专利名称：具有可互换的电机模块的机动水上工具系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电机驱动的水上工具(watercraft,水上运动工具)。
背景技术：
冲浪是一种朝向海岸线在海浪的表面上骑乘冲浪板的运动。为了诸如在湖中或者在其它平静的水中不产生波浪的情况下冲浪，已设计和使用喷射动力冲浪板。现有技术中的几种机动防浪板(water board)包括Jung的美国专利No. 6，702, 634 ；Austin的美国专利 No. 6，409，560 ；Efthymiou 的美国专利 No. 6，142，840 ；Chang 的美国专利 No. 5，017，166号；以及Gleason的美国专利No. 4，020, 782。另一个动力冲浪板设计在Railey的美国专利No. 7，226，329号中描述。这个装置使用小的电动机以提供动力，同时保持传统的冲浪板性能。
发明内容
在一个实施例中，一种个人水上工具包括顶部表面、底部表面和盒(cassette)。底部表面可以包括大体朝向顶部表面延伸的第一凹部，并且盒可以至少部分地设置在第一凹部内。盒可以包括至少一个电机，并且电机可以构造成相对于水体至少在第一方向上推进个人水上工具。盒还可以包括推进器，并且推进器可以定位在流壳体(flow housing)中。底部表面还可以包括第二凹部，并且翅片可以至少部分地设置在第二凹部内。个人水上工具还可以包括至少部分地设置在盒和第一凹部之间的插入件。插入件可以接合至底部表面并且包括突起。盒可以包括凹口，该凹口构造成接收突起的至少一部分。盒可以闭锁至插入件。在另一个实施例中，一种制造个人水上工具的方法包括形成在其底部中具有凹部的水上工具本体；以及将盒至少部分地放置在凹部内。盒可以可拆除地紧固或者通过其它方式接合至插入件。在又一个实施例中，一种制造个人水上工具的方法包括提供盒壳体；将电机放置在壳体内；将推进器放置在壳体内；将电池放置在壳体内；以及将电机、推进器和电池封在壳体内。该方法还可以包括将盒壳体至少部分地放置在水上工具本体的凹部内。在另一个实施例中，一种个人水上工具成套工具包括个人水上工具、机动盒和非机动盒。个人水上工具可以包括顶部表面和底部表面。底部表面可以包括大体朝向顶部表面延伸的凹部。机动盒和非机动盒可以每个构造成至少部分地装配在底部表面中的凹部内。在另一个实施例中，一种系统包括插入件和机动盒。插入件构造成相对于水上工具固定，定义接收空间，并且包括延伸到接收空间中的至少一个突起。机动盒构造成至少部分地接收在接收空间内，并且包括至少一个凹口，该至少一个凹口构造成接收插入件的至少一个突起，以阻止盒相对于插入件在纵向方向、横向方向和侧向方向中的至少一者上的移动。插入件可以包括闭锁件，该闭锁件构造成，当盒至少部分地接收在接收空间内时，相对于插入件可释放地固定盒。盒可以包括孔，插入件可以包括螺纹孔，并且当盒至少部分地接收在接收空间内时，孔和螺纹孔可以同轴地对准。插入件可以是环形的。盒和接收空间可以互补地成形，以阻止盒相对于插入件的移动。
图I是示出了放置在顶部外壳凹部中的部件的冲浪板的顶部外壳的分解图。图2是示出了放置在底部外壳凹部中的部件的冲浪板的底部外壳的分解图。图3是根据本发明的一个实施例的具有安装于其中的动力部件的由顶部和底部外壳制成的冲浪板的剖面图。图4示出了介于顶部外壳中的电机凹部和底部外壳中的推进器凹部之间的通道的详图。图5是其中可以插入推进器的流壳体的立体图。图6图示了在冲浪板尾部的区域中附接至顶部外壳的底部外壳，其中一个流壳体附设在底部外壳凹部中的一个中。图7是示出了可以用在机动冲浪板的一个实施例中的驱动控制系统的一个实施例的框图。图8是图示了随机动冲浪板的一个实施例一起使用的方法的流程图。图9是可以用在机动冲浪板的一个实施例中的驱动控制系统的一个实施例的顶视图。图10是包括接收在个人水上工具的底部凹部中的机动盒的第一实施例的个人水上工具的立体图。图11是图10的冲浪板的分解图。图12是包括接收在个人水上工具的底部凹部中的非机动盒的图10和图11的个人水上工具的立体图。图13是图12的冲浪板的分解图。图14是包括接收在皮艇(kayak)的底部凹部中的盒的第一实施例的皮艇的立体图。图15是图14的皮艇的分解图。图16是包括接收在个人水上工具的底部凹部中的机动盒的第二实施例的个人水上工具的立体图。图17是图16的冲浪板的分解图。
图18是图16和图17的机动盒的分解图。图19是图18的机动盒的立体剖面图。图20是包括邻近泵壳体的排出口的弯曲本体部分的个人水上工具的截面图。图21是图20的个人水上工具的底视图。图22是包括平的排出口的泵壳体的立体图。
