CN110732124A - 一种速度敏感泄压反流阀及其随速自动变刚度特性的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种速度敏感泄压反流阀及其随速自动变刚度特性的应用，所述速度敏感泄压反流阀包括液压缸、单向阀、储能组件，液压缸位于中部，液压缸的前端接单向阀，液压缸的后端接储能组件，液压缸、单向阀、储能组件三者共纵轴线，所述单向阀只能向液压缸出油的方向开启；所述速度敏感泄压反流阀与脚蹼的蹼板、纵向龙骨中空的锥管中所设有的储液腔或储气腔对接，或者所述速度敏感泄压反流阀与仿生尾鳍的鳍板、纵向龙骨中空的锥管中所设有的储液腔或储气腔对接；带有速度敏感泄压反流阀的脚蹼，或带有速度敏感泄压反流阀的仿生尾鳍，具有随速自动变刚度特性，推进功率可变，即具有变速功能；所述储液腔或储气腔还可填充非牛顿流体或DEFLEXION减震材料。

Description

一种速度敏感泄压反流阀及其随速自动变刚度特性的应用

技术领域

本发明涉及游泳装备和潜水装备行业，特别涉及一种速度敏感泄压反流阀及其随速自动变刚度特性的应用，目前主要用于游泳运动、潜水运动。

背景技术

当代社会，游泳运动和潜水运动越来越普及，各种游泳装备、潜水装备层出不穷，绝大多数的游泳装备和潜水装备都是以脚蹼为前进的主要推进工具，常见的有双脚各穿一只的双脚双蹼和双脚共穿一只的双脚单蹼，还有双脚共穿一只的仿生尾鳍，双脚双蹼是游泳者通过双腿交替打水产生前进的推动力，双脚单蹼和仿生尾鳍是游泳者通过双腿同步打水产生前进的推动力。

无论是双脚双蹼、双脚单蹼还是仿生尾鳍，均有其最适合的单一打水频率，游泳者只有以该打水频率打水，才能获得最佳的推进力；当游泳者希望改变游速，比如以更高的频率打水高速快游或者以较低的频率打水低速慢游时，推进的效率均会下降，尤其是当游泳者以较高的频率打水时，不仅推进效率不高，而且还会很快产生疲劳感。

发明内容

针对当今现有的游泳装备和潜水装备的主要推进工具双脚双蹼、双脚单蹼和仿生尾鳍所没有较好地解决在高速快游和低速慢游两种状态下均能获得较高的推进效率的不足之处，本发明人结合人体运动结构特点，通过科学合理地运用人体工学，提供出一种带有速度敏感泄压反流阀的脚蹼，或一种带有速度敏感泄压反流阀的仿生尾鳍，借助以上两种游泳、潜水装备的随速自动变刚度特性，游泳者可以以较高的频率打水高速快游，也可以以较低的频率打水低速慢游，随着游速的变化，或者游泳者摆腿频率或摆腿速率的变化，所述速度敏感泄压反流阀能够自动调节以上两种游泳、潜水装备的纵向弯曲刚度，从而自动调节脚蹼或仿生尾鳍的推进功率，所述脚蹼或仿生尾鳍为可变推进功率脚蹼或可变推进功率仿生尾鳍，即所述脚蹼或仿生尾鳍均具有变速功能；游泳者无论在何种频率下打水，游泳者均可以有效提高有用功的比重，最大限度地提升游泳和潜水的前进效率和游速且节省体力，充分发挥出游泳者在水中的行进潜能，最终达到长时间、长距离连续高速巡游的目的；游泳者通过变速巡游，还可以有效降低长距离、长时间连续巡游时产生的疲劳感。

本发明具体采用如下方案：

一种速度敏感泄压反流阀及其随速自动变刚度特性的应用，所述的一种速度敏感泄压反流阀包括液压缸、单向阀、储能组件，其特征在于：液压缸位于中部，液压缸的前端接单向阀，液压缸的后端接储能组件，液压缸、单向阀、储能组件三者共纵轴线，所述单向阀只能向液压缸出油的方向开启。

