专利名称：水上自行车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可以浮在水上行驶的水上交通、运动和休闲娱乐设备。它结构简单，体积小，重量 轻，在水中所受阻力小，行驶速度快，转弯灵活，操作简单，是一种大众化的水上自行车。
背景技术：
目前，众所周知的水上自行车是由浮力部件、脚踏板、螺旋桨、传动装置、车把、方向舵等组装而成。 浮力部件提供使水上自行车和驾驶者浮在水上的浮力，驾驶者踏动脚踏板，通过传动装置带动螺旋桨旋转， 推动水上自行车向前行驶。驾驶者转动车把，通过传动装置带动后置的方向舵转动，可以改变自行车的行驶 方向。
但是传统水上自行车获得使其自身和驾驶者浮在水上的浮力所利用的是阿基米德原理，即物体在液体中 所受的浮力等于其所排开的液体所受的重力。具体方程式为
F浮-p液gV排 此方程式中，F浮为物体在液体中所受浮力 P液为液体的密度 g为一千克物体所受重力 V禅为物体所排开的液体的体积
由此方程式可以看出，传统的水上自行车若要浮在水面上，必须有一定体积的浮力部件排开一定体积的水来 产生足够的浮力。在有人驾驶时，浮力的大小应等于水上自行车自身所受重力和驾驶者所受重力之和。在驾 驶者越重时，所需浮力越大，相应地所需浮力部件也越大。而传统的水上自行车为了满足范围更广的体重的 人骑乘，所装上的浮力部件体积一般很大，因此水上自行车的重量也较大。体积大，重量大的水上自行车行 驶时耗费人力，行驶速度慢，转弯也不够灵活迅速。
传统的水上自行车方向舵一般布置在车体后下方，前上方的车把要转动方向舵必须通过一定的传动装置。 增加传动装置必定会增加水上自行车的重量，并且传动装置在传动过程中会有能量的损失，这就又限制了水 上自行车转弯的灵活性，降低了车把带动方向舵转弯的效率。
发明内容
为了克服传统水上自行车依靠阿基米德原理获得浮力的方式使车体体积大，笨重，行驶速度慢，转弯不 灵活，转弯效率不高的问题，本实用新型提供一种新式的水翼式水上自行车，它体积小，重量轻，在水中行 驶时所受阻力小，提供向上的浮力大小不受车体体积大小限制，因而在水上行驶时更加节省人力，速度更快， 转弯更迅速，更灵活，体积不变而最大载重量可以增大许多。
本实用新型解决传统水上自行车的技术问题所采用的技术方案是把方向舵布置于车把的前下方，与车 把直接连为一体，省去车把和方向舵之间的传动装置，减轻了水上自行车的重量，同时也减少了传动过程中 能量的损失，提高了方向舵的工作效率。
在获得浮力方面，不使用传统的浮力部件，而代之以装在车体下部两侧的左右对称的水翼。水翼的形状 与工作原理类似于飞机上的机翼。只是两者在工作时所接触到的和所依靠的介质不同。水翼在流体介质水中工作，而机翼在流体介质空气中工作。水翼的横截面形状是不对称的，翼剖面中弦线上部向上凸出较多，下 部向下凸出较少。并且翼剖面中弦线与水翼运动方向有一夹角即迎角。水翼工作原理如下 在流体力学中，理想流体在细管中做定常流动时，对管中任意处有伯努利方程
P +会PV2 + Pgh-常量 (1〉
在此方程中，p为流体任意处的压强， p为流体的密度
V为流体任意处的流速
g为一千克物质所受重力 h为流体任意处的髙度 流体做水平流动，或者高度差的影响不显著时，伯努利方程可表达为
P+丄pV^常量 (2) 2
由方程式(2)可以可知，在做定常流动的流体中，压强跟流速有关，流速V大的地方，压强P小；流速V 小的地方压强P大。另外，流体的流动可以用流线形象地表示，在定常流动中，流线表示流体质点的运动轨 迹。流体流过的横截面积大，则流线疏；流过的横截面积小，则流线密。流线疏的地方流速小，流线密的地 方流速大。
