Кубический балансировочный определитель нулевой плавучести

Кубический балансировочный определитель нулевой плавучести

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к водному спорту, к средствам балансировки плавучести подводного пловца.

По закону Архимеда подъемная сила физического тела под водой равна весу вытесненной этим телом воды. Когда выталкивающая сила и вес тела в воздушной среде равны, то для тела под водой возникает нулевая плавучесть, которую для пловца характеризуют как состояние его совместимости с водной средой по фактору плавучести, а возможные отклонения допустимы в пределах его физического развития. Поэтому для пловца жизненно необходимо знать свои индивидуальные данные по виду плавучести (положительная, отрицательная, нулевая) и ее размер по двум первым, а также по всем предметам снаряжения (включая акваланг, одежду), оборудования, инвентаря, инструментов, строительного материала и т.д., которые пловец берет под воду для работы и отдыха. В этой связи острая потребность инструментального определения прямых показаний, насколько тяжесть вытесненной воды больше тяжести физического тела, в том числе самого пловца, что отразит размер относительной плавучести тела или меньше - отразит размер относительной тяжести тела в воде. Аналоги и прототип устройства предлагаемого определителя отсутствуют.

Цель изобретения: разработать устройство - балансировочный определитель нулевой плавучести, позволяющее выявить конкретный размер в килограммах и граммах того или иного предмета (физического тела) и индивидуальные данные пловца, в том числе в его обычном снаряжении, по их относительной плавучести или относительной тяжести в натурных условиях водоема.

Указанная цель достигается тем, что в качестве определителя предлагается металлическая или пластмассовая кубическая рабочая измерительная воздушная емкость и ее нейтрализатор плавучести - свинцовая пластина, по относительной тяжести численно равная относительной плавучести упомянутой емкости. Пластина вставляется в боковые пазы нижней стенки емкости. По боковым стенкам емкости, по верху и сзади также имеются боковые пазы, в которых могут крепиться такого же объема, как рабочая измерительная емкость, дополнительные воздушные емкости или такой же тяжести, как нейтрализатор, дополнительные свинцовые пластины. Масса корпуса емкости с ее крепежными планками и планками пластины, отверстиями с пробками, крышками, пружинами и кнопками впуска и слива воды, лямками вместе с нейлоновой или капроновой сеткой, крючками фиксации емкостей и пластин, крючками для лямки и ячеек сетки сбалансированы до нулевой плавучести двумя вертикальными малыми балансировочными емкостями, находящимися по бокам передней стенки рабочей емкости - прозрачной панели, выполненных в виде двух ручек с кнопками впуска и слива воды, с пружинами и конусообразными пробками впуска воды с крышками. Посередине вертикали панели имеется шкала замеров относительных плавучести и тяжести с отметкой рисками каждых 0,1 кг, горизонтальными линиями для выравнивания наклона рабочей емкости при считке данных каждых 0,5 кг и цифрами каждого килограмма залитой при замерах воды. По обеим сторонам шкалы, в верху панели, рядом с малыми емкостями имеются два закрываемых изнутри отверстия, верх которых выполнен на одном уровне с внутренней поверхностью верхней стенки емкости и которые закрыты крышками с кнопками впуска воды в рабочую емкость.

