ВОДНЫЕ ЛЫЖИ ДЛЯ ВОДНОГО БИАТЛОНА
WATER SKI FOR WATER BIATHLON

Изобретение относится к плавучим средствам для развлечения и спорта, а именно к лыжам для передвижения по поверхности воды. Такие лыжи могут использоваться, например, для водного биатлона.
Известно устройство для хождения по воде (RU 2346848 С2, 20.02.2009), содержащее два одинаковых жестких поплавка, длина которых больше ширины, с креплениями для ног и пропульсивными створками. Плавучесть каждого из поплавков имеет величину меньше необходимой для удержания на поверхности воды веса человека, использующего устройство, а суммарная плавучесть двух поплавков больше или равна величине, необходимой для этого. Поплавки соединены друг с другом двумя параллельными связями из жесткого материала с шарнирами на концах с сохранением параллельности друг другу в любой момент времени. Каждое из креплений для ног установлено на оси, параллельной оси поплавка, с возможностью поворота на угол не более 90° в каждую сторону относительно вертикальной продольной плоскости сечения поплавка. Основным недостатком данного технического решения является наличие жестких связей между поплавками, которые мешают маневрированию, что в свою очередь влияет на полезную работу.
Известны надводные лыжи жаберного типа (RU 2258635 С2, В63В 35/81, 20.08.2005) для развлечения и спорта. Надводные лыжи состоят из поплавка, расположенного на трубе с твердым каркасом, имеющем спереди и сзади решетку, к которой прикреплены клапаны в виде полосок, жабер или чешуи, пропускающие воду при движении лыжи вперед и закрывающие объем воды в трубе при движении лыжи назад, и лыжных палок, имеющих на одном конце рукоятку, а на другом - уменьшенную по размеру лыжу. Обеспечивается увеличение полезной тяги при движении на лыжах. Однако недостатком является сложная конструктивная реализация, связанная с залипанием полосок, жабер или чешуи.
Известны лыжи с лопастями для передвижения по поверхности воды (RU 2406644 С2, В63В 35/83, 20.12.2010), содержащие два цилиндрических поплавка, снабженных разновеликими лопастями, выполненные с возможностью при движении ноги лыжника вперед закрываться и открываться при движении ноги лыжника назад, при этом размер и угол раскрытия лопастей возрастает в сторону от носовой части к кормовой, причем передняя лопасть имеет наименьшую длину и наименьший угол раскрытия, лопасти в средней части имеют больший размер и угол раскрытия, а задняя лопасть имеет наибольшую длину и наибольший угол раскрытия. Разновеликие лопасти могут быть снабжены ограничителем, предотвращающим их залипание к днищу поплавка, и килем, расположенным по продольной оси лопасти. Данная конструкция лыж надежна, но достаточно сложна в реализации, не предусмотрено использование палок, что могло бы увеличить полезную тягу при движении на них.
Известны водные, полужесткие, пневматические лыжи для хождения по воде (SU 43825 А1, 10.05.1934) с применением тормозных плавников, укрепленных в подводной части, при этом для создания лобовой жесткости лыжи снабжены боковыми и горизонтальными рифлениями, служащими одновременно для направления встречных струй воды под ватерлинию с целью предотвращения попадания воды в отверстие для ног. Лыжи содержат обратный тормоз, выполненный в виде ряда усиленных эластичными косынками мягких бескаркасных плавников, полулунной формы разных размеров, которые ступенчато укреплены в подводной части лыжи. Обеспечивается повышение устойчивости лыж на воде, что в свою очередь влияет на снижение полезной тяги.
Известны водные лыжи Кирова К.Д. (SU 884710 А1, 30.11.1981), содержащие установленные на поплавках крепления для ног, торсы управления, киль, шарнирно закрепленный руль и тормозной элемент, при этом носочная часть крепления для ног установлена на поплавке шарнирно с возможностью поворота вокруг вертикальной оси, а тормозной элемент выполнен в виде складывающихся эластичных щитков, носочная часть крепления для ног связана с тросами управления руля. Поплавки выполнены из эластичного газоводонепроницаемого материала и наполнены сжатым газом. Данная конструкция лыж является достаточно сложной в использовании.
Наиболее близкими к заявляемому изобретению по технической сущности являются водные лыжи, приспособленные для использования на земле (US 4915659 А, 10.04.1990). Лыжи состоят из двух понтонов, как правило обтекаемой формы, выполненных из легкого жесткого материала, со множеством стаканчиков из гибкого материала, прикрепленных к нижней поверхности понтона, причем каждый из стаканчиков открыт в задней его части, и образует карман для воды, и обеспечивает водонепроницаемость при обратном движении понтона. Несколько ребер-килей расположены продольно вдоль нижней части понтона, что обеспечивает устойчивость понтона в воде и позволяет пользователю ходить по мелководью и твердой поверхности, такой как песок и твердый грунт, не повреждая резиновые чашечки на нижней поверхности понтона. В данном техническом решении резиновые чашечки создают излишнее сопротивление при движении лыжи вперед по воде и, тем более, по земле, медленно раскрываются полностью и становятся работоспособными только в самом конце движения ноги назад.
