Изобретение относится к спортивному инвентарю, а именно к ластам.
Известны ласты, состоящие из галош и жестких упругих лопастей, например, из стеклопластика, которы соединены под отрицательныт- углом к спорной поверхности галош 1J.
Недостаток таких ласт состоит в том, что они обладают малой пропульсивной силой, так как угол межд галошами и лопастью приводит к возрастанию гидродинамического сопротивления.
Известны также ласты, состоящие из эластичных галош и общей жесткой лопасти, например, из стеклопластиков, скрепленной с галошами 2.
Недостаток их состоит в том, что для стабилизации лопасти при плавании по осевой линии последней устанавливается массивный эластичный киль, увеличивающий вес ласта почти на 25%- и кроме того, гасящий упругие колебания лопасти, поэтому эффективность плавания таких ластов снижена.
Наиболее близким к изобретению является ласт, содержащий галошу и соединенную с ней лопасть переменно жесткости, выполненную с продольными- прорезями, кромки которых соединены эластичными перемычками.При гребке тонкая перемычка прогибается образуя по всей длине канальчики, п которым устремляется небольшая част воды, увеличивая силу тяги лопасти 3.
Недостаток этих ластов состоит в том, что прорези на лопастях предназначены лишь для увеличения гибкости последних, т.е. снижения жесткости, без учета рациональной закономерности изменения жесткости по всей длине лопасти.
В зависимости от силы толчка пловца, геометрических и физико-мехнических параметров лопасти возникает определенный изгиб лопасти,который можно оценивать по углу загиба Ч последней. Как известно,угол загиба лопасти находится в обратно пропорциональной зависимости от жесткосА лопасти
4
(11
2ЕЗ
где F.
-равнодействующая сил сопротивления воды, приводящая к изгибу лопасти;
бл
координата результирующей сил сопротивления воды на лопасти.
Как видно из уравнения (1), создание прорезей в лопасти прототипа приводит к уменьшению ж,есткости лопасти, что приводит к увеличению У1ла загиба i-f лопасти. Поэтому
создание прорезей на лопасти прототипа без учета рациональной закономерности изменения жесткости по длине лопасти приводит к недопустимому загибу лопасти h потере ластом возможности создания толчковых усилий. Кроме того, уменьшение жесткости приводит к уменьшению упругой потенциальной энергии, возникающей при загибании лопасти, которая при разгибании переходит в кинетическую энергию создавая дополнительную систему тяги. Продольные прорези в лопасти прототипа покрыты эластичной тонкой лентой. При гребке эластичные ленты прогибаются (фиг.10) в направлении, противоположном давлению воды, образуя канальчики малого объема, по которьзм движется вода, создавая реактивный эффект, который не приносит значительного увеличения силы тяги, так как поперечное сечение этих канальчиков не более 1 , следовательно, объем движущейся жидкости V негзначителен.
Кроме того, из уравнений гидродинамики известно, что изменение количества движения жидкости в единцу времени равно действующей силе
j) , (21 где р - плотность воды;
V - захватываемый объем воды
и - скорость движения;
F, - дополнительная сила тяги
Согласно прототипу ширина и глубна каналов на лопасти мала (1-0,5 с и объем захватываемой и отбрасываемой лопастью воды незначителен,что не может привести к ув.еличению силы тяги.
Кроме того, конструкция ластов не учитывает характер действия нагрузок от сил сопротивления воды, чт не позволяет оценить ее работоспособность .
Целью изобретения является увеличение срока службы ластов и эффективности гребка и плавания в них
Указанная цель достигается тем, что в ласте, содержащем галошу и соединенную с ней лопасть переменной жесткости, выполненную с продолными прорезями, кромки которых соединены эластичными перемычками,боковые участки лопасти выполнены с одинаковой жесткостью, превыиающей в поперечном сечении жесткость ее среднего участка, при этом по длине лопасть выполнена с уменьшающейся к свободному когщу жесткостью, закономерность изменения которой определяется из уравнения
k(
3
lii
гЧ) (2
где E - модуль упругости материала лопасти; текутнй момент инер xi ции произвольного сечения участка лопасти;
01 толщина переднего участка лопасти; bxi текущая ширина участка
лопасти, - толщина задней кромки
участка лопасти; X; - текущая длина участка
лопасти; Е - длина лопасти от мыска
галоши.
На фиг.1 изображен ласт с двумя перемычками; на.фиг.2 - то же, с тремя перемычками; на фиг,3 - ласт с тремя перемычками, вид сверху; на фиг.4 - ласт переменной ширины; на фиг.5 - ласт с прорезями, выполненными под углом к его продольной оси; на фиг. 6-8 - варианты перемычек; на фиг. 9 и 10 - деформация перемычек при взаимодействии с потоком ; на фиг. 11 - моноласт.
Упругая жесткая лопасть 1 (фиг.1,2,5 и 11), выполненная,например, из армированного пластика, скрепленная с эластичной галошей 2, имеет прорези 3, кромки 4 которых (фиг.б,7 и 8) соединены по всей длине прорези эластичной тонкой перемычкой 5. Эластичная лента может иметь вид гофры (фиг. 6 и 7). Прорези 3, начинай от задней кромки лопасти, доходят до 0,65lO,15 длины всей лопасти и имеют ширину 0,312 мм.
Крайние левая и правая части б лопасти имеют жесткость (EJ) на 515% больше жесткости любой средней части или частей 7 лопасти 1 .(фиг.1 .и 2) .
Крайние кромки частей б лопасти могут быть снабжены эластичными поясками с целью безопасности при эксплуатации.
