ВОДНОЛЫЖНАЯ КАНАТНАЯ ДОРОГА
WATERSKIING ROPEWAY

Изобретение относится к воднолыжной канатной дороге для буксировки воднолыжника по водной поверхности воднолыжной трассы и способу эксплуатации такой воднолыжной канатной дороги.
Известны воднолыжные канатные дороги. Обычно в таких канатных дорогах размещают снабженный приводом циклично перемещающийся канат, который поддерживается на четырех-шести опорах над водной поверхностью и поворачивается. Опоры могут находиться в воде или на берегу.
На циклично перемещающемся канате на расстоянии друг от друга закреплены буксировочные тросы с рукояткой на свободном конце. Воднолыжник может держать рукоятку и при этом буксироваться следом за циклично перемещающимся канатом вдоль воднолыжной трассы.
Изобретение относится к воднолыжной канатной дороге, содержащей два установленных на расстоянии друг от друга поворачивающих устройства для циклично перемещающегося каната. Воднолыжная трасса находится между поворачивающими устройствами, между которыми соответственно проходят прямая и обратная ветви циклично перемещающегося каната. Соответствующая воднолыжная канатная дорога обозначена здесь также как челночная канатная дорога.
Изобретение основано на том обстоятельстве, что в такой челночной канатной дороге висящий в воде буксировочный трос при повороте вокруг поворачивающих устройств может образовывать шлейф, петлю или U-образный крюк (ср. фиг.2), т.к. он поворачивается в воде примерно на 180°.
Кроме того, изобретение основано на том обстоятельстве, что плавающие в воде люди могут при этом запутаться в буксировочном тросе, в частности шеей, и задохнуться.
В основе изобретения лежит задача предложить предпочтительную челночную воднолыжную канатную дорогу и предпочтительный способ эксплуатации такой воднолыжной канатной дороги при обеспечении, в частности, безопасности катания на водных лыжах.
Задача решена посредством воднолыжной канатной дороги для буксировки воднолыжника по водной поверхности воднолыжной трассы, содержащей циклично перемещающийся канат, размещенный над водной поверхностью, закрепленный на циклично перемещающемся канате буксировочный трос с рукояткой для воднолыжника на свободном конце и подтягивающее устройство. В частности, воднолыжная канатная дорога содержит два поворачивающих устройства, установленных на расстоянии друг от друга, для циклично перемещающегося каната, между которыми находится воднолыжная трасса и проходят прямая и обратная ветви циклично перемещающегося каната. Кроме того, воднолыжная канатная дорога содержит, в частности, управляющее устройство для привода, при помощи которого при каждом приближении подтягивающего устройства к поворачивающему устройству реализуется возможность уменьшения рабочей скорости циклично перемещающегося каната до минимальной рабочей скорости, которая меньше рабочей скорости перемещения, подходящей для катания на водных лыжах. При этом воднолыжная канатная дорога выполнена с возможностью подтягивания буксировочного троса, так что отпущенная рукоятка удерживается над водной поверхностью на безопасном расстоянии.
Предпочтительные варианты выполнения изобретения в части устройства приведены в зависимых пунктах формулы изобретения и поясняются подробнее ниже. Изобретение основано на идее подтягивания буксировочного троса при отпущенной рукоятке при помощи подтягивающего устройства по меньшей мере настолько, что свисающий буксировочный трос не представляет опасности для пловца. Для этого буксировочный трос подтягивается настолько, что выдерживается по меньшей мере минимальное безопасное расстояние между буксировочным тросом, или рукояткой, и водной поверхностью.
Предпочтительные варианты выполнения подтягивающего устройства подробно описаны ниже.
Если к буксировочному тросу присоединен воднолыжник и циклично перемещающийся канат приводится в движение со скоростью, подходящей для катания на водных лыжах, то подтягивающее устройство может быть выполнено таким образом, что буксировочный трос при этом максимально выпущен, или минимально подтянут.Закрепление буксировочного троса на циклично перемещающемся канате посредством подтягивающего устройства обеспечивает также максимальное расстояние между этим креплением и рукояткой.
Подтягивающее устройство предпочтительно снабжено тормозом, который предотвращает внезапный рывок вверх или круговое забрасывание буксировочного троса вместе с рукояткой.
Как правило, циклично перемещающийся канат образует замкнутое кольцо. При этом может применяться циклично перемещающийся канат с двумя концами, которые соединены друг с другом, например, посредством клинового зажима.
В традиционных воднолыжных канатных дорогах циклично перемещающийся канат обычно содержит два параллельно проходящих жгута на каждую ветвь. Они могут быть размещены приблизительно горизонтально рядом друг с другом или вертикально друг над другом. Жгуты могут быть соединены друг с другом через поперечные перемычки.
Это выполняется потому, что в каждом отдельном канате вследствие его намотки под углом к направлению своего перемещения, как правило, возникает собственное кручение. Вследствие намотки под углом возникают силы, которые скручивают каждый канат вокруг его продольного направления, а именно так называемое собственное кручение. Если применяют два каната, то они могут быть размещены таким образом, что собственное кручение отдельных канатов компенсируется.
Поворот циклично перемещающегося каната на одной из опор осуществляется посредством поворачивающего устройства. Им может быть, например, диск, при этом циклично перемещающийся канат проводится вдоль участка своего периметра. В качестве поворачивающего устройства может также применяться, например, венец, содержащий несколько сравнительно малых роликов, при этом циклично перемещающийся канат проводится по части этих роликов.
Привод циклично перемещающегося каната находится обычно в области одного из поворачивающих устройств. Скорость привода предпочтительно может регулироваться при помощи управляющего устройства, например, чтобы установить желаемую рабочую скорость. Например, для челночной канатной дороги следует использовать скорость примерно 30 км/ч. В качестве привода применяют, например, электродвигатель с частотно регулируемой скоростью вращения, или частотным регулятором. Идеальные управляющее устройство и привод выполнены так, что рабочая скорость может изменяться произвольно, в частности непрерывно.
