УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ В ВОДНОЙ СРЕДЕ (ВАРИАНТЫ)

Заявляемая полезная модель относится к приспособлениям для передвижения в водной среде, приводимым в движение мускульной силой пользователя (пловца), и может быть использована, в том числе, для подводного плавания, а также в качестве средства для спорта и/или развлечений на воде, или спасательного средства.
Из уровня техники известен надувной матрац с быстросъемным ножным приводом и движителем для плавания по воде, содержащий образованные склеенными полотнищами из прорезиненной ткани плоские полости матраца для горизонтального расположения тела человека, получаемые за счет ряда склеек между полотнищами, и выпуклую, приподнятую над уровнем матраца полость для размещения головы человека, штуцеры для надувания воздухом этих полостей, при этом в части плоских полостей матраца для расположения ступней ног человека имеется вертикальное отверстие, не нарушающее герметичность самих полостей, в данное отверстие вертикально установлена и закреплена втулка, в которую подвижно установлен вал, оба конца которого выступают из втулки, на верхнем конце вала, выступающем из втулки, закреплен двуплечий рычаг, на концах которого шарнирно установлены две педали, а на нижнем конце вала, выступающем из втулки, с поворотом приблизительно на угол 90° относительно двуплечего рычага закреплен рычаг с вертикальным плавником (см. патент RU 2404080 «Надувной матрац с быстросъемным ножным приводом и движителем для плавания по воде», дата подачи 30.10.2009 г., опубликовано 20.11.2010 г.).
Известное устройство обладает недостаточной управляемостью, низкой остойчивостью, а также представляет опасность для окружающих из-за использования в конструкции жестких элементов, в частности, плавника.
Известно индивидуальное скоростное плавательное средство, включающее корпус, опорную платформу со средствами фиксации стопы, соединенную с моноластом, при этом корпус содержит два составных изогнутых упругих стержня для размещения вдоль контура тела пловца с возможностью регулирования их длины, при этом внутри составных стержней размещены тросы, соединенные одним концом с моноластом, а другим концом - с узлом натяжения с пружинами, закрепленными на передней платформе корпуса, на которой зафиксированы соединенные с воздухопропускным шлангом пустотелые камеры из упругого материала, соединенные между собой, при этом в изогнутых составных стержнях установлены фиксаторы, ограничивающие вращение составных звеньев стержней вокруг тросов, а опорная платформа со средствами фиксации стопы встроена между двумя изогнутыми упругими стержнями, причем крылья моноласта в поперечном сечении наклонены под углом=10-15° к горизонту (см. патент RU 2399399 «Индивидуальное скоростное плавательное средство», дата подачи 30.03.2009, опубликовано 20.09.2010).
Недостатки данного устройства связаны с отсутствием рулевого управления, что снижает маневренность устройства. Пользователь должен быть обучен специальным навыкам управления. Помимо этого, при использовании данного средства невозможно полное погружение плавника в воду из-за расположения головы пловца ниже воздухозаполняемых элементов, создающих плавучесть средства, и расположения гребного плавника выше туловища пловца, что приводит к снижению эффективности передвижения по поверхности воды.
Наличие в данном плавательном средстве жестких элементов, в частности, металлических пружин, подверженных коррозии, а также громоздкость и сложность самой конструкции, требующей перед применением проведения предварительной сборки, снижают надежность устройства и при использовании в воде представляют опасность для окружающих.
Известно устройство для передвижения пловца под водой, содержащее корпус, несущий средство для фиксации пловца, установленные в передней части корпуса рули с рукоятками для управления направлением движения и в задней части движитель, выполненный в виде плавника и связанный с ножным педальным механизмом, плоский стабилизатор, неподвижно закрепленный вдоль противоположных сторон корпуса и выполненный с вырезом в задней части, при этом плавник установлен на рычаге, размещенном в вырезе стабилизатора и связанном с ножным педальным механизмом, причем стабилизатор и плавник расположены в одной плоскости, вертикальной или горизонтальной, а рычаг плавника установлен в корпусе с возможностью поворота в перпендикулярной к ним плоскости (см. патент RU 2083251 «Устройство для передвижения пловца под водой», дата подачи 13.11.1995 г., опубликовано 10.07.1997 г.).
Недостатки данного устройства обусловлены громоздкостью и сложностью конструкции, наличием узлов, подверженных истиранию, за счет чего снижается ее надежность, а также удобство пользования и транспортировки, и, соответственно, приводит к увеличению энергозатрат пользователя.
Также известно устройство для передвижения пловца, содержащее корпус, установленные в передней части корпуса рули с рукоятками для управления направлением движения, а в задней части движитель, выполненный в виде плавника, при этом корпус состоит из площадки с обтекателем и штанги, с которой посредством гибкой связи соединен плавник, снабженный в районе соединения со штангой упорами для ног (см. патент RU 62022 «Устройство для передвижения пловца», дата подачи 09.11.2006 г., опубликовано 27.03.2007 г.).
