УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ПЛАВАНИЮ

Полезная модель относится к приспособлениям, предназначенным для использования в бассейнах при обучении плаванию детей, преимущественно дошкольного, младшего школьного возраста, а также для всех кто не умеет плавать.
Общеизвестно, что навык плавания взрослыми осваивается намного труднее и дольше благодаря сформированному у взрослого человека устойчивому навыку положения тела в пространстве, затрудняющему переход его тела из вертикального положения в горизонтальное, необходимое при движении в воде. Поэтому целесообразно первоначальные навыки плавания формировать у детей в возрасте от 2 до 5-7 лет.
При обучении плаванию необходимо прежде всего предупредить возможность появления у детей негативных ощущений, связанных с воздействием водной среды, чувства страха, водобоязни, сформировать навык правильного положения тела в воде, обеспечивающий наименьшее сопротивление при его перемещении, отработать скоординированные движения рук и ног с одновременным правильным дыханием, добиваясь самостоятельного перемещения детей в воде в заданном направлении.
Известные устройства для обучения детей плаванию позволяют адаптироваться детям в водной среде, сформировать у них навык правильного положения тела в воде и отработать скоординированные движения тела с одновременным правильным дыханием.
Общеизвестно также, что сохранение гидростатического равновесия тела в воде обусловлено разницей между общим центром тяжести (ОЦТ) и общим центром гидростатического давления (ОЦД). Сила тяжести тела пловца по величине постоянная и приложена к ОЦТ, находящемуся в области 1-5 крестцовых позвонков. Выталкивающая сила, обусловленная разностью гидростатического давления воды на нижнюю часть тела и воздуха - на верхнюю, направлена вверх в район ОЦД и не совпадает с ОЦТ, что приводит к созданию момента вращения (устойчивости), при этом ноги постепенно погружаются в воду до их выравнивания по вертикали и появляется отрицательная плавучесть [Ганчар И.Л. Плавание: Теория и методика преподавания: Учеб. - Мн.: «Четыре четверти»; «Экоперспектива», 1998. - С.51.].
Проблема известных тренажеров для обучения плаванию заключается в обеспечении совмещения ОЦТ и ОЦД, которое ведет к уравновешиванию частей тела и к созданию гидростатического равновесия, т.е. положительной плавучести.
Известно устройство для обучения плаванию (аквакорсет), основанное на увеличении результирующей силы, удерживающей обучаемого на поверхности воды, которое представляет собой пояс, соединенный с упругим элементом (поводоком) для связи пояса с неподвижной опорой [Пат. №2072137 РФ, МПК 6 А63В 69/12. Аквакорсет / И.Г.Ермакова (РФ). - №94006190/12; Заяв. 22.02.1994; Опубл. 20.01.1997]. Пояс снабжен застежками и элементом для крепления поводка, выполненным в виде кольца для размещения в нем по меньшей мере одного пальца руки тренера для поддержки им обучаемого.
Устройство работает следующим образом.
тр
в
дв
в
Пояс надевается на тело обучаемого и посредством поводка соединяется с неподвижной опорой, например бортиком бассейна. Обучающий посредством кольца удерживает обучаемого на поверхности воды и при отсоединении с неподвижной опорой транспортирует его по воде. Обучаемый легко переходит из вертикального положения в относительно горизонтальное за счет результирующей силы, действующей на обучаемого, R=F+F - mg, где R - результирующая сила, действующая на обучаемого, F - движущая сила, действующая на обучаемого со стороны тренера, F - выталкивающая сила, действующая на обучаемого, равная весу объема воды, вытесненной этим телом, mg - сила тяжести обучаемого. При этом ноги и руки обучаемого находятся в свободном состояния.
Такое положение позволяет исключить у детей негативные ощущения, связанные с воздействием водной среды, чувства страха, водобоязни, и в какой-то мере сформировать навык правильного положения тела в воде, обеспечивающий наименьшее сопротивление при его перемещении.
