專利名稱：仿魚尾推進的水上自行車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種仿魚尾推進的水上自行車，是對現(xiàn)有水上自行車的結(jié)構(gòu)和推進原理的改造，屬水上娛樂工具領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水上自行車是一種傳統(tǒng)的水上娛樂工具。它多是采用水面浮體并利用陸地自行車的傳動原理帶動動蹼似漿片或螺旋槳式推進器實現(xiàn)水面行走。其不足之處在于①效率低，費力且速度慢，娛樂性差；②螺旋槳工作時易受水生植物的纏繞，安全性差；③受水面波浪影響，舒適性差。
海豚和魚類等海洋生物是人類模仿和學(xué)習(xí)的對象，促使仿生學(xué)者研究設(shè)計出了很多水下“波動式”推進器。理論上，這樣的波動式推進器具有良好的機動性和高速的推進性能，但實驗表明理論性能和實際試驗結(jié)果存在一定差距。而仿魚尾推進器從另一個角度模仿海洋生物，屬于節(jié)能型的“楔形”推進器范疇，并用于“機器魚”的制作。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是公開一種仿魚尾推進的水上自行車，是對現(xiàn)有水上自行車的結(jié)構(gòu)和推進原理的改造，由水下浮體和儲備浮體組成的左右對稱的雙體結(jié)構(gòu)以及借助曲柄連桿推進的尾鰭，具有結(jié)構(gòu)合理，安全可靠、省力高效、娛樂性和舒適性好等特點。同時，為繼續(xù)研究模仿魚類運動規(guī)律提供簡單易行的實驗平臺。
一種仿魚尾推進的水上自行車包括由左右兩組對稱布置的水下浮體、支撐段和儲備浮體剛性連接而成的車體、兩個尾鰭和一套傳動機構(gòu)。其中，處于水平狀態(tài)的水下浮體的后端與具有C形尾部的尾鰭鉸鏈連接，且鉸鏈軸線與所述的C形尾部均處于水平狀態(tài)，使得整個尾鰭繞鉸鏈轉(zhuǎn)動時，C形尾部在水平面內(nèi)上下擺動(而不像普通魚類的魚尾那樣在立面內(nèi)左右擺動)，連接后的水下浮體和尾鰭整體上具有類似海豚外形的流線型，且水下浮體后端與尾鰭前端的對接處采用一凹一凸的半圓形，使得這種流線型即便在尾鰭上下擺動的過程中也得到保持。儲備浮體是一個長方形箱體，在其橫向連接桿件上固裝座位、方向舵以及傳動機構(gòu)中的腳蹬、鏈輪副、轉(zhuǎn)軸等主要零部件。支撐段呈立式柱狀，水平橫斷面為類似橢圓的流線形，用于連接縱向軸線相互平行的水下浮體和儲備浮體。水下浮體、支撐段和儲備浮體均可采用輕質(zhì)骨架和薄板蒙皮結(jié)構(gòu)。傳動機構(gòu)由類似于普通自行車的腳蹬、鏈輪副外加曲柄連桿機構(gòu)組成，轉(zhuǎn)軸與左右兩個儲備浮體借助軸承連接，且處于水平狀態(tài)；后鏈輪固裝在轉(zhuǎn)軸中間，兩個圓盤分別固裝在轉(zhuǎn)軸的兩端，且位于尾鰭的正上方；兩根連桿位于鉛垂面內(nèi)，其兩端分別與所述圓盤的邊緣和尾鰭的中部鉸接，且連桿與圓盤的兩個鉸接點與轉(zhuǎn)軸反對稱(即若一個鉸接點位于圓周軌跡的最高點，另一個鉸接點則位于為圓周軌跡的最低點)。于是，當(dāng)腳蹬鏈輪副帶動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，圓盤借助連桿運動帶動左右兩個尾鰭上下擺動，且相位差為180°(即若一個向上，另一個向下)。