具体实施例方式传统上，冲浪运动包括乘冲浪板冲浪的人(“冲浪者”)通过俯卧在冲浪板上并且朝向波浪形成浪峰的点远离海岸线划行而“划出”;变成面向海岸线；当波浪开始形成浪峰时朝向海岸线快速地划行，以“赶上波浪”；以及在由波浪朝向海岸线推进的冲浪板上以俯·卧姿势、坐姿或者站姿“骑乘波浪”。当骑乘波浪时，根据冲浪者的喜好和技能，冲浪者可以朝向或者远离形成浪峰的波浪的不同部分转动冲浪板。随后，冲浪者必须划出并且重复赶上和骑乘波浪的过程。在赶上和骑乘波浪一段时间之后，冲浪者可以一路上骑乘波浪直到海岸线，或者可以通过俯卧在冲浪板上并且朝向海岸线划行而“划入”。划出、转动和快速地划行以赶上波浪对于冲浪者而言会是令人疲劳的和耗时的，并且因此会限制冲浪者用于骑乘波浪的精力和时间。本发明的有利实施例保存冲浪者的最大精力以用于骑乘波浪，而不是将冲浪者的精力耗尽在划行上。本发明的有利实施例也有助于通过当赶上波浪时为冲浪者提供额外的速度而赶上波浪。本文中描述的许多实施例的总目的是提供一种机动冲浪板，该机动冲浪板可以以较小劳动强度的方式制造、具有最小的泄漏问题、以及具有长期可靠性。在一些有利实施例中，机动驱动系统被提供为单独设置的盒。该盒可以容纳电池、电机、控制电子器件、推进器和相关联的驱动硬件。这个设计具有许多显著优点。它简化了在其中使用盒的冲浪板的结构。它可以制造为可拆除的和/或可互换的。这种盒也可以用在各种水上工具中，而不是仅仅用在冲浪板中。在下文中相对于图示在下文中的图10-19中的盒的实施例进一步描述这些特征。图I-图6图示了用于诸如冲浪板的机动水上工具的适合的动力传动系统部件。在这些图中，部件没有放置在盒中，但是这些示了部件本身和它们的相对布置和功能。现在参考图I、图2和图3，在一些实施例中，机动冲浪板包括顶部外壳102和底部外壳202。这个中空外壳结构近来已用于冲浪板制造，并且表现出违背传统的成形泡沫板。本发明的一个方面是，这个中空壳体设计已以使制造成本最小化并且提供结构完整性和长期可靠性的方式适于机动冲浪板。顶部外壳102图示在图I中，并且底部外壳202图示在图2中。在图3中，提供示出在一个实施例中外壳如何相互匹配的概念剖面图。顶部外壳102具有外表面104和内表面106。类似地，底部外壳具有外表面204和内表面206。为了产生完整的冲浪板本体，两个外壳沿着接合部(seam)302密封在一起，该接合部围绕顶部和底部外壳的外围延伸。顶部和底部外壳的“外表面”是与在使用中暴露于水中的表面邻接的表面(虽然如在下文中将进一步看见的，并非壳体的所有“外表面”都实际地暴露于水中)。顶部和底部外壳的“内表面”是在密封成中空冲浪板本体之后位于中空板内部的表面。用这个中空外壳技术生产冲浪板的普通方法在本领域中是已知的。目前，Aviso冲浪板(www. avisosurf. com)以这种方式由形成中空冲浪板本体的碳纤维顶部和底部外壳制造冲浪板。顶部外壳102的外表面104形成有一个或者多个凹部112，其中当将外壳一起密封成中空本体时，这些凹部大体朝向底部外壳202的内表面206延伸。凹部112形成用于电池114、电机控制板116和电机118的隔室。电机118接合至轴120，该轴延伸到电机隔室的后部之外，如将在下文中进一步解释的。在这些部件的安装之后，凹部可以用盖122密封，该盖可以用诸如堵塞材料或者其它防水密封剂的粘合剂固定在位。如果期望，可以设置内螺纹进入口 124，该进入口接收外螺纹盖126。这可以提供比去除或者切掉较大的盖122上的粘合剂更容易的进入。在一些有利实施例中，盖122、126的一个或者两者都是透明的，使得当密封并且使用冲浪板时，可以看见电池、电机和/或其它电子器件。还可以设置另一个螺纹塞(threaded plug)130,该螺纹塞可以用于确保中空本体的内侧和外侧上的相等气压。这个特征是总所周知的并且通常用于中空外壳冲浪板。 现在转向图2，底部外壳202的外表面204也包括一个或者多个凹部212，其中当将外壳一起密封成中空冲浪板本体时，这些凹部大体朝向顶部外壳102的内表面106延伸。底部外壳202还可以包含用于翅片箱的凹部218，该翅片箱以本领域中已知的方式接收翅片220。底部外壳凹部212构造成接收泵壳体224。如在图3中示出的，泵壳体224接收电机轴120，推进器226附设在该电机轴上。在泵壳体224的后部，可以附设流矫直器(flowstraightener) 228。如在图3中示出的，顶部外壳中的凹部112和底部外壳中的凹部212包括相互紧邻的底部外壳中的壁302和顶部外壳中的壁304。在有利实施例中，这些紧邻的壁近似垂直于冲浪板的整个顶部和底部表面延伸。