專利名稱：水上自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可以浮在水上行駛的水上交通、運(yùn)動(dòng)和休閑娛樂(lè)設(shè)備。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量 輕，在水中所受阻力小，行駛速度快，轉(zhuǎn)彎靈活，操作簡(jiǎn)單，是一種大眾化的水上自行車。
背景技術(shù)：
目前，眾所周知的水上自行車是由浮力部件、腳踏板、螺旋槳、傳動(dòng)裝置、車把、方向舵等組裝而成。 浮力部件提供使水上自行車和駕駛者浮在水上的浮力，駕駛者踏動(dòng)腳踏板，通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)， 推動(dòng)水上自行車向前行駛。駕駛者轉(zhuǎn)動(dòng)車把，通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)后置的方向舵轉(zhuǎn)動(dòng)，可以改變自行車的行駛 方向。
但是傳統(tǒng)水上自行車獲得使其自身和駕駛者浮在水上的浮力所利用的是阿基米德原理，即物體在液體中 所受的浮力等于其所排開的液體所受的重力。具體方程式為
F浮-p液gV排 此方程式中，F(xiàn)浮為物體在液體中所受浮力 P液為液體的密度 g為一千克物體所受重力 V禪為物體所排開的液體的體積
由此方程式可以看出，傳統(tǒng)的水上自行車若要浮在水面上，必須有一定體積的浮力部件排開一定體積的水來(lái) 產(chǎn)生足夠的浮力。在有人駕駛時(shí)，浮力的大小應(yīng)等于水上自行車自身所受重力和駕駛者所受重力之和。在駕 駛者越重時(shí)，所需浮力越大，相應(yīng)地所需浮力部件也越大。而傳統(tǒng)的水上自行車為了滿足范圍更廣的體重的 人騎乘，所裝上的浮力部件體積一般很大，因此水上自行車的重量也較大。體積大，重量大的水上自行車行 駛時(shí)耗費(fèi)人力，行駛速度慢，轉(zhuǎn)彎也不夠靈活迅速。
傳統(tǒng)的水上自行車方向舵一般布置在車體后下方，前上方的車把要轉(zhuǎn)動(dòng)方向舵必須通過(guò)一定的傳動(dòng)裝置。 增加傳動(dòng)裝置必定會(huì)增加水上自行車的重量，并且傳動(dòng)裝置在傳動(dòng)過(guò)程中會(huì)有能量的損失，這就又限制了水 上自行車轉(zhuǎn)彎的靈活性，降低了車把帶動(dòng)方向舵轉(zhuǎn)彎的效率。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服傳統(tǒng)水上自行車依靠阿基米德原理獲得浮力的方式使車體體積大，笨重，行駛速度慢，轉(zhuǎn)彎不 靈活，轉(zhuǎn)彎效率不高的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種新式的水翼式水上自行車，它體積小，重量輕，在水中行 駛時(shí)所受阻力小，提供向上的浮力大小不受車體體積大小限制，因而在水上行駛時(shí)更加節(jié)省人力，速度更快， 轉(zhuǎn)彎更迅速，更靈活，體積不變而最大載重量可以增大許多。
本實(shí)用新型解決傳統(tǒng)水上自行車的技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是把方向舵布置于車把的前下方，與車 把直接連為一體，省去車把和方向舵之間的傳動(dòng)裝置，減輕了水上自行車的重量，同時(shí)也減少了傳動(dòng)過(guò)程中 能量的損失，提高了方向舵的工作效率。
在獲得浮力方面，不使用傳統(tǒng)的浮力部件，而代之以裝在車體下部?jī)蓚?cè)的左右對(duì)稱的水翼。水翼的形狀 與工作原理類似于飛機(jī)上的機(jī)翼。只是兩者在工作時(shí)所接觸到的和所依靠的介質(zhì)不同。水翼在流體介質(zhì)水中工作，而機(jī)翼在流體介質(zhì)空氣中工作。水翼的橫截面形狀是不對(duì)稱的，翼剖面中弦線上部向上凸出較多，下 部向下凸出較少。并且翼剖面中弦線與水翼運(yùn)動(dòng)方向有一夾角即迎角。水翼工作原理如下 在流體力學(xué)中，理想流體在細(xì)管中做定常流動(dòng)時(shí)，對(duì)管中任意處有伯努利方程
P +會(huì)PV2 + Pgh-常量 (1〉
在此方程中，p為流體任意處的壓強(qiáng)， p為流體的密度
V為流體任意處的流速
g為一千克物質(zhì)所受重力 h為流體任意處的髙度 流體做水平流動(dòng)，或者高度差的影響不顯著時(shí)，伯努利方程可表達(dá)為
P+丄pV^常量 (2) 2
由方程式(2)可以可知，在做定常流動(dòng)的流體中，壓強(qiáng)跟流速有關(guān)，流速V大的地方，壓強(qiáng)P小；流速V 小的地方壓強(qiáng)P大。另外，流體的流動(dòng)可以用流線形象地表示，在定常流動(dòng)中，流線表示流體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌 跡。流體流過(guò)的橫截面積大，則流線疏；流過(guò)的橫截面積小，則流線密。流線疏的地方流速小，流線密的地 方流速大。
通過(guò)螺旋槳的推動(dòng)，水翼隨水上自行車在水中運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樗淼囊砥拭嫘螤钌舷虏粚?duì)稱，中弦線上部向 上凸出較多，中弦線下部向下凸出較少，所以水翼上方流體的流線密，流速大；下方的流線疏，流速小。由 伯努利方程可知，水翼上方的壓強(qiáng)小，水翼下方的壓強(qiáng)大。上下的壓強(qiáng)差就產(chǎn)生了作用在水翼上的向上的升 力。
