RU2792870C1 - Swimming fin (options) - Google Patents
Swimming fin (options) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2792870C1 RU2792870C1 RU2022103315A RU2022103315A RU2792870C1 RU 2792870 C1 RU2792870 C1 RU 2792870C1 RU 2022103315 A RU2022103315 A RU 2022103315A RU 2022103315 A RU2022103315 A RU 2022103315A RU 2792870 C1 RU2792870 C1 RU 2792870C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bracket
- foot
- blade
- swimmer
- blades
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к приспособлениям для плавания, подводного движения и тренировки мышц и может быть использовано в конструкции ласта, надеваемого на ступню.The invention relates to devices for swimming, underwater movement and muscle training and can be used in the construction of a fin worn on the foot.
Известен ласт, описанный в патенте Российской Федерации на изобретение №2075320 С1 (опубл. 20.03.1997 г.).Known flipper, described in the patent of the Russian Federation for the invention No. 2075320 C1 (publ. 20.03.1997).
Ласт содержит галошу и гребное устройство, которое имеет два продольных боковых ребра и поперечные гидравлические лопасти, прикрепленные между ребрами. Соединительный элемент между галошей и гребным устройством обеспечивает поворот гребного устройства относительно горизонтальной оси в обе стороны от исходного положения с упругим возвратом в исходное положение. Оба боковых ребра могут содержать ряд ослаблений для обеспечения изгиба лопасти в процессе эксплуатации. Жесткость боковых ребер непрерывно или дискретно уменьшается по направлению к задней кромке гребного устройства.The fin contains a foot pocket and a rowing device, which has two longitudinal side ribs and transverse hydraulic blades attached between the ribs. The connecting element between the galoshes and the rowing device ensures the rotation of the rowing device relative to the horizontal axis in both directions from the initial position with an elastic return to the initial position. Both side ribs may contain a number of weakening to ensure the bending of the blade during operation. The rigidity of the side ribs continuously or discretely decreases towards the trailing edge of the propulsion device.
Описанная конструкция ласта обеспечивает поворот гидравлических лопаток на незначительный угол только совместно с продольными ребрами, что возможно только при значительных усилиях. Применяемые для изготовления ласт, различные виды резин и/или термоэластопластов обладают упругими свойствами, но не в достаточной мере, которая бы позволила боковым ребрам поворачиваться на значительный угол для обеспечения высокой эффективности ласта. Существенное ослабление соединительных участков позволит боковым ребрам поворачиваться на значительный угол, но может при постоянных изгибах привести к их ускоренному разрушению.The described construction of the flipper ensures the rotation of the hydraulic blades at a slight angle only in conjunction with the longitudinal ribs, which is possible only with significant efforts. Various types of rubbers and/or thermoplastic elastomers used to make fins have elastic properties, but not enough to allow the side ribs to rotate through a significant angle to provide high fin performance. Significant weakening of the connecting sections will allow the side ribs to rotate through a significant angle, but may, with constant bending, lead to their accelerated destruction.
В патенте на полезную модель ФРГ №202007004633 U1 (опубл. 25.10.2007 г.) описан ласт, выполненный в виде единой сложной детали, состоящий из крепления для ступни и лопасти, содержащей набор поперечных лопаток, расположенных на расстоянии друг от друга между двумя боковинами, соединенными с носовой частью крепления для ступни. Лопатки установлены с возможностью упругого отклонения при работе относительно боковин в обе стороны от нейтральной позиции, в которой геометрические оси поперечных сечений лопаток совпадают.In the German utility model patent No. 202007004633 U1 (published on October 25, 2007), a fin is described, made in the form of a single complex part, consisting of a foot mount and a blade containing a set of transverse blades located at a distance from each other between two sidewalls connected to the bow of the foot attachment. The blades are installed with the possibility of elastic deviation during operation relative to the sidewalls in both directions from the neutral position, in which the geometric axes of the blades cross sections coincide.
В рассмотренной конструкции отклонение каждой лопатки осуществляется за счет упругой деформации ослабленного сечения соединительного участка между телом лопатки и перемычкой между боковинами гребного устройства. Применяемые для изготовления ласт различные виды резин и/или термоэластопластов обладают упругими свойствами, но не в достаточной мере, которая бы позволила лопаткам поворачиваться на значительный угол для обеспечения высокой эффективности ласта. Существенное ослабление соединительного участка позволит лопаткам поворачиваться на значительный угол, но может при постоянных изгибах привести к его ускоренному разрушению.In the considered design, the deviation of each blade is carried out due to the elastic deformation of the weakened section of the connecting section between the blade body and the bridge between the sidewalls of the propulsion device. Various types of rubbers and/or thermoplastic elastomers used to make fins have elastic properties, but not to a sufficient extent that would allow the blades to rotate through a significant angle to ensure high efficiency of the fin. Significant weakening of the connecting section will allow the blades to rotate through a significant angle, but may, with constant bending, lead to its accelerated destruction.
Известен ласт, описанный в патенте США на изобретение №8926385 В1 (опубл. 06.01.2015 г.), состоящий из крепления для ступни и гребной лопасти, содержащей набор поперечных лопаток, расположенных на расстоянии друг от друга между двумя продольными боковыми планками, соединенными с носовой частью крепления для ступни. Лопатки установлены с возможностью поворота относительно боковых планок в обе стороны за счет шарнирного крепления с двух сторон к боковым планкам, при этом шарниры расположены в детали из упругого материала, соединенной с лопаткой и боковой планкой и стремящейся удержать лопатку в нейтральном положении. Края лопаток и боковых планок соединены гибкими тканевыми перемычками, раскрывающимися при повороте лопасти и удерживающими лопатку на максимальном угловом отклонении в обе стороны от нейтрального положения при работе ласта.Known flipper, described in US patent for invention No. 8926385 B1 (publ. 01/06/2015), consisting of a mount for the foot and a propeller blade containing a set of transverse blades located at a distance from each other between two longitudinal side bars connected to the bow of the foot attachment. The blades are installed with the possibility of rotation relative to the side rails in both directions due to the hinge fastening on both sides to the side rails, while the hinges are located in a part made of elastic material connected to the blade and the side rail and tending to keep the blade in a neutral position. The edges of the blades and side rails are connected by flexible fabric bridges that open when the blade turns and hold the blade at the maximum angular deviation in both directions from the neutral position during the operation of the flipper.
Описанная конструкция ласта имеет сложные шарниры, выполненные комбинацией осей и деталей из упругого материала. Также конструкция сложна с точки зрения сборки продольных боковых планок с шарнирами и гибкими тканевыми перемычками. Кроме того, наличие большого количества гибких тканевых перемычек приведет к существенному ухудшению гидродинамического сопротивления ласта, особенно при скольжении пловца в воде.The described flipper design has complex hinges made of a combination of axles and parts made of elastic material. Also, the design is complex in terms of assembling the longitudinal side slats with hinges and flexible fabric jumpers. In addition, the presence of a large number of flexible fabric jumpers will lead to a significant deterioration in the hydrodynamic resistance of the fin, especially when the swimmer glides in the water.
Из патента США №4944703 (опубл. 31.06.1990 г.) известен ласт, состоящий из крепления для ступни и лопасти, содержащей набор поперечных лопаток, расположенных на расстоянии друг от друга между двумя боковыми планками, соединенными с носовой частью крепления для ступни. Лопатки установлены с возможностью поворота относительно боковых планок в обе стороны от нейтральной позиции, в которой оси поперечных сечений лопаток совпадают.From US patent No. 4944703 (publ. 06/31/1990) a fin is known, consisting of a fastener for the foot and a blade containing a set of transverse blades located at a distance from each other between two side bars connected to the nose of the fastener for the foot. The blades are installed with the possibility of rotation relative to the side bars in both directions from the neutral position, in which the axes of the cross sections of the blades coincide.
