用於衝浪艇尾鰭的一體化水翼的製作方法

2023-12-12 09:24:37 3

專利名稱：用於衝浪艇尾鰭的一體化水翼的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於衝浪艇尾鰭(surf craft fins)的一體化水翼。本發明特別適用於衝浪板尾鰭。但是本發明不限於該應用領域，也可應用於其他衝浪艇。
背景技術：
為了能夠對衝浪艇的部件進行準確的說明，有必要定義與其相關的專業術語，具體如下衝浪艇在其預計的移動方向上大致呈長條狀，因此有一條縱軸和一條與該衝浪艇的龍骨呈直角的橫軸，兩軸略微平行於預計承載衝浪艇的水面。為方便起見，與長條狀件和橫軸均呈直角的軸以下將被簡稱為桅杆軸。長條狀件與桅杆軸所處的平面以下將被簡稱為縱平面。長條狀件與橫軸所處的平面以下將被簡稱為浮面。橫軸與桅杆軸所處的平面以下將被簡稱為橫平面。一般情況下，尾鰭大致以桅杆軸的方向突起於衝浪艇底面。尾鰭通常與縱平面平行或位於縱平面的兩邊。有時，會成對配備尾鰭，兩鰭彎曲端之間的距離要比兩鰭末端之間的距離近。由於用戶往往追求性能更高、速度更快的衝浪艇，因此多年來尾鰭的設計就成為了衝浪艇的開發重點。在海上船隻中，「翼」一詞一般被用作「水翼」的簡稱，因此其一般所指的意義與 「翼」一詞相同。通常，水翼的作用是當海上船隻行進時為其提供升力或其他力。因此，在本說明書中，除非上下文另有指明，否則「水翼」一詞指一種因海上船隻，或更具體地說，因衝浪艇在水中的運動而產生反作用力的結構。水翼通常平行於或與衝浪艇的浮面呈銳角。衝浪艇底面的尾鰭和尾鰭裝置可使使用中的衝浪艇易於操控。尾鰭設計的改進通常是指對這種可操控性的提升。衝浪艇尾鰭有時配有小翼(wings),起到水翼的作用。例如，被稱為韋伯(Webber) 尾鰭的設計早在2004年前後就已公開，但韋伯尾鰭並無法為衝浪或相關運動有效提供浮力，因為它只是在海浪面上滑動而沒有深入海浪面以下，而且沒有與曲線分隔、起決定性作用的頂端設計，這就是導致當有海浪時尾鰭在海浪面上滑動的原因。本發明的目的在於為衝浪艇尾鰭提供可緩解一個或多個典型的尾鰭和尾鰭裝置所固有的問題的一體化水翼。本發明的目的還在於為衝浪艇尾鰭提供可有益於提升衝浪艇的可操控性的一體化水翼。通過以下說明，本發明的其他目的和優點可顯而易見。

發明內容
鑑於上述內容，本發明在一個方面廣泛涉及一種用於衝浪艇尾鰭的一體化水翼， 其包括大體平坦的底部，該底部延伸於基底邊緣和與該基底邊緣隔開的過渡邊緣之間；大體平坦的水翼部分，該水翼部分與底部呈一定角度並從底部的過渡邊緣延伸至與該過渡邊緣隔開的中間邊緣；大體平坦的端部(tip portion),該端部從水翼部分的中間邊緣延伸並與底部大致平行；用於將衝浪艇尾鰭固定於具有浮面的衝浪艇的固定裝置；其中底部、水翼部分和端部構成一個共存的整體。通常情況下，尾鰭通過與基底邊緣相連的安裝裝置安裝在衝浪艇的艇身。當安裝在衝浪艇艇身時，底部和端部優選大致平行於桅杆軸。在一個優選實施例中，水翼部分可與底部和端部大致呈直角且底部的過渡邊緣可大致平行於基底邊緣。在該形式中，衝浪艇艇身上的水翼部分大致平行於衝浪艇的浮面。