大体对准的开口位于这些紧邻的壁中，电机轴120穿过这些开口延伸。因此，位于顶部外壳的凹部中的电机118接合至位于泵壳体中的推进器，该泵壳体又位于底部外壳的凹部中。图4更详细地图示了表面302和304，电机轴120穿过这些表面延伸。典型地，电机118包括相当短长度的整体轴402。这个短轴可以用波纹管联接器404接合至延伸得更长的电机轴120。这些联接器404是可商业地获得的，例如，从Ru I and，零件号为MBC-19-6-6-A。波纹管联接器404是有利的，因为其允许平稳的轴旋转，即使是存在振动和/或关于连接的线性的小偏差。长轴120于是穿过具有螺纹后部的轴承408延伸。轴承408的螺纹后部被旋拧到螺纹插入件410中，该螺纹插入件设置在底部外壳的凹部中的开口的另一侧。当轴承被固定在插入件中时，随着壁302和304被压在一起，产生水密密封。应认识到，壁302、304可以直接接触，或者它们可以保持分离，其间具有或者没有额外的材料。为了使任何可能的泄漏进一步最小化，可以在插入件410和壁320之间、和/或在轴承408和壁304之间设置橡胶、聚合物等的垫圈。图5和图6图示了泵壳体224在底部外壳的凹部212中的定位。图5图示了泵壳体224的底面，并且图6图示了安装在底部外壳的凹部中的泵壳体。泵壳体224基本是用于将水向上引导至推进器并且引导至冲浪板的后部以外的中空管。因此，泵壳体包括进入口 502和排出口 504。泵壳体224可以以各种方式固定在凹部212中。图5和图6的实施例包括固定至泵壳体的每一侧的轴508。轴508的顶端510穿过泵壳体224的前部中的开口 512延伸。现在参考图6，这些暴露的顶端510设置在凹部中的孔602中，以将泵壳体固定在凹部212的前部中。泵壳体的后部可以包括具有与底部外壳中的孔616配合的孔的壁。底部外壳中的孔可以设置有压配合螺纹插入件。螺钉518于是可以用于将泵壳体224的后部固定至凹部212的后部。应认识到，泵壳体224可以以各种方式固定在凹部212中。例如，代替在底部外壳上具有用于螺钉和销的孔，狭槽和/或盲槽可以形成在凹部的接合泵壳体上的配合表面的侧表面或者粘附地附设于凹部的接合泵壳体上的配合表面的侧表面。这种结构也可以设置有用于接合螺钉连接件的螺纹。作为另一种替代，粘合剂可以用于将泵壳体固定在位。现在转向在图I和图3中图示的动力和控制电子器件和装置，可以使用各种动力源、电机控制器和电机。它们可以在金属框架和/或板(没有示出)上固定在它们各自的凹部中，该金属框架和/或板用粘合剂和/或用诸如螺钉的紧固件固定在凹部中，以使凹部中的结构与侧壁成整体或者粘附地固定于此。可接受的动力源包括锂电池或者多个锂电池。
为了避免从节流阀控制输入到电机控制器116的硬接线连接，电机控制器116有利地包括无线接收器。这个接收器可以与由冲浪者控制的无线发射器通信，以控制电机速度。无线节流阀控制已被广泛地使用，但是在冲浪时使用节流阀带来唯一的问题，即，划行、站立和骑乘波浪将干扰冲浪者的容易地操纵控制机构(诸如触发、拨动等)的能力。在一个实施例中，无线发射电路可以构造成在水下发射电磁信号和/或磁信号。因为发射器和接收器中的一者或者两者会在很长的冲浪持续时间过程中位于海洋的表面以下，所以可以使用在这些情况下特别可靠的发射系统和协议。例如，无线电路可以根据在美国专利No. 7，711，322号中揭露的系统和方法实现，将该专利整体通过引证结合于此。如在这个专利中说明的，使用以近场体制工作的磁接合的天线将是有用的。低频信号(例如小于IMHz)可以进一步提高水下发射可靠性。通过这种类型的节流阀系统，可以实现自动切断，其中如果发射器和接收器之间的信号强度下降到确定的阈值以下(表示已超过二者之间的确定距离)，接收器切断电动机。如果冲浪者跌落板，则作为自动切断这是有用的。图7图示了用于控制机动冲浪板的可替换的控制机构680。控制机构680具有用于调整控制机构680的操作的处理器690。处理器690接合至加速度计700。加速度计700测量加速度。这些测量结果被传送到处理器690。处理器690也可以为了初始化或者校准加速度计700的目的而与加速度计700通信。在一个实施例中，加速度计700是3轴加速度计并且可以测量任何方向上的加速度。处理器690也接合至存储器710。在一个实施例中，存储器710用于存储已与特定的电机控制指令相关联的加速度计读数的图形或者剖面。例如，存储器710可以存储已预先与用于导致电机控制器启动电机的指令相关联的加速度计读数的图形。处理器690可以将当前的加速度计700输出和预先存储的剖面相比较，以确定当前的输出是否应该被认为是电机指令。控制机构680也具有接合至处理器690的无线电发射器720。