Устройство для передвижения в воде

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 34 СПУБЛИ 5 ц 4 А 63 В 35/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Устройство содержит штангу 1 с ми 2 для крепления к телу плов одном ее конце и угловым рычагом другом. Рычаг несет педали 8 и зонтальный плавник 6 симметричног каемого профиля, установленный на с возможностью ограниченного угла та, величина которого а 1 равна угл рота а рычага, Плечи рычага распол над штангой и могут быть выполнен ной длины. Усилие на педалях регу длиной несущего их плеча рычага ройство экономично преобразует муск энергию пловца в энергию движения чный пол . Ковале ехни 144305,иЖЕ дствамв воде. Ж ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕД НИЯ В ВОДЕ(57) Изобретение относится к ср для облегчения передвижения пловц ремняца на4 на горио обтеплече 9 оворо- повоожены ы разлируютУстульную8 ил1313459 Изобретение относится к плавучим средствам, приводимым в движение мускульнойсилой человека, в частности к устройствамдля облегчения и ускорения передвиженияпловца в воде и под водой.Целью изобретения является улучшениеэксплуатационных свойств устройства.На фиг. 1 представлено устройство, видсбоку; на фиг, 2 - то же, вид сверху;на фиг. 3 - то же, вид спереди; нафиг, 4 а, б - векторные схемы сил, действующих на плавник, при а 1=0; нафиг. 5, а б - то же при а 1(а, нафиг. 6 а, б - то же, при а 1=а, нафиг. 7 а, б - то же, при а 1)а, нафиг. 8 а, б, в, г - зависимость величинысил Ри Рот величины угла а при а,==О; а 1 ( а, а 1=а и а 1)а,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,на котором шарниром 5 закреплен горизонтальный плавник 6 с концевыми шайбами 7.На свободном конце рычага 4 имеютсядве педали 8. Шарнир 5 выполнен с возможностью поворота плавника в обе стороныот оси плеча 9 рычага на угол а (фиг. 1),равный углу поворота сс плеча 9 в вертикальной плоскости от оси, параллельнойоси тела пловца.Устройство работает следуюшим образом.Сгибая и разгибая обе ноги одновременно, пловец воздействует на педали 8 иповорачивает в шарнире 3 рычаг 4, плечо9 которого поворачивается на угол а вобе стороны от оси, параллельной оси телапловца. В результате движения сгибанияи разгибания ног преобразуются в колебательное движение плавника в вертикальнойплоскости. При разгибании ног пловцомплавник движется сверху вниз, а при сгибании - снизу вверх. Вследствие размещениярычага 4 в плоскости симметрии телапловца колебания плавника происходят полностью под поверхностью воды без выходаплоскости плавника из воды, что повышаетэффективность работы плавникового движителя. При движении плавника сверху вниз (фиг. 6 а) давлением воды пластина плавника поворачивается в шарнире 5 на угол а от оси плеча 9 углового рычага (по часовой стрелке) и двигается в воде под углом 90 - сс 1 к вектору скорости движения Я 7, направленному по касательной к дуге, по которой движется плавник. При этом согласно закону гидродинамической подъемной силы, действуюшей на пластину плавника со стороны потока, на плавник действует гидродинамическая подъемная сила Р, перпендикулярная вектору скорости движения У и пропорциональная по величине углу атаки, равному 90 - сс, которая 2через шарнир 5, плечо 9, шарнир 3 иштангу 1 сообшает ускорение телу пловца.При движении плавника снизу вверх(фиг, 66) давлением воды пластина плавника поворачивается на угол а 1 от оси плеча 9рычага 4, но в противоположном направлении (против часовой стрелки), а физическая схема появления движущей силы Ридентична случаю движения плавника сверхувниз. Выполнение профиля плавника симмет 10 рично обтекаемым позволяет получить придвижении как сверху вниз, так и снизувверх, равные величины движущей силы Ри обеспечить равномерность движения пловца, а также уменьшить сопротивление водыдвижению плавника сверху вниз и снизувверх. Кольцевые шайбы 7 устраняют завихрения воды у торцов плавника и связанные с ними потери энергии, Уменьшениесопротивления воды движению плавникасверху вниз и снизу вверх происходит20 при обтекании его встречным потоком водысо скоростьюв направлении, противоположном направлению движения пловца. Таккак плавник образует угол с направлением вектора скорости Г этого потока,то встречный поток прижимается к однойстороне плавника и отрывается от другойстороны, что приводит к уменьшению скорости и возрастанию статического давления наодной стороне плавника, а также к возрастанию скорости и уменьшению статическогодавления на другой стороне. Согласно уравнению Бернулли разность давлений ЬР наверхней и нижней сторонах плавника создает гидродинамическую подъемную силу, величина и направление которой зависит отсоотношения между величиной угла а 1 отклонения плавника от оси плеча 9 рычага и величиной угла а отклонений этого плечаот оси, параллельной оси тела пловца.