仿魚尾推進水上自行車設(shè)計成左右對稱的雙體結(jié)構(gòu)且尾鰭上下擺動的相位差為180°，可抵消擺動力，確保整個車體的縱向穩(wěn)定性；而支撐段和儲備浮體可以提供儲備浮力(正常情況下，吃水線位于支撐段中部)，保證仿魚尾推進水上自行車的航行安全。與此同時，在尾鰭推進的過程中，前行的車體左右稍有晃動，可增加了騎行的娛樂性。
本實用新型的優(yōu)點①采用人工腳踏仿魚尾驅(qū)動系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)合理，安全可靠；②左右尾鰭上下擺動推進，安靜環(huán)保，效率大大提高，極具娛樂性。③左右下潛式浮體，縱向穩(wěn)定性和舒適性好。


圖1仿魚尾推進的水上自行車主視示意圖圖2仿魚尾推進的水上自行車俯視示意圖圖3仿魚尾推進的水上自行車側(cè)視示意圖圖4仿魚尾推進的水上自行車鏈輪副和曲柄連桿機構(gòu)示意圖具體實施方式
下面給出本實用新型的優(yōu)選實施方式，并結(jié)合附圖加以說明。
如圖1、2、3所示，仿魚尾推進的水上自行車設(shè)計成左右對稱的雙體結(jié)構(gòu)，包括由兩組對稱布置的水下浮體1、支撐段2和儲備浮體3剛性連接而成的車體、兩個尾鰭4和一套傳動機構(gòu)。其中，處于水平狀態(tài)的水下浮體1的后端與具有C形尾部的尾鰭4鉸鏈連接，且鉸鏈軸線與所述的C形尾部均處于水平狀態(tài)，使得整個尾鰭繞鉸鏈轉(zhuǎn)動時，C形尾部在水平面內(nèi)上下擺動(而不像普通魚類的尾部那樣在立面內(nèi)左右擺動)，連接后的水下浮體1和尾鰭4整體上具有類似海豚外形的流線型，且由于水下浮體1后端與尾鰭4前端的對接處采用一凹一凸的半圓形，使得這種流線型即便在尾鰭4上下擺動的過程中也得到保持。儲備浮體3是一個長方形箱體，在其橫向連接桿件上固裝座位、方向舵(圖中未畫出)以及傳動機構(gòu)中的腳蹬(圖中未畫出)、鏈輪副5、6和轉(zhuǎn)軸7等主要零部件。支撐段2呈立式柱狀，水平橫斷面為類似橢圓的流線形，用于連接相互平行的水下浮體1和儲備浮體3。水下浮體1、支撐段2和儲備浮體3均可采用輕質(zhì)骨架和薄板蒙皮結(jié)構(gòu)。傳動機構(gòu)包括類似于普通自行車的腳蹬(圖中未畫出)、鏈輪副5、6，外加由轉(zhuǎn)軸7、圓盤9組成的曲柄連桿機構(gòu)；轉(zhuǎn)軸7與左右兩個儲備浮體3借助軸承8連接，且處于水平狀態(tài)；后鏈輪6固裝在轉(zhuǎn)軸7中間，兩個圓盤9分別固裝在轉(zhuǎn)軸7的兩端，且位于尾鰭4的正上方；兩根連桿10位于鉛垂面內(nèi)，其兩端分別與所述圓盤9的邊緣和尾鰭4的中部鉸接，且連桿10與圓盤9的兩個鉸接點與轉(zhuǎn)軸7反對稱(即若一個鉸接點位于圓周軌跡的最高點，另一個鉸接點則位于圓周軌跡的最低點)。于是，當(dāng)腳蹬鏈輪副5、6帶動轉(zhuǎn)軸7轉(zhuǎn)動時，圓盤9借助連桿10帶動左右尾鰭4上下擺動，且相位差為180°(即若一個向上，另一個向下)。
仿魚尾推進的水上自行車的人工腳踏裝置和方向舵(圖中未畫出)可以采用傳統(tǒng)水上自行車的設(shè)計，座椅安放在中心線位置，舵把在前邊，以方便舒適為主。
