Устройство для передвижения в воде

 

Изобретение относится к области спорта и развлечений и может быть использовано в устройствах для облегчения и ускорения передвижения пловца в воде. Устройство содержит раму 1 со средствами 2 ее крепления на теле пловца и продольной направляющей 3. Полая штанга 4 установлена в направляющей с возможностью возвратно-поступательного перемещения от усилия ног пловца. Для этого штанге размещена подвижно тяга 17. Один /передний/ конец тяги 17 шарнирно связан с лопастью 6, шарнирно установлен на штанге 4. Задний конец тяги 17 шарнирно связан с размещенной в области подъема стопы осью 10 стременного узла 9. Ось 11 в области пальцев стременного узла шарнирно связана со штангой 4 посредством тяги 19. При подтягивании коленей ног вперед штанга 4 также перемещается вперед. Оттягивая носки, пловец поворачивает стремянной узел. Ось 10 и тяга 17 продвигаются вперед на ограниченное пазом 12 в штанге расстояние. Тяга 17 воздействует на лопасть и последняя поворачивается из вертикального в горизонтальное положение. При возврате стоп в исходное положение лопасть поворачивается в вертикальное положение, совершая гребок. 3 ил.

Предлагаемое устройство относится к области спорта и развлечений и может быть использовано в устройствах для облегчения и ускорения передвижения пловца в воде.

Известно устройство для перемещения в воде /1/, содержащее ось, несущую две шарнирно установленные с возможностью ограниченного поворота лопасти и средство для крепления держателей стоп, включающее два двуплечих рычага, оси которых расположены параллельно друг другу и перпендикулярно оси поворота лопастей, при этом держатели стоп шарнирно установлены на одних плечах рычагов, а другие предназначены для взаимодействия с поверхностями лопастей при их принудительном смыкании, причем лопасти подпружинены между собой.

Недостатками устройства являются гидродинамическое сопротивление движению, создаваемое устройством в фазе подготовки лопастей к совершению гребка, а также наличие в механизме пружин, что увеличивает мускульные затраты пловца на преодоление силы пружины и снижает КПД устройства в целом из-за циркуляции мощности.

Известно устройство для передвижения в воде /2/, содержащее раму, несущие ремни для крепления на теле пловца, лопасти, связанные с ножными стременами и шарнирно установленные на раме с возможностью поворота в плоскости, перпендикулярной направлению движения. Рама имеет Ш-образную форму и содержит пружинные зажимы лопастей, при этом лопасти смонтированы на боковых сторонах рамы посредством соосно расположены на боковых сторонах рамы посредством соосно расположенных валов, имеющих прорези для размещения лопастей, содержащих упоры для взаимодействия с валами. Лопасти связаны с валами посредством охватывающих их серег, имеющих выступы на противоположных концах, а стремена посредством гибкой тяги соединены с серьгами и друг с другом.

Недостатками устройства являются сложность конструкции с большим количеством деталей, ограничение размера лопастей размерами рамы, нерациональная схема привода, использующая попеременную работу ног пловца.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство /3/, содержащее П-образную раму, несущую ремни для крепления на теле пловца лопасть, связанную с ножными стременами и установленную на раме с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной направлению движения и перемещения без вращения вдоль направления движения. Лопасть имеет выступы, размещенные по концам ее боковых сторон, а боковые стенки рамы снабжены продольными направляющими для размещения выступов лопасти и имеют прорези, в которых с внешней стороны установлены упругие упоры для выступов лопасти, при этом лопасть выполнена из двух половин, скрепленных между собой осью, связанной с ножными стременами посредством штанги.

В этом устройстве наличие П-образной рамы ограничивает размер лопасти: система продольных направляющих, использующая выступы на концах боковых сторон лопасти и продольные пазы в противоположных стенках рамы, имеющая расцепляющиеся кинематические пары, обладает низким КПД и склонна к заклиниванию.

Часть рабочего движения и усилия, развиваемого ногами пловца, расходуется на ввод выступов лопасти в упругие упоры и сжатие пружин. Невозможно использование устройства пловцами, чей рабочий ход стоп меньше, чем длина полного хода /ширина лопасти/.