Ласт снабжен устройствами ограничения поворота каждой лопатки в обе стороны и возврата лопатки в нейтральную позицию. Устройство ограничения и возврата образовано фигурной выемкой в боковой планке гребного устройства и расположенным в выемке закрепленным на торце лопасти выступом, через который проходит ось вращения лопатки. На выступе сформированы упорные зоны для ограничения поворота лопатки и упругий язычок для возврата лопатки в среднее положение.The flipper is equipped with devices for limiting the rotation of each blade in both directions and returning the blade to a neutral position. The limitation and return device is formed by a figured recess in the side bar of the propulsion device and a protrusion fixed on the end of the blade located in the recess, through which the axis of rotation of the blade passes. On the ledge, there are thrust zones to limit the rotation of the blade and an elastic tongue to return the blade to the middle position.
В рассмотренной конструкции применяются очень сложные в изготовлении шарниры с возвратным механизмом. Данные шарниры с возвратными механизмами помимо высокой стоимости имеют мелкие детали, которые будут засоряться песком и водорослями, что снижает надежность их работы.In the considered design, hinges with a return mechanism that are very difficult to manufacture are used. These hinges with return mechanisms, in addition to high cost, have small parts that will become clogged with sand and algae, which reduces the reliability of their operation.
Общим недостатком описанных выше ластов является их повышенное гидродинамическое сопротивление из-за наличия в гребном устройстве двух боковых планок, что приводит также к увеличению массы и необходимости усиления узла соединения лопасти с креплением для ступни.A common disadvantage of the fins described above is their increased hydrodynamic resistance due to the presence of two side rails in the rowing device, which also leads to an increase in mass and the need to strengthen the junction of the blade with the foot mount.
Известно вспомогательное устройство для плавания, описанное в патенте США №3084355 (опубл. 09.04.1963 г.), состоящее из крепления для ступни и лопасти, образованной основанием с поперечными поворотными лопатками. Основание выполнено из состыкованных друг с другом под тупым углом стержней, выходящих из носка крепления для ступни, первый в его продолжение параллельно подошве, а второй вниз от подошвы с небольшим наклоном в ее сторону. Кромка основания, обращенная от ступни и образующая тупой угол, выполнена ступенчатой на каждом стержне, каждая зона перехода между ступенями снабжена поперечной двусторонней осью, на которой в обе стороны от стержня установлена поворотная лопатка с центральным краевым вырезом для свободного поворота на стержне. Смежные с вырезом края лопатки сформированы в виде петель, охватывающих с зазором обе стороны оси, таким образом, каждая лопатка установлена на оси своим краем.An auxiliary device for swimming is known, described in US patent No. 3084355 (publ. 04/09/1963), consisting of an attachment for the foot and a blade formed by a base with transverse rotary blades. The base is made of rods joined to each other at an obtuse angle, coming out of the toe of the foot attachment, the first in its continuation parallel to the sole, and the second down from the sole with a slight inclination towards it. The edge of the base, facing away from the foot and forming an obtuse angle, is stepped on each rod, each transition zone between the steps is provided with a transverse double-sided axis, on which a rotary blade with a central edge cutout is installed on both sides of the rod for free rotation on the rod. The edges of the blade adjacent to the cutout are formed in the form of loops, covering both sides of the axle with a gap, thus, each blade is mounted on the axle with its edge.
Работа описанного устройства рассчитана на поворотное движение ног пловца, находящегося под водой, при этом центром поворота, в частном случае, является коленный сустав.The operation of the described device is designed for the rotational movement of the swimmer's legs under water, while the center of rotation, in a particular case, is the knee joint.
При поворотном движении ноги пловца вниз лопатки первого стержня, давление воды на которые осуществляется за осями, разворачиваются на осях под напором воды так, что их суммарная площадь минимальна в направлении, перпендикулярном напору, соответственно, минимально сопротивление. Лопатки второго стержня при этом воспринимают давление воды до осей и стремятся развернуться в противоположную давлению сторону, но упираются в поверхность стержня и формируют общую поверхность максимальной площади, посредством которой пловец отталкивается от воды.When the swimmer's leg rotates down, the blades of the first rod, on which the water pressure is carried out behind the axes, turn on the axes under the pressure of the water so that their total area is minimal in the direction perpendicular to the pressure, respectively, the resistance is minimal. The blades of the second rod at the same time perceive the water pressure to the axes and tend to turn in the direction opposite to the pressure, but rest against the surface of the rod and form a common surface of the maximum area, through which the swimmer is repelled from the water.
При поворотном движении ноги вверх лопатки второго стержня, давление воды на которые осуществляется за осями, разворачиваются на осях под напором воды так, что их суммарная площадь минимальна в направлении, перпендикулярном напору, соответственно, минимально сопротивление. Лопатки первого стержня при этом воспринимают давление воды до осей и стремятся развернуться в противоположную давлению сторону, но упираются в поверхность стержня и формируют общую поверхность максимальной площади, посредством которой пловец отталкивается от воды.When the leg is rotated upward, the blades of the second rod, on which the water pressure is carried out behind the axes, turn on the axes under the pressure of the water so that their total area is minimal in the direction perpendicular to the pressure, respectively, the resistance is minimal. The blades of the first rod at the same time perceive the water pressure to the axes and tend to turn in the direction opposite to the pressure, but rest against the surface of the rod and form a common surface of the maximum area, through which the swimmer is repelled from the water.
Таким образом, каждый из стержней основания гребного устройства работает только в одном направлении, что снижает эффективность вспомогательного устройства для плавания при значительном увеличении его массы (инертных свойств) и сопротивления перемещению в воде. Кроме того, в описанном устройстве можно передвигаться только в воде, для перемещения по дну или по суше его необходимо снимать из-за наличия второго стержня, выступающего вниз от подошвы.Thus, each of the rods of the base of the propulsion device works in only one direction, which reduces the effectiveness of the auxiliary device for swimming with a significant increase in its mass (inert properties) and resistance to movement in water. In addition, in the described device, you can only move in the water, to move along the bottom or on land, it must be removed due to the presence of a second rod protruding downward from the sole.
Известно также техническое решение ласта, описанное в патенте США №3081467 (опубл. 19.03.1963 г.), состоящего из крепления для ступни и лопасти, образованной стержнем с поперечными поворотными лопатками. Стержень в рабочем состоянии выходит из носка крепления для ступни вниз от подошвы, но может быть переведен в транспортное положение вверх от подошвы практически параллельно ноге пользователя. Кромка стержня, обращенная от ступни, снабжена закрепленными в нем поперечными двусторонними осями, на каждой из которых в обе стороны от стержня установлена поворотная лопатка с центральным краевым вырезом для свободного поворота на стержне. Смежные с вырезом края лопатки сформированы в виде петель, охватывающих с зазором обе стороны оси.Also known is the technical solution of the flipper, described in US patent No. 3081467 (publ. 03/19/1963), consisting of a mount for the foot and a blade formed by a rod with transverse rotary blades. The shank operably extends from the toe of the foot binding down from the sole, but can be moved to a transport position up from the sole substantially parallel to the wearer's foot. The edge of the rod, facing away from the foot, is provided with transverse double-sided axes fixed in it, on each of which a rotary blade with a central edge cutout is installed on both sides of the rod for free rotation on the rod. Blade edges adjacent to the notch are formed in the form of loops covering both sides of the axle with a gap.