所述液压缸包括缸筒和活塞，缸筒内径与活塞外径互为配合表面，活塞在缸筒内沿缸筒纵轴线纵向移动，活塞与缸筒的配合表面之间至少有一道O型密封圈，所述单向阀包括阀芯、阀芯支架和复位弹性元件，所述复位弹性元件通常为压缩弹簧，所述储能组件包括储能腔、调力弹性元件、调力螺钉；缸筒与阀芯支架相互共纵轴线地对接为一体，从而将液压缸与单向阀联接为一体，缸筒与阀芯支架的联接方式通常为螺纹连接，复位弹性元件位于阀芯支架与阀芯之间且与阀芯、阀芯支架共纵轴线，阀芯穿过阀芯支架的轴向中心定位孔，沿阀芯支架的纵轴线纵向移动，在复位弹性元件的压紧力作用下，阀芯沿阀芯支架纵轴线被压紧在液压缸的缸筒贴合面上，阀芯的贴合面与缸筒的贴合面彼此匹配、贴合，形成密封，阀芯的贴合面上开有纵向贯穿该贴合面的至少一个的节流孔，或者阀芯的纵轴线位置开有纵向贯穿该阀芯的节流孔，节流孔即阻尼孔；所述缸筒与储能腔相互共纵轴线地对接为一体，从而将液压缸与储能组件联接为一体，缸筒与储能腔的联接方式通常也为螺纹连接，或者所述缸筒和储能腔为同一零件，储能腔的尾端开有与储能腔共纵轴线的螺纹孔并装有调力螺钉，调力螺钉与活塞之间装有与储能腔共纵轴线的调力弹性元件，所述调力弹性元件通常也为压缩弹簧，向内旋转调力螺钉，所述调力弹性元件被压缩或者储能腔内的气体被压缩，亦或调力弹性元件和储能腔内的气体二者同时被压缩，所述储能腔内的储能增加。通常调力弹性元件的弹力大于复位弹性元件的弹力。阀芯平常处于关闭状态。

所述速度敏感泄压反流阀与脚蹼的蹼板中、纵向龙骨中空的锥管中所设有的储液腔或储气腔对接，或者所述速度敏感泄压反流阀与仿生尾鳍的鳍板中、纵向龙骨中空的锥管中所设有的储液腔或储气腔对接，所述储液腔储存阻尼液，储气腔储存阻尼气体，通常蹼板中、鳍板中、纵向龙骨中空的锥管中所设有的为储液腔，所述脚蹼包括蹼板和位于蹼板两条纵向侧边上或中部区域的纵向龙骨，所述仿生尾鳍包括鳍板和位于鳍板两条纵向侧边上或中部区域的纵向龙骨，所述脚蹼或仿生尾鳍的纵向龙骨中至少有一根其内部包含中空的锥管并设为储液腔或储气腔；脚蹼的蹼板中、仿生尾鳍的鳍板中或纵向龙骨内中空的锥管中包含至少一个的储液腔或至少一个的储气腔，所述储液腔或储气腔为设置在蹼板中的异形腔体或设置在鳍板中的异形腔体，或者所述储液腔或储气腔为位于蹼板或鳍板的纵向轮廓边上、中部区域的纵向龙骨内中空的锥管，纵向轮廓边即纵向轮廓外延，所述储液腔或储气腔还可以为既包括所述异形腔体也包括所述锥管的复合腔体，此时，异形腔体与锥管彼此联通；所述蹼板中的异形腔体通常为蹼板除去包裹脚的部分之外余下的部分留出壁厚的厚度之后将实体掏空所获得的空腔，所述鳍板中的异形腔体通常为鳍板除去固定脚的部分之外余下的部分留出壁厚的厚度之后将实体掏空所获得的空腔，由于所述蹼板或鳍板沿游泳者行进的方向看，通常前厚后薄，因此，所述异形腔体通常为沿游泳者行进的方向前大后小的楔状腔体；每一个储液腔或储气腔联通至少一个的速度敏感泄压反流阀，所述速度敏感泄压反流阀的单向阀为与脚蹼或仿生尾鳍相对接时的速度敏感泄压反流阀的前端，沿纵轴线没入脚蹼或仿生尾鳍的柱状的对接接口中，储能组件为速度敏感泄压反流阀对接时的尾端；所述脚蹼的具体类型包括但不限于双脚共穿一只的双脚单蹼、双脚各穿一只的双脚双蹼，所述仿生尾鳍的具体类型包括双脚共穿一只的仿生尾鳍，也包括可变尾鳍，双脚单蹼即海豚蹼。

所述液压缸的缸筒内、储液腔内，均填充有阻尼液，所述阻尼液通常包括但不限于润滑油、液压油、刹车油、润滑液。

所述液压缸的缸筒内、储气腔内，均填充有阻尼气体，所述阻尼气体通常包括但不限于惰性气体、空气。

所述速度敏感泄压反流阀，随着阻尼液或阻尼气体穿过阀芯上的阻尼孔流动的速率越高，阻尼效应越明显，加之有储能腔尾端调力螺钉压迫储能腔内的气体、调力弹性元件所产生的正向背压，阀芯内外两侧的压差加大，阀芯外侧的储液腔或储气腔中的压力越发高于液压缸缸筒内的压力，所述速度敏感泄压反流阀使得储液腔或储气腔具有随速自动变刚度的特性。

将所述调力螺钉旋入的越深，缸筒内的阻尼液或阻尼气体所受到的沿缸筒纵轴线方向的压迫力越大，所述储能腔内的储能增加，储液腔、储气腔中的压力相应升高，所述带有速度敏感泄压反流阀的脚蹼或者带有速度敏感泄压反流阀的仿生尾鳍的初始纵向弯曲刚度越大，反之，则所述带有速度敏感泄压反流阀的脚蹼或者带有速度敏感泄压反流阀的仿生尾鳍的初始纵向弯曲刚度越小，初始纵向弯曲刚度即预设纵向弯曲刚度。

