RU121229U1

RU121229U1 - WATER BICYCLE

Info

Publication number: RU121229U1
Application number: RU2012119015/11U
Authority: RU
Inventors: Владимир Ильич Фарафонов
Original assignee: Владимир Ильич Фарафонов
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2012-10-20

Abstract

1. Водный велосипед, состоящий из рамы, седла, рулевого механизма, передних и задних подводных крыльев, педального привода, движителя, отличающийся тем, что подводные крылья выполнены по схеме «биплан» и являются одновременно поплавками, а движителем велосипеда служит гребной винт. ! 2. Водный велосипед по п.1, отличающийся тем, что рулевой механизм содержит рулевую колонку, на нижней части которой установлен шкив-барабан с гибким элементом, например тросом, концы которого связаны со штоками двухштокового приводного гидроцилиндра, подающего рабочую жидкость в двухштоковый рабочий гидроцилиндр, вращающий с помощью троса шкив-барабан, на оси которого смонтирована плоскость руля. ! 3. Водный велосипед по п.1, отличающийся тем, что педальный привод, содержащий гребной винт, выполнен с возможностью его качания относительно оси вращения педалей, обеспечивающего изменение положения оси вращения гребного винта в вертикальной плоскости. ! 4. Водный велосипед по п.1, отличающийся тем, что нижние подводные крылья выполнены с возможностью изменения угла атаки. ! 5. Водный велосипед по п.1, отличающийся тем, что изменение угла атаки нижних подводных крыльев и изменение положения оси гребного винта осуществляется с помощью гидроцилиндров. ! 6. Водный велосипед по п.1, отличающийся тем, что верхние подводные крылья, имеющие на концах дополнительные поплавки, жестко прикреплены к раме велосипеда под углом атаки, оптимальным для малых скоростей его движения. ! 7. Водный велосипед по п.1, отличающийся тем, что все его элементы изготовлены из алюминиевых сплавов и высокопрочного пластика. ! 8. Водный велосипед по п.1, отличающийся тем, чт 1. A water bike, consisting of a frame, a saddle, a steering mechanism, front and rear hydrofoils, a pedal drive, a propeller, characterized in that the hydrofoils are made according to the "biplane" scheme and are simultaneously floats, and the propeller serves as the propeller. ! 2. The water bike according to claim 1, characterized in that the steering mechanism comprises a steering column, on the lower part of which a pulley-drum with a flexible element, for example, a cable, the ends of which are connected to the rods of a two-rod drive hydraulic cylinder supplying working fluid to a two-rod working hydraulic cylinder rotating a pulley-drum with a cable, on the axis of which the rudder plane is mounted. ! 3. The water bike according to claim 1, characterized in that the pedal drive containing the propeller is made with the possibility of swinging it relative to the axis of rotation of the pedals, providing a change in the position of the axis of rotation of the propeller in the vertical plane. ! 4. The water bike according to claim 1, characterized in that the lower hydrofoils are made with the ability to change the angle of attack. ! 5. The water bike according to claim 1, characterized in that the change in the angle of attack of the lower hydrofoils and the change in the position of the propeller axis is carried out by means of hydraulic cylinders. ! 6. The water bike according to claim 1, characterized in that the upper hydrofoils, having additional floats at the ends, are rigidly attached to the bicycle frame at an angle of attack that is optimal for low speeds. ! 7. The water bike according to claim 1, characterized in that all of its elements are made of aluminum alloys and high-strength plastic. ! 8. The water bike according to claim 1, characterized in that

Description

Предлагаемая полезная модель - «Водный велосипед» относится к сфере удовлетворения жизненных потребностей человека, а именно к предметам для активного отдыха, спортивным снарядам для выполнения физических упражнений, проведения тренировок и возможных соревнований и плавучим транспортным средствам.The proposed utility model - “Water bike” refers to the sphere of satisfying a person’s vital needs, namely to subjects for outdoor activities, sports equipment for performing physical exercises, conducting trainings and possible competitions, and floating vehicles.