本實用新型設(shè)計乘員1人；外形尺寸長為1.80m、寬0.80m，吃水0.4m；設(shè)計浮力大于160kg；最大航速不小于10km/h；設(shè)計重量60kg；水深不小于0.45m。
本實用新型結(jié)構(gòu)合理，安全可靠，省力高效，娛樂性和舒適性好。同時，為繼續(xù)研究模仿魚類運動規(guī)律提供簡單易行的實驗平臺。
權(quán)利要求1.一種仿魚尾推進的水上自行車，其特征在于它包括由兩組左右對稱布置的水下浮體(1)、支撐段(2)和儲備浮體(3)剛性連接而成的雙體式車體、兩個尾鰭(4)和一套傳動機構(gòu)；其中，處于水平狀態(tài)的水下浮體(1)的后端與具有C形尾部的尾鰭(4)鉸鏈連接，且鉸鏈軸線與所述的C形尾部均處于水平狀態(tài)；水下浮體(1)后端與尾鰭(4)前端的對接處采用一凹一凸的半圓形，且連接后的水下浮體(1)和尾鰭(4)整體上具有類似海豚外形的流線型；儲備浮體(3)是一個長方形箱體；支撐段(2)呈立式柱狀，水平橫斷面為類似橢圓的流線型，并用于連接相互平行的水下浮體(1)和儲備浮體(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的仿魚尾推進的水上自行車，其傳動機構(gòu)包括類似于普通自行車的座位、舵把、腳蹬和鏈輪副(5、6)；其特征在于它還包括由轉(zhuǎn)軸(7)和圓盤(9)組成的曲柄連桿機構(gòu)；其中，轉(zhuǎn)軸(7)與左右兩個儲備浮體(3)借助軸承(8)連接，且處于水平狀態(tài)；后鏈輪(6)固裝在轉(zhuǎn)軸(7)中間，兩個圓盤(9)分別固裝在轉(zhuǎn)軸(7)的兩端，且位于尾鰭的正上方；兩根連桿(10)位于鉛垂面內(nèi)，其兩端分別與所述圓盤(9)的邊緣和尾鰭(4)的中部鉸接，且連桿(10)與圓盤(9)的兩個鉸接點與轉(zhuǎn)軸(7)反對稱。
專利摘要一種仿魚尾推進的水上自行車，是對現(xiàn)有水上自行車的結(jié)構(gòu)和推進原理的改造，屬水上娛樂工具領(lǐng)域。其主要結(jié)構(gòu)包括由兩組對稱布置的下浮體、支撐段和上浮體剛性連接而成的車體、兩個尾鰭和一套傳動機構(gòu)。其中，處于水平狀態(tài)的下浮體的后端與具有C形尾部的尾鰭鉸鏈連接。而傳動機構(gòu)包括類似于普通自行車的腳蹬、鏈輪副外加由轉(zhuǎn)軸、圓盤組成的曲柄連桿機構(gòu)；兩根連桿的兩端分別與圓盤邊緣及尾鰭中部鉸接。當(dāng)腳蹬鏈輪副帶動與后鏈輪固裝的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，固裝在轉(zhuǎn)軸上的兩個圓盤借助連桿帶動左右尾鰭做相位差為180°的上下擺動。本實用新型結(jié)構(gòu)合理，安全可靠，省力高效，穩(wěn)定性和舒適性好。同時，為模仿魚類運動規(guī)律的研究提供簡單易行的實驗平臺。
文檔編號B63H1/00GK2920824SQ20062002090
公開日2007年7月11日 申請日期2006年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月25日
發(fā)明者于凱, 黃勝 申請人:哈爾濱工程大學(xué)