Недостатком известного аквакорсета является неустойчивое гидростатическое равновесие. Это обусловлено тем, что ОЦТ, стремящееся занять более низкое положение, находится ниже ОЦД, т.е. не совпадает с ОЦД. Несовпадение этих центров приводит к созданию момента вращения (устойчивости), при этом ноги постепенно погружаются в воду до их выравнивания по вертикали. Таким образом, равновесие пловца нарушается, и он теряет плавучесть.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является тренажер для обучения плаванию детей и взрослых, основанный на увеличении выталкивающей силы, действующей на обучаемого, и раскрытый в описании к патенту РФ на полезную модель [Пат. №67459 РФ, МПК А63В 69/12. Тренажер для обучения плаванию детей и взрослых / С.Н.Кокушкин (РФ).- №2006101312/12; Заяв. 18.01.2006; Опубл. 27.10.2007].
Тренажер для обучения плаванию детей и взрослых содержит поводок, предназначенный для направления движения обучаемого, рукоятку для обучаемого, предназначенную для обеспечения устойчивого положения обучаемого, и рукоятку для обучающего, предназначенную для удобства ее захвата и манипулированием при выполнении отдельных заданий обучающего. Каждая из рукояток в центральной части соединена с концевыми участками поводка.
Рукоятки выполнены из материала или с применением материалов, обеспечивающих их плавучесть. Они выполнены, например, в виде стержней из древесины или снабжены для снижения веса насадкой из мягкого пористого материала, например поролона, губчатой резины или латекса.
Поводок выполнен из гибкого шнура из материала или с применением материалов, обеспечивающих его плавучесть на поверхности воды. Для повышения плавучести гибкий шнур снабжен несколькими поплавками.
Тренажер в целом благодаря такому выполнению расположен на водной поверхности и является поплавком.
Тренажер работает следующим образом.
дв
в1
в2
дв
в1
в2
В зависимости от высоты бортика бассейна устанавливается необходимая длина поводка путем наматывания лишней ее части на рукоятку обучающего. Рукоятка для обучаемого опускается обучающим, например тренером в непосредственной близости от обучаемого - ученика. После захвата соответствующей рукоятки учеником тренер прикладывает к рукоятке усилие (движущую силу) для перемещения, которое через поводок и рукоятку для обучающего передается ученику. Обучаемый легко переходит из вертикального положения в горизонтальное за счет результирующей силы, действующей на обучаемого, R=F+F+F - mg, где R - результирующая сила, действующая на обучаемого, F - движущая сила, действующая на обучаемого со стороны тренера, F - выталкивающая сила, действующая на обучаемого, равная весу объема воды, вытесненной его телом, F - выталкивающая сила, действующая на обучаемого со стороны элементов тренажера, mg - сила тяжести обучаемого.
Так как руки обучаемого находятся на поверхности воды в вытянутом положении, ноги в начальный период движения также принимают горизонтальное положение, что обеспечивает минимальную площадь подводного поперечного сечения тела обучаемого и, как следствие, минимальное сопротивление передвижению тела по воде.. Занимая такое положение обучаемый легко транспортируется по воде. В процессе транспортирования по водной поверхности ученик может самостоятельно освобождаться от тренажера, поэтому создается возможность его свободного скольжения по инерции в горизонтальном положении после разгона, т.е. постепенный переход на самостоятельное перемещение по поверхности воды.
Достоинства известного тренажера заключаются в следующем. Во-первых, использование такого тренажера при обучении плаванию позволяет исключить у детей негативные ощущения, связанные с воздействием водной среды, чувства страха, водобоязни, сформировать навык правильного положения тела в воде, обеспечивающий наименьшее сопротивление при его перемещении.
Во-вторых, само горизонтальное положение тела ребенка активизирует кровоток к работающим мышцам, что способствует их развитию и укреплению сердечнососудистой системы. Кроме того, во время тренировок мышцы ру ЯДкистей ученика испытывают физическую нагрузку, что также способствует развитию их силы.
