УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ ПО ВОДЕ

Полезная модель относится к устройствам для плавания, приводимое в движение пловцом, может быть использовано для скоростного передвижения по воде.
Известно устройство для плавания «Плавательная лента», состоящее из двух перекладин, передней и задней, и двух мягких водонепроницаемых тканевых или пластиковых лент, закрепленных на краях перекладин. Ленты имеют петли для надевания на перекладины и вязки для закрепления по краям перекладин. В перекладинах имеются отверстия для привязывания вязок и ремешков для крепления ног пловца в районе ступней. Данное изобретение позволяет расширить арсенал приспособлений для плавания, патент РФ №2424840, 27.06.2011.
Пловец подбирает оптимальную длину лент и фиксирует ленты на перекладинах вязками. Погрузившись в воду и закрепив ступни ног ремешками на задней перекладине, пловец совершает колебательные движения перекладинами и лентами, прикрепленными по бокам перекладин. Волна, возникающая во время колебаний лент, должна распространяться вдоль лент назад и, подобно рыбьему хвосту, двигать пловца вперед. В описании устройства указано, что оно может использоваться при подводном и надводном плавании. При переходе из подводного плавания в надводное плавание пловец укорачивает длину лент, наматывая их на перекладину, и наоборот.
Пловец до начала плавания должен научиться выполнять колебательные движения перекладинами ногами и руками, тем движениям, которые он должен будет совершать в воде. Каждый раз, заходя в воду, пловец должен подбирать оптимальную длину лент и фиксировать их вязками на перекладинах. Без надлежащих навыков плавание с устройством будет невозможным.
Недостатком устройства является низкая эффективность использования физических усилий пловца для передвижения по воде и под водой. Чтобы заставить колебаться ленты, пловец должен изгибаться всем телом в воде как рыба, используя для плаванья непривычные для него движения. При таком плавании на устройстве не задействованы основные мышцы рук и ног, разгибательные и сгибательные.
Кроме того, в устройстве, возникающие потоки воды при колебаниях лент, не ограничены в пространстве и направлены в разные стороны от лент, что значительно снижает эффективность использования усилий пловца для передвижения его в воде.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности устройства при передвижении пловца по воде на устройстве.
Данная задача решается за счет того, что предлагаемое устройство для передвижения по воде, характеризующееся тем, что содержит поплавок в виде пластины, имеющий положительную плавучесть, достаточную для удержания пловца и конструктивных элементов на плаву, три пластины, пластину горизонтальную и две пластины вертикальные, установленные снизу поплавка в виде лотка, скрепленные друг с другом и поплавком, четыре штанги вертикальные, соединяющие поплавок и пластину горизонтальную через шарнирные опоры, две передние, расположенные в носовом части поплавка, и две задние, расположенные в кормовой части поплавка, две перекладины, прикрепленные над поплавком к штангам вертикальным передним на определенной фиксируемой высоте и служащие ручками, опору для ног с креплениями для ног, закрепленную на поплавке, подставку под грудь и подбородок пловца, закрепленную на поплавке, руль с рукояткой, установленные на носу поплавка фиксатор руля, две рамки, расположенную вертикально между поплавком и пластиной горизонтальной, соединенные неподвижно передними торцами со штангами передними вертикальными, и две ленты эластичные, расположенные вертикально между поплавком и пластиной горизонтальной, закрепленные передними концами шарнирно за задние торцы рамок, и задними концами закрепленные за штанги вертикальные задние, при этом ленты эластичные равноудалены от продольной осевой плоскости и от ближайшей пластины вертикальной, причем пластина горизонтальная находится от поплавка на расстоянии, обеспечивающем свободное перемещение лент эластичных в горизонтальной плоскости.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков в устройстве является эффективное использование усилий рук и ног для передвижения пловца по воде.
На фигуре приведено предлагаемое устройство, вид сверху, вид сбоку и разрез.
