Водний велосипед

Реферат: Винахід належить до малогабаритних плаваючих транспортних засобів для активного відпочинку на воді, туризму, спортивних змагань. Водний велосипед, що містить корпус, який включає раму зі встановленими на ній сидінням і кермом, педальний привід, що з'єднаний з рушієм, та має встановлені на одній осі правий і лівий важелі педалей і несучі елементи, які виконані у вигляді переднього підводного крила, що кріпиться до керма, та заднього підводного крила, що монтується до рами. Педальний привід виконаний у вигляді привідного диска, що встановлений на рамі, та на якому закріплені правий і лівий важелі педалей, а рушій виконаний у вигляді гнучкого гвинта, що має передні напрямні, які закріплені на осі жорстко, і лопаті, що мають можливість фіксації кута повороту та кріпляться до передніх напрямних шарнірно. Гнучкий гвинт встановлений на вісь, яка закріплена на рамі за допомогою стійок, та приводиться в рух привідним диском через пасову передачу та редуктор. Рама містить кріплення для установки несучих елементів і рушія, з можливістю регулювання їх положення та нахилу щодо рами і один до одного. Гнучкий гвинт додатково може містити задні напрямні з фіксатором положення, які закріплені на осі шарнірно з можливістю обертання навколо осі і переміщення уздовж неї та до яких шарнірно кріпляться лопаті. Підводні крила можуть бути виконані прямими, зігнутими, опуклими або будьякої іншої форми. Водний велосипед є повністю розбірним пристроєм. Запропонована конструкція дозволяє підвищити ефективність використання м'язового зусилля людини, підвищити швидкість і маневреність велосипеда, а також комфортність в експлуатації за рахунок розробки універсальної конструктивної схеми з можливістю заміни і регулювання положення всіх несучих елементів і конструкцій. UA 99400 C2 (12) UA 99400 C2 UA 99400 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до малогабаритних плаваючих транспортних засобів для активного відпочинку на воді, туризму, спортивних змагань. Водний велосипед - транспортний засіб для пересування по воді на підводних крилах, з оригінальним приводом від педалей, що приводяться в дію м'язовою силою людини. Відомий водний велосипед, що містить плавучі корпуси, каркас, з металевих або склопластикових труб, педальний привід, з водометним рушієм, що містить корпус з двома робочими камерами, і вхідним та вихідним дифузорами, педалі шарнірно прикріплені до передньої стінки корпусу, зв'язані між собою тросом, що огинає блок, закріплений у верхній частині корпусу (патент РФ № 2011603, МПК В63Н 16/18, 1994). Недоліками прототипу є: складна конструкція, низький ККД, невелика швидкість і погана маневреність. Відомий водний велосипед, що містить порожнистий корпус з сидінням, несучий елемент, виконаний у вигляді V-подібного підводного крила, сполученого з кермом, встановленим на корпусі, педальний привід, виконаний у вигляді двох важелів, зв'язаних між собою синхронізатором, прикріплених до корпусу. Педальний привід сполучений з рушієм, який виконаний у вигляді двох хвостових китоподібних плавників, розташований біплановий і встановлених з позитивним кутом атаки. Важелі, синхронізатор і плавники сполучені за допомогою еластомерних з'єднань. Корпус, плавники і крило виконані з композитних матеріалів (патент РФ № 2252895, МПК В63В 35/73, 2005 p.). Недоліком даного велосипеда є невелика ефективність приводу, оскільки відсутність підйомної сили в задній частині конструкції, примушує докладати додаткові зусилля для її створення, за рахунок позитивного кута атаки ластового рушія. Крім того, при створенні тяги в задній частині велосипеда, центр тяжіння переміщається якраз на його задню частину тим самим, створюючи додаткове навантаження, яке потрібно долати. Таким чином, при русі велика частина зусиль йтиме на створення підйомної сили, а не на рух. Відомий водний велосипед «пумпабайк» (інші назви: «водороків» або «акваскайпер»), що містить порожнистий корпус, що несуть переднє і заднє підводні крила, кермо, сполучене з переднім підводним крилом, привід у вигляді важелів і шарнірів, і рушій, за який виступає рухоме заднє підводне крило (рекламний сайт компанії «Спортмеханика»). Недоліком пристрою є складність їзди, погана маневреність, неможливість регулювати швидкість, неможливо почати рух або робити зупинки, знаходячись у воді, тобто