專利名稱：懸掛式滑翔翼人力飛行驅(qū)動裝置及其地面模擬訓(xùn)練架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種航空運動器械，特別是用于人力飛行運動，涉及一種采用人力驅(qū)動的滑翔翼形式的裝置及其模擬訓(xùn)練架。
背景技術(shù)：
目前利用人力實現(xiàn)用重于空氣的器械飛行是人類的長期夢想和技術(shù)挑戰(zhàn)，上世紀80年代盡管已經(jīng)被國外工程技術(shù)人員采用特別設(shè)計初步實現(xiàn)，但其設(shè)計的裝置過于昂貴，龐大和脆弱，至今還無法在普通氣象條件下進行離地面較高的高度飛行，也就不能成為能夠普及推廣的航空運動器械。目前人力飛行器還是世界各國少數(shù)大學(xué)和研究機構(gòu)繼續(xù)研制的高額經(jīng)費項目。按現(xiàn)有的研究設(shè)計方案看來，在可預(yù)見的未來還很難成為一項能夠普及推廣的航空運動器械?；仡櫲肆︼w行器研究的歷史，成功的例子都是在滑翔機的基礎(chǔ)上增加腳踏驅(qū)動螺旋槳推動裝置實現(xiàn)的，撲翼方式至今沒有成功的例子。但是滑翔飛行器有兩種成功的設(shè)計制造方案，一種是大翼展的帶尾翼的滑翔機，是早期發(fā)展的方案。另一種是后期發(fā)展的懸掛式滑翔翼(三角翼)。該方案由于沒有機身和尾翼，結(jié)構(gòu)簡單輕便，制造成本低，便于拆裝搬運，飛行安全性高，很快得到推廣普及，成為滑翔飛行運動的主流。可是目前世界各國人力飛行器研究設(shè)計單位，始終抱定原有成功的技術(shù)路線，即滑翔機設(shè)計方案。由于保持大翼展減輕重量，使得這種尺寸龐大的重量太輕的人力飛行器從原理上就無法在普通氣象條件的擾動氣流中穩(wěn)定飛行。而從理論上講，只有在懸掛式滑翔翼的基礎(chǔ)上增加腳踏驅(qū)動螺旋槳推動裝置，才能設(shè)計制造出能在普通氣象條件的擾動氣流中穩(wěn)定飛行的人力飛行器。而懸掛式滑翔翼一旦能夠靠人力實現(xiàn)驅(qū)動，克服在無上升氣流時不能爬升的根本性缺陷，則可以實現(xiàn)靠人力飛行的一種相對較簡易，安全的航空運動器械，使得人力飛行成為一種能夠普及推廣的航空運動和競技體育運動。
但是，由于懸掛式滑翔翼沒有機身和座椅，操作員又要靠身體前后和左右擺動來操控飛行，腳踏驅(qū)動螺旋槳推動裝置的設(shè)計成為對工程技術(shù)人員的一項難度很大的挑戰(zhàn)。例如，盡管英國和其他各國的高臺人力飛行大賽規(guī)則都允許在飛行器上附加非儲能的人力驅(qū)動裝置，但多年來，其最大飛行距離和最長留空紀錄保持者采用的還都是無動力的滑翔翼，至今沒有人力驅(qū)動滑翔翼成功飛行的先例，就是這一難題難度的客觀證明。
現(xiàn)有懸掛式滑翔翼是一種相對較簡易，安全的滑翔飛行器，作為一種航空運動器械已經(jīng)在全世界廣泛流行。近年來在配備了汽油發(fā)動機懸掛驅(qū)動裝置后，機動懸掛式滑翔翼已發(fā)展為替代輕型飛機的一種航空器械，廣泛用于航空運動甚至空中攝影和旅游娛樂，其出現(xiàn)就突顯了現(xiàn)有懸掛式滑翔翼作為一種航空運動器械的局限性，即在無上升氣流時不能爬升，只能利用高度換取飛行距離和留空時間。但機動懸掛式滑翔翼的高成本，耗油和污染大氣又使得它不能再成為能夠普及推廣的航空運動。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明提供一種懸掛式滑翔翼人力飛行驅(qū)動裝置及其地面模擬訓(xùn)練架，其目的在于解決了現(xiàn)有的滑翔翼無上升氣流時不能爬升，和機動懸掛式滑翔器高成本，高耗油和污染大氣等方面存在的問題。