当游泳者摆动所述带有速度敏感泄压反流阀的脚蹼或者带有速度敏感泄压反流阀的仿生尾鳍时，所述蹼板、鳍板或纵向龙骨在上下弯曲的过程中形状发生改变，所述储液腔或储气腔的容积相应发生改变，压力升高；在游泳者一次摆腿的动作中间，储液腔或储气腔中的阻尼液或阻尼气体在压力作用下被迫穿过单向阀阀芯的阻尼孔发生流动，当该次摆腿动作结束并开始反向摆腿时，储液腔或储气腔中的阻尼液或阻尼气体的压力降至最低值，由于有储能腔尾端调力螺钉压迫储能腔内的气体、调力弹性元件所产生的正向背压，单向阀的阀芯开启，瞬间将储能腔内多余的阻尼液或阻尼气体挤入储液腔或储气腔中，阀芯内外两侧压力达到平衡，阀芯在复位弹性元件的弹力作用下复位；随着游泳者摆腿的频率或速率越高，阻尼液或阻尼气体穿过阀芯上的阻尼孔流动的速率越高，阻尼效应越明显，阀芯内外两侧的压差越高，所述速度敏感泄压反流阀使得蹼板、鳍板或纵向龙骨抵抗上下弯曲变形的能力越强，整套带有速度敏感泄压反流阀的脚蹼或者带有速度敏感泄压反流阀的仿生尾鳍的纵向弯曲刚度越大，从而提高游速并在高游速下仍然保持较高的推进效率；反之，随着游泳者摆腿的频率或速率越低，所述速度敏感泄压反流阀使得蹼板、鳍板或纵向龙骨抵抗上下弯曲变形的能力越弱，整套带有速度敏感泄压反流阀的脚蹼或者带有速度敏感泄压反流阀的仿生尾鳍的纵向弯曲刚度越小，从而降低游速并在低游速下仍然保持较高的推进效率；简而言之，随着游泳者摆腿的频率或速率越高，所述带有速度敏感泄压反流阀的脚蹼或者带有速度敏感泄压反流阀的仿生尾鳍的随速自动变刚度特性越明显，所述脚蹼或仿生尾鳍的推进功率越大，即所述脚蹼或仿生尾鳍具有变速功能。

所述蹼板、鳍板或纵向龙骨中空的锥管中的储液腔中或储气腔中填充有非牛顿流体或DEFLEXION减震材料；在蹼板、鳍板中的储液腔或储气腔内部，或者在锥管的内部，设有横隔膜，横隔膜以内为非牛顿流体或DEFLEXION减震材料，横隔膜以外填充阻尼液体或阻尼气体并联通速度敏感泄压反流阀，所述横隔膜可以阻挡其两侧的介质的相互渗透，同时可将压力从其一侧传递至另一侧。

所述储液腔中、储气腔中填充有非牛顿流体或DEFLEXION减震材料，在锥管的大头端、蹼板中或鳍板中的储液腔或储气腔连通速度敏感泄压反流阀的出口处，设有封堵的堵盖，将所述非牛顿流体或DEFLEXION减震材料封堵在所述纵向龙骨内中空的锥管中、蹼板或鳍板中的储液腔或储气腔中。

所述非牛顿流体为速度敏感材料，随着储液腔或储气腔被弯折速率的增大而***，从而使得所述脚蹼或仿生尾鳍具有随速自动变刚度特性；所述DEFLEXION减震材料为压力敏感材料，随着储液腔或储气腔内压力的升高而***。

所述锥管的纵轴线为曲线或直线，垂直于锥管的纵轴线的锥管内腔横截面为非圆形或圆形，且各锥管内腔横截面周长自游泳者行进方向的前方一端向游泳者行进方向的后方一端逐渐减小。

当游泳者摆动所述脚蹼或仿生尾鳍时，所述装有非牛顿流体或DEFLEXION减震材料的储液腔或储气腔在上下弯曲的过程中被挤压、弯曲、剪切，且容积发生改变，储液腔或储气腔中的非牛顿流体或DEFLEXION减震材料被挤压、弯曲、剪切，游泳者摆腿的频率或速率越高，非牛顿流体或DEFLEXION减震材料被挤压、弯曲、剪切的频率或速率越高，储液腔或储气腔内的压力也相应升高，所述储液腔或储气腔的纵向弯曲刚度越大，随速自动变刚度特性明显，从而提高游速并在高游速下仍然保持较高的推进效率；反之，游泳者摆腿的频率或速率越低，所述储液腔或储气腔的纵向弯曲刚度越小，从而降低游速并在地游速下仍然保持较高的推进效率。

