ПЛАВАТЕЛЬНОЕ СРЕДСТВО

Полезная модель относится к судостроению, в частности, к устройствам для передвижения по водной поверхности и может найти применение при производстве маломерных плавательных средств, а так же судов, снабженных силовыми установками.
Известно устройство для перемещения по водной поверхности по патенту Франции №2709282, кл. B63B 35/81, опубл. 03.03.1995 г., содержащее поплавковое основание, педали и лопатки. Недостаточная эффективность в пользовании для данного устройства обусловлена тем, что лопатки не выходят из воды после совершения рабочего хода (как это имеет место, например, для гребной лодки с веслами). В результате возрастает гидродинамическое сопротивление перемещению устройства по водной поверхности и снижается скорость его перемещения. Движущая сила, создаваемая лопатками в разных точках траектории их рабочего хода, не параллельна продольной оси устройства и уменьшается на косинус угла между продольной осью устройства и хордой лопатки. В итоге коэффициент полезного действия данного устройства невелик, что снижает его эффективность в пользовании.
Известно принятое в качестве прототипа устройство для перемещения по водной поверхности по патенту Российской Федерации №2260544, кл. B63B 35/81, опубл. 20.09.2005 г. в Бюлл. №26 содержащее поплавковое основание, кронштейны с педалями и лопатками, жестко соединенные попарно под углом и закрепленные вершиной угла на поворотном валу, ось которого совпадает с осью поплавкового основания. При этом лопатки выполнены с симметрично - обтекаемым профилем и снабжены кронштейнами, на которых шарнирно закреплены педали. В конструкции данного устройства имеет место недостаточно полное преобразование энергии гребца в кинетическую энергию движения плавательного средства, так как кронштейны, на которых закреплены педали, находятся в воде, создавая дополнительное гидродинамическое сопротивление, снижающее скорость передвижения устройства. Выполнение лопаток с симметрично-обтекаемым профилем для получения на них импульсов сил Жуковского возможно только при их изготовлении лопаток из жесткого неупругого материала, При этом величина получаемых импульсов движущей силы мала. Установка лопаток и педалей на одной паре кронштейнов не позволяет увеличить силу, действующую на лопатки, путем увеличения количества гребцов. Отмеченные недостатки снижают эффективность в пользовании устройством, принятым в качестве прототипа.
Целью предложенной полезной модели является повышение эффективности в пользовании.
Поставленная цель достигается в конструкции плавательного средства, содержащего поплавковое основание, кронштейны с педалями и лопатками, жестко соединенные попарно под углом и закрепленные вершиной угла на поворотном валу, ось которого совпадает с осью поплавкового основания, тем, что кронштейны с лопатками закреплены на выходящем за транец поплавкового основания конце поворотного вала, а кронштейны с педалями закреплены на размещенной внутри поплавкового основания части поворотного вала; при этом число кронштейнов с педалями кратно двум, а конец поворотного вала снабжен шарниром для поворота кронштейнов с лопатками в вертикальной плоскости.
Предложенное плавательное средство поясняется чертежами где на фиг. 1 представлено плавательное средство (вид сверху), на фиг. 2 - разрез A-A по фиг. 1, на фиг. 3 - вид по стрелке В по фиг. 2 и на фиг. 4 - разрез C-C по фиг. 3.
Предложенное плавательное средство состоит из поплавкового основания 1 с поворотным валом 2, ось которого совпадает с продольной осью поплавкового основания 1, кронштейнов 3 с педалями 4 и лопатками 5, жестко соединенных попарно под углом и закрепленных на поворотном валу 2. Кронштейны 3 с лопатками 5 размещены в воде за транцем поплавкового основания 1 (фиг. 2). Кронштейны 3 с педалями 4 размещены внутри поплавкового основания 1. Конец поворотного вала 2 снабжен шарниром 6. Лопатки 5 выполнены из упругого материала, например, фибергласса, стеклотекстолита и других, а число кронштейнов 3 с педалями кратно двум.
Предложенное плавательное средство работает следующим образом. При последовательном перемещении веса тела гребца с левой педали; на правую педаль 4 и обратно (фиг. 1, 2, 3) сила тяжести действует через кронштейны 3 на поворотный вал 1 и далее через кронштейны 3 передается лопаткам 5, которые при этом переходят из одного крайнего положения в другое (фиг. 3).
Благодаря жесткому закреплению лопаток 5 их передней кромкой на кронштейнах 3 и выполнению лопаток 5 из упругого материала они изгибаются и накапливают энергию упругой деформации (фиг. 3 и 4). В крайних положениях (фиг. 3), в которых направление движения лопаток 5 меняется на возвратное лопатки 5 разжимаются и отбрасывают воду в направлении противоположном направлению движения плавательного средства. То есть потенциальная энергия упругой деформации лопаток 5 переходит в кинетическую энергию отбрасываемой воды, (фиг. 4), а плавательное средство получает импульс движущей силы, так как при отбрасывании воды реактивные силы, возникающие на лопатках 5, передаются через кронштейны 3, поворотный вал 2 и его опорные втулки (фиг. 1) плавниковому основанию 1. При имеющем место примерном равенстве плеч кронштейнов 3 сила, действующая на педали 4 без уменьшения передается лопаткам 5, а потенциальная энергия упругой деформации лопаток 5 практически без потерь переходит в кинетическую энергию отбрасываемой воды и, соответственно, в кинетическую энергию движения плавательного средства.
Сила, действующая на лопатки 5, может быть увеличена использованием дополнительной пары педалей 4 на кронштейнах 3 вторым гребцом (фиг. 1 и 2), а возможно и третьим…
Возвратно-вращательное движение лопаток 5 осуществляется по окружности, радиус которой равен длине кронштейна 3, а ось поворотного вала 2 является осью цилиндрической поверхности этого же радиуса, Отбрасывание воды при разгибании упругих лопаток 5 происходит по образующим данной цилиндрической поверхности, которые все параллельны ее оси и, соответственно, оси плавательного средства. В результате во всех точках траектории возвратно-вращательного движения лопаток 5 между крайними положениями (фиг. 3) отбрасывание воды происходит в направлениях строго параллельных оси плавательного средства. В итоге переход потенциальной энергии веса гребца в потенциальную энергию деформации упругих лопаток 5 и далее в кинетическую энергию плавательного средства осуществляется без каких либо ощутимых потерь, что делает коэффициент полезного действия предложенного плавательного средства более высоким, чем у известных плавательных средств.
При походе к пологому берегу шарнир 6 позволяет повернуть кронштейны 3 с лопатками 5 в вертикальной плоскости и извлечь их из воды во избежание их повреждения о дно.
В сравнении с гребной лодкой предложенное плавательное средство помимо более высокого коэффициента полезного действия имеет ряд дополнительных преимуществ:
- движение осуществляется лицом вперед,
- за бортами лодки ничего не выступает,
- руки свободны для спиннинга, ружья, фотоаппаратуры и прочее.
Предложенное плавательное средство повышает возможности человека при перемещении по воде, так же, как, например, велосипед повышает возможности человека при перемещении по земле.
Отмеченные преимущества повышают эффективность использования предложенного плавательного средства в сравнении с известными.