[發明專利]人力驅動船及其所需的人力驅動裝置

在審

• 申請號: 201580066261.6
• 申請日: 2015-10-06
• 公開（公告）號: CN107531314A
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 申秉澈
• 申請（專利權）人: 安山動力公司
• 主分類號: B63B7/08
• 分類號: B63B7/08;B63H1/36;B63H16/04;B63H16/08
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司11228
• 代理人: 張秋越

技術領域

本發明涉及在船體的側面將槳向外側劃而移動的小船的技術領域。所述小船大部分是小型的，作為其驅動裝置通常使用非動力即人力驅動裝置，乘船人以前后方向胳膊運動劃槳。

特征上，本發明的人力驅動船是為了乘船人能夠望著小船的行進方向即前方移動，使用將乘船人的前后方向胳膊運動變換為淹水面下的翼(foil)的左右方向運動的機構的人力驅動裝置。

背景技術

本發明涉及用人力驅動船時，以安全確保前方視野并提升驅動能效為目的，以向前劃槳(forward-facing rowing)和振動翼(oscillating foil)的技術知識為基礎。

向前劃槳的最常見例子可見于皮艇或劃艇等船體靈活的小船。但船形左右寬度較大的船是由于乘船人和船體外的水面距離較遠，在槳的中間設置樞軸(pivot)，這種船會受很大的驅動阻力，因此乘船人通常將槳的把手向后拉才能發生驅動力，并不是向前推。這種拉的動作會被樞軸改變運動方向，小船會向乘船人視線的反方向加速(向后劃槳)。

若要在較寬的小船上實現向前劃槳，除了設置一個樞軸之外，還需要其它改造，其中最簡單的解決方案就是槳桿(loom)中間彎曲的“L字形槳”。槳的形狀從把手向船體的寬度方向外側延長，到船體的側方與樞軸相遇，然后向船體的長度方向后方延長后，在其末端結合板狀翼，則乘船人的前后方向胳膊運動變換為翼的左右方向往復運動，如魚擺動尾鰭般發生驅動力。

振動翼作為上述的“如魚般發生驅動力”的手段，是最佳的技術(詳見Robotic Design for SHOAL-Swimming mechanism[on-line],SHOAL Project Consortium,2012.)。下面結合圖1說明用來實現振動翼技術的基本機構的結構和運行就是，在具有既定長度的振動曲柄32的前方末端部分設置第一樞軸11，后方末端部分結合板狀翼12，所述振動曲柄以所述第一樞軸11為中心進行往復旋轉運動(oscillate)時，所述翼12將水向后推而發生驅動力(F)。

除了基本結構之外，在所述翼12的前部分增加第二樞軸13，使翼12對于所述振動曲柄32相對進行旋轉運動則可獲得更高的驅動效率。具體說明其運行原理就是，所述振動曲柄32中立的狀態下，所述第一樞軸11被施加逆時針方向的旋轉力時，所述翼12隨著所述振動曲柄32的后方末端部分較大地移動同時以所述第二樞軸13為中心向順時針方向旋轉，然后在受限制的角度(β)停止并傾斜著推動水，直到該振動曲柄32到達受限制的角度(α)。

然后振動曲柄32變換方向開始向順時針方向旋轉時，所述翼12向逆時針方向旋轉，在受限制的角度停止并推動水，直到所述振動曲柄32到達受限制的角度。

就是說，所述翼12以所述第一樞軸11為中心大大地進行一次往復旋轉運動(oscillate)，同時以第二樞軸13為中心小小地進行二次往復旋轉運動(flap)，從而發生驅動力(F)。

此時，優選地，所述第一樞軸11和第二樞軸13提供對水面垂直的旋轉中心線，防止翼12的往復運動掀動船體。

根據有關振動翼方式驅動裝置的最新研究結果，使翼12的末端部分柔軟可以增加驅動效率(詳見H.Yamaguchi et al.,“Oscillating Foils for Marine Propulsion”,The 4th International Society of Offshore and Polar Engineering Conference,vol.3,1994,pp.539-544.)。

下面使用前面使用的術語介紹將上述L字形槳和振動翼機構組合的先行技術。

最有印象的技術就是Stephen Dupont的美國注冊專利4,867,718(1989.09.19)。其特征是，在L字形槳的彎曲部位提供垂直方向旋轉中心線，使與所述第一樞軸對應的“掃鉸鏈(sweep hinge)”和具有水平方向旋轉中心線的“蒂特鉸鏈”一起結合而在兩個鉸鏈運行時干涉槳的整體運行。從振動曲柄和翼之間的結合結構來看，第二樞軸位于向翼中央后退的位置，并非位于翼的前方末端，這樣的有益效果在于，翼的二次往復旋轉運動(flapping)動作會加快。同一人的美國注冊專利4,867,719(1989.9.19)是在前述發明的結構上追加了滑架(sliding-rigger)。