Управляющее устройство для привода выполнено таким образом, что рабочая скорость циклично перемещающегося каната может уменьшаться до минимальной рабочей скорости соответственно при приближении подтягивающего устройства к одному из поворачивающих устройств. Эта минимальная рабочая скорость меньше, чем рабочая скорость перемещения, подходящая для катания на водных лыжах. Минимальная рабочая скорость предпочтительно сохраняется при обходе подтягивающего устройства вокруг одного из поворачивающих устройств. Это обеспечивает небольшую центробежную силу.
Медленное приближение также позволяет не допустить раскачивания подтягивающего устройства вместе с буксировочным тросом в направлении циклично перемещающегося каната.
Циклично перемещающийся канат провисает вследствие собственного веса, веса буксировочного троса, подтягивающих устройств и воднолыжника. Воднолыжная канатная дорога выполнена в общей сложности так, что при подтянутом буксировочном тросе расстояние между его свободным концом, или рукояткой, и водной поверхностью составляет по меньшей мере 20 см, а лучше 40, 60 или 80 см, предпочтительно с возрастанием в указанной последовательности, в соответствии с безопасным расстоянием, рассматриваемым в качестве допустимого.
Челночные канатные дороги по сравнению с обычными воднолыжными канатными дорогами, содержащими от 4 до 6 поворачивающих устройств, являются сравнительно короткими, примерно 120 м вместо 310 м. Это имеет преимуществом то, что при небольших затратах обеспечено сравнительно малое провисание. В целом челночная канатная дорога может быть выполнена сравнительно легкой, например, содержать сравнительно тонкий циклично перемещающийся канат.
Челночные канатные дороги рекомендованы прежде всего в качестве экономичной и требующей сравнительно малых затрат альтернативы большим воднолыжным канатным дорогам, содержащим более двух, обычно пять, поворачивающих устройств для циклично перемещающегося каната. Челночные канатные дороги могут быть выполнены особенно простым образом. Поэтому они преимущественно находят применение в качестве тренировочных канатных дорог или для временных сооружений, например, для показа спортивных мероприятий.
Челночные канатные дороги могут быть реализованы на сравнительно малой площади, примерно 10% по сравнению с большими канатными дорогами, предназначенными для соревнований. Кроме того, челночные канатные дороги не требуют обширного лицензирования, т.к. они подпадают под категорию «передвижное сооружение» (как цирковая палатка) и могут быть смонтированы и снова демонтированы в течение одного дня.
В челночных канатных дорогах поворачивающие устройства предпочтительно закреплены с опорой на землю. Так, например, могут использоваться соответствующие подвесы на двух противоположных берегах озера. Принципиально возможна также опора посредством плавающих тел. При этом, не учитывая провисания, обе ветви могут проходить между поворачивающими устройствами параллельно друг другу и по существу прямолинейно.
На циклично перемещающемся канате предпочтительно закреплен только один буксировочный трос, так что одновременно на трассе может находиться только один воднолыжник. Таким образом исключены столкновения. Кроме того, при приближении первого воднолыжника к поворачивающему устройству и соответствующем замедлении циклично перемещающегося каната нарушалось бы перемещение другого воднолыжника.
Принципиально в челночной канатной дороге возможно также размещение двух ветвей каната друг над другом. В этом случае рекомендовано закрепление буксировочного троса на нижней ветви каната. При этом нижняя ветвь каната служит в качестве прямой ветви, а верхняя ветвь каната - в качестве обратной ветви. В области закрепления буксировочного троса на нижней ветви дополнительно может быть выполнена рама, поддерживающая через ролики нижнюю ветвь на верхней ветви. Таким образом, подтягивающее устройство, или буксировочный трос, поддерживается обеими ветвями каната.
В одной такой конструкции рабочая скорость при приближении к одному из поворачивающих устройств постепенно уменьшается, вплоть до остановки, чтобы затем смениться на противоположную.
Перемещения подтягивающего устройства в прямую и противоположную стороны - в отличие от поворачивания - могут быть также предпочтительными и в других вариантах выполнения изобретения. При приближении подтягивающего устройства к одному из поворачивающих устройств производится остановка, т.е. замедление вплоть до остановки, а затем направление рабочего перемещения становится противоположным, так что подтягивающее устройство снова перемещается к другому реверсивному устройству. Там при необходимости повторяются остановка и реверс. Воднолыжники могут, например, находиться в очереди в области одного из поворачивающих устройств или обоих поворачивающих устройств. Если буксировочный трос не подтянут, он в зависимости от конфигурации стартовой области может создвать угрозу безопасности находящихся там людей, т.к. он проходит через очередь из них. Однако, как описано выше, челночная канатная дорога предпочтительно выполнена с возможностью подтягивания буксировочного троса при отпущенной рукоятке.
Челночная канатная дорога предпочтительно выполнена с возможностью подтягивания буксировочного троса при перемещении подтягивающего устройства к одному из двух поворачивающих устройств и образовании минимального расстояния между подтягивающим устройством и поворачивающим устройством.
Соответствующее минимальное расстояние может быть выбрано равным примерно 2, 5, 10 или 20 метрам.
Когда подтягивающее устройство, или крепление буксировочного троса на циклично перемещающемся канате, обходит вокруг одного из поворачивающих устройств челночной канатной дороги, воднолыжник временно не буксируется и, соответственно, погружается. В этой ситуации особенно важно вытягивание буксировочного троса, или рукоятки, из опасной зоны. В идеальном случае буксировочный трос остается подтянутым при цикличном перемещении относительно одного из поворачивающих устройств. Разумеется, это мероприятие предохраняет также возможно находящихся в очереди и ожидающих воднолыжников.
