阅读说明：本技术 一种随速变刚度脚蹼 (Speed-dependent rigidity-variable foot web ) 是由 朱光 于 2018-06-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种随速变刚度脚蹼,包括蹼板和纵向龙骨,位于所述蹼板的纵向侧边上的纵向龙骨至少有一根为刚度可变的变刚度纵向龙骨,所述变刚度纵向龙骨包括至少一段的刚性杆和至少一个的刚度随速调节装置,所述刚度随速调节装置与刚性杆首尾相接或藏于中空的刚性杆内部,所述藏于中空的刚性杆内部的刚度随速调节装置包括刚性杆内部中空的锥管,以及锥管内部装有的非牛顿流体或与锥管共纵轴线且可沿锥管的纵轴线纵向移动的锥杆,当刚度随速调节装置由锥管和锥杆组成时,锥管和锥杆之间还装有使发生纵向移动的锥杆复位的复位弹性元件。(The invention discloses a speed-dependent rigidity-variable fin, which comprises a fin plate and a longitudinal keel, wherein at least one of the longitudinal keels on the longitudinal side edge of the fin plate is a rigidity-variable longitudinal keel, the rigidity-variable longitudinal keel comprises at least one section of rigid rod and at least one rigidity-dependent speed adjusting device, the rigidity-dependent speed adjusting device is connected with the rigid rod end to end or is hidden in the hollow rigid rod, the rigidity-dependent speed adjusting device hidden in the hollow rigid rod comprises a hollow conical tube in the rigid rod and a conical rod which is filled with non-Newtonian fluid or has a common longitudinal axis with the conical tube and can move longitudinally along the longitudinal axis of the conical tube, and when the rigidity-dependent speed adjusting device consists of the conical tube and the conical rod, a reset elastic element for resetting the conical rod which moves longitudinally is also arranged between the conical tube and the conical rod.)

一种随速变刚度脚蹼

技术领域

本发明涉及游泳装备和潜水装备行业，特别涉及一种随速变刚度脚蹼，用于游泳运动、潜水运动。

背景技术

当代社会，游泳运动和潜水运动越来越普及，各种游泳装备、潜水装备层出不穷，绝大多数的游泳装备和潜水装备都是以脚蹼为前进的主要推进工具，常见的有双脚各穿一只的双脚双蹼和双脚共穿一只的双脚单蹼，还有双脚共穿一只的仿生尾鳍，双脚双蹼是游泳者通过双腿交替打水产生前进的推动力，双脚单蹼和仿生尾鳍是游泳者通过双腿同步打水产生前进的推动力。

无论是双脚双蹼、双脚单蹼还是仿生尾鳍，均有其最适合的单一打水频率，游泳者只有以该打水频率打水，才能获得最佳的推进力；当游泳者希望改变游速，比如以更高的频率打水高速快游或者以较低的频率打水低速慢游时，推进的效率均会下降，尤其是当游泳者以较高的频率打水时，不仅推进效率不高，而且还会很快产生疲劳感。

发明内容

针对当今现有的游泳装备和潜水装备的主要推进工具双脚双蹼、双脚单蹼和仿生尾鳍所没有较好地解决在高速快游和低速慢游两种状态下均能获得较高的推进效率的不足之处，本发明人结合人体运动结构特点，通过科学合理地运用人体工学，提供出一种随速变刚度脚蹼，借助该随速变刚度脚蹼，游泳者可以以较高的频率打水高速快游，也可以以较低的频率打水低速慢游，随着游速的变化或游泳者摆腿频率的变化，随速变刚度脚蹼的变刚度纵向龙骨的刚度随之发生变化，无论在何种频率下打水，游泳者均可以有效提高有用功的比重，最大限度地提升游泳和潜水的前进效率和游速且节省体力，充分发挥出游泳者在水中的行进潜能，最终达到长时间、长距离连续高速巡游的目的；游泳者通过变速巡游，还可以有效降低长距离、长时间连续巡游时产生的疲劳感。