Работа определителя основана на взаимозависимости между воздушной емкостью и свинцовой пластиной-нейтрализатором. Заливая воду, которая в емкости имеет нулевую плавучесть, объем воздуха и его подъемная сила уменьшаются вплоть до нуля. При этом в паре с рабочей емкостью тяжесть нейтрализатора возрастает до всей массы груза. Такое возрастание тяжести пластины используется для погашения относительной плавучести и определения, например, размера индивидуальной относительной тяжести балласта, который необходим пловцу для выхода его тела на нулевую плавучесть. Также определяется размер балласта для предметов с относительной плавучестью, например, костюма, компенсатора. При измерениях относительной плавучести в параметрах взаимосвязи рабочей емкости и пластины-нейтрализатора определитель выполнен с возможностью компенсировать повышенную относительную плавучесть и выйти за параметры дополнительными четырьмя свинцовыми пластинами, каждая из которых равна по относительной тяжести пластине-нейтрализатору, увеличив параметры измерений относительной плавучести в 5 раз. Расчет показаний делают как число пластин, дополнительно использованных при замере, умножают на относительную тяжесть пластины-нейтрализатора и прибавляют вес залитой воды в рабочую емкость при выходе на нулевую плавучесть. При измерениях относительной тяжести дайвера в снаряжении и его балластных подводных предметов снимают пластину-нейтрализатор и, если возникшей подъемной силы рабочей емкости не хватает для тяги вверх определителя с физическими телами измерений, то для компенсации повышенной относительной тяжести добавляют еще до пяти воздушных емкостей, каждая из которых равна объему рабочей емкости, т.е. параметр измерений относительной тяжести увеличивают до 6 раз. Расчет показаний относительной тяжести делают как число воздушных емкостей, задействованных, не считая рабочую емкость, при замерах, умножают на размер относительной плавучести рабочей емкости в кг и прибавляют объем оставшегося воздуха в рабочей емкости, выраженный в кг относительной плавучести, равный объему вытесненной воды рабочей емкостью после частичного залития при выходе на нулевую плавучесть - зависание определителя с дополнительными емкостями и измеряемого груза. Крепление дополнительных емкостей выполняется в такой очередности: первая дополнительная крепится к кубической емкости внизу вместо пластины-нейтрализатора, вторая - на верхней стенке рабочей емкости, третья - на боковой стенке, а на другую боковую стенку для равновесия переставляется вторая емкость, четвертая - снова ставится верхняя емкость, пятая - добавляется последняя емкость на задней стенке рабочей емкости. Крепление пластин производится в такой же очередности, начиная с верхней стенки емкости.

Например, при объеме кубической воздушной емкости в 5 л ее длина внутри каждой стенки составляет 17,1 см. Используя присоединяемые емкости, можно определять до -30 кг относительной тяжести физического тела, а при креплении свинцовых пластин - измерять относительную плавучесть физических тел до +25 кг. Такие параметры перекрывают потребности подводных пловцов. Размеры стенок дополнительных емкостей такие же, как и у кубической емкости. Особенности заключаются в креплении между ними: в планках по трем боковым краям прилегающей стенки дополнительной емкости с внешней выемкой в 1,0 см и выступом в 0,5 см, которые входят в выступ в 1,0 см и выемку в 0,5 см угловых планок рабочей емкости, которые на выступ в 0,5 см приварены к стенкам. Спереди по периметру рабочей емкости имеются упрощенные планки, позволяющие вставляемым емкостям и пластинам быть заподлицо с панелью рабочей емкости и крючками крепиться за нее.

Как показывают расчеты, 5 кг свинца вытесняют воду объемом 440,9 см³ и вес свинцового груза под водой становится 4,5591 кг. Чтобы выйти на -5 кг относительной тяжести нейтрализатора или пластины, свинца требуется массой в 5,4836 кг. Во время изготовления вес пластины можно подправить, доплавляя или выплавляя, вырезая свинец. Баланс в 5 кг относительной плавучести кубической воздушной емкости и -5 кг относительной тяжести пластины-нейтрализатора выравнивается под водой до нулевой плавучести - зависания емкости путем устранения избытка воздуха в малых, по бокам панели, балансировочных воздушных емкостях (ручках).

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1 изображен кубический балансировочный определитель, на фиг.2 - определитель вместе с набором дополнительных воздушных емкостей (вид сзади), на фиг.3 - крепежные выемка и выступ планок дополнительной емкости или свинцовой пластины, на фиг.4 - крепежные выемки и выступы боковых угловых планок рабочей измерительной емкости, на фиг.5 - крепежные выемка и выступ передних планок на корпусе рабочей емкости для стыковки с планками дополнительных емкостей или свинцовых пластин, на фиг.6 - крючок для фиксации дополнительных емкостей или пластин к рабочей емкости, на фиг.7 - лямка для подвески измеряемых предметов в нейлоновой или капроновой сетке.