游泳者俯卧于水中的游泳姿势状态下，在平行于蹼板、鳍板的上、下表面且与所述储液腔或储气腔的内壁相切或相平行的所述蹼板、鳍板或纵向龙骨的上部、下部两个区域，分别设有将储液腔或储气腔夹在中间的上夹片、下夹片。

增加了上夹片、下夹片后的所述楔状腔体，在游泳者摆动脚蹼或仿生尾鳍的过程中，楔状腔体在上夹片、下夹片的上下夹击作用下，流入或流出速度敏感泄压反流阀的液体或气体的流量更大，所述单向阀阀芯上的节流孔的阻尼效应越发突出，从而使得脚蹼或仿生尾鳍的随速自动变刚度特性更加明显；所述上夹片、下夹片还可延伸至脚蹼的蹼板除去包裹脚的部分之外的全面积，或延伸至仿生尾鳍的鳍板除去固定脚的部分之外的全面积，以增大上夹片、下夹片的作用容积，从而进一步增大流入或流出速度敏感泄压反流阀的阻尼液或阻尼气体的流量，使得单向阀阀芯上的节流孔的阻尼效应进一步增强，也使得脚蹼或仿生尾鳍的随速自动变刚度特性进一步增强。

所述上夹片和下夹片的作用是进一步增强游泳者摆腿过程中所述储液腔或储气腔在上下弯曲的过程中容积发生改变的程度，从而进一步放大所述带有速度敏感泄压反流阀的脚蹼或者带有仿生尾鳍的的随速自动变刚度特性。

所述上夹片、下夹片通常为刚性材料制作的薄片，制作上夹片、下夹片的材料通常包括但不限于工程塑料、玻璃钢、碳纤维、薄壁钢、铝合金、钛合金、薄壁铜合金、陶瓷、钢化玻璃、竹、木材、尼龙、高弹橡胶或聚氨酯；制作上夹片、下夹片的材料也可以为本段中上述材料两种以上相复合或相粘合而成的材料，即通过物理方法合成、复合的材料；所述上夹片和下夹片可以用同一材料制作，也可以用不同材料制作。当所述蹼板或鳍板本身即为刚性材料时，上夹片、下夹片可以省略，相应地所述楔状腔体即是在蹼板或鳍板的本体中直接掏出的腔体。

本发明的脚蹼或仿生尾鳍，还可以既装有速度敏感泄压反流阀且储液腔或储气腔上部填充阻尼液或阻尼气体，又在储液腔或储气腔的下部填充非牛顿流体或DEFLEXION减震材料，中间以横膈膜隔开；并且，在平行于所述蹼板或鳍板的上、下表面且与所述储液腔或储气腔的内壁相切或相平行的所述蹼板、鳍板或纵向龙骨的上部、下部两个区域，分别设有将储液腔或储气腔夹在中间的上夹片、下夹片。则本段落中所描述的脚蹼或仿生尾鳍具有双重叠加的随速自动变刚度特性，脚蹼或仿生尾鳍的推进功率更大，变速功能更加突出。

本发明中，双脚单蹼的纵向龙骨通常为左右两根，分别位于双脚单蹼的蹼板的左右两侧的两条纵向侧边上，通常情况下，该两根纵向龙骨内部均包含中空的锥管并设为储液腔或储气腔；仿生尾鳍的纵向龙骨通常也为左右两根，分别位于仿生尾鳍的鳍板的左右两侧的两条纵向侧边上，通常情况下，该两根纵向龙骨也均包含中空的锥管并设为储液腔或储气腔；双脚双蹼的每一只脚蹼的纵向龙骨通常也为左右两根，分别位于双脚双蹼的每一只脚蹼的左右两侧的两条纵向侧边上，通常情况下，该四根纵向龙骨也均包含中空的锥管并设为储液腔或储气腔。

所述可变尾鳍包括主尾鳍和布置于主尾鳍左右两侧并分别与主尾鳍相铰接的左尾鳍和右尾鳍，主尾鳍、左尾鳍、右尾鳍相互平行且与游泳者所处水域的水面平行，主尾鳍加上左尾鳍再加上右尾鳍的鳍展宽度可变或鳍展面积可变，主尾鳍的前端连接尾鳍固定杆，尾鳍固定杆固定于游泳者的双腿之间或双脚之间，尾鳍固定杆中部区间的左右两侧分别设有固定游泳者左右脚的2个变鳍踏板，2个变鳍踏板分别通过各自的铰接轴与尾鳍固定杆分别相铰接，2个变鳍踏板还分别通过各自的联动元件与左尾鳍、右尾鳍实现同侧联接或异侧联接；游泳者通过同步转动脚踝或异步转动脚踝可实现摆动可变尾鳍过程中调整可变尾鳍的鳍展宽度或鳍展面积的功能，即实现加减速功能或转向功能。游泳者行进的方向为前方。左尾鳍包括左鳍板和位于左鳍板的左外侧的纵向侧边上的左纵向龙骨，右尾鳍包括右鳍板和位于右鳍板的右外侧的纵向侧边上的右纵向龙骨，通常情况下，左纵向龙骨和右纵向龙骨均包含中空的锥管并设为储液腔或储气腔。

