一种直立人水上漂移的设计方案
本发明涉及一种直立人水上漂移的设计方案，属于A部分“人类生活要求”娱乐产品领域的体育运动产品发明类的技术方案。
背景技术
一、水上漂的梦想
武侠剧书中有句歌词是这样写的：曾梦想仗剑走天涯，轻功水上漂的功夫。
我们人类一直在梦想、在尝试用各种方法，就像在陆地上步行一样，能在水面上轻松自如的行走。
水上行走的关键在于受力平衡，所以目前有两种方案
——方案A：增加水的密度，有一个湖叫做死海，密度大于人体密度，人可以躺在湖面。
——方案B：跑，飞速跑，以极速奔跑。那么这个速度要多快呢？第一宇宙速度即7.9km/s①。
二、问题的提出
有一个湖叫做死海，密度大于人体密度，人可以躺在湖面。但至今还没有直立状态的自然人可站立在湖面。笔者认为主要原因如下：
压强公式：P＝F/S；其中P指压强,F指正压力,S是接触面积
P单脚/p平躺＝30000Pa/1000Pa＝30(倍)
P双脚/p平躺＝15000Pa/1000Pa＝15(倍)
也就是说，一个人直立状态且单脚着地时对地面的压强，比同样重量的平躺人大接近30倍，
一个人直立状态且双脚着地时对地面的压强，比同样重量的平躺人大接近 15倍⑦。
小结：同一个体重特征的自然人，由于状态不同，对水平面的压强的大小也不同，所以结果也不同。这是一个物理现象。
三、解决的方法
同理，现在就以直立人双脚都接触水平面为例
当人平躺时候的压强，类似在每平方分米的水平面上，最多只能放1个物体，可使物体漂浮于水面或水中，而不下沉。
当人直立时候的压强，类似在每平方厘米水平面，放置了15个同样的物体，但要使物体也漂浮水面或水中而不下沉，采用降低总体的重心、减少总密度、增加与水的接触面积和提高水上漂移速度四种方法，可达到目标。
总之，一种直立人水上漂移的设计方案的实现图(3)，是运用了水的浮力和张力原理，且选择直立状态的合适的自然人，站立在水面或水中进行水上行走的方案。具体办法如下
(一)降低总重心，增加稳定度
根据不倒翁的动态平衡原理，我们设计直立人站在水平面上，其总体的重心偏低，这样直立人在漂移过程中，就不太容易摔下来，倒在水里。
方法是增加合适位置的充气装置，上轻下重，且尽量的扩大与水平面的接触面积。
(二)扩大接触面，增加稳定度
增加与水平面的接触面积方法简介如下
没有装备时候，人体的左右二只脚底与水面接触。
穿上本设计的装备后，四只脚蹼加尾巴接触水面。
人体左右二只脚蹼与水的接触面初定为，比原二只脚底面积大2倍左右，还有第三和第四只充气脚蹼，还有1至于5条尾巴的接触面。
(三)增加充气装置，降低总密度
本设计的方法是：选择合适的直立人，穿戴好本设计的全部外加的充气装置，直立于水中进行漂移的水上运动图(3)。
合适的直立人
为了降低直立于水面或水中的人之总密度的目的，我们对于合适的直立人的要求是：具有一定自制力的、体重越小越好、身高则是越高越好的瘦长条体型的直立人。
这样当穿戴上同样体积的空心装备时候，密度减低就越大，根据以上要求的合适的直立人，初定为体重不大于20千克的直立人，岁数不小于6岁，会独立走路、有自控力的普通自然人⑤。
外加的充气装置
合适的直立人身穿一件带尾巴的充气浮力马甲图(4)，左右各一个，共二个充气手臂圈图(5)和充气手腕手环实图(6)，左右双手像撑着二根拐杖一样，握住第三和第四只充气脚上面的把手图(7)，由于加上了这些充气装置，人的总密度就降低了。