Устройство для передвижения по воде, характеризующееся тем, что содержит поплавок 1 в виде пластины, имеющий положительную плавучесть, достаточную для удержания пловца и конструктивных элементов на плаву, три пластины, пластину горизонтальную 2 и две пластины вертикальные 3 и 4, установленные снизу поплавка 1 в виде лотка, скрепленные друг с другом и поплавком 1, четыре штанги вертикальные, соединяющие поплавок 1 и пластину горизонтальную 2 через шарнирные опоры, две передние 5 и 6, расположенные в носовой части поплавка 1, и две задние 7 и 8, расположенную в кормовой части поплавка 1, две перекладины 9 и 10, прикрепленные над поплавком 1 к штангам вертикальным передним 5 и 6 на определенной фиксируемой высоте и служащие ручками, опору для ног 11 с креплениями для ног 12 и 13, закрепленную на поплавке 1, подставку под грудь и подбородок пловца 14, закрепленную на поплавке 1, руль 15 с рукояткой 16, установленные на носу поплавка 1, фиксатор руля 17, две рамки 18 и 19, расположенную вертикально между поплавком 1 и пластиной горизонтальной 2, соединенные неподвижно передними торцами со штангами передними вертикальными 5 и 6, и две ленты эластичные 20 и 21, расположенные вертикально между поплавком 1 и пластиной горизонтальной 2, закрепленные передними концами шарнирно за задние торцы рамок 18 и 19, и задними концами закрепленные за штанги вертикальные задние 7 и 8, при этом ленты эластичные 20 или 21 равноудалены от продольной осевой плоскости и от ближайшей пластины вертикальной 3 или 4, причем пластина горизонтальная 2 находится от поплавка 1 на расстоянии, обеспечивающем свободное перемещение лент эластичных 20 и 21 в горизонтальной плоскости.
Работает устройство следующим образом.
На берегу пловец собирает устройство, закрепляет под свой рост подставку под грудь и подбородок пловца 14 и опору для ног 11 на поплавке 1, например липкими лентами (на чертеже не показаны), устанавливает на нужной высоте от поплавка 1 перекладины 9 и 10 на штангах передних вертикальных 5 и 6, проверяет исправность и работоспособность элементов устройства, натяжение лент эластичных 20 и 21 на отсутствие провисания, на наличие свободного хода лент 20 и 21 в горизонтальной плоскости с минимальным зазором между поплавком 1 и пластиной горизонтальной 2.
Затем пловец заноситт устройство в воду, ложится на устройство и, держась за перекладины 5 и 6 руками, размещает грудь и подбородок на подставке под грудь и подбородок 14, а стопы ног помещает в крепления для ног 12 и 13, расположенных на опоре для ног 11, устанавливает руль 15 за рукоятку руля 16 в нужном направлении, фиксирует рукоятку 16 на фиксаторе руля 17 и плывет на устройстве.
Для передвижения по воде пловец руками одновременно поворачивает перекладины 9 и 10 то вперед, то назад, а ногами упирается в опору для ног 11. При выдвижении перекладин 9 и 10 вперед от себя, задние торцы рамок 18 и 19 приближаются к пластинам вертикальным 4 и 3, увлекая за собой передние концы лент эластичных 21 и 20. Ленты эластичные 20 и 21 растягиваются. Избыток воды, захваченный лентами, под давлением вытекает вдоль пластин вертикальных 3 и 4 в сторону кормы поплавка 1. Реактивная тяга движет устройство вперед вместе с пловцом. При этом центральный промежуток между лентами 20 и 21 вдоль осевой плоскости устройства заполняется водой, поступающей в носовую часть устройства. При перемещении перекладин 9 и 10 назад к себе рамки 18 и 19 смыкаются своими задними торцами, увлекая за собой передние концы лент эластичных 20 и 21 к осевой плоскости устройства. Растянутые ленты эластичные 20 и 21 выталкивают, захваченный ими объем воды, назад, но уже между штангами вертикальными 7 и 8. Опять реактивная тяга движет устройство вперед вместе с пловцом. При этом промежуток между лентами эластичными 20 и 21 и пластинами вертикальными 3 и 4 заполняется водой, поступающей в носовую часть устройства. При повторном выдвижении перекладин 9 и 10 вперед процесс повторяется.
Объем воды, ограниченный сверху поплавком 1, снизу пластиной горизонтальной 2, а по бокам - лентами эластичными 20 и 21 не растекается по сторонам, как это имеет место при использовании только лент, соответственно повышается эффективность использования физических усилий пловца. Во время периодических движений лент 20 и 21 возможно образование волны. При условии работы в резонансе с колебаниями этой волны пловец сможет уменьшить усилия для перемещения устройства по воде.
