ЛОПАСТЬ ВЕСЛА

Полезная модель относится к гребным устройствам лодок и шлюпок, а именно к веслам для гребли.
Известна лопасть весла с креплением к веретену на одном конце, поперечным торцом на другом конце и продольным ребром жесткости, при этом профиль лопасти в плане имеет со стороны крепления веретена расширяющийся к торцу участок с выпуклыми овальными боковыми кромками, плавно переходящий в сужающийся к торцу участок с прямыми боковыми кромками (см. авторское свидетельство Чехословакии: CS 198818, В63Н 16/04, опубл. 17.09.1979 г.).
Данная лопасть имеет высокую прочность благодаря наличию в ней ребра жесткости, но при этом имеет узкую область применения - может быть использована главным образом для спортивной гребли, например, на каноэ, т.к. для весельных лодок и шлюпок она не подходит в силу недостаточно высоких гидродинамических качеств, не способных обеспечить требуемую величину отношения скорости плавсредства к мускульным усилиям гребца.
Наиболее близкой по конструкции к предлагаемой лопасти весла является принятая за прототип лопасть весла с продольным креплением к веретену весла на одном конце, поперечным торцом на другом конце, продольным желобом на рабочей стороне лопасти, продольным выступом на обратной стороне лопасти, расположенным напротив указанного желоба, продольным ребром жесткости, расположенным в указанном желобе, при этом профиль лопасти в плане со стороны ее крепления к веретену имеет расширяющийся к торцу лопасти участок с выпуклыми овальными боковыми кромками, переходящий в сужающийся к торцу лопасти участок с прямыми боковыми кромками, а участок лопасти со стороны ее крепления к веретену выполнен плоским в
поперечном сечении (см. патент RU 63317 на полезную модель, В63Н 16/04, опубл. 27.05.2007 г.).
Данная лопасть имеет недостаточно совершенную для выполнения гребковых рабочих движений гидродинамическую форму, что снижает эффективность процесса гребли и повышает затраты энергии, необходимой для движения плавсредства с заданной скоростью. При ручной гребле это приводит к быстрому утомлению гребца и, соответственно, к быстрой потере скорости движения плавсредства.
Задачей, для решения которой служит предлагаемая полезная модель, является создание лопасти весла с более совершенной в сравнении с прототипом гидродинамической формой, позволяющей при заданных затратах энергии на греблю увеличивать создаваемые лопастью при выполнении гребковых рабочих движений усилия, сообщающие движение плавсредству, что повышает эффективность процесса гребли.
Техническим результатом, получаемым при практическом использовании предлагаемой полезной модели, является снижение затрат энергии на греблю и снижение утомляемости гребца при заданной скорости движения плавсредства, либо повышение указанной скорости при заданных затратах энергии на греблю, что обеспечивается за счет повышения эффективности процесса гребли благодаря более совершенной гидродинамической формой предлагаемой лопасти весла.
Достижение указанного технического результата обеспечивается тем, что в предлагаемой лопасти весла, выполненной с продольным креплением к веретену весла на одном конце, поперечным торцом на другом конце, продольным желобом на рабочей стороне лопасти, продольным выступом на обратной стороне лопасти, расположенным напротив указанного желоба, продольным ребром жесткости, расположенным в указанном желобе, при этом профиль лопасти в плане со стороны ее крепления к веретену имеет расширяющийся к торцу лопасти участок с выпуклыми овальными боковыми кромками,
ОВ
ПЛ
ПЛ
ОВ
переходящий в сужающийся к торцу лопасти участок с прямыми боковыми кромками, а участок лопасти со стороны ее крепления к веретену выполнен плоским в поперечном сечении, в отличие от прототипа, участок лопасти, расположенный между указанным плоским участком и торцом лопасти, выполнен овальным в поперечном сечении с образованием вогнутой поверхности на рабочей и выпуклой поверхности на обратной стороне лопасти и с плавным увеличением овальности поперечного сечения лопасти и глубины упомянутой вогнутой поверхности относительно боковых кромок лопасти к торцу последней, при этом протяженность овального участка вдоль лопасти выбрана из условия 0,8≤L/L≤2,0, где L, L - протяженность соответственно плоского и овального участков вдоль лопасти, а упомянутая глубина вогнутой поверхности на торце лопасти составляет 0,01-0,12 указанной протяженности овального участка.
Возможен вариант выполнения предлагаемой лопасти весла, при котором ее овальный участок направлен вдоль лопасти под углом 0-15° к плоскому участку последней в сторону, противоположную рабочей стороне лопасти.
