专利名称：套管式空压跳车的制作方法
技术领域：
本实用新型属训练设备技术领域，具体地说是一种套管式空压跳车。
公知的套管式工具为医用针管，也由内外管相套构成。就所依据的原理而言，医用针管依据的是液体的不易被压缩性。结构上医用针管有出入液孔，内外管可以分离。外在结构中医用针管则有针头。
公知的压缩空气工具为打气筒，打气筒压缩空气，使高压空气经输气管压入轮胎，并不利用空气的弹性特征。构造特点是钢片加皮碗，磨擦力大，能量损耗多。
本实用新型的目的在于创制一种结构简洁，重量轻巧，趣味性强的运动器械，以培养人的蹬力、应变、勇敢诸品质，从而形成一种新的运动形式。
本实用新型技术解决方案套管式空压跳车主体为套管，套管由内管2套入外管1构成。外管在上部，底口处有芯塞6，芯塞为短圆柱壳体，以连心杆7固定在外管顶截面中心。内管为同样长度的管体，上下管口皆为封闭截面。上端截面用二层钢片相隔一定距离构成，以形成一定厚度，中心有滑孔。由于需套入外管往复伸缩抽动，内管外径近似外管内径，内外管壁严密吻合。芯塞6经连心杆7穿过内管顶截面的中心滑孔置于内管中，芯塞外径近似于内管内径，芯塞管壁与内管管壁严密吻合。连接芯塞的连心杆外径近似于内管顶截面中心滑孔孔径，与滑孔孔壁严密吻合。芯塞的作用之一是使内外管联成一个整体(如图)。套管伸缩抽动时，内管向上压缩外管中的空气，芯塞向下压缩内管中的空气，使外管上段和内管下段形成高压区，芯塞至内管顶截面之间同时形成真空区(零压强)。套管变短的长度等于空气被压缩的长度，同时也是真空区形成的长度。二管的高压区和内管上段的真空区(套管变形时真空区才出现)构成了套管的弹性势能。即人体在一定高度的势能下落后转化成了套管的弹性势能。上跳时，人的体能(动能)借助套管的弹性势能又转化为人体在一定高度的势能。跳车弹跳的过程就是这二种势能交替转化的过程。
内管底端为车脚3，是跳车的触地部分。
套管往复抽动过程中，里面空气高低压差间歇式地出现，无论以上各管壁吻合得如何严密，难免有少量空气渗入逸出，故外管顶截面、内管底截面、芯塞三处设气门4。二个管截面的气门是为补充逸出的空气之用，芯塞气门则是为了排出芯塞与内管顶截面之间在真空时渗入的空气。在有空气渗入、逸出情况下，三个气门在套管弹伸的惯性中自动开启补充或排出空气。
套管和芯塞通常由无缝钢管制成并磷化处理，内外管相套的壁面、芯塞与内管接触的壁面、连心杆与滑孔接触的壁面均要求较高的精度。在人体冲力作用下，管内空气柱可压缩到十几分之一以下，故外管上段和内管底段均须具有承受十多个大气压的强度。
车座5由钢片压制，联结于外管后顶端，配以束带。跳车原地弹跳，套管与地面保持垂直，无角变。如前行，人腿蹬地时则稍向后用力，使蹬力同高压空气柱的弹力组成一个向上前方的合力，弹跳则成抛物状轨迹。由于人、车同地面存在水平位移，腾空瞬间和着地瞬间跳车都发生纵向角变，这二种角变量值相等，方向相反。着地角变是被动的，是以车脚为轴心的前倾角变；腾空角变是人为的，是以手柄8为轴心回拉跳车，使之恢复原状，指向前下方，如是反复。由于存在角变，跳车采用可变角车座，使人体在运动过程中不致随跳车角变而前俯后仰。手柄8固定于外管前方。
该跳车所依据的原理是空气的特性之一是可压缩性，而压缩空气又具有弹性特征。在恒温条件下，空气体积V及其压强P的关系式为PV＝P1V1，即就一定量的空气而言，体积V同压强P的乘积等于体积V1同压强P1的乘积。
为了充分利用空气的这一特性，并根据人的身高、体重、一定高度下落的冲力诸因素来决定跳车套管的高度和直径。一般地说，套管的高度为90厘米左右(内外管各高50厘米，相套10厘米)，直径为6～8厘米。关键在于套管的弹性变形量(内管在外管中的伸缩长度)必须同人腿蹬地用力的变形量(由曲到伸增加的长度)相近似。
该跳车的优点在于结构精巧，体积短小，操纵容易。每次弹跳都可以根据人的意志，用双脚以不同的落点和用力的大小，任意改变弹跳角度，或前行、或快慢、或转弯，随意性很大。由于它由内外管和芯塞构成长圆柱管体，充分利用了压缩空气和外部气压对管内真空区的压力所产生的弹性特征。在弹跳过程中，人体下落的冲力等于其压缩空气和真空区内缩的弹力，人的体力仅用于缓冲和克服管壁间的磨擦及空气阻力，如系向前弹跳，还用于向后的蹬力。是一种并不十分吃力，趣味性又强的运动工具。