或者，所述可变尾鳍包括尾鳍固定杆和布置于尾鳍固定杆末端左右两侧并分别与尾鳍固定杆相铰接的左尾鳍和右尾鳍，左尾鳍与右尾鳍相互平行且与游泳者所处水域的水面平行，左尾鳍加上右尾鳍的鳍展宽度可变或鳍展面积可变，尾鳍固定杆的前端固定于游泳者的双腿之间或双脚之间，尾鳍固定杆中部区间的左右两侧分别设有固定游泳者左右脚的2个变鳍踏板，2个变鳍踏板分别通过各自的铰接轴与尾鳍固定杆分别相铰接，2个变鳍踏板还分别通过各自的联动元件与左尾鳍、右尾鳍实现同侧联接或异侧联接；游泳者通过同步转动脚踝或异步转动脚踝可实现摆动可变尾鳍过程中调整可变尾鳍的鳍展宽度或鳍展面积的功能，即实现加减速功能或转向功能。游泳者行进的方向为前方。左尾鳍包括左鳍板和位于左鳍板的左外侧的纵向侧边上的左纵向龙骨，右尾鳍包括右鳍板和位于右鳍板的右外侧的纵向侧边上的右纵向龙骨，通常情况下，左纵向龙骨和右纵向龙骨均包含中空的锥管并设为储液腔或储气腔。

纵向侧边即纵向轮廓外沿。

本发明中，制作所述纵向龙骨的材料通常包括但不限于高弹橡胶、塑料、聚氨酯、玻璃钢、碳纤维、薄壁钢、铝合金、钛合金、薄壁铜合金、陶瓷、钢化玻璃、竹、木材或尼龙，轻质且高强度，以满足长时间、大负荷工作的要求。

制作所述蹼板、鳍板的材料通常包括但不限于高弹橡胶、塑料、聚氨酯、玻璃钢、碳纤维、薄壁钢、铝合金、钛合金、薄壁铜合金、陶瓷、钢化玻璃、竹、木材或尼龙，轻质且高强度，以满足长时间、大负荷工作的要求。

制作所述蹼板、鳍板或纵向龙骨的材料也可以为上述两段落中两种以上的材料相复合或相粘合而成的材料，即通过物理方法合成、复合的材料，比如蹼板、鳍板可用内衬的玻璃钢或碳纤维作基板，在其外部包裹粘贴高弹橡胶的方式制作而成。

所述蹼板和纵向龙骨、鳍板和纵向龙骨，可以用同一材料制作，也可以用不同材料制作。

本发明中所述的鳍展宽度类同于鸟类的翼展宽度，鳍展面积类同于鸟类的翼展面积。

本发明的优点在于：

1.本发明的所述速度敏感泄压反流阀，随着阻尼液或阻尼气体穿过阀芯上的阻尼孔流动的速率越高，阻尼效应越明显，加之有储能腔尾端调力螺钉压迫储能腔内的气体、调力弹性元件所产生的正向背压，阀芯内外两侧的压差加大，阀芯外侧的储液腔或储气腔中的压力越发高于液压缸缸筒内的压力，所述速度敏感泄压反流阀使得储液腔或储气腔具有随速自动变刚度的特性。

2.本发明的所述带有速度敏感泄压反流阀的脚蹼或者带有速度敏感泄压反流阀的仿生尾鳍，游泳者可以以较高的频率打水高速快游，也可以以较低的频率打水低速慢游，随着游速的变化或游泳者摆腿频率或摆腿速率的变化，所述速度敏感泄压反流阀能够自动调节脚蹼或仿生尾鳍的纵向弯曲刚度，无论在何种频率下打水，游泳者均可以有效提高有用功的比重，最大限度地提升游泳和潜水的前进效率和游速且节省体力，充分发挥出游泳者在水中的行进潜能，最终达到长时间、长距离连续高速巡游的目的。

3.本发明的所述带有速度敏感泄压反流阀的脚蹼或者带有速度敏感泄压反流阀的仿生尾鳍，游泳者通过变速巡游，可以有效降低长距离、长时间连续巡游时产生的疲劳感。

4.本发明的速度敏感泄压反流阀，具有结构简单、工作可靠、随速自动变刚度特性明显的优点，且更加便于预设纵向弯曲刚度。

5.本发明的填充有非牛顿流体或DEFLEXION减震材料的储液腔或储气腔，同样也具有结构简单、工作可靠、随速自动变刚度特性明显的优点。

6.本发明的既包含速度敏感泄压反流阀又包含填充有非牛顿流体或DEFLEXION减震材料的储液腔或储气腔的脚蹼或仿生尾鳍，不仅具有结构简单、工作可靠的优点，同时随速自动变刚度特性更加明显。