(四)增加速度，提高稳定度
本设计有手动款和电动款二种款式。
电动款由于漂移速度较手动款加速了许多，故比手动款更为平稳。根据具体情况进行择优录用。
小结：当我们穿戴上本装备与水平面接触面的向下的总密度小于水的密度，那么，我们直立于水中的站立人，也就不会沉于水下，而是像在陆地上走路一样，可以在水面上行走自如了。
根据浮力原理，直立人总密度小于水的密度，那么直立人就像船一样，可以漂移在水中行走。
根据张力原理，直立人与水平面接触面的向下的总压强小于水的张力所对应的最大压强时，那么可以像水黾一样，在不破坏水的张力的情况下，便能在水面上，按一定的速度，轻松自如的行走。。
三、外加的装备
本设计的外加设备主要包括：(1)带尾巴的充气浮力马甲图(4)；(2)充气手臂圈图(5)；(3)充气手腕手环图(6)；(4)第三只电动充气脚；(5)第四只电动充气脚；(6)带按钮的把手示意图(7)；(7)减震器图(8)；(8)电动圆柱凸轮或电动划水桨(14)；(9)带划水勺沟的反穿脚蹼图(12)；(10)若干电线。
本设计的有二种款式,手动款和自动款。当直立人按动按钮，即由第三和第四充气脚蹼上面的二个把手柄上面的按钮开关；不按就是手动款挡，按下就是自动款档。
四、水上漂的方法
考虑到四只脚蹼的抓水力量的最大，所以四只脚蹼，由脚背外形类似水鸭的脚蹼，底部外形是向里面凹进去的饭勺形状的凹沟，作为划水勺沟的脚蹼。
为了减小水的阻力，四只脚蹼位置设计为，前面是面积小的脚跟，后面则是面积大的脚趾，我们简单描述为把脚蹼反穿。总之，这里手动和自动状态的脚蹼，都是有划水勺沟的反穿脚蹼图(12)。
本设计方案有自动款和手动款二种款式，通过手柄上的按钮开关进行切换。
(一)自动款的漂移方法
原动力是第三只和第四只电气充气脚。
(1)电动圆柱凸轮漂移
大拇指按下手柄附近一个按钮开关，第三只和第四只电气充气反穿脚蹼，开始上下划水，然后带动左右反穿脚蹼和尾巴，拖在水面上(或中)漂移。
(2)电动划水桨漂移
大拇指按下手柄附近一个按钮开关，第三只和第四只电气充气反穿脚蹼，开始旋转划水，然后带动左右反穿脚蹼和尾巴，拖在水面上(或中)漂移。
(二)手动款的漂移方法
外形结构与自动款一样，只是没有打开手柄上面的电动按钮。
(1)左右脚蹼为原动力
大拇指不按手柄附近一个按钮开关，处于手动状态。先由左右的二只反穿脚蹼上下划水，然后带动第三、第四只反穿脚蹼和尾巴，拖在水面上(或中)漂移。
(2)第三、第四脚蹼为原动力
大拇指不按手柄附近一个按钮开关，处于手动状态。先由第三只和第四只的二只反穿脚蹼上下划水，然后带动左右反穿脚蹼和尾巴，拖在水面上(或中) 漂移。
以上四种漂移方法，最佳为第一种的电动圆柱凸轮漂移。由加快速度的电动桨划水，使四个反穿脚蹼和一件充气浮力马甲延伸的带尾巴，一直与水平面接触，以增大接触面。
而其他三种方法，相同点使四个脚蹼中，有二个脚蹼抬起、放下的交替上下划水法，相比第一种方法，接触面减少，效果就欠佳一点。
本设计方案简单容易操作，有一定的实用新型特征，适用于娱乐和竞技的水上运动项目。
参考电子文献：
①知乎：人可以在水上行走吗？
②百度百科：飘浮
③百度百科：壁虎
④百度百科：水黾
⑤PCbaby百科：6岁宝宝身高体重
⑥百度知道：一个人平躺在床上，他对床面的压强最接近于1000Pa帕
⑦百度知道：每只脚与地面的接触面积0.02平方米
