专利名称：水面换步滑行载具及其变径角延伸结构组件的制作方法
水上运动方式有很多种，然而欲使人得以在水面以步行或以换步滑行的方式运动，尤如滑雪或滑冰一般，则前所未有。所以发明人殚精竭虑，耗费多年，迭经失败才完成本发明。
由古典物理学可知，物体向前运动，必受一向前力的作用，同时向前力必有一反作用力施于其他物。水上运动亦不例外，除由自然风力所推动的帆船外，其他型式之船舶等载具皆设置桨叶，并用自身的动力推动桨叶，桨叶再推动水，由此而获得向前运动的能力。
然而，若按以上所述，设一人足踏两只浮撬立于水面，若采用传统的船舶推进方式，虽能达到前进的目的，但却不可能以换步滑行的方式进行活动。其原因即在于两只浮橇板所施的作用力必须为间歇交替式，且其大小、阻力及方向等可互换，且与两足交互前行之动作必需相对应而配合，由于其中之动能、相对位置、作用力之转换及足部对桨叶之操控为确定的动作，均互有关联性且其间之关系甚为复杂。故于本装置发明之前，尚未能得见此种可以满足上述所有条件之装置问世。此即，当一足作向后蹬踩运动时，其对应之浮橇板需能对该足之向后运动提供强大的阻力，以阻止该足之后退运动；同时另一足向前运动时，其对应之橇板需能对向前运动提供极低之阻力，以利用该向后运动之足受后退阻力所提供之反作用力作向前运动。当前向足与后向足之间跨距达到该橇板所负载之人所欲达成之跨距时，原先前向运动之足已位于前方，且后向运动之足已位于后方，此时前向运动及后向运动之足互换其作用方式。依此原则不断交替动作，即可使人站立于水面之上，可以不借助于其他外力，仅凭该乘员自已之双腿交互后蹬之力，达到使其整个人体能用两足交互滑行而向前运动的目的。
此种水上运动方法，概要言之是用一对长板橇型浮水体(以下简称；浮水器)，其下分别设一可旋动之桨叶，人之双足分别立于此对浮水器之上，并穿着足部固持器，固持该乘载人之双足；此桨叶之张开及收合系由一组连杆系统与长型橇板上之足部固持器作适当之连结，并由足跟扬起之角度所操控而作一定之动作；且两足交互前后运动时，两足跟分别对应于前后向运动而作扬起或压下的动作，以操控长板橇型浮水体下部桨叶之垂直张开及水平收合，以产生前向之动力，可使人站立于水面之上，并能以该人自身之力而作向前滑行。再者，由于桨叶之张开及收合是由一组连杆系统与长型橇板上之足部固持器作适当之连结，并由足跟扬起之角度所操控而作一定之动作的，如果某一个使用此法在水面上活动，且已具相当速度的人急欲减速，则仅须扬起足跟，桨叶即随之而张开，因而产生制动作用。
关于该浮水器下绕固定轴枢旋摆之桨叶，如果它在从水平闭合旋摆至垂直张开于水面下之过程中，能迅速伸展扩大，得到最大之桨叶面积，则其切割水流之流线数将最多，从而可以达到最大阻力状态；又如果该桨叶从垂直张开旋摆至水平闭合的过程中，能快速抽回且重叠，以便立即减小其桨叶之总面积，那么，一则可将旋摆回收过程中的排水阻力降低，达到快速回收之目的，而且因为桨叶之旋摆回收过程快速，故可使桨叶立即迅速水平贴附于浮水器之底部，因而能使浮水器底部的流线干扰及产生之阻力降至最低。此外，更可因此种桨叶面积的变化，满足吾人于从事此项运动时，对于降低体能之无谓消耗和减少动能浪费的非常迫切的需要。
然而，吾人于日常生活中所接触之物体，有许多物体间绕轴之施力及作用，系以一支点(轴)令物件作旋转摆动者如启闭具有转轴之门窗、展开之箱体、或被张开之遮蓬等；其共同之特点除了具有中心支点(轴)外，在掀动、启闭的过程中，作用物件之半径或面积是不会依摆动角度而连带改变的。
但是，如果能使该半径或总面积在圆心角变化时亦连带按照一定的曲线伸展或收缩，则除可应用于本发明外，还能具备在其他方面利用之价值如，闭合时面积收缩可减少空间之占用、相对伸展时之面积扩大可增加作用面积(如受力、遮阳、吸收……等作用)；又以一水面操桨者而言，若划桨时桨面伸展扩大，而收桨时桨面收缩减小，则必有助于其所欲达成之最佳作用、效果或目的。
