УПРАВЛЯЕМЫЕ САНИ ДЛЯ НАТУРБАНА Российский патент 1995 года по МПК B62B13/12 

Изобретение относится к области спорта, в частности к саням для спортивного спуска по снежному склону гор (натурбан).

Известно устройство для спуска с гор по авт.св.N 1081050.

Устройство представляет собой портал, к нижним концам опор которого шарнирно прикреплены задние концы лыжин (полозьев). На верхней части портала установлено сиденье. На конструктивных консолях портала, обращенных вперед, укреплены двуплечие рычаги с фиксаторными секторами. Верхние плечи представляют собой рукоятки управления, а на концах нижних плеч шарнирно крепятся передние части лыжин (полозьев).

При развороте рукояток (после предварительного выведения их из зацепления с фиксаторными секторами) в направлении перпендикулярном продольной оси устройства, одна или обе лыжины изменяют свое положение становясь непараллельными друг другу и продольной оси устройства. В результате этого, направление равнодействующей силы определяющей направленность движения устройства изменится. При этом характерным явится неизбежное возникновение эффекта торможения, что не всегда желательно. Предположительно маневрирование может осуществляться в какой то мере и за счет изменения положения тела саночника, частично торможение осуществляется за счет одновременного разведения или сведения передних концов лыжин (торможение "плугом"). Однако сведению рукояток будут мешать ноги саночника. Разведение же рукояток, т.е. сведение передних концов лыжин, приближает опорный габарит лыжин к форме треугольника обращенного вершиной вперед, что снижает устойчивость устройства, т.е. увеличивается вероятность опрокидывания устройства (особенно с учетом высокого размещения центра тяжести системы ("сани-саночник").

Однако известное устройство обладает следующими недостатками.

Общие недостатки:
высокое размещение ЦТ системы "сани-саночник" в ходе ее движения вследствие высокой посадки саночника, что повышает опасность его падения и требует большего опыта сохранения равновесия;
относительная сложность и низкая оперативность управления устройством из-за необходимости последовательного выполнения двух (или даже трех) движений рук для перемещения рукояток: движением на себя вывести рукоятку из зацепления с фиксаторным сектором поперечное перемещение рукоятки (введение рукоятки в зацепление с сектором-фиксатором);
эргонометрически неблагоприятное управляющее перемещение рукояток при маневрировании (в поперечном направлении), что утомительно и требует излишних физически утомительных усилий.

значительные физические нагрузки (в основном на руки) при управлении рукоятками, особенно при возрастании скорости движения.

вписывание жесткой прямолинейной формы лыжины (полоза) в кривую линию при поворотах.

Спортивные недостатки:
малая пригодность устройства для соpевнований на скорость движения в силу низкой маневренности связанной с возникновением значительных тормозящих сил в фазе маневрирования, как следствие принятой кинематики перемещения и взаиморасположения лыжин (полозьев);
чрезмерная нагрузка на руки при низкой эффективности маневрирования.

Техника безопасности:
высокая посадка саночника на устройстве, что увеличивает вероятность потери им равновесия и падение;
опасность травмирования саночника рукоятками управления в форме проникающих ранений брюшины и грудной клетки при падениях на трассе на высокой скорости движения;
резкое снижение остойчивости устройства в ходе маневрирования из-за смещения ЦТ системы "сани-саночник" в сторону "подгибаемой" лыжины.

Конструктивные недостатки:
невозможность получения значительного наклона лыжин (в поперечном сечении) для эффективного упора подошвой в поверхность передвижения (снежный покров), особенно при сложных разнонаправленных поворотах;
неудобное расположение ног саночника (относительно малое расстояние между ступнями.

Цель изобретения создание саней в которых:
а) центр тяжести системы "сани-саночник" располагался бы существенно ниже, чем в прототипе;
б) маневрирование не вызывало бы тормозящих явлений и могло бы происходить по кривым с малым радиусом;
в) гибкость (пластичность) маневрирования сопоставимая с маневренностью горнолыжника;
г) максимальная простота и технологичность конструкции в целях дешевизны, а следовательно и доступности саней широким массам любителей натурбана;
д) доступность освоения техники управления санями широкому кругу любителей натурбана в условиях обеспеченности достаточной безопасности для саночника.