发明内容
：一、理论依据
(一)漂移概念
飘和漂的区别是：
飘一般是和风有关的，比如随风飘扬。
漂一般是和水有关的，表达停留在液体表面不下沉，比如树叶在水面上漂着。
物体在液体中浮沉时共有上浮、下沉、悬浮、漂浮、沉底五种状态。
飘浮，指固体或液体在气体中受到的浮力不小于重力的情况。固体一部分露出表面时，受到浮力与重力平衡，这种现象叫做漂浮。
固体完全浸没在液体或气体中，浮力与重力平衡，叫做悬浮。而飘浮，专指固体或者液体在气体中情况，包括悬浮情况②。
总之，漂浮是指物体在液体表面受到浮力与重力平衡，且不下沉的状态。漂浮状态的物体朝某个方向移动，简称漂移。
一种直立人水上漂移的设计方案，是指直立的人漂浮在水面上或水中，进行水上漂浮移动的水上运动项目。
(二)压强之比
同一个人直立状态与平躺状态对水平面的压强之比为15至30倍，这就是咸河海水里面没有直立状态的站立人的原理。
好比图钉的图钉帽和图钉尖，对松木的压强大小不一样的原理。
图钉主要是由图钉帽和图钉尖组成。当大拇指对着松木按图钉帽时，只要稍微用力，图钉尖就可压进松木。
反之，当手指用同样大小的力按着图钉尖时，图针帽就不能压进松木。
换言之，我们的平躺状态对于水面的接触面，好比图钉帽对着松木。压强小，接触面大；而直立状态对于水面的接触面，则类似图钉帽尖头对着松木。压强变大，接触面变小。
总之，由于压强大小不同等原因，使能够以平躺状态在河海漂浮之人，却不能直立状态的站立水面上漂浮的行走。
二、实现方法
直立人站立水上漂移的实现方法主要有四种方法
(一)重心降低，增加稳定
一个不倒翁，在竖立状态处于平衡时，重心和接触点的距离最小，即重心最低。
根据这个原理，穿戴好外加辅助设备后的直立人总的重心尽量偏低，增加稳定度，使直立人在水面上行走水过程中，不太容易掉到水里。
(2)增加总体积，总密度小于水密度
本设计方案要求直立人的体重不大于20千克，即体重要轻，身高要高的合适的普通人。这样穿戴上充气设备后，总密度比未下降比穿戴之前有较明显的降低，以达到人体的总密度小于水密度之目的。
所谓合适的普通人是指，有一定自制力且会走路的自然人。根据要求，6至 8岁的儿童或可达到人体总密度小于水密度之目的普通人，均可尝试此项水上娱乐活动项目。
小于6岁的自然人的自制力欠佳，体重太大的自然人，穿戴上充气设备后，总密度下降又不太明显，不能达到目标要求。
理论上，当我们穿戴上本装备与水平面接触面的向下的总密度小于水的密度，那么，我们直立于水中的站立人，也就不会沉于水下，而是像在陆地上走路一样，可以在水面上行走自如了。
当我们穿戴上本装备与水平面接触面的向下的总压强小于水的张力所对应的最大压强时，那么可以像水黾一样，不破坏水的张力，在水面上行走。
(3)增加与水的触面，增加稳定度
水的密度与空气密度之比为773.395205(倍)
(1000：1.293＝773.395205)。
原本直立人站立于水面时，与水面接触面是二脚底面。
现在直立人站立于水面时，与水面接触面是(1)左右双脚的反穿脚蹼面(2) 双手通过减震弹簧和硬质充气脚，变成第三个脚、第四个脚的反穿脚蹼面(3) 带尾巴的充气马甲拖下水面一至五根尾巴。
(4)增加漂移速度
本设计的水上步行装置的漂移，有二种款式,自动款和手动款，即自动滑行，手动步行。自动款要比手动款更平稳。
三、外加设备结构和功能
