СПОСОБ СОЗДАНИЯ ВОЛНЫ В ВОДНЫХ АТТРАКЦИОНАХ ИНЕРЦИОННОГО ТИПА
METHOD OF CREATING WAVE IN WATER AMUSEMENTS OF INERTIAL TYPE

Изобретение относится к области спорта, развлечений и аттракционов. Тренажер позволяет моделировать ситуации, при которых человек испытывает физические нагрузки де-факто и вынужден на них реагировать, выполняя те же действия, что и в реальной тренировке.
Настоящее изобретение предназначено для использования в инерционных тренажерах, описанных, например, в патентах RU №85094, А63В 22/00, опубл. 27.07.2009 и 83929, А63В 21/00, опубл. 27.07.2009, которые предназначены для создания реальных физических ощущений на гребне "стоячей волны" для серфингиста.
Так, например, в RU №85094 описан инерционный тренажер, который содержит корпус, приводимый во вращение от двигателя с приводом, обеспечивающим переменную скорость вращения и реверсирование, корпус выполнен в виде нижней части тора и установлен на опорных колесах, по крайней мере одно из которых связано с приводом его вращения, на опорной поверхности смонтирована пропущенная через центр площадки лифтовая шахта с дверными проемами для подъема пользователя на площадку, а на лифтовой шахте неподвижно закреплена карусель, которая выполнена с каретками перемещения в радиальном направлении относительно корпуса строп, предназначенных для прикрепления к пользователю, при этом корпус выполнен с возможностью заполнения водой и перетока ее через связанные между собой трубами коллекторы, один из которых смонтирован в верхней части стенки корпуса по периметру последнего, а другой - у площадки.
А в RU №83929 описан инерционный тренажер, содержащий площадку на оси, приводимую во вращение от двигателя с приводом, обеспечивающим переменную скорость вращения и реверсирование, корпус расположен под платформой и выполнен в виде нижней части тора, в центре которого расположена ось платформы, окруженная площадкой с наклоном к оси, при этом корпус связан с приводом вращения оси, ось платформы выполнена в виде ствола лифтовой шахты с дверными проемами для подъема с площадки на платформу, а корпус выполнен с возможностью заполнения водой и перетока ее через связанные между собой трубами коллекторы, один из которых смонтирован в верхней части стенки корпуса, а другой у площадки.
Данное решение принято в качестве прототипа.
В известных тренажерах аутовизуальные и мышечные нагрузки на спортсмена достигаются при движении по окружности, когда на тело действует сила инерции. Создание "центробежной силы" вызывает физическое ощущение, например: движение по склону горы для сноубордиста, или на воде для серфингиста. Она стремится отбросить его тело в направлении от центра, и чем дальше спортсмен находится от центра, тем сильнее будет тянуть и клонить его наружу. При этом создается иллюзия, что он стоит на наклонной плоскости. Если на такую поверхность налить воды, то она растечется ровным слоем. Корпус тренажера, заполненный некоторым объемом воды, при вращении моделирует склон горы, или водную поверхность гребень в виде серповидного месяца. Спортсмен вынужден предпринимать действия: мускульные усилия для закладывания виражей, наклоны для фиксации центра тяжести тела в пространстве и т.д., как реакцию на условия создаваемые тренажером, имитирующим выбранную среду. Работа тренажера основана на наличии сил инерции вращения, создающих поле центробежных сил, которое в силу выбранной конфигурации корпуса придает поверхности воды требуемую кривизну.
Недостатком данного способа является то, что в рамках тренировок не могут быть достигнуты реальные условия, в которых спортсмену придется выполнять те или иные технические приемы. Это обусловлено тем, что при вращении корпуса вода формирует на стенке корпуса относительно выровненную поверхность, соответствующую спокойному состоянию водной поверхности моря (океана). Истекание воды по трубопроводам коллекторной системы не позволяет сформировать волнение на поверхности и тем более волны, которые позволяли бы проводить тренировки в динамичном режиме, приближенном к реальному состоянию поверхности воды моря.