Положительный эффект состоит в следующем.

Реальная перспектива развития нового вида спорта санного слалома НАТУРБАН-СЛАЛОМА
Маневрирование санями на трассе без возникновения побочных тормозящих эффектов в любой фазе поворотов.

Снижение опасности опрокидывания саней на крутых виражах вследствие более эффективной опоры лыжин-полозьев на снежный покров и предельно низкого расположения ЦТ системы "сани-саночник".

Доступность натурбан-слалома значительно более широким кругам любителей скоростных спусков с гор из-за простоты освоения техники управления санями, не требующей особо высокой степени координации тела спортсмена при маневрировании на трассе движения.

Существенно большая дешевизна саней в сравнении с экипировкой горнолыжника: спецобувь, спецлыжи и т.п.

Изобретение обладает следующими элементами новизны.

1. Выполнение лыжин-полозьев в виде упругих полос с загнутыми носовыми и пяточными участками при прямолинейной форме средней части лыжин-полозьев.

2. Шарнирное крепление лыжин-полозьев в трех точках, из которых носовой и пяточный шарниры размещены на верхнем уровне вблизи плоскости платформы, а средняя точка лыжины-полоза шарнирно крепится к ножкам портала на нижнем уровне саней у поверхности перемещения, чем обеспечивается:
а)наклон лыжин-полозьев в поперечном сечении относительно поверхности перемещения для эффективного упора в снежный покров без юза; на поворотах;
б) одновременный (с наклоном лыжин по п."а") продольный выпуклый изгиб лыжин обеспечивающий вписывание их в кривую траектории движения саней на виражах.

3. Смещение в горизонтальной плоскости, в противоположных направлениях точек шарнирного крепления носка и пятки лыжин-полозьев (в одну сторону) и средней точки лыжин-полозьев (в противоположную сторону) без ущерба остойчивости саней.

4. Управление маневрами саней посредством ног, действие которых усиливается участием в процессе не только рук, но и всего тела саночника.

На фиг. 1 изображен общий вид саней сбоку и сверху, а также в разрезе (место разреза не указано); на фиг. 2 кинематическая схема управления санями в нейтральном положении (движение по прямой); на фиг. 3 взаиморасположение деталей системы (механизма) поворота саней (вправо) вид в плане и поперечное сечение; на фиг. 4 положение саночника на санях; на фиг. 5 изометрическое изображение положения тела саночника на санях при маневрировании (на виражах); на фиг. 6 продольная форма лыжин-полозьев при движении саней по прямой и при повороте по стрелке "А" (фиг.1) и стрелке "В" (фиг.3).

Позициями обозначены: платформа-ложе 1, пазы для педалей 2, педаль левая 3, педаль правая 4, направляющая педали 5, тяга 6, ось тяги 7, крестовина 8, ось крестовины 9, палец 10, тяга поперечная 11, ось тяги поперечной 12, сектор поворотный 13, ось сектора 14, направляющая сектора 15, рычаг двуплечий 16, ось рычага 15 17, портал подвижной 18, ребро усиления 19, направляющая 20, кронштейн упорный 21, укосина кронштейна 22, шарнир шаровой носка и пятки 23, шарнир шаровой лыжины средний 24, лыжина-полоз 25, усиление средней части лыжины-полоза 26, пружина нейтрального положения 27, спинка 28, шарнир спинки 29, упор 30, шарнир упора 31, рейка регулирующая спинки 32, ручка упорная 33.

