ЛАСТЫ МЕЛОЯНА ДЛЯ ПЛАВАНИЯ СПОСОБОМ БРАСС Российский патент 1997 года по МПК A63B31/11 

Предложение относится к спорту, в частности к принадлежностям для плавания, и может быть использовано любителями и профессионалами надводного и подводного плавания в том числе для плавания на спине.

Известен ласт [1] содержащий соединенные между собой лопасть и галошу с пяточным ремнем. С целью повышения эффективности пользования, лопасть ласты установлена под углом к плоскости подошвы галоши,а радиус кривизны сопряжения лопасти с галошей на одной стороне ласта превышает радиус кривизны сопряжения на его противоположной стороне. Кроме того, лопасть и часть галоши выполнены из материала с твердостью 80-90 ед. по Шору, а для предохранения ступни пловца от истирания с этим материалом, использована предохранительная подкладка-вкладыш их мягкого материала.

Основной недостаток решения [1] малая эффективность передвижения по воде за счет попеременного покачивания ногами в вертикальной плоскости. Такая траектория движения ног ведет к большой перегрузке локальной группы мышц в основном в области брюшины и ног, т.е. к быстрому их утомлению. Вместе с тем такое движение не специфично (не физиологично) для человека.

Известен ласт [2] в котором с целью уменьшения нагрузок на вышеупомянутые группы мышц пловца, лопасть на внутренней поверхности снабжена ребрами жесткости, а перегородки между камерами, образованными в плоскости лопасти снабжены рядом отверстий и ниппелем для заливания и сливания жидкости.

Недостаток решения [2] малая эффективность, т.к. наличие демпфирующих отверстий и залитых жидкостью камер направлено на увеличение обтекаемости самых ласт, за счет ослабления сопротивления окружающей среды. Конструкция направлена на уменьшение турбулентных потоков вокруг ласт, причем турбулентность сильна особенно при плавании стилем кроль, когда потоки созданные левым ластом непосредственно влияют на правый и наоборот.

При плавлении способом брасс такое влияние значительно меньше в основном из -за отдаленности ног пловца друг от друга, и в данном случае повышение эффективности отталкивания в основном сводится к оптимальной конструкции и величине гребной поверхности ласта, силе толчка, естественности движений совершаемых пловцом в водной среде.

За прототип принимается решение [3] содержащий галошу и шарнирно связанную с ее боковой частью лопасть, выполненную из гибкого несжимаемого материала и состоящую из шарнирно связанных между собой и расположенных под углом один к другому в зеркальном отображении двух внутренних и двух наружных плавников с обращением вершины угла, образованного между внутренними плавниками, к подошве галоши.

Таким образом, выбранный прототип совпадает с предложенным решением по трем признакам, а именно:
лопасть имеет шарнирную связь с галошей;
лопасть выполнена с изменяющейся площадью поверхности из гибкого несжимаемого материала;
лопасть обращена рабочей поверхностью во внутреннюю сторону галоши.

Целью предложения является повышение эффективности эксплуатации, путем оптимизации конструкции лопасти, в частности изменения ее гребной поверхности в процессе плавания.

Поставленная цель достигается тем, что в ласте, содержащем галошу и шарнирно связанную с ней лопасть, выполненную с изменяющейся площадью поверхности из гибкого несжимаемого материала, лопасть образована из двух пар симметрично выполненных и шарнирно закрепленных между собой своими основаниями плавников, одна из которых внешняя (ближайшая к галоше пара), а другая внутренняя (другая пара). Основания плавников выполнены треугольными. Плавники расположены под углом один к другому и имеют на боковых сторонах прямолинейные и криволинейные концевые участки. Парные плавники расположены в зеркальном отображении. Плавники расположены так, что образуют веероподобную гребную поверхность. Плавники внешней пары связаны между собой двумя основными параллельными шарнирами, смонтированными на галоше и основаниях плавников со стороны рабочего хода, которыми одновременно связана в целом лопасть с галошей, и с плавниками другой пары двумя дополнительными шарнирами, расположенными на смежных прямолинейных участках боковых их сторон также со стороны рабочего хода. Шарнир, связывающий основания плавников второй пары, расположен со стороны холостого хода лопасти. Оси основных шарниров смещены от продольной оси галоши и расположены под углом к плоскости ее подошвы. Кроме того, лопасть рабочей поверхностью обращена во внутреннюю сторону галоши, что соответствует внутренней стороне стопы.

