Ласт

 

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. /

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) А 63 В 31/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1

1 ! (21) 3440537/28-12 (22) 20.05.82 (46} 15.01.84. Бюл. 9 2 (72) Г.К. Берман, В.A. Берестнев, В.В. Бундин, A.Ä. Хромешин . и В.М. Фармаковский (71) Научно-исследовательский институт резиновых и латексных изделий (53) 685.73 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 272114, кл. A 63 В 31/08, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР

9 738626, кл. А 63 В 31/08, 1976.

3. Патент Франции 9 2173504, кл. A. 63 -В 31/00,. 1973 (прототип). (54) (57) ЛАСТ, содержащий галошу и соединенную с ней лопасть переменной жесткости, выполненную с продольными прорезями, кромки которых соединены эластичными перемычками, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения срока службы и эффективности гребка, боковые участки лопасти выполнены с одинаковой жест„„Su„„l 066618 A костью, превышающей в поперечном сечении жесткость ее среднего участка, при этом по длине лопасть выпол- нена с уменьшающейся к свободному концу жесткостью, закономерность изменения которой определяется из уравнения где E - модуль упругости материала лопасти;

3„; — текущий момент инерции произвольного сечения участка лопасти, Ь вЂ” толщина переднего участ0

D ка лопасти, Я

5„ — текущая ширина участка лопасти толщина задней кромки участка лопасти, текущая длина уЧастка лопасти, — длина лопасти от мыска галоши.

10ббб18

Изобретение относится к спортив— ному инвентарю, а именно к ластам.

Известны ласты, состоящие из галош и жестких упругих лопастей, апример, из стеклопластика, которые соединены под отрицательны . углом к 5 опорной поверхности галош (1 3.

Недостаток таких ласт состоит в том, что они обладают малой пропульсинной силой, так как угол между галошами и лопастью приводит к воз- 10 растанию гидродинамического сопротивления.

Известны также ласты, состоящие из эластичных галош и общей жесткой лопасти, например, из стеклопластиков, скрепленной с галошами C2).

Недостаток их состоит в том, что для стабилизации лопасти при плавании по осевой линии последней устанавливается массивный эластичный киль, увеличивающий вес ласта почти на 25Ъ ;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 переменной жесткости, выполненную с продольными прорезями, кромки которых соединены эластичными перемычками.При гребке тонкая перемычка прогибается, образуя по всей длине канальчики, по которым устремляется небольшая часть воды, увеличивая силу тяги лопасти (3), 35

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-механических 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 жесткос% лопасти

Г Ег с с

2ЕЭ где F — раннодействующая сил соС противления воды, приводящая к изгибу лопасти, координата результирующей сил сопротивления воды на лопасти.

Как видно из уравнения (1), создание прорезей в лопасти прототипа приводит к уменьшению жесткости лопасти, что приводит и увеличению угла загиба М лопасти. Поэтому создание прорезей на лопасти прототипа без учета рациональной закономерности изменения жесткости по длине лопасти приводит к недопустимому загибу лопасти И потере ластом возможности создания толчконых усилий. Кроме того, уменьшение жесткости приводит к уменьшению упругой потенциальной энергии, возникающеЙ при загибании лопасти, которая при разгибании переходит н кинетическую энергию; создавая дополнительную систему тяги. Продольные прорези н лопасти прототипа покрыты эластичной тонкой ленТой. При гребке эластичные ленты прогибаются (фиг.10) н направлении, противоположном давлению воды, образуя канальчики малого объема, по которым движется вода, создавая реактивный эффект, который не приносит значительного увеличения силы тяги, так как поперечное сечение этих канальчиков не более 1 см и, следова2 тельно, объем движущейся жидкости

V незначителен.

Кроме того, из уравнений гидродинамики известно, что изменение количества движения жидкости н единицу времени равно действующей силе уИб= г, (г) где р — плотность воды; захватываемый объем воды, скорость движения;

6 дополнительная сила тяги.

Согласно прототипу ширина и глубина каналов на лопасти мала (1 0,5 см) и обьем захватываемой и отбрасываемой лопастью воды незначителен,что не может привести к увеличению силы тяги.

Кроме того, конструкция ластов не учитывает характер действия нагрузок от сил сопротивления воды, что не позволяет оценить ее работоспособность.