本发明具体采用如下方案：

一种随速变刚度脚蹼，包括蹼板和纵向龙骨，其特征在于：位于所述蹼板的纵向侧边上或中部的纵向龙骨至少有一根为刚度可变的变刚度纵向龙骨，所述脚蹼包括双脚共穿一只的双脚单蹼、双脚各穿一只的双脚双蹼，还包括双脚共穿一只的仿生尾鳍，双脚单蹼即海豚蹼。

双脚单蹼的纵向龙骨通常为左右两根，分别位于双脚单蹼的蹼板的左右两侧的两条纵向侧边上，通常情况下，该两根纵向龙骨均为变刚度纵向龙骨；仿生尾鳍的纵向龙骨通常也为左右两根，分别位于仿生尾鳍的鳍板的左右两侧的两条纵向侧边上，通常情况下，该两根纵向龙骨也均为变刚度纵向龙骨。双脚双蹼的每一只脚蹼的纵向龙骨通常也为左右两根，分别位于双脚双蹼的每一只脚蹼的左右两侧的两条纵向侧边上，通常情况下，该两根纵向龙骨也均为变刚度纵向龙骨。纵向侧边即纵向轮廓外沿。

所述变刚度纵向龙骨包括至少一段的刚性杆和至少一个的刚度随速调节装置，所述刚度随速调节装置与刚性杆首尾相接或藏于中空的刚性杆内部。

所述藏于中空的刚性杆内部的刚度随速调节装置包括刚性杆内部中空的锥管，以及锥管内装有的非牛顿流体或与锥管共纵轴线且可沿锥管的纵轴线纵向移动的锥杆，当刚度随速调节装置由锥管和锥杆组成时，锥管和锥杆之间还装有使发生纵向移动的锥杆复位的复位弹性元件，所述锥杆包括横截面周长连续变化的光滑表面锥杆，也包括横截面周长不连续变化的阶梯表面锥杆，所述阶梯表面锥杆包括长度固定、形状固定的阶梯表面型锥状杆和长度可变、可伸缩的拉杆天线型锥状杆。所述横截面周长连续变化的光滑表面锥杆，通常为长度固定、形状固定的光滑表面型锥状杆。

上一段落中所述的变刚度纵向龙骨的刚性杆为整根的中空的锥管，自游泳者行进方向的前方一端向游泳者行进方向的后方一端的横截面轮廓周长及内部的空腔横截面周长均逐渐减小，锥杆的横截面轮廓周长自游泳者行进方向的前方一端向游泳者行进方向的后方一端也相应的逐渐减小。对于光滑表面型锥状杆、阶梯表面型锥状杆，锥管内设有的受拉型复位弹性元件作用于其大头端，或锥管内设有的受压型复位弹性元件作用于其小头端，迫使其向游泳者行进的方向复位，光滑表面型锥状杆、阶梯表面型锥状杆的大头端即朝向游泳者行进方向的前端，小头端即后端；对于拉杆天线型锥状杆，锥管内设有的受拉型复位弹性元件穿过拉杆天线型锥状杆的中空的各级伸缩节作用于各级伸缩节之中横截面周长最小的末级杆的朝向游泳者行进方向的前端，或锥管内设有的受压型复位弹性元件作用于拉杆天线型锥状杆的各级伸缩节之中横截面周长最小的末级杆的朝向游泳者行进方向的后端，所述末级杆即当拉杆天线型锥状杆各级伸缩节完全伸出状态下朝向游泳者行进方向向后数的最末端的那级杆，通常情况下，复位弹性元采用受拉型复位弹性元，比如拉伸弹簧或橡皮筋，将其一端固定于所述中空的锥管的横截面周长较大的一端即朝向游泳者行进方向的前端的内壁上，另一端穿过拉杆天线型锥状杆中空的各级伸缩节与拉杆天线型锥状杆的各级伸缩节之中横截面周长最小的末级杆的前端头相固定。本段落中所述的受拉型复位弹性元件或受压型复位弹性元件均装于锥管内部的空腔中且其纵轴线与锥管同轴，受拉型复位弹性元件的两端分别与锥杆的大头端、锥管内部的空腔的大头端相固定，受压型复位弹性元件的两端分别与锥杆的小头端、锥管内部的空腔的小头端相接触。