在一个实施例中，无线电发射器720从处理器690接收的信息(诸如电机指令)发送到无线电接收器504。图8图示了与本发明的一个实施例一致的用于使用控制机构680的方法740。在步骤745，从加速度计接收输出。在一个实施例中，来自加速度计的输出可以是表示由加速度计测量的沿着每个轴线测量的加速度的模拟信号。在另一个实施例中，模数转换器可以用于将输出转换成表示模拟信号的数字。可替换地，加速度计可以构造成输出数字信号。例如，加速度计本身可以构造成，当在每个轴上检测到的加速度超过一定阈值量时，输出数字脉冲。在接收来自加速度计的输出之后，控制机构将输出和预先确定的指令剖面比较，如在步骤750中示出的。这些指令剖面也可以被称为加速度输出图形或者简单地被称为图形。例如，控制机构可以存储对应于大体沿着特定轴线的重复的正和负加速度的图形。另一个图形可以对应于沿着特定轴线的单独的正加速度。加速度计输出的图形可以与用于电机控制器的特定指令相关联。例如，一个图形可以对应于用于启动可用的电机的子集的指令。另一个图形可以对应于用于以特定的占空比或者以最大工作电势的特定百分比启动一个或者多个可用的电机的指令。
当前的加速度计输出与指令剖面的比较导致确定输出是否与特定的指令剖面匹配，如在步骤755中示出的。在一个实施例中，如果当前的输出与指令剖面不匹配，则放弃来自加速度计的输出，并且结束该方法，留下控制机构等待来自加速度计的更多输出。但是，如果当前的输出与指令剖面匹配，则控制机构向电机控制器发送对应的指令，如在步骤760中示出的。在发送之后，指令机构可以再次等待来自加速度计的额外输出。在可替换的实施例中，控制机构可以在不需要进行图形比较的情况下工作。例如，在一个实施例中，控制机构可以构造成将加速度计读数认为是用于节流阀控制的代理(proxy)o在一个实施例中,加速度计输出的大小和持续时间可以直接地转换成用于电机控制器的大小和持续时间信号。例如，特定阈值以上的加速度计读数可以被认为是用于启动电机的指令。指令的持续时间可以与接收加速度读数的持续时间成比例。图9图示了用于控制机构680的一个可能实施例。在这个实施例中，控制机构封装在封装件(package)790中，该封装件结合在手套780中。本领域普通技术人员将认识到，术语结合在手套中包括附设于手套780的表面或者附设在手套的结构内。在一个实施例中，封装件790是水密封装件。在一个实施例中，封装件790包括塑料箱。在另一个实施例中，封装件790包括织物或者其它材料的层。有利地，这个实施例帮助控制机动冲浪板，同时保持冲浪者使用他的手进行常规冲浪活动的能力。例如，并非将一只手放置在节流阀620上以控制机动冲浪板，而是当戴上手套时，冲浪者的手的常规动作可以用于控制机动冲浪板。例如，可能期望，当冲浪者将常规地划行时，电机控制器启动电机。这可以是当冲浪者正在划出或者当冲浪者正在尝试定位他本身以赶上波浪时。因此，当控制机构嵌入到手套780中时，控制机构可以构造成将在划行动作期间由冲浪者的手经历的加速度识别为用于接合电机的指令。因此，冲浪者自由使用他的手进行常规冲浪活动，同时当冲浪者的手的动作表明冲浪者正在执行将由额外的电机支持辅助的活动时，控制机构启动电机。可替换地，控制机构可以构造成响应于虽然并非必然与冲浪相关但是与在手动地操纵节流阀中所涉及的相比需要更少的努力或者分心的图形而启动电机。例如，当骑乘波浪时，并非调节节流阀，戴着手套780的冲浪者可以简单地摇动他的手以接合或者分离电机。因此，冲浪者能够以比操纵嵌入到冲浪板的本体中的节流阀所需要的更小的努力和调整来控制冲浪板的电机。在可替换的实施例中，封装的控制机构790也可以附接至或者结合在其它衣物或者附件的腕带中。在另一个实施例中，手套780或者其它附件或者衣物可以戴在每只手上，并且每个对应的控制机构可以控制机动冲浪板中的电机的不同子集。现在转向图10和图11，示出了包括机动盒1020和水上工具本体1000的第一实施例的个人水上工具。本体1000包括顶侧1004和底侧1002。在一些实施例中，本体1000可以包括冲浪板，并且在其它实施例中，本体1000可以包括其它传统的无动力水上工具，包括例如充气水上工具、小划艇、救生後、补给船、帆船(sail board)、立式冲浪板(stand uppaddle board) (“SUP冲浪板”)、皮艇(kayak)和独木舟。本体1000可以如上文中讨论的通过将顶部外壳粘贴至顶部外壳而构建，或者可以使用本领域普通技术人员已知的其它各种方法构建。本体1000可以可选地包括构造成接收一个或者多个翅片1012的一个或者多个翅片箱1010。