Предлагаемое устройство применимо для моноластов, т.е. для лопасти со спаренными галошами (фиг.11) При плавании спортсмена с ластами движение вперед осуществляется за счет колебательного движения пловца. При движении ног вниз ло-. пасть ласта изгибается вверх в вертикальной плоскости так, что результирующая сил гидродинамического сопротивления (упор) со стороны жидкости дает максимальную силу тяги. При движении ног пловца вверх лопасть ласта изгибается в противоположную сторону, обеспечивая максимальную силу тяги.
В предлагаемом устройстве устанавливают оптимальную закономерност рзменения жесткости по длине лопасти исходя из учета характера действугощих сил сопротивления воды и обеспечения равенства напряжений в поперечных сечениях по всей длине лопасти.
Из равенства напряжений в любом сечении по длине лопасти следует,ч
-f/2
fi-i-V
Г
() 1 е/
следовательно, изменение толщины лопасти для обеспечения равенства напряжений, как видно из уравнения (4)подчиняется линейному закону.
Учитывая уравнение (4), зависимость для закона изменения толщины лопасти, имеющей толщину передней кромки h.,,- и толщину задней кромки
фиг. 3 и 4 ), имеет вид
ki
ЧгЧ
(5)
rV
Так как жесткость прямоугольного сечения определяется по уравнению (3)
ЪЛ
EJ--(Ы
12
то учитывая зависимость (5), получим зависимость изменения жесткостц
, xi bo.-f .)Г
Е где
модуль упругости материала лопасти;
т текущий момент инерции -Xi произвольного сечения участка лопасти;
boi толщина переднего учаска лопасти; Ьк
текущая ширина участка лопасти;
Ч.
толщина задней кромки участка лопасти;
текущая длина участка лопасти;
е
длина лопасти от мыска галоши.
Значение закономерности изменения жесткости по длине лопасти позволяет рассчитать упругую потециальную энергию при загибании лопасти (4)
Р
V |-JED,., (7) о
где К - кривизна гребной лопасти.
Зависимость (7) дает возможность прогнозировать дополнительную силу тяги, а также позволяет выбирать физико-механические характеристики материала лопасти дл обеспечения максимальной эффективности плавания и срока эксплуатации ластов.
В предложенной конструкции ластов лопасть при гребке прогибается (фиг.9), образуя вогнутую поверхность , что позволяет захватысать и отбрасывать большой объем V что по уравнению (2) приводит к увеличению силы тяги, а следовательно, к увеличению эффективности плавания.
Движущийся по вогнутому каналу большой объем воды создает согласно уравнению (2) дополнительно реактивную силу значительно большую, чем у конструкции ластов прототипа.
Прорези лопасти могут выполняться под наклоном к оси и образовывать между собой угол в 2-10° (фиг,5), что позволяет создать целенаправленный поток воды, обеспечивающий создание реактивной силы тяги, что повьшает эффективность плавания.
С целью увеличения срока эксплуатации ластов,для снижения напряжеНИИ, возникающих при деформациях в эластичных лентах (фиг.6,7 и 8) при гребке лопасти, указанные ленты целесообразно выполн1 ть в виде гофр. Это также дает возможность изготав0 ливать ленты не эластичными, а резинотканевыми или тканевыми.
Предлагаемая конструкция ластов по сравнению с прототипом позволяет увеличить срок эксплуатации лас5 тов на 15-20%, а также увеличить эффективность плавания на 5-8%, .что заключается в увеличении дальности проплыва с одновременным снижением устсшости пловцов.
S 5:;, 5
/1
I 1
5
:
3 фиг.г
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Ласт | 1984 |
|
SU1172572A1 |
Ласт для плавания | 1989 |
|
SU1771776A1 |
Ласт | 1980 |
|
SU925355A1 |
ЛАСТ ДЛЯ ПЛАВАНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 2022 |
|
RU2792870C1 |
Моноласт | 1984 |
|
SU1245325A1 |
Ласт | 1976 |
|
SU738626A1 |
Ласт | 1985 |
|
SU1313458A1 |
Ласт А.Л.Куракина | 1979 |
|
SU925354A1 |
ЛАСТЫ ШОЛИНА | 2006 |
|
RU2327499C1 |
КВАДРОЛАСТ | 2010 |
|
RU2431514C1 |
ЛАСТ, содержащий галсяиу и соединенную с ней лопасть переменной жесткости, выполненную с продольными прорезями, кромки которых соединены эластичными перемычкгьми, о тличающийся тем, что, с целью повышения срока службы и эффективности гребка, боковые участки лопасти выполнены с одинаковой жесткостью, превышающей в поперечном сечении жесткость ее среднего участка, при этом по длине лопасть выполнена с уменьшающейся к свободному концу жесткостью, закономерность изменения которой определяется из уравнения Ч- Г х- 13 (,.) , Е - модуль упругости матегде риала лопасти; xiтекущий момент инерции произвольного сечения участка лопасти; ч толщина переднего участка лопасти, Ьх текущая ширина участка (П лопасти) Чг толщина задней кромки участка лопасти; i текущая длина участка лопасти} п длина лопасти от мыска Ktiui yL галоши. /
,/
/ ///ff /ЛУ
/
Фи1.8
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
0 |
|
SU272114A1 | |
Способ приготовления сернистого красителя защитного цвета | 1915 |
|
SU63A1 |
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
Способ приготовления сернистого красителя защитного цвета | 1915 |
|
SU63A1 |
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. | 1921 |
|
SU3A1 |
Способ приготовления сернистого красителя защитного цвета | 1915 |
|
SU63A1 |
Авторы
Даты
1984-01-15—Публикация
1982-05-20—Подача