当刚度随速调节装置由锥管和光滑表面型锥状杆组成或由锥管和阶梯表面型锥状杆组成时，随着摆腿频率增大，离心力或惯性力增大，光滑表面型锥状杆或阶梯表面型锥状杆克服复位弹性元件的弹力沿锥管的纵轴线向后移动，变刚度纵向龙骨的弯曲刚度变大；摆腿频率减小时，随着离心力或惯性力减小，光滑表面型锥状杆或阶梯表面型锥状杆在复位弹性元件的弹力作用下，沿锥管的纵轴线向前移动，变刚度纵向龙骨的弯曲刚度变小；当刚度随速调节装置由锥管和拉杆天线型锥状杆组成时，随着摆腿频率增大，离心力或惯性力增大，拉杆天线型锥状杆克服复位弹性元件的弹力沿锥管的纵轴线向后逐级伸出，变刚度纵向龙骨的弯曲刚度变大，越靠近外层的那级杆的横截面周长越大、质量越大、所受离心力或惯性力越大，越先伸出；摆腿频率减小时，随着离心力或惯性力减小，拉杆天线型锥状杆在复位弹性元件的弹力作用下，沿锥管的纵轴线向前逐级收入，变刚度纵向龙骨的弯曲刚度变小，越靠近内层的那级杆的横截面周长越小、质量越小、所受离心力或惯性力越小，越先收入。锥管和锥杆之间还填充有减小锥管和锥杆之间摩擦阻力的润滑介质，所述润滑介质包括但不限于润滑油、润滑脂、润滑液；所述复位弹性元件包括但不限于压缩弹簧、拉伸弹簧、碟簧、弹片、橡皮筋。

当刚度随速调节装置由锥管和非牛顿流体时，随着摆腿频率增大，非牛顿流体使得变刚度纵向龙骨的弯曲刚度变大；随着摆腿频率减小，非牛顿流体使得变刚度纵向龙骨的弯曲刚度变小。

所述与刚性杆首尾相接的刚度随速调节装置包括活塞筒、活塞杆，复位弹簧，活塞杆内部为中空腔且其朝向活塞筒一端开设有与活塞筒中空腔相贯通的阻尼孔，复位弹簧布置于活塞筒与活塞杆之间且位于活塞筒内，复位弹簧、活塞筒、活塞杆三者共纵轴线，活塞筒和活塞杆的中空腔内填充有液体或气体或同时填充有液体和气体，刚性杆与刚度随速调节装置首尾相接的具体联接方式为铰接或刚性连接，刚性杆和刚度随速调节装置的纵轴线相互平行或成角度。

通常情况下，上一段落中所述的每一根变刚度纵向龙骨由2个或2个以上的刚度随速调节装置和数量相当的刚性杆彼此相间首尾相接而组成，刚性杆与刚度随速调节装置首尾相接的具体联接方式为共纵轴线的刚性连接或铰接，还可以为纵轴线彼此成夹角的铰接，游泳者行进方向的前方一端的变刚度纵向龙骨上的刚度随速调节装置和刚性杆的横截面轮廓周长最大，游泳者行进方向的后方一端的变刚度纵向龙骨上的刚度随速调节装置和刚性杆的横截面轮廓周长最小。摆腿频率增大时，刚度随速调节装置使得变刚度纵向龙骨的弯曲刚度变大；摆腿频率减小时，刚度随速调节装置使得变刚度纵向龙骨的弯曲刚度变小。

