БЕЗКИВКОВАЯ ЗИМНЯЯ УДОЧКА С МАГНИТНОЙ БАЛАНСИРОВКОЙ И МОДУЛЕМ СВЕТОВОЙ И ЗВУКОВОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
SPRING-FREE WINTER FISHING ROD WITH MAGNETIC BALANCING AND LIGHT AND SOUND ALARM MODULE

Изобретение относится к области рыболовства, в частности для спортивного и любительского лова со льда.
Известно огромное количество конструкций зимних удочек. В большинстве случаев их можно разделить на три основные категории по способу отслеживания поклевки рыбы:
1. поплавковые зимние удочки, где в качестве индикатора поклевки используется притопленный поплавок. Поплавок в этом случае также служит для компенсации веса мормышки или подгруженного крючка с наживкой;
2. кивковые зимние удочки, где индикатором поклевки  и компенсатором веса наживки является так называемый кивок (сторожок), изготовленный из гибкого упругого материала. Кивок также позволяет управлять («играть») наживкой, передавая колебания от руки рыбака;
3. сторожковые зимние удочки с продольным или поперечным расположением сторожка с механической компенсацией веса наживки за счет  балластного грузика или пружинного механизма. В отдельных конструкциях в качестве балластного грузика применяется электронный модуль звуковой и/или световой сигнализации поклевки.
Известна удочка для ловли рыбы на мормышку, включающая корпус с источником и генератором импульсов тока, электромагнитом с неподвижной имеющей катушку с сердечником и подвижной, выполненной из постоянного магнита частями, размещенными между собой с зазором, шарнирно укрепленным шестиком с подвижной частью электромагнита и приспособлением для пропуска лесы на концах и регуляторами частоты и амплитуды колебаний шестика (SU 1822698, 23.06.1993).
Предлагаемое техническое решение направлено на устранение ряда недостатков. Во-первых,  все без исключения кивки  имеют узкий диапазон работы по весам нагрузки, т.е. при переходе к нагрузке другого веса необходимо использовать   другой кивок (в большинстве случаев другую удочку). Во-вторых,  сторожковые удочки с механической компенсацией,  в свою очередь, имеют громоздкие и  неудобные в настройке механизмы. Надежность применяемых электронных модулей с учетом условий эксплуатации крайне низка.
Техническая проблема, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в расширении арсенала технических средств и создании  компактной, высоконадежной зимней удочки, конструктивные решения которой устраняют указанные выше недостатки и обеспечивают улучшение эксплуатационных характеристик.
Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в обеспечении компактности и удобства в эксплуатации при сохранении простоты конструкции и существенном увеличении надежности, за счет исключения гибкого кивка, так как удилище удочки подвижное и само является механическим индикатором поклевки, и наличия магнитной компенсации веса наживки для обеспечения автоматической настройки необходимой чувствительности, а также интегрированного в поворотный балансир электронного модуля, обеспечивающего сигнализацию поклевки.
Указанный технический результат достигается в безкивковой зимней удочке, содержащей ручку с катушкой и балансирный блок, выполненный с магнитом и токопроводящими направляющими, включающими в себя токопроводящие втулки подшипников скольжения, между которыми расположен поворотный балансир с дополнительным магнитом, при этом магниты обращены друг к другу одноименными полюсами и расположены друг относительно друга на расстоянии действия магнитных сил отталкивания для обеспечения поворота балансира с установленным в нем удилищем, являющимся индикатором поклевки.
В ручке интегрирован электрический источник.
Удилище выполнено полым для установки оптического волокна для передачи светового сигнала от светодиода к рассеивателю на  конце удилища и жестко закреплено в балансире с помощью переходника.
Диэлектрический кронштейн, балансир и корпус ручки выполнены из высокоплотного пенопласта типа ПС-200. В качестве материала для изготовления этих элементов конструкции также может быть использован промышленный ABS –пластик.
Токопроводящие направляющие (две металлические пластины) являются одновременно проводниками электрического тока и частями несущей конструкции с расположенными в них подшипниками скольжения и токопроводящими втулками к ним; подвижного вращающегося балансира со встроенной электроникой. Для изготовления токопроводящих направляющих и других элементов удочки применяется дюралюминий, обладающий высокими прочностными и электропроводными  свойствами наряду с легкостью и технологичностью в обработке.
Балансир содержит датчик наклона, модуль световой и звуковой сигнализации и электронный блок, в состав которого входят зуммер и светодиод, при этом корпус датчика наклона выполнен с возможностью поворота в пределах до 25 град для предварительной настройки угла наклона указанного датчика, благодаря чему достигается максимальная чувствительность.
Балансир расположен на оси крепления, выполненной с возможность обеспечения свободного углового перемещения удилища с изменением угла наклона в пределах до 35 град. Ограничение угла обеспечивает нахождение балансира в зоне устойчивых состояний и предотвращает его опрокидывание. Ограничение достигается за счет использования дополнительных  упоров, расположенных на балансире.
