ДВИЖИТЕЛЬ ДЛЯ ПЕРЕДВИЖЕНИЯ В ВОДЕ

Полезная модель относится к движителям, совершающим возвратно-поступательное движение в направлении перемещения объекта, и может быть использовано для перемещения в воде судов и пловцов.
Известно устройство для передвижения в воде, содержащее педаль, шарнирно смонтированные на ней две лопасти и средство связи между ними, позволяющее добиться одновременного раскрытия лопастей независимо от направления потока воды [Авторское свидетельство СССР №506423, М. кл. А 63 В 31/10, 1974.].
Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является движитель для передвижения в воде, совершающий возвратно-поступательное движение в направлении перемещения объекта, содержащий шарнирно соединенные с основанием ребра со средством связи между ними, выполненным в виде тяг, и сандалию для крепления движителя к ноге пловца, согласно изобретению имеет прикрепленную к ребрам опорную часть и расположенные на ее опорной поверхности карманы, при этом опорная часть выполнена с вогнутой поверхностью для повышения гидравлического сопротивления. Опорная часть может быть выполнена из эластичного материала. Средство связи между ребрами дополнительно включает связанную с основанием ось и свободно установленную на ней втулку. Ограничителем при раскрывании движителя служит опорная часть, а при складывании - основание. [Патент 2113876, МПК А 63 В 35/00, В 63 Н 1/32 от 28.03.1995, опубл.27.06.1998. Клапанный движитель.]
Недостатком известного устройства является большая величина хода педали, необходимая для раскрытия лопастей, что приводит к большим затратам энергии и снижению тяги. Медленное закрытие при обратном ходе, оказывает дополнительное сопротивления водной среде, что не позволяет добиться высокой скорости перемещения.
Техническим результатом использования полезной модели является повышение скорости перемещения объекта, особенно на длинных дистанциях.
Указанный технический результат достигается тем, что движитель для передвижения в воде, совершающий возвратно-поступательное движение в направлении перемещения объекта, содержащий сандалии для крепления движителя к ногам пловца и опорную часть, состоящую из набора пластин, причем, пластины выставлены в ряд под подошвами сандалий, пластины имеют форму крыла в плане и аэродинамический профиль в сечении, пластины прикреплены к сандалиям непосредственно или через упоры с помощью шарниров, размещенных в носовой части профиля пластины с возможностью отклонения пластин до упора. Угол α между хордой профиля пластины отклоненной до упора и направлением перпендикуляра к подошве сандалии находится в следующем диапазоне:
30°<=α<=120°
Возможны дополнительные варианты движителя у которых:
- Как минимум одна пластина закреплена на двух сандалиях.
- Задние кромки профилей пластин могут быть соединены между собой связью.
- Ряд пластин размещен вдоль дуги.
Совокупность существенных признаков заявляемого технического решения может быть многократно использована в производстве плавательных средств.
Технический результат, заключающийся в быстром срабатывании клапанного устройства, повышает тягу движителя, снижает затраты энергии. Конструкция заявляемого устройства адаптирована к физиологическим особенностям человека. Снижаются затраты энергии на плавание и эффективно используются наиболее развитые мышцы ног. Появляется возможность плавания с высокой скоростью на длинные дистанции.
Указанные преимущества, а также особенности настоящего технического решения станут понятными при рассмотрении вариантов его осуществления со ссылками на прилагаемые рисунки.
На фигуре 1 изображен движитель в момент совершения холостого хода (изометрия).
На фигуре 2 изображен движитель в момент совершения холостого хода (вид с боку).
На фигуре 3 изображен движитель в момент совершения рабочего хода (изометрия).
На фигуре 4 изображен движитель в момент совершения рабочего хода (вид с боку).
На фигуре 5 изображен вариант движителя, у которого задние кромки профилей пластин соединены между собой связью (вид с боку).
На фигуре 6 изображен вариант движителя, у которого ряд пластин расположены по дуге (вид с боку).