В устройстве ленты эластичные 20 или 21 равноудалены от продольной осевой плоскости устройства и от ближайшей пластины вертикальной 3 или 4. Это одно из необходимых условий эффективной работы устройства без вибраций, при котором обеспечивается выход равных объемов вытекающей воды из кормовой части устройства, как по центру створа при сближении лент эластичных 20 и 21, так и но краям створа при разведении лент.
В устройстве пластина горизонтальная 2 должна находиться от поплавка 1 на расстоянии, обеспечивающем свободное перемещение лент эластичных 20 и 21 в горизонтальной плоскости. Это, по мнению автора, также является необходимым условием эффективной работы устройства.
Для удобства при транспортировке и хранении устройство может быть выполнено складным или сборно-разборным (на чертеже не показано).
Для увеличения скорости передвижения в устройстве элементы устройства могут иметь обтекаемую форму.
Для увеличения скорости передвижения в устройстве нос у поплавка 1 может быть скошен снизу или приподнят (на чертеже не показан).
В устройстве поплавок 1 может быть выполнен из пенопластовой пластины с жестким покрытием марки ПСБ-С-35, 50 ГОСТ с толщиной листа 100 мм. В настоящее время для изготовления досок для плавания используют пластик, усовершенствованный пенопласт, EVA (этиленвинилацетат - легкий упругий мелкопористый материал, похожий на застывшую пену), изолон ППЭ (физически сшитый пенополиэтилен), HDPE (прочный полиэтилен высокой плотности).
В устройстве пластина горизонтальная и пластины вертикальные могут быть выполнены из фанеры или армированного пластика.
В устройстве ленты эластичные 20 и 21 могут быть выполнены из резины, полиуретана или из силикона.
В устройстве штанги вертикальные 5, 6, 7 и 8 могут быть выполнены из алюминиевой, титановой или стальной трубки.
В устройстве подставка для ног 11 может быть выполнена из дерева или пенопласта.
В устройстве крепления для ног 12 и 13, установленные на опоре для ног 11, могут быть выполнены в виде стремян.
В устройстве перекладины 9 и 10 могут быть выполнены из алюминиевой, титановой или стальной трубки.
В устройстве перекладины 9 и 10 могут иметь изгибы, соответствующие физиологическому строению рук человека (на чертеже не показаны).
В устройстве подставка под грудь и подбородок пловца 14 может быть выполнена из эластичного материала, например из поролона.
В устройстве подставка под грудь и подбородок пловца 14 может быть выполнена надувной.
Для передвижения под водой устройство может иметь нейтральную или отрицательную плавучесть.
Для передвижения под водой устройство может иметь рули глубины, установленные по бокам поплавка.
В устройстве рамки 18 и 19 могут быть выполнены из алюминиевой, титановой или стальной трубки.
В устройстве ленты эластичные 20 и 21 могут крепиться на рамках 18 и 19 и на штангах вертикальных задних 7 и 8 кнопочными фиксаторами.
Для повышения устойчивости на воде устройство может быть снабжено дополнительными поплавками, находящимися по бокам поплавка и соединенными с поплавком.
Для облегчения обучению плавания на устройстве ближние концы перекладин могут быть соединены пружиной.
Автор провел опыты с моделью заявляемого устройства.
Модель: резиновая лента эластичная длиной 500 мм шириной 52 мм и толщиной 0,5 мм (Бинт Мартенса - аптечный товар), согнутая вдвое в виде буквы U. Расстояние между лентами в середине модели поддерживалось примерно 50 мм. Концы ленты зафиксированы на скобе из стальной проволоки диаметром 2 мм длиной 300 мм на расстоянии 20 мм (створ), имеющей пружинистые свойства. Изгиб ленты удерживался пинцетом. В качестве индикатора были использованы древесные опилки.
Опыт №1. Автор поместил модель в воду, налитую ванну, с толщиной слоя 250 мм. Модель разместил у поверхности воды, углубив ее в воду на 50 мм. Створ поддерживался в неподвижном положении. Затем сгиб ленты отодвигался в сторону, противоположную от створа, со скоростью примерно 0,5 м/с. Ленты сближались, и опилки, находящиеся у створа модели, отплывали от модели на расстояние 50-150 мм.
