Водный велосипед
Владельцы патента RU 2569453:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжский государственный технологический университет" (RU)
Изобретение относится к малогабаритным плавучим транспортным средствам для отдыха на воде, спортивных соревнований и в качестве тренажера. Водный велосипед включает плавучий корпус, подводные крылья, педали и руль. Корпус велосипеда выполнен в виде совокупности трех корпусов, которые закреплены в диаметральной плоскости на общей поперечной горизонтальной оси. На палубе корпусов закреплены продольные направляющие, в которых расположены продольные рычаги с возможностью их продольного перемещения. На заднем конце рычагов закреплены вертикальные стойки с закрепленными на нижних концах стоек подводными крыльями. Крылья закреплены на стойках шарнирно с возможностью поворота относительно поперечной горизонтальной оси. Стойки каждого корпуса соединены между собой, а стойки крайних корпусов дополнительно соединены поперечными балками, на которых закреплены две педали. На оси корпусов закреплен «П»-образный кронштейн. На руле установлен ручной механизм привода в возвратно-поступательное движение всех продольных рычагов и продольной балки. Достигается легкость в движении водного велосипеда. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к малогабаритным плавучим транспортным средствам для отдыха на воде, спортивных соревнований и в качестве тренажера.
Известен водный велосипед, содержащий корпус с сиденьем, несущий элемент, руль, установленный на корпусе, педальный привод, соединенный с движителем, причем 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 синхронизаторами, прикрепленными к корпусу, при этом рычаги, синхронизатор и плавники соединены между собой посредством эластомерных соединений (патент РФ №2252895, МПК В63В 35/73, публикация 2005 г.).
Недостатком известного устройства является сложность конструкции и большое сопротивление движению до выхода на крылья.
Известен водный велосипед «пумбайк», содержащий пустотелый корпус, несущие элементы, выполненные в виде переднего и заднего подводного крыльев, руль, соединенный с передним подводным крылом, привод в виде рычагов и шарниров, и движитель, в качестве которого выступает подвижное заднее подводное крыло (http://pumpabike.narod.ru).
Недостатком известного устройства является сложность езды, невозможность старта с водоизмещающего положения, отсутствие комфорта и неэффективность использования мышечного усилия седока, поскольку для приведения устройства в движение необходимо прыгать стоя на корпусе, держась за руль, и путем попеременного приложения силы веса седока к системе рычагов создавать движущее усилие с помощью колебательного движения заднего подводного крыла.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является водный велосипед, содержащий плавучий корпус и несущие элементы, выполненные в виде переднего подводного крыла, соединенного с рулем, закрепленным на корпусе, и заднего подводного крыла, причем велосипед дополнительно содержит лопастной движитель, выполненный в виде моноласта, установленного позади заднего подводного крыла и своей передней кромкой шарнирно связанного с ним с возможностью относительного поворота, и педальный привод, включающий установленные на одной оси правый и левый рычаги и шарнирно связанные с ними тяги, соединенные с лопастным движителем, при этом заднее подводное крыло неподвижно закреплено относительно корпуса (патент №2314965, МПК В63В 35/73, публикация 2006 г. - прототип).
Недостатком данного устройства является сложность старта с воды, так как большая часть тела человека находится под водой, создавая большое лобовое сопротивление движению и препятствуя набору необходимой для подъема на крыло скорости.
Техническим результатом изобретения является создание конструкции, позволяющей двигаться как в крыльевом режиме, так и в водоизмещающем положении и обеспечивающей легкий выход на крыло.
