ИНДИВИДУАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВАНИЯ И КОРПУС ДЛЯ НЕГО
INDIVIDUAL DEVICE FOR FLOATING AND BODY FOR IT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области водолазной техники, а именно к средствам передвижения водолазов под водой и индивидуальным буксировщикам водолаза. Устройства, согласно настоящему изобретению, могут быть применены в любых сферах, связанных с индивидуальной транспортировкой человека под водой и ее поверхности: например в военной технике, в сфере туризма, при спасании человека на воде.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Снаряжение (акваланг) для людей (легких водолазов), выполняющих водолазные работы и водолазные спуски на небольшой глубине, включает в себя баллон со сжатым воздухом или дыхательной смесью массой около 20 кг; регулятор - приспособление для снижения давления газа, поступающего из баллона, а также для подачи газа для вдоха и отведения продуктов выдоха (http://ru.wikipedia.org/wiki/Регулятор (дайвинг)); свинцовый грузовой пояс, масса которого обычно составляет 6-10 кг (10% от массы водолаза); компенсатор плавучести в виде жилета или BCD (англ. buoyancy compensator, или англ. buoyancy control device) - устройство, предназначенное для компенсации переменной отрицательной (создаваемой грузовым поясом) плавучести аквалангиста, как в момент погружения, так и в момент пребывания на поверхности (http://ru.wikipedia.org/wiki/Компенсатор плавучести); его масса составляет 6-10 кг.
Для погружения с использованием известного оборудования необходимо надеть все это снаряжение, массой порядка 40 кг. Погружение с пологого берега с таким снаряжением технически возможно, но физически - практически нет: водолазу необходимо в ластах и в снаряжении самостоятельно выйти на требуемую глубину, после чего доплыть до целевого места погружения; после физических нагрузок под водой самостоятельно выбраться на берег вместе со снаряжением еще сложнее. Поэтому погружения выполняются с борта специально оборудованного судна или со специально оборудованного пирса.
Конструкция комплекта снаряжения довольно сложна и для того, чтобы надеть на себя весь комплект и привести его в рабочее состояние, требуется от 5 до 30 минут и дополнительная помощь другого человека. При погружении с борта судна (аналогично - с пирса) водолазу необходимо обычно сидя надеть снаряжение, ласты подойти к краю палубы и сделать шаг в воду, при этом держа маску и загубник руками во избежание срыва их водой с лица. Во-первых, это тяжело физически, во-вторых, прыгнуть с грузом в воду с высоты порядка 1,5 метров сложно психологически (в особенности для начинающих водолазов); в кровь вырабатывается значительное количество адреналина, в результате чего водолазу необходимо еще 5-7 минут провести на поверхности воды, чтобы прийти в норму после физической и психологической нагрузок. Кроме того, после значительных физических нагрузок под водой выбраться на борт судна или на пирс со всем снаряжением (более тяжелым от воды) еще тяжелее, а порой это даже приводит к травмам.
Основным фактором, влияющим на продолжительность погружения, является скорость расхода воздуха водолазом. Чем больше физическая или психологическая нагрузка, тем больше расход воздуха. Из-за физической нагрузки связанной с подготовкой снаряжения и его транспортировки, а также из-за стресса резко увеличивается потребление кислорода в первые минуты погружения.
Известное снаряжение плохо приспособлено для передвижения водолаза по поверхности воды, так как в акваланге центр тяжести водолаза смещен вверх (к спине), и для перемещения по поверхности водолазу приходится либо плыть на спине, либо расходовать воздух из баллона.
Известное снаряжение в силу описанных недостатков (главным образом - времени подготовки снаряжения) не подходит для экстренного погружения, какое необходимо, например, для спасания человека на воде. Кроме того, транспортировка спасаемого осложняется необходимостью держать его на поверхности при том, что передвигаться по поверхности в акваланге и без того сложно. Спасаемый также в панике может легко повредить акваланг, что приведет к риску для жизни самого спасателя.
Сложности, связанные с подготовкой оборудования, физическими нагрузками, упомянутыми ограничениями использования акваланга, не позволяют некоторым людям осуществлять погружение в силу недостаточных физических возможностей, физиологических особенностей, или же неспособности преодолеть психологический барьер. Также известное снаряжение требует для погружения использования специально оборудованного пирса или водного судна.