В другом варианте лопатка может быть выполнена из двух частей, каждая часть устанавливается на оси с противоположных сторон стержня. С этой компоновкой предусмотрены средства централизации лопастей для соединения двух частей вместе так, что предотвращается вращение, превышающее ограничение 180 градусов, и обе части функционируют как одна лопатка. В приведенном примере части лопатки соединены друг с другом с помощью зажима, расположенного поперек стержня и ограничивающего движение лопатки упором в стержень.In another version, the blade can be made of two parts, each part is mounted on an axis on opposite sides of the rod. With this arrangement, means for centralizing the blades are provided to connect the two parts together so that rotation beyond the 180 degree limit is prevented and both parts function as one blade. In the example shown, the parts of the blade are connected to each other by means of a clamp located across the rod and limiting the movement of the blade against the rod.
Работа описанного ласта рассчитана на маховое движение ног пловца, находящихся под водой.The operation of the described flipper is designed for the swinging movement of the swimmer's legs under water.
При сгибании ноги пловца лопатки стержня, давление воды на которые осуществляется за осями, разворачиваются на осях под напором воды так, что их суммарная площадь становится минимальной в направлении, перпендикулярном напору, соответственно, минимально сопротивление.When the swimmer's leg is bent, the blades of the rod, on which the water pressure is carried out behind the axes, turn on the axes under the pressure of the water so that their total area becomes minimal in the direction perpendicular to the pressure, respectively, the resistance is minimal.
При разгибании ноги пловца лопатки стержня воспринимают давление воды до осей и стремятся развернуться в противоположную давлению сторону, но упираются в поверхность стержня и формируют общую поверхность максимальной площади, посредством которой пловец отталкивается от воды и устремляется вперед.When the swimmer's leg is extended, the blades of the rod perceive the pressure of the water to the axes and tend to turn in the direction opposite to the pressure, but rest against the surface of the rod and form a common surface of the maximum area, through which the swimmer is repelled from the water and rushes forward.
В описанном решении существенно снижены недостатки конструкции ласта с двумя продольными боковыми планками, так как гидродинамическое сопротивление значительно уменьшено с использованием одного несущего стержня с лопатками.In the described solution, the shortcomings of the flipper design with two longitudinal side rails are significantly reduced, since the hydrodynamic resistance is significantly reduced using a single carrier rod with blades.
Технической проблемой конструкции является работа рассмотренного ласта на отталкивание только в одном направлении, при которой формируется или полностью закрытая площадь взаимодействия с водой или полностью открытая площадь для возврата в толкающее положение. Эффективное использование подобного ласта для равномерного перемещения пловца, осуществляющего периодические движения ногами вверх и вниз, затруднительно.The technical problem of the design is the work of the considered flipper for repulsion in only one direction, in which either a completely closed area of interaction with water or a completely open area for returning to the pushing position is formed. Efficient use of such a flipper for the uniform movement of a swimmer who periodically moves his legs up and down is difficult.
Наиболее близким является техническое решение ласта, описанное в патенте Франции №2931690 (опубл. 04.12.2009 г.), включающего в себя галошу, соединенную с одной или несколькими лопастями. Лопасть имеет в своем составе удлиненный кронштейн с цилиндрическим гнездом, которое проходит сквозь него перпендикулярно его длине, и гребное устройство, состоящее из двух лопаток водообтекаемой формы, закрепленных их торцевой частью с одной и другой стороны на оси, причем ребро атаки лопаток проходит параллельно этой оси, установленной с возможностью вращения в гнезде кронштейна.The closest is the flipper technical solution described in the French patent No. 2931690 (published on December 4, 2009), which includes a foot pocket connected to one or more blades. The blade includes an elongated bracket with a cylindrical socket that passes through it perpendicular to its length, and a rowing device consisting of two streamlined blades, fixed with their end part on one side and the other on the axis, and the attack edge of the blades runs parallel to this axis. mounted with the possibility of rotation in the socket of the bracket.
Для большей ясности уточняется, что термины «угол атаки», «ребро атаки», «хорда», «лопатка» заимствованы из аэродинамики.For greater clarity, it is clarified that the terms "angle of attack", "edge of attack", "chord", "blade" are borrowed from aerodynamics.
Работа описанного ласта рассчитана на маховое движение ног пловца, находящихся под водой. При этом лопатки будут свободно поворачиваться относительно оси до момента их упора в ограничитель. Затем происходит отталкивание лопаток от воды с передачей реактивного усилия пловцу.The operation of the described flipper is designed for the swinging movement of the swimmer's legs under water. In this case, the blades will freely rotate about the axis until they rest against the limiter. Then the blades are repulsed from the water with the transfer of reactive force to the swimmer.
Несмотря на то, что в описании указывается, что угол поворота лопаток изменяется автоматически в зависимости от скорости перемещения пловца, никакого реального механизма автоматического регулирования не представлено.Although the description indicates that the angle of rotation of the blades changes automatically depending on the speed of the swimmer, no real automatic control mechanism is presented.
В описании ласта представлен вариант исполнения, имеющего в своем составе ограничители поворота лопаток, которые соединены со стержнем, перемещающимся внутри кронштейна и имеющим на конце резьбу, на которую навинчен ролик с накаткой для регулировки. Также указано, что для изменения угла наклона лопаток, пловцу необходимо вручную вращать ролик с накаткой на конце кронштейна. При этом будет меняться угол наклона лопаток относительно кронштейна.In the description of the flipper, a version of the design is presented, which includes blade rotation limiters, which are connected to a rod that moves inside the bracket and has a thread at the end, onto which a knurled roller is screwed for adjustment. It is also indicated that to change the angle of the blades, the swimmer must manually rotate the knurled roller at the end of the bracket. This will change the angle of inclination of the blades relative to the bracket.
Для выполнения этой операции каждый раз будет необходимо прекращать движение в воде, останавливаться и выполнять эту регулировку. Нужно дополнительно отметить, что, не снимая ласта со ступни, выполнить это не очень удобно.To perform this operation, each time it will be necessary to stop moving in the water, stop and make this adjustment. It should be additionally noted that without removing the fin from the foot, it is not very convenient to do this.
В данном техническом решении несколько раз указывается, что кронштейн выполнен жестким, чтобы исключить деформацию при работе ласта. Жесткий недеформируемый кронштейн также необходим для того, чтобы не был заблокирован механизм изменения угла атаки лопаток. Также в описании говорится, что кронштейн имеет наклон примерно 10 градусов вниз по отношению к подошве стопы. Такое исполнение кронштейна существенно осложняет заход в ластах с суши в воду, если они надеты на стопу.In this technical solution, it is indicated several times that the bracket is made rigid in order to exclude deformation during the operation of the fin. A rigid non-deformable bracket is also necessary so that the mechanism for changing the angle of attack of the blades is not blocked. The description also says that the bracket has a downward slope of about 10 degrees relative to the sole of the foot. Such a design of the bracket significantly complicates the entry of the fins from land into the water, if they are worn on the foot.
Во всех вышеперечисленных патентах утверждается, что эффективность ласта повышается за счет применения нескольких лопаток, закрепленных на одной или двух продольных планках (кронштейнах).All of the above patents state that the efficiency of the flipper is increased by using multiple blades mounted on one or two longitudinal bars (brackets).
Для оценки эффективности ласта использовался динамометрический стенд. Принципиальная схема стенда представлена на фигуре 12. Методика оценки эффективности ласта была следующей:A dyno was used to evaluate the efficiency of the flipper. The schematic diagram of the stand is shown in figure 12. The technique for evaluating the effectiveness of the flipper was as follows:
- на нижнюю горизонтальную штангу стенда устанавливался испытываемый ласт;- the tested fin was installed on the lower horizontal bar of the bench;
- привод стенда обеспечивал постоянную частоту махов горизонтальной штанги;- the drive of the stand provided a constant frequency of strokes of the horizontal rod;
- в течение всего цикла выполнялись измерения угла поворота горизонтальной штанги, величины усилия, необходимого для привода стенда, и величины реактивной силы (толчка);- during the whole cycle, measurements were made of the angle of rotation of the horizontal rod, the magnitude of the force required to drive the stand, and the magnitude of the reactive force (push);
- выполнялись расчеты эффективности ласта и построение графиков.- Calculations of the efficiency of the flipper and plotting were carried out.