图1是本实用新型结构示意图。
设计例设外管截面积35.03cm2(直径6.68cm)、内管截面积30cm2(直径6.18cm)、连心杆截面积5.03cm2(外径2.53cm)外管实际截面积＝35.03cm2－5.03cm2＝30cm2＝内管截面积、内外管各长50cm、二管相套10cm(芯塞高7cm，内管顶截面厚3cm)、人车重60kg、弹跳高1m。
1、无负荷时，P＝1kg／cm2，V＝60cm2×40cm＝2400cm3套管自由高度H＝50cm×2－10cm＝90cm，略高于人体胯下至地面的高。
2、人体落座，P1＝ (人车重＋外部气压－零压强形成的向上吸力(芯塞至内管顶))/(60cm2)＝ (60kg+35.03kg-24.97kg)/(60cm2) ＝1.17kg／cm2V1＝ (PV)/(P1) ＝2051.3cm3，在管内长度＝ (2051.3cm3)/(60cm2) ＝34.2cm套管静压高H1＝50cm＋34.2cm＝84.2cm，略低于胯下高度，双腿微曲，便于起跳。
3、经不断的蹬压动作，空气柱弹力逐次加强，弹跳高度直至达到1m。
落地时间t=Vo+V02+2ghg]]>∵V0＝0∴t＝2gh/g=2×9.8×1.]]>／9.8＝0.451S
接地速度V＝gt＝9.8×0.451S＝4.42M／S落地后套管变形加速度a＝ (V21-V2)/(2X) ，套管实际变形量X
0.37m，∵V1＝0∴a＝ (-V2)/0.74 ＝26.4m／S2，负号表示方向向上。跳车落地，套管开始变形，芯塞至内管顶截面之间出现真空区。零压强面积＝30cm2－5.03cm2＝24.97cm2，同时产生上吸力24.97kg。m＝60kg－24.97kg＝35.03kg冲力F＝ma＝35.03kg×26.4＝924.79kg冲力作用下的压强P2＝ (924.79kg)/(60cm2) ＝15.4kg／cm2体积V2＝ (PV)/(P2) ＝ 2400/15.4 ＝155.8cm3，其在管内长度＝ (155.8cm3)/(60cm2) ＝2.6cm跳车套管高H2＝50cm＋2.6cm＝52.6cm，此时人腿深曲，利于连续运动。
设计实例及附图体现了该实用新型的实施方案。
空压跳车的套管为钢制长圆柱体，芯塞6是短圆柱壳体，它的活动是内管2在外管1中的伸缩抽动和芯塞6在内管2中的上下滑动，使管内空气的体积、压强不断变化，以配合人的蹬力，增加人体弹跳高度和距离。车脚3是弹跳的触地部分。4为气门，内外管和芯塞往复抽动中难免有少量空气逸出或渗入，内管在伸展到接近最大限度时，如管内气压低于外部气压，真空区渗入空气，由于内管伸展的惯性，气门自动打开补充或排出空气。5为可变角车座。跳车前进过程中，每次弹跳都会产生纵向角变(如行走中的人腿)，故车座前后各置弹簧，当前簧为压簧时，后簧则为拉簧，反之亦然，以减轻角变对人的影响。手柄8为操纵角变之用腾空瞬间手柄同臀部配合，拉回角度，使车脚指向前下方；着地瞬间则同双脚配合，根据人的意志改变或保持弹跳角度。6为芯塞，芯塞底面和外管底口相平，顶面与内管顶面相平(自由高度时)，所以除压缩内管中的空气外，也起使内外管相联的作用。连心杆7下端固定在芯塞中心，上端穿过内管顶面的滑孔固定在外管顶面中央，使外管、连心杆、芯塞成为一个整体。
权利要求1.一种外管、内管、车脚、气门、芯塞、连心杆、手柄组成的套管式空压跳车，其特征是套管由内管2套入外管1，芯塞6套入内管2构成，内管底端有车脚3，外管封闭的顶截面、内管封闭的底面和芯塞设气门4，车座5联结于外管后顶端，手柄8固定于外管前方。
专利摘要本实用新型是利用空气的可压缩性和压缩空气所具之弹性特征为原理而研制的套管式体育用具，用于体格锻炼。该跳车的特征是使人体间歇性的蹬(地)、压(座)动作，造成套管内空气压强、体积同蹬压动作同步变化，使内管深入外管，芯塞深入内管压缩空气并形成真空区，利用高压空气的弹力和外部气压对管内真空区的压力，结合人的蹬力组成一个向上前方的合力，从而增加人体弹跳高度和弹跳距离。
文档编号A63B21/00GK2065494SQ8920501
公开日1990年11月14日 申请日期1989年4月20日 优先权日1989年4月20日
发明者张明德 申请人:张明德