Надувные сани

Полезная модель относится к средствам передвижения по снежной и ледяной поверхностям, в частности, к надувным саням, предназначенным для катания с гор, а также для транспортировки каких-либо предметов в зимнее время.
Известны надувные сани (см. патент РФ на полезную модель №63308 от 09.08.2006). Надувные сани содержат корпус, выполненный в виде надувного баллона, который размещен в чехле, при этом чехол имеет отверстие, которое закрыто молнией или липучкой, отверстие может быть выполнено в любом месте на верхней или боковой поверхности чехла. Чехол снабжен ручками и/или буксировочным тросом и выполнен из поливинилхлоридного материала.
К недостаткам этих надувных саней относится то, что они не оборудованы специальным посадочным местом и при посадке седока центр тяжести располагается достаточно высоко над поверхностью качения, что может привести к потере равновесия и опрокидыванию саней и получению травм седоком или окружающими. Одним из главных недостатков для этих саней является то, что они практически неуправляемы. Они легко разворачиваются самым непредсказуемым образом, так что движение может продолжиться задом наперед с наездом на препятствие при достаточно высокой скорости, что может привести к травмам, в том числе головы или шейного отдела позвоночника. Кроме того человек, который располагается в этих санях не имеет дополнительной опоры спины и движение происходит часто в положении лежа на спине, так, что ноги и голова находятся практически на одном уровне. Это ухудшает обзор, управление ситуацией и повышает опасность травмы спины, которая располагается в неудобной горизонтальной позе при воздействии на нее практически перпендикулярных нагрузок через надувной каркас при движении по неровностям.
В качестве прототипа выбраны надувные сани (см. патент РФ на полезную модель №128170 от 01.03.2012). Надувные сани содержат каркас, выполненный в виде надувного баллона, который размещен в чехле. При этом чехол имеет отверстие, в котором размещается посадочное место в виде вогнутой внутрь полусферы. Отверстие для посадочного места имеет узкую продолговатую форму (п. 2 формулы) и расположено со смещением от центра саней. Чехол выполнен из двух половин, причем верхняя половина выполнена из прочной ткани из полиэфирных или полиамидных нитей, пропитанных, покрытых или дублированных полимерными материалами, например полиуретаном, резиной, латексом, поливинилхлоридом или другим синтетическим материалом. Нижняя половина выполнена из пластика из группы полиолефинов или других полимеров или из материалов, рекомендованных для верхней половины чехла. Надувные сани могут снабжаться также ручками и буксировочным тросом.
К сожалению, в патенте, взятом в качестве прототипа, не указано, как производится смещение отверстия для посадочного места относительно центра. Если производится смещение продольной оси посадочного места относительно центра баллона, то происходит соответствующее смещение центра масс катающегося вбок относительно центра. Это приведет к тому, что движение на санях будет осуществляться преимущественно вбок и движение тела катающегося будет расположено перпендикулярно направлению движения саней, что некомфортно и небезопасно. Если смещение посадочного места относительно центра баллона происходит вдоль оси посадочного места, то это смещение чисто символическое, так как ограничено размерами внутреннего отверстия баллона. Кроме того, это смещение должно быть как-то обозначено конструктивно, потому что ошибка в посадке может привести к движению вперед головой, что травмоопасно.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является создание более безопасных и удобных в использовании надувных саней, в том числе за счет повышения управляемости надувных саней в процессе движения, а также повышение безопасности за счет геометрии надувных саней.
Этот результат достигается тем, что предлагаемая Полезная модель, также содержит, внешнюю оболочку, которая у других авторов носит название чехол. Эта внешняя оболочка играет важную конструктивную роль в формировании геометрии надувных саней, в отличие от конструкции которая может называться просто как чехол. Внешняя оболочка в предлагаемой полезной модели состоит из верхней части с посадочным местом и нижней части снабженной днищем. Они соединены между собой швом. Надувные сани снабжены также ручками для I переноски, буксировочным тросом и надувным элементом внутри внешней оболочки, который вкладывается через отверстие во внешней оболочке. Внешняя оболочка надувных саней симметрична относительно продольной вертикальной плоскости и не имеет поперечной вертикальной плоскости симметрии. Причем отношение габаритной длины внешней оболочки к его габаритной ширине равно или больше единицы, а расстояние от центра посадочного места до передней кромки внешней оболочки меньше расстояния от центра посадочного места до задней кромки внешней оболочки. Кроме того высота передней части внешней оболочки при надутом надувном элементе ниже высоты задней части внешней оболочки.