Привод предпочтительно управляется таким образом, что при подтянутом буксировочном тросе циклично перемещающийся канат приводится в движение с минимальной рабочей скоростью. Таким образом, вскоре после обхода вокруг поворачивающего устройства рукоятку можно сравнительно легко захватить для старта. В идеальном случае рабочая скорость повышается лишь через несколько метров, например от 2 до 5 м, после прохождения поворачивающего устройства.
В идеальном случае скорость повышается лишь тогда, когда стартующий воднолыжник надежно захватил рукоятку и выровнял лыжи. Это может быть, например, достигнуто посредством того, что рабочая скорость повышается лишь спустя несколько секунд, например от 3 до 5 с, после того как воднолыжник захватил рукоятку, и буксировочный трос уже получил определенное натяжение, т.е. образовалось динамическое взаимодействие. Динамическое взаимодействие предпочтительно возникает на участке по меньшей мере 2 м, прежде чем рабочая скорость будет снова повышена до скорости перемещения. Подходящим является участок примерно от 2 м до 10 м.
При катании на водных лыжах достаточно распространен старт с платформы. Популярным и распространенным является также старт с глубины, при этом стартующий воднолыжник «сидит» в воде без дополнительной поддержки.
Длина буксировочного троса и/или подтягивающего устройства может быть, например, согласована с расстоянием между циклично перемещающимся канатом и высотой захвата стартующего воднолыжника так, что он может доставать рукоятку удобным образом. Кроме того, при необходимости дополнительно, для него может также держать рукоятку наготове вспомогательный персонал. Предпочтительным является также прикрепление к рукоятке или буксировочному тросу сравнительно тонкого каната, например шнура, при помощи которого можно вытягивать буксировочный трос вниз. Риск травмирования при таком канате меньше, чем при буксировочном тросе, т.к. его свободный конец не снабжен рукояткой для воднолыжника, и он в целом выполнен более тонким, или предпочтительно даже рассчитан на разрыв при превышении определенной нагрузки.
В предпочтительном варианте выполнения челночная канатная дорога в качестве поворачивающего устройства для циклично перемещающегося каната содержит поворачивающий диск. При этом по меньшей мере один из поворачивающих дисков выполнен с возможностью наклона в обоих направлениях относительно горизонтали и поперечно к направлению циклично перемещающегося каната, например, посредством того, что он с целью дополнительного натяжения подвешен с односторонним закреплением при помощи полиспаста. В этом предпочтительном варианте выполнения используется ограничитель, который рассчитан исходя из горизонтального нормального положения соответствующего поворачивающего диска для ограничения угла наклона, возникающего от нагрузки, вызванной воднолыжником, величиной максимум 60°.
Воднолыжник, движущийся к одному из поворачивающих дисков, воздействует на сторону прямой ветви приближающегося поворачивающего диска направленным вниз усилием, увеличивающимся при дальнейшем приближении и продолжающемся перемещении. Если поворачивающий диск подвешен с односторонним закреплением посредством канатов, то эта сторона будет под действием усилия поворачиваться вниз.
Ограничитель наклона предпочтительно ограничивает описанный выше угол наклона величиной максимум 45° или 30°, а лучше 25°.
В идеальном случае ограничитель наклона имеет прогрессирующее действие, т.е. при больших углах наклона обладает большим восстанавливающим моментом для соответствующего поворачивающего диска.
В одном предпочтительном варианте выполнения на одном из поворачивающих дисков посредством штанги закреплен груз. При этом груз и штанга размещены таким образом, что при ненагруженном в направлении, поперечном к воднолыжной трассе, циклично перемещающемся канате поворачивающий диск ориентирован горизонтально. Если на одной стороне поворачивающего диска возникает усилие, то груз через штангу, действующую как рычаг, прикладывает противоположно действующий вращающий момент. Максимальный угол наклона может быть установлен посредством длины штанги и груза, если известны максимальные ожидаемые усилия на поворачивающем диске. В предпочтительном варианте груз надежно подвешен ниже поворачивающего диска посредством штанги на односторонне закрепленном поворачивающем диске.
В одном особенно предпочтительном варианте выполнения изобретения челночная канатная дорога содержит циклично перемещающийся канат, имеющий лишь одну ветвь. Такое решение является особенно экономичным и конструктивно простым. Преимуществом является, например, то, что при наличии двух циклично перемещающихся канатов несколько раз в году один из канатов должен быть укорочен, чтобы остаточное кручение не переворачивало обе ветви.
При этом собственному кручению циклично перемещающегося каната можно противодействовать посредством соответственно тяжелого подтягивающего устройства, обладающего плечом рычага. В этом случае вес подтягивающего устройства посредством своего плеча рычага предотвращает собственное кручение.
В частности, благодаря этому соединение между циклично перемещающимся канатом и подтягивающим устройством, такое как клиновой зажим, не может входить неблагоприятным образом, например своей тыльной поверхностью, в поворачивающее устройство, в частности в канавку поворачивающего диска, захватывающую совершающий рабочее перемещение канат, что могло бы иметь следствием сход каната или его разрыв.
Челночные канатные дороги выполняют, как правило, меньшего размера, чем обычные воднолыжные канатные дороги, содержащие более двух поворачивающих устройств. Соответственно, диаметр ветви каната в челночных канатных дорогах может быть меньше. Меньший диаметр ветви каната сопровождается также меньшим собственным кручением.
Альтернативно или в дополнение отдельный жгут каната прямой ветви может также проходить под отдельным жгутом каната обратной ветви, а буксировочный трос может поддерживаться обеими ветвями, как описано выше.