7.本发明结构轻巧，工作可靠，相应的制作工艺简单，成本低廉，便于大规模生产和普及使用。

附图说明

图1为本发明的速度敏感泄压反流阀的外形结构简图。

图2为本发明的速度敏感泄压反流阀沿纵轴线剖切后的组成结构简图。

图3为本发明的速度敏感泄压反流阀沿纵轴线***开后的组成结构***图。

图4为本发明的左右两侧均带有速度敏感泄压反流阀的双脚单蹼的组成结构简图。

图5为本发明的储液腔中填充有非牛顿流体的双脚单蹼的组成结构简图。

图中：1、速度敏感泄压反流阀；101、缸筒；102、活塞；103、阀芯；104、阀芯支架；105、复位弹性元件；106、储能腔；107、调力弹性元件；108、调力螺钉；109、O型密封圈；2、脚蹼；201、蹼板；202、纵向龙骨；203、对接接口。

其中属于液压缸的有：101、缸筒；102、活塞；109、O型密封圈。

其中属于单向阀的有：103、阀芯；104、阀芯支架；105、复位弹性元件。

其中属于储能组件的有：106、储能腔；107、调力弹性元件；108、调力螺钉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本发明的速度敏感泄压反流阀1的外形结构展示。

所述速度敏感泄压反流阀1主要包括液压缸、单向阀、储能组件三个组成部分。

如图2所示，本发明的速度敏感泄压反流阀1沿纵轴线剖切后的组成结构展示。

所述速度敏感泄压反流阀1主要包括液压缸、单向阀、储能组件三个组成部分。其中液压缸主要包括缸筒101、活塞102、O型密封圈109；其中单向阀主要包括阀芯103、阀芯支架104、复位弹性元件105；其中储能组件主要包括储能腔106、调力弹性元件107、调力螺钉108。

图中的储能腔106的外壳与缸筒101为一体式结构，即为同一零件。

如图3所示，本发明的速度敏感泄压反流阀1沿纵轴线***开后的组成结构***展示。

所述速度敏感泄压反流阀1主要包括液压缸、单向阀、储能组件三个组成部分。其中液压缸主要包括缸筒101、活塞102、O型密封圈109；其中单向阀主要包括阀芯103、阀芯支架104、复位弹性元件105；其中储能组件主要包括储能腔106、调力弹性元件107、调力螺钉108。

图中的缸筒101与储能腔106的外壳为一体式结构，即缸筒101同时也是储能腔106的外壳。

如图4所示，本发明的左右两侧均带有速度敏感泄压反流阀1的双脚单蹼的组成结构展示。

所述双脚单蹼主要包括蹼板201、左右两根纵向龙骨202、对接接口203。

如图5所示，本发明的储液腔中填充有非牛顿流体的双脚单蹼的组成结构展示。

所述双脚单蹼主要包括蹼板201、左右两根纵向龙骨202。

蹼板201除去包裹脚的部分之外余下的部分留出壁厚的厚度之后将实体掏空形成楔状腔体，该楔状腔体与左右两根纵向龙骨202内的锥管联通，共同组成所述的储液腔。储液腔中填充有非牛顿流体。锥管的大头端均设有封堵的堵盖。

本发明的具体实施例如下：

实施例一：如图2所示，本发明的速度敏感泄压反流阀1。

所述速度敏感泄压反流阀1主要包括液压缸、单向阀、储能组件三个组成部分。其中液压缸主要包括缸筒101、活塞102、O型密封圈109；其中单向阀主要包括阀芯103、阀芯支架104、复位弹性元件105；其中储能组件主要包括储能腔106、调力弹性元件107、调力螺钉108。图中的储能腔106的外壳与缸筒101为一体式结构，即为同一零件。

所述液压缸的缸筒101内，填充有阻尼液，所述阻尼液通常为液压油或刹车油。

所述速度敏感泄压反流阀1，随着阻尼液穿过阀芯103上的阻尼孔流动的速率越高，阻尼效应越明显，加之有储能腔尾端调力螺钉108压迫储能腔106内的气体、调力弹性元件107所产生的正向背压，阀芯103内外两侧的压差加大，阀芯103外侧的储液腔中的压力越发高于液压缸缸筒101内的压力，所述速度敏感泄压反流阀1使得储液腔具有随速自动变刚度的特性。

实施例二：如图4所示，本发明的左右两侧均带有速度敏感泄压反流阀1的双脚单蹼。

所述双脚单蹼主要包括蹼板201、左右两根纵向龙骨202、对接接口203。

本实施例中，左右两根纵向龙骨202其内部均为中空的锥管，锥管的大头端均为柱状的对接接口203，并各自接有一个速度敏感泄压反流阀1。蹼板201除去包裹脚的部分之外余下的部分留出壁厚的厚度之后将实体掏空形成楔状腔体，该楔状腔体与左右两根纵向龙骨202内的锥管联通，共同组成所述的储液腔。