同時(shí)，因?yàn)樗硪砥拭娴闹邢揖€跟水翼運(yùn)動(dòng)方向有一夾角即迎角，所以翼剖面中弦線與迎來(lái)水流也有一 相應(yīng)迎角，水流流經(jīng)上翼面時(shí)流體面積減小，流線變密，流速增大；水流流過(guò)下翼面時(shí)流體面積增大，流線 變疏，流速減小。由伯努利方程可知，水翼上翼面的壓強(qiáng)小，下翼面的壓強(qiáng)大，上下翼面的壓強(qiáng)差便產(chǎn)生了 作用在水翼上的向上的升力。
因?yàn)樗斫](méi)在水中，所以根據(jù)阿基米德原理可知，水翼因?yàn)榕砰_了一定體積的水也受到一定向上的升力。
綜上所述，當(dāng)本實(shí)用新型水上自行車在水中行駛時(shí)，水翼可以提供水上自行車和駕駛者浮在水面上所需 的足夠的浮力，而不在需要傳統(tǒng)的浮力部件。行駛速度越高產(chǎn)生的向上的浮力越大。在水上自行車行駛速度 既定的情況下，通過(guò)改變水翼的外型或者是迎角也可以改變水翼所能提供的升力的大小。
本實(shí)用新型的有益效果是，減小了水上自行車的體積，減輕了水上自行車的重量，只需要較薄的水翼， 而不需要依靠排開水來(lái)獲得浮力的浮力部件就能獲得向上的浮力。在水中行駛時(shí)所受阻力更小，節(jié)省了人力， 所能行駛的最髙速度也更大。把方向舵前置使轉(zhuǎn)彎更加靈活，減少了布置方向舵時(shí)的一些局限之處，如方向 舵大小等。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型中水翼的橫剖面圖 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的正視圖 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的側(cè)視圖 圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的俯視圖
在圖中，a..迎角b.中弦線一.運(yùn)動(dòng)方向l.車座2.腳踏板3.螺旋槳4.水冀5.車把6.方向舵具體實(shí)施方式
在
圖1中水翼橫剖面形狀上下不對(duì)稱，中弦線b上部向上凸出較多，中弦線b下部向下凸出較 少，并且水翼與運(yùn)動(dòng)方向一有一夾角即迎角a。所以水翼在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)，下翼面處壓強(qiáng)大，上翼面 處壓強(qiáng)小。上下的壓強(qiáng)差便產(chǎn)生了作用在水翼上的向上的升力。
在圖2、 3、 4中，駕駛者做在車座l上，踏動(dòng)腳踏板2，腳踏板2通過(guò)傳動(dòng)裝置帶動(dòng)螺旋槳3 轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)水上自行車向前行駛，在行使過(guò)程中，由于水翼4上下的壓強(qiáng)差，水翼4便產(chǎn)生向上的 足夠的升力，升力可以使水上自行車和駕駛者浮在水面上。駕駛者可以轉(zhuǎn)動(dòng)車把5帶動(dòng)其前下方的 方向舵6轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)改變水上自行車的行駛方向，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)方向舵也可以調(diào)整車體的受力狀況，保持水 上自行車的行進(jìn)平衡。
權(quán)利要求1. 一種水上自行車，由車體、車把、方向舵、腳踏板、傳動(dòng)裝置、螺旋槳等部件組成，其特征是車體主體框架類似于普通的陸地上自行車，車體框架前上方為車把，車把下方為與車把直接相連的方向舵，車體前下方兩側(cè)與車體相連的為一對(duì)左右對(duì)稱的水翼，車體主體框架上中部為腳踏板，腳踏板與車體內(nèi)部的傳動(dòng)裝置相連，車體內(nèi)部的傳動(dòng)裝置與車體后下方的螺旋槳相連，螺旋槳的正前方為在車體兩側(cè)與車體直接相連的一對(duì)左右對(duì)稱的水翼。
專利摘要一種可以在水面上快速靈活行駛的水上自行車。它的車體下部左右兩側(cè)裝有對(duì)稱的水翼，方向舵在車體前方與車把連為一體。腳踏板和車座在水上自行車車體重心的正上方附近，螺旋槳裝在車體后下方，水翼正后方。駕駛者踏動(dòng)腳踏板帶動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)水上自行車前進(jìn)，前進(jìn)同時(shí)水翼可以產(chǎn)生向上的升力，從而使車體和駕駛者浮在水面上。轉(zhuǎn)動(dòng)車把帶動(dòng)車把下方的方向舵轉(zhuǎn)動(dòng)可以改變水上自行車的行駛方向，同時(shí)也可以改變車體的受力狀況使車體保持平衡。
文檔編號(hào)B63B35/73GK201254269SQ20082006960
公開日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2008年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月17日
發(fā)明者朱利彬 申請(qǐng)人:朱利彬