技術(shù)方案本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實施的一種懸掛式滑翔翼人力飛行驅(qū)動裝置，其特征在于該驅(qū)動裝置主要由吊架連桿、帶鞍座腳蹬螺旋槳架和吊索三部分構(gòu)成，吊架連桿和吊索的一端設(shè)有吊桿夾和吊索夾，吊架連桿的另一端通過小吊座與帶鞍座腳蹬螺旋槳架活動連接，吊索的另一端也連接到帶鞍座腳蹬螺旋槳架上；帶鞍座腳蹬螺旋槳架的一端設(shè)有鞍座，中部與一個“口”字形結(jié)構(gòu)的架桿固定，腳蹬桿和腳蹬通過帶滾珠軸承腳蹬軸設(shè)置在“口”字形處，在腳蹬桿和腳蹬的腳蹬桿上固定有帶傘齒輪的腳蹬轉(zhuǎn)盤，帶滾珠軸承的螺旋槳軸設(shè)置在架桿中，帶滾珠軸承的螺旋槳軸的一端通過從動傘齒輪同帶傘齒輪的腳蹬轉(zhuǎn)盤上的傘齒輪相互垂直嚙合，另一端設(shè)置有可收折的螺旋槳葉。
小吊座同吊架連桿相連的基座上的一側(cè)設(shè)置有定位螺栓，基座另一側(cè)設(shè)置有滑道和在滑道內(nèi)的限位螺栓。
可收折螺旋槳葉通過螺旋槳芯盤設(shè)置在帶滾珠軸承的螺旋槳軸上；螺旋槳芯盤的前后分別設(shè)置有螺旋槳前整流罩、后整流罩；可收折螺旋槳葉為兩個以螺旋槳芯盤的中心為對稱的葉片。
在每個可收折螺旋槳葉的根部與后整流罩之間連接有小拉力彈簧。
帶傘齒輪的腳蹬轉(zhuǎn)盤上的傘齒輪同從動傘齒輪之間的變速比為1∶3～6。
本發(fā)明還包括一種懸掛式滑翔翼人力飛行驅(qū)動裝置的地面模擬訓(xùn)練架，用于人力飛行運動員地面訓(xùn)練，其特征在于該模擬訓(xùn)練架為權(quán)利要求1中的驅(qū)動裝置固定在一個吊掛梁上，一個三角形操縱架其中的一個角連接在吊掛梁上，另一端通過操縱架拉索將三角形操縱架的另兩個角連接在吊掛梁上；在三角形操縱架或吊掛梁上設(shè)有操作員吊帶。
主吊索通過兩個副吊索同吊掛梁相連。主吊索上端連接固定在通用小型滑軌吊車上成為滑動式結(jié)構(gòu)或者直接連接固定在房頂成為固定式結(jié)構(gòu)。
優(yōu)點及效果本發(fā)明滑翔翼人力驅(qū)動裝置的工作原理是，按現(xiàn)有懸掛式滑翔翼采用的操作員手持操縱三腳架迎風(fēng)跑動方式起飛后，操作員身體轉(zhuǎn)為水平，雙腳伸入帶掛帶腳蹬，操作員在利用雙臂操控飛行同時用雙腿腳驅(qū)動螺旋槳旋轉(zhuǎn)，為飛行提供上升和前進的動力。當(dāng)操作員身體的前后或左右擺動，實現(xiàn)對飛行器的操控時，本發(fā)明裝置可以跟隨操作員身體，繼續(xù)提供推動力，特別是在操作員操滑翔翼轉(zhuǎn)向而上身左右擺動時，本發(fā)明裝置可以跟隨操作員身體作相應(yīng)的左右轉(zhuǎn)動，其推動力方向正好協(xié)助飛行器的轉(zhuǎn)向，使得比無動力滑翔翼轉(zhuǎn)向要方便有效得多。其可收折的螺旋槳葉，既保證在起飛助跑時和降落時槳葉不致觸地，在人力驅(qū)動時自動張開以產(chǎn)生推力，又能在飛行員停止驅(qū)動飛行器滑翔時自動收折，減少滑翔飛行阻力。本發(fā)明解決了現(xiàn)有滑翔飛行器無上升氣流時不能爬升和機動懸掛式滑翔翼高成本，高耗油和污染大氣的問題，而且其簡單的訓(xùn)練操作方法，也極利于其推廣和應(yīng)用；本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單可靠，制作成本低，便于拆裝搬運，飛行安全性高，切實有效可行等特點使其可以成為一種能夠普及推廣的航空運動或競技體育運動或健身運動。
懸掛式滑翔翼人力飛行驅(qū)動裝置的地面模擬訓(xùn)練架可為人力飛行運動員提供地面體能和技能訓(xùn)練條件。


附圖1為本發(fā)明滑翔翼人力驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為本發(fā)明滑翔翼人力驅(qū)動裝置的模擬訓(xùn)練架結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3為本發(fā)明附圖1的局部放大示意圖；附圖4為本發(fā)明與滑翔翼產(chǎn)品配合總體示意圖。