所述刚度随速调节装置与刚性杆首尾相接，同时此处所述刚性杆内部为中空的空腔结构，其内部藏有另一刚度随速调节装置。

上一段落中所述的与刚性杆首尾相接的刚度随速调节装置为由活塞筒、活塞杆，复位弹簧等元件组成的刚度随速调节装置，刚性杆内部藏有的另一刚度随速调节装置由锥管及其内部的容纳物组成，所述锥管内的容纳物是指非牛顿流体，或者锥杆加复位弹性元件再加润滑介质。摆腿频率增大时，两种类型的刚度随速调节装置均使得变刚度纵向龙骨的弯曲刚度变大；摆腿频率减小时，两种类型的刚度随速调节装置均使得变刚度纵向龙骨的弯曲刚度变小。

本发明中，制作所述刚性杆的材料包括但不限于工程塑料、玻璃钢、碳纤维、薄壁钢、铝合金、钛合金、薄壁铜合金、陶瓷、钢化玻璃、竹、木材、尼龙，轻质且高强度，以满足长时间、大负荷工作的要求。

本发明的优点在于：

1.本发明的随速变刚度脚蹼，游泳者可以以较高的频率打水高速快游，也可以以较低的频率打水低速慢游，随着游速的变化或游泳者摆腿频率的变化，随速变刚度脚蹼的变刚度纵向龙骨的刚度随之发生变化，无论在何种频率下打水，游泳者均可以有效提高有用功的比重，最大限度地提升游泳和潜水的前进效率和游速且节省体力，充分发挥出游泳者在水中的行进潜能，最终达到长时间、长距离连续高速巡游的目的。

2.本发明的随速变刚度脚蹼，游泳者通过变速巡游，可以有效降低长距离、长时间连续巡游时产生的疲劳感。

3.本发明结构轻巧，工作可靠，相应的制作工艺简单，成本低廉，便于大规模生产和普及使用。

附图说明

图1为本发明的包含蹼板和左右两根纵向龙骨的随速变刚度脚蹼的组成结构简图。

图中：1、随速变刚度脚蹼；101、蹼板；102、纵向龙骨。

其中左右两根纵向龙骨102均为变刚度纵向龙骨。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本发明的一种随速变刚度脚蹼1的组成结构，主要包括蹼板101和左右两根纵向龙骨102，其中左右两根纵向龙骨102均为变刚度纵向龙骨。

本发明的具体实施例如下：

实施例一：如图1所示，本发明的一种随速变刚度脚蹼1，主要包括蹼板101和左右两根纵向龙骨102。

图1中所示的随速变刚度脚蹼1为双脚单蹼，其纵向龙骨102为左右两根，分别位于双脚单蹼的蹼板101的左右两侧的两条纵向侧边上，该两根纵向龙骨102均为变刚度纵向龙骨。

上一段落中所述的变刚度纵向龙骨包括整根的刚性杆和藏于其内部的刚度随速调节装置。该刚度随速调节装置由刚性杆内部中空的锥管和锥管内的容纳物组成。该容纳物可以是非牛顿流体，也可以是锥杆加复位弹性元件再加润滑介质。

该刚性杆自游泳者行进方向的前方一端向游泳者行进方向的后方一端的横截面轮廓周长及内部的锥管空腔的横截面周长均逐渐减小，锥管内的容纳物的横截面轮廓周长自游泳者行进方向的前方一端向游泳者行进方向的后方一端也相应的逐渐减小。

当游泳者摆腿频率增大时，该刚度随速调节装置使得变刚度纵向龙骨的弯曲刚度变大；摆腿频率减小时，该刚度随速调节装置使得变刚度纵向龙骨的弯曲刚度变小。

游泳者可以以较高的频率打水高速快游，也可以以较低的频率打水低速慢游，随着游速的变化或游泳者摆腿频率的变化，随速变刚度脚蹼1的变刚度纵向龙骨的弯曲刚度随之发生变化，无论在何种频率下打水，游泳者均可以有效提高有用功的比重，最大限度地提升游泳和潜水的前进效率和游速且节省体力，充分发挥出游泳者在水中的行进潜能，最终达到长时间、长距离连续高速巡游的目的；游泳者通过变速巡游，还可以有效降低长距离、长时间连续巡游时产生的疲劳感。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。