Сравнительные испытания в бассейне на динамометрическом стенде показали, что ласт, выполненный согласно описания патента Франции №2931690, имеет незначительное повышение эффективности по сравнению с современным классическим ластом (торговой марки AQUALUNG).Comparative tests in the pool on a dynamometer showed that the fin made according to the description of the French patent No. 2931690 has a slight increase in efficiency compared to the modern classic fin (trademark AQUALUNG).
Основных причин его невысокой эффективности две:There are two main reasons for its low efficiency:
- первая - современный классический ласт выполнен с использованием высококачественных современных материалов и технологий и имеет хорошую эффективность,- first - a modern classic fin is made using high quality modern materials and technologies and has good efficiency,
- вторая - несовершенство динамики ласта с несколькими лопатками, закрепленными на одной или двух продольных планках (кронштейнах), показанное на фигуре 10. Из этой фигуры видно, что в начале маха ластом угол атаки лопатки небольшой. Поток воды G при этом не получает значительного сопротивления при воздействии на лопатку. Далее по мере совершения маха ластом сопротивление лопатки потоку воды возрастает. В момент прохождения ластом биссектрисы угла маха значение реактивной силы достигает наибольшей величины. Но после прохождения ластом биссектрисы величина реактивной силы начинает уменьшаться, а сопротивление лопатки потоку воды резко возрастает. Более наглядно изменение сил во время маха ласта показано на примере одной лопатки на фигуре 11.- the second is the imperfection of the dynamics of a flipper with several blades fixed on one or two longitudinal bars (brackets), shown in figure 10. It can be seen from this figure that at the beginning of the flipper stroke, the angle of attack of the blade is small. The flow of water G does not receive significant resistance when exposed to the blade. Further, as the flipper swings, the resistance of the blade to the flow of water increases. At the moment the flipper passes through the bisector of the angle of mach, the value of the reactive force reaches its maximum value. But after the flipper passes through the bisector, the value of the reactive force begins to decrease, and the resistance of the blade to the flow of water increases sharply. More clearly, the change in forces during the swing of the last is shown by the example of one blade in figure 11.
Во время маха на поверхность лопатки действует давление воды Р. В результате появляется сила Q, которая прямо пропорциональна произведению этого давления и проекции площади лопаткиDuring the stroke, water pressure P acts on the blade surface. As a result, a force Q appears, which is directly proportional to the product of this pressure and the projection of the blade area
k - постоянный для данной скорости потока, коэффициент;k - constant for a given flow rate, coefficient;
Ρ - давление воды;Ρ - water pressure;
S - площадь лопатки;S - blade area;
α - угол атаки лопатки.α - angle of attack of the blade.
Направление силы Q перпендикулярно плоскости лопатки. При этом благодаря силе Q возникает реактивная сила R, которая направлена по оси движения вперед. Величина реактивной силы R вычисляется по формуле:The direction of force Q is perpendicular to the plane of the blade. In this case, due to the force Q, a reactive force R arises, which is directed along the axis of motion forward. The value of the reactive force R is calculated by the formula:
Во время маха ласта лопатке приходится преодолевать лобовое сопротивление воды. При этом сила лобового сопротивления будетDuring the swing of the flipper, the blade has to overcome the drag of the water. In this case, the drag force will be
Сх - коэффициент лобового сопротивления.Cx - drag coefficient.
Лопатки ласта для данного случая следует отнести к пластинам, Сх будет близок к «1». И, соответственно, можно принять F=Q. Сила, прилагаемая к ласту для преодоления лобового сопротивления F, и будет той затратой энергии, которая преобразуется в реактивную силу R. Соответственно, эффективность работы η лопатки (лопаток) будет вычисляться по формулеThe blades of the flipper for this case should be attributed to the plates, Cx will be close to "1". And, accordingly, we can take F=Q. The force applied to the flipper to overcome the drag F will be the expenditure of energy that is converted into reactive force R. Accordingly, the efficiency η of the blade(s) will be calculated by the formula
Три схемы (а, b, с) фигуры 11 наглядно показывают, что наибольшая эффективность лопатки получается в начале маха ласта. Затем в середине маха ласта (схема b) мы имеем наибольшую величину силы R при одновременном снижении эффективности. Далее реактивная сила R убывает, а сила сопротивления быстро возрастает, приводя к существенному снижению эффективности лопатки.The three diagrams (a, b, c) of figure 11 clearly show that the blade efficiency is greatest at the beginning of the fly-fin. Then, in the middle of the last swing (diagram b), we have the greatest value of the force R, with a simultaneous decrease in efficiency. Further, the reactive force R decreases, and the drag force increases rapidly, leading to a significant decrease in the efficiency of the blade.
Выполнив несложные расчеты, мы видим, что для частного случая схемы «а» эффективность η=0,88, для частного случая схемы «b» эффективность η=0,64, а для частного случая схемы «с» эффективность η=0,34. Это показывает, что именно резкое снижение эффективности после прохождения ластом биссектрисы угла маха приводит к недостаточной эффективности такого ласта с несколькими лопатками в целом. Здесь приведены результаты расчетов идеальной эффективности. Реальная же эффективность всегда меньше идеальной.Having performed simple calculations, we see that for the particular case of scheme "a" the efficiency is η=0.88, for the particular case of scheme "b" the efficiency is η=0.64, and for the particular case of scheme "c" the efficiency is η=0.34 . This shows that it is precisely the sharp decrease in efficiency after the flipper has passed the bisector of the fly angle that leads to the insufficient efficiency of such a flipper with several blades as a whole. Here are the results of the ideal efficiency calculations. Real efficiency is always less than ideal.
Все это показывает, что заявленное в патенте Франции №2931690 повышение эффективности ласта реализуется недостаточно, что и является технической проблемой рассмотренной конструкции, взятой за прототип.All this shows that the increase in the efficiency of the flipper declared in the French patent No. 2931690 is not implemented enough, which is the technical problem of the considered design, taken as a prototype.
Указанная техническая проблема в ласте для плавания, содержащем устройство крепления к ступне пловца и соединенную с устройством крепления к ступне пловца лопасть, содержащую кронштейн и не менее двух водообтекаемых лопаток, шарнирно установленных на кронштейне по обе стороны от него с возможностью поворота относительно продольной оси вышеупомянутого кронштейна в обе стороны, решается тем, что кронштейн присоединен к устройству крепления к ступне пловца при помощи шарнира для обеспечения возможности поворачиваться относительно устройства крепления к ступне пловца во время маха ластом. Устройство крепления к стопе содержит, как правило, подошву с усилителем, к которому присоединяется кронштейн лопасти. Шарнир может быть снабжен по меньшей мере одной возвратной пружиной. Продольная ось кронштейна ориентирована преимущественно вперед относительно устройства крепления к ступне и расположена под углом от 0° до 20° к продольной оси устройства крепления к ступне. Кронштейн лопасти может быть по меньшей мере частично составлен из модулей с водообтекаемыми лопатками.Said technical problem in a flipper for swimming, containing a device for attaching to the swimmer's foot and a blade connected to the device for attaching to the swimmer's foot, containing a bracket and at least two streamlined blades pivotally mounted on the bracket on both sides of it with the possibility of rotation relative to the longitudinal axis of the aforementioned bracket in both directions, it is solved by the fact that the bracket is attached to the swimmer's foot attachment device using a hinge to enable it to rotate relative to the swimmer's foot attachment device during flapping. The foot attachment device typically comprises a reinforced sole to which the blade bracket is attached. The hinge may be provided with at least one return spring. The longitudinal axis of the bracket is predominantly oriented forward relative to the foot attachment device and is located at an angle from 0° to 20° to the longitudinal axis of the foot attachment device. The blade bracket may be at least partially composed of modules with water-blown blades.