На нижней поверхности платформы 1 посредством осей 9 и 17 закреплены крестовина 8 и двуплечий рычаг 16. Там же размещены поворотные секторы 13 закрепленные на осях 14. Свободные концы секторов 13 введены в радиальные направляющие 15. В прорези 2 платформы 1 введены педали 3 и 4 с направляющими 5. Педали 3 и 4 тягами 6 и 7 соединены с противолежащими плечами крестовины 8. Пальцем 10 крестовина 8 соединена с поперечной тягой 11, которая, в свою очередь, осью 12 соединяется с поворотными секторами 13. Противолежащее плечо крестовины 8 пальцем 10 соединено с ребром усиления 19 подвижного портала 18 способного перемещаться между щечками кронштейнов 21 имеющих укосины 22. Ребро усиления 19 способно перемещаться в направляющих 20 закрепленных на платформе 1. Одно из плеч двуплечего рычага 16 пальцем 10 также соединено с ребром усиления 19, а второе плечо пальцем 10 с тягой 11, которая, в свою очередь, осями 12 соединена с поворотными секторами 13. На поворотных секторах 13 размещены шаровые шарниры 23 соединенные с носком и пяткой лыжин-полозьев 25. Лыжина 25 представляет собой упругую гибкую полосу с загнутыми концами и утолщением 26 в средней части, где размещается шаровой шарнир 24 соединяющий лыжину 25 с ножками подвижного портала 18. Для поддержания всей шарнирной поворотной системы в нейтральном положении, т.е. когда лыжина 25 имеет прямолинейную продольную форму средней части (фиг.1), предусмотрена пружина 27 закрепленная одним концом к платформе 1, а другим к крестовине 8 посредством пальца 10. На верхней стороне платформы 1 служащей ложем саночнику установлены ручки 33 за которые держится саночник при спуске, опираясь на спинку 28 соединенную шарниром 29 с платформой 1. Упор 30 соединен шарниром 31 со спинкой 28 и фиксируется в необходимом положении на рейке 32.

Устройство работает следующим образом.

Саночник располагается на санях полулежа, как показано на фиг. 4, держась руками за рукоятки 33 и опираясь спиной на спинку 28. При этом педали 3 и 4 находятся в среднем положении (фиг.2) при котором обеспечивается движение по прямой. При необходимости выполнить поворот саночник нажимает ногой на одну из педалей, перемещая ее от себя. Одновременно подгибая вторую ногу он позволяет другой педали перемещаться на себя. На фиг. 3 показано положение деталей механизма поворота при вираже саней вправо.

Левая педаль 3 продвигается вперед и тягой 6 разворачивает крестовину 8 по часовой стрелке. Правая педаль 4 действием тяги 6 перемещается в обратном направлении. Плечо крестовины 8 соединенное пальцем 10 с поперечной тягой 11 смещает последнюю вправо разворачивая сектор 13, который вращается на оси 14, перемещаясь при этом в направляющей 15 также вправо. Одновременно другое плечо крестовины 8 через палец 10 смещает портал 18 влево. В то же время портал 18 перемещаясь через ось 10 разворачивает против часовой стрелки двуплечий рычаг 16. Второе плечо двуплечего рычага 16, соединенное с поперечной тягой 11 разворачивает вправо пару секторов 13. В результате шаровые шарниры 23 носков и пяток лыжин-полозьев 25, закрепленных на секторах 13 сместятся вправо относительно продольной оси платформы 1 на величину ε^I (фиг.3), а средние шарниры 24 установленные на ножках портала 18 сместятся влево на величину εОптимальное соотношение величин ε^I и ε определяется опытным путем. Вследствие смещения осей шарниров 23 и 24 в разные стороны, расстояние между ними по диагонали (гипотенузе треугольника) увеличится. Подошва лыжины 25 выгнется во внешнюю сторону приняв дугообразную форму с кривизной зависящей от степени противосмещения осей шарнирных соединений 23 и 24 (фиг.3) с радиусом кривизны Рмин которым и будет определяться возможная крутизна виража без возникновения тормозящих сил, ухудшающих сцепление со снежным покровом, снижающих скорость движения и остойчивость системы "сани-саночник". Упираясь в педаль 3 левой ногой усиливает эффективность нажима ноги за счет рук держащихся за ручки 33. Одновременно он отклоняет тело вправо (внутрь поворота фиг. 5) противодействуя этим действию возникающих центробежных сил. Упор левой ногой также способствует этому. Пружина 27, отклоняясь от своего среднего положения растягивается, увеличивая свое сопротивление разворачиванию крестовины 8. По окончании разворота саней саночник возвращает педали в нейтральное положение, чему способствует пружина 27. Поверхность подошвы лыжин 25 (в поперечном сечении) принимает положение параллельное поверхности движения и сани движутся по прямой.

