Устройство для передвижения в воде Советский патент 1987 года по МПК A63B35/00 

Изобретение относится к плавучим средствам, приводимым в движение мускульной силой человека, в частности к устройствам для облегчения и ускорения передвижения пловца в воде и под водой.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных свойств устройства.

На фиг. 1 представлено устройство, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - то же, вид спереди; на

через шарнир 5, плечо 9, шарнир 3 и штангу 1 сообш,ает ускорение телу пловца. При движении плавника снизу вверх {фиг. 66) давлением воды пластина плавни- с ка поворачивается на угол ai от оси плеча 9 рычага 4, но в противоположном направлении (против часовой стрелки), а физическая схема появления движущей силы FW идентична случаю движения плавника сверху вниз. Выполнение профиля плавника симметфиг. 4 а, б - векторные схемы сил, дей- Ю рично обтекаемым позволяет получить при

ствующих на плавник, при на движении как сверху вниз, так и снизу

фиг. 5, а б - то же при на

фиг. б а, б - то же, при на

фиг. 7 а, б - то же, при ai(X2; на

фиг. 8 а, б, в, г - зависимость величины ,5 Движению плавника сверху вниз и снизу

сил fш и ft, от величины угла a.i лри а вверх. Кольцевые шайбы 7 устраняют завихрения воды у торцов плавника и связанные с ними потери энергии. Уменьшение сопротивления воды движению плавника

вверх, равные величины движушей силы F и обеспечить равномерность движения пловца, а также уменьшить сопротивление воды

0; ai а2; и .

Устройство состоит из штанги 1 со средством для фиксации на теле пловца, например, в виде ремней 2 и шарниром 3, соединяющим штангу с угловым рычагом 4, 20 при обтекании его встречным потоком воды на котором шарниром 5 закреплен горизон- со скоростью V в направлении, противоположном направлению движения пловца. Так как плавник образует угол с направлесверху вниз и снизу вверх происходит

нием вектора скорости V этого потока.

равный углу поворота а плеча 9 в вертикальной плоскости от оси, параллельной оси тела пловца.

Устройство работает следуюшим образом.

тальный плавник 6 с концевыми шайбами 7. На свободном конце рычага 4 имеются две педали 8. Шарнир 5 выполнен с возможностью поворота плавника в обе стороны то встречный поток прижимается к одной от оси плеча 9 рычага на угол «i (фиг. 1), стороне плавника и отрывается от другой

стороны, что приводит к уменьшению скорости и возрастанию статического давления на одной стороне плавника, а также к возраста- нию скорости и уменьшению статического

Сгибая и разгибая обе ноги одновре- зп Давления на другой стороне. Согласно урав- менно, пловец воздействует на педали 8 и нению Бернулли разность давлений ДР на поворачивает в шарнире 3 рычаг 4, плечо верхней и нижней сторонах плавника соз- 9 которого поворачивается на угол а2 в Дает гидродинамическую подъемную силу, ве- обе стороны от оси, параллельной оси тела личина и направление котор ой зависит от пловца. В результате движения сгибания соотношения между величиной угла ai откло- и разгибания ног преобразуются в колеба- 35 плавника от оси плеча 9 рычага и ве- тельное движение плавника в вертикальной личиной угла а2 отклонений этого плеча от оси, параллельной оси тела пловца.

Рассмотрим случаи, отличаюшиеся величиной угла ai, при постоянной величине угла а2.

На фиг. 4 а, б и фиг. 8 а, представлен случай, когда . Вследствие перпендикулярности плоскости плавника вектору W сила . При движении плавника сверху вниз (фиг. 4а) сила FT в первой- четверти полного периода колебания плавника совпадает по направлению с вектором

плоскости. При разгибании ног пловцом плавник движется сверху вниз, а при сгибании - снизу вверх. Вследствие размещения рычага 4 в плоскости симметрии тела пловца колебания плавника происходят пол- ностью под поверхностью воды без выхода плоскости плавника из воды, что повышает эффективность работы плавникового движителя.

45

При движении плавника сверху вниз (фиг. 6а) давлением воды пластина плавника поворачивается в шарнире 5 на угол ai от оси плеча 9 углового рычага (по часовой стрелке) и двигается в воде под углом 90° - tti к вектору скорости движения W, сг направленному по касательной к дуге, по которой движется плавник. При этом согласно закону гидродинамической подъемной силы, действующей на пластину плавника со стороны потока, на плавник дейскорости движения плавника

W, а во второй четверти периода противоположна направлению вектора W. При движении плавника снизу вверх (фиг. 46) сила FV в третьей четверти периода совпадает с векторам W, а в четвертой четверти периода противоположна направлению вектора W.

