Устройство для плавания и/или ныряния

Устройство для плавания и/или ныряния

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к приспособлениям для передвижения в воде, а именно плавания, ныряния или комбинаций указанных действий, приводимым в движение ногами пловца, и может быть использовано в качестве оборудования для спорта или развлечений на воде.

Известно устройство для плавания “Юрика” (а.с. SU 1400622, кл. А 63 В 35/10, 07.06.1988), состоящее из двух трубчатых штанг, связанных между собой универсальным шарниром, одна из которых снабжена ремнями для крепления к телу пловца, седлом с передней и задней спинкой с килем, другая штанга - педальным приводом с гребным винтом, с возможностью изменения передаточного числа привода, и стержнем с рукояткой для фиксации универсального шарнира при размещении рукоятки в отводах паза штанги.

К недостаткам данного изобретения относятся следующие:

универсальный шарнир предложен для обеспечения маневрирования при пользовании устройством, отклоняя при помощи ног и туловища штангу с приводом в сторону поворота. Однако для любого, кто пытался совершать маневрирование, очевидно, что это происходит из-за изменения пространственного взаиморасположения рук, туловища и ног пловца, и ввиду того, что в предложенной схеме имеется несовпадение осей универсальных шарниров - анатомического (тазобедренные суставы) и механического (крестовина), достижение указанной цели представляется сомнительным. Также в известном устройстве не решен вопрос по обеспечению плавучести, а также является сложной система “подвески” устройства к телу пловца, что повышает степень риска при неординарных обстоятельствах. Кроме того, отсутствие защитного кожуха увеличивает вероятность травмы, а наличие одного гребного винта провоцирует противовращение вокруг оси движения тем больше, чем более близко движущееся тело к телу вращения и чем большее полезное усилие прикладывается для движения.

Указанные недостатки в значительной степени ограничивают достижение цели известного изобретения, связанной с повышением удобства пользования устройством.

Некоторые из этих недостатков исключены в устройствах, описанных в патентах US 2838774, кл. А 63 В 35/10, 17.06.1968 и FR 2094638, кл. А 63 В 35/00, 04.02.1972, последнее из которых выбрано в качестве ближайшего аналога предложенного решения.

Так, устройство для плавания по патенту US 2838774, приводимое в движение руками пловца, снабжено двумя соосными гребными винтами и двумя надувными камерами, однако его конструкция не дает возможность опускаться с ним под воду (нырять), а также не предохраняет устройство от действия закручивающих усилий, поскольку углы атаки обоих винтов направлены в одном направлении.

Ближайший аналог (FR 2094638) характеризуется тем, что известное устройство для плавания, приводимое в движение ногами пловца, содержит установленный в корпусе передаточный механизм в виде мультипликатора (средства для увеличения частоты оборотов вала двигателя), связанного с педальным приводом и движителем, состоящим из одного лопастного винта, заключенного в кожух, и средства для шарнирного соединения указанного корпуса с телом пловца, выполненное в виде двух заплечных лямок и регулируемого по длине пояса, прикрепленных к раме.

Известное устройство также не спасает пловца от возникающих во время движения закручивающих усилий. Кроме того, естественный шарнир пловца, соответствующий его тазобедренной области, расположен далеко от механического шарнира устройства, за счет чего ухудшена маневренность последнего.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности устройства за счет увеличения его скорости перемещения и маневренности, а также уменьшения коэффициента проскальзывания и потребительских свойств предложенного устройства, в том числе за счет повышения удобства пользования им, снижения его веса и расширения модификаций.

Указанный технический результат достигнут в изобретении следующей совокупностью признаков.

Устройство для плавания и/или ныряния содержит установленный в корпусе передаточный механизм, который кинематически связан с педальным приводом, предназначенным для контакта с ногами пловца, и движителем, который согласно изобретению выполнен в виде, по меньшей мере, одной пары гребных винтов, лопасти которых выполнены с возможностью обеспечения создания тангенциальных составляющих усилий, направленных в рабочем положении гребных винтов в противоположных направлениях и заключенных в защитный кожух. Передаточный механизм выполнен в виде мультипликатора. Устройство снабжено средством соединения указанного корпуса с телом пловца, которое выполнено в виде двух штанг или телескопических трубок, связанных с корпусом и прикрепленных к поясу. Штанги и/или пояс выполнены регулируемыми по длине.

