Водный велосипед
Изобретение относится к малогабаритным плавучим транспортным средствам для отдыха на воде. Водный велосипед содержит пустотелый корпус с сиденьем, несущий элемент в виде V-образного подводного крыла, соединенного с рулем, который установлен на корпусе, и движитель, выполненный в виде двух хвостовых плавников китообразных. Рычаги, синхронизатор и плавники движителя соединены между собой посредством эластомерных соединений. Корпус, крыло и плавники выполнены из композитных материалов. Технический результат заключается в упрощении и снижении веса водного велосипеда, а также в повышении маневренности и скорости хода. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.
Изобретение относится к малогабаритным плавучим транспортным средствам индивидуального пользования и может быть применено для отдыха на воде, туризма, спортивных состязаний, преодоления водных преград и в качестве тренажера.
Известен водный велосипед, содержащий плавучие корпуса, каркас, выполненный из металлических или стеклопластиковых труб, педальный привод, снабженный водометным движителем, содержащим корпус с двумя рабочими камерами и входным, и выходным диффузорами. Педали шарнирно прикреплены к передней стенке корпуса, связаны между собой посредством троса, огибающего блок, закрепленный в верхней части корпуса, и размещены в рабочих камерах (патент РФ №2011603, МПК В 63 Н 16/18, 1994).
Недостатком этого велосипеда является трудность в управлении, недостаточная маневренность и скорость движения.
Наиболее близким предлагаемому техническому решению является водный велосипед, содержащий корпус трубчатой конструкции с сиденьем, несущий элемент в виде поплавков, руль, установленный на корпусе и соединенный с лопастью, педальный привод, соединенный с движителем, выполненным в виде заднего колеса сухопутного велосипеда, снабженным резинотканевыми лопастями (а.с. СССР №761366, МКИ В 63 Н 16/12, 1980).
Недостатком известного устройства является сложность и значительный вес конструкции, недостаточная маневренность и невысокая скорость.
Задачей предлагаемого изобретения является упрощение и снижение веса конструкции, повышение маневренности и скорости велосипеда.
Задача решается тем, что в водном велосипеде, содержащем корпус с сиденьем, несущий элемент, руль, установленный на корпусе, педальный привод, соединенный с движителем, корпус выполнен пустотелым, несущий элемент выполнен в виде V-образного подводного крыла с вертикально опущенными вниз законцовками и соединен с рулем, движитель выполнен в виде двух хвостовых плавников китообразных, расположенных бипланно и установленных с положительным углом атаки, педальный привод выполнен в виде двух рычагов, связанных между собой синхронизатором, прикрепленным к корпусу, при этом рычаги, синхронизатор и плавники соединены между собой посредством эластомерных соединений.
Кроме того, корпус, плавники и крыло выполнены из композитных материалов.
Выполнение корпуса пустотелым позволяет обеспечить стартовую плавучесть предлагаемому велосипеду.
Несущий элемент в виде V-образного подводного крыла обеспечивает устойчивость вертикального положения велосипеда, а вертикально опущенные вниз законцовки снижают индуктивные потери подъемной силы крыла, что при изменении направления курса движения позволяет устранить юзовое перемещение и повысить тем самым маневренность.
Движитель в виде двух хвостовых плавников китообразных, например дельфина, позволит максимально преобразовать мышечную силу человека в поступательное движение, увеличивая скорость движения велосипеда.
Бипланное расположение плавников обеспечивает в асинхронном режиме работы уравновешенность моментов сил, приложенных на педальный привод, и усиливает импульс движения при схождении плавников, увеличивая тем самым скорость передвижения, а в синхронном режиме происходит увеличение скорости за счет увеличения частоты рабочего хода плавников. Установка плавников с положительным углом атаки дополняет функцию подводного крыла, увеличивая подъемную силу конструкции.
Педальный привод в виде двух рычагов, связанных между собой синхронизатором, позволяет обеспечить работу педалей как в синхронном, так и асинхронном режимах в зависимости от режима плавания. При этом количество деталей привода минимально, что снижает вес и упрощает конструкцию велосипеда.
Использование эластомерных соединений позволяет до старта регулировать жесткость крепления элементов конструкции, а во время движения автоматически изменять угол установки каждого плавника относительно рычага в зависимости от усилия на педали привода и скорости перемещения, что исключает необходимость в дополнительных соединительных деталях, выполняющих такую же функцию, что также упрощает конструкцию.