Известна конструкция водного велосипеда (патент РФ №2252895, кл. B63B 35/73 от 27.11.2003 г.), содержащего корпус с сиденьем, несущий элемент, руль, установленный на корпусе, педальный привод, соединенный с движителем. Корпус велосипеда выполнен пустотелым, несущим элементом является V-образное подводное крыло с вертикально опущенными вниз законцовками. Крыло соединено с рулем. Движитель выполнен в виде двух хвостовых плавников китообразных бипланно и установленных с положительным углом атаки. Педальный привод выполнен в виде двух рычагов, связанных между собой синхронизатором, прикрепленным к корпусу, при этом рычаги, синхронизатор и плавники соединены между собой посредством эластомерных соединений. Корпус, плавники и крылья изготовлены из композитных материалов. Недостатком данной конструкции является то, что несущий элемент, представляющий собой V-образное подводное крыло, расположен только в передней части велосипеда и при движении велосипеда может осуществиться приподнимание только руля с передней частью корпуса. Задняя часть велосипеда при работе движителя будет совершать колебания в вертикальной плоскости из-за отсутствия постоянной суммарной вертикальной составляющей на его плавниках, так как заявленный положительный угол атаки при колебательных движениях плавников не будет постоянным. При этом ноги велосипедиста будут постоянно находиться в воде, создавая дополнительное сопротивление поступательному движению велосипеда, и снижать тем самым его скорость.A known design of a water bike (RF patent No. 2252895, class B63B 35/73 of 11/27/2003), comprising a housing with a seat, a bearing element, a steering wheel mounted on the housing, a pedal drive connected to the mover. The bicycle body is hollow; the supporting element is a V-shaped underwater wing with the tips ending vertically down. The wing is connected to the steering wheel. The mover is made in the form of two tail fins of cetaceans biplane and installed with a positive angle of attack. The pedal drive is made in the form of two levers connected by a synchronizer attached to the body, while the levers, synchronizer and fins are interconnected by means of elastomeric joints. The body, fins and wings are made of composite materials. The disadvantage of this design is that the supporting element, which is a V-shaped underwater wing, is located only in the front of the bicycle and when the bicycle moves, only the handlebar can be lifted from the front of the case. The rear part of the bicycle during the operation of the mover will oscillate in the vertical plane due to the lack of a constant total vertical component on its fins, since the stated positive angle of attack during oscillatory movements of the fins will not be constant. At the same time, the feet of the cyclist will be constantly in the water, creating additional resistance to the translational movement of the bicycle, and thereby reduce its speed.

Известен также водный велосипед (патент РФ №2314965, кл. B63B 35/73 от 29.09.2006 г.), содержащий плавучий корпус и несущие элементы, выполненные в виде переднего подводного крыла, соединенного с рулем, закрепленным на корпусе, и заднего подводного крыла. Лопастной движитель велосипеда, выполненный в виде моноласта, установлен позади заднего подводного крыла и своей передней кромкой шарнирно связан с ним с возможностью относительного поворота. Педальный привод включает установленные на одной оси правый и левый рычаги и шарнирно связанные с ними тяги соединенные с лопастным движителем, при этом заднее подводное крыло неподвижно закреплено относительно корпуса, на котором закреплено сидение. Дополнительно водный велосипед содержит раму с поплавками. Недостатком данной конструкции является возникновение знакопеременной вертикальной составляющей при работе движителя, приводящей к колебаниям велосипеда в вертикальной плоскости, а также то, что педальный привод и ноги велосипедиста при его движении остаются в воде, создавая тем самым дополнительное сопротивление движению велосипеда.A water bike is also known (RF patent No. 2314965, class B63B 35/73 dated 09/29/2006), containing a floating body and load-bearing elements made in the form of a front hydrofoil connected to the steering wheel mounted on the housing and a rear hydrofoil . The blade propeller of the bicycle, made in the form of a monofin, is installed behind the rear hydrofoil and is articulated with its front edge with the possibility of relative rotation. The pedal drive includes right and left levers mounted on the same axis and traction pivotally connected to them with a blade propeller, while the rear underwater wing is fixedly mounted relative to the housing on which the seat is mounted. Additionally, the water bike contains a frame with floats. The disadvantage of this design is the occurrence of an alternating vertical component during the operation of the propulsion device, which leads to oscillations of the bicycle in a vertical plane, and also that the pedal drive and the legs of the cyclist during its movement remain in the water, thereby creating additional resistance to the movement of the bicycle.