Ось крепления (вращения) балансира,  подшипники скольжения и упоры  выполнены из нержавеющей стали. Полое удилище изготовлено из карбона (углепластика).
Передача электрической энергии на балансир осуществляется через подвижное осевое соединение балансирного блока.
В диэлектрическом кронштейне установлены контактные втулки, а токопроводящие направляющие разделены диэлектрическим изолятором.
Данное конструктивное выполнение удочки обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик при сохранении надёжности в эксплуатации удочки и простоты её конструкции за счет наличия балансирного блока  с поворотным (вращающимся) балансиром на оси крепления для обеспечения свободного углового  перемещения  удилища, а также расположения и ориентации магнитов, обеспечивающих за счет сил магнитного взаимодействия компенсацию веса подвижного удилища и наживки таким образом, что точка  устойчивого равновесия располагается в пределах углового перемещения удилища не зависимо от применяемой нагрузки.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 и 2 изображены виды балансирного блока удочки в разрезе с описанием компоновки основных  конструктивных элементов; на фиг. 3 – общий вид удочки в сборе; на фиг. 4 – удилище со встроенным оптическим волокном и концевым рассевателем в разрезе;  на фиг. 5 - схема работы балансирного блока; на фиг. 6 - разрез корпуса ручки удочки. В дополнительных материалах приведены описание основных применяемых электрических компонентов  и электрическая схема устройства.
Заявляемое техническое решение заключается в том, что  за счет  геометрии взаимного расположения оси вращения, точки крепления удилища, магнитов подвески балансира удалось добиться устойчивого саморегулируемого положения равновесия подвижного удилища с одновременной высокой чувствительностью к внешнему воздействию (поклевке) в широком диапазоне весов наживки. Предлагаемое техническое решение в отличие от других конструкций безкивковых удочек позволяет рыбаку осуществлять управляемые колебания удилищем, т.е. «играть» приманкой.
Принцип работы  устройства состоит  в использовании  свойств взаимодействия магнитов (отталкивания одинаковых полюсов, притягивания разных полюсов), изменении интенсивности этого взаимодействия при изменении расстояния между магнитами, а также использовании свойств оптического волокна для передачи светового сигнала.
Конструкция и компоновка основных элементов удочки и основного конструктивного элемента – балансирного блока, изображены на фиг. 1 и 2.
Для удобства восприятия  на данных фигурах не отображены электрические провода, соединяющие отдельные элементы конструкции. Кронштейн 1 балансирного блока 25 является одновременно и несущей конструкцией для установки контактных втулок 2, магнита 3 и корпуса разъема 4 и диэлектрическим изолятором, разделяющим токопроводящие направляющие 18. В корпус  разъема  устанавливается электрический разъем 5, который при соединении корпуса ручки удочки 20 с балансирным блоком 25 обеспечивает надежное герметичное электрическое соединение. Токопроводящие направляющие (пластины) 18 служат частью несущей конструкции, проводниками электрического тока и включают в себя токопроводящие втулки подшипников скольжения 19. В поворотный (вращающийся) балансир 6 установлен дополнительный (второй) магнит 7 таким образом, чтобы возникала сила отталкивания между ним и магнитом 3, установленным в кронштейне 1. Удилище 14 с интегрированным в нее оптическим волокном 15 жестко закрепляется в балансире 6 с помощью переходника 17. При повороте балансира 6 удилище изменяет свое положение. Электронный блок 12, в состав которого входят зуммер и светодиод, также располагается внутри поворотного балансира 6. Датчик наклона 9 вмонтирован в корпус 8, имеющий возможность вращаться для предварительной настройки угла наклона датчика 9.
