水 上“ 滑 雪 ”器*

□ 袁军峰 □ 卢伟江 □ 孙 健

武汉理工大学 机电工程学院 武汉 430070

目前，国内外的水上行走类娱乐装置有冲浪板、水上自行车、摩托艇等，这些装置普遍存在成本较高、结构复杂、操作技巧性强等现象，不符合普通民众的需求。而通过船身或浮子提供动力的水上自行车则机构臃肿，娱乐性不够。笔者设计的水上滑雪器结合了滑雪的乐趣与船桨划水的乐趣，使游客在水上体验滑雪和划船的双重感觉，具体装置介绍如下。

1 水上滑雪器的结构

如图1所示，水上滑雪器由手柄、脚踏处、齿轮、齿条、复位弹簧、滚轴、棘轮、滑轮、桨轮、棘爪等组成，浮力由船只保证，动力由船桨提供。手柄与齿条相连接，可以实现自由空间的姿态。齿轮与齿条的啮合起到了增速和省力的作用，齿条与复位弹簧相连接，可让使用者在完成一次划水动作后滚轴自动恢复到原位，节省了力气。齿轮上固连着棘爪，通过棘爪作用使棘轮做单向回转运动。棘轮与滑轮固连，滑轮与桨轮固连，从而使整个机构实现桨轮划水的动作。

图1 水上滑雪器结构图

整个机构由两个部分组成，两部分通过铰链连接，双脚各踏一个部分，这种连接方式可以保证船的转向由两脚的控制来实现，增加了趣味性。

2 重心的确定

由于水上滑雪器是一个水上娱乐装置，安全性是很重要的，所以船体重心位置的选择极为重要。水上滑雪器的重量为75 kg，根据水上滑雪器上零部件的布置，经计算它的重心位置在脚踏处。为了达到平衡，尽量使重心位于船体的几何中心，人的另一个脚的站立点应该设置在另一块板的脚踏处。

3 吃水深度的确定

水上滑雪器的设计总重为75 kg，一个人如果按80 kg计算，单个船体承受的人体重量为40 kg，因此单个船体的排水量应为77.5 kg。

当排水量达到77.5 kg时，吃水深度约为130 mm。应用SolidWorks建模，再测算体积，发现当体积为775×105mm3时，吃水深度的测量为129 mm，同时考虑到船体会因为其它各种原因的增重，例如后期设计增设座椅、防护罩等，会使吃水深度增加，所以预计最终吃水深度约为150 mm，因此船体高度设计为300 mm。

4 船体的连接

两个船体依靠前后两个铰链连接在一起，前面的连接增加了一个自由度，可以保证船体在行驶时形成不同的角度。当遇到不平稳的情况时，两处的铰链可以保持两个船体在同一水平面内不翻船。后期的设计可以在船体的前端内侧增设两块橡皮，当两船体的前端相碰时，橡皮可以起到缓冲吸振作用。

5 结束语

水上滑雪器将划水和滑雪两项运动结合起来，充满了新意和刺激性，通过简单的转向结构，使水上滑雪器的运动更灵活，安全性更强。相对其它同类产品而言，该产品结构简单紧凑，操作简易，适合在公共场合推广。

［1］ 谢家瀛.组合机床设计简明手册(第 1版)［M］.北京：机械工业出版社，1994.

［2］ 范云涨，陈兆年.金属切削机床设计简明手册(第1版)［M］.北京：机械工业出版社，1994.

［3］ 李洪.机械制造工艺金属切削机床设计指导(第1版)［M］.沈阳：东北工学院出版社，1989.