李煜旻 劉素華 曹志鴻 王趙楠

（1.上海工程技術大學高職學院，上海 201620；2.上海市高級技工學校，上海 200437；3.上海石更箭數(shù)據(jù)有限公司，上海 200241）

0.引言

滑水運動是一項新興的、近幾年非常流行的水上運動項目，隨著我國水上運動項目不斷發(fā)展，喜歡和參與到滑水運動項目中的人群越來越多，但是由于受到場地、器材、成本等諸多方面的限制，滑水運動項目參與者數(shù)量有限?；\動借助牽引動力實現(xiàn)人在水面上“行走”，其牽引方式主要有快艇牽引和索道牽引兩種（見圖1和圖2），相對于個人愛好者而言，這兩種方式都有著價格較高、要求場地較大等缺點。

圖1 快艇牽引滑水運動

圖2 索道牽引滑水運動

我國國內(nèi)電動自行車產(chǎn)業(yè)發(fā)展蓬勃，電瓶驅(qū)動技術成熟，結構簡單。本文采用電動自行車的輪轂電機及其控制器結構，完成直接驅(qū)動方案設計，呈現(xiàn)一款結構簡單、性價比高、操作方便等提升諸多性能的便攜滑水運動牽引裝置—高速卷揚機，激發(fā)滑水運動個人玩家活力與市場。

1.市場技術分析

國外流行的滑水牽引方式主要有兩種：一種是將牽引繩的一端固定在游艇上，一端把握在玩家手上，玩家通過游艇的快速移動，操控滑板進行滑水運動；另一種是將一臺專用的滑水運動卷揚機固定在陸地上，玩家拉住固定在對面裝置里的皮帶或者鋼繩，通過卷揚機巨大的拉力實現(xiàn)體驗滑水運動的刺激?？焱恳氖褂脤龅睾唾Y金投入要求高，不適于城市體驗。在自然江河湖波中通常使用卷揚機，要求其功率大、續(xù)航強，但體積和重量也都較大，不易攜帶與移動，對場地的要求也比較高，給城市體驗的滑水運動玩家?guī)碇T多困擾。

目前，國外在售有一款小型電動牽引裝置（見圖3），它使用航模電機以及航模電池驅(qū)動實現(xiàn)了小型化滑水運動的牽引，其供電方案采用的是4節(jié)3s電池，但是續(xù)航時間依舊很短；其動力方案采用的是雙電機+齒輪傳動的設計，具有結構復雜、效率較低等缺點。

圖3 小型化滑水運動牽引驅(qū)動

2.結構設計方案

本項目以滑水運動體驗者的主要需求為導向，綜合市場現(xiàn)有技術的優(yōu)缺點，基于上述市場技術情況分析，形成滿足滑水運動體驗者主要需求、降低成本、操作便捷的滑水運動卷揚機結構設計方案。本設計方案要點是：選用一臺大容量電瓶提供能源；選用較大功率的電動機，提供足夠的牽引力；基于電動車電瓶驅(qū)動技術完成卷揚機驅(qū)動裝置設計。具體思路是選用一臺電瓶車電動機，串聯(lián)控制器，嵌入轉(zhuǎn)把或控制按鈕；連接電瓶與電動機，采用定滑輪固定皮帶或鋼繩的方向；整體結構以外部箱體框架支承，周邊加蓋板。此結構方案的優(yōu)勢為：（1）體積及質(zhì)量大大縮小，具有便攜性，在公園等小型湖泊中也可使用；（2）電瓶驅(qū)動在續(xù)航和功率上雖有減小，但性價比高，結構簡單。（3）利用轉(zhuǎn)把控制按鈕，實現(xiàn)無級調(diào)速。

3.樣品試制

根據(jù)項目的結構設計方案，完成滑水運動卷揚機設計圖紙并試制樣品如圖4所示，該裝置結構緊湊，功能滿足使用要求，加以框架罩板即可實地使用。在圖4所示的卷揚機基礎上，本設計拓展開發(fā)了其升級款如圖5所示，以電動獨輪代步車為設計參考，采用電動獨輪代步車的內(nèi)部結構，在代步車的中層加入一臺小功率電動機，裝上控制按鈕，新裝入的電動機與代步車電動機共享電瓶，做到“玩到哪兒，騎到哪兒”的功能實現(xiàn)。

圖4 滑水運動卷揚機樣品

圖5 升級款草圖

4.結語

本文通過市場調(diào)研、對比與分析，結合滑水運動實際體驗，利用電動控制技術原理完成了滑水運動卷揚機結構設計及其樣品試制。該結構具有性能穩(wěn)定、安全、結構簡單、成本低、方便操作等特點，能夠滿足廣大滑水運動愛好者的實際需求，具有良好實際應用和推廣價值。