Целью изобретения является увеличение срока службы ластов и эффективности гребка и плавания в них.

Указанная цель достигается тем, что н ласте, содержащем галошу и соединенную с ней лопасть переменной жесткости, выполненную с продольными прорезями, кромки которых сое динены эластичными перемычками,боковые участки лопасти выполнены с одинаковой жесткостью, превышающей н поперечном сечении жесткость ее среднего участка, при этом по длине лопасть выполнена с уменьшающейся к свободному концу жесткостью, закономерность изменения которой определяется из уравнения

1066618 где E — модуль упругости материала лопасти; текущий момент инерции произвольного сечения участка лопасти; толщина переднего участка лопасти;

Ьх, — текущая ширина участка лопасти, Ь„, — толщина задней кромки участка лопасти> х, — текущая длина участка лопасти, 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, иэ армированного пластика, скрепленная с эластичной галошей 2, имеет прорези 3, кромки 4 которых (фиг.6,7 и 8) соединены по всей длине прорезИ эластичной тонкой перемычкой 5. Эластичная лента может иметь вид гофры (фиг. 6 и 7). Прорези 3, начиная от задней кромки лопасти, доходят до 0,65+0,15 длины всей лопасти и имеют ширину 0,312 мм.

Крайние левая и правая части 6 лопасти имеют жесткость (ES) на 515Ъ больше жесткости любой средней части или частей 7 лопасти 1 .(фиг.1 и 2).

Крайние кромки частей 6 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 торону, обеспечивая максимальную силу тяги.

В предлагаемом устройстве устанавливают оптимальную закономерность изменения жесткости по длине лопасти исходя иэ учета характера дейстнующих сил сопротивления воды и обеспечения равенства напряжений в поперечных сечениях по всей длине лопасти.

Иэ равенства напряжений в любом сечении по,лине лопасти следует,что (gj f следовательно, изменение толщины лопасти для обеспечения равенства напряжений, как видно иэ уравнения (4) подчиняется линейному закону.

Учитывая уравнение (4), зависимость для закона изменения толщины лопасти, имеющей толщину передней кромки hz,. и толщину задней кромки (фиг.3 и 4), имеет вид

01 1с

Так как жесткость прямоугольного сечения определяется по уравнению (3) 20 3

Е3= 12 (6) 25 то, учитывая зависимость (5), получим зависимость изменения жесткости

)3

12 oi р о г 1)) 30.

Г

2 E3 гх о

55 где К вЂ” кривизна гребной лопасти.

Зависимость (7) дает возможность прогнозировать дополнитель60 ную силу тяги, а также позволяет выбирать физико-механические характеристики материала лопасти для обеспечения максимальной эффективности плавания и срока эксплуата65

1 где E — модуль упругости материала лопастиу

Эх, .— текущий момент инерции произвольного сечения участка лопасти, толщина переднего участка лопасти;

40 Ь»„— текущая ширина участка лопасти, Ъ, — толщина задней кромки

ki участка лопасти; х — текущая длина участка

45 лопасти; — длина лопасти от мыска галоши.

Значение закономерности изменения жесткости по длине лопасти позволяет рассчитать упругую потенциальную энергию при загибании лопасти (4) 1066б18

В предложенной конструкции ластов лопасть при гребке прогибается (фиг.9), образуя вогнутую поверхность, что позволяет захватывать и отбрасывать большой объем воды V что по уравнению (2) приJ водит 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 повышает эффективность плавания.

С целью увеличения срока эксплуатации ластов, для снижения напряже-. ний, возникающих при деформациях в эластичных лентах (фиг.б,7 и В) при гребке лопасти, указанные ленты целесообразно выполнить в виде гофр.

Это также дает возможность изготавливать ленты не эластичными, а резинотканевыми или тканевыми.

Предлагаемая конструкция ластов по сравнению с прототипом поэволяez увеличить срок эксплуатации ластов на 15-20%, а также увеличить эффективность плавания на 5-8%, что заключается в увеличении дальности проплыва с одновременным снижением усталости пловцов.

1066618

Plfl, 7.Составитель T. Гаврилова

Техред О.Неце Корректор A. Тяско

Редактор Г. Гербер

Заказ 11084/8 Тираж 417 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4

1 11111

Фиг.3 у я cf

Фиг: 11