В третьих, расположение тела в вытянутом состоянии и увеличение результирующей силы, действующей на обучаемого в воде, приводит к сближению ОЦТ к ОЦД и уменьшению разницы между ними, что в свою очередь снижает вращательный момент и, как следствие, обеспечивает более устойчивое горизонтальное положение тела в воде по сравнению с тренажером-аналогом..
Недостаток известного тренажера заключается в значительном времени формирования навыков горизонтального положения, составляющем 4-6 занятий. Это обусловлено длительным сроком формирования навыков горизонтального положения на воде из-за напряженного состояния тела и неумения обучаемого правильно распределять тонус мышц тела. При самостоятельном скольжении по воде напряженное состояние тела с течением времени приводит к изменению позы ребенка, ноги постепенно погружаются в воду. ОЦТ занимает более низкое положение по отношению к ОЦД, что создает вращательный момент тела обучаемого. При этом гидростатическое равновесие пловца нарушается, и он теряет плавучесть.
Задача, решаемая полезной моделью, заключается в разработке устройства для обучения плаванию, обеспечивающего сокращение сроков обучения плаванию за счет ускоренного формирования навыков горизонтального положения на воде благодаря сохранению распределения тонуса мышц тела обучаемого как при опорном, так и безопорном скольжении при сохранении положения ОЦТ и ОЦД.
Для решения поставленной задачи устройство для обучения плаванию, содержащее поводок, предназначенный для направления движения обучаемого, и связанную с ним рабочую поверхность, предназначенную для устойчивого положения тела обучаемого на водной поверхности и выполненную из материала, обеспечивающего ее плавучесть на поверхности воды, оно снабжено пробкой, предназначенной для сцепления ее с рабочей поверхностью, и упругой связью, предназначенной для соединения рабочей поверхности с неподвижной опорой, при этом поводок выполнен в виде жесткого стержня, шарнирно соединенного с пробкой, рабочая поверхность выполнена в виде твердой опоры с гнездом для пробки на одном ее торце и соединенной другим торцом с упругой связью, а пробка вставлена в гнездо с натягом.
Кроме того, в устройстве для обучения плаванию длина рабочей поверхности для обучаемого сопоставима с ростом обучаемого, внешняя поверхность пробки и внутренняя поверхность гнезда твердой опоры выполнены либо цилиндрическими, либо в виде усеченного конуса, а упругая связь выполнена в виде пружины растяжения с гибким неупругим шнуром или в виде гибкого резинового шнура.
Заявляемое устройство отличается от прототипа тем, что оно
снабжено пробкой и упругой связью, выполнением поводка в виде жесткого стержня, шарнирно соединенного с пробкой, выполнением рабочей поверхности в виде твердой опоры с гнездом для пробки на одном ее торце и соединенной другим торцом с упругой связью, а также соединением с натягом пробки с гнездом.
Наличие отличительных существенных признаков в совокупности признаков устройства свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности полезной модели «новизна».
Благодаря отличительным признакам в устройстве сокращается срок обучения плаванию. Это обусловлено ускоренным формированием навыков горизонтального положения на воде, которое обеспечивается сохранением правильного распределения тонуса мышц тела обучаемого и скольжения по инерции при резком освобождении тела от твердой опоры.
На фиг.1 представлен вид сверху устройства для обучения плаванию, у которого контактные поверхности пары «гнездо-пробка» выполнены в виде усеченного конуса и упругая связь - в виде пружины растяжения, соединенной с гибким неупругим шнуром.
На фиг 2 представлен вид сбоку устройства для обучения плаванию, у которого контактные поверхности пары «гнездо-пробка» выполнены в виде усеченного конуса и упругая связь - в виде пружины растяжения, соединенной с гибким неупругим шнуром.