В одном предпочтительном варианте выполнения на циклично перемещающемся канате закреплен тубус. В тубусе находится возвратное устройство, на котором закреплен буксировочный трос. Соответственно, буксировочный трос закреплен на циклично перемещающемся канате посредством возвратного устройства и тубуса. При этом воднолыжная канатная дорога выполнена с обеспечением достаточного втягивания буксировочного троса в тубус при отпущенной рукоятке посредством возвратного устройства для удержания рукоятки на безопасном расстоянии над водной поверхностью.
При достаточной нагрузке буксировочный трос снова вытягивается из тубуса наружу в зависимости от конкретной необходимой регулировки, так что воднолыжник вначале еще трогается с места.
Тубусом может быть труба, например, выполненная из металла. В частности, это может быть телескопическая штанга.
Возвратным устройством может быть пружина. Если рукоятка отпущена, то пружина втягивает буксировочный трос по меньшей мере частично в тубус.
Благодаря большому плечу рычага соответствующее подтягивающее устройство может быть выполнено особенно легким. Соответственно, оно незначительно воздействует на провисание циклично перемещающегося каната или на требующееся для него предварительное натяжение.
В частности, посредством соответствующего выбора длины тубуса и длины, на которую буксировочный трос может втягиваться в тубус, воднолыжная канатная дорога может быть выполнена таким образом, что рукоятка находится над водной поверхностью на высоте, удобной для старта.
Кроме того, посредством длины и веса тубуса может быть установлен вращающий момент, противодействующий собственному кручению ветви каната. Для этого тубус закреплен с невозможностью проскальзывания на циклично перемещающемся канате, предпочтительно посредством клинового зажима, который соединяет друг с другом оба конца циклично перемещающегося каната.
Возвратное устройство в тубусе предпочтительно содержит ползун, размещенный в нем с возможностью перемещения в продольном направлении и действующий в качестве тормоза. При этом буксировочный трос закреплен посредством ползуна на остальной части возвратного устройства. Ползун может быть выполнен, например, в виде цилиндра и осуществлять торможение посредством трения о внутреннюю стенку тубуса, благодаря чему скорость втягивания демпфируется.
Тубус предпочтительно выполнен в виде двухступенчатой телескопической штанги. Возвратное устройство в этом случае может быть образовано при помощи двух пружин и двух ползунов. Буксировочный трос закреплен на нижнем ползуне, за которым следуют друг за другом закрепленные друг на друге нижняя пружина, верхний ползун и верхняя пружина. Верхняя пружина надежно закреплена верхним концом в тубусе.
При этом одна из обеих пружин является более слабой, чем другая, так что буксировочный трос может вытягиваться вначале сравнительно легко, а затем с большим усилием. Это облегчает захват и удерживание при старте.
В телескопической штанге могут быть выполнены упоры для ползунов, так что ни для одной из обеих пружин не превышается предусмотренное максимальное растяжение.
Еще в одном предпочтительном варианте выполнения изобретения используется каретка, выполненная с возможностью перемещения вдоль циклично перемещающегося каната. На каретке находится поворотное приспособление для буксировочного троса. По направлению движения перед кареткой на циклично перемещающемся канате закреплен буксировочный трос, а позади каретки на циклично перемещающемся канате закреплено возвратное устройство. Это возвратное устройство также закреплено на каретке. В общей сложности, каретка размещена между креплением буксировочного троса на циклично перемещающемся канате и креплением возвратного устройства на том же канате, так что при эксплуатации буксировочный трос посредством поворотного приспособления на каретке поворачивается вниз. Благодаря этому при отпущенной рукоятке посредством возврата каретки в направлении крепления возвратного устройства буксировочный трос подтягивается, чтобы удерживать рукоятку на безопасном расстоянии над водной поверхностью. Если буксировочный трос нагружен, каретка перемещается в направлении его крепления, так что буксировочный трос вытягивается через поворотное приспособление на каретке.
Это подтягивающее устройство является особенно легким и экономичным. Кроме того, при этом можно также особенно легко установить приемлемую высоту рукоятки, просто посредством длины буксировочного троса и конфигурации возвратного устройства для каретки. В частности, благодаря этому может также применяться общепринятая стандартизованная для соревнований длина буксировочного троса в размере 18,25 м.
Возвратное устройство для каретки предпочтительно выполнено в виде пружины растяжения, а поворотное приспособление на каретке - в виде ролика. Вращение ролика может быть при необходимости демпфировано, чтобы демпфировать скоростной возврат. В общей сложности буксировочный трос не должен совершать внезапных рывков вверх, прежде всего, не выбрасываться выше циклично перемещающегося каната.
Кареткой предпочтительно является труба, охватывающая циклично перемещающийся канат. В идеальном случае она является настолько короткой, что не создает помех при цикличном перемещении относительно поворачивающих устройств, в частности поворачивающих дисков. Если труба является слишком длинной, нагрузка при изгибе оказывается слишком большой.
Далее, труба может также действовать в качестве тормоза, в частности, посредством трения о циклично перемещающий канат. Благодаря этому можно не допускать слишком быстрого рывка буксировочного троса вверх вследствие втягивания возвратного устройства на каретке.
При необходимости трение трубы о циклично перемещающийся канат может быть искусственно увеличено. Возвратное устройство с целью возврата каретки предпочтительно содержит пружину, которая проходит под циклично перемещающимся канатом. Благодаря этому пружина может не создавать помех при цикличном перемещении относительно поворачивающего устройства.
В случае создания посредством каретки противодействия собственному кручению циклично перемещающегося каната дополнительный груз закрепляют на креплении возвратного устройства каретки и/или креплении буксировочного троса к циклично перемещающемуся канату.
