专利名称：水翼自行车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种外形酷似自行车的水上娱乐健身工具，尤其是一种水翼自行车。
背景技术：
随着经济的发展，人们的生活水平不断提高，同时对生活质量的要求也越来越高。如今，市场上的各种娱乐、健身工具举不胜数。但是，适合在水上运动的健身工具却很少。水翼自行车就是为了满足大家在水上休闲运动的需求而设计的。水翼自行车与传统自行车有很大不同。在用途上，传统自行车主要作为一种陆上使用的交通工具，以满足大家的出行需要。而水翼自行车定位于水上娱乐健身工具，致力于能够使大家在休闲娱乐中达到健身的目的。从外形看，两者最大的区别就是水翼自行车没有车轮、链条等传统自行车必备的结构。水翼自行车与目前流行的“水上跳跃者”的功能比较相似，但是两者又有所不同。 可以说水翼自行车是“水上跳跃者”在结构上的一个重大改进。“水上跳跃者”的构造介于喷气式滑水板和弹簧高跷之间。其在水上运动的原理，类似于飞机飞行的空气动力学。“水上跳跃者”有两个类似机翼的水翼，当它在水里面运动的时候，由伯努利定理可知会由水翼上下表面的流速差而产生升力。较大的一个水翼在后面，主要用于产生升力和推力；小的一个水翼在前面，以控制方向和稳定性。骑手驾驶它时，一边手握前面的方向杆，一边用脚在其后面的一个小脚踏板上不停地上下跳跃，以推动“水上跳跃者”前进。它没有螺旋推进器， 其推力来自驾驶者的跳跃动作与整个机械结构的弹性变形相协调的动作，以使后翼产生拍打动作，水翼就像翅膀一样，只是将大量的水向后排走从而产生向前的推力，以此推动“水上跳跃者”在水面上运动。由于“水上跳跃者”的这种工作原理，使得它具有以下三个主要缺点1)舒适性差骑手驾驶时，需要保持站姿，同时不停地跳跃。直接影响了骑手运动时的舒适性和休闲性。2)体力消耗太大要使机器在水面上滑行，骑手必须在踏板上不停地弹跳，如果停止跳动那么就会失去推力和由此产生的升力从而掉入水里。由于其设计上的特点使得对骑手体力消耗特别大尤其是对腰部的损耗。一般人玩5到10分钟就会感到特别疲惫因此不适合长时间运动。3)操作困难滑行时，人和机器必须要保持平衡，否则很容易跌入水中，最重要的是人体的跳动要和机械的弹性变形相协调否则很难产生前进的推力，因此对骑手的技能有一定的要求。以上缺点都归结于“水上跳跃者”的工作设计原理。因此要想克服这些缺陷就要改变一些原有的机械结构和工作原理。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种舒适性好、体力消耗较小、操作简单的水翼自行车。为实现上述目的，本发明采用的技术方案是水翼自行车，包括前翼、方向舵、车把、脚蹬机构、管状车架、车座、后翼支架、后翼、螺旋桨、锥形齿轮组、传动轴和柔性联轴器。 前翼、方向舵、车把构成转向机构，方向舵与车把固定连接在一起，方向舵固定在前翼的中间。管状车架的前端与车把连接，后端通过传动轴和柔性联轴器与螺旋桨连接。脚蹬机构通过锥形齿轮组与管状车架连接。车座前端与管状车架连接，下端通过后翼支架固定在后翼上。水翼自行车与“水上跳跃者”最大的区别就是机械传动和动力方式的不同。“水上跳跃者”是通过骑手有节奏的跳跃转变成后翼的拍打动作，以此作为水翼前进的动力。而水翼自行车更像自行车，它是通过驾驶者踩蹬脚蹬带动螺旋桨旋转来产生动力的，运动时由前后两个水翼来产生升力。同时水翼自行车还融入了自行车的其他优点，使骑手不用再站
立着运动。水翼自行车的主要特点是1)舒适性较好由于产生动力方式的不同，不必像原来那样站着跳动而是骑手坐在鞍座上面蹬踩脚蹬，带动螺旋桨来产生动力。双手握住车把来控制方向，避免了体力的不必要浪费。2)体力消耗较小不必像以前用腰部和身体有节奏的跳动来产生动力，而是骑手坐在鞍座上面蹬踩脚蹬，带动螺旋桨来产生动力，主要要求腿部的力量。运动方式与骑自行车基本相同，这对于自行车第一大国的我们应该是不成问题的。3)操作简单骑手可以像骑自行车一样轻松驾驭水翼自行车，对骑手技能几乎没有要求，更不需要接受专门的培训。只需在实际操作时练习一下调节身体重心的技巧，很快就会掌握其操作要领的。