(一)外加设备结构
一种直立人水上漂移的设计方案的外加设备主要包括，(1)一件带尾巴的充气浮力马甲图(2)左右各一个，共二个充气手臂圈；(3)左右各一个，共二个充气手腕手环实；(4)左右各一个，共二个左右二只脚的反穿脚蹼；(5)左右各一个，共二个，即左右二只手延伸为第三和第四只电动充气脚和反穿脚蹼 (6)若干电线。
(二)外加设备结构功能
(1)弹簧减震器装置的结构，对于紧握把手的手臂向下的压力，具有分散力量和缓冲的作用。
(2)反穿脚蹼，脚蹼的外形结构，脚背外形类似水鸭的脚蹼，底部外形是向里面凹进去的类似饭勺形状的凹沟，以增加划水的力度。反穿脚蹼则具有减压的作用。
反穿脚蹼向后舀水的功能是，根据作用力与反作用力原理，向后舀水后，直立人就会向前步行。
(3)增加体积，减少密度
一件带尾巴的充气浮力马甲；双手套有充气手环；充气水袖，增加体积减少密度的作用。
(4)四个反穿脚蹼和一件充气浮力马甲延伸带尾巴，具有扩大接触面的作用
(5)增加速度的电动档，比手动挡更平稳漂浮于水平面，
类似左右拐杖的第三、第四只充气脚和其内含的电动划水装置，简介如下
主要是由有按钮的把手，减震装置，电动划水装置，硬质塑料充气脚外壳等组成。
当按下把手上面的按钮开关时，第三和第四只充气脚就处于电动状态。
当放开把手上面的按钮开关时，第三和第四只充气脚就处于手动状态。
(6)二种电动划水装置
电动圆柱凸轮，把旋转运动转化为直线运动的圆柱凸轮，从而带动脚蹼，上下交替把水向后面舀水，根据作用力与反作用力原理，直立人就会向前进行水上步行。
电动划水桨，就如同普通划船的电动划水桨一样，四只反穿脚蹼和充气浮力马甲延伸的尾巴，一直漂浮于水面或水中，进行向前快速滑行。
四、漂移的方法
一种直立人水上漂移的设计方案，身穿一件带尾巴的充气浮力马甲，左右脚各套于一只反穿脚蹼里面，左右双手各一根按住像拐杖一样的，充气脚的手柄。手柄靠近大拇指附近有一个按钮开关，作为控制自动档和手动款的切换按钮。二种款式,自动款和手动款简介如下：
(一)自动款漂移
原动力是第三只和第四只电气充气脚。
(1)电动圆柱凸轮漂移
(2)电动划水桨漂移
(二)手动款漂移
外形结构与自动款一样，只是没有打开手柄上面的电动按钮。
(1)左右脚蹼为原动力
(2)第三、第四脚蹼为原动力
大拇指不按手柄附近一个按钮开关，处于手动状态。先由第三只和第四只的二只反穿脚蹼上下划水，然后带动左右反穿脚蹼和尾巴，拖在水面上(或中) 漂移。
以上四种漂移方法，最佳为第一种的电动圆柱凸轮漂移。由加快速度的电动桨划水，使四个反穿脚蹼和一件充气浮力马甲延伸的带尾巴，一直与水平面接触，以增大接触面。
而其他三种方法，相同点使四个脚蹼中，有二个脚蹼抬起、放下的交替上下划水法，相比第一种方法，接触面减少，效果就欠佳一点。
总之，一种直立人水上漂移的设计方案，就是由直立状态的合适的人，穿戴上本设计的装备，便能在水面上(或漂浮于水中，是脚部之偏下部分的一部分而非完全浸没在水中)轻松自如的行走。
附图说明
:本专利说明书附图共十五张：
图(1)正穿脚蹼示意图
图(2)反穿脚蹼示意图
图(3)直立漂流人示意图
图(4)带尾巴的充气浮力马甲示意图
图(5)充气手臂圈实体图
图(6)充气手腕手环实体图
图(7)带按钮的把手示意图
图(8)减震器实体图
图(9)壁虎尾巴形状实体图
图(10)上半身示意拼图
图(11)下半身示意拼图