本发明人有感于此，用积极加以研究设计，并将该简单之连杆结构加以改进。历经数年间长时间之构思、绘图、制作、模拟及实验，终于发明完成了“变径角延伸结构组件”。
该“变径角延伸结构组件”之主要目的，在于提供一种组件，在旋动角度变化的同时，能使该旋动组件的旋动半径或总面积连带发生变化，从而获得展开与收合时不同之作用效果。本组件不但可应用于本说明书所述之水面换步滑行载具，而且还能应用于太阳能块集板之启闭，建筑物及车辆或其他载具之门枢、储物箱之盖、遮阳或其他空间结构。
兹以本组件之一较具体之主要实施例，即本发明，并配合
如下，相信本发明的各项组件、动作、功效等特征，得由下述说明而获得充分了解。
附图中图1是本发明的装有简单连杆结构组件的成对总成之立体图；图2是本发明的简单连杆结构组件总成之收缩状态立体图；图3是本发明的成对浮水器以密闭气囊制作之断面图及其中组件总成部分立体图；图4是本发明中的桨叶改为以肋片支撑方式制作之立体分解图；图5是本发明中的浮水器的密闭气囊之中央槽部与框架结合部份之闩及闩套之细部立体断面图；图6是本发明中所具有的变径角延伸结构组件机构的收缩状态立体图7是本发明中所具有的变径角延伸结构组件机构之展开状态立体图；图8是本发明中所具有的变径角延伸结构组件机构由展开至收缩状态的过程中，各构件相对角度及径长之分段变化示意图；图9是本发明中的变径角延伸结构组件机构在收缩状态下的侧视图；图10是本发明中的变径角延伸结构组件机构在展开状态下的侧视图；图11是本发明中的变径角延伸结构组件的成对总成的立体图；图12是本发明中的变径角延伸结构组件总成的收缩状态立体图，及图13是本发明中所具有的变径角延伸结构组件机构展开与收合过程中关联性之比较之立体示意图。
请参阅图1及图2，其中，如图2所示，A、B系固定支点，施力杆1由固定支点A枢合于框架，摆动板3之摆动板肋片31由固定支点B枢合于框架。施力杆1与摆动板肋片31之间，通过拉杆2上的活动枢点F、G作活动枢接。当施力杆1于固定支点A侧之施力臂受力上扬时，经活动枢点F拉动拉杆2，再由拉杆2经活动枢点G拉动摆动板肋片31，使摆动板3旋摆到垂直于原位置。从图1中足部固持器10系固着于施力杆1之上，及由图2及上述说明可知，若足跟扬起，则摆动板3必张开且向垂直于浮水体9之底面方向旋动，若于行进状态中，则被浮水体9点成必受极大之阻力；反之，若摆动板3原来就位于下方且垂直于水面，则当足跟压下时，摆动板3将随之而平贴于浮水体9之底面，必可降低其前进之阻力。摆动板3之边肋33的作用是增加桨叶强度，使之不易变形。框架8下缘82应稍稍伸出于浮水体9之底面，以起导向和避免侧滑的作用。
请参阅图3及图4，该浮水体9可用密闭充气之皮膜囊状物制作，其间并设有间肋膜片93以保持浮水体9之特定厚度及纵向强度，并设一气门92，以为充、排气之用；又摆动板3及摆动板肋片31等共同构成之桨叶3，可以用其上设有支肋之皮膜30及肋片袖套301制作，支撑肋片311系经肋片栓槽孔312套合固定，当密闭充气之皮膜囊状物排气后，该浮水体9及桨叶3就能折叠，以便于收藏及携行。
又请参阅图5，用密闭充气之皮膜囊状物制作之浮水体9，其中央槽部91与框架8是借助于闩83及闩套94结合在一起的，其中闩套94附着于浮水体9之皮膜囊壁且保持气密，当气囊充足气体时，其内压可迫使闩套94紧固握持闩83以达紧密结合浮水体9及框架8之目的。
当乘载在水面换步滑行载具上的人以极快之速度换步前行时，且所获之速度及浮水器9底面相对于水面的相对运动的前进攻击角之角度均适当时，则其所得之向上扬力即足以取代浮水器9之浮力，此时，浮水器9可减少其厚度并制成前端微向上扬起之薄长形硬质平板橇状物，俾使该水面换步滑行载具，可以不依赖载具的浮力，就能在水面上作短距离且疾速之奔行冲剌，而为竞速比赛之用。
