问题2：我们是如何做到让自行车达到中性浮力而悬浮于水中的？

潜水自行车由车体、人、潜水设备、推进模块、EVA浮子构成的系统，我们通过以下四个方面来调整浮力使得系统浮力与系统重力相等（F系统=G系统:F为系统浮力，G为系统重力），以使系统达到中性浮力的状态：

1、用热熔胶对车体所有可能进水的部位进行封闭，以降低车体整体密度，使得其浮力最大化，这样使得造型空间变大，定型即不可调；

2、加载模块化EVA浮子，通过增减浮子来调节浮力大小同时通过调节浮子所在位置来调节车体在水中的姿态；

3、通过对潜水设备中BCD模块进行充放气以调节浮力；

4、通过调节人体呼吸频率、深浅来改变人体体积以微调浮力；

潜水自行车前行过程中，氧气消耗导致重量减少，EVA浮子、潜水服吸水导致重量增加，在这种情况下系统重力处在动态变化之中，因此我们通过BCD充放气及人体呼吸频率、长短调节浮力，使得F系统=G系统，此时系统达到动态的中性浮力平衡状态。

---浮子材料EVA---

浮子材料EVA英文全称Ethylene Vinyl Acetate，又称为乙烯／醋酸乙烯酯共聚物，它是由乙烯（E）和乙酸乙烯酯（VA）共聚而制成。因其密度很低且防水良好，是作为浮子的较好选择，因此本文选用发泡EVA材料作为浮子材料，它是以EVA和低密度聚乙烯为原料，并加入其它助剂后经模压发泡或注塑发泡所制成的发泡类材料，不同的配方料可生成不同性能的EVA发泡材料。其具有优良的化学性能，被广泛应用于制造鞋材、箱包内衬、玩具用材、体育用品材料、建材、以及各类新兴应用例如电子配件和汽车内饰等。

一般情况下，乙酸乙烯酯含量在5%以下的EVA，其主要产品是薄膜、电线电缆、LDPE改性剂、胶黏剂等；乙酸乙烯酯含量在5%~10%的EVA产品为弹性薄膜等；乙酸乙烯酯含量在20%~28%的EVA，主要用于热熔黏合剂和涂层制品；乙酸乙烯酯含量在5%~45%，主要产品为薄膜（包含农用薄膜）和片材，注塑、模塑制品，发泡制品，热熔黏合剂等。

---热熔胶---

热熔胶在高温下融化成液态，在常温下能够快速成型，同时具有良好的密封及防水性能，因此我们选择用热熔胶对潜水自行车车体进行了密封。

热熔胶（英文名：Hot Glue）是一种可塑性的粘合剂，在一定温度范围内其物理状态随温度改变而改变，而化学特性不变，其无毒无味，属环保型化学产品。因其产品本身系固体，便于包装、运输、存储、无溶剂、无污染、无毒型；以及生产工艺简单，高附加值，黏合强度大、速度快等优点而备受青睐。

其常用于木材、塑料、纤维、织物、金属、家具、灯罩、皮革、工艺品、玩具电子、电器元器件、纸制品、陶瓷、珍珠棉包装、鞋材、涂布、陶瓷、珍珠棉、食品包装、音箱等粘合，能普遍为工厂，家庭使用，通过热熔胶枪，热熔胶机使用。

二、为什么要佩戴气瓶？

1、气瓶中所装气体为压缩空气，通过气压调节装置将高压调节到合适压力给人体供氧以使得人在水中能够长时间作业；

2、同时气瓶为人体浮力调节装置BCD的供气来源，在潜水过程中，通过调节阀门将气瓶中的气体充入BCD，以使得浮力增加，通过释放BCD中气体使得浮力减少，以达到调节系统浮力使其悬浮于水中的目的。

三、脚蹬固定装置？

在水下时，经过浮力调节的人体和车体处于失重状态，在做脚蹬踏板的动作时不能够有效地着力，容易使得人车分离而无法带动螺旋桨转动，加脚蹬固定装置使得人体和车体固定在一起，以使得脚蹬动作有效进行以带动螺旋桨推动自行车前行。