Грузы предпочтительно закреплены с невозможностью проскальзывания относительно циклично перемещающегося каната. В этом варианте выполнения груз, используемый для уменьшения собственного кручения, по существу отделен от веса самого подтягивающего устройства, т.е. каретки и при необходимости от возвратного устройства для каретки.
В особенно предпочтительном варианте выполнения на циклично перемещающемся канате закреплен намоточный барабан, выполненный с возможностью возврата в исходное положение, в частности подпружиненный. При этом буксировочный трос оказывается закреплен на циклично перемещающемся канате через указанный барабан. При отпущенной рукоятке буксировочный трос подтягивается посредством указанного барабана, чтобы удерживать рукоятку на безопасном расстоянии над водной поверхностью.
Такие намоточные барабаны, выполненные с возможностью возврата в исходное положение, в частности подпружиненные, принципиально известны в канатных подъемниках для лыжников. Ненагруженные буксировочные тросы наматываются на намоточный барабан при помощи возвратного устройства, а если нагрузка на буксировочный трос является достаточно большой, буксировочный трос вытягивается.
Это решение также является особенно простым и экономичным. Кроме того, намоточные барабаны многократно оправдали себя в канатных подъемниках для лыжников.
Вес намоточного барабана может компенсироваться, например, посредством большего предварительного натяжения циклично перемещающегося каната, а если этого недостаточно, то воднолыжная канатная дорога может быть также выполнена в целом усиленной, в частности, может быть применен усиленный циклично перемещающийся канат. Челночные канатные дороги принципиально выполнены более короткими, поэтому провисание должно компенсироваться не в такой большой мере. Разумеется, это положение применимо по смыслу к любому возможному подтягивающему устройству. В общей сложности, оптимизации подвергаются, например, рабочий ход подтягивающего устройства, его вес, насколько возможно, высота циклично перемещающегося каната, провисание и предварительное натяжение.
В зависимости от конфигурации буксировочный трос может наматываться на намоточный барабан полностью или не полностью. Это зависит, в частности, от длины буксировочного троса и вместимости намоточного барабана. При необходимости намоточный барабан может быть также выполнен таким образом, например, при помощи устройства для остановки намотки, что буксировочный трос втягивается лишь частично. Преимущество этого гибкого решения заключается в обеспечении возможности установки высоты рукоятки, в частности удобной для старта.
В частности, при этом для старта может быть полезным, если на рукоятке дополнительно закреплен более тонкий канат, например шнур, за который рукоятка может быть вытянута вниз. Кроме того, более тонкий канат может быть выполнен таким образом, чтобы он разрывался при превышении определенной нагрузки.
Для противодействия собственному кручению циклично перемещающегося каната намоточный барабан предпочтительно закреплен на нем с невозможностью проскальзывания посредством штанги. При помощи штанги имеющийся в распоряжении вращающий момент может увеличиваться, благодаря чему может быть выбран максимально легкий намоточный барабан. Более тяжелый намоточный барабан способствует большему провисанию циклично перемещающегося каната, которое, однако, может компенсироваться, как описано выше, или сказывается не очень существенно вследствие короткой трассы.
Намоточный барабан предпочтительно также содержит тормоз, чтобы предотвратить внезапный рывок вверх и круговое забрасывание буксировочного троса или чтобы обеспечить вначале постепенно ускоряющееся подтягивание буксировочного каната.
В одном предпочтительном варианте выполнения для привода циклично перемещающегося каната имеется ограничитель вращающего момента. Для этого могут применяться управляемая муфта или проскальзывающая муфта. Благодаря этому не происходит увеличения максимального вращающего момента, если по каким-либо причинам возникает препятствие перемещению циклично перемещающегося каната.
Кроме того, поставленная задача решена также посредством способа эксплуатации воднолыжной канатной дороги, в которой воднолыжник буксируется по водной поверхности воднолыжной трассы. При этом воднолыжная канатная дорога содержит циклично перемещающийся канат, размещенный над поверхностью воды, закрепленный на циклично перемещающемся канате буксировочный трос с рукояткой для воднолыжника на свободном конце и подтягивающее устройство. В частности, циклично перемещающийся канат поворачивается при помощи двух установленных на расстоянии друг от друга поворачивающих устройств, между которыми находится воднолыжная трасса и проходит прямая ветвь и обратная ветвь. При этом посредством управляющего устройства для привода рабочая скорость, соответственно при приближении подтягивающего устройства к поворачивающему устройству, уменьшается до минимальной рабочей скорости, уступающей, в частности значительно, рабочей скорости перемещения, подходящей для катания на водных лыжах. Способ включает в себя этап подтягивания буксировочного троса при отпущенной рукоятке, так что рукоятка удерживается на безопасном расстоянии над водной поверхностью.
Предпочтительные варианты реализации способа также приведены в зависимых пунктах формулы изобретения и поясняются подробнее ниже.
Буксировочный трос предпочтительно подтягивают посредством подтягивающего устройства при перемещении подтягивающего устройства к одному из двух поворачивающих устройств для циклично перемещающегося каната и образовании минимального расстояния между подтягивающим устройством и точкой поворота или реверсирования.
В общей сложности благодаря этому предпочтительно обеспечивается замедление циклично перемещающегося каната, сопровождающееся подтягиванием буксировочного троса.
Наконец, предпочтительным является, если рабочая скорость циклично перемещающегося каната, соответственно при обходе подтягивающего устройства вокруг поворачивающих устройств, уменьшается до минимальной рабочей скорости, а после этого снова увеличивается до рабочей скорости перемещения, прежде всего, если это происходит лишь спустя несколько секунд, например от трех до четырех секунд, после вытягивания буксировочного троса.
Благодаря этому при обходе вокруг поворачивающих устройств также может сохраняться малая величина центробежной силы, вызванной подтягивающим устройством и буксировочным тросом.