在其他優先實施例中，水翼部分可與底部和端部呈鈍角，或者基底、過渡和中間邊緣可略微不平行。應當理解的是，在將尾鰭安裝到衝浪艇底面時，對相關角度的精密調整決定了部件的並置關係，而這可對本發明衝浪鰭的性能產生重要影響。水翼部分和底部、端部之間的角度優選在90°到110°之間。基底邊緣和過渡邊緣相交形成的夾角角度優選在0°到20°之間。水翼過渡邊緣和中間邊緣之間的夾角角度優選在0°到5°之間。此外，過渡邊緣和中間邊緣優選是圓滑的，以使本發明尾鰭各個部分的相交平面實現平滑過渡。圓邊的半徑優選在5mm到40mm之間。此外，本發明的尾鰭優選由具有彈性的柔性材料製成，可允許各部分相對於其他部分產生彎曲。例如,水翼部分和其他部分之間可實現高達20°的彎曲度。另外,根據本發明，優選配備一對反向尾鰭。上述底部、水翼部分和端部大致為平坦狀。但是，衝浪艇尾鰭領域的專業人員應當理解，尾鰭的各個部分不一定都是平的，表面可以是光滑且略微彎曲的。此外，衝浪艇尾鰭領域的專業人員還應當理解，大致平坦的表面與圓滑或弧形邊緣平滑過渡。


為使本發明更易於理解及實踐，現參考附圖對本發明的優選實施例和圖示進行說明，其中圖I至圖4是根據本發明的為衝浪艇鰭而設計的一體化水翼的透視圖；圖5至圖7顯示了圖I至圖4中所示的衝浪鰭的工作原理；圖8至圖10進一步顯示了圖I至圖4中所示的衝浪鰭的工作原理；圖11顯示的三個示意圖一同說明了圖I至圖4中所示的衝浪鰭各部分之間的關圖12以圖解形式顯示了由軟體生成的用於衝浪艇尾鰭的一體化水翼且尾鰭依照圖示的運動而承受壓力。
具體實施例方式圖I至圖4中所示的鰭10具有底部11、從底部延伸的水翼部分12和從水翼部分延伸的端部13。底部沿過渡邊緣16過渡到水翼部分，在圖I和圖2中，該過渡邊緣大致平行於沿底部基底延伸的基底邊緣15。在圖3和圖4中，過渡邊緣與底部邊緣不平行，在底部和端部平面內輕微彎曲。從底部的基底邊緣伸出兩個突出的安裝凸耳14，這兩個安裝凸耳隔開排列且大致呈大小相等的矩形稜柱體。配置這樣的安裝凸耳可以將尾鰭安裝在主流衝浪艇的尾鰭收置槽中。尾鰭的水翼部分和端部之間為中間邊緣17。在圖3中，中間邊緣是呈一定角度的， 但在圖I、圖2和圖4中，中間邊緣是有點圓的。此外，在圖3中，至少水翼部分與底部、端部都呈鈍角。在圖I至圖4所示的所有實施例中，端部大致平行於底部。所有實施例中的尾鰭都止於頂端(tip) 18，如果按照製造衝浪艇尾鰭的一般方法，該頂端是有一定彎曲度的。圖5所示的尾鰭不是平的，而是帶有一定的彎曲度，底部與水翼部分存在彎曲的過渡，而在這種衝浪鰭的實施例中沒有端部設計(或者至少不平行於底部)。水翼與尾鰭呈 90°的水翼角度25，但可達到最大20°的彎曲度(拐度)26。圖6和圖7顯示的是安裝在衝浪板28上且沒有端部設計(或為了表達更清晰而省略了端部)的尾鰭，目的是為了顯示水翼部分的理想彎曲度，實線代表了水翼部分的起始位置而虛線19和20代表了其可以彎曲到的位置，箭頭21表示彎曲方向。例如，水翼部分可從自然位置形成最大20°的彎曲角度27，在圖6和圖7所示的尾鰭中，當水翼部分處於自然位置時與底部呈90°靜止角29。此外，圖6和圖7還顯示了底部和裝有尾鰭的衝浪艇22之間的關係。