Возможно несколько вариантов выполнения устройства.

В преимущественном варианте его выполнения валы гребных винтов установлены соосно.

В другом варианте выполнения валы гребных винтов расположены под углом друг к другу.

В следующем варианте выполнения валы гребных винтов располагаются параллельно один другому.

Валы гребных винтов в преимущественном варианте осуществления устройства выполнены вращающимися в противоположных направлениях.

Гребные винты могут иметь разный диаметр, а их лопасти - разную геометрию, при этом необходимым условием является условие, при котором лопасти гребных винтов выполнены с возможностью обеспечения ими в рабочем положении их зеркальных углов атаки. Под углом атаки понимается угол между направлением скорости поступательно движущегося тела и характерным направлением, выбранном на теле, в данном случае хордой лопасти винта.

Валы гребных винтов могут также иметь разную частоту вращения.

Корпус устройства выполнен негерметичным, а именно его стенки могут иметь сквозные прорези разной формы, через которые внутрь корпуса может проникать вода. Он может быть снабжен, по меньшей мере, одним газонаполненным, например воздухонаполненным элементом изменяемого объема, предназначенным для изменения плавучести предложенного устройства.

Корпус устройства может быть выполнен из газонаполненного материала, например пенопласта.

По меньшей мере, часть мультипликатора выполнена из ударопрочного полимерного материала.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен общий вид устройства с соосными гребными винтами; на фиг.2 - принципиальная схема мультипликатора; на фиг.3 схематично изображен вариант устройства с двумя гребными винтами, валы которых расположены на расстоянии друг относительно друга; на фиг.4 - расклад сил, действующих на лопасти соосных гребных винтов; на фиг.5 - то же для лопастей гребных винтов с расположенными на расстоянии валами.

Изображенное на фиг.1 устройство содержит корпус 1, имеющий обтекаемую плоскую в сечении форму, в котором расположен повышающий частоту вращения валов гребных винтов мультипликатор 2 с педальным приводом 3, эластичный газонаполненный элемент 4, снабженный отводной трубкой с вентилем для регулирования заполнения элемента воздухом (не показан), предназначенный для регулирования плавучести, кожух 5 и два соосных встречно вращающихся гребных винта 6, геометрия лопастей которых обеспечивает равные полезные усилия F’_П и F’’_П винтов при одинаковых угловых скоростях ω₁ и ω₂ и направленных в противоположные стороны крутящих или тангенциальных составляющих усилий F’_Т и F’’_Т, при этом модули этих сил равны (см. фиг.4).

Значками F’ и F’’ на чертеже обозначены векторы результирующих усилий, которые раскладываются на векторы F_П и F_Т; α₁ и α₂ - зеркально расположенные углы атаки гребных винтов, образованные соответственно между хордами x₁ и х₂ лопастей винтов и осью их вращения, совпадающей с направлением скорости поступательного движения устройства. На корпусе 1 устройства неподвижно закреплены регулируемые по длине (например, с использованием цангового зажима) штанги или трубки 7, заканчивающиеся размыкаемым регулируемым ремнем 8 с пряжкой-защелкой для крепления устройства на поясе пловца (фиг.1).

На фиг.2 приведена принципиальная схема мультипликатора, который преобразовывает усилие педального привода в линейное усилие рабочего органа, выполненного в виде соосных встречно вращающихся гребных винтов, количество рабочих лопастей которых может быть разным. Причем ось вращения гребных винтов находится в одной плоскости с осью шатунов. Такая схема предложена для того, чтобы исключить возникновение силы F_T (фиг.5), определяющей крутящий момент движущегося объекта, тем более заметный, чем ближе его форма к телу вращения вокруг оси движения и чем больше угол атаки лопастей α и угловая скорость гребного винта ω.