四、人为什么没有坐在车上？

人和车体均悬浮于水中，当人车系统重心在合适位置时，才能够保持人车系统处于视频中所呈现的水平姿态，当人坐在车座上时重心会靠后以使得人车系统上扬甚至倒翻过来，所以人需要脱离车座并将身体靠前以有效控制车体姿态使得姿态处于水平状态。

五、车是怎么动起来？

自行车在陆地上行驶时，骑车人通过踩踏脚蹬带动自行车中轴转动，中轴进而通过链条带动后轮转动，借助与地面产生的摩擦力而使自行车前行；在水下，自行车达到中性浮力状态而悬浮于水中时，骑车人通过踩踏脚蹬带动自行车中轴转动，轴进而通过链条带动后轴转动，后轴再带动螺旋桨转动，螺旋桨向后排水产生推力驱动自行车前行。

在我们的潜水自行车方案中，自行车后轴两侧分别安装了一枚链条齿轮（通常的自行车只会安装在链条一侧），链条齿轮通过一根电钻用的软轴将动力传输给螺旋桨。

问题1：软轴是什么？什么原理？

软轴由两部分组成，外管与内芯。外管起到轴承的作用，内芯一般由钢丝构成，可在外管中转动，从而实现动力的传输。

下图为电钻用软轴，本案即采用此种软轴：

下图为汽车软轴，可以看见内芯结构：

潜水自行车需要实现动力在不同方向的传输，软轴是最快捷的实现途径。

问题2：螺旋桨如何在水下推动自行车往前走？

注：本案实际采用的是航空模型用的大尺寸风扇，并非船用螺旋桨，原因会在《在走吗？怎么那么慢？》一文中详细解释。两者产生推理的原理是相同的。

螺旋桨由一个又一个叶片组成，接受转轴输出的扭矩，围绕转轴旋转，产生轴向的推力，将沿圆周方向的扭矩转化成为沿直线方向的推力。其实螺旋桨的原理很简单，我们可将每一个叶片都看做一个机翼，机翼向前运动时候会产生升力，而对螺旋桨来说，这个升力就是推力。

而对每一片叶片来说，其产生推力主要是由于叶片两侧存在压力差，在定常不可压的条件下，可以用伯努利原理来解释并且计算这种推力，但是在真实情况下，伯努利原理只能做定性的分析。

在采用螺旋桨方案之前，我们还考虑过在脚蹬上安装划桨的方式，但是由于运动速度过慢，难以操控，所以放弃了。

很多人还有问题，为什么不直接在后轮辐条上安装桨叶，来划水呢？大家脑海里出现的一定是这种东西吧：

不能采用这种方式的原因也很简单，水轮只有在半浸的情况下能够产生推力，要不然有叶片在向前推动的同时，就会有叶片向后推进，也就是说在做无用功了。

六、在走吗？怎么那么慢？

在影片中能够看到，车在水里好像根本没有走，制作方是不是骗大伙呢？当然不是在骗大家，拍摄过程中，实验用车在40米长的泳池中运动了两个来回，但是速度的确很慢。这是为什么呢？

原因有二，第一是人和车在水里的姿态迎水面很大，带来了巨大的阻力；第二就是因为他了

由于传动系统的特点，本案需要采用两枚叶片方向相反的螺旋桨，俗称正反桨，而在有限的项目周期内，能够买到的螺旋桨，要么就是只有正桨，要么就是太小，像这样

最后不得不采用航空模型风扇来代替，解决了尺寸和正反桨的问题，但是也带来了一个不可避免的问题，就是推进效率太低。这是因为船用螺旋桨和航空螺旋桨的差别带来的问题。

因为使用环境的差别，船用螺旋桨优先考虑的是更高的效率，而航空螺旋桨则是更快的速度。根据动量定理，F=mv，获得同样的推力，要么需要推走更多的物质，要么需要产生更高的推动速度，对于潜水自行车来说，人踩脚踏的速度是很有限的。因此 应该选择能够推出更多水的螺旋桨，但是由于上述原因，只能选择航空模型用的风扇，航空风扇的叶片很窄，能够推出的水量相对较少，所以推力也就变小了。

来源：网易科技报道