Известное снаряжение требует индивидуальную подгонку под фигуру водолаза, а отдельные элементы (BCD) имеют ряд размеров, то есть не универсальны.
Приведенный комплект снаряжения водолаза является ближайшим аналогом (прототипом) настоящего изобретения.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача, стоявшая перед разработчиками настоящего изобретения, заключалась в создании индивидуального универсального устройства для плавания по поверхности и под поверхностью воды, которое облегчало бы процесс погружения и высадки для водолаза, а также обеспечивало возможность погружения с пологого берега. Кроме того, перед разработчиками стояла задача расширения арсенала индивидуальных технических средств для плавания.
Указанная задача была решена за счет того, что индивидуальное устройство для плавания содержит по меньшей мере один источник газа и отличается тем, что устройство содержит
средство регулирования плавучести;
корпус, выполненный с возможностью механического соединения с по меньшей мере одним источником газа и со средством регулирования плавучести;
при этом устройство выполнено с возможностью размещения на груди человека.
Технический результат настоящего изобретения заключается в облегчении погружения и высадки водолаза, а также в обеспечении возможности погружения с пологого берега.
Дополнительно разработанное решение позволяет увеличить продолжительность погружения.
Дополнительно раскрытое решение позволяет водолазу перемещаться по поверхности воды, не расходуя воздух из газового баллона (или по меньшей мере упрощает такое перемещение).
Дополнительно устройство позволяет осуществлять погружение и плавание людям практически без ограничений по физическим возможностям и с меньшими ограничениями по психологическим особенностям.
Дополнительно устройство позволяет осуществлять погружение без наличия специально оборудованного пирса или водного судна.
Дополнительно устройство облегчает транспортирование человека при спасании на воде.
Дополнительно устройство универсально и подходит любому водолазу, независимо от индивидуальных параметров.
Далее в настоящем описании раскрытое изобретение будет описано более детально со ссылкой на прилагаемые чертежи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - вид сверху устройства, согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения.
Фиг. 2 - вид в разрезе устройства, согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения.
Фиг. 3 - вид сверху устройства, согласно дополнительному варианту осуществления изобретения.
Фиг. 4 - вид в разрезе устройства, согласно дополнительному варианту осуществления изобретения.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно настоящему изобретению индивидуальное устройство для плавания, содержит по меньшей мере один источник газа 1. При этом оно отличается тем, что содержит средство регулирования плавучести; корпус 2, выполненный с возможностью механического соединения с по меньшей мере одним источником газа и со средством регулирования плавучести; при этом устройство выполнено с возможностью размещения на груди человека.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения в качестве источника 1 газа может использован газовый баллон - стальной, алюминиевый или композитный (тонкостенная металлическая колба, усиленная углеродным волокном) сосуд цилиндрической или иной формы, пригодный для хранения и транспортировки воздуха или иной газовой смеси.
Центр тяжести устройства должен располагаться так, чтобы устройство сохраняло рабочее положение на воде и под водой (то есть обладало заданной остойчивостью). Предпочтительно, чтобы центр тяжести устройства располагался ниже центра плавучести, с учетом этого необходимо располагать основные узлы устройства, в частности по меньшей мере один источник 1 газа и средство регулирования плавучести. Для сохранения устойчивого положения равновесия под водой и на воде предпочтительно располагать баллон по центру устройства вдоль направления его движения или симметрично линии, проходящей через центр тяжести устройства, параллельной направлению его движения. Так, в варианте осуществления с одним источником газа в виде баллона, баллон предпочтительно должен быть расположен посередине устройства вдоль прямого направления движения устройства, как это показано на фиг. 1 и фиг. 2. В некоторых вариантах осуществления источников газа может быть несколько. В таких случаях необходимо обеспечить равномерное распределение массы для избегания смещения центра тяжести устройства.
Средство регулирования плавучести может содержать по меньшей мере один, а в предпочтительном варианте - два компенсатора 3 плавучести для регулирования переменной плавучести. Также средство регулирования плавучести может содержать средство 4 закрепления грузов для регулирования постоянной плавучести.