圖8為尾鰭的示意圖，圖9為尾鰭的側視圖，兩圖中尾鰭各部件的附圖標記相同。圖10側視圖中所示尾鰭的水翼部分與底部和端部呈角度非常大的鈍角。尾鰭具有前緣23和尾緣24設計，符合衝浪艇尾鰭的一般尾鰭形狀，即前緣和尾緣彎曲並相切，形成一條有頂端的曲線。如圖11所示，底部與端部的高度比例也可有所不同。例如，基底高度31 (即底部高度)可以佔鰭整個高度32的三分之一或三分之二，這個高度還可以依靠頂端高度33 (即端部高度加上或減去一個與水翼部分和底部、端部所呈角度相當的數值)來調節。橫向邊緣和中間邊緣之間的水翼部分寬度通常為尾鰭高度的5%到20%。圖12所示的是軟體生成的用於衝浪艇的一體化水翼40由於壓力形成了陰影，陰影較重的區域表示壓力較大，陰影較輕的區域表示壓力較小。可以看出，陰影較重的高壓區域41位於鰭的前緣51。陰影較輕的區域42、43、44和45的壓力逐漸減小，即鰭和水翼表面的壓力從前到尾緣52逐漸減小。在使用過程中，將按照本發明設計的用於衝浪艇尾鰭的一體化水翼安裝到衝浪艇的艇身可為衝浪艇提供更佳的可操控性。例如，如果將本發明的尾鰭安裝到衝浪板板身的基底，那麼當衝浪板在水中移動時，這種尾鰭在某種程度上可起到水翼的作用。無論整個尾鰭都是柔性材料製成還是僅在剛性部件之間用柔性材料作為銜接，舉例來說，衝浪者在衝浪時轉動衝浪板或者在水中進行其他操控動作，會對尾鰭產生側向力，從而使尾鰭產生彎曲。可用正常方法將尾鰭安裝在衝浪艇艇身上，如在該領域內名為「FCS」的方法，但應當理解的是，也可使用其他尾鰭安裝系統並使用上文提到的凸耳等不同安裝裝置來將本發明的尾鰭安裝到衝浪艇上。預計衝浪者可能會更青睞於可拆卸尾鰭，這樣就可以根據不同的衝浪條件，使用本發明的尾鰭來替換沒有水翼的標準尾鰭了。應該相信的是，與那些在尾鰭基底添加了衝浪者所熟知的翼梢小翼的設計相比， 如在尾鰭基底底部添加「布魯斯萊克斯頓(Bruce Lexton)型小翼」,根據本發明設計的衝浪艇尾鰭集成水翼為衝浪艇帶來了升力及不同的動力性能。根據本發明設計的衝浪艇尾鰭一體化水翼加大了水翼部分的面積，而無需移動或彎曲小翼或水翼部分。本發明的衝浪艇尾鰭一體化水翼的設計目的在於，通過使流經尾鰭的水產生更大的負壓和正壓，最大程度地提高升力並使衝浪艇離開水面，從而實現可操控性的最大化。此外，在本設計中，只有尾鰭頂端從水翼部分向上彎曲，這樣，通過翻轉，尾鰭的負載和釋放能夠創造最大驅動力，而不是使整個尾鰭彎曲，避免連接在尾鰭中部的翼梢小翼產生不必要的運動。由於存在翼梢小翼的緣故，該區域面積較小，所以正反水流無法對翼梢小翼施加過大壓力，因為翼梢小翼連接在主尾鰭上且產生了不必要的彎曲。這限制了翼梢小翼的大小，反過來也限制了可能產生的升力的大小。此外，由於在本發明的衝浪艇尾鰭一體化水翼的主要尾鰭設計中，在衝浪艇任意一側的水翼部分的面積較大，為衝浪艇提供了最大升力(可通過改變水翼部分的寬度來改變)，使整個艇身達到適當的平衡，從而在不產生彎曲的情況下實現最佳的操控性。因此，文中所述的角度是經發明人試驗的角度，而且水翼與基底的角度可小於或大於90°，可據此來調整水翼截面寬度。經證明，角度約為30°和60°且水翼部分角度為 5°的、根據本發明設計的衝浪艇尾鰭一體化水翼的原型可有效地產生升力。