Рассмотрим случаи, отличающиеся величиной угла а 1, при постоянной величинеугла а.40 На фиг. 4 а, б и фиг, 8 а, представлен случай, когда я=О. Вследствие перпендикулярности плоскости плавника вектору Ф сила Рэ=О. При движении плавникасверху вниз (фиг. 4 а) сила Р в первойчетверти полного периода колебанияплавника совпадает по направлению свектором скорости движения плавникаУ, а во второй четверти периода противоположна направлению вектора Ф. Придвижении плавника снизу вверх (фиг. 46)50 сила Р в третьей четверти периода совпадает с вектором Ч 7, а в четвертойчетверти периода противоположна направлению вектора Я 7,В итоге при а=О действие потока,набегающего на плавник со скоростью55 способствует его колебательному движениюсо скоростью Я 7 в первой и третьейчетвертях полного периода колебанийи препятствует движению плавника во вто 1313459зрой и четвертой четвертях. При переходе плавника через положение, в котором его плоскость параллельна вектору скорости набегающего потока Г и обе стороны плавника обтекаются равномерно, направление действия силы Г меняется на противоположное.На фиг. 5 а, б и фиг. 86 представлен случай, когда а 1(а 2. Действие набегающего потока аналогично рассмотренному выше. Однако положение плавника, в котором его плоскость параллельна вектору скорости набегающего потока 1, а величина силы Р 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 Р препятствует колебательному движению плавника со скоростью У, сохраняются.На фиг. ба, б и 8 а представлен случай, когда а=я 2. При этом величина силы Р в первой, второй, третьей и четвертой четвертях полного периода колебаний сохраняет направление, совпадающее с направлением вектора К, и способствует колебательному перемещению плавника 5 сверху вниз и снизу вверх. Величина движущей силы Р несколько уменьшается за счет увеличения угла а 1 и уменьшения угла атаки 90 - аьДальнейшее увеличение угла я 1 (а 1) )а, фиг, 7 а, б и фиг. 8 г) приводит к дальнейшему уменьшению угла атаки 90 - я при движении пластины плавника в направлении вектора йт и, как следствие, к уменьшению движущей силы Р, что снижает эффективность работы устройства. Таким образом, оптимальным соотношением между величинами а 1 и я следуетсчитать равенство а=я, при котором величина движущей силы Гнаибольшая, а поток, набегающий со скоростью Г на плавник в направлении, параллельном оси тела пловца, способствует преодолению сопротивления воды при колебательном перемещении плавника в вертикальной плоскости, создавая силу К действующую в на 10 правлении скорости Ф,В предлагаемой конструкции устройства,усилие, передаваемое пловцом на плавник,может быть увеличено удлинением рычага 4благодаря размещению рычага с лицевой15 стороны в плоскости симметрии тела пловца, жесткий горизонтальный плавник симметричного обтекаемого профиля с концевыми шайбами экономично преобразует мускульную энергию пловца в энергию движенияпри равенстве между углом а отклонения20 плоскости плавника от оси рычага и углома 2 отклонения плеча 9 рычага от оси, параллельной оси тела пловца.Формула изобретения25Устройство для передвижения в воде,содержащее штангу со средством для фиксации на теле пловца, поворотным горизонтальным плавником симметричного обтекаемого профиля и угловым рычагом и пеЗ 0 далями, отличающееся тем, что, с цельюулучшения 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, З 5 а плавник - на другом с возможностьюограниченного угла поворота, величина которого равна углу поворота рычага.Составитель Н. ВолодинаТехред И. Верес Корректор М. ДемчнкТираж 397 Подписноеого комитета СССР по делам изобретений н открытийсква, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5афнческое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4