На фиг.1 выделяется панель 1 рабочей емкости, например, из органического стекла, на которой выполнена шкала замеров залития воды с рисками 2 каждых 0,1 кг, горизонтальными линиями 3 каждых 0,5 кг и цифрами 4 каждого килограмма. На панели закреплены малые воздушные емкости 5, являющиеся ручками для пловца с кнопками 6 впуска воды, встроенных в крышки малых емкостей. В панели имеются два отверстия с крышками и кнопками 7 впуска воды в рабочую емкость. Кнопки впуска воды при переливе, окончании очередного замера или завершении процесса измерений используются как кнопки слива воды из емкостей. По бокам рабочая кубическая емкость снабжена угловыми планками (см. фиг.4), которые стыкуются в передней части с упрощенными планками панели (см. фиг.5). Дополнительные воздушные емкости (см. фиг.2) так же, как дополнительные свинцовые пластины и нейтрализатор 8 (см. фиг.1), своими планками (см. фиг.3) вставляются в угловые планки (см. фиг.4) и в упрощенные (см. фиг.5) планки панели емкости. Для доставки на место измерений и удобного пользования дополнительные пластины крепятся к дополнительным емкостям, для чего на задней стенке емкостей относительно стенки с крепежом к рабочей емкости устанавливаются боковые и передняя упрощенные планки (см. фиг.5). Запасные емкости соединены с дополнительными пластинами и при их нулевой плавучести подтянуты бечевкой к месту проведения замеров плавучести физических тел и находятся в запасе рядом с проводящим замеры. В случае потребности они разъединяются. Если остается неиспользованной емкость, она всплывает и держится на бечевке, если пластина, то на бечевке она опускается на дно. Вставленные на корпус рабочей емкости пластины, в том числе нейтрализатор, или дополнительные емкости фиксируются, например, крючками (см. фиг.6), а лямочная подвеска (см. фиг.7) позволяет производить крепеж по бокам середины рабочей емкости физических тел как с относительной плавучестью (крепежным кольцом 9 вверх), так и снизу при замерах с относительной тяжестью (крепежным кольцом вниз), как в укороченном варианте (лямка крепится по бокам снизу и сверху рабочей емкости), так и в удлиненном (лямка крепится только за верх рабочей емкости и тянется вверх, не мешая дополнительной емкости или пластине, или только за низ измерительной емкости, не мешая нейтрализатору или дополнительной воздушной емкости). Крючки, например, типа карабин для лямки или ячеек сетки устанавливаются под углом на середине угловых планок.

Осуществление замеров определителем нулевой плавучести начинается с его подготовки к работе, например, на глубине уровня груди пловца. Поддерживая руками кубическую емкость под водой вместе с нейтрализатором, производится балансировка плавучести самого определителя, то есть его вывод на нулевую плавучесть путем погашения плавучести в малых воздушных емкостях, держа за которые и нажимая большими пальцами на кнопки впуска и слива воды. Набор воды делается до тех пор, пока определитель, если его выпустить из рук, не начнет зависать - ни подъема, ни погружения. Далее подвешиваются предметы измерения в нейлоновой или капроновой сетке или сам пловец определяет свой показатель. Для измерения своих данных пловцу необходима глубина до двух метров, если недостаточно, он может ноги сгибать в коленях, подтягивать вверх, нажимая большими пальцами на кнопки впуска воды в кубическую емкость до выхода на нулевую плавучесть - зависание вместе с определителем. Залитая вода нулевой плавучести по массе равна высвобожденной тяжести свинцовой пластины, которая пошла на компенсацию относительной плавучести пловца. При замерах его относительной тяжести пластина - нейтрализатор снимается и компенсация осуществляется объемом воздуха, остающегося после частичного залива водой, равного массе объема вытесненной воды емкостью минус массы объема залитой воды. Максимально предлагаемый определитель позволяет измерять повышенную относительную плавучесть до +25 кг, добиваясь добавляемыми пластинами момента, когда рабочую емкость с предметами измерения начинает тянуть вверх с силой от 0 до +5 кг. Заливая водой рабочую емкость, избыток плавучести погашается и измерительная емкость вместе с добавленными известной относительной тяжести пластинами и подвешенными физическими телами выходит на нулевую плавучесть - зависает. Если относительная тяжесть измеряемого предмета (тела) при снятой пластине-нейтрализаторе больше -5 кг, то добавляют воздушные емкости с дополнительной балансировкой или выполненные из полимерных материалов с нулевой плавучестью. Максимально определитель позволяет измерять до -30 кг, добиваясь момента, когда рабочая емкость с дополнительными известной относительной плавучестью емкостями и измеряемым грузом начинает тянуть вверх с силой от +5 кг до 0 кг. Заливая воду в рабочую емкость, избыток подъемной силы гасится, а остаток объема воздуха вместе с емкостями и грузом выходит на нулевую плавучесть - зависание. Подводятся итоги измерений.