Отличительными признаками также является форма криволинейных концевых плавников лопасти наподобие природных форм плавников боковыми сторонами. Направленными друг к другу прямолинейными участками боковых сторон парные и односторонние смежные плавники соединены друг с другом. Угол α между прямолинейными участками боковых сторон внешней пары плавников составляет 100-159^o, а угол b между прямолинейными участками боковых сторон внутренней пары плавников составляет 20-79^o (фиг. 3). Сумма углов между прямолинейными участками боковых сторон односторонних смежных плавников a+β меньше 180^o (фиг. 3), что гарантирует надежное раскрывание плавников при движении отталкивания и их складывание при движении группирования пловца, а угол l образованный в результате сопряжения плавников внешней и внутренней пар в плоскости симметрии полностью раскрытой лопасти, тоже меньше 180^o, при этом вершина этого угла обращена в сторону холостого хода лопасти (фиг. 4). Сумма углов, образованных между прямолинейными участками боковых сторон внешней и внутренней пар плавников a+α+β+β меньше 360^o, вследствие чего плавники внешней пары между собой на стороне рабочего хода лопасти образуют угол, обращенный своей вершиной в наружную сторону галоши. Плавники внутренней пары также между собой образуют угол, но на стороне холостого хода лопасти. Односторонние смежные плавники на стороне рабочего хода лопасти, между собой образуют углы, обращенные своими вершинами в наружную сторону галоши, в результате того, что плавники и внешней и внутренней пары образуют между собой углы.

На фиг. 1 показан вид правого ласта со стороны холостого хода; на фиг. 2 вид правого ласта со стороны рабочего хода; на фиг. 3 лопасть правого ласта в разобранном виде; на фиг. 4 лопасть правого ласта со стороны рабочего хода без шарниров; на фиг. 5 проекция раскрытой лопасти правого ласта на плоскости, перпендикулярной оси ZZ₁ и осям шарниров, связывающих плавники внешней пары; на фиг. 6 проекция раскрытой лопасти правого ласта на плоскости, перпендикулярной оси шарнира, связывающего плавники внутренней пары; на фиг. 7 проекция раскрытой лопасти правого ласта на плоскости, перпендикулярной оси шарнира связывающего односторонние (левосторонние) смежные плавники; на фиг. 8 ось ZZ₁, оси основных шарниров и оси предназначенные для придания конструкции жесткости; на фиг. 9 - галоша с верхней стороны; на фиг. 10 галоша с внутренней стороны; на фиг. 11 вид правого ласта с верхней стороны галоши (лопасть в сложенном положении).

Конструктивно ласт состоит из галоши 1, подошвы 2, которая посредством планки 3 соединена с сухарем 4. К плоскости сухаря 4 перпендикулярно закреплены четыре параллельные друг друга оси, две из которых 5₁ служат осями основных шарниров 5, а две другие 6 предназначены для придания конструкции жесткости. На другом конце эти оси закреплены друг с другом конструктивным элементом жесткости 7. Направленные к плавникам внутренней пары прямолинейные участки боковых сторон плавников внешней пары 8 и 8₁ шарнирами 9 соединены с направленными к плавникам внешней пары прямолинейными участками боковых сторон плавников внутренней пары 10, соединенных между собой шарниром 11 ( фиг. 1, 2, 3, 8).

Угол разнесения лопасти (угол разнесения плавников внешней пары) g составленный линиями АБ и АВ, где А ближайшая точка оснований плавников внешней пары от галоши, а Б и В точки, определяющие наибольшую высоту (ширину) этих плавников, составляет 60-220^o (фиг. 1). Угол t ( t190-270^o), где t является углом образованным между проекциями плавников внешней пары на плоскости, перпендикулярной осям шарниров связывающих их друг с другом, при полностью раскрытой лопасти (фиг. 5), угол m ( m90-170^o), где m является углом образованным между проекциями плавников внутренней пары на плоскости перпендикулярной оси шарнира связывающего их друг с другом, при полностью раскрытой лопасти (фиг. 6), угол e ( e190-310^o), где e является углом образованным между проекциями односторонних смежных плавников на плоскости, перпендикулярной оси шарнира, связывающего их друг с другом, при полностью раскрытой лопасти (фиг. 7).

Площадь плавников внутренней пары 10 меньше площади плавников внешней пары, а общая геометрическая их форма максимально приближена к форме конечностей земноводных и амфибий.