Технической задачей изобретения является создание надежного устройства для передвижения по поверхности воды и земле, которое будет удобным и простым в использовании.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности при осуществлении опорного толчка при передвижении на лыжах (т.е. увеличение полезной тяги) с сохранением устойчивости на воде.
Устройство для хождения по воде содержит лыжи в виде двух поплавков, удерживающих пользователя на воде, каждый из которых выполнен с углублением для упора ноги пользователя, и две лыжные палки. Поплавки соединены по обоим концам эластичными элементами с обеспечением подвижности поплавков друг относительно друга. Поплавки выполнены в виде полой трубы прямоугольного сечения, имеющей продольные ребра, расположенные с подводной стороны трубы и оснащенной клапаном в виде гибкого щитка, установленного в области заднего торца трубы относительно пользователя для перекрытия сечения трубы при движении поплавка назад. При этом упомянутые поплавки в виде трубы выполнены с плоской удлиненной по верхней поверхности трубы задней частью относительно пользователя, с подводной стороны которой установлен киль с закрепленным на нем с возможностью вращения колесом и гибкий щиток с возможностью опоры на упомянутое колесо для обеспечения сопротивления движению в воде при движении поплавка назад. Кроме того, каждый из упомянутых поплавков выполнен с подводным крылом на внешней относительно пользователя боковой стороне полой трубы, выполненным длиной, равной 0,4-0,65 длины поплавка, и шириной, равной 0,9-1,3 ширины поплавка, с продольным ребром, расположенным по внешнему краю подводного крыла, и подвижным закрылком, установленным шарнирно на подводном крыле в задней части относительно пользователя и выполненным длиной, равной 0,3-0,5 длины подводного крыла. С подводной стороны на нижней поверхности каждого из поплавков между ребрами закреплены гибкие щитки с возможностью прижатия их к поверхности поплавка при движении поплавка вперед и с возможностью образования зазора между гибкими щитками и поверхностью поплавка и обеспечения сопротивления движению при движении поплавка назад. Каждая из лыжных палок нижней частью шарнирно закреплена в передней части соответствующего поплавка и выполнена изогнутой формы, обеспечивающей захват ее верхней части рукой пользователя.
Гибкие щитки, закрепленные с подводной стороны на поверхности каждого из поплавков, могут быть в частном случае реализации выполнены двухслойными с шероховатой стороной, прилегающей к поплавку.
Устройство для хождения по воде схематично изображено на фиг. 1-9.
Фиг. 1 - общий вид сверху устройства для хождения по воде.
Фиг. 2 - поперечное сечение устройства для хождения по воде А-А.
Фиг. 3 - поперечное сечение устройства для хождения по воде Б-Б.
Фиг. 4 - продольное сечение одной лыжи.
Фиг. 5 - фрагмент продольного сечения одной лыжи при движении лыжи вперед.
Фиг. 6 - продольное сечение двухслойной чешуи при движении лыжи вперед.
Фиг. 7 - фрагмент продольного сечения одной лыжи при отталкивании от воды с движением лыжи назад.
Фиг. 8 - продольное сечение бокового крыла лыжи и векторная схема скоростей и сил, действующих на закрылок.
Фиг. 9 - поперечное сечение пары лыж в транспортном положении.
На фигурах позициями обозначены:
1. Лыжи
2. Углубление для упора ноги пользователя
3. Шарнирное крепление для лыжной палки
4. Эластичный элемент, соединяющий лыжи
5. Полая труба прямоугольного сечения
6. Подводное крыло
7. Подвижный закрылок
8. Шарнирное соединение
9. Продольные ребра полой трубы
10. Продольное ребро по внешнему краю подводного крыла
11. Гибкие щитки
12. Лыжный ботинок
13. Лыжная палка
14. Клапан в виде гибкого щитка
15. Плоская удлиненная по верхней поверхности трубы задняя часть лыжи
16. Киль
17. Колесо
18. Гибкий щиток для отталкивания от воды
Устройство для хождения по воде содержит лыжи в виде двух поплавков (1), удерживающих пользователя на воде, каждый из которых выполнен с углублением (2) для упора ноги пользователя в лыжном ботинке (12), и две лыжные палки (13), шарнирно закрепленные в передней части каждой из лыж.
Лыжные поплавки (1) соединены по обоим концам - спереди и сзади относительно пользователя, эластичными или резиновыми элементами (4) с обеспечением подвижности поплавков друг относительно друга. Они не дают лыжам чрезмерно расходиться друг относительно друга, но при этом обеспечивают необходимую свободу движения.