Выполнение лопасти весла с овальным участком, расположенным между плоским участком и поперечным торцом лопасти и имеющим указанные выше геометрические параметры, улучшает гидродинамические качества лопасти, благодаря чему повышается эффективность использования энергии, затрачиваемой на выполнение лопастью рабочих гребковых движений, что выражается в увеличении создаваемого лопастью гребкового усилия при заданной величине указанной энергии. В результате повышается эффективность гребли и за счет этого снижаются затраты энергии на греблю, повышается скорость движения плавсредства и снижается утомляемость гребца.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - вид на лопасть сбоку;
на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1 (рабочая сторона лопасти в плане);
на фиг.3 - сечение Б-Б на фиг.2;
на фиг.4 - сечение В-В на фиг.3 (увеличено);
на фиг.5 - сечение Г-Г на фиг.3 (увеличено);
на фиг.6 - вид по стрелке Д на фиг.3 (увеличено).
ПЛ
ОВ
Лопасть весла выполнена с продольным креплением к веретену весла на одном конце, например, с помощью втулки 1 (фиг.1), поперечным торцом 2 (фиг.2) на другом конце, продольным желобом 3 на рабочей стороне 4 лопасти, продольным выступом 5 на обратной (внешней) стороне 6 лопасти, расположенным напротив желоба 3, и продольным ребром жесткости 7, расположенным в желобе 3. Лопасть в плане (фиг.2) со стороны втулки 1 имеет расширяющийся к торцу 2 лопасти участок с двумя выпуклыми овальными боковыми кромками 8, переходящий в сужающийся к торцу 2 лопасти участок с двумя прямыми боковыми кромками 9, а по всему периметру лопасти проходит выступ 10, узкий в зоне боковых кромок 8 и 9 и более широкий в зоне торца 2. При этом участок 11 лопасти со стороны ее крепления к веретену, имеющий протяженность L вдоль лопасти, выполнен плоским в поперечном сечении (фиг.4), а остальной участок 12 лопасти, расположенный между указанным плоским участком 11 и торцом 2 и имеющий протяженность L вдоль лопасти, выполнен овальным в поперечном сечении (фиг.5, 6) с образованием вогнутой поверхности 13 на рабочей стороне 4 лопасти и выпуклой поверхности 14 на обратной стороне 6 лопасти, причем переход от плоского участка 11 к овальному участку 12 выполнен плавным. На овальном участке 12 лопасти поверхности 13 и 14 в поперечном сечении могут иметь вид части эллипса, окружности или овальной кривой иного типа, а овальность поперечного сечения лопасти и
Т
глубина h вогнутой поверхности 13 относительно боковых кромок лопасти плавно увеличиваются к торцу 2, на котором величина указанной глубины h равна h (фиг.6). При этом овальный участок 12 может быть направлен вдоль лопасти под углом α (фиг.3) к ее плоскому участку 11 в сторону, противоположную рабочей стороне 4 лопасти.
ОВ
ОВ
ПЛ
Т
ОВ
При заданной длине и площади лопасти для обеспечения максимальной эффективности режима гребли с минимальными затратами энергии наиболее целесообразными в соответствии с расчетными данными являются следующие геометрические параметры лопасти: протяженность L овального участка 12 лопасти, выбранная исходя из условия 0,8≤L/L≤2,0, глубина h вогнутой поверхности 13 на торце 2, равная 0,01-0,12 протяженности L овального участка 12 лопасти; угол α, равный 0-15°.
В процессе гребли лопасть совершает гребковые движения, отталкиваясь своей рабочей стороной от воды и сообщая при этом движение плавсредству (лодке, шлюпке и т.п.). При плоской форме лопасти, присущей прототипу, в процессе отталкивания лопасти от воды последняя беспрепятственно скользит по плоской рабочей поверхности лопасти в направлении от продольной оси последней к краям лопасти практически перпендикулярно к направлению движения плавсредства. При этом толчковое рабочее усилие на лопасти, необходимое для движения плавсредства, создается только за счет прямого отталкивания рабочей поверхности лопасти от воды. В отличие от прототипа, при гребковом движении предлагаемой лопасти, значительная часть рабочей поверхности которой на стороне 4 имеет овальную вогнутую форму в поперечном сечении, в процессе отталкивания лопасти от воды последняя при своем движении в направлении от продольной оси к краям лопасти разворачивается вогнутой рабочей поверхностью 13 лопасти в направлении, обратном направлению движения плавсредства. При этом с
боковых кромок вогнутой поверхности 13 лопасти стекают струйные потоки воды, за счет реакции которых на лопасти создается дополнительное усилие, направленное в сторону движения плавсредства. В результате при равной с прототипом рабочей площади лопасти и равных затратах энергии на греблю предлагаемая лопасть весла создает большее движущее рабочее усилие, которое складывается из усилия, создаваемого за счет прямого отталкивания лопасти от воды - как в прототипе, и дополнительного усилия, создаваемого за счет реакции струйных потоков воды, стекающих с боковых кромок вогнутой рабочей поверхности 13 лопасти.
В целом, применение предлагаемой лопасти весла повышает эффективность процесса гребли и позволяет снизить затраты энергии на греблю и утомляемость гребца при сохранении заданной скорости движения плавсредства, либо увеличить указанную скорость при сохранении заданных затрат энергии на греблю.