Увеличение рабочей скорости в завершение обхода вокруг поворачивающих устройств происходит предпочтительно не непосредственно после какого-либо поворотного устройства, а лишь спустя несколько метров, например от 2 м до 5 м. Это обеспечивает возможность старта даже для неопытного воднолыжника, в частности старта из воды на поверхность.
Замедленное и/или медленное, т.е. сопровождающееся малым ускорением, повышение рабочей скорости в завершение обхода подтягивающего устройства вокруг одного из двух поворачивающих устройств в челночной канатной дороге также облегчает разворот, если воднолыжник обладает достаточным мастерством.
Замедленное или медленное повышение рабочей скорости при удалении подтягивающего устройства от соответствующего поворачивающего устройства является также благоприятным, если подтягивающее устройство не обходит вокруг поворачивающих устройств, а только проводится между ними то в одном, то в другом направлениях. Разумеется, при этом также облегчаются старт или разворот.
Изобретение принципиально относится не только к воднолыжным канатным дорогам, но и к отдельным подтягивающим устройствам, при помощи которых канатная дорога может быть выполнена так, что при отпущенной рукоятке буксировочный трос подтягивается достаточно далеко, чтобы удерживать рукоятку на безопасном расстоянии над поверхностью воды.
Соответственно, изобретение относится прежде всего к тубусу, выполненному для закрепления на циклично перемещающемся канате, вместе с возвратным устройством в тубусе, при этом буксировочный трос может быть закреплен на тубусе посредством возвратного устройства. При помощи тубуса воднолыжная канатная дорога может быть выполнена таким образом, что буксировочный трос при отпущенной рукоятке при помощи возвратного устройства можно втягивать в тубус достаточно далеко, чтобы удерживать его на безопасном расстоянии над водной поверхностью.
Далее, изобретение относится также к каретке с размещенным на ней поворотным приспособлением для буксировочного троса и к закрепленному на каретке возвратному устройству. При этом каретка размещена с возможностью перемещения на циклично перемещающемся канате, а возвратное устройство для каретки закреплено на циклично перемещающемся канате. При этом каретка находится между креплением буксировочного троса на циклично перемещающемся канате и креплением возвратного устройства для каретки на циклично перемещающемся канате, а буксировочный трос повернут при помощи поворотного приспособления на каретке. Следовательно, канатная дорога в общей сложности может быть выполнена таким образом, что буксировочный трос при отпущенной рукоятке подтягивается посредством возврата каретки в направлении крепления возвратного устройства, чтобы удерживать рукоятку на безопасном расстоянии над водной поверхностью.
Кроме того, изобретение относится к намоточному барабану, выполненному с возможностью возврата в исходное состояние, в частности подпружиненному, при помощи которого буксировочный трос может быть закреплен на циклично перемещающемся канате. При помощи намоточного барабана канатная дорога может быть выполнена таким образом, что при отпущенной рукоятке буксировочный трос подтягивается посредством выполненного с возможностью возврата в исходное положение намоточного барабана, чтобы удерживать рукоятку на безопасном расстоянии над водной поверхностью.
Приведенное выше и последующее описание отдельных признаков относится как к категории способа, так и к категории устройства, без явного упоминания об этом в каждом случае. Приведенные при этом отдельные признаки могут относиться к изобретению также и в комбинациях, отличающихся от описанных, в частности, также и в зависимых комбинациях.
Ниже изобретение поясняется подробнее при помощи вариантов выполнения со ссылками на чертежи:
фиг.1 - воднолыжная канатная дорога согласно изобретению,
фиг.2 - воднолыжная канатная дорога без подтягивающего устройства, на виде сверху,
фиг.3 - крепление подтягивающего устройства согласно изобретению на циклично перемещающемся канате,
фиг.4 - подвесы поворачивающего устройства для воднолыжной канатной дороги согласно изобретению,
фиг.5 - первое подтягивающее устройство согласно изобретению,
фиг.6 - более сложный вариант подтягивающего устройства согласно фиг.5, в качестве второго подтягивающего устройства согласно изобретению,
фиг.7 - третье подтягивающее устройство согласно изобретению,
фиг.8 - четвертое подтягивающее устройство согласно изобретению.
Одинаковые номера позиций на различных чертежах относятся к одинаковым или соответствующим друг другу признакам.
На фиг.1 показана воднолыжная канатная дорога 1 согласно изобретению во время эксплуатации. По поверхности воды или воднолыжной трассе 3, составляющей здесь 120 м, буксируется воднолыжник 2. На расстоянии нескольких метров от водной поверхности проходит снабженный приводом циклично перемещающийся канат 4, на котором посредством подтягивающего устройства 7 закреплен один буксировочный трос 5 с рукояткой 6 для воднолыжника 2. Буксировочный трос 5 имеет длину примерно от 10 до 18 м.
В канатной дороге 1, в частности, благодаря подтягивающему устройству 7 обеспечена возможность подтягивания буксировочного троса 5 при отпущенной рукоятке 6, так что обеспечивается минимальное безопасное расстояние, в данном случае 1 м. При нагрузке, т.е. при буксировке воднолыжника 2, буксировочный трос 5 максимально возможно вытянут.
Подтягивающее устройство 7 содержит тормоз (не показан), который при отпускании рукоятки 6 замедляет подтягивание.
Циклично перемещающийся канат 4 выполнен в виде кольца, содержащего одну ветвь, т.е. бесконечным. Для этого в данном случае концы длинной ветви соединены друг с другом посредством клинового зажима (не показан). Циклично перемещающийся канат 4 поворачивается посредством двух поворачивающих устройств 8, установленных на расстоянии друг от друга, причем движущаяся в направлении перемещения часть каната 4 обозначена как прямая ветвь, а движущаяся обратно часть - как обратная ветвь. Буксировочный трос 5 закреплен на прямой ветви посредством подтягивающего устройства 7.