现在也转向图11，本体1000的底侧1002可以包括构造成将盒1020接收于其中的凹部1008。凹部1008可以从底部表面1002朝向顶部表面1004延伸，并且包括位于本体1000的底部表面1002上的大体为凸面形的凹陷。在一个实施例中，凹部1008形成底部表面1002中的泪珠状的孔。该泪珠状的孔可以与插入件1014和/或盒1020的形状互补，使得插入件1014和/或盒1020可以以期望的构造定向和/或定位在凹部1008内。如在下文中进一步详细地解释的，插入件会是有用的，因为它可以包括除了别的以外可以用于将盒固定在冲浪板的凹部中的期望特征，诸如凸缘、用于紧固件接合的螺纹孔等。这允许冲 浪板本身的外壳在凹部1008中和周围完全地由平滑的且缓和地倒圆的表面制成，并且没有尖锐的角、孔或者需要困难的制造过程的其它特征。这使冲浪板1000本身的生产非常容易，并且需要对制造常规冲浪板的过程进行最小的改变。继续参考图11，插入件1014可以包括构造成覆盖凹部1008的至少一部分的实心的或者大体为环形的板结构。插入件1014可以使用各种接合方式接合至凹部1008，例如，粘合剂、结合剂和/或紧固件。在一些实施例中，由于插入件1014和凹部1008的互补形状，插入件1014可以是安装在凹部1008内的形式，使得它们之间的接合阻止插入件1014相对于1008的纵向的、侧向的和/或横向的运动。当设置在凹部1008内时，插入件1014可以定义用于接收盒1020的接收空间1016。在一些实施例中，插入件1014可以包括延伸到接收空间1016中的一个或者多个相对小的凸缘或者突起(没有示出)。该一个或者多个凸缘可以构造成接合设置在盒1020中的一个或者多个配合凹槽(没有示出)。在一个实施例中，凸缘从插入件1014的最前部分延伸到接收空间1016中，并且盒1020的最前部分包括对应的凹槽。这样，盒1020可以可释放地接合插入件1014，以相对于插入件1014和本体1000对准并且保持盒1020的前部。如在图10中示出的，盒1020的基底表面1022可以构造成与本体1000的邻近基底表面1002大体匹配，以实现个人水上工具的期望流体动力学剖面。盒1020可以通过一个或者多个紧固件1060可释放地接合至插入件1014和凹部1008。在一个实施例中，插入件1014包括内螺纹孔1062，该内螺纹孔构造成以可螺纹地接合穿过形成在盒1020上的对应的孔1024的螺纹紧固件1060 (例如，螺钉)的一部分。在另一个实施例中，螺纹孔设置在本体1000中，并且构造成接合螺纹紧固件1060的一部分。在一个实施例中，在盒1020的第一端上的凹槽可以可释放地接收从插入件1014延伸的对应的凸缘的至少一部分，并且盒1020的第二端可以通过紧固件1060固定至插入件/本体，以限制盒1020相对于凹部1008的纵向的、侧向的和/或横向的运动。如在下文中更详细地讨论的，接收空间1016可以构造成可释放地接收与盒1020类似地成形的各种不同的盒。如在图10和图11中示出的，可拆除的盒1020可以包括用于个人水上工具的驱动系统。在一个实施例中，参考图I-图6揭露的驱动系统部件可以容纳在盒1020内。例如，盒1020可以包括一个或者多个排出口 1026、一个或者多个泵壳体1028、一个或者多个电机轴1030、一个或者多个电机(没有示出)、一个或者多个电池(没有示出)和/或一个或者多个推进器(没有示出)。这些部件的定向和设计可以与上文中描述的基本相同，但是容纳在盒1020内。因此，盒1020可以相对于水体推进本体1000，例如，以辅助划出冲浪板和赶上波浪。图12和图13示出了包括接收在本体1000内的盒1040的第二实施例的个人水上工具。盒1040可以与图10和11的盒1020类似地成形，使得两个盒都紧密地安装在由插入件1014形成的接收空间1016内。盒1040可以通过一个或者多个螺纹紧固件1060和/或从插入件延伸的凸缘和盒1040中的凹槽之间的接合可释放地接合至本体1000。如示出的，紧固件1060可以穿过盒1040中的孔1034，并且接收在插入件1014中的螺纹孔1062内。与图10和图11的盒1020相反，盒1040可以是无动力的或者非机动的。在一些实施例中，盒1040可以是中空的，并且可以围住储藏空间(storage space),该储藏空间构造成储藏个人物品，例如，防晒品、水上工具硬件、钥匙、手机等等。在一个实施例中，储藏空间可以是大体水密的，以保护储藏于其中的物品没有进入来自水体(例如海洋)的水。在其·它实施例中，盒1040可以是大体实心的，使得水上工具具有从前端到后端大体均匀的浮力和/或刚度特征。