старт можливий тільки з пірса, у разі зупинки доводиться витягувати його на пірс і починати все заново. Найбільш близьким до пропонованого рішення є водний велосипед, який містить плавучий корпус і несучі елементи у вигляді переднього підводного крила, сполученого з кермом, закріпленим на корпусі, і заднього підводного крила. Додатково є лопатевий рушій, виконаний у вигляді моноласта, встановленого позаду заднього підводного крила і своєю передньою кромкою шарнірно пов'язаного з ним з можливістю відносного повороту. Велосипед також містить педальний привід, що включає встановлені на одній осі два важелі і шарнірно пов'язана з ним тяга, сполучені з лопатевим рушієм, при цьому заднє підводне крило нерухомо закріплене щодо корпусу. Тяга педального приводу одним кінцем шарнірно встановлені на одній осі, закріпленій на лопатевому рушієві, а протилежним кінцем, відповідно, кріпляться до правого і лівого важелів по обидві сторони від осі кріплення обох важелів на однаковій відстані від неї. Додатково велосипед містить знімну раму з поплавцями (патент RU 2 314 965, МПК В63В 35/73, 2008). Дане технічне рішення вибране прототипом. Недоліками даного пристрою є: відсутність можливості заміни одного типу рушія на інший. Недостатня ефективність запропонованого рушія, оскільки лопатевий рушій, закріплений до задньої частини заднього підводного крила, в процесі роботи гаситиме підйомну силу, яку створює саме підводне крило. Складність компенсації або гасіння вертикального руху (вгорувниз) велосипеда, який створюватиметься при роботі рушія. Не передбачена також можливість регулювання або підстроювання несучих елементів і елементів рушія, або їх регулювання під час руху. Задачею даного винаходу є створення конструкції водного велосипеда, яка дозволить з максимальним ефектом використовувати м'язову силу людини, при цьому підвищити маневреність, швидкість і комфортність в експлуатації, а також розробка універсальної конструктивної схеми з можливістю заміни і регулювання положення всіх елементів, несучих конструкцій і конструкцій рушія, щодо рами або щодо один одного, або установки будь-якого іншого, нового або додаткового елемента або рушія. 1 UA 99400 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Так само поставлено задачу розробки рушія, який під час роботи даватиме максимальний ККД, а в стані спокою, не створюватиме опору води для руху за інерцією, тобто буде максимально обтічний, будучи при цьому максимально простим пристроєм. Водний велосипед, що містить корпус, який включає раму зі встановленими на ній сидінням і кермом, педальний привід, що з'єднаний з рушієм, та має встановлені на одній осі правий і лівий важелі педалей, і несучі елементи, які виконані у вигляді переднього підводного крила, що кріпиться до керма, та заднього підводного крила, що монтується до рами. Педальний привід виконаний у вигляді привідного диска, що встановлений на рамі, та на якому закріплені правий і лівий важелі педалей, а рушій виконаний у вигляді гнучкого гвинта, що має передні напрямні, які закріплені на осі жорстко, і лопаті, що мають можливість фіксації кута повороту та кріпляться до передніх напрямних шарнірно, причому гнучкий гвинт встановлений на вісь, яка закріплена на рамі за допомогою стійок, та приводиться в рух привідним диском через пасову передачу та редуктор, а також рама містить кріплення для установки несучих елементів і рушія, з можливістю регулювання їх положення та нахилу щодо рами і один до одного. Крім того, гнучкий гвинт додатково містить задні напрямні з фіксатором положення, які закріплені на осі шарнірно з можливістю обертання навколо осі і переміщення уздовж неї та до яких шарнірно кріпляться лопаті. Крім того, підводні крила можуть бути виконані прямими, зігнутими, опуклим або будь-якої іншої форми. Крім того, водний велосипед додатково забезпечений щонайменше двома несучими елементами, у формі поплавців, які закріплені до рами з двох сторін за допомогою арочного кріплення. Крім того, водний велосипед є повністю розбірним пристроєм. На фіг. 1 показаний водний велосипед, що заявляється, вигляд збоку. На фіг. 2 - вид аксонометрії; На фіг. 3 - показана аксонометрія пристрою з додатковими поплавцями. На фіг. 4 - показана схема пристрою рами. На фіг. 5 - показаний пристрій рушія у вигляді гнучкого гвинта з двома парами направляючих елементів