图1是水翼自行车的主视图。图2是水翼自行车的俯视图。图3是水翼自行车的左视图。图4是水翼自行车的右视图。图5是水翼自行车的三维斜视图。图6是水翼自行车的动力传动结构图。
具体实施例方式如图1-图6所示水翼自行车，包括前翼1、方向舵2、车把3、脚蹬机构4、管状车架 5、车座6、后翼支架7、后翼8、螺旋桨10、锥形齿轮组11、传动轴12和柔性联轴器13。前翼 1、方向舵2、车把3构成转向机构，方向舵2与车把3固定连接在一起，方向舵2固定在前翼 1的中间。前翼1在工作时产生一小部分的升力，与后翼8配合主要起到平衡的作用，转动车把3时方向舵2也跟着转动从而起到转向的作用。管状车架5的前端与车把3连接，后端通过传动轴12和柔性联轴器13与螺旋桨10连接。脚蹬机构4通过锥形齿轮组11与管状车架5连接。车座6前端与管状车架5连接，下端通过后翼支架7固定在后翼8上。后翼8的两端设有翼尖小翼9。水翼自行车的动力机构是脚蹬机构4将人体腿部输入的功率通过锥形齿轮组11 转变为传动轴12的轴功率，传动轴12和柔性联轴器13是通过轴承安装在管状车架5的内部。在车架5弯曲处通过柔性联轴器13将转轴扭矩转变一定的角度后传给螺旋桨10以此产生前进的推力。后翼支架7与管状车架5和后翼8连接在一起形成一个三角形(如图1)，后翼支架7与后翼8连接在一起也形成一个三角形(如图3)，这样结构即简单又坚固，因为不论是水翼自行车还是“水上跳跃者”都是依靠水流流过前后水翼时在翼面上下产生流速差而产生升力的，所以机体的整体重量在保证强度的前提下越轻越好，这样对推力和骑者的输出功率要求就小，因为据统计一般人在骑自行车时的输出功率在500W左右，好一些的运动员最大爆发力下的功率一般在1000W左右。因此所选的材料主要是高强度铝合金，复合材料(包括金属材料和复合材料的复合)和高强度塑料等比强度和比刚度较高的材料，如车架可用高强度铝合金型材，水翼用复合材料等制作，以此使机体总重量减轻。翼尖小翼9是连接在后翼端部的一段小翼，其作用是减小诱导阻力。因为水翼上表面较下表面弯曲，在运动时其下表面流体流速低压力高，而水翼上表面流速高压力低，因此水翼下面的高压液体会沿后翼的翼展方向流向水翼上表面，由此减小了上下翼面的压力差即降低了水翼的升力，由于水翼是向前运动的，因此还会在翼端尾部产生螺旋的涡流，损耗一部分能量，降低了水翼的效率。因此，在其端部安装一个翼尖小翼可以减小诱导阻力来提高水翼的效率。本发明的核心之处是通过利用类似于自行车传动机构的这种结构和螺旋桨的组合来改变水翼前进动力产生的原理，其次是机体整体框架的精简设计和翼尖小翼的运用， 使其具有舒适方便的操作性能，简洁美观的外形和高效的动力传动性能。
权利要求
1.水翼自行车，其特征在于包括前翼、方向舵、车把、脚蹬机构、管状车架、车座、后翼支架、后翼、螺旋桨、锥形齿轮组、传动轴和柔性联轴器；前翼、方向舵、车把构成转向机构， 方向舵与车把固定连接在一起，方向舵固定在前翼的中间，管状车架的前端与车把连接，后端通过传动轴和柔性联轴器与螺旋桨连接，脚蹬机构通过锥形齿轮组与管状车架连接，车座前端与管状车架连接，下端通过后翼支架固定在后翼上。
2.如权利要求1所述的水翼自行车，其特征在于后翼的两端设有翼尖小翼。
3.如权利要求1所述的水翼自行车，其特征在于后翼支架与管状车架和后翼连接在一起形成一个三角形。
4.如权利要求1所述的水翼自行车，其特征在于后翼支架与后翼连接在一起形成一个三角形。
全文摘要
水翼自行车，包括前翼、方向舵、车把、脚蹬机构、管状车架、车座、后翼支架、后翼、螺旋桨、锥形齿轮组、传动轴和柔性联轴器。前翼、方向舵、车把构成转向机构，方向舵与车把固定连接在一起，方向舵固定在前翼的中间。管状车架的前端与车把连接，后端通过传动轴和柔性联轴器与螺旋桨连接。脚蹬机构通过锥形齿轮组与管状车架连接。车座前端与管状车架连接，下端通过后翼支架固定在后翼上。本发明具有舒适性好、体力消耗较小、操作简单的特点。
文档编号B63B35/73GK102501950SQ201110365878
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月17日 优先权日2011年11月17日
发明者潘亚林, 白彦, 艾延廷, 许增辉 申请人:沈阳航空航天大学