Ласт

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3(50 А 63 В О ИЕ ИЗОБРЕТЕНИМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСИ(2 (2 46 1) 3440537/ 2) 20.05.82 ( ) 15.01.84 (72) Г.К. Бер В.В, Бундин, и В.М. Фармак (71) Научно-и ститут резино 8-12 ю В.А. Хроме ий довате и лате ерестнев,ин . в с ы ьский инсных иэдестка задней кромкилопасти;длина участка Х ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 272114, кл. А 63 В 31/08, 1982.2. Авторское свидетельство СССР Р 738626, кл. А 63 В 31/08, 1976.3. Патент Франции В 2173504, кл. А. 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 щ и й с я тем, что, с целью повышения срока службы и эффективности гребка, боковые участки лопасти выполнены с одинаковой жестЯО 1066618 А 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 Е - модуль упругости материала лопасти; Э; - текущий момент инерции произвольного сечения участка лопасти, и - толщина переднего участОРка лопасти, Я Ьд - текущая ширина учалопасти Ъ, - толщинаучастка С: Х, - текущаялопастиф - длина лопасти от мыскагалоши.Изобретение относится к спортивному инвентарю, а именно к ластам.Известны ласты, состоящие изгалош и жестких упругих лопастей,например, из стеклопластика, которыесоединены под отрицательны углом к 5опорной поверхности галош (.1 3,Недостаток таких ласт состоитв том, что они обладают малой пропульсивной силой, так как угол междугалошами и лопастью приводит к возрастанию гидродинамического сопротивления,Известны также ласты, состоящиеиз эластичных галош и общей жесткойлопасти, например, из стеклопластиков, скрепленной с галошами (2.Недостаток их состоит в том, чтодля стабилизации лопасти при плавании по осевой линии последней устанавливается массивный эластичныйкиль, увеличивающий вес ласта почти на 25;и кроме того, гасящийупругие колебания лопасти, поэтомуэффективность плавания таких ластовснижена.Наиболее близким к изобретениюявляется ласт, содержащий галошу исоединенную с ней лопасть переменнойжесткости, выполненную с продольными прорезями, кромки которых соединены эластичными перемычками.При ЗОгребке тонкая перемычка прогибается,образуя по всей длине канальчики, покоторым устремляется небольшая частьводы, увеличивая силу тяги лопасти 3 .), 35Недостаток этих ластов состоитв том, что прорези на лопастях предназначены лишь для увеличения гибкости последних, т.е. снижения жесткости, без учета рациональной зако- Ономерности изменения жесткости повсей длине лопасти.В зависимости от силы толчкапловца, геометрических и физико-механических параметров лопасти возникает определенный изгиб лопасти,который можно оценивать по углу загиба Ч последней. Как известно, уголзагиба лопасти находится в обратнопропорциональной зависимости отжесткос% лопастиГ 0С С2 ЕЭгде:Г - равнодействующая сил соСпротивления 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 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 которым движется вода, создавая реактивный эффект, который не приносит значительного увеличения силы тяги, так как поперечное сечение этих канальчиков не более 1 см и, следова 2тельно, объем движущейся жидкости Ч незначителен.Кроме того, из уравнений гидро- динамики известно, что изменение количества движения жидкости в единицу времени равно действующей силеЯЧО= Г (2)где р - плотность воды;У - захватываемый объем воды,скорость движения;6дополнительная сила тяги.Согласно прототипу ширина и глубина каналов на лопасти мала (1 0,5 см)и обьем захватываемой и отбрасываемой лопастью воды незначителен,чтоне может привести к увеличениюсилы тяги,Кроме того, конструкция ластовне учитывает характер действия нагрузок от сил сопротивления воды, чтоне 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 исоединенную с ней лопасть переменной жесткости, выполненную с продольными прорезями, кромки которых соединены эластичными перемычками,боковые участки лопасти выполненыс одинаковой жесткостью, превышающей в поперечном сечении жесткостьее среднего участка, при этом подлине лопасть выполнена с уменьшающейся к свободному концу жесткостью, закономерность изменениякоторой определяется из уравнениягде Е - модуль упругости материала лопасти;3; - текущий момент инерции произвольного сечения участка лопастиЬ; - толщина переднего участка лопасти;Ь, - текущая ширина участкалопасти,Ь, - толщина задней кромкиучастка лопастих, - текущая длина участкалопасти,длина лопасти от мыскагалоши.