通过螺旋桨的推动，水翼随水上自行车在水中运动，因为水翼的翼剖面形状上下不对称，中弦线上部向 上凸出较多，中弦线下部向下凸出较少，所以水翼上方流体的流线密，流速大；下方的流线疏，流速小。由 伯努利方程可知，水翼上方的压强小，水翼下方的压强大。上下的压强差就产生了作用在水翼上的向上的升 力。
同时，因为水翼翼剖面的中弦线跟水翼运动方向有一夹角即迎角，所以翼剖面中弦线与迎来水流也有一 相应迎角，水流流经上翼面时流体面积减小，流线变密，流速增大；水流流过下翼面时流体面积增大，流线 变疏，流速减小。由伯努利方程可知，水翼上翼面的压强小，下翼面的压强大，上下翼面的压强差便产生了 作用在水翼上的向上的升力。
因为水翼浸没在水中，所以根据阿基米德原理可知，水翼因为排开了一定体积的水也受到一定向上的升力。
综上所述，当本实用新型水上自行车在水中行驶时，水翼可以提供水上自行车和驾驶者浮在水面上所需 的足够的浮力，而不在需要传统的浮力部件。行驶速度越高产生的向上的浮力越大。在水上自行车行驶速度 既定的情况下，通过改变水翼的外型或者是迎角也可以改变水翼所能提供的升力的大小。
本实用新型的有益效果是，减小了水上自行车的体积，减轻了水上自行车的重量，只需要较薄的水翼， 而不需要依靠排开水来获得浮力的浮力部件就能获得向上的浮力。在水中行驶时所受阻力更小，节省了人力， 所能行驶的最髙速度也更大。把方向舵前置使转弯更加灵活，减少了布置方向舵时的一些局限之处，如方向 舵大小等。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型中水翼的横剖面图 图2是本实用新型实施例的正视图 图3是本实用新型实施例的侧视图 图4是本实用新型实施例的俯视图
在图中，a..迎角b.中弦线一.运动方向l.车座2.脚踏板3.螺旋桨4.水冀5.车把6.方向舵具体实施方式
在
图1中水翼横剖面形状上下不对称，中弦线b上部向上凸出较多，中弦线b下部向下凸出较 少，并且水翼与运动方向一有一夹角即迎角a。所以水翼在水中运动时，下翼面处压强大，上翼面 处压强小。上下的压强差便产生了作用在水翼上的向上的升力。
在图2、 3、 4中，驾驶者做在车座l上，踏动脚踏板2，脚踏板2通过传动装置带动螺旋桨3 转动，推动水上自行车向前行驶，在行使过程中，由于水翼4上下的压强差，水翼4便产生向上的 足够的升力，升力可以使水上自行车和驾驶者浮在水面上。驾驶者可以转动车把5带动其前下方的 方向舵6转动来改变水上自行车的行驶方向，同时转动方向舵也可以调整车体的受力状况，保持水 上自行车的行进平衡。
权利要求1. 一种水上自行车，由车体、车把、方向舵、脚踏板、传动装置、螺旋桨等部件组成，其特征是车体主体框架类似于普通的陆地上自行车，车体框架前上方为车把，车把下方为与车把直接相连的方向舵，车体前下方两侧与车体相连的为一对左右对称的水翼，车体主体框架上中部为脚踏板，脚踏板与车体内部的传动装置相连，车体内部的传动装置与车体后下方的螺旋桨相连，螺旋桨的正前方为在车体两侧与车体直接相连的一对左右对称的水翼。
专利摘要一种可以在水面上快速灵活行驶的水上自行车。它的车体下部左右两侧装有对称的水翼，方向舵在车体前方与车把连为一体。脚踏板和车座在水上自行车车体重心的正上方附近，螺旋桨装在车体后下方，水翼正后方。驾驶者踏动脚踏板带动螺旋桨转动，推动水上自行车前进，前进同时水翼可以产生向上的升力，从而使车体和驾驶者浮在水面上。转动车把带动车把下方的方向舵转动可以改变水上自行车的行驶方向，同时也可以改变车体的受力状况使车体保持平衡。
文档编号B63B35/73GK201254269SQ20082006960
公开日2009年6月10日 申请日期2008年3月17日 优先权日2008年3月17日
发明者朱利彬 申请人:朱利彬