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение комфортности размещения велосипедиста на предлагаемом велосипеде, увеличение скорости его передвижения по воде, что возможно позволит создать новый вид спортивных состязаний.The task the real utility model is aimed at is to increase the comfort of placing the cyclist on the proposed bicycle, increase the speed of its movement on water, which will probably allow creating a new type of sports.

Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого водного велосипеда, заключается в том, что велосипедист при его использовании не имеет контакта с водной поверхностью, по которой перемещается, при этом скорость перемещения выше, чем у аналогов, благодаря отсутствию дополнительного сопротивления, и при движении отсутствуют вертикальные колебания велосипеда.The technical result obtained when using the proposed pedal boat is that the cyclist when using it does not have contact with the water surface on which he is moving, while the speed of movement is higher than that of the analogs, due to the absence of additional resistance, and there are no vertical bike vibrations.

Указанный технический результат достигается благодаря тому, что водный велосипед содержит раму с установленным на ней седлом, рулевой механизм, передние и задние подводные крылья, выполненные по схеме «биплан» и будучи пустотелыми, выполняющими функцию поплавков, движителя в виде гребного винта, получающего вращение от педального привода. Приведенные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для получения указанного технического результата.The specified technical result is achieved due to the fact that the pedal boat contains a frame with a saddle mounted on it, a steering gear, front and rear hydrofoils made according to the “biplane” scheme and being hollow, performing the function of floats, a propeller in the form of a propeller that receives rotation from foot drive. The above characteristics are essential and interconnected causally with the formation of a set of essential features sufficient to obtain the specified technical result.

Заявленная конструкция водного велосипеда представлена на чертежах, на которых:The claimed design of a water bike is presented in the drawings, on which:

на фиг.1 изображен общий вид водного велосипеда;figure 1 shows a General view of a water bike;

на фиг.2 изображена схема рулевого механизма;figure 2 shows a diagram of the steering mechanism;

на фиг.3 изображена гидросхема, с помощью которой производится изменение угла атаки нижних подводных крыльев и положения оси вращения гребного винта.figure 3 shows a hydraulic circuit with which you can change the angle of attack of the lower hydrofoils and the position of the axis of rotation of the propeller.

Полезная модель поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью признаков заявленного технического результата.The utility model is illustrated by a specific implementation example, which, however, is not the only possible one, but clearly demonstrates the possibility of achieving this set of features of the claimed technical result.