По совокупности существенных признаков данная конструкция наиболее близка к заявляемой группе полезных моделей и выбрана в качестве прототипа.
Недостатками прототипа являются его низкая остойчивость, а также наличие жестких элементов конструкции.
Помимо этого, вследствие подвижности держателей для рук существуют трудности при одновременном осуществлении фиксации рук пловца на этих рукоятках и управлением с их помощью плавательным средством.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является упрощение конструкции, повышение ее остойчивости, динамики и маневренности, а также улучшение условий транспортировки, удобства и безопасности использования, снижение мускульных энергозатрат пользователя.
Указанный технический результат по первому варианту полезной модели достигается тем, что устройство для передвижения в водной среде, содержащее корпус, включающий обтекатель, расположенный в горизонтальной плоскости, установленные в передней части корпуса держатели для рук, движитель, выполненный в виде гибкого вертикального плавника, снабженного креплениями для ног, согласно полезной модели корпус состоит из, по меньшей мере, двух полых камер, верхней, представляющей собой обтекатель, в задней части которого выполнено седло, и нижней, передняя часть которой представляет собой киль, а задняя часть - движитель, при этом камеры разделены между собой перегородкой и снабжены элементами регулировки степени заполнения водой и воздухом.
Указанный технический результат по второму варианту полезной модели достигается тем, что устройство для передвижения в водной среде, содержащее корпус, включающий обтекатель, расположенный в горизонтальной плоскости, установленные в передней части корпуса держатели для рук, движитель, выполненный в виде гибкого плавника, снабженного креплениями для ног, согласно полезной модели корпус состоит из, по меньшей мере, двух полых камер, верхней, представляющей собой обтекатель, и нижней, передняя часть которой представляет собой киль, а задняя часть - движитель, расположенный в одной плоскости с обтекателем, при этом камеры разделены между собой перегородкой и снабжены элементами регулировки степени заполнения водой и воздухом.
В качестве элементов регулировки степени заполнения водой и воздухом используют, например, штуцер с клапаном.
Корпус выполнен из эластомерного материала.
Использование данной группы полезных моделей обеспечивает возможность передвижения пловца за счет эффективного преобразования его мускульных усилий в колебательно-поступательное движение устройства, как при передвижении по воде, так и под водой.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели такому условию патентоспособности как «новизна».
Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления заявляемого устройства.
Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где
фиг.1 - вид сбоку устройства для передвижения в водной среде по первому варианту;
фиг.2 - вид сверху устройства для передвижения в водной среде по первому варианту;
фиг.3 - вид сбоку устройства для передвижения в водной среде по второму варианту;
фиг.4 - вид сверху устройства для передвижения в водной среде по второму варианту.
Предлагаемое устройство для передвижения пловца по обоим вариантам содержит корпус 1, разделенный внутренней перегородкой 2 на две камеры: верхнюю 3 и нижнюю 4. Каждая из камер снабжена элементами регулировки степени заполнения водой и воздухом 5.1-5.4, в качестве которых используют, например, штуцер с клапаном, при этом элементы регулировки степени заполнения водой, например, 5.1, 5.2, расположены в нижней части камер, соответственно, элементы регулировки воздухом 5.3, 5.4 расположены в верхней части камер.
Нижняя камера 4 может быть выполнена в виде одной полости или полости, разделенной внутри перемычками (на чертеже не показаны) на сужающиеся к концу плавника сообщающиеся между собой отсеки.
Передняя часть 6 нижней камеры 4, расположенная непосредственно под верхней камерой 3, выполняет функцию киля, служащего для стабилизации устройства на поверхности воды и его маневрирования, а ее задняя часть представляет собой движитель-плавник, соответственно 7.1 для первого варианта и 7.2 - для второго.
На передней части верхней камеры 3 смонтированы держатели для рук 8.1, 8.2, расположенные на боковых сторонах камеры напротив друг друга, выполненные из эластомерного материала, например, плотной резины, и связанные с камерами посредством клеевого соединения.
В конструкции по первому варианту плавник 7.1 выполнен вертикальным, на его боковых сторонах расположены крепления для ног 9.1-9.2, состоящие из петель, закрепленных на подложках, которые, в свою очередь, присоединены к поверхности плавника с помощью клеевого соединения, при этом крепления для ног выполнены из более плотного и упругого материала, чем камеры 3, 4.
В устройстве по второму варианту полезной модели плавник 7.2 расположен в одной горизонтальной плоскости с верхней камерой 3. Для фиксации пользователя плавник 7.2 оснащен креплениями для ног 9.1-9.4, при этом крепления расположены на верхней поверхности плавника 7.2 в два ряда: крепления 9.1-9.2 - в зоне колена, крепления 9.3-9.4 - в зоне стопы.