Компенсатор 3 плавучести или англ. BCD (buoyancy control device) - устройство, предназначенное для компенсации переменной отрицательной плавучести как в момент погружения, так и в момент пребывания на поверхности. BCD имеет воздушные камеры, наполняемые воздухом из баллона, и устройство с клапанами, позволяющее наполнять и по необходимости стравливать воздух из камер, придавая дайверу либо положительную, либо отрицательную плавучесть. Компенсатор 3 плавучести может закрепляться на корпусе 2 устройства ремнями или любым другим известным средством так, чтобы его воздушные камеры в рабочем состоянии непосредственно контактировали с водой. Корпус 2 при этом может содержать по меньшей мере одну полость или нишу для камеры компенсатора 3 плавучести, в предпочтительном варианте осуществления изобретения - две полости или ниши. Компенсатор 3 плавучести в предпочтительном варианте осуществления выполнен с возможностью пневматического соединения с источником 1 газа. Такое пневматическое соединение может обеспечиваться инфлятором, состоящим из пульта управления плавучестью и гофрированного соединительного шланга. Корпус 2 может содержать нишу для размещения инфлятора, в частности шланга, которая может выполняться с возможностью закрывания для повышения безопасности плавания. В таком случае снижается вероятность случайного повреждения оборудования водолаза, а также повреждения при спасании на воде, когда риск повреждения оборудования возрастает из-за психологического и физического состояния спасаемого. Также компенсатор плавучести может содержать отдельный источник газа, пневматически соединенный с ним с помощью инфлятора. Пульт управления может размещаться на рукоятке (не показано).
Для целей настоящей заявки под признаком «полость» необходимо понимать внутреннее пространство, вместилище. При этом полость может быть открытой, закрытой а также с возможностью открывания/закрывания. Под нишей для целей настоящей заявки должно пониматься углубление в стенке корпуса 2.
Корпус 2 устройства может быть выполнен главным образом из металла (например, алюминия) или сплава, а также из полимерного материала или их комбинаций. В качестве полимерного материала может быть использован композитный материал, содержащий текстильные волокна, пропитанные твердеющим составом. В качестве полимерного материала может быть использован стеклопластик, базальтопластик и другие известные материалы. Для повышения прочности корпус 2 может быть дополнительно армирован любыми известными средствами, а также содержать ребра жесткости.
Форма корпуса 2 в предпочтительном варианте осуществления имеет преимущественный размер по ширине, то есть в направлении, горизонтальном и перпендикулярном направлению движения. Наименьшим габаритом в предпочтительном варианте является высота корпуса. Корпус выполняется обтекаемым для снижения гидродинамического сопротивления при движении.
Форма корпуса в предпочтительном варианте осуществления при виде сверху напоминает форму ската манта на виде сверху (фиг. 1). В этом случае корпус 2 также содержит средство поддержания курса в виде по меньшей мере двух крыльев 5. При изменении глубины изменяется давление, в результате чего изменяется объем газа в камерах компенсатора 3 плавучести. Для регулирования плавучести при этом приходится постоянно стравливать или нагнетать воздух в камеры компенсатора 3 плавучести. Наличие средства поддержания курса, например в виде крыльев 5, позволяет избежать такой тонкой регулировки плавучести во время движения, так как курс по вертикали и глубина становятся относительно стабильными.
В дополнительном варианте осуществления корпус 2 выполняется так, что при виде сверху он имеет форму равнобокой трапеции со скругленными углами. Боковые грани трапеции и прилегающие к ним части корпуса выполняют роль крыльев. При этом, в дополнительном варианте осуществления, крылья 5 могут содержать ниши для закрепления в них компенсаторов 3 плавучести.
Корпус 2, согласно настоящему изобретению, выполнен с возможностью закрепления по меньшей мере одного источника 1 газа и средства регулирования плавучести. Возможность закрепления по меньшей мере одного источника 1 газа в наиболее предпочтительном варианте обеспечивается благодаря наличию полости 6 (ниши) для баллонов. Вместо или вместе с тем, возможность закрепления по меньшей мере одного источника 1 газа может обеспечиваться благодаря наличию крепежных ремней или любых других известных средств, пригодных для механического соединения.
Все направления и стороны по настоящей заявке, если не указано иное, указаны для рабочего положения устройства.
Корпус 2, согласно настоящему изобретению, содержит средство закрепления на теле человека (не показано). Средство закрепления на теле человека может быть выполнено с возможностью закрепления на груди, за спиной человека или другим подходящим образом. Средство закрепления может содержать ремни, которые обхватывают часть тела человека.