Водный велосипед (фиг.1) включает раму 1, седло-сидение 2, рулевой механизм 3, передние 4 и задние 5 подводные крылья, выполненные по схеме «биплан» и состоящие из верхних 4.1 и 5.1, жестко закрепленных на раме и имеющих на торцах дополнительные поплавки, и нижних 4.2 и 5.2., передней частью шарнирно соединенных с верхними крыльями 4.1 и 5.1. Задняя часть нижних крыльев 4.2 и 5.2 шарнирно соединена со штоками цилиндров 6 и 7, установленных шарнирно в кронштейнах 8 и 9 на раме 1 велосипеда. Педальный привод 10, объединенный с движителем - гребным винтом 11 в один корпус 12, установлен в кронштейнах 13, смонтированных на раме 1. На корпусе 12 имеется скоба 14, с которой шарнирно связан шток гидроцилиндра 15. Рулевой механизм 3 содержит рукояти 16, рулевую колонку 17, шарнирно смонтированную на раме 1. На нижнем конце рулевой колонки 17 установлен шкив - барабан 18, вокруг которого 2-3 витками обмотан трос 19 (фиг.2), концы этого троса прикреплены к штокам двухштокового приводного гидроцилиндра 20. Полости приводного гидроцилиндра 20 перекрестно связаны с полостями рабочего двухштокового гидроцилиндра 21 с помощью труб 22. К штокам рабочего гидроцилиндра 21 прикреплены концы троса 23, который 2-3 витками обмотан вокруг шкива-барабана 24, на валу-оси 25 которого закреплена рулевая плоскость 26.Water bike (figure 1) includes a frame 1, a saddle seat 2, a steering gear 3, front 4 and rear 5 hydrofoils, made according to the "biplane" and consisting of the upper 4.1 and 5.1, rigidly mounted on the frame and having ends additional floats, and lower 4.2 and 5.2., with the front part pivotally connected to the upper wings 4.1 and 5.1. The rear part of the lower wings 4.2 and 5.2 is pivotally connected to the rods of cylinders 6 and 7, pivotally mounted in brackets 8 and 9 on the frame 1 of the bicycle. The pedal drive 10, combined with the propeller - a propeller 11 in one housing 12, is installed in the brackets 13 mounted on the frame 1. On the housing 12 there is a bracket 14, to which the rod of the hydraulic cylinder 15 is pivotally connected. The steering gear 3 includes a handle 16, a steering column 17, pivotally mounted on the frame 1. At the lower end of the steering column 17 there is a pulley - drum 18, around which a cable 19 is wound 2-3 turns (Fig. 2), the ends of this cable are attached to the rods of a two-rod drive hydraulic cylinder 20. Cavities of the drive hydraulic cylinder 20 cross-linked anes cavities dvuhshtokovogo working cylinder 21 via pipe 22. By operating the hydraulic cylinder rods 21 are fixed the ends of a cable 23 which is wrapped around the coils 2-3-drum pulley 24, on which shaft axis 25 is fixed a steering plane 26.

На гидравлической схеме (фиг.3) гидроцилиндры 6 и 7, управляющие положением нижних крыльев 4.2 и 5.2, а также гидроцилиндр 15, управляющий положением оси гребного винта 11 трубопроводами связаны с приводным гидроцилиндром 27, шток которого перемещается с помощью рукояти 28, установленной в кронштейне 29, закрепленным на раме 1 велосипеда.In the hydraulic circuit (Fig. 3), hydraulic cylinders 6 and 7, which control the position of the lower wings 4.2 and 5.2, as well as a hydraulic cylinder 15, which controls the position of the axis of the propeller 11, are connected by pipelines to the hydraulic drive cylinder 27, the rod of which is moved using a handle 28 mounted in the bracket 29 mounted on the frame 1 of the bike.

Благодаря правильному подбору объема нижних подводных крыльев при определенной массе всего велосипеда, велосипед без седока находится в плавающем положении с погруженными в воду нижними подводными крыльями. При посадке седока на велосипед происходит его погружение в воду до верхней поверхности верхних подводных крыльев.Due to the correct selection of the volume of the lower hydrofoils with a certain mass of the entire bicycle, the bike without a rider is in a floating position with the lower hydrofoils immersed in water. When a rider is landing on a bicycle, it is immersed in water to the upper surface of the upper hydrofoils.

Работа педального привода при горизонтальном положении оси вращения гребного винта и малых углах атаки передних и задних нижних подводных крыльев не обеспечивают необходимой подъемной силы для выхода из воды верхних подводных крыльев, при котором происходит снижение сопротивления движению велосипеда и увеличение его скорости.The operation of the pedal drive with the horizontal axis of rotation of the propeller and small angles of attack of the front and rear lower hydrofoils does not provide the necessary lifting force to exit the upper hydrofoils from the water, in which there is a decrease in resistance to the movement of the bicycle and an increase in its speed.