Технический результат, который может быть получен при реализации предложенного устройства заключается в повышении эффективности тренировки за счет создании эффекта «стоячей волны» на водной поверхности корпуса инерционного тренажера, что позволит развивать координацию движения и статокинетическую помехоустойчивость спортсмена внешнему силовому воздействию в реальных условиях, повторяющих условия проведения спортивного состязания.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе создания волны в водных аттракционах инерционного типа, заключающийся во вращении заполненного водой корпуса с внутренней поверхностью стенки в виде параболоида вращения или в виде нижней части тора для распределения водного слоя вдоль этой стенки корпуса, формирование волны на поверхности указанного водного слоя образуют установкой на поверхности стенки корпуса выпуклостей в виде спирально протянутых ребер.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером, где на чертеже представлено устройство тренажера инерционного типа.
Настоящий способ создания волны в водных аттракционах инерционного типа рассматривается на конкретном примере выполнения такого тренажера.
Инерционный тренажер представляет собой вертикальную центрифугу, состоящую из корпуса 1, соединенного с двигателем 2 посредством оси вращения 3. В свою очередь двигатель 2 соединяется с осью 3 через вариатор 4 и реверс 5, позволяющих осуществлять вращение корпуса 1 с переменной скоростью и в противоположенные направления. Опирается корпус 1 тренажера через систему роликов 6, расположенных по окружности на рельсах. В центре корпуса тренажера на некоторой высоте выполнена площадка 7. На площадке 7 строго по центру вмонтирован ствол лифтовой шахты 8 с дверными проемами 9. Лифтовая шахта 8 не вращается вместе с площадкой 7, что обеспечивает безопасное перемещение на лифте спортсмена с опорной поверхности 10 на площадку 7 или на перекрытие 11 (траверсу). Корпус тренажера представляет собой нижнюю часть тора с образованием торовой вогнутой поверхности, которая заполняется водой. Зеркало воды в стационарном положении обозначено поз.12. При вращении тренажера вода распределяется по торовой поверхности, занимая в динамике положение, обозначенное поз.13. По периметру корпуса 1, в верхней его части расположен коллектор 14 сбора излишек воды. Вокруг площадки 7 по периметру расположен коллектор 15 с форсунками, обеспечивающий подачу воды в полость тора. Коллекторы 14 и 15 соединены между собой переливными трубами 16, которые расположены не по меридианам, а по спирали как в одну, так и в другую сторону, что позволяет при вращении за счет кариолисовой силы инерции обеспечить естественный переток воды между сообщающими коллекторами 14 и 15. Эта водооборотная система включает в себя систему водоочистки, а при необходимости насосный агрегат и устройство водоподогрева.
Перекрытие 11 может быть выполнено в виде смонтированной на шахте карусели, к которой крепятся тяговые фалы 17 (например, с крепежом кайта) через подвижную каретку 18 (для перемещения фал радиально карусели, в радиальном направлении относительно корпуса), соединенную с каруселью, что позволит спортсмену перемещаться по всей торовой (горообразной) поверхности корпуса 1. Ось, вращающая карусель, может быть выполнена совпадающей с вертикальной центральной осью корпуса или смещена относительно вертикальной центральной оси корпуса (может находиться не в центре площадки 7). Каретка 18 занимает положение «X» в ненагруженном виде, а под весом спортсмена занимает максимальное положение «У».
Основная идея тренажера заключается в том, чтобы создать аутовизуальные и мышечные нагрузки на спортсмена, что достигается при движении по окружности, когда на тело действует сила инерции. Главная задача - создание "центробежной силы", которая своим действием вызывает физическое ощущение, например: движение по склону горы для сноубордиста или на гребне "бегущей волны" для серфингиста.
Рассмотрим вращательное движение плоской платформы, на которой находится спортсмен. Она стремится отбросить его тело в направлении от центра, и чем дальше спортсмен находится от центра, тем сильнее будет тянуть и клонить его наружу. При этом создается иллюзия, что он стоит на наклонной плоскости.
Если вращающейся платформе придать такую кривизну, чтобы при определенной скорости ее поверхность была в каждой точке перпендикулярна к результирующей (равнодействующей сил), то человек будет чувствовать себя во всех ее точках, как на горизонтальной плоскости. Если на такую поверхность налить воды, то она растечется ровным слоем.
Рассмотрим на чертеже три характерные точки корпуса тренажера, вращающегося на подобии вертикальной центрифуги.
В точке "А" обеспечивается эффект сползания вниз, так как сила веса в составе результирующей сил является доминирующей. В точке "Б" обеспечивается эффект сползания к периферии и вниз. Между ними пограничная точка, там равнодействующая сил перпендикулярна поверхности корпуса 1, где появляется эффект нахождения на горизонтальной поверхности.