Когда же модель была помещена на подставку, находящуюся у поверхности воды на глубине 50 мм, при тех же условиях проведения опыта, опилки отплывали от створа модели на расстояние 300-400 мм.
Опыт №2. Автор поместил модель на дно ванны и стал сжимать и разжимать концы скобы, уменьшая и восстанавливая створ модели с частотой примерно 1 раз в сек. Лента вибрировала, образуя волны, и стенки ленты сближались, прижимались друг к другу. Когда же модель была помещена на подставку, находящуюся у поверхности воды на глубине 50 мм, при тех же условиях проведения опыта, стенки ленты разошлись, образовав кольцо.
Из опыта №1 следует: Если пространство между лентами эластичными не ограничено, то при сближении лент вода уходит из этого пространства в разные стороны, в том числе и в створ. Если это пространство ограничено с торцов лент, сверху и снизу, то при сближении лент вода уходит из модели только через створ.
Из опыта №2 следует: При поперечных вибрациях концов лет эластичных вода переносится в объем, ограниченный лентами. В том случае, когда объем воды в модели ограничен с торцов лент, сверху и снизу, то, входящая вода в модель раздвигает ленты, образуя кольцо. Если такого ограничения нет хотя бы с одной стороны модели, то вода, поступающая в пространство между лентами, вытекает, и ленты смыкаются.
Результаты, полученные при проведении опытов №1 и №2 с указанной моделью, подтверждают работоспособность заявляемого устройства.
Работа лент эластичных 20 и 21 в устройстве напоминают работу ласт, надеваемых на ноги человека для передвижения его в воде, но только в более эффективном режиме, так как водные потоки в предлагаемом устройстве ограниченны в пространстве.
Скорость истечения воды из устройства можно вычислить, зная объем воды, вытекающей из устройства за 1 сек и площадь отверстия, через которое вытекает вода. Так, при длине лент эластичных 20 и 21 равной 1200 мм, высоте лент 300 мм и расстоянии между лентами 200 мм, объем воды, вытекающей из устройства за 1 сек. (при выполнении одного движения перекладинами 9 и 10 вперед или назад за 1 сек.) составит: 1200×300×200=72000000 мм3/сек или 0,072 м3/сек.
Сечение, площадь отверстия, через которое будет вытекать вода составит: 300×200=60000 мм3 или 0,06 м2.
Итого, скорость потока воды из устройства составит: 0,072 м3/сек: 0,06 м2=1,2 м/сек. По мнению автора, примерно с такой скоростью 1,2 м/сек должно двигаться устройство по воде вместе с пловцом.
В устройстве при изготовлении штанг и перекладин могут быть использованы детали от велосипеда. В качестве подвижного узла штанг вертикальных передних 5 и 6 для фиксации на определенной высоте перекладин 9 и 10, могут быть использованы коаксиально соединенные трубки с фиксаторами от пылесосов или цанговые зажимы от велосипеда.
В качестве ленты эластичной может быть использована полиуритановая пленка толщиной до 10 мм и шириной до 1000 мм, выпускаемая в России ООО НПФ ВИТУР по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Большая Нижегородская, 77, тел. 8 (4922) 322192, или силиконовая пленка, толщиной от 0,5 до 10 мм, шириной - до 1800 мм., длина полотна в рулоне-12 м, производитель - MVQ Silicones GMBH (Германия).
Предлагаемое устройство может быть изготовлено в условиях кустарных мастерских.
Устройство может быть использовано в профессиональной деятельности, в спорте, для игр и развлечений на воде, а также для обучения плаванию.
Устройство для передвижения по воде
Перечень элементов к фигуре
1. Поплавок
2. Пластина горизонтальная
3. Пластина вертикальная
4. Пластина вертикальная
5. Штанга вертикальная передняя
6. Штанга вертикальная передняя
7. Штанга вертикальная задняя
8. Штанга вертикальная задняя
9. Перекладина
10. Перекладина
11. Опора для ног
12. Крепление для ноги
13. Крепление для ноги
14. Подставку под грудь и подбородок пловца
15. Руль
16. Рукоятка руля
17. Фиксатор рукоятки руля
18. Рамка
19. Рамка
20. Лента эластичная
21. Лента эластичная