Для получения подъемной силы, обеспечивающей выход из воды верхних крыльев, необходимо привести ось гребного винта в положение под углом к горизонту, при котором появляется вертикальная составляющая силы тяги от вращения гребного винта, а также установить оптимальный для достигнутой скорости движения угол атаки передних и задних нижних подводных крыльев, при котором суммарная подъемная сила (с учетом подъемной силы от верхних крыльев и выталкивающей силы «Архимеда») обеспечивает отрыв от поверхности воды верхних крыльев. При этом происходит снижение сопротивления движению велосипеда и увеличение его скорости, при которой необходимая подъемная сила создается при меньших углах атаки и меньшем угле расположения оси вращения гребного винта относительно горизонта, которые необходимо установить для получения максимального эффекта.To obtain a lifting force that ensures the upper wings exit from the water, it is necessary to bring the propeller axis to a position at an angle to the horizon at which the vertical component of the traction force from the rotation of the propeller appears, and also set the front and rear lower angle of attack for the achieved speed hydrofoil, in which the total lifting force (taking into account the lifting force from the upper wings and the buoyancy of the Archimedes) ensures the separation of the upper wings from the water surface. In this case, there is a decrease in resistance to the movement of the bicycle and an increase in its speed, at which the necessary lifting force is created at lower angles of attack and a smaller angle of the axis of rotation of the propeller relative to the horizon, which must be set to obtain the maximum effect.

Таким образом, для достижения скоростного движения велосипеда седок осуществляет следующие действия. После посадки в седло 2 седок рукоятью 28 совершает перемещение штока приводного гидроцилиндра 27, подавая порции рабочей жидкости в гидроцилиндры 6 и 7, управляющие положением передних и задних нижних подводных крыльев 4.2 и 5.2 для создания оптимального угла их атаки при начальной скорости движения, и в гидроцилиндр 15, управляющий положением оси гребного винта 11 для получения максимальной величины вертикальной составляющей силы тяги, получаемой при его вращении. После чего вращением педалей педального привода 10 приводит во вращение гребной винт 11. При достижении определенной скорости, за счет воздействия всех составляющих суммарной подъемной силы происходит отрыв от поверхности воды верхних крыльев 4.1 и 5.1. После отрывает поверхности воды верхних крыльев 4.1 и 5.1 сопротивление движению велосипеда падает, скорость растет, подъемная сила, возникающая на подводных крыльях 4.2 и 5.2, увеличивается. При этом отпадает необходимость в созданных углах атаки подводных крыльев 4.2 и 5.2, а также в полученной величине угла между осью вращения гребного винта 11 и горизонтом. В этом случае седок рукоятью 29 совершает обратное перемещение штока приводного гидроцилиндра 28, подавая порции рабочей жидкости в противоположные полости гидроцилиндров 6, 7 и 15, приводя тем самым в исходное положение нижние подводные крылья 4.2 и 5.2, а также ось гребного винта 11. При этом сумма всех составляющих подъемной силы при достигнутой скорости движения велосипеда достаточна для поддержания его в положении, при котором в воде находятся только нижние подводные крылья.Thus, to achieve high-speed movement of a bicycle, a rider performs the following actions. After landing in the saddle 2, the grips handle 28 moves the rod of the drive hydraulic cylinder 27, feeding portions of the working fluid to the hydraulic cylinders 6 and 7, which control the position of the front and rear lower hydrofoils 4.2 and 5.2 to create the optimal angle of attack at the initial speed, and into the hydraulic cylinder 15, controlling the position of the axis of the propeller 11 to obtain the maximum value of the vertical component of the traction force obtained during its rotation. Then, by rotating the pedals of the pedal drive 10, the propeller 11 is rotated. When a certain speed is reached, due to the influence of all components of the total lifting force, the upper wings 4.1 and 5.1 detach from the water surface. After it tears off the water surface of the upper wings 4.1 and 5.1, the resistance to the bicycle’s movement decreases, the speed increases, the lifting force arising on the hydrofoils 4.2 and 5.2 increases. This eliminates the need for created angles of attack of the hydrofoils 4.2 and 5.2, as well as in the obtained value of the angle between the axis of rotation of the propeller 11 and the horizon. In this case, the rider with the handle 29 performs the reverse movement of the rod of the drive hydraulic cylinder 28, supplying portions of the working fluid to the opposite cavities of the hydraulic cylinders 6, 7 and 15, thereby bringing the lower hydrofoils 4.2 and 5.2 and the propeller axis 11 to their initial position. the sum of all the components of the lifting force at the achieved speed of the bicycle is sufficient to maintain it in a position in which only the lower hydrofoils are in the water.