При скольжении любого тела по поверхности снега или льда между этим телом и поверхностью образуется токая прослойка воды, которая образует смазку и таким образом уменьшает трение скольжения. Однако это токая прослойка воды обладает гидродинамическими свойствами, в частности вязкостью. Гидродинамическое сопротивление в этом случае зависит от площади соприкосновения тел с поверхностью и скоростью движения. Увеличение поверхности приводит к увеличению гидродинамических потерь и, соответственно, увеличению гидродинамического сопротивления. Эта сила гидродинамического сопротивления считается приложенной к геометрическому центру. Создание ассиметричной конструкции приводит к смещению этого центра. В нашем случае, при смещении посадочного места вперед, увеличении площади внешней оболочки, соприкасающейся со снегом в задней части, приводит к смещению силы гидродинамического сопротивления в направление задней части надувных саней относительно посадочного места.
С другой стороны, гравитационная сила, приводящая надувные сани в движение при скатывании с горы, а также сила инерции, которая способствует движению по горизонтальной поверхности, считается приложенной к центру масс. В связи с тем, что задний борт надувных саней толще, то это приводит к смещению сидящего человека вперед, что соответственно сдвигает и центр масс. Кроме того, более высокий задний борт надувных саней приводит к тому, что человеческое тело занимает более удобное вертикальное положение, что тоже смещает центр масс вперед.
Смещение центра гидродинамического сопротивления назад, а центра масс вперед приводит к тому, что возникает пара сил, порождающих механический момент, который приводит к развороту надувных саней вперед более низким бортом. Это увеличивает управляемость надувных саней. Кроме того, более высокий и толстый задний борт лучше защищает спину от возможных столкновений с препятствиями и другими катающимися. Более высокая посадка увеличивает комфортность катания, позволяет держать голову выше, и уменьшает опасность травм. Движение ногами вперед позволяет страховать тело катающегося ногами, которые дополнительно защищены обувью. Предлагаемая конструкция также позволяет маневрирование путем наклона тела вправо или влево. Это позволяет смещать центр масс и, тем самым, менять приложение сил в формировании момента управляющего ориентацией надувных саней, что увеличивает качество и безопасность катания.
Конструкция надувных саней показана на фигуре 1. Внешняя оболочка состоит из двух частей, верхней части - 1 и нижней части - 2, в которую вставлен надувной элемент - 3. Верхняя часть внешней оболочки изготовлена из армированной полихлорвиниловой пленки стойкой к механическим нагрузкам и снабжена посадочным местом - 4, которое дополнительно укреплено пришитой по кругу капроновой стропой 5. К верхней части надувных саней не предъявляются требования скольжения по снегу или льду, поэтому для нее может быть использован другой материал, к которому предъявляются только требования достаточной прочности и стойкости, например полиэстер. Кроме того посадочное место дополнительно укреплено двумя капроновыми стропами пришитыми крест накрест 6, концы которых заправлены под стропу с круговой прошивкой. К верхней части также пришиты ручки 7, которые имеют двойное назначение, как для переноски надувных саней, так и для удобства удержания тела во время скатывания и маневрирования. Для удобства эксплуатации могут в конструкции в дополнение к обозначенным присутствовать и другие ручки, например для более удобной переноски или для группового соединения надувных саней в виде змейки. Ручки изготовлены из двух сшитых капроновых строп или аналогичной по размеру матерчатой капроновой трубы 8, внутрь которой вставлена вставка 9 из туго свернутой в рулончик армированной полихлорвиниловой пленки. Той же полихлорвиниловой пленки, из которой сделана внешняя оболочка надувных саней. Для прочности крепления ручек к внешней оболочки саней с обратной стороны этой оболочки в месте крепления пришиты кусочки полихлорвинилового материала 10 одновременно с пришиванием ручки. Для прочного соединения верхней части внешней оболочки с нижней частью этой внешней оболочки по периметру этого шва 11 пришит кант 12 из капроновой стропы. Для крепления буксировочного троса с ручкой 13 из капроновой стропы пришита сережка крепления с петелькой 14. Стропа буксировочного троса заводится в петельку сережки крепления, загибается и прошивается крепежным швом 15. Для того, чтобы вставлять надувной элемент в надувные сани во внешней оболочке сделана прорезь, которая может быть защищена вставками, закрывающими ее внахлест и/или застежкой типа молния.