[发明专利]人力驱动的水翼车辆及使用方法

说明书

人力驱动的水翼自行车包括集成在一起的多个子系统，包括具有相关转向和舵柄模块的结构车架子系统，用于提供车辆升力的水翼子系统，以及动力总成子系统。结构车架子系统可以配备有浮力模块，以使整个车辆具有近乎中性的浮力特性。结构车架子系统还支撑操作者的座椅，并针对水翼子系统和传动系系统为转向和舵柄模块提供结构支撑。水翼子系统包括位于车辆最下部的多个水翼元件。在优选实施方式中，这些水翼元件通常包括较大的后翼和较小的前翼。动力总成子系统通常包括可旋转地支撑在车辆上的踏板，踏板位于方便的位置，以便操作员用脚进行接合和驾驶。动力传动元件从踏板向下延伸到诸如螺旋桨的原动机。

技术领域

本发明涉及一种用于水上运输的装置及其使用方法。本发明特别适用于水翼自行车，尽管它可以适当地应用于其他车辆。

背景技术

水翼车辆是以类似于机翼(例如在固定翼飞机上发现的那些)的方式配备有流体动力翼(为了便于参考，现在将其称为水翼)的车辆。

翼是翅状结构，其横向和水平地悬挂在车辆(通常是诸如赛艇或快艇的船)的船体下方并且在水面之下。通常，水翼车辆将具有至少两个翼。

当静止时，水翼车辆的船体停在水上。然而，当车辆以足够的速度运动时，翼产生升力，车辆的大部分(如果不是全部的话)在移动时会从水中升起。翼可以完全淹没或部分穿透水面(后者更常见于大型车辆，如客运渡船)。

由于大部分从水中升起，沿着船体的水阻力和阻碍减小，因此可以通过减小的推力或功率输出实现更大的行进速度。此外，由于翼在水面下方移动，车辆不易受到波浪的影响，因此可以实现更平稳的行驶。

几十年来，翼已经在诸如渡轮之类的船上使用，作为有效和及时运输人员和货物的手段。由2013年美洲杯使用的装有翼的游艇产生的宣传也提高了对翼的认识。

然而，在水上运动活动中使用人力水翼车辆变得越来越普遍。许多这些类型的水翼车辆是由爱好者定制的，但是在该行业中存在越来越多的商业活动。

人力驱动水翼车辆可分为两大类。第一类是那些有浮力的。这种类型的车辆具有连接到诸如皮划艇或独木舟的传统水运工具的船体的翼。当使用该设备的人没有驱动时，水运工具将保持漂浮。然而，具有船体的人力驱动水翼车辆可能需要相当大的努力来以足以产生足够升力的速度驾驶车辆，以使其至少部分地从水中升起。此外，由于船体需要足够大以保持车辆和驾驶员的组合静态重量漂浮，因此相应的体积在运动时会给它带来性能损失。较大的船体会带来更大的有效载荷、运输/存储限制以及更高的生产成本。因此，带有船体的水翼自行车具有许多设计问题，限制了其吸引力。

第二类人力驱动的水翼车辆是那些缺乏浮力的，如果由其翼产生的升力不足则它们会下沉。基本上，后一种类型的水翼车辆需要连续运动以便基本上保持在水面之外。

由于人体能量的限制，这种从“船到飞机”的操作转换，尤其对于脚踏板驱动的水翼艇来说具有一定的缺点。因此，使用者需要是相对适合的个体，这可能限制这些类型的车辆的大众吸引力。

人力驱动水翼车辆需要通过使用由使用者操作的输入装置产生推进力。输入装置可以配置成可通过物理运动操作，例如划船、泵送(pumping) 或踩踏动作。

具有脚踏板驱动螺旋桨的水翼车辆比那些需要泵送或划船动作的水翼车辆操作起来更省力。这种车辆通常类似于自行车，用翼来代替前轮和后轮。使用者将操作脚踏板以驱动靠近翼的螺旋桨，从而使机器在水中向前移动。如果可以维持足够的前向动量，则所述翼产生升力以使车辆基本上从水中升起。这些类型的车辆现在被称为水翼自行车。

现有的水翼自行车往往是相对复杂的装配组件。通常，关键的设计重点是使水翼自行车尽可能轻。然而，这会损害自行车的结构完整性。