Сухарь закреплен с планкой с возможностью ее ограниченного углового смещения вокруг оси ZZ₁, проходящей между перпендикулярно закрепленными к плоскости сухаря четырьмя параллельными друг другу осями (фиг. 2, 6, 8).

Ось ZZ₁ и оси основных шарниров параллельны (фиг. 8).

Ось ZZ₁ и плоскости плавников внешней пары параллельны (фиг. 6).

Лопасть рабочей поверхностью (внутренней стороной) обращена во внутреннюю сторону галоши, при этом плоскость Р, проходящая через ось ZZ₁, параллельна плоскости внешнего правостороннего плавника правого ласта и с плоскостью подошвы галоши составляет угол v ( v20-140^o) под этой плоскостью, а плоскость Q, также проходящая через ось ZZ₁, параллельна плоскости внешнего левостороннего плавника правого ласта и с плоскостью подошвы галоши составляет угол v₁(Φ₁0-30^o) под или Φ₂(Φ₂0-90^o) над этой плоскостью, при полностью раскрытой лопасти (фиг. 5).

Плоскость внешнего правостороннего плавника правого ласта с плоскостью подошвы галоши составляет угол 20-140^o под этой плоскостью, а плоскость внешнего левостороннего плавника правого ласта с плоскостью подошвы галоши составляет угол 0-30^o под или 0-90^o над этой плоскостью, при полностью раскрытой лопасти (фиг. 5).

Ось ZZ₁ смещена от продольной оси галоши к внутренней ее части на угол O (O0-60^o) или наружу на угол O₁ (O₁=0-50^o) (фиг. 9).

Оси основных шарниров смещены от продольной оси галоши к внутренней оси ее части на угол 0-60^o или наружу на угол 0-50^oC (фиг. 9).

Ось ZZ₁ расположена под углом к плоскости подошвы галоши и составляет с ней угол σ(σ0-50^o) над или s₁(σ₁0-60^o) под этой плоскостью (фиг. 10).

Оси основных шарниров расположены под углом к плоскости подошвы галоши и составляют с ней угол 0-50^o над или 0-60^o под этой плоскостью (фиг. 10).

Угол λ образованный в результате сопряжения плавников внешней и внутренней пар в плоскости симметрии полностью раскрытой лопасти, составляет 110-170^o, при этом вершина угла обращена в сторону холостого хода лопасти (фиг. 4).

Вышеуказанные углы выявлены экспериментально и являются оптимальными для правильного распределения усилий воздействия на ласты при условии их максимальной обтекаемости как при движении "отталкивание", так и при движении "группировка".

Ластом пользуются следующим образом.

При отталкивании от воды обеими ногами, плавники 8, 8₁ и 10 вместе раскрываются в результате их взаимодействия с окружающей водной средой, при этом как раскрывание так и закрывание плавников происходит уже на начальных стадиях движения ног пловца. Надежное срабатывание конструкции обеспечивается шарнирной связью, разновеликостью, формой плавников 8, 8₁ и 10 и образованием углов t190-270^o, m90-170^o, e190-310^o плавниками внешней и внутренней пар, соответственно на сторонах рабочего и холостого хода лопасти. По этой причине вода находящаяся между плавниками, при любом движении ног пловца, действует на плавники различной силой; плавники внешней пары распираются всегда с большим усилием, так как больше их суммарная поверхность. После раскрытия плавников на некоторый угол (т.е. на начальной стадии движения отталкивания) создается возможность увеличения распирающего усилия за счет прямого воздействия воды уже на плавники внутренней пары 10. При дальнейшем движении ног, плавники 8, 8₁ и 10 проворачиваются вокруг осей шарниров 5, 9 и 11 и тем самым, максимально увеличивают гребную поверхность лопасти, при этом чем больше усилие воздействия ног на ласты, тем больше усилие раскрывания плавников 8, 8₁ и 10.

Аналогичным образом проявляются себя плавники при обратном движении ног (в направлении группирования). Это значит, что поверхность (угол t 190-270^o) образованная плавниками внешней пары упрощает быстрое их закрывание прежде всего за счет предварительной установки плавников под определенным углом, причем складывание плавников (фиг. 11) также происходит благодаря шарнирности связи плавников, их разновеликости и форме. Таким образом, благодаря конструктивному выполнению плавников и их креплению друг с другом с получением поверхностей направленных навстречу друг другу и выполненных на разных сторонах лопасти, а также геометрической форме плавников, достигается возможность автоматического открывания и закрывания лопасти ласта только за счет взаимодействия с водной средой, при условии его возвратно-поступательного перемещения.