Корпус 1 тренажера, заполненный некоторым объемом воды, при вращении моделирует склон горы или гребень "бегущей волны" в виде серповидного месяца. Спортсмен вынужден предпринимать действия: мускульные усилия для закладывания виражей, наклоны для фиксации центра тяжести тела в пространстве и т.д., как реакцию на условия создаваемые тренажером, имитирующим выбранную среду. Работа тренажера основана на наличии сил инерции вращения, создающих поле центробежных сил, которое в силу выбранной конфигурации корпуса придает поверхности воды требуемую кривизну.
Особенностью такого тренажера является то, что его конструктивные особенности позволяют образовывать на водной поверхности в корпусе волны, имитирующие волны в море. Этот эффект получают следующим образом.
Приводим во вращение с постоянной угловой скоростью вокруг вертикальной оси корпус 1 в виде чаши или нижней части тора, заполненный некоторым объемом воды. При этом корпус должен иметь очертания параболоида вращения, чтобы при вращении параболоида с жидкостью вокруг вертикальной оси с определенной угловой скоростью вода распределилась по его поверхности тонким слоем, практически постоянной толщины. Это произойдет при вращении сосуда вокруг вертикальной оси, когда жидкость будет испытывать ускорение переносного движения, направленного в сторону стенок корпуса, тогда равнодействующая двух сил (силы тяжести и центробежной силы) будет направлена по нормали к свободной поверхности жидкости в каждой точке поверхности. Отсюда: свободная поверхность жидкости, находящаяся в равномерно вращающемся вокруг его вертикальной оси сосуде, будет иметь вид параболоида вращения. Поэтому водный аттракцион имеет вид эллиптического параболоида, а разность уровней на периферии и в центре параболоида, относительно горизонтальной поверхности, образует "стоячую волну " значительной высоты.
Эффект "бегущей волны " усиливается от придания внутренней поверхности вращающего сосуда ребристости в виде выпуклых спиралей типа выпуклостей 19. спирально протянутых по стенке корпуса. В зависимости от направления вращения аттракциона характеристики "стоячей волны" меняются. При лидирующих спиралях "стоячая волна " ниже, но глубже, а при отстающих спиралях наоборот. Эффект волны образуется за счет перетекания воды через препятствие из выпуклостей. Так как выпуклости расположены спирально, то создается визуальное ощущение «стоячей волны».
Для организации перемещения потока воды по внутренней вращающейся поверхности корпуса снизу вверх (что усиливает схожесть искусственно создаваемой "стоячей волны " с океанской), можно использовать ранее описанную водооборотную систему. Водооборотная система устроена таким образом, чтобы вода, перетекающая через край аттракциона по периметру, собиралась в верхнем коллекторе и по трубам перетекала в нижний коллектор, откуда в свою очередь подавалась на внутреннюю полость аттракциона. При вращении корпуса вода образовала свободную поверхность в виде параболоида, и разность уровней относительно горизонтальной поверхности означает только одностатистическое одинаково давление в любой точке на свободной поверхности. А если нет перепада давления, то его можно создать искусственно за счет подпора с нижнего коллектора. Для движения слоя воды по внутренней поверхности корпуса снизу вверх надо организовать отбор воды из верхнего коллектора с перетоком ее по трубам в нижний коллектор. Это достигается путем расположения труб, соединяющих коллекторы, в виде спиралей. Для получения обратного эффекта, т.е. направления воды на внутренней поверхности вращающего корпуса сверху вниз, трубы располагают в порядке отстающих спиралей. Ну а если переливные трубы разместить по меридианам, то водооборотная система работать не будет. Уменьшение или увеличение кривизны спирали за счет смещения концов труб относительно коллекторов (трубы не жесткие), как и применение запорно-регулирующей арматуры позволит равномерно распределять воду по всей внутренней поверхности корпуса даже в том случае, когда его поверхность выполнена в виде улиты (одного неполного оборота шнека). При необходимости, выброс воды на внутреннюю поверхность корпуса можно обеспечить не равномерно, в зависимости от планируемого трюка или получения желаемого эффекта, а именно регулируя поток воды из труб при помощи запорно-регулирующей арматуры, а именно увеличивая или уменьшая подачу воды в зону поверхности рабочей поверхности корпуса.