При необходимости поворота седок осуществляет действия аналогичные тем, что и на обычном велосипеде. При необходимости повернуть налево (направо) седок поворачивает рукоять 16 против часовой стрелки (по часовой стрелке). При этом шкив-барабан 18, установленный на нижнем конце рулевой колонки 17, вращаясь в том же направлении, перемещает с помощью троса 19 шток приводного двухштокового гидроцилиндра 20 влево (вправо), тем самым подавая порцию рабочей жидкости по трубам 22 в левую (правую) полость рабочего двухштокового гидроцилиндра 21. При перемещении его штока вправо (влево) прикрепленный к концам штока трос 23 поворачивает шкив-барабан 24 по часовой стрелке (против часовой стрелки), на валу-оси 25 которого установлена рулевая плоскость 26, тем самым обеспечивая поворот велосипеда налево (направо). Повышенная поперечная устойчивость велосипеда достигается, благодаря наличию на торцах верхних крыльев 4.1 и 4.2 дополнительных поплавков.If it is necessary to turn, the rider performs actions similar to those on a regular bicycle. If necessary, turn left (right) the rider turns the handle 16 counterclockwise (clockwise). In this case, the pulley-drum 18 mounted on the lower end of the steering column 17, rotating in the same direction, moves the rod of the two-rod hydraulic cylinder 20 to the left (right) with a cable 19, thereby feeding a portion of the working fluid through the pipes 22 to the left (right) cavity of the working two-rod hydraulic cylinder 21. When moving its rod to the right (left), the cable 23 attached to the ends of the rod rotates the pulley-drum 24 clockwise (counterclockwise), on the shaft-axis 25 of which the steering plane 26 is mounted, thereby ensuring by bicycle to the left (to the right). The increased lateral stability of the bicycle is achieved due to the presence of additional floats at the ends of the upper wings 4.1 and 4.2.

В качестве рабочей жидкости используется экологически безопасная, не загрязняющая природную воду жидкость. Например - BP Biohyd SF-5, имеющая соответствующий европейски и сертификат.As a working fluid, an environmentally friendly, non-polluting liquid is used. For example - BP Biohyd SF-5, which has the appropriate European and certificate.

Таким образом, предложенная полезная модель водного велосипеда, благодаря комфортному положению седока-велосипедиста, достижению высоких скоростей передвижения, может быть использована для проведения различных соревнований и активного отдыха на воде.Thus, the proposed utility model of a water bike, due to the comfortable position of a rider, to achieve high speeds of movement, can be used for various competitions and outdoor activities.

Claims

1. A pedal boat, consisting of a frame, a saddle, a steering gear, front and rear hydrofoils, a pedal drive, a propulsion device, characterized in that the hydrofoils are made according to the “biplane” scheme and are simultaneously floats, and the propeller is a propeller.

2. The water bike according to claim 1, characterized in that the steering mechanism comprises a steering column, on the lower part of which there is a pulley-drum with a flexible element, for example, a cable, the ends of which are connected to the rods of a two-rod drive hydraulic cylinder, which supplies the working fluid to the two-rod working hydraulic cylinder , rotating with a cable pulley drum, on the axis of which the steering wheel plane is mounted.

3. The pedalo according to claim 1, characterized in that the pedal drive comprising a propeller is arranged to swing relative to the axis of rotation of the pedals, providing a change in the position of the axis of rotation of the propeller in a vertical plane.

4. The pedalo according to claim 1, characterized in that the lower hydrofoils are configured to change the angle of attack.

5. The pedalo according to claim 1, characterized in that the change in the angle of attack of the lower hydrofoils and the change in the position of the axis of the propeller is carried out using hydraulic cylinders.

6. The pedalo according to claim 1, characterized in that the upper hydrofoils having additional floats at the ends are rigidly attached to the bike frame at an angle of attack that is optimal for low speeds.

7. Water bike according to claim 1, characterized in that all its elements are made of aluminum alloys and high-strength plastic.

8. The water bike according to claim 1, characterized in that as the working fluid used in its hydraulic system, a hydraulic fluid is used that is acceptable for use where possible leaks polluting natural water.