На фиг 3 представлен вид сбоку устройства для обучения плаванию, у которого контактные поверхности пары «гнездо-пробка» выполнены цилиндрическими и упругая связь - в виде гибкого резинового шнура.
Устройство для обучения плаванию содержит поводок 1, предназначенный для направления движения обучаемого по поверхности воды, рабочую поверхность 2, предназначенную для обеспечения устойчивого положения обучаемого на водной поверхности, пробку 3, предназначенную для сцепления ее с рабочей поверхностью 2, упругую связь 4, предназначенную для соединения рабочей поверхности 2 с неподвижной опорой 5.
Поводок 1 выполнен в виде жесткого стержня, например из дерева или фибер-гласса.
Рабочая поверхность 2 представляет собой твердую опору, выполненную из материала, обеспечивающего ее плавучесть на поверхности воды, например плавательную доску из пластика или из прочного тестированного винила. При этом твердая опора 2 имеет длину в от 1 м до 1, 2 м, которая сопоставима с ростом ребенка. В одном из торцов опоры 2 выполнено гнездо 6 для пробки 3. Пробка 3 выполнена из материала, имеющего достаточный коэффициент его сцепления с материалом твердой опоры, например из дерева или вспененного материала ППУ. Контактные поверхности пары «пробка - гнездо» выполнены цилиндрическими или в виде усеченного конуса.
Упругая связь 4 представляет собой либо гибкий резиновый шнур либо пружину растяжения 7, связанную с гибким неупругим шнуром 8.
Стержень 1 шарнирно соединен с пробкой 3, которая с натягом вставлена в гнездо 6 твердой опоры 2. Противоположный торец опоры 2 соединен с упругой связью 4. В случае выбора упругой связи 4 в виде гибкого резинового шнура, один его конец непосредственно соединен с торцом опоры 2, другой - с неподвижной опорой 5, например бортиком бассейна. В случае выбора упругой связи 4 в виде пружины растяжения 7 с гибким неупругим шнуром 8, гибкий неупругий шнур 8 соединен с торцом опоры 2, а пружина 7 - с неподвижной опорой 5.
Размеры гнезда 6 и соответственно пробки 3 определяются расчетным путем из условия, что предельная сила сцепления в паре «пробка-гнездо» равна или меньше силы упругости в упругой связи 4 при максимальном ее растяжении.
Устройство, приведенное на фигурах, работает следующим образом.
Устройство используется на двух этапах обучения плаванию: в первоначальный период для предотвращения у обучаемых негативных ощущений, связанных с воздействием водной среды, чувства страха, водобоязни, и приобретения навыков горизонтального положения и в последующий период - для приобретения навыков скольжения.
в1
в2
в1
в2
В первоначальный период обучения упругая связь 4 не соединена с бортиком бассейна (неподвижной опорой 5) и находится в свободном положении. Обучаемый всем телом ложится на твердую опору 2 в мелкой части бассейна, занимая горизонтальное положение, при этом твердая опора 2 обеспечивает его плавучесть за счет того, что результирующая сила R=F+F - mg, действующая на обучаемого, равна нулю R=0, где F - выталкивающая сила, действующая на обучаемого, равная весу объема воды, вытесненной его телом, F - выталкивающая сила, действующая на обучаемого со стороны твердой опоры, mg - сила тяжести обучаемого. ОЦТ совмещен с ОЦД. Обучаемый уверенно держится на воде, его мышцы находятся в расслабленном состоянии. Горизонтальное состояние обучаемого сохраняется и при транспортировании по воде обучаемого посредством стержня 1.
С течением времени тонус мышц обучаемого остается без изменения, что сохраняет положение ОЦТ и ОЦД, исключая вращательный момент тела обучаемого. При этом гидростатическое равновесие пловца не нарушается, и он не теряет плавучесть. В результате первого этапа обучаемый приобретает навык регулирования мышечного напряжения для расслабления и вырабатывает условный рефлекс горизонтального положения для дальнейшего скольжения без опоры.