Указанная техническая проблема в ласте для плавания, содержащем устройство крепления к ступне пловца и соединенную с устройством крепления к ступне пловца лопасть, содержащую кронштейн и не менее двух водообтекаемых лопаток, шарнирно установленных на кронштейне по обе стороны от него с возможностью поворота относительно продольной оси вышеупомянутого кронштейна в обе стороны, решается также тем, что кронштейн выполнен упругодеформируемым и присоединен к устройству крепления к ступне пловца при помощи шарнира для обеспечения возможности поворачиваться относительно устройства крепления к ступне пловца во время маха ластом. Устройство крепления к стопе содержит, как правило, подошву с усилителем, к которому присоединяется кронштейн лопасти. Шарнир может быть снабжен по меньшей мере одной возвратной пружиной. Продольная ось кронштейна ориентирована преимущественно вперед относительно устройства крепления к ступне и расположена под углом от 0° до 20° к продольной оси устройства крепления к ступне. Кронштейн лопасти может быть по меньшей мере частично составлен из модулей с водообтекаемыми лопатками.Said technical problem in a flipper for swimming, containing a device for attaching to the swimmer's foot and a blade connected to the device for attaching to the swimmer's foot, containing a bracket and at least two streamlined blades pivotally mounted on the bracket on both sides of it with the possibility of rotation relative to the longitudinal axis of the aforementioned bracket in both directions, it is also solved by the fact that the bracket is made resiliently deformable and attached to the device for attaching to the swimmer's foot with the help of a hinge to enable it to rotate relative to the device for attaching to the swimmer's foot during flipping. The foot attachment device typically comprises a reinforced sole to which the blade bracket is attached. The hinge may be provided with at least one return spring. The longitudinal axis of the bracket is predominantly oriented forward relative to the foot attachment device and is located at an angle from 0° to 20° to the longitudinal axis of the foot attachment device. The blade bracket may be at least partially composed of modules with water-blown blades.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности ласта.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the flipper.
Приведенная совокупность признаков в сравнении с известным уровнем техники позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения условию патентоспособности «новизна». Совокупность отличительных признаков, приводящая к решению технической проблемы, явным образом не следует из уровня техники, поэтому заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «изобретательский уровень». В то же время, заявляемое техническое решение применимо в конструкции ласта для подводного плавания, поэтому оно соответствует условию "промышленная применимость".The given set of features in comparison with the prior art allows us to conclude that the proposed technical solution complies with the condition of patentability "novelty". The set of distinguishing features, leading to the solution of a technical problem, does not explicitly follow from the prior art, therefore, the claimed technical solution meets the condition of patentability "inventive step". At the same time, the claimed technical solution is applicable in the design of a fin for scuba diving, so it meets the condition of "industrial applicability".
Заявляемый ласт для плавания (варианты) представлен на следующих рисунках.The inventive fin for swimming (options) is presented in the following figures.
На фиг. 1 показан ласт в аксонометрической проекции.In FIG. 1 shows a fin in axonometric projection.
На фиг. 2 изображена взрыв-схема ласта в аксонометрической проекции.In FIG. 2 shows an explosion diagram of a flipper in axonometric projection.
На фиг. 3 представлен ласт с шарниром, связывающим усилитель подошвы и кронштейн, вид сбоку.In FIG. 3 shows a fin with a hinge connecting the sole reinforcement and the bracket, side view.
На фиг. 4 приведены этапы работы ласта при махе им вниз.In FIG. 4 shows the stages of the work of the flipper when swinging it down.
На фиг. 5а и фиг. 5b приведены схемы работы ласта при махе им вверх и вниз.In FIG. 5a and fig. 5b shows how the flipper works when it is swung up and down.
На фиг. 6 показана водообтекаемая лопатка.In FIG. 6 shows a water-blown blade.
На фиг. 7а приведен ласт с жестким соединением усилителя подошвы и кронштейна, вид сбоку.In FIG. 7a shows a fin with a rigid connection between the sole reinforcement and the bracket, side view.
На фиг. 7b и 7с представлены схемы работы ласта при махе им вверх при упругой деформации кронштейна лопасти.In FIG. 7b and 7c are diagrams of how the flipper works when it is swung up with elastic deformation of the blade arm.
На фиг. 8 изображен заявляемый ласт с модульным исполнением лопасти.In FIG. 8 shows the inventive fin with a modular design of the blade.
На фиг. 9 приведен вариант разборного исполнения ласта.In FIG. 9 shows a variant of the collapsible design of the flipper.
На фиг. 10 показаны этапы работы ласта-прототипа по патенту Франции №2931690 при махе им вниз.In FIG. 10 shows the steps of the prototype flipper according to French patent No. 2931690 when swinging it down.
На фиг. 11 представлены схемы приложения усилий к лопаткам ласта-прототипа по патенту Франции №2931690 на этапах работы при махе им вниз.In FIG. 11 shows diagrams of applying forces to the blades of the prototype flipper according to French patent No. 2931690 at the stages of work when swinging them down.
На фиг. 12 показана принципиальная схема динамометрического стенда для испытаний ласта.In FIG. 12 is a schematic diagram of a fin test dynamometer.
На фиг. 1-12 приняты следующие номера позиций.In FIG. 1-12 adopted the following position numbers.
1 - устройство крепления к ступне пловца;1 - device for attaching to the swimmer's foot;
2 - лопасть;2 - blade;
3 - устройство крепления к ступне пловца, выполненное в виде галоши;3 - a device for attaching to the swimmer's foot, made in the form of a galosh;
4 - устройство крепления к ступне пловца, выполненное в виде кармана с фиксирующими ремнями;4 - device for attaching to the swimmer's foot, made in the form of a pocket with fixing straps;
5 - кронштейн;5 - bracket;
6 - носок устройства крепления;6 - toe of the fastening device;
7-7i, 8-8i - водообтекаемые лопатки;7-7i, 8-8i - streamlined blades;
9 - продольная ось кронштейна;9 - longitudinal axis of the bracket;
10 - продольная ось устройства крепления к ступне пловца;10 - longitudinal axis of the attachment device to the swimmer's foot;
11 - модуль с водообтекаемыми лопатками;11 - module with water-blown blades;
12-12i - отверстия в кронштейне;12-12i - holes in the bracket;
13-13i - общая соединительная вращающаяся ось водообтекаемых лопаток;13-13i - common connecting rotating axis of the water-cooled blades;
14 - плоскость симметрии лопатки;14 - plane of symmetry of the blade;
15 - маховое движение ногой пловца вверх;15 - swing movement of the swimmer's leg up;
16 - маховое движение ногой пловца вниз;16 - swing movement of the swimmer's leg down;
17 - передняя кромка (ребро атаки) водообтекаемой лопатки;17 - leading edge (edge of attack) of a streamlined blade;
18 - задняя кромка водообтекаемой лопатки;18 - trailing edge of the water-cooled blade;
19 - ось вращения водообтекаемой лопатки;19 - axis of rotation of the streamlined blade;
20 - боковая кромка водообтекаемой лопатки;20 - lateral edge of the water-cooled blade;
21 - водообтекаемая поверхность лопатки;21 - streamlined surface of the blade;
22 - длина (хорда) водообтекаемой лопатки;22 - the length (chord) of the water-cooled blade;
23 - ширина водообтекаемой лопатки;23 - width of the streamlined blade;
24 - сквозные отверстия для перепуска воды;24 - through holes for water bypass;
25-25i - выступы на кронштейне, образующие ограничители поворота водообтекаемых лопаток;25-25i - protrusions on the bracket, forming the rotation limiters of the streamlined blades;
26 - усилитель подошвы;26 - sole reinforcement;
27 - шарнир;27 - hinge;
28 - проушина;28 - eye;
29 - ось шарнира;29 - hinge axis;
30 - возвратная пружина;30 - return spring;
31 - стабилизатор;31 - stabilizer;
32 - соединительное устройство;32 - connecting device;
33 - привод ласта;33 - flipper drive;
34 - датчик угла маха ласта;34 - flipper angle sensor;
35 - динамометрические головки;35 - torque heads;
36 - штанга горизонтальная;36 - horizontal bar;
37 - штанга вертикальная;37 - vertical bar;
38 - испытуемый ласт;38 - test fin;
39 - тяга вертикальная;39 - vertical thrust;
40 - рама стенда;40 - stand frame;
41 - управляющее устройство;41 - control device;
42 - регистрирующее устройство;42 - recording device;
α - угол атаки лопатки;α - angle of attack of the blade;
ϕ - угол отклонения оси кронштейна от биссектрисы угла маха ластом.ϕ - angle of deflection of the axis of the bracket from the bisector of the angle of the swing fin.
