用以减小因速度变化引起舱内的水体涌动，保持浮体的相对平稳。每块水槽立板的下沿均设有缺口，水槽之间水流相通。舱底的最低位设一水孔。从储水舱的内部至艇身背脊的外部安装一导管，导管的上端与手握式充气装置联接，充气装置设有气阀。在浮体承载运动者时，打开充气装置的气阀，储水舱进水，各个水槽的水位同时上升，主、副浮体同时逐渐下沉，重心降低。待主浮体下沉至90％时，关闭气阀，副浮体则全部潜没水中，其上沿与水面吃平。此时主浮体呈现潜艇浮出水面露出艇身背脊的形态。当浮体在行进时水波则拂掠于艇身背脊之上，与跨立者的两脚之下。储水舱进水量的多少视每个运动者的体重而不同。在需要排水时，使用充气装置充气，储水舱气压增大，水被挤压从舱底的水孔排出，浮体逐渐上升。艇身内部空间的上半部设置为气闭舱，气闭舱处于常压状态。

本实用新型中的划水机械是由撑杖、滑动推臂、导轨、支承架、鸭蹼式推进器、卷簧回拉器所构成。该部分各个部件的联接如下：滑动推臂是一个垂直于水面、平行于浮体的板状(上底宽、下底窄的直角梯形)的流线体。滑动推臂的上部装有两排滑轮，滑轮跨卡在导轨上下。导轨平行于浮体前端固定在靴位踏板外侧，中间联接支承架，后端延伸至尾部。卷簧回拉器置于滑动推臂的前侧，卷簧回拉器的牵绳与滑动推臂前侧的上部联接。滑动推臂下部与鸭蹼式推进器的圆轴前端联接。撑杖下端与滑动推臂上部的上沿联接，撑杖的作用力使得滑动推臂沿导轨水平向后运动，驱使鸭蹼式推进器对水产生推力。

本实用新型中的鸭蹼式推进器是由若干根弹性辐条和连杆、滑动圆锥、圆轴、限位套管、柔韧面料所构成。弹性辐条的一端聚合与圆轴上，另一端呈径向展开，弹性辐条的中间部位与连杆的一端联接，连杆的另一端聚合于滑动圆锥的侧面。滑动圆锥从底至顶的圆心设一通孔，锥尖向前套于圆轴。限位套管套于圆轴，置于弹性辐条聚合处的后侧。柔韧面料帐敷于弹性辐条之上。弹性辐条径向展开一端的端点在鸭蹼式推进器收合时均匀的分布在滑动圆锥底面的圆周，柔韧面料的边缘则处于滑动圆锥的侧面。这种状态相当于在鸭蹼式推进器收合时后端的中心嵌入了一个圆锥形楔子，对于鸭蹼式推进器的曲面开启十分有利。

本实用新型的主浮体上对称地安装两套相同的划水机械。两个导轨的前端紧靠靴位踏板的外侧安装，后端平行于艇身延伸至尾部与支承架联接。两个导轨之间的宽度与常人两肩的宽度相等，保证双手撑杖划行时，消除与浮体垂直向外的分力F1，只具有F2和F3。作为刚性物体的导轨上的支持力与分力F2达到了平衡，完全阻止了F2垂直向下运动去作无用功，将撑杖的作用力转变为推力F3，F3使得跨卡在导轨上的滑动推臂沿导轨水平向后运动，驱使潜没水中的鸭蹼式推进器张开，呈曲面形，凹面向后，产生推力。在正程中，卷簧回拉器逐渐储存能量。在回程中双手只需轻扶撑杖，卷簧回拉器迅速释放能量，将滑动推臂、鸭蹼式推进器两者迅速平直向前牵回。在回程开始的时刻，潜没水中的鸭蹼式推进器曲面的凸面受到水的阻力而迅速收合，呈尖锥形，锥尖向前，阻力甚小。

本实用新型中的鸭蹼式推进器在划水正程时，滑动圆锥的底面受到水的阻力在圆轴上向前滑动，驱使连杆径向辐射状推举弹性辐条，鸭蹼式推进器的曲面径向增大。此时滑动圆锥的底面与增大的曲面的凹面共同受到水的阻力，鸭蹼式推进器的曲面进而迅速张开，我们称之为锥体楔入推举开启方式。该方式有效的克服了水流直击开启方式存在的缺陷。在回程时鸭蹼式推进器曲面的凸面受到水的阻力，迫使弹性辐条，连杆径向收缩，滑动圆锥向后滑动，鸭蹼式推进器迅速收合。鸭蹼式推进器曲面张开与收合的角度分别由限位套管的长度和滑动圆锥底面的半径决定。选择不同长度的限位套管，可控制曲面张开的角度，以获得不同的推力。