Определитель нулевой плавучести позволяет измерить пловцу свою физическую характеристику - вид и размер плавучести, а также каждого предмета используемого снаряжения, оборудования, инвентаря, инструмента, обеспечить комфортные условия плавучести по предстоящим погружениям для труда и отдыха под водой.

1. Кубический балансировочный определитель нулевой плавучести, содержащий металлическую или пластмассовую кубическую рабочую измерительную воздушную емкость и ее нейтрализатор плавучести - свинцовую пластину, по относительной тяжести численно равную относительной плавучести упомянутой емкости, причем масса корпуса емкости с ее крепежными планками и планками пластины, отверстиями с пробками, крышками, пружинами и кнопками впуска и слива воды, лямками вместе с нейлоновой или капроновой сеткой, крючками фиксации емкостей и пластин, крючками для лямки и ячеек сетки сбалансированы до нулевой плавучести двумя вертикальными малыми балансировочными емкостями, находящимися по бокам передней стенки рабочей емкости - прозрачной панели, выполненными в виде двух ручек с кнопками впуска и слива воды, с пружинами и конусообразными пробками впуска воды, с крышками, а посередине вертикали панели имеется шкала замеров относительных плавучести и тяжести с отметкой рисками каждых 0,1 кг, горизонтальными линиями для выравнивания наклона рабочей емкости при считке данных каждых 0,5 кг и цифрами каждого килограмма залитой при замерах воды, при этом по обеим сторонам шкалы, вверху панели, рядом с малыми емкостями имеются два закрываемых изнутри отверстия, верх которых выполнен на одном уровне с внутренней поверхностью верхней стенки емкости и которые закрыты крышками с кнопками впуска воды в рабочую емкость при измерениях относительной плавучести в параметрах взаимосвязи рабочей емкости и пластины-нейтрализатора, с возможностью компенсировать повышенную относительную плавучесть и выйти за параметры дополнительными четырьмя свинцовыми пластинами, каждая из которых равна по относительной тяжести пластине-нейтрализатору, крепящимися к стенкам рабочей емкости, увеличив параметр измерений относительной плавучести в 5 раз, при этом расчет показаний делают как число пластин, дополнительно использованных при замере, умножают на относительную тяжесть пластины-нейтрализатора и прибавляют вес залитой воды в рабочую емкость при выходе на нулевую плавучесть, а при измерениях относительной тяжести дайвера в снаряжении и его балластных подводных предметов снимают пластину-нейтрализатор и, если возникшей подъемной силы рабочей емкости не хватает для тяги вверх определителя с физическими телами измерений, то для компенсации повышенной относительной тяжести добавляют еще до пяти воздушных емкостей, каждая из которых равна объему рабочей емкости, т.е. параметр измерений относительной тяжести увеличивают до 6 раз и расчет показаний относительной тяжести делают как число воздушных емкостей, задействованных, не считая рабочую емкость, при замерах, умножают на размер относительной плавучести рабочей емкости в кг и прибавляют объем оставшегося воздуха в рабочей емкости, выраженный в кг относительной плавучести, равный объему вытесненной воды рабочей емкостью после частичного залития при выходе на нулевую плавучесть - зависание определителя с дополнительными емкостями и измеряемого груза, при этом кнопки впуска воды при переливе, окончании очередного замера или завершении процесса измерений используются как кнопки слива воды из емкостей, причем запасные емкости соединены с дополнительными пластинами и при их нулевой плавучести подтянуты бечевкой к месту проведения замеров плавучести физических тел и находятся в запасе рядом с проводящим замеры.

2. Кубический балансировочный определитель нулевой плавучести по п.1, отличающийся тем, что рабочая измерительная воздушная емкость и каждая из упомянутых пяти дополнительных воздушных емкостей выполнены объемом по 5 л и имеют относительную плавучесть по 5 кг, пластина-нейтрализатор и каждая из четырех дополнительных свинцовых пластин имеют относительную тяжесть под водой по 5 кг.