Ласт состоит из устройства 1 крепления к ступне пловца и лопасти 2, соединенной с устройством 1 крепления к ступне.The fin consists of a
Устройство 1 крепления к ступне выполнено предпочтительно из резины и/или термоэластопласта в виде галоши 3 (фиг. 1), но могут быть другие варианты исполнения, например, в виде кармана (полугалоши) 4 с набором фиксирующих ремней (фиг. 2).The
Устройство 1 крепления к ступне выполнено с жесткой подошвой и может для этой цели содержать усилитель 26. Усилитель 26 подошвы может быть выполнен заодно с галошей 3 из полимерного материала, а также может быть выполнен из какого - либо другого материала, например, металла, полимера, армированного карбоновыми и/или другими волокнами, фанеры, стеклопластика и т.д. При этом такой усилитель 26 может быть присоединен к подошве устройства 1 крепления к стопе при помощи заклепок, резьбовых соединений, клея, сварки и/или залит в «тело» подошвы устройства 1 крепления к стопе. Передняя часть устройства 1 крепления к ступне содержит проушину 28 для присоединения кронштейна 5.The
Лопасть 2 содержит кронштейн 5, как правило, удлиненный, ориентированный вперед относительно носка 6 устройства 1 крепления, и не менее двух водообтекаемых лопаток 7, 8. Продольная ось 9 кронштейна 5 по его длинной стороне преимущественно параллельна продольной оси 10 галоши 3, но может быть также расположена под углом до 20° к продольной оси 10 галоши 3. Кронштейн 5 присоединен к устройству 1 крепления к ступне (фиг. 3) при помощи шарнира 27.The
Шарнир 27 состоит из проушины 28, которая может быть частью, как кронштейна 5, так и устройства 1 крепления к ступне, а также ответной части шарнира 27 и оси 29, соединяющей их. Шарнир 27 позволяет кронштейну 5 поворачиваться относительно устройства 1 крепления к ступне. При этом продольная ось 9 кронштейна 5 может изменять свое положение относительно продольной оси 10 устройства 1 крепления к ступне.The
Шарнир 27 снабжен, как минимум, одной возвратной пружиной 30. Возвратная пружина 30 непосредственно, либо в составе пружинного устройства, возвращает кронштейн 5 в среднее исходное положение по окончании маха ногой. Характеристика пружины 30 или пружинного устройства подобрана таким образом, чтобы обеспечивать эффективность использования усилий пловца. Характеристика пружины 30 или пружинного устройства может быть как линейной, так и нелинейной.
Кронштейн 5 выполнен жестким (фиг. 3, фиг. 4), но может быть также выполнен и упругодеформируемым (фиг. 7а, фиг. 7b, фиг. 7с).The
Для упругодеформируемого кронштейна 5 также возможно и жесткое присоединение к устройству 1 крепления к стопе, например, посредством соединительного устройства 32. При этом продольная ось 9 кронштейна 5 изгибается вместе с кронштейном 5 относительно продольной оси 10 устройства 1 крепления к ступне благодаря упругой деформации самого кронштейна 5 во время маха ногой и/или благодаря наличию ослабленного участка на кронштейне 5.For resiliently
Кронштейн 5, как правило, выполнен цельным, но, по меньшей мере частично, может быть набран из нескольких модулей 11 (фиг. 8) с водообтекаемыми лопатками 7i, 8i.
Кронштейн 5 снабжен по меньшей мере одним стабилизатором 31 в виде концевого расширения в плоскости, перпендикулярной оси 19 вращения водообтекаемых лопаток 7-7i, 8-8i.The
Кронштейн 5 может быть выполнен из металла, полимера, армированного карбоновыми и/или другими волокнами, фанеры, стеклопластика и т.д.
Водообтекаемые лопатки 7, 8 шарнирно установлены на кронштейне 5 по обе стороны от него на общей соединительной вращающейся оси 13, расположенной в отверстии 12, как правило, с возможностью совместного поворота водообтекаемых лопаток 7, 8 вместе с соединяющей их осью 13 относительно вышеупомянутого кронштейна 5 в обе стороны на заданный угол. Как правило, поворот в одну сторону возможен на угол βi между продольной осью 9 кронштейна 5 по его длинной стороне и плоскостью 14 симметрии i-той водообтекаемой лопатки 7, 8 при махе 15 ногой пловца вверх. В другую сторону поворот возможен на угол γi между названными осью 9 и плоскостью 14 при махе 16 ногой пловца вниз. При этом плоскость 14 симметрии i-той водообтекаемой лопатки 7, 8 проходит через переднюю кромку 17 лопатки 7, 8, ее заднюю кромку 18 и ось 19 вращения лопатки 7, 8. Углы βi и γi поворота лопаток 7-7i, 8-8i могут отличаться для лопаток, расположенных около устройства 1 крепления к ступне, и тех, что расположены на дальнем конце кронштейна 5 лопасти 2 ласта.The
В частном случае водообтекаемые лопатки 7, 8 могут быть выполнены съемными с кронштейна 5. Форма водообтекаемых лопаток 7, 8 в плане преимущественно трапециевидная со скругленными углами, но может иметь и другую форму. Каждая водообтекаемая лопатка 7, 8 имеет переднюю кромку 17 (ребро атаки), обращенную в сторону устройства 1 крепления к ступне, заднюю кромку 18, две боковых кромки 20 и две водообтекаемые поверхности 21 между ними (фиг. 6). В каждую водообтекаемую лопатку 7, 8 вставлена общая соединительная вращающаяся ось 13, размещенная в первой трети длины 22 (хорды) лопаток 7, 8 со стороны передней кромки 17.In a particular case, the
Передняя кромка 17 лопатки выполняется криволинейной и/или прямой, но расположенной под углом к оси 19 вращения лопатки 7, 8. Передняя кромка 17 лопатки 7, 8 также может быть выполнена в виде ломаной прямой.The leading
Водообтекаемые лопатки 7, 8 с одной стороны кронштейна 5 могут быть одинаковы или различны по размерам, например, по длине 22 и/или ширине 23, с водообтекаемыми лопатками 8, 7 с другой стороны кронштейна 5. Лопатки 7, 8 могут быть снабжены сквозными отверстиями 24 для перепуска воды и снижения давления на лопатки 7, 8.