图(12)底部带划水勺沟的脚蹼示意拼图
图(13)底部带电动划水桨的脚蹼示意拼图
图(14)把旋转运动转化为直线运动的圆柱凸轮实体图
图(15)电动圆柱凸轮加带划水勺沟的脚蹼示意拼图
具体实施方式
：
理论依据：
①知乎：人可以在水上行走吗？
可以
水上行走的关键在于受力平衡，所以有两种方案
——方案A：增加水的密度。有一个湖叫做死海，密度大于人体密度，人可以躺在湖面。
——方案B：飞速跑，以极速奔跑
②百度百科：飘浮
飘浮，指固体或液体在气体中受到的浮力不小于重力的情况。固体一部分露出表面时，受到浮力与重力平衡，这种现象叫做漂浮(注意“漂”、“飘”的区别)。固体完全浸没在液体或气体中，浮力与重力平衡，叫做悬浮。而飘浮，专指固体或者液体在气体中情况，包括悬浮情况。
③百度百科：壁虎
壁虎是蜥蜴的1种，又称"守宫"。西南地区称“四脚蛇”、“巴壁虎”，"巴壁蜥"等。体背腹扁平，身上排列着粒鳞或杂有疣鳞。指、趾端扩展，其下方形成皮肤褶襞，密布腺毛，有粘附能力，可在墙壁、天花板或光滑的平面上迅速爬行。
④百度百科：水黾
水黾是水生半翅目类昆虫，栖息于静水面或溪流缓流水面上。身体细长，非常轻盈；前脚短，可以用来捕捉猎物；中脚和后脚很细长，长着具有油质的细毛，具有防水作用。体色黑褐色，体长约22mm，也能够在陆地上生活一段时间。
⑤PCbaby百科：6岁宝宝身高体重
生长指标
六到八岁《儿童身高体重对照表(世卫组织标准)》:
男 女
年龄 体重(千克) 身高(厘米) 体重(千克) 身高(厘米)
6.0岁 男 18.4-23.6 111.2-121.0 女 17.3-22.9 109.7-119.6
7.0岁 男 20.2-26.5 116.6-126.8 女 19.1-26.0 115.1-126.2
8.0岁 男 22.2-30.0 121.6-132.2 女 21.4-30.2 120.4-132.4
本设计选择，体重不大于20千克，身高(厘米)不小于116厘米，能自由的步行，正常的普通人，即可。
⑥百度知道：一个人平躺在床上，他对床面的压强最接近于1000Pa帕
假设人的质量60kg，与床的接触面宽度为0.35m，长度为1.7m。
所以压力F＝G＝600N，接触面积S＝0.35×1.7m^2≈0.6m^2
则压强P平躺＝F/S＝600/0.6＝1000Pa
⑦百度知道：每只脚与地面的接触面积0.02平方米
质量是60千克的人,每只脚与地面的接触面积是200平方厘米,当他站在地面和正常步行时,脚对地面的压强有多大？
人对地面的压力：F＝G＝mg＝60kgx10N/kg＝600N
双脚着地：当他站在地面时,脚对地面的压强：P双脚＝F/S1＝600N/0.04平方米＝15000Pa
单脚着地：当他正常步行时,单对地面的压强：
P单脚＝F/S2＝600N/0.02平方米＝30000Pa
P单脚/p平躺＝30000Pa/1000Pa＝30(倍)
双脚着地：当他正常步行时,双脚对地面的压强：
P双脚/p平躺＝15000Pa/1000Pa＝15(倍)
也就是说，一个人直立状态且单脚着地时对地面的压强，比同样重量的平躺人大接近30倍，
一个人直立状态且双脚着地时对地面的压强，比同样重量的平躺人大接近 15倍。
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