[其他]流体动力学主动式四肢并用滑水装置

说明书

本发明属于水上运动和娱乐器械。

现有的水上运动器械有几种：一、冲浪板，它本身无动力，运动要靠波浪的冲击，故受到波浪的有无、大小、时间、地区等限制。现有的滑水板要由外动力（如汽艇等）牵引，运动员手拉牵引绳在水上滑动，无外拖力便不能运动。另外几种现有的滑水板（见《专利文献通报、运动娱乐》85年第一期P37    A63C15/02，DE3127408介绍的一种“单人用漂浮装置”）其主要由几个与脚和手连接的漂浮器组成，由于其排水量须大于人和器械的总重，故其体积较大，又因没有动力装置而滑行缓慢。见《参考消息》报85·10·21第四版“戴维莫刷新水上行走世界纪录”一文说“……这种滑水筏是用11英尺长的塑料板制成的，类似介于滑雪板和小型皮船之间的东西，使用时将它绑在脚上，10小时走了30海里……”可见其长约3.4米，最高时速不过5.6公里。又见同上“运动娱乐”86·4期，P35中A63C15/00，EP118958的“能在水中行步的浮动滑水板：前和后浮动的部件（1a，b）通过关节结合连接在一起。……前部件有一个可移动的鳍状物（205），……该滑水杖端部可以装有中空弯曲推进鳍，用于使用者的手动推动。用途：用于拖水中的滑水杖”这种滑水杖浮力较大，脚似乎不起推进作用，而仅仅用手臂推进。

本发明的目的在于提出一种无需外来动力，而靠滑水者的四肢运动提供的向上向前的流体动力学反作用力和升力来平衡人和滑水装置的一部分重量（另部分重量由排水量小于人加滑水装置的全重因而体积也较小的滑水装置本身的浮力所平衡）同时提供一同前的力，使人在水面上快速滑行和跳跃等的滑水方法及其装置。

本发明的装置为两块脚蹬滑水板和两根滑水手杖。滑水板由刚性的低比重材料制成，板呈长条形，横断面为光滑的类似槽钢的ㄇ形长条，长条的两个侧边连接有数块沿板的长轴方向等距分布的可在一定角度范围内旋转的刚性推水板，（有可调的限位条来控制它们转动的极限角度）其转动轴垂直于滑水板的长轴。滑水板的最前下方蒙了一张挡污网，网后是一段导流槽，其断面为矩形槽，矩形槽的铅直方向的高度尺寸沿一曲线渐渐减小至等于形体的侧边高度，其宽度等于ㄇ形体的宽度且不变化;槽直接与其后面的ㄇ形部分连接（两者可制为一整体）。最后一块推水板的后部平行其转动轴方向开有一狭长槽，另外由于ㄇ形槽的两个侧边在这块板之后有一向下斜角，故这最后一块推水板的极限转动角也与前几块不同（原因后述）;滑水板上部几何中心附近是外形象胶靴一样的脚套，起固定脚并防止脚遇水弄湿的作用，套上有类似溜冰鞋、滑雪板上的那种固定脚的可调绳带。脚套的前后是两块与滑水板体同宽度的适当厚度的狭长的辅助浮体，起增大浮力的作用，可用不易破损的充气材料或硬质泡沫塑料、玻璃钢壳体等制成。脚套的左右两侧视需要还可有几条沿长轴方向的加强筋条;脚套的最左、右外侧有两块与浮体同高的沿铅直方向的挡流板，板的后下方有漏水孔。前后浮体和挡流板连成一流线体。

当然，ㄇ形滑水板、导流槽、挡污网和上面的浮体，甚至脚套、挡流板、加强筋等都可以用同种高强度低比重材料（如制造普通冲浪板、滑水板的材料）整体制出，另外将推水板、限位条、螺钉、轴等装上去就可以了。当滑水者用脚向后下方蹬滑水板时，由于水的反推力使各推水板同时逆蹬水方向转到它们的极限位置，而碰到限位条，便不能再转动了，（此时板与水平面成一角度，并且各板间互相平行）于是各推水板以及导流槽和滑水板本身就将脚的向后下方的蹬力传给水，同时水给前者一个向斜上方的反作用合力，这合力的向上分力抵消了一部分人加滑水装置的重量（以下简称“全重”），而向前的分力则推动人向前运动。当不蹬水而靠惯性向前滑行时，迎面来的水推力使各推水板逆前进方向旋至与水平面平行的另一极限位置，此时各等距的推水板首尾相连，与导流槽、滑水板体的ㄇ形条形成一个矩形断面的铅直方向尺寸很小的狭窄通道，迎面来的水流经挡污网后进入导流槽，因槽的铅直方向的尺寸越来越小，故通道面积也越来越小;据流体连续原理和柏努利方程可知，流体因通道面积减小而流速加快，又因通道的高度差几乎为零，故流体对通道壁的压强减小，以至于小于通道外的推水板下方的相对流速低的流体，（通道的上方是滑水板固体实体，它对通道中流体的压力仅仅与滑水板上脚的向下力有关，而与流体流速无关。通道左右两侧的流体压力大小相等，方向相反而抵消。）于是这个压强差就提供了一个向上的升力，（以下提到的升力就指此力），使不蹬水而靠惯性滑行时也能受到向上的力，从而抵消了另一部分全重。