请参阅图6及图7，分别表示依据本发明的变径角延伸结构组件的主要机构之收缩及展开状态。该机构由一摆动滑套杆3’、一延长滑心杆4’、一推动杆5、一变向杆6、一连杆71及一支杆7所组成。其中摆动滑套杆3’、变向杆6及支杆7各由固定支点B、C、D定位枢合，使上述组件得以各依其固定支点为圆心作转摆动作；又变向杆6与推动杆5、推动杆5与延长滑心杆4’间之联结系各由活动枢点I及J作为上述配对组件间联结之枢动，使各组件得以在外在限制间相互联动。是以，当以固定支点B为中心之摆动滑套杆3’摆动约90°角度时，延长滑心杆4’即由推动杆5与变向杆6之牵掣而被推移，露出其杆身于摆动滑套杆3’外。请参考图8，以进一步了解摆动滑套杆3’及延长滑心杆4’于展开及收缩动作中之相对位置的变化。
图9表示依据本发明的变径角延伸结构组件的变型例。该变型例是处在收缩状态；其组件包括一施力杆1、一拉杆2、一摆动板3、一延长滑杆板4、一推动杆5、一变向杆6、一连杆71及一支杆7。由图9至图13可看出摆动板3及延长滑杆板4是分别由图6至图8的摆动滑套杆3’及延长滑心杆4’沿其旋转轴之轴向伸展其面积而得。其中施力杆1、摆动板3、变向杆6及支杆7各自固定支点A、B、C、D定位枢合，使上述组件得以各依其固定支点为圆心作旋转摆动；又其中施力杆1与拉杆2、拉杆2与摆动板3、变向杆6与推动杆5、推动杆5及延长滑杆板4间之联结，均各由活动枢点F、G、H、I、J作为上述配对组件间联结之枢动，使各组件能在一定的制约下相互联动，而摆动板3上设有可收纳延长滑杆板4于其内滑动之滑套32；是以，施力杆1旋转拉动拉杆2，使得以固定支点B为中心的摆动滑套板支肋31推动滑套板3摆动约90°，原藏于滑套32内的延长滑杆板4，由推动杆5与变向杆6的牵掣而被推移露出其主要面积于摆动板外(如图9～图13中摆动板3及延长滑杆板4之变化)。
上述本发明中变径角延伸结构组件的主要结构功能，要靠几个结构特征来完成，其中包括施力杆1之施力臂大于抗力臂以便于施力；活动枢点G近于固定支点B，使摆动板3只要牵引很短的距离就能导致大角度的摆幅；摆动板3由拉杆2及施力杆1制动，延长滑杆板4则由推动杆5及变向杆6所牵引，另外延长滑杆板4是藏在摆动板3内滑动，因此可以在摆动板3角度之摆移间，使延长滑杆板4伸出或缩入。
此钟角度变化而带来半径变化之板面，可用于若干静态或动态机构上，例如一种需要利用反向阻力为反力方能前行之运动—如水上运动。如图11所示，一种双板式浮水器9，其下方内部分别藏置有本发明中之变径角延伸结构组件，并且施力杆1之力臂突伸出浮水器9之表面，并在力臂上装设足部固持器10；该浮水器9足够负载一常人之体重使之浮于水面，操作者之双足可立于两个足部固持器10之上并被固定，利用双足足跟之上下扬动，可以使摆动板3从原来平行贴于浮水器9底部之位置，向下摆成垂直于浮水器9之位置，延长滑杆板4在摆动板定位成垂直位置时，延伸出其最大面积；由图中可见，当摆动板3及延长滑杆板垂直于浮水器时，施力杆1即足部固持器10处于上扬之角度。即，此时足部为向后蹬的施力姿态，在此种向后蹬之施力姿态中，该摆动板3及延长滑杆板4伸入水中的大垂直面提供足够的阻力使该浮水器9不易因足部后蹬之力量而后退，换言之，人在此一后蹬动作中获得足够反作用力，而能带动身体包括另一支脚即另一支浮水器9向前移动，一如行走或滑冰一般，交换脚向后蹬踩，可获得不断向前的力量，进行一种新发明之水上运动。
试比较图1及图11，可见其桨叶的长度明显有区别，图1中的桨叶仅使用摆动板3；而图11中桨叶之构成包含摆动板3及延长滑杆板4两者，故后者的整体桨叶面积较大。