本实用新型的有益之处在于：1、划水机械消除了撑杖划水体直接着水划行产生的与浮体垂直向外的分力F1；作为刚性物体的导轨上的支持力与分力F2达到了平衡，完全阻止了F2垂直向下运动去作无用功；将撑杖的作用力高效地转变为推力F3。2、撑杖的长度不受正程划行宜长，回程提拉宜短两者相悖的制约，易于选取最佳尺寸。3、鸭蹼式推进器潜没水中，避免了划水体入水与出水的过程，故不受水面波形的不良影响。4、锥体楔入推举开启方式，克服了水流直击开启方式的缺陷。5、鸭蹼式推进器张开时的曲面与收合时的尖锥形均符合流体力学原理，形态与过程仿生逼真，效果甚好。6、划水机械结构简洁，机械效率高。7、潜艇式浮体在承载后主浮体的90％潜没水中，阻力甚小，重心降低，易于平衡稳定。8、潜艇式浮体较之水面浮体的体积大幅度的减小，节约材料，利于搬运维护。9、本实用新型对增强运动者锻炼的趣味性和竟技性以及他人的观赏性皆大有提高。

附图说明：

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型中潜艇式浮体的结构主视图。

图2是图1的1/2俯视图。(因结构完全对称)

图3是本实用新型中划水机械的示意图。

图4是本实用新型中鸭蹼式推进器的示意图。

图中1.主浮体，2。艇身，3.头锥，4.尾锥，5.水平翼臂，6.垂直侧翼，7.副浮体，8.储水舱，9.水孔，10.导管，11.充气装置.12.气闭舱，13.靴位踏板，14.撑杖，15.滑动推臂，16.导轨，17.支承架，18.鸭蹼推进器，19.卷簧回拉器，20.弹性辐条，21.连杆，22.滑动圆锥，23.圆轴，24.限位套管，25.柔韧面料。

具体实施方式

图1-图4是本实用新型的实施例1。该装置的浮体采用流线体结构，副浮体(7)平行对称地设置在主浮体(1)两侧。主浮体(1)是由长半轴的半椭球形头锥(3)、圆柱形艇身(2)、尖拱形尾锥(4)构成的流线体。副浮体(7)是与主浮体(1)形态相同、体积较小的流线体。主浮体(1)、副浮体(7)之间由采用刚性管材的水平翼臂(5)联接，水平翼臂(5)的内侧固定联接艇身(2)背脊适当居高的位置，水平翼臂(5)的外侧与垂直侧翼(6)的上部联接，垂直侧翼(6)的下沿与副浮体(7)联接。艇身(2)中段的背脊上对称地安装两套相同的划水机械。艇身(2)内部空间设置储水舱(8)、气闭舱(12)。储水舱(8)设置在艇身(2)内部空间的下半部，舱内由纵横交叉的立板构成数十个矩形水槽，每块立板的下端设有缺口，水槽之间水流相通。舱底的最低位设一水孔(9)。从储水舱(8)的内部至艇身(2)背脊的外部安装一导管(10)，导管(10)的上端联接手握式充气装置(11)，充气装置(11)设有气阀。艇身(2)内部空间的上半部设置为气闭舱(12)，气闭舱(12)处于常压状态。在艇身(2)背脊中段适当的居高设置两靴位踏板(13)，紧靠两靴位踏板(13)的外侧安装两个导轨(16)，导轨(16)之间的宽度要求与常人两肩的宽度相等。导轨(16)的前端固定在靴位踏板(13)外侧，中间联接支承架(17)，后端延伸至尾部。卷簧回拉器(19)置于滑动推臂(15)的前侧，卷簧回拉器(19)的牵绳与滑动推臂(15)前侧的上部联接。撑杖(14)下端与滑动推臂(15)上部的上沿联接，滑动推臂(15)上部装有两排四只滑轮，滑轮跨卡在导轨(16)上下。滑动推臂(15)下部与鸭蹼式推进器(18)的圆轴(23)前部联接，滑动推臂(15)下部潜没水中的深度不小于鸭蹼式推进器(18)张开时的半径。鸭蹼式推进器(18)是由十根弹性辐条(20)一端聚合在圆轴(23)上，另一端呈径向展开，每根弹性辐条(20)中间部位与十根连杆(21)一端联接，连杆(21)的另一端聚合与滑动圆锥(22)的侧面。滑动圆锥(22)从底至顶的圆心设一通孔，锥尖向前套于圆轴(23)。限位套管(24)套于圆轴(23)，且置于弹性辐条(20)聚合处的后侧，柔韧面料(25)帐敷于弹性辐条(20)之上。