і з однією парою направляючих елементів. На фіг. 6 показані напрями регулювання і підстроювання всіх деталей і механізмів пристрою щодо один одного і щодо рами. На фіг. 7 показаний вигляд без рушія. На фіг. 8 показаний рушій у вигляді гнучкого гвинта з кріпленням, приводним диском і педалями окремо. На фіг. 9 показаний вигляд збоку з несучими елементами у вигляді двох поплавців. На фіг. 10 показаний вигляд аксонометрія з несучими елементами у вигляді двох поплавців. На фіг. 11 показані елементи у вигляді двох несучих поплавців, і кіль окремо. Суть запропонованого пристрою полягає в наступному: Водний велосипед містить раму (1) з кріпленнями, на якій встановлено крісло (4) і кермо (7), під кріслом встановлений поплавець (6). У передній частині, до керма (7) закріплений несучий елемент (3) у вигляді переднього підводного крила, в задній частині, до рами, за допомогою каркаса (10), закріплений несучий елемент (2) у вигляді заднього підводного крила, на підводних крилах встановлений направляючий кіль (12). Рушій, у вигляді гнучкого гвинта (11), встановлений на вісь (8), закріплену до рами (1) за допомогою стійок (9) і сполучений приводним пасом (15) і редуктором (14) з приводним диском (13), на який встановлені важелі педалей (5), при цьому рама містить кріплення для установки несучих елементів і елементів рушія різних типів, що дозволяють регулювати їх положення і нахил щодо рами і щодо один одного. Схема пристрою гнучкого гвинта (фіг. 5), включає: передні напрямні (18) закріплені на вісь (8) жорстко і лопаті (20) закріплені на тих, що направляють (18) шарнірно, з можливістю фіксації кута повороту. Схема пристрою гнучкий гвинт з двома направляють включає: передні напрямні (18), закріплені на вісь (8) жорстко, і задні напрямні (19) закріплені на вісь (8) шарнірно тобто з можливістю обертання навколо осі і руху уздовж неї, а також лопаті (20), закріплені між парами тих, що направляють (18), (19) шарнірно, і фіксатор положення задньої пари тих, що направляють (21). Схема пристрою рами (фіг. 4), з передбаченими на ній кріпленнями для всіляких видів несучих елементів і рушіїв, включає: несучу (23), кріплення для елементів і пристроїв рушія (24), кріплення для заднього несучого елемента (25), кріплення для керма (26), кріплення для додаткових поплавців (27), кріплення для додаткового пристрою (22), крісло кріпиться 2 UA 99400 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 безпосередньо до напрямної (19) за допомогою затиску. По суті, рама є каркасним пристроєм, на який можна встановити: будь-яке крісло, будь-який привід і будь-який несучий або інший елемент або пристрій, при цьому регулюючи їх положення, щодо один одного і щодо самої рами. Технічні характеристики підводних крил (2) і (3) і гнучкого гвинта (11), їх розміри, профіль, форма, пружність і інше розраховуються, виходячи з бажаних динамічних якостей водного велосипеда, тобто крило може бути прямим, зігнутим, опуклим або будь-якої іншої форми, що відбиватиметься на маневреності катера і інших параметрах. На водному велосипеді передбачена установка додаткових поплавців (17) за допомогою кріплення на арках (16). При цьому заднє підводне крило (2) і поплавець (6) можна зняти, оскільки з додатковими поплавцями водний велосипед постійно знаходиться на плаву. Пристрій кріплення (16) містить дві пари арок і стягуючий трос. Кожна пара арок складається з напіварок, закріплених до рами з двох сторін і до поплавців. На водному велосипеді замість підводних крил передбачена установка несучих елементів у вигляді двох поплавців (фіг. 9, 10, 11). Поплавці кріпляться до рами: поплавець (28), більший за розміром, кріпиться в задній частині під сидінням, а поплавець (29), менший, в передній частині, крім того на кермо встановлюється кіль (30). Водний велосипед використовується таким чином: У початковому положенні велосипед знаходиться у воді, утримуваний на плаву поплавцем (6), а лопаті гнучкого гвинта (11), в стані спокою, мають плоску форму. Людина сідає в сидінні (4) і за допомогою педалей (5) приводить в дію приводний диск (13), при цьому обертання передається на вісь (8) за допомогою приводного паса (15) і редуктора (14). Під час обертання, за рахунок опору води, лопаті (20) згинаються, приймаючи форму гвинта, до кута визначеного фіксатором, і далі працюють як гребний гвинт, створюючи