[实用新型]体育运动飞行伞

说明书

技术领域

属于新型航空体育运动领域，涉及人体运动、力学、材料学，高空飞行相关技术领域。 

背景技术

在滑翔、热气球、高空跳伞这一类新型航空体育运动领域，随着科学技术的进步尤其新材料的应用，器材的种类越来越多。与本案有最直接联系的背景技术是在这之前发明的一种多面体飞行伞，由其开创出一种完全由人力操作、驱动的实现真正意义上的飞行的飞行伞。这种多面体飞行伞，包括多面体伞，支架、操纵机构和弹性缓冲装置，其特征是：伞顶是一个几何学旋转表面、底面是一个或N个平面，多面体里面封装着一个同容积的氢气球；第二个特征是：旋转表面和N个平面能够一同绕多面体外的某根轴转动且伞顶曲面与旋转表面重合。在此发明的背景技术上，本实用新型发明虽然照用了他多面体伞的设计，但在操作杆上做了有益的创新。使得多面体飞行伞的发明向更实用性，更高效率方向又向前迈进了一大步。 

发明内容

省力和高效能的操作机构是飞行器包括飞行伞所必需的关键部件之一。本实用新型发明相比别的飞行伞不同之处是采用了独轮单车以及曲柄连杆机构的工作原理，从而获得一种新型实用的对半球体飞行伞的乘坐和操作的体育运动飞行伞，它包括两根与脚踏板相连的牵引绳和悬挂独轮单车的两根长杆及一根横担，一条肩宽带，其特征是：横担的中段固定在独轮单车的支架上，肩宽带的两端也是固定在此处，肩宽带的中段留了一条长缝，横担两端分别与两根长杆的一端相连，两长杆的另一端分别与飞行伞的底端长轴固定，飞行伞的半球体部分与长轴的外套管固定，且能绕轴自由转动，与踏脚板相连的两根钢丝绳分别与飞行伞的转动直径支架相连，当人踩踏脚板转动时通过钢丝绳的牵引拉动飞行伞绕轴转动。 

本实用新型发明其飞行原理：我们知道任何一个做直线运动的物体之受力情况，不管多么复杂，我们可以用平行四边形法则，先把各种分力在物体运动的直线上合成两个力，一个与运动方向相同，一个与运动方向相反，而且，这两个力必然是在同一条直线上，且作用在物体的同一个点上，结合体育运动飞行伞的受力情况，把其受到的分力在垂直方向上合成后得到两个力：一个向上的力P，包括气流产生的上升力及半球体的浮力，因半球体内充有氢气，还包括飞行员给它施加的举力(后面会介绍的)；另一个向下的力F，它包括飞行装置的重力和飞行员的重力以及与飞行员所施加的举力相当的反作用力(但这两种力都是可以从质点移开的)，只有改变向上的且作用在质点的力P的大小，才能实现本实用新型飞行伞的设计 目标。那么，我们这个半球体飞行伞是怎么改变P的大小的，当飞行员用力踩踏脚板时，我们实际上移动了人体重力的作用点，原本作用在半球体飞行伞质点的人体重力，偏移了质点，作用在质点的向下的力随之减少，尤其在飞行员踩在脚踏板上身体同时向上对椅子施加力时，会显著增加作用在器械质点上的合力，使得飞行伞产生垂直方向上的上升运动。向下的力虽然增加了些，但由于偏离了质点，只会形成力矩，使飞行伞旋转，飞行伞转动过程中，会遇到空气阻力，但由于飞行伞是半球体形，在转动时，平面的阻力较大，曲面的阻力较小，而平面是朝下，曲面是朝上，所以飞行伞在转动过程中空气给它的反作用力是向上的力要大一些。根据力学和运动学原理，P与F这两个力一个向上，一个向下在瞬间作用线不在一条直线上，因此会产生同方向力矩，使得半球体转动，直到力矩消失，在力矩消失时(合力回到了质点上，力矩就消失了)，脚踩另一侧踏板，重心又移到另一边了，同样的道理，半球体飞行伞将向相反方向转动，来回转动的过程中，半球体飞行伞的中心(质点)不停的在两侧移动，结果是转动越快，向上的升力将增加的越多，作用在质点上的向下的力将越小，这些受力情况的巨大变化对半球体飞行伞的直线运动或者说飞行的确有决定性的且显著影响，以上结论均通过实验室做的简单模拟实验进行了验证。 

飞行员在飞行时需要用肩宽带系好，其目的就是当脚站立起来时，肩宽带能给横担施加一个向上的力量，也就是我们前面提到的举力，就是这么产生的，当我们施加在踏板上的力超过了我们的本身体重时，超出部分的力量实际上已经通过前后两根长杆传递到半球体伞的转轴上了。 

半球体飞行伞是已存在的发明和申请，体育运动飞行伞只是在其基础上的一种实用新型发明创造，它的有益效果是，飞行时飞行员感觉更舒适，而且更方便调节控制飞行伞向上的受力P和向下的受力F的大小，飞行效率更高。 

另外，飞行员身体平衡技术在控制飞行方向上是很关键的方面，就像在地面骑独轮单车一样，要掌握这门技术，不是书本上能解决的，必须实践，获得亲身感受和体验。在高空飞行更是如此，但对于适合人群，经过正规培训之后，再有一定时间的试飞体验后，就能掌握全部飞行技巧。