Между поворачивающими устройствами 8 находится собственно воднолыжная трасса 3.
Каждое из поворачивающих устройств 8 удерживается опирающейся на землю опорой 9 и натянутыми канатами 10. По меньшей мере для одной из опор возможно использование стрелы с двигателем (не показана) или плавучего тела (не показано). Чтобы обеспечивать достаточно малое и постоянное провисание, канат 4 натянут посредством канатов 10 и груза 11. Предварительное натяжение может быть установлено, например, таким образом, что провисание составляет от 25 см до 100 см, например в среднем 0,5 м. Существуют стандартизованные предельные значения в отношении усилия предварительного натяжения и разрывных нагрузок для каната, которые следует соблюдать.
Циклично перемещающийся канат 4 может также иметь, например, два жгута, соответственно для прямой ветви и для обратной ветви. Они могут быть соединены друг с другом, например, через поперечные перемычки.
2
Канатная дорога 1 содержит привод (не показан), установленный вблизи одного из поворачивающих устройств 8, или канат 4 приводится посредством одного из поворачивающих устройств 8. Может применяться электродвигатель с частотным управлением, при помощи которого непрерывно может варьироваться рабочая скорость и тем самым скорость перемещения, например, при помощи программного управления. При помощи привода канат 4 разгоняется с ускорением, например 3-4 м/с, до рабочей скорости примерно 30 км/ч, подходящей для катания на водных лыжах.
Чтобы ограничить максимальный вращающий момент, канат 4 имеет привод через проскальзывающую муфту (не показана). Таким образом, движущее усилие снижено, исходя от возможных 200 кг, примерно до 20 кг.
В данном случае привод выполнен таким образом, что соответственно при приближении подтягивающего устройства 7 к одному из поворачивающих устройств 8 рабочая скорость снижается здесь до 3-5 км/ч и скорость, полученная в результате этого, более не подходит для катания на водных лыжах.
Сниженная рабочая скорость сохраняется не только до тех пор, пока подтягивающее устройство 7 полностью не обойдет вокруг поворачивающего устройства 8, но и на последующем прямом участке. Это дает воднолыжнику несколько секунд для выравнивания, в этой связи можно также говорить об участке выравнивания или участке позиционирования. В завершение этого осуществляется значительное ускорение. Соответствующий участок можно назвать участком ускорения. Разумеется, уже при выравнивании между воднолыжником и циклично перемещающимся канатом происходит динамическое взаимодействие через буксировочный трос.
2
Старт производится с платформы (не показана), которая размещена несколько ниже поверхности воды. Небольшое стартовое ускорение 4 м/с хорошо подходит также для старта с глубины, в особенности для неопытного воднолыжника.
На фиг.2 на виде сверху показана воднолыжная канатная дорога, которая по многим признакам соответствует канатной дороге согласно фиг.1. Однако показанная здесь канатная дорога не содержит подтягивающего устройства 7. Соответственно, при отпущенной рукоятке 6 буксировочный трос 5 не вытягивается из воды. На фиг.2 справа показана возникающая вследствие этого опасность. Буксировочный трос 5 проводится вокруг поворачивающего устройства 8, и поскольку он может быть достаточно длинным, например 18,25 м, то, как показано, он может образовать U-образную петлю, которая может в худшем случае задушить человека.
При отпущенной рукоятке 6 буксировочный трос 5 по существу подтягивается. В частности, воднолыжная канатная дорога на фиг.1 выполнена таким образом, чтобы подтягивать буксировочный трос 5, когда подтягивающее устройство 7 приближается к одному из поворачивающих устройств на расстояние менее 8 м.
На фиг.3 показано крепление 25 для подтягивающего устройства в том случае, когда прямая ветвь 20 и обратная ветвь 21 проходят вертикально друг над другом. Два крепления 25, размещенных на расстоянии друг от друга, надежно соединены с прямой ветвью 20. На нижнем креплении 25 закреплено подтягивающее устройство (здесь не показано). От креплений 25 вверх проходят две вертикальные стойки 23, на конце каждой из которых находится ролик 22, опирающийся на обратную ветвь 21. Вертикальные стойки 23 соединены друг с другом посредством растяжки 24.
Таким образом при эксплуатации воднолыжник поддерживается как прямой ветвью 20, так и обратной ветвью 21. Однако при этом он буксируется только прямой ветвью 20. Обратная ветвь 21 при этом перемещается назад под роликами 22.
В таком варианте выполнения обход вокруг поворачивающего устройства не выполняют. Вместо этого по мере приближения к поворачивающему устройству постепенно вплоть до остановки уменьшают рабочую скорость. Затем ветви 20, 21 приводятся в движение в обратном направлении.
На фиг.4 подробно показано возможное подвешивание поворачивающего устройства 8 воднолыжной канатной дороги согласно изобретению. Поворачивающим устройством 8 в данном случае является поворачивающий диск 30. Он подвешен с односторонним закреплением при помощи каната 10 и каната 4. Необходимое натяжение достигается посредством груза 11. Прямая ветвь и обратная ветвь размещены здесь горизонтально и по существу параллельно друг другу, поэтому здесь они не изображены раздельно, т.к. на выбранном виде они расположены друг за другом.
Поворачивающий диск 30 вращается в держателе 33. На держателе 33 посредством штанги 31 ниже плоскости поворачивающего диска 30 закреплен груз 32. Благодаря штанге 31 и грузу 32 поворачивающий диск 30 преимущественно остается в горизонтальном положении. Держатель 33 и, соответственно, поворачивающий диск 30 подвешены с возможностью поворота вокруг оси, которая проходит примерно параллельно канату 4. Приближающийся воднолыжник тянет диск 30 на стороне прямой ветви вниз. Груз 32 посредством штанги 31 противодействует этому повороту. Груз 32 и штанга 31 выполнены таким образом, что угол наклона в пределах обычной эксплуатации не превышает 20° по отношению к горизонтали.