Принцип и схема работы поясняется фиг. 4, где изображены основные перемещения, силы взаимодействия и функционирования ключевых элементов конструкции. В начальный момент, при отсутствии нагрузки на удилище 14 (грузик, мормышка, наживка и т.п. отсутствуют) вес самого удилища 14 незначителен и за счет отталкивания близко расположенных одинаковых полюсов магнитов 3, 7 балансир 6 поворачивается таким образом, что удилище 14 поднимается на максимальный угол, ограниченный упорами. В момент, когда появляется дополнительная нагрузка в виде мормышки с наживкой, - удилище 14 опускается и устанавливается в точке равновесия. При увеличении веса нагрузки в пределах нескольких грамм расположение точки равновесия существенно не меняется, так как силы магнитного взаимодействия обратно квадратично зависят от изменения расстояния, а геометрия конструкции такова, что это расстояние существенным образом меняется при изменении угла наклона удилища 14. Нагрузка при поклевке рыбы значительно превышает значения в несколько грамм и благодаря этому дополнительная нагрузка и ее хаотичное изменение во время поклевки приводят к колебаниям подвижного удилища 14, что дает возможность рыбаку визуально безошибочно определить поклевку. В большинстве случаев при поклевке возникает момент, когда вес мормышки\наживки полностью компенсируется. В этом случае удилище 14 поднимается на максимальный угол точно также как в первоначальный момент. При этом датчик наклона поворачивается на угол, достаточный для его включения. При подключенном источнике тока электрическая цепь замыкается и срабатывает сигнализация. Благодаря конструктивной возможности  корпус 8 датчика можно повернуть таким образом, чтобы датчик срабатывал при углах существенно меньших максимального. В этом случае чувствительность сигнализации значительно увеличивается. Световая и звуковая сигнализация в основном применяется в условиях недостаточной освещенности или когда используется несколько удочек одновременно, поэтому предусмотрено возможность ее принудительного отключения. В этом случае поклевка определяется визуально по колебаниям подвижного удилища. При подсечке  рыбы возникает резкая значительная (до нескольких килограмм) нагрузка на удилище. При этом удилище практически мгновенно опускается в низшую точку, а задняя, выполненная под углом грань балансира надежно упирается в переднюю, выполненную с тем же углом переднюю грань кронштейна балансирного блока. Данное конструктивное решение наряду с применением гибкого карбонового удилища позволяет выдерживать существенные весовые нагрузки и едино моментные рывки рыбы.
Сборка балансирного блока  25 осуществляется в следующем порядке:
1.  В диэлектрический кронштейн 1 последовательно устанавливаются и фиксируются с помощью эпоксидного клея контактные втулки 2, магнит 3 и корпус разъема 4 . Магнит 3 устанавливается «северным» полюсом внутрь.
2. К контактным втулкам 2 припаиваются проводники и пропускаются через монтажные отверстия внутрь корпуса разъема 4. Проводники монтируются в разъем 5, который после этого устанавливается в корпус.
3. В диэлектрический корпус поворотного балансира 6 устанавливается  магнит 7 «северным» полюсом внутрь.
4. В балансир 6 устанавливается корпус датчика наклона 8 и датчик 9, который фиксируется и закрывается защитным колпачком 10.
5.  Далее в балансир 6 устанавливаются правая и левая оси 11 с предварительно припаянными электрическими проводниками, проводники и пропускаются через монтажное отверстие. Также в балансир устанавливаются правый и левый упоры.
6. В балансир 6 в монтажное отверстие герметично устанавливается предварительно собранный электронный блок 12. Блок 12 устанавливается таким образом, чтобы  светодиод 13 располагался на одном уровне с осью удилища 14.
7. Далее в балансир 6 устанавливается и фиксируется с помощью эпоксидного клея удилище 14 с предварительно смонтированными в нем оптоволокном 15, концевым рассеивателем 16 и переходником 17.
8. С помощью механического пресса в токопроводящие направляющие 18 устанавливаются втулки 19 подшипников скольжения.
9. После этого собирается вся конструкция балансирного блока 25: балансир 6 устанавливается в направляющие 18 и с помощью винтов соединяется с кронштейном 1.
10. Сборка удочки заключается в том, что балансирный блок 25 присоединяется к предварительно собранному корпусу ручки удочки 20 с помощью разъемного соединения.
Подключение источника напряжения постоянного тока, расположенного в корпусе ручки удочки, к электронному блоку 12, расположенному в балансире 6 осуществляется через осевое соединение, токопроводящие направляющие 18, контактные втулки 2 и электрический разъем. На фиг. 6 изображены основные части  ручки удочки и их компоновка: 21- плата зарядки аккумулятора, с функцией зарядки и индикации, 22- литиево-полимерный аккумулятор, 23 кнопка включения и выключения, 24- соединительный кронштейн с гнездом для электрического разъема.
В состав электронного модуля входят:  светодиод, токоограничивающий резистор, зуммер 3 V и датчик наклона. Датчик работает  как выключатель, принцип его работы  – замыкание и размыкание контактов при изменении угла наклона. Источник питания и кнопка включения находятся вне электронного модуля. В зависимости от вариантов исполнения принципиальная схема может быть изменена таким образом, чтобы при включении светодиод был включен постоянно, а зуммер срабатывал только после наклона датчика на определенный угол.
В упрощенном варианте, когда удочка не оснащается электронным блоком, а используется только функция магнитной балансировки подвижного безкивкового удилища, балансирный блок не является отдельным конструктивным элементом, а является частью общей конструкции и может быть  продолжением ручки удочки. Балансирный блок в этом случае включает только часть вышеперечисленных компонентов, а именно направляющие, балансир, втулки и оси вращения, а также магниты, установленные таким же образом, как и на полнофункциональном варианте. Конструкция ручки удочки в этом случае также существенно упрощается и не включает в себя электрические компоненты, удилище не содержит оптического волокна и концевого рассеивателя. Принцип работы удочки в части балансировки и механической индикации поклевки в этом случае точно такой же, как и описанный выше.