В итоге при а действие потока, набегаюшего на плавник со скоростью V,

ствует гидродинамическая подъемная сила55 способствует его колебательному движению

f ш , перпендикулярная вектору скоростисо скоростью W в первой и третьей

движения W и пропорциональная по вели-четвертях полного периода колебаний

чине углу атаки, равному 90°-аь котораяи преп:ятствует движению плавника во вточерез шарнир 5, плечо 9, шарнир 3 и штангу 1 сообш,ает ускорение телу пловца. При движении плавника снизу вверх {фиг. 66) давлением воды пластина плавни- ка поворачивается на угол ai от оси плеча 9 рычага 4, но в противоположном направлении (против часовой стрелки), а физическая схема появления движущей силы FW идентична случаю движения плавника сверху вниз. Выполнение профиля плавника симметрично обтекаемым позволяет получить при

движении как сверху вниз, так и снизу

вверх, равные величины движушей силы F и обеспечить равномерность движения пловца, а также уменьшить сопротивление воды

при обтекании его встречным потоком воды со скоростью V в направлении, противоположном направлению движения пловца. Так как плавник образует угол с направлесверху вниз и снизу вверх происходит

нием вектора скорости V этого потока.

то встречный поток прижимается к одной стороне плавника и отрывается от другой

На фиг. 4 а, б и фиг. 8 а, представлен случай, когда . Вследствие перпендикулярности плоскости плавника вектору W сила . При движении плавника сверху вниз (фиг. 4а) сила FT в первой- четверти полного периода колебания плавника совпадает по направлению с вектором

скорости движения плавника

W, а во второй четверти периода противоположна направлению вектора W. При движении плавника снизу вверх (фиг. 46) сила FV в третьей четверти периода совпадает с векторам W, а в четвертой четверти периода противоположна направлению вектора W.

В итоге при а действие потока, набегаюшего на плавник со скоростью V,

рой и четвертой четвертях. При переходе плавника через положение, в котором его плоскость параллельна вектору скорости набегающего потока V и обе стороны плавника обтекаются равномерно, направление действия силы F меняется на противоположное.

На фиг. 5а, б и фиг. 86 представлен случай, когда . Действие набегающего потока аналогично рассмотренному выше. Однако положение плавника, в котором его плоскость параллельна вектору скорости набегающего потока V, а величина силы F меняет свое направление на противоположное, смещается во вторую четверть периода при движении плавника сверху вниз и в четвертую четверть периода при движении плавника сверху вниз и в четвертую четверть периода при движении плавника снизу вверх. Зоны, в которых действие силы FV препятствует колебательному движению плавника со скоростью (/, сохраняются.

На фиг. 6а, б и 8а представлен случай, когда ai a2. При этом величина силы Fy в первой, второй, третьей и четвертой четвертях полного периода колебаний сохраняет направление, совпадающее с направлением вектора , и способствует колебательному перемещению плавника 5 сверху вниз и снизу вверх. Величина движущей силы F несколько уменьшается за счет увеличения угла «i и уменьшения угла атаки 90°-ai.

Дальнейшее увеличение угла ai (ai а2, фиг. 7а, б и фиг. 8г) приводит к дальнейшему уменьшению угла атаки 90°-«i при движении пластины плавника в направлении вектора и, как следствие, к уменьще- нию движущей силы F , что снижает эффективность работы устройства.

Таким образом, оптимальным соотношением между величинами ai и осо следует считать равенство ai a2, при котором величина движущей силы F, наибольшая, а поток, набегающий со скоростью V на плавник в направлении, параллельном оси тела пловца, способствует преодолению сопротивления воды при колебательном перемещении плавника в вертикальной плоскости, создавая силу FV , действуюш,ую в направлении скорости W.

В предлагаемой конструкции устройства, усилие, передаваемое пловцом на плавник, может быть увеличено удлинением рычага 4 благодаря размещению рычага с лицевой стороны в плоскости симметрии тела пловца, жесткий горизонтальный плавник симметричного обтекаемого профиля с концевыми щайбами экономично преобразует мускульную энергию пловца в энергию движения при равенстве между углом а отклонения плоскости плавника от оси рычага и углом а2 отклонения плеча 9 рычага от оси, параллельной оси тела пловца.

Формула изобретения

25

Устройство для передвижения в воде, содержащее щтангу со средством для фиксации на теле пловца, поворотным горизонтальным плавником симметричного обтекаемого профиля и угловым рычагом и пе30 далями, отличающееся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных свойств, угловой рычаг выполнен двуплечим, установлен в продольной плоскости устройства с размещением его плеч над штангой, при этом педали установлены на одном плече рычага,

35 а плавник - на другом с возможностью ограниченного угла поворота, величина которого равна углу поворота рычага.

fPi/.2

Изобретение относится к средствам для облегчения передвижения пловца в воде. Устройство содержит штангу 1 с ремнями 2 для крепления к телу пловца на одном ее конце и угловым рычагом 4 на другом. Рычаг несет педали 8 и горизонтальный плавник 6 симметричного обтекаемого профиля, установленный на плече 9 с возможностью ограниченного угла поворота, величина которого ai равна углу поворота а2 рычага. Плечи рычага расположены над штангой и могут быть выполнены разной длины. Усилие на педалях регулируют длиной несущего их плеча рычага. Устройство экономично преобразует мускульную энергию пловца в энергию движения. 8 ил. S со ОО О1 со cpus.i

Pus. 5a

FT

9ue. 76

a)

-00,

5) «J

-Py PV

0

-rv PV

-Г.

W

Составитель H. Володина

Редактор И. РыбченкоТехред И. ВересКорректор М. Демчнк

Заказ 1995/5Тираж 397Подписиое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0

-Py