图10和图11的盒1020和图12和图13的盒1040可以互换，以使本体1000在机动构造(图10和图11)和非机动构造(图12和图13)之间转换。本体1000可以是具有机动盒1020和非机动盒1040中的一者或者两者的成套工具。根据水的状况和/或个人水上工具的期望性能特征，使用者可以在盒1020和1040之间切换。例如，使用者可能希望通过选择在本体1000内放置非机动盒1040而降低个人水上工具的总质量特征，或者使用者可能希望通过选择在本体1000内放置机动盒1020而使用在冲浪期间的人的精力最小化。图14和图15示出了皮艇，该皮艇包括接收在皮艇本体1400的凹部1408内的图10和图11的盒1020和插入件1014。如示出的，单个盒(例如，图10和图11的盒1020或者图12和图13的盒1040)可以放置在具有构造成接收盒的凹部的不同水上工具本体中。例如，机动盒1020可以构造成安装在冲浪板的本体中的凹部和皮艇的本体中的类似地成形的凹部内，使得使用者可以在多个水上工具中使用相同的机动盒。这样，使用者可以购买单个机动盒以推进不同的水上工具。此外，在一些实施方式中，机动盒可以用作独立装置，以在没有水上工具的情况下推进使用者。例如，使用者可以握持机动盒1020，并且在没有更实质的水上工具(例如，没有冲浪板或者皮艇)的情况下被推进而通过水体。现在转向图16和图17，示出了包括机动盒1620和水上工具本体1600的个人水上工具。本体1600包括顶侧1604和底侧1602。在一些实施例中，本体1600可以包括冲浪板，并且在其它实施例中本体1600可以包括其它各种水上工具。与图10-图13的个人水上工具类似,本体1600可以如上文中讨论的通过将顶部外壳粘贴至底部外壳而构建，或者可以使用本领域普通技术人员已知的其它各种方法构建。本体1600可以可选地包括构造成接收一个或者多个翅片1612的一个或者多个翅片箱1610。现在转向图17，本体1600的底侧1602可以包括构造成将盒1620接收于其中的凹部1608。凹部1608可以从底部表面1602朝向顶部表面1604延伸，并且包括位于本体1600的底部表面1602中的大致为凸面形的凹陷。在一个实施例中，凹部1608形成底部表面1602中的泪珠状的孔。该泪珠状的孔可以与插入件1614和/或盒1620的形状互补，使得插入件1614和/或盒1620可以以期望的构造定向和/或定位在凹部1608内。继续参考图17，插入件1614可以包括构造成覆盖凹部1608的至少一部分的实心的或者大体为环形的板结构。插入件1614可以使用各种接合方式接合至凹部1608，例如，粘合剂、结合剂和/或紧固件。在一些实施例中，由于插入件1614和凹部1608的互补形状，插入件1614可以是安装在凹部1608内的形式，使得它们之间的接合阻止插入件1614相对于1608的纵向的、侧向的和/ 或横向的运动。当设置在凹部1608内时，插入件1614可以定义用于接收盒1620的接收空间1616。在一些实施例中，插入件1614可以包括构造成插入到盒1620上的一个或者多个凹口(indentation) 1659 (在图18中示出)中的一个或者多个突起1651。突起1651和盒1620上的凹口 1659可以具有互补的形状，使得通过相对于插入件1614纵向地向前滑动盒1620而使突起可以被凹口接收。突起1651和对应的凹口的接合可以产生用于阻止或者禁止盒1620相对于插入件1614和本体1600的纵向的、侧向的和/或横向的运动的一个或者多个邻接。插入件1614还可以包括闭锁元件1653，该闭锁元件以悬臂的方式从闭锁板1655向外延伸。当盒1620接收在插入件1614内时，闭锁元件1653可以扣住盒1620上的容器1661 (在图18中示出)内的一个或者多个表面，以相对于插入件1614在纵向方向上固定盒1620。这样，盒1620可以向前滑动到插入件1614中，直到闭锁元件1653可释放地接合盒上的槽口或者其它部件，使得盒1620相对于插入件1614对准和固定。为了从插入件1614上拆除盒1620，可以通过对闭锁元件1653的悬臂端施加力而压下闭锁元件1653，以从盒的凹口或者其它部件中分离闭锁元件。分离闭锁元件I 653然后将允许使用者相对于插入件1614纵向地向后滑动盒1620，以从凹口 1659中释放突起1651并且从本体1600上拆除盒1620。如在图16中示出的，盒1620的基底表面1622可以构造成与本体1600的邻近基底表面1602大体匹配，以实现个人水上工具的期望流体动力学剖面。基底表面1622还可以包括充电端口 1631和/或启动开关1633。因此，当盒接合至水上工具本体1600时或者当它与水上工具本体分离时，盒1620可以充电。