Задачей изобретения является создание устройства для передвижения в воде, которое позволяет рационально использовать мускульные усилия пловца, повысить его маневренность в воде при пользовании устройством, а также расширить диапазон пользователей.

Технический результат снижение потерь на трение в механизме привода лопасти при исключении заклинивания, возможность перехода от фазы гребка к фазе скольжения или торможения и обратно при любом взаимном положении частей устройства, возможность установки лопастей с большими или меньшими гребными площадями без смены остальных деталей устройства и возможность использования устройства пловцами с меньшим рабочим ходом стоп без переделки /подгонки/ по росту.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для передвижения в воде содержит раму со средствами ее крепления на теле пловца, снабженную продольной направляющей, и штангу со стременным узлом, содержащим два стремени и установленным на одном из ее концов, и с лопастью, установленной на другом ее конце с возможностью поворота вокруг первой оси, перпендикулярной оси штанги. В отличие от известного, в устройстве штанга выполнена полой с возможностью перемещения в продольной направляющей. Поворот лопасти относительно штанги ограничен прямым углом от положения, когда лопасть перпендикулярна штанге, до положения, когда лопасть ей параллельна. Стремянной узел снабжен второй и третьей осями, параллельными первой оси, и установлен на штанге с возможностью поворота относительно второй оси, размещенной в продольных пазах, выполненных на конце штанги, и ограниченного перемещения вдоль штанги. Каждое из стремян состоит из жесткой подошвы и средств фиксации стопы. Каждое из стремян с помощью шарниров с двумя степенями свободы соединено с концами второй и третьей параллельных осей соответственно в областях подъема стопы и пальцев стопы. Устройство снабжено двумя жесткими тягами. Первая тяга размещена внутри штанги и шарнирно связана с лопастью и второй осью. Центр или ось шарнира, связывающего первую тягу с лопастью по сравнению с первой осью расположен на большой высоте по отношению к плоскости лопасти. Вторая тяга шарнирно связана со штангой и третьей осью.

На фиг. 1 представлено аксонометрическое изображение заявляемого устройства. На фиг.2 показано закрепление устройства на теле пловца. На фиг.3 показаны крайние положения лопасти относительно штанги.

Устройство содержит раму 1 /фиг. 1, 2, 3/ с поясными и плечевыми средствами 2 ее крепления на теле пловца, снабженную жестко связанной с ней продольной направляющей 3, в которой установлена с возможностью перемещения полая штанга 4. Продольная направляющая выполнена в виде охватывающей штангу 4 цилиндрической втулки со шпоночным пазом /не показан/, соединенной со штангой шпонкой 5. На одном конце штанги 4 установлена лопасть 6, имеющая возможность поворота вокруг первой оси 7 шарнира 8, которая перпендикулярна продольной оси штанги 4. Поворот лопасти 6 относительно штанги 4 ограничен прямым углом от положения, когда лопасть 6 перпендикулярна штанге 4, до положения, когда лопасть ей параллельна. На другом конце штанги 4 установлен стременной узел, содержащий два стремени 9, установленных на второй и третьей осях 10 и 11, параллельных первой оси. Стременной узел посредством оси 10, размещенной в продольных пазах 12, выполненных на концах штанги 4, установлен на ней с возможностью поворота вокруг оси 10 и ограниченного перемещения вдоль штанги. Каждое из стремян 9 состоит из жесткой подошвы 13 и средств 14 фиксации стопы. Каждое из стремян 9 с помощью шарниров 15 с двумя степенями свободы в области подъема стоп соединено с концами второй оси 10, а с помощью таких же шарниров 16 в области пальцев стоп с концами третьей оси 11. Устройство снабжено двумя жесткими тягами. Первая тяга 17 размещена внутри штанги 4 и связана шарниром 18 с лопастью 6 и также шарнирно со второй осью 10. Ось шарнира 18 по сравнению с осью 7 расположена на большей высоте по отношению к плоскости лопасти 6: h₂ > h₁ /фиг.3/. Вторая тяга 19 шарнирно связана со штангой 4 и третьей осью 11. Шарнир 18 может быть выполнен шаровым.

Устройство работает следующим образом.