可根據所需升力的大小來改變水翼部分的角度(5。)，此外還可根據這些略有不同的升力角度來開發相應的尾鰭收置槽，而無需對尾鰭進行改造。應該相信的是，根據本發明設計的衝浪艇尾鰭一體化水翼提供了足夠的額外升力，與普通直尾鰭相比，減少了腳部在衝浪板上為加速或減速而進行的上下移動。此外，由於尾鰭頂端的寬度大於尾鰭基底，使衝浪艇對海浪面產生更大的抓力，而且使衝浪者在海浪面上以及在浪谷中翻轉變得更加容易。在根據本發明設計的衝浪艇尾鰭一體化水翼中，用於提供升力的水翼部分與尾鰭的主體部分由一整塊材料製成，以產生升力並提供最大的操控性。尾鰭水翼表面的設計目的在於最大程度地減小水下阻力並使衝浪艇在水中產生最大升力，以最大程度地減小水的張力及裝有尾鰭的衝浪艇在水中的阻力。雖然已參考具體例子對本發明進行了說明，但所屬領域的專業人員應當理解的是，在不脫離本文所闡述及以下權利要求書所定義的廣泛範圍和領域的情況下，本發明可存在其他實施形式。
權利要求
1.一種用於衝浪艇尾鰭的一體化水翼，包括大體平坦的底部，該底部延伸於基底邊緣和與該基底邊緣隔開的過渡邊緣之間； 大體平坦的水翼部分，該水翼部分與底部呈一定角度並從底部的過渡邊緣延伸至與該過渡邊緣隔開的中間邊緣；大體平坦的端部，該端部從水翼部分的中間邊緣延伸並與底部大致平行；用於將衝浪艇尾鰭固定於具有浮面的衝浪艇的固定裝置；且其中底部、水翼部分和端部構成一個共存的整體。
2.根據權利要求I所述的一體化水翼，其中所述水翼部分與所述底部和所述端部大致呈直角。
3.根據權利要求2所述的一體化水翼，其中所述底部的所述過渡邊緣大致平行於所述基底邊緣。
4.根據權利要求3所述的一體化水翼，其中所述水翼部分大致平行於衝浪艇的浮面。
5.根據權利要求3所述的一體化水翼，其中所述水翼部分與底部和端部呈鈍角且所述基底、過渡和中間邊緣不平行。
6.根據權利要求I至3中任意一項所述的一體化水翼，其中所述水翼部分和所述底部、 端部之間的角度在90°到110°之間。
7.根據權利要求I至3中任意一項所述的一體化水翼，其中所述基底邊緣和所述過渡邊緣相交形成的夾角角度在0°到20°之間。
8.根據權利要求I至3中任意一項所述的一體化水翼，其中水翼部分的過渡邊緣和中間邊緣之間的夾角角度在0°到5°之間。
9.根據前述權利要求中任意一項所述的一體化水翼，其中所述尾鰭由具有彈性的柔性材料製成，所述尾鰭可允許各部分相對於其他部分產生彎曲，可使水翼部分和其他部分之間的最聞彎曲度達到20°。
全文摘要
一種用於衝浪艇尾鰭的一體化水翼，包括大體平坦的底部，該底部延伸於基底邊緣和與該基底邊緣隔開的過渡邊緣之間；大體平坦的水翼部分，該水翼部分與底部呈一定角度並從底部的過渡邊緣延伸至與該過渡邊緣隔開的中間邊緣；大體平坦的端部，該端部從水翼部分的中間邊緣延伸並與底部大致平行；用於將衝浪艇尾鰭固定於具有浮面的衝浪艇的固定裝置；其中底部、水翼部分和端部構成一個共存的整體。
文檔編號B63B35/79GK102612463SQ201080046547
公開日2012年7月25日 申請日期2010年10月14日 優先權日2009年10月15日
發明者S·L·弗蘭西斯 申請人:福利茲股份有限公司