前述本发明的变径角延伸结构组件及其在上述运动器械中的应用，可在图12及图13中得到进一步了解；前述组件，可安置于框架8内(如图12)，该框架8上方设有立起之长槽81，并利用该长槽81之侧壁定位固定支点A、B、C、D，而施力臂1则可突出于长槽81以上受力活动，拉杆2则于长槽内活动；长槽81下方为一平置之平框8，该平框内可容置摆动板3，摆动板3背部中轴上设一凸出板条状之摆动滑套板支肋31，固定支点B与活动框点G即设于摆动滑套板支肋31之头端部，在此结构收缩状态下，变向杆6与推动杆5呈小夹角之转折，使延长滑杆板4收缩于摆动板3之滑套32内，其中延长滑杆板4之底面中轴结合一片支肋41，该支肋之端部并与推动杆5之一端以活动枢点J枢合；又一短小之支杆7用销轴安装在固定支点D上，其另端则以一活动枢点H于变向杆之滑槽61内滑动，随着变向杆6角度之变化而转向；框架8嵌置于浮水器9之底部，可让摆动板3及延长滑杆板4向下掀动至垂直状态。
至于其结构因受力，角度与径长的变化，在图13中亦可明显观察到，足部固持器10扬起时，摆动板3向下垂直摆伸，并伸出延长滑杆板4，扩大面积，当足部固持器10踩平时(如假想线所示)，摆动板3呈水平上摆状态，延长滑杆板4被收入摆动板3内；在其角度变化中，因有延长滑杆板4之伸缩，形成半径曲线之变化，图中W是常态(即不变)之半径曲线，相对于X是变径半径曲线，该由水平至垂直摆动之曲线是呈渐伸的变化状态。
除了前述使用于水上运动器材之实施例外，其他应用本发明之变径角延伸结构组件亦有无数可能的实施例，如掀动伸缩遮阳板，打开后伸长之箱盖、广告板体……等。
因此，本发明的水面换步滑行载具及该载具中必要的变径角延伸结构组件的结构精巧新颖、功能优越，具有十分广泛的用途。
权利要求
1.一种成对水面换步滑行载具，其中每只滑行载具包括一长板撬型浮水体9(以下简称浮水器)，撬板中央垂直于底面且顺运动方向，开设一长槽91以收容框架8及其内之简单连杆结构组件总成；一足部固持器10，其下部与施力杆1后部固定接合；一施力杆1，其中央近前端A设一轴枢与框架枢合以成固定支点，其前端末F设一活动轴枢与拉杆2枢合；一拉杆2，其一端G设一活动轴枢与摆动板支肋31引动端枢合；一摆动板3，用以形成一桨叶之作用，其中央设一摆动板支肋31，肋片其中央近前端B设一固定轴枢与框架8枢合，摆动板支肋31其前端末G设一活动轴枢与拉杆2枢合，摆动板支肋31与摆动板3板体中央垂直；一框架8，以收容简单连杆组件，且提供具有固定支点之简单连杆结构之活动组件之定位枢合，且为浮水器9之固定座；其使用方式是前后交互蹬踩被足部固持器10所固持之足部，可使后向运动足之浮水器下方之摆动板3因足部固持器10之俯仰角度张开而连动旋摆至与浮水器9呈垂直之水面下，因而得到前行必需之反作用力；且前向运动足之浮水器下方之摆动板3可因足部固持器10之俯仰角度闭合而连动旋摆至与浮水器9底部附贴呈平行之水面下，因而降低前行之摩擦阻力，利用相同之两只浮水器以承载一人于水面，左右脚前后交互踩动即具有在水面上前行之动力，且因此而使得该载具于行进中兼具有掣动作用。
2.一种变径角延伸结构组件，包含一摆动滑套杆3’，其一端由一固定支点B所定位，其底侧设成一滑槽32，以供一延长滑心杆4’套合其内并于其间滑动；一延长滑心杆4’，于摆动滑套杆3’滑动，一端经活动支点J与推动杆5活动枢接；一推动杆5，其一端J与该延长滑心杆4’活动枢接，另端I与变向杆6活动枢接；一变向杆6，其一端J与推动杆5活动枢接，而另一端则由一固定支点C定位，其中经一连杆71而与摆动滑套杆3’由活动支点H活动枢接；一支杆7，一端经固定支点D与框架8枢合，一端经活动支点H经变向杆6与连杆71活动枢接；一连杆71，连接活动枢点H、G；藉上述构件之组成，当摆动滑套杆3’受力时，其以固定支点A为中心作一定角度之摆动，摆动之间，延长滑心杆4’因受推动杆5及变向杆6之牵引，而在摆动滑套杆3’旋摆转向定位时，自摆动滑套杆3’之滑槽32伸出，逐渐显露其最长长度。
