ВОДНЫЙ ВЕЛОСИПЕД

Предлагаемая полезная модель - «Водный велосипед» относится к сфере удовлетворения жизненных потребностей человека, а именно к предметам для активного отдыха, спортивным снарядам для выполнения физических упражнений, проведения тренировок и возможных соревнований и плавучим транспортным средствам.
Известна конструкция водного велосипеда (патент РФ №2252895, кл. B63B 35/73 от 27.11.2003 г.), содержащего корпус с сиденьем, несущий элемент, руль, установленный на корпусе, педальный привод, соединенный с движителем. Корпус велосипеда выполнен пустотелым, несущим элементом является V-образное подводное крыло с вертикально опущенными вниз законцовками. Крыло соединено с рулем. Движитель выполнен в виде двух хвостовых плавников китообразных бипланно и установленных с положительным углом атаки. Педальный привод выполнен в виде двух рычагов, связанных между собой синхронизатором, прикрепленным к корпусу, при этом рычаги, синхронизатор и плавники соединены между собой посредством эластомерных соединений. Корпус, плавники и крылья изготовлены из композитных материалов. Недостатком данной конструкции является то, что несущий элемент, представляющий собой V-образное подводное крыло, расположен только в передней части велосипеда и при движении велосипеда может осуществиться приподнимание только руля с передней частью корпуса. Задняя часть велосипеда при работе движителя будет совершать колебания в вертикальной плоскости из-за отсутствия постоянной суммарной вертикальной составляющей на его плавниках, так как заявленный положительный угол атаки при колебательных движениях плавников не будет постоянным. При этом ноги велосипедиста будут постоянно находиться в воде, создавая дополнительное сопротивление поступательному движению велосипеда, и снижать тем самым его скорость.
Известен также водный велосипед (патент РФ №2314965, кл. B63B 35/73 от 29.09.2006 г.), содержащий плавучий корпус и несущие элементы, выполненные в виде переднего подводного крыла, соединенного с рулем, закрепленным на корпусе, и заднего подводного крыла. Лопастной движитель велосипеда, выполненный в виде моноласта, установлен позади заднего подводного крыла и своей передней кромкой шарнирно связан с ним с возможностью относительного поворота. Педальный привод включает установленные на одной оси правый и левый рычаги и шарнирно связанные с ними тяги соединенные с лопастным движителем, при этом заднее подводное крыло неподвижно закреплено относительно корпуса, на котором закреплено сидение. Дополнительно водный велосипед содержит раму с поплавками. Недостатком данной конструкции является возникновение знакопеременной вертикальной составляющей при работе движителя, приводящей к колебаниям велосипеда в вертикальной плоскости, а также то, что педальный привод и ноги велосипедиста при его движении остаются в воде, создавая тем самым дополнительное сопротивление движению велосипеда.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является повышение комфортности размещения велосипедиста на предлагаемом велосипеде, увеличение скорости его передвижения по воде, что возможно позволит создать новый вид спортивных состязаний.
Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого водного велосипеда, заключается в том, что велосипедист при его использовании не имеет контакта с водной поверхностью, по которой перемещается, при этом скорость перемещения выше, чем у аналогов, благодаря отсутствию дополнительного сопротивления, и при движении отсутствуют вертикальные колебания велосипеда.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что водный велосипед содержит раму с установленным на ней седлом, рулевой механизм, передние и задние подводные крылья, выполненные по схеме «биплан» и будучи пустотелыми, выполняющими функцию поплавков, движителя в виде гребного винта, получающего вращение от педального привода. Приведенные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для получения указанного технического результата.
Заявленная конструкция водного велосипеда представлена на чертежах, на которых:
на фиг.1 изображен общий вид водного велосипеда;
на фиг.2 изображена схема рулевого механизма;
на фиг.3 изображена гидросхема, с помощью которой производится изменение угла атаки нижних подводных крыльев и положения оси вращения гребного винта.
Полезная модель поясняется конкретным примером выполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения данной совокупностью признаков заявленного технического результата.
Водный велосипед (фиг.1) включает раму 1, седло-сидение 2, рулевой механизм 3, передние 4 и задние 5 подводные крылья, выполненные по схеме «биплан» и состоящие из верхних 4.1 и 5.1, жестко закрепленных на раме и имеющих на торцах дополнительные поплавки, и нижних 4.2 и 5.2., передней частью шарнирно соединенных с верхними крыльями 4.1 и 5.1. Задняя часть нижних крыльев 4.2 и 5.2 шарнирно соединена со штоками цилиндров 6 и 7, установленных шарнирно в кронштейнах 8 и 9 на раме 1 велосипеда. Педальный привод 10, объединенный с движителем - гребным винтом 11 в один корпус 12, установлен в кронштейнах 13, смонтированных на раме 1. На корпусе 12 имеется скоба 14, с которой шарнирно связан шток гидроцилиндра 15. Рулевой механизм 3 содержит рукояти 16, рулевую колонку 17, шарнирно смонтированную на раме 1. На нижнем конце рулевой колонки 17 установлен шкив - барабан 18, вокруг которого 2-3 витками обмотан трос 19 (фиг.2), концы этого троса прикреплены к штокам двухштокового приводного гидроцилиндра 20. Полости приводного гидроцилиндра 20 перекрестно связаны с полостями рабочего двухштокового гидроцилиндра 21 с помощью труб 22. К штокам рабочего гидроцилиндра 21 прикреплены концы троса 23, который 2-3 витками обмотан вокруг шкива-барабана 24, на валу-оси 25 которого закреплена рулевая плоскость 26.