На фиг.5 показано подтягивающее устройство, которое базируется на трубе 40. Труба 40 посредством клинового зажима 41 закреплена с невозможностью проскальзывания на циклично перемещающемся канате, содержащем одну ветвь. Аналогичные клиновые зажимы уже себя оправдали в традиционных воднолыжных канатных дорогах. Показанное подтягивающее устройство является достаточно тяжелым, примерно 5 или 7 кг, чтобы противодействовать собственному кручению циклично перемещающегося каната. Клиновой зажим 41 содержит шарнир (не показан), так что труба 40 выполнена поворотной в направлении каната.
Внутри верхней части трубы 40 через ползун 42, пружину 43, втулку 44 и резиновый амортизатор 45 закреплен буксировочный трос 5 с рукояткой 6. Резиновый амортизатор 45 и втулка 44 неподвижно закреплены в трубе 40. Посредством пружины 43 ненагруженный буксировочный трос втягивается в трубу 40. Если буксировочный трос 5 достаточно нагружен, то он снова вытягивается из трубы 40. Вытягивание ограничено упором ползуна 42 во втулку 47 с буртиком на конце трубы 40. При этом ползун 42 тормозит и противодействует любому перемещению.
На фиг.6 показан более сложный вариант выполнения подтягивающего устройства по сравнению с вариантом на фиг.5. Здесь трубой 40 является двухступенчатая телескопическая штанга. В отличие от фиг.5 буксировочный трос 5 втягивается не посредством пружины и ползуна, а посредством двух пружин 43, 48 и двух тормозящих ползунов 42, 49. Верхняя пружина 43 здесь также закреплена на неподвижной втулке 44. За ней следуют верхний ползун 42, нижняя пружина 48 и нижний ползун 49, на котором закреплен буксировочный трос 5.
При этом верхняя пружина 43 и верхний ползун 42 направляются в первой ступени телескопической трубы 40, обладающей большим внутренним диаметром, а нижняя пружина 48 и нижний ползун 49 направляются во второй ступени, обладающей меньшим внутренним диаметром. Верхний ползун 42 может вытягиваться только до упора во внутренний диаметр второй ступени телескопической трубы 40. Выпадание нижнего ползуна 49 из трубы 40, как и на фиг.5, предотвращается посредством концевой втулки 47 с буртиком.
Верхняя пружина 43 является более сильной, чем нижняя пружина 48, поэтому под нагрузкой вначале вытягивается нижняя пружина 48, а затем верхняя пружина 43.
Подтягивающее устройство согласно фиг.7 содержит каретку 50, в данном случае короткую трубу, охватывающую канат 4. На канате 4 посредством крепления 51 закреплен буксировочный трос 5. При этом буксировочный трос 5 поворачивается посредством поворотного приспособления 55. Поворотное приспособление 55 соединено с кареткой 50 через штангу 54. Каретка 50 также закреплена на канате 4 посредством пружины 53. При этом пружина 53 размещена вплотную под канатом 4. Каретка размещена между креплением 51 буксировочного троса 5 и креплением 52 пружины 53.
Штанга 54 является здесь U-образной, чтобы не мешать размещению циклично перемещающегося каната в направляющей канавке при обходе вокруг поворачивающего диска (такого как диск 30 на фиг.4). Принципиально возможна также гибкая штанга 54. Креплениями 51, 52 здесь являются клиновые зажимы, которые в течение многих лет применяются в воднолыжных канатных дорогах.
Если буксировочный трос 5 не нагружен, пружина 53 тянет каретку 50 в направлении крепления 52 и буксировочный трос 5 подтягивается. Если буксировочный трос 5 нагружен, каретка 50 перемещается в направлении крепления 51 буксировочного троса 5, который вытягивается.
На креплениях 51 и 52 размещены грузы (не показаны) для противодействия собственному кручению каната 4. Само подтягивающее устройство весит примерно 5 кг.
Трубчатая каретка 50 охватывает канат 4 достаточно плотно для обеспечения удовлетворительного торможения, благодаря этому буксировочный трос 5 не забрасывается вбок неконтролируемым образом.
На фиг.8 показано еще одно подтягивающее устройство. Здесь подпружиненный намоточный барабан 60 весом примерно 14 кг закреплен с невозможностью проскальзывания на канате 4 посредством штанги 61. Ненагруженный буксировочный трос 5 наматывается на намоточный барабан 60. Это может происходить полностью или, для обеспечения удобного захвата при старте, частично. На рукоятке 6 буксировочного троса 5 закреплен шнур 62. Его можно легко захватить, чтобы вытянуть рукоятку 6. Во избежание особой опасности шнур 62 разрывается сравнительно легко.
Список обозначений
1 воднолыжная канатная дорога
2 воднолыжник
3 поверхность воды/воднолыжная трасса
4 циклично перемещающийся канат
5 буксировочный трос
6 рукоятка
7 подтягивающее устройство
8 поворачивающее устройство
9 опора
10 канат
11 груз
20 прямая ветвь
21 обратная ветвь
22 ролики
23 вертикальные стойки
24 растяжка
25 крепление
30 поворачивающий диск
31 штанга
32 груз
33 держатель
40 труба
41 клиновой зажим
42 ползун
43 пружина
44 втулка
45 резиновый амортизатор
47 втулка с буртиком
48 пружина
49 ползун
50 каретка
51 крепление
52 крепление
53 пружина
54 штанга
55 поворотное приспособление
60 намоточный барабан
61 штанга
62 шнур