Корпус устройства может содержать по меньшей мере одну рукоятку, механически соединенную с корпусом. Под рукояткой здесь необходимо понимать часть изделия, служащую для его удержания руками. Благодаря этому может обеспечиваться возможность размещения устройства (его корпуса) на груди человека. Кроме того, для более удобного удержания устройства на теле человека корпус устройства может содержать углубление 10, например такое, которое изображено на фиг. 4 между емкостями для баллонов. Такое углубление кроме того способствует сближению собственных центров тяжести водолаза и устройства, что повышает управляемость устройства. Рукоятка может содержать также средства управления узлами устройства.
В случае, когда устройство содержит по меньшей мере одну, а предпочтительно две рукоятки, устройство выполнено с возможностью размещения на груди человека. При этом размещение устройства на груди главным образом обеспечивается благодаря удержания по меньшей мере одной рукоятки руками дайвера. Дополнительно закрепление может выполняться посредством ремней.
Устройство, согласно настоящему изобретению, может содержать также средство подачи газа для дыхания. Средство подачи газа для дыхания может содержать регулятор 7 подачи воздушной смеси, пневматически соединенный с источником газа, например, путем привинчивания к выходному отверстию баллона с помощью резьбового соединения. Инфлятор компенсатора 3 плавучести может быть пневматически соединен с источником газа также через регулятор 7. Регулятор 7 может содержать дополнительную и/или запасную трубку (шланг) для дыхания, что дает дополнительные возможности при спасании человека, а также в аварийных ситуациях. Корпус 2 может содержать дополнительную нишу для размещения в ней запасного шланга или шлангов, которые не используются постоянно. Все пневматические соединения могут размещаться в предназначенных для этого нишах, предпочтительно, если за пределами корпуса 2 в рабочем состоянии будет выходить только рабочий шланг средства подачи воздуха для дыхания с загубником 9. Отсутствие подверженных повреждениям деталей устройства, не защищенных корпусом 2, повышает безопасность использования устройства.
Все ниши и полости, упомянутые в настоящем описании, могут быть выполнены с возможностью закрывания.
Устройство в предпочтительном варианте содержит средство 4 закрепления грузов, при этом корпус 2 может быть соединен со средством 4 закрепления грузов. Средство 4 закрепления грузов может быть выполнено в виде емкости или ниши в корпусе 2 устройства, также балластные грузы могут иметь возможность соединяться с устройством любым другим способом, преимущественно разъемно. Возможность размещения грузов на корпусе 2 или в корпусе 2 устройства также приводит к повышению удобства использования устройства, облегчает посадку и высадку водолаза, а также упрощает погружение с пологого берега, так как масса грузов обычно составляет 6-12 кг, и в известных устройствах они закрепляются на теле водолаза. Кроме того, размещение как грузов, так и других элементов устройства закрепленными на корпусе 2 или в корпусе 2 устройства повышает безопасность плавания, упрощая закрепление всего оборудования на теле человека. В экстренной ситуации водолазу становится значительно проще отсоединить устройство целиком и выплыть на поверхность.
Устройство может приводиться в движение и изменять направление движения как посредством мускульной силы водолаза, так и с помощью дополнительных средств.
Так, устройство может содержать по меньшей мере одно средство буксировки, соединенное с корпусом. В качестве него может быть использован буксировщик 8. Корпус 2 может быть выполнен с возможностью соединения с по меньшей мере одним средством буксировки. Конструкция буксировщика 8 может быть аналогична, например, конструкции любого средства буксировки, содержащего гребной винт или другой рабочий орган, например подводного скутера-буксировщика APOLLO AV-2E (http://www.manta.ru/catalog/product/show/19295.htm).
Также устройство может содержать средство изменения курса. В качестве него корпус может быть выполнен с возможностью соединения с управляемыми закрылками 9 для изменения курса в вертикальном направлении; а также с управляемым рулем (не показан) типа судового руля для изменения курса в горизонтальном направлении. Руль может содержать вертикальную пластину (перо руля), поворачивающуюся на оси (баллере). Кроме того, руль может служить для поддержания курса. Кроме того, средство буксировки может быть соединено с корпусом 2 с возможностью поворота относительно корпуса 2. В таком случае оно может быть использовано для изменения курса.