所述储液腔内、液压缸的缸筒101内，均填充有阻尼液，所述阻尼液通常为液压油或刹车油。

将所述调力螺钉108旋入的越深，缸筒101内的阻尼液所受到的沿缸筒101纵轴线方向的压迫力越大，所述储能腔106内的储能增加，储液腔中的压力相应升高，所述带有速度敏感泄压反流阀1的脚蹼2的初始纵向弯曲刚度越大，反之，则所述带有速度敏感泄压反流阀1的脚蹼2的初始纵向弯曲刚度越小，初始纵向弯曲刚度即预设纵向弯曲刚度。

游泳者俯卧于水中状态下，当游泳者摆动所述带有速度敏感泄压反流阀1的脚蹼2时，所述蹼板201、纵向龙骨202在上下弯曲的过程中形状发生改变，所述储液腔的容积相应发生改变，压力升高；在游泳者一次摆腿的动作中间，储液腔中的阻尼液在压力作用下被迫穿过单向阀的阀芯103的阻尼孔发生流动，当该次摆腿动作结束并开始反向摆腿时，储液腔中的阻尼液的压力降至最低值，由于有储能腔106尾端调力螺钉108压迫储能腔106内的气体、调力弹性元件107所产生的正向背压，单向阀的阀芯103开启，瞬间将储能腔106内多余的阻尼液挤入储液腔中，阀芯103内外两侧压力达到平衡，阀芯103在复位弹性元件105的弹力作用下复位；随着游泳者摆腿的频率或速率越高，阻尼液穿过阀芯103上的阻尼孔流动的速率越高，阻尼效应越明显，阀芯103内外两侧的压差越高，所述速度敏感泄压反流阀1使得蹼板201、纵向龙骨202抵抗上下弯曲变形的能力越强，整套带有速度敏感泄压反流阀1的脚蹼2的纵向弯曲刚度越大，从而提高游速并在高游速下仍然保持较高的推进效率；反之，随着游泳者摆腿的频率或速率越低，所述速度敏感泄压反流阀1使得蹼板201、纵向龙骨202抵抗上下弯曲变形的能力越弱，整套带有速度敏感泄压反流阀1的脚蹼2的纵向弯曲刚度越小，从而降低游速并在低游速下仍然保持较高的推进效率；简而言之，随着游泳者摆腿的频率或速率越高，所述带有速度敏感泄压反流阀1的脚蹼2的随速自动变刚度特性越明显，所述脚蹼2的推进功率越大，即所述脚蹼2具有变速功能。

游泳者可以以较高的频率打水高速快游，也可以以较低的频率打水低速慢游，随着游速的变化或游泳者摆腿频率或摆腿速率的变化，所述带有速度敏感泄压反流阀1的脚蹼2的纵向弯曲刚度随之发生变化，无论在何种频率下打水，游泳者均可以有效提高有用功的比重，最大限度地提升游泳和潜水的前进效率和游速且节省体力，充分发挥出游泳者在水中的行进潜能，最终达到长时间、长距离连续高速巡游的目的；游泳者通过变速巡游，还可以有效降低长距离、长时间连续巡游时产生的疲劳感。

实施例三：如图5所示，本发明的储液腔中填充有非牛顿流体的双脚单蹼。

所述双脚单蹼主要包括蹼板201、左右两根纵向龙骨202。

本实施例中，蹼板201除去包裹脚的部分之外余下的部分留出壁厚的厚度之后将实体掏空形成楔状腔体，该楔状腔体与左右两根纵向龙骨202内的锥管联通，共同组成所述的储液腔。储液腔中填充有非牛顿流体。锥管的大头端均设有封堵的堵盖。

所述非牛顿流体为速度敏感材料，随着储液腔被弯折速率的增大而***，从而使得所述脚蹼2具有随速自动变刚度特性。

当游泳者摆动所述脚蹼2时，所述装有非牛顿流体的储液腔在上下弯曲的过程中被挤压、弯曲、剪切，且容积发生改变，储液腔中的非牛顿流体被挤压、弯曲、剪切，游泳者摆腿的频率或速率越高，非牛顿流体被挤压、弯曲、剪切的频率或速率越高，储液腔内的压力也相应升高，所述储液腔的纵向弯曲刚度越大，随速自动变刚度特性明显，从而提高游速并在高游速下仍然保持较高的推进效率；反之，游泳者摆腿的频率或速率越低，所述储液腔的纵向弯曲刚度越小，从而降低游速并在地游速下仍然保持较高的推进效率。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (6)

1.一种速度敏感泄压反流阀(1)及其随速自动变刚度特性的应用，所述的一种速度敏感泄压反流阀(1)包括液压缸、单向阀、储能组件，其特征在于：所述液压缸位于中部，液压缸的前端接单向阀，液压缸的后端接储能组件，液压缸、单向阀、储能组件三者共纵轴线，所述单向阀只能向液压缸出油的方向开启。