3.一种变径角延伸结构组件，包括一摆动板3，其上设一肋片31，其一端由一固定支点B所定位，并利用其支点附近G枢合拉杆2、连杆71之另一端，摆动板3之底部双侧设成一平面滑槽32，以供套合延长滑杆板4体于其间滑动；一延长滑杆板4，即套于摆动板3之滑槽32内，可在该平面滑槽32内滑移；一推动杆5，其一端J与延长滑杆板4之一端枢合；一变向杆6，其一端C由固定支点所定位，其中并藉一连杆71与摆动板支肋31活动枢接，另端I则与推动杆5枢合；一支杆7，一端藉固定支点D与框架8枢合，一端藉活动支点H经变向杆6与连杆71活动枢接；一连杆71，连接活动枢点H、G；藉上述构件之组成，当摆动板以固定支点B为中心作一定角度之摆动，摆动之间，延长滑杆板4因受推杆5及变向杆6之牵连，而在摆动板3摆转定位时，自摆动板3之滑槽32伸出，显露其最大面积，该摆转之半径曲线呈递增变化。
4.如权利要求2或3所述之变径角延伸结构组件，其特征在于，它还包括一施力杆1，由一固定支点A所定位而可旋动，另一端F枢合于拉杆2；一拉杆2，其一端F枢合于施力杆1，其另端G枢合于其他相关活动组件；由施力杆1引动拉杆2，以便引动其他相关之活动组件；
5.如权利要求2或3所述之变径角延伸结构组件，其特征在于变向杆6上可设一滑槽61，而由另一段支杆7、连杆71之枢轴H于该滑槽61内滑动，以限定变向杆6之变向限度。
6.如权利要求2或3及4所述之变径角延伸结构组件，其特征在于，施力杆1之施力臂可向后延伸并结合一动力装置，以供对之提供扭动之动力。
7.如权利要求2或3所述之变径角延伸结构组件，其特征在于，该组件之总成可被设在一框架8内，该框架可在摆动板3为收缩状态时予以完全收纳，该框架8且提供具有固定支点之组件之定位之用。
8.如权利要求1所述之水面换步滑行载具及第3项所述之变径角延伸结构组件，其特征在于，在施力杆1上可装设一足部固持器10，并令变径角延伸结构组件之总成设于一浮水器之下方，其使用只用踩动被固定之足部，可令浮水器9下方之摆动板3及延长滑杆板4所共同组成之桨叶，可令后向运动足之浮水器9下方之桨叶因足部固持器10之俯仰角度张开而连动旋摆至与浮水器呈垂直之水面下，因而得到前行必需之反作用力；且前向运动足之浮水器9下方之桨叶，可因足部固持器10之俯仰角度闭合而连动旋摆至与浮水器底部附贴呈平行之水面下，因而降低前行之摩擦阻力，利用相同之两只浮水器以承载一人于水面，左右脚前后交互踩动即具有在水面上前行之动力，且因延长滑杆板之伸出与缩回之作用，适当变更桨叶之总面积，更能增进该浮水器之快速前进且减少能量之消耗，以提高效率，且因此而使得该载具于进行中兼具有掣动作用。
9.如权利要求1或8所述之水面换步滑行载具，其特征在于，浮水器9可以为密闭充气之皮囊状物9，并于其上设一气门92以供充、排气，且框架8与浮水器9间以闩83由闩套94以囊内气压迫紧握持并提供固着结合作用，又其中之桨叶可以为一内含数支支撑助片311之皮膜状物30又肋片袖套301，使该浮水器9泄气后予以折叠，便于收藏及携行。
10.如权利要求1或8所述之水面换步滑行载具，其特征在于，当乘载之人以快速换步前行所获之速度及橇板底面对水面相对运动之前进攻击角度适当时，其所得之向上扬力即足以取代浮水器之浮力时，其中之浮水器9用减少其厚度并以前端微向上扬起之薄长形硬质平板橇状物制作，使以该水面换步滑行载具，于水面不依赖浮力，而作短距离且疾速之奔行，而为竞速比赛之用。
11.如权利要求1或8所述之水面换步滑行载具，其特征在于，框架8位于浮水器9下方之部，得略伸出于浮水器9之底部且平行于运动方向，以形成导向片82并藉以避免侧滑。
全文摘要
本发明涉及水面换步滑行载具及其变径角延伸结构组件。尤其是涉及一种具有在水面上双足分别穿着的成对长板橇形浮水器。这种浮水器下面分别具有一只可顺流向旋动之桨叶，此桨叶可分别由连杆2牵引，并由两足跟的抬起及压下来控制。两足交互前后运动，产生向前运动。此外为增强其逆向阻力，在桨叶上附加了变径角延伸结构组件，以便借助于延伸组件旋动角的变化，使桨叶的作用面积扩大或缩小。
文档编号B63B35/81GK1117005SQ9510361
公开日1996年2月21日 申请日期1995年4月8日 优先权日1994年5月18日
发明者胡勤恒 申请人:胡勤恒