在实施例中，当设置这些时，如果期望的话，充电端口 1631也可以设置在盒1620的相对侧上，并且启动开关1633也可以设置在别处。如在图18和图19中示出的，可拆除的盒1620可以包括驱动系统，该驱动系统包括一个或者多个电机1675。在一个实施例中，驱动系统可以至少部分地容纳在盒基底1671和盒盖1657之间。一个或者多个电机1675可以由一个或者多个电池1665提供动力，并且可以通过电机底座1677安装至盒基底1671。在一些实施例中，每个电机1675可以通过轴联接器1679、轴轴承1681、轴承保持器1683和隔离件1685接合至电机轴1690。每个轴1690可以接合至推进器1699，该推进器至少部分地设置在泵壳体1695内，并且轴承1697可以可选地设置在每个轴和推进器1699之间。这样，一个或者多个电机1675可以驱动每个推进器1699，以穿过泵壳体1695抽取水，从而相对于水体推进盒。在一些实施例中，每个轴1690可以设置在轴壳体1694内，该轴壳体构造成限制轴1690暴露于与盒1620分离的物体。因此，轴壳体1694可以防止使用者在使用期间不注意地接触轴1690和/或可以防止轴1690接触其它物体，例如，海草。此外，轴壳体1694可以通过使每个轴1690与经过泵壳体1695的水隔离而提高盒1620的性能。在一些实施例中，可以通过一个或者多个轴密封件1692防止每个轴1690暴露于水中。盒1620还可以包括设置在泵壳体1695的引入口上方的一个或者多个格栅(grate) 1693。格栅1693可以限制进入推进器1699和轴1690，以保护这些部件和/或以防止使用者在使用期间不注意地接触这些元件。在一些实施例中，每个泵壳体1695和/或格栅1693可以接合至一个或者多个磁性开关(没有示出)，当泵壳体1695和/或格栅1693与盒基底1671分离时,该一个或者多个磁性开关可以使电机1675停止。因此,该一个或者多个磁性开关可以防止盒在可选的格栅1693和/或泵壳体没有就位的情况下工作。继续参考图18和图19，驱动系统还可以包括用于每个电机1675的一个或者多个电机控制器1673、构造成连接一个或者多个电池1665和一个或者多个电机控制器1673的一个或者多个继电器1687、天线1667和收发器1669。一个或者多个电机控制器1673、一个或者多个继电器1687、一个或者多个电池1665、天线1667和收发器1669可以通过一个或者多个线束1663相互电连接。如上文中讨论的，收发器1669可以包括或者接合至无线发射电路，该无线发射电路构造成在水下发射电磁信号和/或磁信号。 图20和图21示出了包括本体2031的个人水上工具2000，该本体具有弯曲部分2033，该弯曲部分邻近并且位于泵壳体2020和泵壳体排出口 2025后方而设置。弯曲部分2033可以成形为产生柯恩达效应(CoandaEffect)，以引导来自排出口 2025的流跟随弯曲部分2033的弯曲。当排出的液体进入周围的水2060中时，离开排出口 2025的流上的科安达效应可以在推力区域2050中产生排出的液体的有效推力。如在这里使用的，术语“科安达效应”是指待被吸引至附近表面(例如，个人水上工具2000本体2031的弯曲部分2033)的流体射流的趋势。弯曲部分2033和弯曲部分2033与泵壳体2020的相对定位可以结合在这里描述的任何个人水上工具中，以在排出口 2025和弯曲部分2033之间形成推力区域。图22示出了具有大致为曲线的横截面形状的泵壳体2220的实施例，该大致为曲线的横截面形状朝着平的椭圆形排出口 2225逐渐变细。排出口 2225包括平的第一侧面2221和第一侧面相对地设置的平的第二侧面2223。排出口 2225的第一侧面2221和第二侧面2223使从中通过的旋转水流稳定，以在邻近和位于排出口 2225后方的推力区域2250中产生更均匀的排出水流。泵壳体2220可以可选地包括一个或者多个流矫直器，例如，先前参考图2和图3讨论的流矫直器228。可选的流矫直器可以构造成使经过泵壳体2220的水流稳定，并且排出口 2225可以构造成使从中经过的水流进一步稳定。泵壳体2220和排出口 2225的形状可以结合在任何在这里描述的个人水上工具中，以在邻近排出口 2225的推力区域中产生更均匀的流。
权利要求
1.一种个人水上工具，包括 顶部表面； 底部表面，所述底部表面包括第一凹部，其中，所述第一凹部大体朝向所述顶部表面延伸；以及 盒，所述盒至少部分地设置在所述第一凹部内。
2.根据权利要求I所述的个人水上工具，其中，所述盒包括至少一个电机。
3.根据权利要求2所述的个人水上工具，其中，所述至少一个电机构造成相对于水体至少在第一方向上推进所述个人水上工具。