2.根据权利要求1所述的一种速度敏感泄压反流阀(1)及其随速自动变刚度特性的应用，其特征在于：所述液压缸包括缸筒(101)和活塞(102)，缸筒(101)内径与活塞(102)外径互为配合表面，所述单向阀包括阀芯(103)、阀芯支架(104)和复位弹性元件(105)，所述储能组件包括储能腔(106)、调力弹性元件(107)、调力螺钉(108)，缸筒(101)与阀芯支架(104)相互共纵轴线地对接为一体，从而将液压缸与单向阀联接为一体，复位弹性元件(105)位于阀芯支架(104)与阀芯(103)之间且与阀芯(103)、阀芯支架(104)共纵轴线，阀芯(103)贴合面与缸筒(101)贴合面彼此匹配、贴合，形成密封，阀芯(103)的贴合面上或纵轴线上有纵向贯穿该阀芯(103)的至少一个的节流孔，所述缸筒(101)与储能腔(106)相互共纵轴线地对接为一体，从而将液压缸与储能组件联接为一体，或者所述缸筒(101)和储能腔(106)为同一零件，储能腔(106)的尾端开有与储能腔(106)共纵轴线的螺纹孔并装有调力螺钉(108)，调力螺钉(108)与活塞(102)之间装有与储能腔(106)共纵轴线的调力弹性元件(107)。

3.根据权利要求2所述的一种速度敏感泄压反流阀(1)及其随速自动变刚度特性的应用，其特征在于：所述速度敏感泄压反流阀(1)与脚蹼(2)的蹼板(201)中、纵向龙骨(202)中空的锥管中所设有的储液腔或储气腔对接，或者所述速度敏感泄压反流阀(1)与仿生尾鳍的鳍板中、纵向龙骨(202)中空的锥管中所设有的储液腔或储气腔对接，所述脚蹼(2)包括蹼板(201)和位于蹼板(201)两条纵向侧边上或中部区域的纵向龙骨(202)，所述仿生尾鳍包括鳍板和位于鳍板两条纵向侧边上或中部区域的纵向龙骨(202)，所述脚蹼(2)或仿生尾鳍的纵向龙骨(202)中至少有一根其内部包含中空的锥管并设为储液腔或储气腔，脚蹼(2)的蹼板(201)中、仿生尾鳍的鳍板中或纵向龙骨(202)内中空的锥管中包含至少一个的储液腔或至少一个的储气腔，每一个储液腔或储气腔联通至少一个的速度敏感泄压反流阀(1)，所述速度敏感泄压反流阀(1)的单向阀为与脚蹼(2)或仿生尾鳍相对接时的速度敏感泄压反流阀(1)的前端，沿纵轴线没入脚蹼(2)或仿生尾鳍的对接接口(203)中，储能组件为速度敏感泄压反流阀(1)对接时的尾端，所述脚蹼(2)的具体类型包括双脚共穿一只的双脚单蹼、双脚各穿一只的双脚双蹼，所述仿生尾鳍的具体类型包括双脚共穿一只的仿生尾鳍，也包括可变尾鳍，双脚单蹼即海豚蹼。

4.根据权利要求3所述的一种速度敏感泄压反流阀(1)及其随速自动变刚度特性的应用，其特征在于：所述蹼板(201)、鳍板或纵向龙骨(202)中空的锥管中的储液腔中或储气腔中填充有非牛顿流体或DEFLEXION减震材料，在蹼板(201)、鳍板中的储液腔或储气腔内部，或者在锥管的内部，设有横隔膜，横隔膜以内为非牛顿流体或DEFLEXION减震材料，横隔膜以外填充液体或气体并联通速度敏感泄压反流阀(1)，所述锥管的纵轴线为曲线或直线，垂直于锥管的纵轴线的锥管内腔横截面为非圆形或圆形，且各锥管内腔横截面周长自游泳者行进方向的前方一端向游泳者行进方向的后方一端逐渐减小。

5.根据权利要求4所述的一种速度敏感泄压反流阀(1)及其随速自动变刚度特性的应用，其特征在于：所述储液腔中、储气腔中填充有非牛顿流体或DEFLEXION减震材料，在锥管的大头端、蹼板(201)中或鳍板中的储液腔或储气腔连通速度敏感泄压反流阀(1)的出口处，设有封堵的堵盖，将所述非牛顿流体或DEFLEXION减震材料封堵在所述纵向龙骨(202)内中空的锥管中、蹼板(201)或鳍板中的储液腔或储气腔中。

6.根据权利要求3或4或5所述的一种速度敏感泄压反流阀(1)及其随速自动变刚度特性的应用，其特征在于：在平行于蹼板(201)、鳍板的上、下表面且与所述储液腔或储气腔的内壁相切或相平行的所述蹼板(201)、鳍板或纵向龙骨(202)的上部、下部两个区域，分别设有将储液腔或储气腔夹在中间的上夹片、下夹片。

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