При необходимости выполнить левый поворот, саночник упирается в правую педаль 4 вытягивая при этом правую ногу и подгибая левую. Оси шарниров 23 носка и пятки лыжин-полозьев сместятся влево, ось шарнира 24 вместе со средней частью лыжины 25 сместится вправо, т.е. будет происходить процесс изменения взаиморасположения деталей механизма поворота описанного выше, но в зеркальном отображении.

Однако, кроме изменения формы лыжины 25 при повороте изменится ее положение в поперечном сечении произойдет наклон подошвы лыжины 25 (фиг.3). Это способствует оптимальному контакту лыжин со снежным покровом снижая вероятность движения саней "юзом", обеспечивая четкость прохождения виражей.

Усилия, требующиеся для выполнения саночником маневров в ходе движения саней сопоставимы с нагрузками, преодолеваемые горнолыжником, с тем преимуществом, что ЦТ системы "сани-саночник" располагается в 3-4 раза ниже. Это многократно снижает требования к способностям координации тела спортсмена и технике спуска, делая натурбан-слалом доступным широким массам любителей скоростного спуска с гор.

Использование: изобретение относится к спорту, в частности к устройствам для катания саночников-любителей по снежным склонам, а также для скоростного спуска с гор спортсменов-профессионалов по специально оборудованным трассам. Сущность изобретения: сани состоят из платформы-ложа со спинкой, двух лыжин-полозьев из гибкой упругой полосы с прямолинейной скользящей поверхностью и загнутыми концами, а также механизма поворота с педалями для управления движением саней и маневрирования с помощью ног. Механизм поворота размещен под платформой и представляет собой систему тяг и рычагов, соединенных шарнирно с концами и серединой лыжин. При нажатии на одну из педалей происходит разворот рычагов, что вызывает смещение концов лыжин в горизонтальной плоскости в одну сторону, а их середины в другую. При этом происходит прогиб лыжин в плоскости наименьшего сопротивления изгибу и одновременно их разворот в поперечном сечении. В результате возникает криволинейная продольная проекция лыжин на поверхность, по которой движутся сани, заставляя их разворачиваться и двигаться по кривой траектории, адекватной кривизне изогнутых лыжин-полозьев. 2 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. УПРАВЛЯЕМЫЕ САНИ ДЛЯ НАТУРБАНА, содержащие платформу, два полоза, которые шарнирно связаны с нею через механизм поворота, причем полозья имеют прямолинейные участки скользящей поверхности при нейтральном положении механизма поворота, отличающиеся тем, что полозья выполнены в виде полос из гибкого и упругого материала, имеют в свободном состоянии прямолинейную опорно-скользящую поверхность между загнутыми участками носка и пятки, причем полозья шарнирно соединены на вершинах носков и пяток с рычагами механизма поворота, а в средней части прямолинейного участка полозьев не менее чем в одной точке с портальными стойками подвижной траверсы того же механизма поворота, которые являются дополнительными силовыми опорами средней части платформы. 2. Сани по п. 1, отличающиеся тем, что механизм поворота размещен под платформой, подвижно соединен с нею, представляет собой плоскую систему рычагов, тяг, шарниров, траверс с портальными стойками и предназначен для изгиба прямолинейной опорной поверхности полозьев в плоскости наименьшего сопротивления изгибу с формированием цилиндрической поверхности переменной кривизны, с разворотом их в поперечном сечении на требуемый угол относительно поверхности, по которой перемещаются сани. 3. Сани по п.1, отличающиеся тем, что платформа оснащена спинкой и ручками по краям платформы для надежной фиксации тела саночника при упоре его ног в педали.