Выполнение корпуса, плавников и крыла из композитных материалов уменьшает вес велосипеда.
На фиг.1 показан предлагаемый водный велосипед, вид сбоку; на фиг.2 - то же, объединенный вид сверху и снизу (в зеркальном изображении); на фиг.3 - движитель в виде хвостового плавника китообразных; на фиг.4 - то же, вид сбоку; на фиг.5 показан разрез на фиг.4 по месту установки эластомерного соединения; на фиг.6 показан несущий элемент в виде крыла V-образной формы; на фиг.7 - то же, вид сбоку; на фиг.8 - синхронизатор; на фиг.9 - то же, вид сбоку.
Водный велосипед содержит пустотелый корпус 1 с сиденьем 2. На корпусе установлен руль 3, который соединен стойкой 4 с подводным крылом 5 V-образной формы с законцовками 6. Рычаги 7 с педалями 8 подвижно установлены под днищем корпуса во втулке 9. Плавники 10 установлены с положительным углом атаки и соединены с рычагами 7 посредством эластомерных соединений 11. Рычаги 7 прикреплены эластомерными соединениями 12 к противоположным концам синхронизатора 13, выполненного в виде фасонной детали, например пластины крестообразной формы. Синхронизатор 13 прикреплен к корпусу эластомерными соединениями 14. Все эластомерные соединения аналогичны друг другу.
Велосипед работает следующим образом.
Человек располагается на сиденье 2 корпуса 1, который, обеспечивая стартовую плавучесть велосипеда, частично находится над водой. Попеременно нажимая на педали 8, он передает усилие на рычаги 7, установленные во втулке 9. При этом эластомерные соединения 12 при нагрузке на педали деформируются, а при отсутствии нагрузки восстанавливают форму, передавая движение синхронизатору 13, который попеременно возвращает педали в исходное положение. Эластомерные соединения 14, посредством которых синхронизатор прикреплен к корпусу 1, упруго реагируют на движение рычагов. От рычагов усилие передается плавникам 10. При этом каждый плавник работает по законам бионики - аналогично хвостовому плавнику китообразных, а вместе они, двигаясь асинхронно, уравновешивают момент сил, приложенных на педали, что препятствует колебанию велосипеда. При сближении плавников происходит выталкивание объема воды, находящегося между плавниками, усиливая по кумулятивному принципу импульс движения велосипеда вперед. Эластомерные соединения 11, соединяющие рычаги и плавники, деформируются в зависимости от нагрузки на педали. При отсутствии давления эластомерные соединения под воздействием сил упругости восстанавливают свою исходную форму, автоматически регулируя угол наклона каждого плавника относительно рычага. За счет поступательного движения вперед подводное крыло 5 по законам гидродинамики поднимает велосипед с человеком над поверхностью воды, так как V-образная форма крыла с законцовками 6 обеспечивает возникновение подъемной силы. Управляя рулем 3, соединенным стойкой 4 с подводным крылом 5, человек меняет курс движения велосипеда, при этом вертикально опущенные вниз законцовки 6 снижают индуктивные потери подъемной силы крыла и при изменении направления курса движения устраняют юзовое перемещение.
При одновременном нажатии на педали рычаги 7 и плавники 10 работают синхронно. Эластомерные соединения 11, 12 и 14 работают так же, как и при асинхронно режиме, автоматически возвращая педали в исходное положение и регулируя угол наклона плавника относительно рычага. Со стороны такое передвижение напоминает прыжки и требует значительных мышечных усилий.
Торможение осуществляют путем разведения плавников 10 в противоположные стороны до отказа и удержания до необходимого гашения скорости.
Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое устройство позволит значительно упростить конструкцию и уменьшить ее вес, повысить маневренность и скорость велосипеда.
1. Водный велосипед, содержащий корпус с сиденьем, несущий элемент, руль, установленный на корпусе, педальный привод, соединенный с движителем, отличающийся тем, что корпус выполнен пустотелым, несущий элемент выполнен в виде V-образного подводного крыла с вертикально опущенными вниз законцовками и соединен с рулем, движитель выполнен в виде двух хвостовых плавников китообразных, расположенных бипланно и установленных с положительным углом атаки, педальный привод выполнен в виде двух рычагов, связанных между собой синхронизатором, прикрепленным к корпусу, при этом рычаги, синхронизатор и плавники соединены между собой посредством эластомерных соединений.
2. Водный велосипед по п.1, отличающийся тем, что корпус, плавники и крыло выполнены из композитных материалов.