具體實施例方式實施例下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述附圖1中，本驅(qū)動裝置由吊架連桿1與小吊座2，帶鞍座腳蹬螺旋槳架3連接，并通過吊索13和吊索夾14以及吊桿夾15把整個裝置安裝在懸掛式滑翔翼的掛梁上。吊架連桿1上設(shè)有與滑翔翼上的掛梁平行的掛環(huán)，通過鉸鏈與吊桿夾15及小吊座2連接，使本裝置的螺旋槳軸與掛梁大致平行，并可以通過吊架連桿1、吊索13的擺動相對掛梁作前后約30厘米范圍的擺動。帶鞍座腳蹬螺旋槳架3通過兩個豎直方向螺栓安裝在小吊座2下，小吊座的前螺栓孔為弧形滑槽，使得帶鞍座腳蹬螺旋槳架3能夠以后螺栓為軸在水平面作左右約15度范圍的轉(zhuǎn)動(擺動)，吊架連桿1具有可伸縮結(jié)構(gòu)使其長度可調(diào)節(jié)后固定，吊索13也具有結(jié)構(gòu)使其長度可調(diào)節(jié)，吊架連桿1和吊索13在所安裝的懸掛式滑翔翼掛梁上吊桿夾15和吊索夾14的安裝位置也可以前后調(diào)節(jié)，使得本裝置可以適應(yīng)不同身材運動員使用。在腳蹬螺旋槳架3的下部適當(dāng)位置裝有與架桿相垂直的帶滾珠軸承腳蹬軸5，在其兩端裝有常規(guī)運動腳踏車用的腳蹬桿和帶掛帶腳蹬4(一對)。其中一個腳蹬桿上固定有帶傘齒輪腳蹬轉(zhuǎn)盤6。在帶鞍座腳蹬螺旋槳架3的腳蹬軸位置之下，通過“口”字形連接的架桿24中還裝有帶滾珠軸承螺旋槳軸8，螺旋槳軸8的上端固定有從動傘齒輪7，與腳蹬盤上的傘齒輪咬合，另一端固定有帶鉸鏈軸(兩只)的螺旋槳芯盤11，芯盤外沿的鉸鏈軸(共兩只)成對稱分布。腳蹬盤6的傘齒輪與從動傘齒輪7的變速比大致為1∶3～6。槳芯盤的前后裝有螺旋槳前整流罩9，后整流罩10。槳芯盤上的鉸鏈軸連接著可收折螺旋槳葉12(共兩只)，槳葉可以鉸鏈為軸轉(zhuǎn)90度分別呈收折或打開狀態(tài)。在每個槳葉根部與后整流罩之間連接有小拉力彈簧16(共兩只)。拉力彈簧在螺旋槳軸不旋轉(zhuǎn)時能把槳葉拉回收折狀態(tài)，而當(dāng)螺旋槳軸旋轉(zhuǎn)時，離心力會使槳葉呈打開狀態(tài)。圖中標注23為鞍座。
本驅(qū)動裝置盡可能全部采用中空構(gòu)件，所有桿件的斷面采用橢圓或流線形，用輕質(zhì)材料如高強度鋁合金，工程塑料，碳纖維樹脂等制作。在保證必需的機械強度和可接受的制作成本條件下，使重量盡量減輕。
附圖2中，顯示了本發(fā)明地面模擬訓(xùn)練架結(jié)構(gòu)和與驅(qū)動裝置配合工作狀況。地面模擬訓(xùn)練架由吊掛梁17，操縱架18(三角型)，操縱架拉索19(共四根)，運動員吊帶20，主吊索21，副吊索22(共兩根)等組成。在吊掛梁17上通過吊桿夾15與吊架連桿1鉸鏈接以及吊索夾14吊索13懸掛了人力飛行驅(qū)動裝置，使本裝置的帶鞍座螺旋槳軸與掛梁大致平行。運動員通過運動員吊帶20也吊掛在吊掛梁17上，運動員雙手抓操縱架橫桿，身體大致保持水平，雙腿腳蹬踏腳蹬驅(qū)動螺旋槳，進行訓(xùn)練。如果主吊索21上端固定在訓(xùn)練場房頂梁，稱為固定式；如果主吊索21上端固定在常規(guī)小型懸吊式軌道滑車(配有一定長度的水平滑軌)上(圖中未畫出)，則稱為前進活動式。
固定式地面模擬訓(xùn)練架上運動員的訓(xùn)練，可以按照靜態(tài)平衡方式和圓錐運動動態(tài)平衡方式兩種方式進行。其訓(xùn)練水平，可以通過達到平衡時主吊索偏離垂直的角度，主吊索長度，運動員體重及維持時間來考核。前進活動式地面模擬訓(xùn)練架上運動員的訓(xùn)練水平，可以通過運動員的啟動加速度和前進速度等來考核。地面模擬訓(xùn)練架是與懸掛式滑翔機人力飛行驅(qū)動裝置合起來除可為人力飛行運動員作地面模擬訓(xùn)練外，本身(特別是圓錐運動動態(tài)平衡方式和前進活動式)也可以成為一種運動競技或娛樂器械。