Технический результат достигается тем, что корпус велосипеда выполнен в виде совокупности трех корпусов, имеющих глиссирующие обводы и закрепленных в диаметральной плоскости на общей поперечной горизонтальной оси, на палубе корпусов закреплены продольные направляющие, в направляющих расположены продольные рычаги с возможностью их продольного перемещения, на заднем конце которых закреплены вертикальные стойки с закрепленными на нижних концах стоек подводными крыльями, причем крылья закреплены на стойках шарнирно с возможностью поворота относительно поперечной горизонтальной оси, ось смещена вперед относительно центра тяжести площади крыла, а крыло дополнительно соединено со стойками с помощью элемента с регулируемой упругостью, стойки каждого корпуса соединены между собой, а стойки крайних корпусов дополнительно соединены поперечными балками, на которых закреплены две педали, на оси корпусов закреплен «П»-образный кронштейн, стойки которого расположены по краям центрального корпуса, а на нижних концах стоек жестко закреплено подводное крыло, на верхней поперечине кронштейна закреплены продольные направляющие, внутри которых расположена продольная балка, с установленной на ее переднем конце поворотной рулевой пластиной, посредством привода связанной с рулем, установленным на задней части продольной балки, а на руле установлен ручной механизм привода в возвратно-поступательное движение всех продольных рычагов и балки.
На фиг. 1 представлен общий вид водного велосипеда, на фиг. 2 - вид сбоку при движении в водоизмещающем положении, на фиг. 3 - вид сбоку при движении на крыльях, на фиг 4. - механизм ступенчатого перемещения рычагов.
Устройство содержит центральный 1 и два боковых 2 корпуса, соединяющую их ось 3 продольные рычаги 4 и 5 центрального и боковых корпусов, установленные в направляющие 6, закрепленные на задних концах рычагов вертикальные стойки 7, центральное 8 и два боковых 9 подводных крыла, поперечные балки 10 и 11, связывающие стойки центрального и боковых корпусов, педали 12 и 13, закрепленные на поперечных балках 10 и 11. Стойки каждого корпуса в нижней части имеют шарниры 14, в которых установлены подводные крылья 8 и 9. Передние кромки крыльев соединены с продольными рычагами 4 и 5 упругими элементами 15, имеющими в верхней части устройство регулирования упругости 16. На стойках имеются ограничители угла поворота крыла 17. На оси 3 установлен «П»-образный кронштейн 18, в нижней части которого жестко закреплено переднее подводное крыло 19. На верхней поперечине кронштейна в направляющих 20 установлена продольная балка 21, на переднем конце которой установлена поворотная относительно вертикальной оси рулевая пластина 22, а на заднем конце поворотный руль 23 велосипедного типа. Руль 23 и рулевая пластина 22 соединены между собой приводом 24. На руле установлен механизм 25 управления продольным перемещением рычагов 4 и 5 относительно корпусов 1 и 2 и продольной балки 21 относительно кронштейна 18. Механизм 25 состоит из зубчатой рейки 26, двух храповиков 27 с пружинами 28, закрепленными на направляющих 6, тяги 29, гибкого троса 30 и рычага 31, закрепленного на руле 23.
Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии устройство находится на плаву за счет корпусов 1, 2. Человек находится на палубе корпусов. Причем продольные рычаги 4, 5 и продольная балка 21 сдвинуты в крайнее переднее положение, а крылья 8, 9 находятся непосредственно за корпусом. Под действием упругих элементов 15 крылья 8, 9 наклонены на максимальный угол атаки, до упора в верхний ограничитель 17. Для начала движения человек встает одной ногой на соответствующую педаль 10. При этом за счет силы тяжести человека крыло начинает погружаться одновременно с наклоном назад корпуса, связанного продольными рычагами с данной педалью. Поскольку равнодействующая сила лобового сопротивления крыла при погружении действует в центре тяжести площади, а шарнир 14 закрепления крыла на стойке 7, через который действует сила веса, смещен вперед, возникает момент сил, поворачивающий крыло на отрицательный угол атаки, и крыло начинает скользить под углом к горизонтали. При этом возникает подъемная сила, направленная вперед и вверх. За счет горизонтальной составляющей подъемной силы возникает поступательной движение велосипеда. При этом свободное от нагрузки крыло за счет положительного угла атаки, обеспеченного начальной упругостью элементов 15, всплывает вверх, наклоняя одновременно соответствующий корпус (корпуса) вперед. Затем человек ставит вторую ногу на соответствующую педаль и переносит на нее вес тела. При этом весь процесс повторяется. Только теперь первое крыло движется наверх и вперед, а второе вниз и вперед относительно воды. Продолжая попеременные переступания с ноги на ногу, человек продолжает движение водного велосипеда. При этом за счет продольного дифферента корпуса при нажатии на педаль и заглублении крыла возникает восстанавливающий момент, стремящийся вернуть крыло в первоначальное положение. Что облегчает подъем крыла, даже если человек сбился с ритма и прекратил переступания.