Общая соединительная вращающаяся ось 13 водообтекаемых лопаток 7, 8 также может служить для повышения жесткости вышеназванных лопаток. В этом случае вышеупомянутая ось 13 вставляется в лопатку 7, 8 на значительную глубину.The common connecting
Лопасть 2, как правило, снабжена двумя или более парами водообтекаемых лопаток 7-7i, 8-8i. При этом размеры каждой пары водообтекаемых лопаток предпочтительно одинаковы, но могут быть и различны, как все пары, так и одна или несколько пар. Водообтекаемые лопатки 7, 8 выполнены преимущественно жесткими, сохраняющими форму при воздействии на них водного потока, однако возможно их исполнение упругими с возможностью изгиба в продольном и/или поперечном направлениях относительно продольной оси 9 кронштейна 5 по его длинной стороне.The
Лопасть 2 снабжена ограничителем поворота водообтекаемых лопастей 7, 8 на заданный угол предпочтительно вместе с соединяющей их общей соединительной вращающейся осью 13. Ограничитель выполнен в виде по меньшей мере одного выступа 25, расположенного на кронштейне 5 с возможностью упора в него по меньшей мере одной из водообтекаемых лопаток 7, 8 в крайнем положении ее поворота (фиг. 5а, 5b). Выступ 25 на кронштейне 5 выполнен предпочтительно цилиндрическим на боковой стороне кронштейна, но может иметь и другую форму. Как правило, каждой паре водообтекаемых лопаток 7-7i, 8-8i соответствует выступ 25-25i.The
Возможно выполнение ограничивающих выступов 25 с противоположных боковых сторон кронштейна 5 для каждой водообтекаемой лопасти 7 или 8, по меньшей мере по одному выступу 25 по разные стороны относительно оси 19 вращения водообтекаемых лопастей 7, 8. Выступы 25 могут быть выполнены заедино с кронштейном 5 или установлены на нем как отдельные детали.It is possible to perform limiting
На ограничивающий поворот лопатки 7, 8 выступ 25 может быть наложен резиновый материал для смягчения контакта лопатки 7, 8 с выступом 25. Также для этого может быть использован и другой материал, обеспечивающий демпфирование контакта. Сам выступ 25 на кронштейне 5 может быть выполнен целиком из материала, обеспечивающим демпфирование и/или смягчение контакта между лопаткой 7, 8 и ограничивающим выступом 25.A rubber material can be applied to the limiting rotation of the
В частном случае ласт может быть изготовлен из материалов с положительной плавучестью.In a particular case, the fin can be made of materials with positive buoyancy.
Ласт работает следующим образом.Last works as follows.
Пловец в процессе движения в воде совершает ногами махи 15 вверх и махи 16 вниз, показанные на фиг. 4, 5а, 5b, 7b.The swimmer in the process of moving in the water makes
Во время маха 15 при движении ласта вверх (фиг. 5а) под действием давления воды водообтекаемые лопатки 7, 8 поворачиваются на угол βi Лопатки 7, 8 при повороте в крайнем положении упираются в ограничивающие выступы 25, расположенные на кронштейне 5. Затем происходит отталкивание лопаток 7, 8 от воды, передаваемое пловцу через кронштейн 5 и устройство 1 крепления к ступне. Далее при движении ласта вверх происходит увеличение давления воды на лопасть 2 ввиду того, что угол атаки водообтекаемой лопатки 7, 8 увеличился. Под действием увеличившегося давления воды кронштейн 5 преодолевает усилие пружины 30 и поворачивается в шарнире 27, посредством которого прикреплен к устройству 1 крепления к стопе. За счет поворачивания кронштейна 5 угол атаки водообтекаемой лопатки уменьшается, что приводит к уменьшению сопротивления лопасти 2 и увеличению толчковой силы. Далее, по мере выполнения маха ластом и увеличения давления воды на лопасть 2 кронштейн 5 поворачивается на еще больший угол относительно устройства 1 крепления к стопе, уменьшая таким образом угол атаки лопатки 7, 8. Это позволяет уменьшать сопротивление лопасти 2. Когда маховое движение ластом прекращается, то, под действием пружины 30 шарнира 27, лопасть 2 возвращается в исходное положение относительно устройства 1 крепления к стопе и обеспечивает дополнительный толчковый импульс пловцу.During the
Затем, во время маха 16 при движении ласта вниз (фиг. 5б), под действием давления воды водообтекаемые лопатки 7, 8 поворачиваются на угол γi. Лопатки 7, 8 при повороте в крайнем положении упираются в ограничивающие выступы 25, расположенные на кронштейне 5. Затем происходит отталкивание лопаток 7, 8 от воды, передаваемое пловцу через кронштейн 5 и устройство 1 крепления к ступне. Далее, при движении ласта вниз происходит увеличение давления воды на лопасть 2 ввиду того, что угол атаки водообтекаемой лопатки 7, 8 увеличился. Под действием увеличившегося давления воды кронштейн 5 поворачивается в шарнире 27, посредством которого прикреплен к устройству 1 крепления к стопе. За счет поворачивания кронштейна 5 угол атаки водообтекаемой лопатки 7, 8 уменьшается, что приводит к уменьшению сопротивления лопасти 2 и увеличению реактивной силы. Далее, по мере выполнения маха ластом и увеличения давления воды на лопасть 2 кронштейн 5 поворачивается на еще больший угол относительно устройства 1 крепления к стопе, уменьшая таким образом угол атаки лопатки 7, 8. Это позволяет уменьшить сопротивление лопасти 2. Когда маховое движение ластом прекращается, то, под действием пружины 30 шарнира 27, лопасть 2 возвращается в исходное положение относительно устройства 1 крепления к стопе и обеспечивает дополнительный толчковый импульс пловцу.Then, during the
При другом варианте исполнения ласта кронштейн 5 выполнен упругодеформируемым.In another version of the flipper, the
В этом случае во время маха 15 при движении ласта вверх под действием давления воды водообтекаемые лопатки 7, 8 поворачиваются на угол βi (аналогично фиг. 5а). Лопатки 7, 8 при повороте в крайнем положении упираются в ограничивающие выступы 25, расположенные на кронштейне 5. Затем происходит отталкивание лопаток 7, 8 от воды, передаваемое пловцу через кронштейн 5 и устройство 1 крепления к ступне. Далее, при махе ласта вверх происходит увеличение давления воды на лопасть 2 ввиду того, что угол атаки водообтекаемой лопатки 7, 8 увеличился. Под действием увеличившегося давления воды кронштейн 5 упруго деформируется и его продольная ось 9 изгибается относительно устройства 1 крепления к стопе. За счет изгиба кронштейна 5 угол атаки водообтекаемой лопатки уменьшается, что приводит к уменьшению сопротивления лопасти 2 и увеличению реактивной силы. Далее, по мере выполнения маха ластом и продолжающегося увеличения давления воды на лопасть 2, кронштейн 5 упруго изгибается на еще больший угол относительно устройства 1 крепления к стопе, уменьшая таким образом угол атаки лопатки 7, 8. Кроме того, кронштейн 5 преодолевает усилие пружины 30 и поворачивается в шарнире 27. Это позволяет уменьшить сопротивление лопасти 2 и увеличить толчковую силу. Когда маховое движение ластом прекращается, то кронштейн 5 упруго выпрямляется, и лопасть 2 под действием пружины 30 шарнира 27 возвращается в исходное положение относительно устройства 1 крепления к стопе, что в сумме обеспечивает дополнительный толчковый импульс пловцу.In this case, during
Затем, во время маха 16 при движении ласта вниз, под действием давления воды водообтекаемые лопатки 7, 8 поворачиваются на угол 
Представленный ласт позволяет оптимизировать углы β и γ поворота для The presented flipper makes it possible to optimize the angles β and γ of rotation for
каждой пары лопаток 7-7i, 8-8i. При этом меньшие величины углов β и γ поворота лопаток 7-7i, 8-8i обеспечивают больший толчковый импульс пловцу. А большие величины углов β и γ поворота лопаток 7-7i, 8-8i способствуют экономичному использованию мускульной силы пловца.each pair of blades 7-7i, 8-8i. In this case, the smaller values of the angles β and γ of rotation of the blades 7-7i, 8-8i provide a greater impetus to the swimmer. And the large values of the angles β and γ of rotation of the blades 7-7i, 8-8i contribute to the economical use of the swimmer's muscular strength.