тягу, при цьому, якщо припинити обертання, лопаті (20) знову приймають плоску, обтічну форму, тим самим не створюючи опору води, що дозволяє рухатися за інерцією. В русі підйомна сила підводних крил (2) і (3) починає виштовхувати водний велосипед з води. Додатково можна підсилити цей ефект, нахиливши кермо (7) на себе, тоді переднє крило (3) підіймається, створюючи додаткову підйомну силу. У міру розгону велосипед повністю або майже повністю «виринає» з води, і тримається на її поверхні за рахунок підйомної сили підводних крил (2) і (3), при цьому привід (8) повністю залишається у воді. Під час руху, за рахунок мінімального опору води, оскільки у воді знаходяться тільки підводні крила (2) і (3) і привід (8), можливо розвивати достатньо високу швидкість. При розгоні і в процесі руху слід утримувати рівновагу, балансуючи своїм тілом. Повороти здійснюються поворотом, рулюючи (7), і балансування тілом. Гальмування - за рахунок опору води, для цього досить просто перестати натискати на педалі (5). На фіг. 1 і 6 показані рівень води (А) до початку руху і рівень води (Б) під час руху, (позиція 1 - рама, позиція 2 - несучий елемент, див. вищий.) Запропонована конструкція дозволяє підвищити ефективність використання м'язової сили людини, швидкість, маневреність, а також використовувати пропоновану конструкцію як легко збірно-розбірну і трансформовану модель, із замінюваними і додатковими механізмами, зокрема, надаючи можливість розробки і установки будь-якого іншого, або нового вигляду рушія, несучого елемента або іншого пристрою. Всі деталі водного велосипеда слід виготовляти з легких матеріалів, не схильних до корозії (пластик, алюміній, гума і інше.) механізми і вироби з металу слід по можливості захистити і ізолювати від попадання води. Для простоти виготовлення, всі деталі розроблені з прокатного профілю, круглого, квадратного і (або) прямокутного перерізу, з розміром перерізу, що дозволяє вставляти один профіль в інший. Фіксація деталей щодо одна одної здійснюється за допомогою сталевих стрижнів, вставлених в отвори в прокатних профілях, або за допомогою затисків. Запропонована конструкція дозволяє підвищити ефективність використання м'язового зусилля людини, підвищити швидкість і маневреність велосипеда, а також комфортність в експлуатації за рахунок розробки універсальної конструктивної схеми з можливістю заміни і регулювання положення всіх несучих елементів і конструкцій. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 55 60 1. Водний велосипед, що містить корпус, який включає раму зі встановленими на ній сидінням і кермом, педальний привід, що з'єднаний з рушієм, та має встановлені на одній осі правий і лівий важелі педалей, і несучі елементи, які виконані у вигляді переднього підводного крила, що кріпиться до керма, та заднього підводного крила, що монтується до рами, який відрізняється тим, що педальний привід виконаний у вигляді привідного диска, що встановлений на рамі, та 3 UA 99400 C2 5 10 15 на якому закріплені правий і лівий важелі педалей, а рушій виконаний у вигляді гнучкого гвинта, що має передні напрямні, які закріплені на осі жорстко, і лопаті, що мають можливість фіксації кута повороту та кріпляться до передніх напрямних шарнірно, причому гнучкий гвинт встановлений на вісь, яка закріплена на рамі за допомогою стійок, та приводиться в рух привідним диском через пасову передачу та редуктор, а також рама містить кріплення для установки несучих елементів і рушія з можливістю регулювання їх положення та нахилу щодо рами і один до одного. 2. Водний велосипед за п. 1, який відрізняється тим, що гнучкий гвинт додатково містить задні напрямні з фіксатором положення, які закріплені на осі шарнірно з можливістю обертання навколо осі і переміщення уздовж неї та до яких шарнірно кріпляться лопаті. 3. Водний велосипед за п. 1, який відрізняється тим, що підводні крила виконані прямими, зігнутими, опуклими або будь-якої іншої форми. 4. Водний велосипед за п. 1, який відрізняється тим, що додатково забезпечений щонайменше двома несучими елементами у формі поплавців, які закріплені до рами з двох сторін за допомогою арочного кріплення. 5. Водний велосипед за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що є повністю розбірним пристроєм. 4 UA 99400 C2 5 UA 99400 C2 6 UA 99400 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7