Петли креплений для ног по второму варианту исполнения могут быть выполнены разъемными в виде ремня с застежкой.
Подложки используют также для того, чтобы усилия пловца передавались на плавник 7.1-7.2 более эффективно и равномерно.
Верхняя камера 3 выполняет функцию обтекателя, который имеет, преимущественно, каплевидную форму, сужающуюся в передней части в целях уменьшения сопротивления водной среды и расширяющуюся в области, соответствующей месторасположению грудного отдела пловца с целью повышения остойчивости плавательного средства во избежание боковых раскачиваний и опрокидываний (оверкилей). Причем, ширина верхней камеры в зоне плеч пользователя превышает ширину плеч пловца.
В заявляемом устройстве по первому варианту в задней части верхней камеры 3 выполнено седло 10, имеющее сужение и углубление и служащее для поддержания нижней части тела пловца, удобства его положения, равномерного распределения веса по всей площади, а также уменьшения бокового раскачивания конструкции.
Использование в устройстве, по меньшей мере, двух раздельно заполняемых камер позволяет повысить гидродинамические свойства конструкции, а также упругость плавника.
Полезная модель по первому и второму варианту для более надежной фиксации пользователя и его устойчивого перемещения под водой может быть дополнительно оснащена средством фиксации (на чертеже не показано), в качестве которого применяют, например, ремень с застежкой, с помощью которого фиксируют пловца в зоне талии. Ремень может быть изготовлен из полимерного материала, например, полиэтилена высокого давления (ПВД).
Предлагаемое устройство для перемещения пловца в водной среде производят различных типоразмеров, определяемых ростом и весом пользователя.
В заявляемой полезной модели по обоим вариантам отсутствуют вращающиеся детали или поверхности, подвергаемые истиранию, благодаря чему отсутствуют энергетические потери, возникающие при трении, а, следовательно, повышается надежность и долговечность конструкции.
Заявляемая совокупность признаков полезной модели позволяет значительно упростить конструкцию, повысить ее остойчивость, динамику и маневренность при передвижении в водной среде, а также улучшить условия транспортировки, удобство и безопасность использования, снизить мускульные энергозатраты пользователя.
Устройство для передвижения пловца используют следующим образом.
Перед применением устройства в водной среде верхняя камера 3 через верхний штуцер с клапаном 5.3 заполняется воздухом, а нижняя камера 4 через нижний штуцер с клапаном 5.2 - водой, приобретая при этом необходимую форму. Камеры проверяют на герметичность.
Погружение под воду происходит с использованием акваланга. В этом случае верхняя камера 3 полностью или частично заполняется водой. Степень заполнения камер водой и/или воздухом определяет степень погружения устройства. Для быстрого или аварийного всплытия на поверхность пловец, использующий акваланг, через штуцер с клапаном 5.3 наполняет верхнюю камеру 3 воздухом и одновременно с этим через штуцер с клапаном 5.1 удаляет из нее воду, что позволяет увеличить положительную плавучесть устройства и облегчает всплытие пользователя.
При использовании заявляемой полезной модели по первому варианту пловец размещает ноги в креплениях 9.1-9.2, руки - на держателях 8.1-8.2.
Путем попеременного сгибания-разгибания ног пользователь приводит в действие вертикальный плавник 7.1, который начинает совершать колебательные движения вправо-влево, устройство с пользователем начинает перемещаться.
При использовании полезной модели по второму варианту пловец также размещает тело на верхней камере 3, фиксируя при этом ноги с помощью креплений 9.1-9.4 в зоне колен и стоп, и начинает совершать туловищем и ногами одновременные движения «вверх-вниз». Эти колебательные движения передаются на плавник 7.2, в результате чего устройство с пользователем начинает перемещаться.
Управление устройством осуществляют следующим образом.
Пловец, передвигаясь в водной среде на предлагаемом устройстве, может осуществлять повороты - необходимые отклонения плавника и киля за счет изменения положения тела и ног. Прилагаемые к передней части верхней камеры 3 усилия, различные по величине и направлению, и осуществляемые с помощью держателей для рук 8.1-8.2, приводят к появлению момента вращения всего устройства вокруг его вертикальной оси. Создание крена в ту или иную сторону выполняют посредством небольших наклонов тела соответственно вправо или влево.
При перемещении под водой пловец может осуществлять повороты аналогичным образом, как при надводном перемещении.
Дифферент на нос регулируют посредством держателей для рук 8.1-8.2 и осуществляют максимальным воздействием тела пловца на переднюю часть устройства.
Предлагаемая к защите группа полезных моделей позволяет осуществлять передвижение пловца за счет эффективного преобразования его мускульных усилий в колебательно-поступательное движение заявляемого устройства, как на поверхности воды, так и под водой.