Авторами изготовлены и испытаны 5 пар ласт различной модификации, в частности с различным углом разнесенности плавников внешней пары, с различными углами, составленными между плоскостями плавников внешней пары и плоскостью подошвы галоши, с различным углом смещения осей основных шарниров от продольной оси галоши во внутрь или наружу относительно сторон галоши, с различным углом установки осей основных шарниров к плоскости подошвы галоши над или под этой плоскостью, а также с различной площадью гребной поверхности лопасти.

Оптимальные результаты получены при угле разнесенности плавников внешней пары 60-220^o, площади гребной поверхности плавников внешней пары в 400-560 см², плавников внутренней пары 250-350 см².

Конструкция позволяет увеличивать площадь гребной поверхности лопасти ласта при плавании способом брасс на 90-95 по сравнению с его закрытым состоянием, и тем самым, существенно уменьшать непроизводительные энергетические затраты пловца-подводника как при соревнованиях, так и при произвольных заплывах на различные расстояния.

Сущность изобретения: лопасть ласта образована из двух пар симметрично выполненных и шарнирно связанных между собой своими основаниями плавников, одна из которой внешняя 8, а другая внутренняя 10; плавники расположены под углом один к другому и имеют на боковых сторонах прямолинейные 5 и 9 и криволинейные свободные концевые участки; парные плавники расположены в зеркальном отображении так, что образуют веероподобную гребную поверхность; форма криволинейных концевых участков плавников выполнена наподобие природных форм плавников рыб или китовых; общая геометрическая форма плавников внутренней пары максимально приближена к форме конечностей земноводных и амфибий; угол, образованный в результате сопряжения плавников внешней и внутренней пар в плоскости симметрии полностью раскрытой лопасти, вершиной направлен в сторону холостого хода лопасти. Такое выполнение ластов позволяет значительно повысить скорость плавания способом брасс, в основном за счет существенного уменьшения турбулентных потоков вокруг ласт, препятствующих продвижению пловца вперед. Возможность самоскладывания и самозакрывания ласт от взаимодействия с водной средой уменьшает сопротивление этой среды и тем самым уменьшает нагрузку на пловца. 5 з. п. ф-лы, 11 ил.

1. Ласт для плавления способом брасс, содержащий галошу и связанную с ней лопасть, выполненную с изменяющейся площадью поверхности из гибкого несжимаемого материала и обращенную рабочей поверхностью во внутреннюю сторону галоши, отличающийся тем, что лопасть образована из двух пар симметрично выполненных и шарнирно связанных между собой основаниями плавников, расположенных под углом один к другому и имеющих на боковых сторонах прямолинейные и криволинейные концевые участки, при этом плавники ближайший к галоше пары связаны между собой двумя основными параллельными шарнирами, смонтированными на галоше и основаниях плавников со стороны рабочего хода со смещением от оси галоши и под углом к ее плоскости, и с плавником другой пары двумя дополнительными шарнирами, расположенными на смежных прямолинейных участках боковых их сторон также со стороны рабочего хода, а шарнир, связывающий основания плавников второй пары, расположен со стороны холостого хода лопасти. 2. Ласт по п. 1, отличающийся тем, что криволинейные концевые участки плавников лопасти выполнены в форме плавников рыб и обращены один к другому выпуклыми боковыми сторонами. 3. Ласт по п. 1, отличающийся тем что угол между прямолинейными участками боковых сторон ближайшей к галоше пары плавников составляет 100 159^o, а угол между прямолинейными участками боковых сторон другой пары плавников составляет 20 79^o, причем сумма этих углов меньше 180^o. 4. Ласт по п. 1, отличающийся тем, что плоскость ближайшего к галоше правостороннего плавника правого ласта с плоскостью подошвы галоши составляет угол 20 140^o под этой плоскостью, а плоскость ближайшего к галоше левостороннего плавника правого ласта с плоскостью подошвы галоши составляет угол 0 30^o под или 0 90^o над этой плоскостью при полностью раскрытой лопасти. 5. Ласт по п.1, отличающийся тем, что оси основных шарниров смещены от продольной оси галоши к внутренней ее части на угол 0 60^o или наружу на угол 0 50^o. 6. Ласт по п.1, отличающийся тем, что оси основных шарниров расположены под углом к плоскости подошвы галоши и составляют с ней угол 0 50^o над или 0 60^o под этой плоскостью.