В процессе движения человек держится руками за руль 23 и управляет велосипедом, поворачивая руль. При повороте руля посредством привода 24 поворачивается в соответствующую сторону рулевая пластина 22.
При необходимости более быстрого движения человек с помощью ручки 31 через гибкий трос 30 переводит кулачки храповых механизмов 27 в положение, позволяющее ступенчато передвигать продольные рычаги 4, 5 и продольную балку 21 в заднем направлении при возникновении продольных усилий. Данные усилия возникают при каждом цикле на свободных от веса человека крыльях и рычагах за счет сил лобового сопротивления крыльев. А усилия, передающиеся нагруженными рычагами на корпус, удерживаются зубом храпового механизма. Усилия на продольной балке в соответствующем направлении создает сам человек по мере удаления его от корпусов. При этом по мере выдвижения рычагов снижается постепенно нагрузка на корпусы, и по мере увеличения скорости начинает проявляться подъемная сила крыла 19. Кроме того, поднимая или отпуская руль, человек имеет возможность изменять угол атаки крыла 19, поскольку оно жестко связано с кронштейном 18 и продольной балкой 21. После выхода в режим движения на крыльях необходимо продолжать интенсивные движения ногами. Для возврата в водоизмещающий режим необходимо перевести храповой механизм в положение, обеспечивающее ступенчатое перемещение рычагов вперед, и продолжать переступания, постепенно замедляя темп. При этом каждое нагруженной крыло будет вдвигать рычаги вперед, а силы сопротивления на ненагруженном крыле будут блокироваться храповым механизмом. После приближения крыльев к корпусам, человек переходит на корпуса и может отдыхать.
1. Водный велосипед, включающий плавучий корпус, соединенные с ним системой рычагов подводные крылья, педали и руль, отличающийся тем, что корпус велосипеда выполнен в виде совокупности трех корпусов, имеющих глиссирующие обводы и закрепленных в диаметральной плоскости на общей поперечной горизонтальной оси, на палубе корпусов закреплены продольные направляющие, в направляющих расположены продольные рычаги с возможностью их продольного перемещения, на заднем конце которых закреплены вертикальные стойки с закрепленными на нижних концах стоек подводными крыльями, причем крылья закреплены на стойках шарнирно с возможностью поворота относительно поперечной горизонтальной оси, ось смещена вперед относительно центра тяжести площади крыла, а крыло дополнительно соединено со стойками с помощью элемента с регулируемой упругостью, стойки каждого корпуса соединены между собой, а стойки крайних корпусов дополнительно соединены поперечными балками, на которых закреплены две педали, на оси корпусов закреплен «П»-образный кронштейн, стойки которого расположены по краям центрального корпуса, а на нижних концах стоек жестко закреплено подводное крыло, на верхней поперечине кронштейна закреплены продольные направляющие, внутри которых расположена продольная балка, с установленной на ее переднем конце поворотной рулевой пластиной, посредством привода связанной с рулем, установленным на задней части продольной балки, а на руле установлен ручной механизм привода в возвратно-поступательное движение всех продольных рычагов и продольной балки.
2. Водный велосипед по п.1, отличающийся тем, что механизм продольного перемещения продольных рычагов и продольной балки выполнен в виде зубчатой рейки, закрепленной на рычагах и балке, двух храповиков с пружинами, закрепленными на направляющих, тяги, гибкого троса и рычага, закрепленного на руле.