На гидравлической схеме (фиг.3) гидроцилиндры 6 и 7, управляющие положением нижних крыльев 4.2 и 5.2, а также гидроцилиндр 15, управляющий положением оси гребного винта 11 трубопроводами связаны с приводным гидроцилиндром 27, шток которого перемещается с помощью рукояти 28, установленной в кронштейне 29, закрепленным на раме 1 велосипеда.
Благодаря правильному подбору объема нижних подводных крыльев при определенной массе всего велосипеда, велосипед без седока находится в плавающем положении с погруженными в воду нижними подводными крыльями. При посадке седока на велосипед происходит его погружение в воду до верхней поверхности верхних подводных крыльев.
Работа педального привода при горизонтальном положении оси вращения гребного винта и малых углах атаки передних и задних нижних подводных крыльев не обеспечивают необходимой подъемной силы для выхода из воды верхних подводных крыльев, при котором происходит снижение сопротивления движению велосипеда и увеличение его скорости.
Для получения подъемной силы, обеспечивающей выход из воды верхних крыльев, необходимо привести ось гребного винта в положение под углом к горизонту, при котором появляется вертикальная составляющая силы тяги от вращения гребного винта, а также установить оптимальный для достигнутой скорости движения угол атаки передних и задних нижних подводных крыльев, при котором суммарная подъемная сила (с учетом подъемной силы от верхних крыльев и выталкивающей силы «Архимеда») обеспечивает отрыв от поверхности воды верхних крыльев. При этом происходит снижение сопротивления движению велосипеда и увеличение его скорости, при которой необходимая подъемная сила создается при меньших углах атаки и меньшем угле расположения оси вращения гребного винта относительно горизонта, которые необходимо установить для получения максимального эффекта.
Таким образом, для достижения скоростного движения велосипеда седок осуществляет следующие действия. После посадки в седло 2 седок рукоятью 28 совершает перемещение штока приводного гидроцилиндра 27, подавая порции рабочей жидкости в гидроцилиндры 6 и 7, управляющие положением передних и задних нижних подводных крыльев 4.2 и 5.2 для создания оптимального угла их атаки при начальной скорости движения, и в гидроцилиндр 15, управляющий положением оси гребного винта 11 для получения максимальной величины вертикальной составляющей силы тяги, получаемой при его вращении. После чего вращением педалей педального привода 10 приводит во вращение гребной винт 11. При достижении определенной скорости, за счет воздействия всех составляющих суммарной подъемной силы происходит отрыв от поверхности воды верхних крыльев 4.1 и 5.1. После отрывает поверхности воды верхних крыльев 4.1 и 5.1 сопротивление движению велосипеда падает, скорость растет, подъемная сила, возникающая на подводных крыльях 4.2 и 5.2, увеличивается. При этом отпадает необходимость в созданных углах атаки подводных крыльев 4.2 и 5.2, а также в полученной величине угла между осью вращения гребного винта 11 и горизонтом. В этом случае седок рукоятью 29 совершает обратное перемещение штока приводного гидроцилиндра 28, подавая порции рабочей жидкости в противоположные полости гидроцилиндров 6, 7 и 15, приводя тем самым в исходное положение нижние подводные крылья 4.2 и 5.2, а также ось гребного винта 11. При этом сумма всех составляющих подъемной силы при достигнутой скорости движения велосипеда достаточна для поддержания его в положении, при котором в воде находятся только нижние подводные крылья.
При необходимости поворота седок осуществляет действия аналогичные тем, что и на обычном велосипеде. При необходимости повернуть налево (направо) седок поворачивает рукоять 16 против часовой стрелки (по часовой стрелке). При этом шкив-барабан 18, установленный на нижнем конце рулевой колонки 17, вращаясь в том же направлении, перемещает с помощью троса 19 шток приводного двухштокового гидроцилиндра 20 влево (вправо), тем самым подавая порцию рабочей жидкости по трубам 22 в левую (правую) полость рабочего двухштокового гидроцилиндра 21. При перемещении его штока вправо (влево) прикрепленный к концам штока трос 23 поворачивает шкив-барабан 24 по часовой стрелке (против часовой стрелки), на валу-оси 25 которого установлена рулевая плоскость 26, тем самым обеспечивая поворот велосипеда налево (направо). Повышенная поперечная устойчивость велосипеда достигается, благодаря наличию на торцах верхних крыльев 4.1 и 4.2 дополнительных поплавков.
В качестве рабочей жидкости используется экологически безопасная, не загрязняющая природную воду жидкость. Например - BP Biohyd SF-5, имеющая соответствующий европейски и сертификат.
Таким образом, предложенная полезная модель водного велосипеда, благодаря комфортному положению седока-велосипедиста, достижению высоких скоростей передвижения, может быть использована для проведения различных соревнований и активного отдыха на воде.