Каждый из лыжных поплавков выполнен в виде полой трубы (5) прямоугольного сечения с плоской удлиненной по верхней поверхности трубы (5) задней частью (15) относительно пользователя. В области заднего торца трубы (5) относительно пользователя размещен клапан в виде гибкого щитка (14), который перекрывает сечение трубы (5) при движении поплавка назад, что создает дополнительное сопротивление об воду и позволяет лучше оттолкнуться от воды. Удлиненная часть (15) повышает устойчивость лыж на воде. На плоской удлиненной по верхней поверхности трубы части (15) установлены киль (16) с закрепленным на нем с возможностью вращения колесом (17) и гибкий щиток (18), который упирается в колесо (17) при движении поплавка назад и в таком положении обеспечивает сопротивление движению и отталкивание от воды.
Так как лыжи имеют достаточно большую парусность и поэтому их неудобно нести к воде в руках, колесо на киле позволяет лыжи везти по земле, чем облегчает транспортировку.
Подводное крыло (6) лыжного поплавка выполнено длиной, равной 0,4-0,65 длины лыжного поплавка (1), и шириной, равной 0,9-1,3 ширины поплавка (1), а подвижный закрылок (7) выполнен длиной, равной 0,3-0,5 длины подводного крыла (6). Данные параметры выполнения крыла и закрылка являются оптимальными с точки зрения обеспечения максимально возможной устойчивости при увеличении полезной тяги при движении на лыжах. При выполнении крыла и закрылка размерами, выходящими за указанные пределы, происходит чрезмерное увеличение выталкивающей силы воды.
На каждой трубе (5) с подводной стороны перпендикулярно нижней поверхности трубы выполнены продольные ребра (9), а также по внешнему краю каждого подводного крыла (6) перпендикулярно поверхности подводного крыла выполнено продольное ребро (10). Ребра (9) и (10) предназначены для удобства хождения по земле или отмели.
С подводной стороны на нижней поверхности каждого из поплавков (1) между ребрами (9), расположенными на трубе, и ребрами (9) на трубе и ребром (10) на подводном крыле (6) закреплены гибкие щитки (11) с возможностью прижатия их к поверхности поплавка при поступательном движении поплавка вперед и с возможностью образования зазора между гибкими щитками (11) и поверхностью поплавка и обеспечения сопротивления движению при движении поплавка назад. Такое размещение гибких щитков (11) позволяет предохранить щитки от повреждения при соприкосновении лыжи с грунтом и в то же время не препятствует их функционированию.
Гибкие щитки (11), закрепленные с подводной стороны на поверхности каждого из поплавков, могут быть выполнены двухслойными из резины с шероховатой стороной, прилегающей к поплавку, что позволит лыже хорошо скользить при движении вперед, так как мал коэффициент трения воды об резину, а при движении лыжи назад шероховатая сторона (пупырышки или ворс) гибких щитков, имеющая больший коэффициент трения воды, увеличит торможение лыжи и позволит лучше оттолкнуться от воды или создать лучший упор об воду.
Каждая из лыжных палок (13) своей нижней частью закреплена посредством шарнирного соединения (3) в передней части соответствующего поплавка, что повышает удобство в передвижении на лыжах по воде и позволяет лучше отталкиваться. Лыжные палки выполнены изогнутой формы, которая обеспечивает возможность захвата их за рукоятки руками пользователя и учитывает положение рук в процессе работы по отталкиванию, а именно, при сгибании и разгибании рук в локте.
Работа устройства может быть описана в виде двух рабочих циклов, которые совершает каждая лыжа: поступательное движение вперед и назад.
При поступательном движении опорной лыжи вперед гибкие щитки (11) прижаты к днищу поплавка (т.е. прижаты к поверхности трубы (5) и подводного крыла (7)); клапан (14) в виде гибкого щитка на заднем торце трубы (5) открыт (т.е. занимает приблизительно горизонтальное положение); гибкий щиток (18) для отталкивания от воды, установленный на удлиненной задней части (15) трубы (5) возле киля (16) с колесом (17), также занимает приблизительно горизонтальное положение, не мешая движению лыжи.
При поступательном движении опорной лыжи назад гибкие щитки (11) отгибаются и занимают свое рабочее открытое положение относительно днища поплавка, т.е. располагаются практически перпендикулярно днищу поплавка; клапан (14) в виде гибкого щитка на заднем торце трубы (5) закрыт, т.е. сечение трубы перекрыто гибким щитком; гибкий щиток (18) отгибается с упором в колесо (17), установленное на киле (16). Все упомянутые элементы повышают эффективность осуществления опорного толчка в воде.
1
1
Под действием веса лыжника вертикальное перемещение вниз со скоростью V закрылка (7), соединенного шарниром (8) с подводным крылом (6), и одновременное вертикальное перемещение закрылка второй лыжи вверх со скоростью V, вызванное усилием лыжника и силой Архимеда, создают соответственно дополнительную силу тяги F и F, перемещающую лыжника вперед по поверхности воды.
Отмеченные особенности конструкции предложенных лыж для водного биатлона позволяют спортсмену быстрее передвигаться по воде и суше, сохраняя при этом высокую устойчивость на воде, повышают эффективность в пользовании и удобство транспортировки в сравнении с прототипом.