4.根据权利要求2所述的个人水上工具，其中，所述盒包括推进器。
5.根据权利要求4所述的个人水上工具，其中，所述推进器定位在流壳体中。
6.根据权利要求5所述的个人水上工具，其中，所述推进器接合至轴的一部分，其中，所述轴的另一部分接合至所述电机。
7.根据权利要求6所述的个人水上工具，其中，所述轴通过波纹管联接器接合至所述电机。
8.根据权利要求7所述的个人水上工具，其中，所述盒包括至少一个电池。
9.根据权利要求8所述的个人水上工具，其中，所述盒包括至少一个电机控制器。
10.根据权利要求I所述的个人水上工具，其中，所述个人水上工具是冲浪板。
11.根据权利要求I所述的个人水上工具，其中，所述底部表面还包括第二凹部。
12.根据权利要求11所述的个人水上工具，其中，所述第二凹部包括翅片箱。
13.根据权利要求12所述的个人水上工具，还包括翅片，所述翅片至少部分地设置在所述翅片箱内。
14.根据权利要求I所述的个人水上工具，还包括插入件，所述插入件至少部分地设置在所述盒与所述第一凹部之间。
15.根据权利要求14所述的个人水上工具，其中，所述插入件接合至所述底部表面。
16.根据权利要求15所述的个人水上工具，其中，所述插入件结合至所述底部表面。
17.根据权利要求15所述的个人水上工具，其中，所述插入件紧固至所述底部表面。
18.根据权利要求14所述的个人水上工具，其中，所述插入件包括突起。
19.根据权利要求18所述的个人水上工具，其中，至少所述盒的一部分包括凹口。
20.根据权利要求19所述的个人水上工具，其中，至少所述突起的一部分至少部分地接收在所述凹口内。
21.根据权利要求14所述的个人水上工具，其中，所述盒可拆除地接合至所述插入件。
22.根据权利要求21所述的个人水上工具，其中，所述盒紧固至所述插入件。
23.根据权利要求21所述的个人水上工具，其中，所述盒闭锁至所述插入件。
24.根据权利要求I所述的个人水上工具，其中，所述盒包括储藏空间。
25.一种制造个人水上工具的方法，所述方法包括形成水上工具本体，所述水上工具本体在它的底部中具有凹部； 以及 将盒至少部分地放置在所述凹部内。
26.根据权利要求25所述的方法，还包括将所述盒紧固至所述插入件。
27.根据权利要求25所述的方法，包括将插入件至少部分地放置在所述凹部内。
28.—种制造个人水上工具的方法，所述方法包括提供盒壳体； 将电机放置在所述壳体内； 将推进器放置在所述壳体内； 将电池放置在所述壳体内；以及 将所述电机、所述推进器、以及所述电池封在所述壳体内。
29.根据权利要求28所述的方法，还包括将所述盒壳体至少部分地放置在水上工具本体的凹部内。
30.一种个人水上工具成套工具，包括 个人水上工具，所述个人水上工具包括底部表面，其中，所述底部表面包括大体朝向顶部表面延伸的凹部； 机动盒，所述机动盒构造成至少部分地装配在所述凹部内；以及 非机动盒，所述非机动盒构造成至少部分地装配在所述凹部内。
31.一种系统,包括 插入件，所述插入件构造成相对于水上工具固定，所述插入件限定接收空间，并包括延伸到所述接收空间中的至少一个突起；以及 机动盒，所述机动盒构造成至少部分地接收在所述接收空间内，所述盒包括至少一个凹口，所述凹口构造成接收所述至少一个突起，以阻止所述盒相对于所述插入件在纵向方向、横向方向、以及侧向方向中的至少一者上的移动。
32.根据权利要求31所述的系统，其中，所述插入件包括闭锁件，所述闭锁件构造成，当所述盒至少部分地接收在所述接收空间内时，相对于所述插入件可释放地固定所述盒。
33.根据权利要求31所述的系统，其中，所述盒包括孔，其中，所述插入件包括螺纹孔，并且其中，当所述盒至少部分地接收在所述接收空间内时，所述孔和所述螺纹孔同轴地对准。
34.根据权利要求31所述的系统，其中，所述插入件是环形的。
35.根据权利要求31所述的系统，其中，所述盒和所述接收空间互补地成形，以阻止所述盒相对于所述插入件在纵向方向、横向方向、以及侧向方向中的至少一者上的移动。
全文摘要
个人水上工具本体(1000)包括构造成接收类似地成形的盒(1020)的凹部(1008)。第一盒可以是机动的，以相对于水体推进本体。第二盒可以是非机动的，并且其中可以包括用于储藏个人物品的储藏空间。插入件(1014)可以设置在盒和凹部之间，以将盒定向和装配在本体内。
文档编号B63B35/79GK102971209SQ201180032854
公开日2013年3月13日 申请日期2011年6月30日 优先权日2010年7月1日
发明者迈克·R·雷利, 迈克尔·维洛克 申请人:布姆邦德有限责任公司