[实用新型]水上自行车

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及一种可以浮在水上行驶的水上交通、运动和休闲娱乐设备。它结构简单，体积小，重量轻，在水中所受阻力小，行驶速度快，转弯灵活，操作简单，是一种大众化的水上自行车。

背景技术

目前，众所周知的水上自行车是由浮力部件、脚踏板、螺旋桨、传动装置、车把、方向舵等组装而成。浮力部件提供使水上自行车和驾驶者浮在水上的浮力，驾驶者踏动脚踏板，通过传动装置带动螺旋桨旋转，推动水上自行车向前行驶。驾驶者转动车把，通过传动装置带动后置的方向舵转动，可以改变自行车的行驶方向。

但是传统水上自行车获得使其自身和驾驶者浮在水上的浮力所利用的是阿基米德原理，即物体在液体中所受的浮力等于其所排开的液体所受的重力。具体方程式为

F_浮＝ρ_液gV_排

此方程式中，F_浮为物体在液体中所受浮力

ρ_液为液体的密度

g为一千克物体所受重力

V_排为物体所排开的液体的体积

由此方程式可以看出，传统的水上自行车若要浮在水面上，必须有一定体积的浮力部件排开一定体积的水来产生足够的浮力。在有人驾驶时，浮力的大小应等于水上自行车自身所受重力和驾驶者所受重力之和。在驾驶者越重时，所需浮力越大，相应地所需浮力部件也越大。而传统的水上自行车为了满足范围更广的体重的人骑乘，所装上的浮力部件体积一般很大，因此水上自行车的重量也较大。体积大，重量大的水上自行车行驶时耗费人力，行驶速度慢，转弯也不够灵活迅速。

传统的水上自行车方向舵一般布置在车体后下方，前上方的车把要转动方向舵必须通过一定的传动装置。增加传动装置必定会增加水上自行车的重量，并且传动装置在传动过程中会有能量的损失，这就又限制了水上自行车转弯的灵活性，降低了车把带动方向舵转弯的效率。

发明内容

为了克服传统水上自行车依靠阿基米德原理获得浮力的方式使车体体积大，笨重，行驶速度慢，转弯不灵活，转弯效率不高的问题，本实用新型提供一种新式的水翼式水上自行车，它体积小，重量轻，在水中行驶时所受阻力小，提供向上的浮力大小不受车体体积大小限制，因而在水上行驶时更加节省人力，速度更快，转弯更迅速，更灵活，体积不变而最大载重量可以增大许多。

本实用新型解决传统水上自行车的技术问题所采用的技术方案是：把方向舵布置于车把的前下方，与车把直接连为一体，省去车把和方向舵之间的传动装置，减轻了水上自行车的重量，同时也减少了传动过程中能量的损失，提高了方向舵的工作效率。

在获得浮力方面，不使用传统的浮力部件，而代之以装在车体下部两侧的左右对称的水翼。水翼的形状与工作原理类似于飞机上的机翼。只是两者在工作时所接触到的和所依靠的介质不同。水翼在流体介质水中工作，而机翼在流体介质空气中工作。水翼的横截面形状是不对称的，翼剖面中弦线上部向上凸出较多，下部向下凸出较少。并且翼剖面中弦线与水翼运动方向有一夹角即迎角。水翼工作原理如下：

在流体力学中，理想流体在细管中做定常流动时，对管中任意处有伯努利方程：

在此方程中，P为流体任意处的压强，

ρ为流体的密度

V为流体任意处的流速

g为一千克物质所受重力

h为流体任意处的高度

流体做水平流动，或者高度差的影响不显著时，伯努利方程可表达为

由方程式(2)可以可知，在做定常流动的流体中，压强跟流速有关，流速V大的地方，压强P小；流速V小的地方压强P大。另外，流体的流动可以用流线形象地表示，在定常流动中，流线表示流体质点的运动轨迹。流体流过的横截面积大，则流线疏；流过的横截面积小，则流线密。流线疏的地方流速小，流线密的地方流速大。

通过螺旋桨的推动，水翼随水上自行车在水中运动，因为水翼的翼剖面形状上下不对称，中弦线上部向上凸出较多，中弦线下部向下凸出较少，所以水翼上方流体的流线密，流速大；下方的流线疏，流速小。由伯努利方程可知，水翼上方的压强小，水翼下方的压强大。上下的压强差就产生了作用在水翼上的向上的升力。