为充分说明本实用新型的实用性，给出以下数据：

主浮体(1)：总长度250CM，艇身(2)的圆柱直径26CM，长度155CM(圆柱的高)，头锥(3)高度20CM(半椭球的长半轴)，尾锥(4)高度75CM。

副浮体(7)：总长度84CM，圆柱直径14CM。

靴位踏板(13)：长度30CM，宽度11CM。

水平翼臂(5)：翼展120CM。(两个副浮体(7)外侧之间的距离)

鸭蹼式推进器(18)：张开时直径18CM，收合时直径4.5CM，潜没深度18CM[以圆轴(23)的深度为基准。

导轨(16)有效长度：即滑动推臂(15)在导轨(16)上的最大滑行距离105CM。

本实用新型的实施例2。实现主浮体(1)的艇身(2)的组合，可以满足多人同时在同一浮体上一字前后排列进行划水运动。艇身(2)组合的具体步骤是：先将原有的主浮体(1)上的头锥(3)或尾锥(4)脱开，把新添加的艇身(2)置于原有艇身(2)的前端或后端串行联接即可。图1中的艇身(2)前后两端的梯形虚线表示出艇身(2)与艇身(2)衔接的重合长度为20CM。艇身(2)按每人一节添加，即：头锥(3)+艇身(2)+艇身(2)+尾锥(4)为双人浮体。头锥(3)+三节艇身(2)+尾锥(4)为三人浮体。四人浮体、五人浮体依此类推。新添加的每节艇身(2)两侧同样以水平翼臂(5)联接垂直侧翼(6)及副浮体(7)，每节艇身(2)背脊中段同样对称安装两套划水机械，设置靴位踏板(13)，每节艇身(2)的内部空间设置储水舱(8)，气闭舱(12)，导管(10)，手握式充气装置(11)。通常多人同时进行划水运动的组合浮体，不宜组合得太长，新添加的艇身(2)节数以不超过5节为宜。

Claims (4)

1.一种潜艇式浮体划水装置，其特征是：由主浮体(1)、副浮体(7)和划水机械构成，主浮体(1)是前部为半球形头锥(3)、后部为尖拱形尾锥(4)，中段部位为圆柱形艇身(2)的流线体，主浮体(1)的艇身(2)中部装有划水机械，副浮体(7)对称地设置在主浮体(1)两侧，主浮体(1)与水平翼臂(5)内侧联接，水平翼臂(5)外侧与垂直侧翼(6)上部联接，垂直侧翼(6)下部与副浮体(7)联接。

2.根据权利要求1所述的潜艇式浮体划水装置，其特征是：主浮体(1)的艇身(2)内部空间的下半部设置为储水舱(8)，储水舱(8)舱底的最低位设一水孔(9)，从储水舱(8)的内部至艇身(2)背脊的外部安装一导管(10)，导管(10)的上端联接充气装置(11)，充气装置(11)设有气阀，艇身(2)内部空间的上半部设置为气闭舱(12)，气闭舱(12)处于常压状态。

3.根据权利要求1所述的潜艇式浮体划水装置，其特征是：划水机械中的撑杖(14)下端与滑动推臂(15)的上部联接，滑动推臂(15)上部装有两排滑轮，滑轮跨卡在导轨(16)上下，滑动推臂(15)下部与鸭蹼式推进器(18)联接，卷簧回拉器(19)置于滑动推臂(15)的前侧，卷簧回拉器(19)的牵绳与滑动推臂(15)前侧的上部联接。

4.根据权利要求3所述的潜艇式浮体划水装置，其特征是：鸭蹼式推进器(18)是由若干根弹性辐条(20)的一端聚合于圆轴(23)上，另一端径向展开，弹性辐条(20)的中间部位与连杆(21)的一端联接，连杆(21)的另一端聚合于滑动圆锥(22)的侧面，滑动圆锥(22)从底至顶的圆心设一通孔，锥尖向前套于圆轴(23)，限位套管(24)套于圆轴(23)，且置于弹性辐条(20)聚合处的后侧，柔韧面料(25)帐敷于弹性辐条(20)之上。

Images