При этом заявитель отмечает, что несмотря на то, что на фиг.5 чертежа векторы сил F’_T и F’’_T изображены навстречу друг другу, это не противоречит, а подразумевает противоположную направленность этих усилий.

Значками “-” и “+” на фиг.2 показано направление вращения валов. В корпусе мультипликатора на верхней и задней поверхностях выполнены отверстия, снабженные фильтрами (не показаны), для заполнения и слива воды из внутренней полости мультипликатора, при этом, по замыслу изобретателя, вода для деталей мультипликатора выполняет функцию смазочного вещества.

На фиг.3 представлен преимущественный с точки зрения стоимости вариант выполнения устройства с двумя гребными винтами, валы которых могут быть расположены как параллельно, так и под углом один к другому.

Позицией 9 на чертеже обозначено первичное зубчатое колесо с двухсторонним зубом, которое посредством узлов качения 10 и 11 установлено в корпусе 12 устройства. Зубчатое колесо 9 связано с педальным приводом 3 и движителем в виде двух вращающихся в противоположные стороны гребных винтов 6, на валах 13 которых установлены зубчатые колеса 14, выполненные с возможностью взаимодействия с колесом 9.

Вышеназванный вариант устройства характеризуется простотой выполнения, снижением количества входящих в него деталей, корпус его может быть выполнен из газонаполненного материала. Этот вариант устройства преимущественно используется для плавания детей. Он характеризуется нулевой плавучестью, т.е. располагается в водоеме на уровне воды, не выступая и не погружаясь в нее.

Устройством для плавания пользуются следующим образом. Регулируют длину штанг или телескопических трубок и ремня заранее. Закрепив устройство на поясе при помощи ремня 8 и придерживая его за штангу или трубку 7, пловец входит в воду на глубину, достаточную для плавания, и, продев ногу между штангами или трубками 7, ложится на воду. Скорость передвижения зависит от интенсивности вращения педального привода. Направление может быть изменено наклоном туловища и рук.

При необходимости устройство, благодаря наличию газонаполненных элементов 4, легко и быстро может быть снято и использовано, например, в качестве спасательного или сигнального (буй) средства.

Газонаполненные элементы в сдутом состоянии позволяют опускаться пловцу на глубину 15-18 м. На глубине пловец производит продувку указанного элемента и заполнение его воздухом, что увеличивает плавучесть устройства и способствует его подъему.

По предложенной схеме может быть изготовлена серия специализированных устройств: для детей, спортсменов, подводного плавания, для развлечения на воде, а также устройств с повышенной плавучестью.

Устройство для плавания с целью надежности и долговечности выполнено из пластмасс с различными свойствами, так, ремень 8 с пряжкой-защелкой, штанги или трубки 7 и гребные винты 6 могут быть изготовлены из полиэтилена высокого давления, корпус и детали мультипликатора - из ударопрочной пластмассы с элементами легких сплавов, воздушные полости - из эластомеров. Общий вес устройства при этом может быть в пределах 3-5 кг.

1. Устройство для плавания и/или ныряния, содержащее установленный в корпусе передаточный механизм в виде мультипликатора, кинематически связанного с педальным приводом и движителем, заключенным в защитный кожух, и средство соединения указанного корпуса с телом пловца, отличающееся тем, что движитель выполнен в виде, по меньшей мере, одной пары гребных винтов, лопасти которых выполнены с возможностью обеспечения создания тангенциальных составляющих усилий, направленных в рабочем положении гребных винтов в противоположных направлениях, а в корпусе размещен, по меньшей мере, один газонаполненный элемент, снабженный отводной трубкой с вентилем для обеспечения регулирования изменения его объема.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что валы гребных винтов установлены соосно.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что валы гребных винтов расположены под углом друг к другу.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что валы гребных винтов расположены параллельно друг другу.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что валы гребных винтов выполнены вращающимися в противоположных направлениях.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что валы гребных винтов имеют разную частоту вращения.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гребные винты имеют разный диаметр.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство соединения корпуса с телом пловца выполнено в виде двух штанг или трубок, соединенных с корпусом и прикрепленных к поясу.