如附圖3所示在帶鞍座腳蹬螺旋槳架3上吊架連桿1與可收折螺旋槳葉12之間設(shè)置吊索13，吊架連桿1通過鉸鏈同小吊座2相連，小吊座2上同吊架連桿1相連的基座25的一側(cè)上設(shè)置有定位螺栓26，基座25另一側(cè)上設(shè)置有滑道27和設(shè)置在滑道27內(nèi)的限位螺栓28；當(dāng)操作人員操作此裝置需要轉(zhuǎn)向時帶鞍座腳蹬螺旋槳架3會以定位螺栓26為軸，在滑道27和設(shè)置在滑道27內(nèi)的限位螺栓28的作用下實現(xiàn)左右約15度范圍的擺動，吊索13既起到牽制帶鞍座腳蹬螺旋槳架3的作用也起到靈活協(xié)助轉(zhuǎn)向的作用，同時本裝置的推動力方向正好協(xié)助飛行器的轉(zhuǎn)向，使得比無動力滑翔翼轉(zhuǎn)向要方便有效得多；本裝置中的吊架連桿1和吊索13的長度可根據(jù)操作人員的身材及需求隨意調(diào)整。
附圖4表述了本發(fā)明與懸掛式滑翔翼配合飛行狀況。在飛行中運動員身體成水平方向。圖中虛線表述起飛時或著陸時運動員成直立狀態(tài)，螺旋槳葉呈收折狀態(tài)，確保螺旋槳葉不會與地面(起飛臺面)刮碰。在運動員停止蹬踏，飛行器進入滑翔狀態(tài)時，運動員身體保持水平方向，螺旋槳葉也呈收折狀態(tài)。
如附圖1、2、4所示，將一種滑翔翼人力驅(qū)動裝置28中的吊架連桿1和吊索13通過吊桿夾15和吊索夾14連接在吊掛梁17上使帶鞍座腳蹬螺旋槳架3與吊架連桿1大致平行，操作員通過操作員吊帶20吊掛在吊掛梁17上，操作員雙手抓三角形操縱架18橫桿，臀部壓住鞍座23，身體大致保持水平，雙腿腳蹬踏滑翔翼人力驅(qū)動裝置28中的腳蹬桿和腳蹬4驅(qū)動收折螺旋槳葉12旋轉(zhuǎn)，進行模擬訓(xùn)練，操作員在訓(xùn)練時可通過小吊座2上的滑道27和設(shè)置在滑道27內(nèi)的限位螺栓28作左右約15度范圍的擺動，主吊索21即可固定在訓(xùn)練場房頂梁形成固定式訓(xùn)練也可固定在常規(guī)小型懸吊式軌道滑車的配有一定長度的水平滑軌上形成前進活動式訓(xùn)練，其造價較低、方便靈活的特點非常利于大眾化的推廣應(yīng)用。
從現(xiàn)有技術(shù)來看，憑現(xiàn)有的懸掛式滑翔翼產(chǎn)品與本發(fā)明實施后的一般產(chǎn)品相配合，一般體力的操作員還難以實現(xiàn)平地起飛的人力飛行運動和比賽。但是在原有懸掛式滑翔翼的運動場地(高臺，或小山包)開展，本發(fā)明的實施，則足以使飛行距離，高度，留空時間比原有的無動力懸掛式滑翔翼運動的紀錄都得到突飛猛進的提高。目前的類似所謂“高臺人力飛行大賽”或“鳥人飛行大賽”只能對水面進行，不便于觀眾欣賞比賽，而本發(fā)明使得在較低的起飛設(shè)施對地面開展真正的人力飛行競技比賽成為可能。
權(quán)利要求
1.一種懸掛式滑翔翼人力飛行驅(qū)動裝置，其特征在于該驅(qū)動裝置主要由吊架連桿(1)、帶鞍座腳蹬螺旋槳架(3)和吊索(13)三部分構(gòu)成，吊架連桿(1)和吊索(13)的一端設(shè)有吊桿夾(15)和吊索夾(14)，吊架連桿(1)的另一端通過小吊座(2)與帶鞍座腳蹬螺旋槳架(3)活動連接，吊索(13)的另一端也連接到帶鞍座腳蹬螺旋槳架(3)上；帶鞍座腳蹬螺旋槳架(3)的一端設(shè)有鞍座(23)，在中部有一個“口”字形結(jié)構(gòu)的架桿(24)，腳蹬桿和腳蹬(4)通過帶滾珠軸承腳蹬軸(5)設(shè)置在“口”字形處，在腳蹬桿和腳蹬(4)的腳蹬桿上固定有帶傘齒輪的腳蹬轉(zhuǎn)盤(6)，帶滾珠軸承的螺旋槳軸(8)設(shè)置在架桿(24)中，帶滾珠軸承的螺旋槳軸(8)的一端通過從動傘齒輪(7)同帶傘齒輪的腳蹬轉(zhuǎn)盤(6)上的傘齒輪相互垂直嚙合，另一端設(shè)置有可收折的螺旋槳葉(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸掛式滑翔翼人力飛行驅(qū)動裝置，其特征在于小吊座(2)同吊架連桿(1)相連的基座(25)上的一側(cè)設(shè)置有定位螺栓(26)，基座(25)另一側(cè)設(shè)置有滑道(27)和在滑道(27)內(nèi)的限位螺栓(28)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸掛式滑翔翼人力飛行驅(qū)動裝置，其特征在于可收折螺旋槳葉(12)通過螺旋槳芯盤(11)設(shè)置在帶滾珠軸承的螺旋槳軸(8)上；螺旋槳芯盤(11)的前后分別設(shè)置有螺旋槳前整流罩(9)、后整流罩(10)；可收折螺旋槳葉(12)為兩個以螺旋槳芯盤(11)的中心為對稱的葉片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸掛式滑翔翼人力飛行驅(qū)動裝置，其特征在于在每個可收折螺旋槳葉(12)的根部與后整流罩(10)之間連接有小拉力彈簧(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸掛式滑翔翼人力飛行驅(qū)動裝置，其特征在于帶傘齒輪的腳蹬轉(zhuǎn)盤(6)上的傘齒輪同從動傘齒輪(7)之間的變速比為1∶3～6。
6.一種如權(quán)利要求1所述的懸掛式滑翔翼人力飛行驅(qū)動裝置地面模擬訓(xùn)練架，其特征在于該模擬訓(xùn)練架為權(quán)利要求1中的驅(qū)動裝置固定在一個吊掛梁(17)上，一個三角形操縱架(18)其中的一個角連接在吊掛梁(17)上，另一端通過操縱架拉索(19)將三角形操縱架(18)的另兩個角連接在吊掛梁(17)上；在三角形操縱架(18)或吊掛梁(17)上設(shè)有操作員吊帶(20)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的懸掛式滑翔翼人力飛行驅(qū)動裝置地面模擬訓(xùn)練架，其特征在于主吊索(21)通過兩個副吊索(22)同吊掛梁(17)相連；主吊索(21)上端連接固定在通用小型滑軌吊車上成為滑動式結(jié)構(gòu)或者直接連接固定在房頂成為固定式結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種滑翔翼人力驅(qū)動裝置及其地面模擬訓(xùn)練架，包括滑翔翼人力驅(qū)動裝置和滑翔翼人力驅(qū)動裝置的模擬訓(xùn)練架，滑翔翼人力驅(qū)動裝置包括吊架連桿、小吊座、帶鞍座腳蹬螺旋槳架、架桿、腳蹬桿和腳蹬、帶滾珠軸承腳蹬軸、帶傘齒輪的腳蹬轉(zhuǎn)盤、帶滾珠軸承的螺旋槳軸、從動傘齒輪、可收折螺旋槳葉、吊索。本發(fā)明的目的在于解決了現(xiàn)有的滑翔翼無上升氣流時不能爬升，和機動懸掛式滑翔器高成本，高耗油和污染大氣等方面存在的問題。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單可靠，制作成本低，便于拆裝搬運，飛行安全性高，切實有效可行等特點在與滑翔翼產(chǎn)品配合后，使得人力飛行可以成為一種能夠普及推廣的航空運動或競技體育運動或健身運動。
文檔編號G09B9/02GK101033005SQ200710010928
公開日2007年9月12日 申請日期2007年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月11日
發(fā)明者譚大剛 申請人:譚大剛