На фиг.1 изображен ласт с двумяперемычками; на. фиг.2 - то же, стремя перемычками; на фиг.3 - ластс тремя перемычками, вид сверху;на фиг.4 - ласт переменной ширины,на фиг.5 - ласт с прорезями, выполненными под углом к его продольнойоси; на фиг. 6-8 - варианты перемычек; на фиг, 9 и 10 - деформацияперемычек при взаимодействии с потоком, на фиг. 11 - моноласт,Упругая жесткая лопасть 1(фиг.б,7 и 8) соединены по всей длине прорезИ эластичной тонкой перемычкой 5. Эластичная лента можетиметь вид гофры (фиг. б и 7). Прорези 3, начиная от задней кромкилопасти, доходят до 0,65+0,15 длинывсей лопасти и имеют ширину 0,312 мм.Крайние левая и правая части блопасти имеют жесткость (Е 3) на 515 больше жесткости любой среднейчасти или частей 7 лопасти 1.(фиг.1 и 2).Крайние кромки частей б лопастимогут быть снабжены эластичнымипоясками с целью безопасности приэксплуатации.Предлагаемое устройство применимо для моноластов, т.е. для лопасти со спаренными галошами (фиг.11).При плавании спортсмена с ластами движение вперед осуществляетсяза счет колебательного движенияпловца. При движении ног вниз ло-.пасть ласта изгибается вверх ввертикальной плоскости так, чторезультирующая сил гидродинамического сопротивления (упор) со стороны жидкости дает максимальную силутяги. При движении ног пловца вверхлопасть ласта изгибается в противоположную .торону, обеспечивая максимальную силу тяги.В предлагаемом устройстве устанавливают оптимальную закономерностьизменения жесткости по длине лопасти исходя иэ учета характера дей стнующих сил сопротивления воды иобеспечения равенства напряжений впоперечных сечениях по всей длинелопасти.Иэ равенства напряжений в любомсечении по т,лине лопасти следует,что 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 Ь; и толщину задней кромки(фиг.3 и 4), имеет вид01 кТак как жесткость прямоугольного сечения определяется по уравнению (31 20) 3Е 3=(б) 25 то, учитывая зависимость (5), получим зависимость изменения жесткости 3Х 1 12 О 1 рО Ы) ф 30. 55 где К - кривизна гребной лопасти.Зависимость (7) дает возмож. ность прогнозировать дополнитель ную силу тяги, а также позволяетвыбирать физико-механические характеристики материала лопасти для обеспечения максимальной эффективности плавания и срока эксплуата ции ластов 1где Г - модуль упругости материала лопасти 35 3; - текущий момент инерциипроизвольного сеченияучастка лопасти,толщина переднего участка лопасти;40 Ь - текущая ширина участкалопасти,Ъ, - толщина задней кромкиЫучастка лопасти;У - текущая длина участка 45лопасти;- длина лопасти от мыскагалоши.Значение закономерности изменения жесткости по длине лопастипозволяет рассчитать упругую потенциальную энергию при загибаниилопасти (4)В предложенной конструкции ластов лопасть при гребке прогибается (фиг.9), образуя вогнутую поверхность, что позволяет захватывать и отбрасывать большой объемводы М что по уравнению (2) приводит к увеличению силы тяги, аследовательно, к увеличению эффективности плавания.Движущийся по вогнутому каналубольшой 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 создатьцеленаправленный поток воды, обес 1066 б 18печиваюший 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 ластовпо сравнению с прототипом позволяет 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.10 ббб 1 о Составитель Техред О.Не Гаврилова Корректор А. Тяско каз 1108 ктная,4 илиал ППП фПатент"., г. Ужгород, у едактор Г. Гербер Тираж ВНИИПИ Гос по дела 13035, Москва41 ар из венного ретенийРаушс Подписное омитета СССР открытий я наб., д. 4/