В последующий период для приобретения навыков скольжения упругая связь 4 соединяется с бортиком бассейна (неподвижной опорой 5) и находится в неупругом состоянии. Обучаемый находится на твердой опоре 2 в горизонтальном положении. Обучающий начинает транспортировать обучающего по воде. Движущая сила, приложенная обучающим к стержню 1, передается через пару «пробка 3 - гнездо 6» на твердую опору 2 с обучаемым. Опора 2 с обучаемым приходит в движение, натягивая гибкий неупругий шнур 8 и растягивая пружину 7. При дальнейшем движении вперед твердой опоры 2 с обучаемым сила деформации пружины 7 возрастает и начинает действовать на опору 2 в направлении противоположном направлению ее движения и на пару «пробка 3 - гнездо 6». При максимальном растяжении пружины 7 упругая сила становится равной или превосходит предельную силу сцепления в паре «пробка-гнездо», пробка 3 «вылетает» из гнезда 6. Деформированная пружина 7 возвращается в свое исходное состояние вместе с твердой опорой 2, оставляя обучаемого на поверхности воды без опоры 2. По инерции обучаемый продолжает скользить по поверхности воды в горизонтальном положении, сохранения распределение тонуса мышц и положения ОЦТ и ОЦД., как на твердой опоре.
После нескольких повторов этого упражнения, закрепив навыки горизонтального положения на воде без опоры, обучаемый может самостоятельно принимать правильное положение на воде и приступать к дальнейшему обучению техники плавания.
Для подтверждения технического результата в бассейне спорткомплекса на базе ДВГУПС города Хабаровска проводился педагогический эксперимент с использованием заявляемого устройства и устройства-прототипа.
В устройстве для обучения плаванию твердая опора 2 представляет собой доску из пластика размером 1,2×0,5×0,05 м. Глубина гнезда 6 в опоре 2 равна 0,1 м, больший диаметр основания конуса гнезда составляет 0,04 м, меньший -0,03 м. В гибкой связи 4 использована пружина растяжения 7 класса II по ГОСТу 13764-86 диаметром 36 мм, содержащую 13 витков и имеющую длину в свободном состоянии 400 мм. В качестве гибкого неупругого шнура 8. выбран шнур плетеный (6 мм). Пробка 3 выполнена вспененного материала ППУ габаритом, соответствующим габариту гнезда 6. Коэффициент сцепления равен µ=0,2.
В устройстве-прототипе рукоятка для обучаемого выполнена в виде гибкого стержня длиной 0,20 м из шнура плетеного (6 мм).
Для проведения эксперимента созданы контрольная группа, занимающаяся с использованием устройства-прототипа и экспериментальная группа, занимающаяся с использованием заявляемого устройства. В каждую группу входило по 10 детей, мальчики и девочки в возрасте от 7 до 9 лет, не умеющие плавать.
Педагогический эксперимент включал занятия по 45 минут, в котором совершалось 5 попыток по скольжению обучаемого по поверхности воды в горизонтальном положении.
Результаты эксперимента приведены в таблице.
Таблица
Результаты эксперимента
Количественные показателиРезультатпосле освобожденияобучаемого от твердой опоры
Количество обучаемых, сформировавших навыки горизонтального положения
Экспериментальная группа
Контрольная группа
Сохранение горизонтального положения после 1-й попытки
2
0
Сохранение горизонтального положения после 2-й попытки
2
0
Сохранение горизонтального положения после 3-й попытки
4
0
Сохранение горизонтального положения после 5-й попытки
7
0
Сохранение горизонтального положения после 7-й попытки
9
1
Сохранение горизонтального положения после 10-й попытки
9
3
Результаты эксперимента показали, что к концу второго занятия 90% обучаемых из экспериментальной группы научились скользить по поверхности воды, что на 66,7% превосходит результат, полученный в контрольной группе.