Движитель для передвижения в воде содержит сандалии 1 и 2, смотри фиг.1, к которым прикреплены упоры 3. Упоры могут быть выполнены на сандалиях. Под подошвами сандалий 1 и 2 непосредственно или через упоры 3 присоединен ряд пластин 4. Пластины в плане имеют форму крыла. Это могут быть известные формы: прямоугольные, трапециевидные, эллиптические, круглые, стреловидные и тому подобные. В сечении пластина имеет известный аэродинамический профиль: плоский, плосковыпуклый, вогнуто-выпуклый, выпукло-выпуклый, ромбовидный и тому подобное. В носовой части пластин размещены шарниры 5, с помощью которых осуществляется крепление. Шарниры обеспечивают возможность отклонения хорды 6 профиля от перпендикуляра 7 к плоскости подошвы сандалий 1 и 2 на угол α, лежащий в пределах от 30° до 120°. Шарниры могут быть выполнены: из двух колец, петли из троса или тесьмы, проволоки и любой другой известной конструкции. Угол отклонения
ограничен упорами 3. В предлагаемом варианте исполнения все пластины 4 закреплены на двух сандалиях каждая.
Возможен вариант, когда одна пластина 4 закреплена на двух сандалиях 1 и 2, а остальные пластины 4 закреплены на упорах 3, связанных с закрепленной пластиной.
Возможен вариант, когда задние кромки профилей пластин 4 соединены между собой связью 8, смотри фиг.5. Связь может быть из троса, тесьмы или планок с шарнирным соединением. Связь 9 может быть установлена между пластинами 4 и упором 3.
Возможен вариант, когда ряд пластин 4 расположен вдоль дуги, смотри фиг.6.
Плавание с использованием движителя осуществляют следующим образом. Надевают сандалии 1 и 2 движителя на ноги. Плывут либо на спине, либо на животе. Обе ноги медленно сгибают в коленях, таким образом, совершают холостой ход движителя. Движитель перемещается по направлению движения 10, смотри фиг.1, 2, 5. Пластины 4 поворачиваются в шарнирах 5 по потоку. Аэродинамический профиль в таком положении обладает минимальным сопротивлением движению. В конце холостого хода движителя ступни ног поворачивают, чтобы подошвы сандалий 1 и 2 оказались перпендикулярны направлению движения. Далее резко разгибают ноги, сохраняя ориентацию сандалий. Пластины 4 отклоняются до упора 3. Пластины могут отклониться как в одну, так и в другую сторону на угол α, который образуется между хордой профиля 6 и перпендикуляром 7 к плоскости подошвы сандалий 1 и 2. Угол а находится в пределах от 30° до 100°. Нижняя граница - 30°, определена тем, что при таком угле атаки происходит гарантированный срыв набегающего потока. Резко возрастает гидродинамическое сопротивление и снижается сила направленная перпендикулярно движению. Оптимальная величина угла - 90°. Образуется щит с максимальной площадью поверхности. Верхняя граница - 120°
определена из конструктивных соображений. Это может получится при дугообразном расположении ряда пластин 4 и упоров 3, смотри фиг.6. Чем меньше ширина пластин, тем быстрее происходит их отклонение при смене направления движения движителя. Образуется щит из пластин 4, смотри фиг.3 и 4. При резком разгибании ног пловец оказывает силовое воздействие на образованный из пластин 4 щит. Щит стремится сместиться назад, в противоположную сторону от направления движения пловца. При указанном смещении 11, щит, за счет его большой площади, вовлекает в движение большую массу воды. Вследствие движения этой массы воды возникает реактивная сила, вектор тяги которой указан на фиг.4. Таким образом, согласно известным законам физики, на пловца действует реактивная сила (тяга) 12, направленная в противоположную сторону к направлению 11, куда щитом отброшена масса воды. В дальнейшем движения повторяются.
Крепление хотя бы одной пластины 4 на двух сандалиях 1 и 2, упрощает технику плавания. Ступни ног при толчке остаются параллельны.
Наличие связей 8 и 9 согласует отклонение всех пластин 4 в одну сторону. Повышается надежность работы движителя.
Расположение ряда пластин 4 вдоль дуги, смотри фиг.6, позволяет увеличить тягу движителя.
За счет малой ширины пластин 4, сокращается время переключения движителя из положения, когда он обладает малым сопротивлением в положение с большим сопротивлением. Сокращаются потери энергии на движение. Во время перемещения движителя назад (при рабочем ходе), задействованы мышцы пловца, которые участвуют при ходьбе. Экспериментально подтверждено: при медленном перемещении движителя вперед (при холостом ходе), нагрузки на мышцы небольшие и мышцы успевают отдохнуть. Эти движения являются естественными для человека, и он может их совершать долго даже без тренировок.