Органы управления и контроля средством изменения курса, средством буксировки, средства регулирования плавучести могут быть установлены на корпусе устройства. Также устройство может содержать средство поддержания курса. Средства изменения курса могут приводиться в движение электрическим, гидравлическим, пневматическим, механическим или любым другим известным приводом или же мускульным воздействием.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Устройство, согласно предпочтительному варианту осуществления, перед применением размещается на поверхности воды. При этом средство регулирования плавучести настроено так, что устройство остается на поверхности: предпочтительно камеры компенсатора(-ов) плавучести по существу полностью наполнены газом. После этого дайвер ложится на устройство сверху (в варианте осуществления устройства с возможностью закрепления на груди), приводит в действие средство закрепления на теле человека, например, застегнув привязной ремень. Средство подачи воздуха для дыхания, например содержащее маску с загубником, может надеваться как до приведения в действие средства закрепления на теле человека, так и после этого. При погружении дайвер держится за рукоятки, с помощью средств управления узлами устройства может снизить давление в камерах компенсаторов плавучести, начать работать ластами и опуститься на глубину 0,5-1 метра, где можно включить буксировщик 8 (при его наличии). Глубина погружения может и далее регулироваться при стравливании или закачивании воздуха в камеры компенсаторов плавучести. Для всплытия водолазу необходимо нагнетать воздух в камеры компенсатора 3 плавучести. Для высадки после подъема на поверхность достаточно отсоединить средство закрепления устройства на теле человека, расстегнув привязной ремень, и выбраться на поверхность уже без оборудования, что физически гораздо легче и быстрее, чем высадка с использованием известных устройств. Очевидно, что спуск на воду также значительно легче и быстрее, так как его можно осуществлять отдельно от оборудования. Предварительно можно откалибровать средство регулирования плавучести, закрепив с помощью средства закрепления грузов груз в соответствии с физическими параметрами водолаза, его навыками и/или его предпочтениями. Необходимо отметить, что устанавливаемая масса груза мало зависит от физических параметров водолаза, так как плотность тела у людей отличается незначительно, а регулирование плавучести в широких пределах может обеспечиваться компенсатором 3 плавучести и собственными легкими водолаза. Таким образом, единожды откалиброванным устройством может пользоваться практически любой человек.
Для перемещения по поверхности воды необходимо наполнить воздухом камеры компенсатора плавучести так, чтобы устройство вместе с водолазом держалось на воде, и привести в действие движитель, в качестве которого может выступать как мускульная сила водолаза, так и средство буксировки. При этом очевидно, что центр тяжести устройства вместе с водолазом смещен вниз и перемещение по поверхности значительно проще и быстрее, а также может осуществляться без использования воздуха из источника газа.
Скорость и простота погружения и высадки с использованием устройства дает дополнительные преимущества в экстренных ситуациях, например при спасании человека на воде или при возникновении опасности со стороны подводных хищников.
Кроме того, зачастую дайверу приходится производить небольшой ремонт оборудования под водой, доставать запасные шланги для подачи воздуха. В известном устройстве это делать сложно, так как приходится снимать акваланг, что дополнительно осложняется ограниченным углом обзора в маске, или же для этого необходимо пользоваться помощью другого водолаза. Все подобные манипуляции с раскрытым в настоящем описании устройством можно выполнять иногда даже не отстегивая привязной ремень. Таким образом, значительно повышается безопасность погружения при использовании устройства, согласно настоящему изобретению.
В случае, когда оборудование получило значительные повреждения, которые не позволяют его использовать дальше, или же когда оно застряло под водой, устройство в соответствии с настоящим изобретением гораздо проще быстро отстегнуть и всплыть уже без него. Что дополнительно повышает безопасность его использования.
Необходимо отметить, что конструкция устройства, благодаря отсутствию необходимости передвигаться в нем по суше и более простому обращению, позволяет безопасно использовать устройство людям с гораздо меньшими физическими возможностями и уровнем подготовки, чем этого требуют известные устройства. Это обеспечивается тем, что масса устройства практически не влияет на процедуру погружения, всплытия и на усилия водолаза при этом.
Настоящее изобретение было подробно описано со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления, однако очевидно, что оно может быть осуществлено в различных вариантах, не выходя за рамки заявленного объема правовой охраны, определяемого формулой изобретения.