Рама 1 с помощью поясных и плечевых средств 2 крепления фиксируется на теле пловца /фиг. 2/. Ступни ног пловца от пальцев до подъема помещаются в стремянах 9. При прямом положении ног пловца и подошвах 13, перпендикулярных штанге 4, лопасть 6 также перпендикулярна штанге 4, а сама штанга находится в крайнем заднем положении. Сгибая ноги в коленях и подтягивая колени вперед, пловец тем самым перемещает вперед штангу 4. При выполнении этого движения в воде, "оттянув носки", пловец поворачивает стремяна 9 вокруг оси 11, при этом ось 10 перемещается в пазах 12 в направлении переднего конца штанги 4, тяга 17 смещается вперед и, нажимая на лопасть 6, поворачивает ее до тех пор, пока она не займет крайнее положение, параллельное направлению движения. При этом лобовое сопротивление устройства становится минимально возможным. Предельное сгибание коленей и подтягивание согнутых ног вперед является ограничением выдвижения лопасти 6 вперед. При повороте стремян 9 из положения "носок оттянут" ось 10 смещается в пазах 12 назад и посредством тяги 17 поворачивает лопасть 6 в другое крайнее положение, перпендикулярное продольной оси штанги 4. Лобовое сопротивление лопасти 6 и устройства становится максимальным. Разгибая ноги до полного их выпрямления, пловец перемещает стремена 9, штангу 4 в направляющей 3 и лопасть 6, совершая гребок. Оттянув носки в момент полного выпрямления ног, пловец вновь поворачивает лопасть 6 в крайнее положение, параллельное направлению движения, выполняя скольжение с минимальным сопротивлением движению. Огибая ноги в коленях и подтягивая колени вперед при оттянутых носках, пловец повторяет цикл. Руки пловца в работе устройства не участвуют и могут быть использованы для стабилизации движения и выполнения маневров. Поворотом лопасти 6 в соответствующее положение пловец может тормозить скольжение. Независимое управление поворотом лопасти 6 и ее перемещением позволяет начать и прекратить выполнение любого из движений цикла независимо от взаимного положения частей устройства. Возможность поворота каждого из стремян 9 вокруг оси 20, проходящей через крестообразные шарниры 15 и 16 предусмотрены для снижения утомляемости ног пловца.

Таким образом, заявляемое устройство для передвижения в воде: позволяет снизить потери на трение в механизме привода лопасти при исключении заклинивания; обеспечивает возможность; * перехода от фазы гребка к фазе скольжения или торможения и обратно при любом взаимном положении частей устройства; * установки лопастей с большими и меньшими гребными площадями без смены остальных деталей устройства; * возможность использования устройства пловцами с меньшим рабочим ходом стоп без переделки /подгонки/ по росту.

За счет вышесказанного устройство позволяет рационально использовать мускульные усилия пловца, повысить маневренность пловца в воде, а также расширить диапазон пользователей.

Формула изобретения

Устройство для передвижения в воде, содержащее раму со средствами ее крепления на теле пловца, снабженную продольной направляющей, и штангу со стременным узлом, содержащим два стремени и установленным на одном из ее концов, и с лопастью, установленной на другом ее конце с возможностью поворота вокруг первой оси, перпендикулярной продольной оси штанги, отличающееся тем, что штанга выполнена полой с возможностью перемещения в продольной направляющей, поворот лопасти относительно штанги ограничен прямым углом от положения, когда лопасть перпендикулярна штанге, до положения, когда лопасть ей параллельна, стременной узел снабжен второй и третьей осями, параллельными первой оси, и установлен на штанге с возможностью поворота относительно второй оси, размещенной в продольных пазах, выполненных на конце штанги, и ограниченного перемещения вдоль штанги, каждое из стремян состоит из жесткой подошвы и средств фиксации стопы и с помощью шарниров с двумя степенями свободы соединено с концами второй и третьей параллельных осей соответственно в областях подъема и пальцев стопы, устройство снабжено двумя жесткими тягами, первая тяга размещена внутри штанги и шарнирно связана с лопастью и второй осью, причем центр или ось шарнира, связывающего первую тягу с лопастью, по сравнению с первой осью расположен на большей высоте по отношению к плоскости лопасти, а вторая тяга шарнирно связана со штангой и третьей осью.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3