Изменение положения продольной оси 9 кронштейна 5 относительно продольной оси 10 устройства 1 крепления к ступне пловца во время маха ластом позволяет получить высокую эффективность использования мускульной силы пловца.Changing the position of the
Следующим элементом, повышающим эффективность представленного ласта, является упругая деформация лопаток 7, 8 под воздействием на нее давления воды. Изгиб лопатки, увеличивающийся от оси 19 вращения к задней кромке 18, способствует снижению ее гидродинамического сопротивления.The next element that increases the efficiency of the presented flipper is the elastic deformation of the
Также существенного повышения эффективности лопаток можно достичь, выполнив перепускные сквозные отверстия 24 в водообтекаемых лопатках 7-7i, 8-8i (фиг. 6).Also, a significant increase in the efficiency of the blades can be achieved by making bypass through
Изменение величины площади водообтекаемых лопаток 7, 8 позволяет регулировать толчковый импульс.Changing the size of the area of the
Применение только одного кронштейна 5, связанного с устройством 1 крепления к ступне пловца, обеспечивает существенное снижение гидродинамического сопротивления при махах ластом.The use of only one
Поскольку пловец при перемещении в воде совершает ногами возвратно-поступательные движения, то масса ласта влияет на силу инерции, которую необходимо преодолевать при таком движении. Применение только одного кронштейна 5 позволяет снизить массу ласта, что также положительно влияет на эффективность использования мускульной силы пловца.Since the swimmer, when moving in the water, makes reciprocating movements with his legs, the mass of the flipper affects the inertia force that must be overcome during such a movement. The use of only one
Также применение только одного кронштейна 5 приводит к легкому решению проблемы рассоединения его с носочно-стопной частью устройства 1 крепления к ступне (фиг. 9). Такое рассоединение позволяет уменьшить общий размер ласта и упростить его транспортировку к месту использования.Also, the use of only one
В отличие от других конструкций применение только одного кронштейна 5 способствует упрощению присоединения к нему и отсоединения от него водообтекаемых лопаток 7-7i, 8-8i. Благодаря этому еще более упрощается транспортировка ласта к месту его использования.In contrast to other designs, the use of only one
Легкость присоединения и отсоединения водообтекаемых лопаток 7-7i, 8-8i позволяет использовать несколько комплектов лопаток с различными характеристиками. При этом основная часть ласта (кронштейн 5 с устройством 1 крепления к ступне пловца) остается прежней. Комплекты водообтекаемых лопаток 7-7i, 8-8i оптимизируются: один для плавания с мощным толканием, другой для спокойного плавания при минимальной затрате энергии.The ease of attachment and detachment of the 7-7i, 8-8i water-cooled blades allows the use of several blade sets with different characteristics. At the same time, the main part of the flipper (
Также предлагаемый ласт предусматривает модульность конструкции. Это означает, что базовая конструкция ласта содержит, например, три пары водообтекаемых лопаток 7, 7а, 7b, 8, 8а, 8b и работает согласно принципам, изложенным выше. Предполагается, что при 3-х парах лопаток совершается спокойное плавание при минимальной затрате энергии. А для целей повышения мощности толкания устанавливается дополнительный модуль 11 с дополнительными водообтекаемыми лопатками 7i, 8i (фиг. 8).The proposed fin also provides for modularity of the design. This means that the basic construction of the fin contains, for example, three pairs of water-blown
Также легко можно заменить и возвратную пружину 30 или пружинное устройство на другие, имеющие отличающиеся характеристики. Это также позволяет получить ласт с мощным толканием или для спокойного плавания.It is also easy to replace the
Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают представленное устройство, и что специалисты в данной области техники будут способны разработать множество альтернативных вариантов осуществления без отступления от объема приложенной формулы изобретения. Сам по себе тот факт, что определенные критерии перечислены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что комбинация этих критериев не может быть использована для получения положительного эффекта.It should be noted that the above embodiments are illustrative and not restrictive of the apparatus shown, and that those skilled in the art will be able to develop many alternative embodiments without departing from the scope of the appended claims. By itself, the fact that certain criteria are listed in mutually distinct dependent claims does not indicate that a combination of these criteria cannot be used to produce a beneficial effect.
Claims (14)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP23704332.8A EP4301476A1 (en) | 2022-02-09 | 2023-02-08 | Swim flipper |
| PCT/EP2023/053113 WO2023152181A1 (en) | 2022-02-09 | 2023-02-08 | Swim flipper |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2792870C1 true RU2792870C1 (en) | 2023-03-28 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4209866A (en) * | 1978-10-02 | 1980-07-01 | Arthur D. Little, Inc. | Swim fin |
| US4944703A (en) * | 1988-04-11 | 1990-07-31 | Mosier Arthur R | Swim fin having multiple articulating transverse hydrofoil blades |
| FR2931690A1 (en) * | 2008-05-27 | 2009-12-04 | Didier Chabani | Swimming flipper e.g. mono/bi swimming flipper for aquatic activities, has propelling units composed of hydrodynamique shape wings that are fixed on each side of axles, where axles are mounted rotatively in housing of body |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4209866A (en) * | 1978-10-02 | 1980-07-01 | Arthur D. Little, Inc. | Swim fin |
| US4944703A (en) * | 1988-04-11 | 1990-07-31 | Mosier Arthur R | Swim fin having multiple articulating transverse hydrofoil blades |
| FR2931690A1 (en) * | 2008-05-27 | 2009-12-04 | Didier Chabani | Swimming flipper e.g. mono/bi swimming flipper for aquatic activities, has propelling units composed of hydrodynamique shape wings that are fixed on each side of axles, where axles are mounted rotatively in housing of body |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4781637A (en) | Swimming apparatus | |
| JP2008068101A (en) | High efficiency hydrofoil and swim fin designs | |
| US6719599B2 (en) | High efficiency hydrofoil and swim fin designs | |
| US10124869B1 (en) | Watercraft with manual propulsion system | |
| US8480446B2 (en) | High efficiency swim fin using multiple high aspect ratio hydrodynamic vanes with pliable hinges and rotation limiters | |
| US5649845A (en) | Flapping paddle and vertical stabilizer for swimmer | |
| RU2792870C1 (en) | Swimming fin (options) | |
| RU215089U1 (en) | FIN FOR SWIMMING | |
| US4342558A (en) | Hydrofoil swim fin assemblies | |
| CN106943717B (en) | Auxiliary device system for swimming | |
| US20150087195A1 (en) | Human-powered watercraft | |
| WO2017204751A1 (en) | Pedal drive mechanism for floating devices | |
| US11857844B2 (en) | Foot worn aquatic fin | |
| JP4436446B2 (en) | Spearblade swimming fin | |
| US10987546B2 (en) | Hydrodynamic human-powered propulsion mechanism | |
| CN108744423A (en) | Double upper limb coordinated movement of various economic factors training aids | |
| EP4037785A1 (en) | Swim fin with a longitudinally moulded blade | |
| CN107174799B (en) | Intelligent variable tail fin device for swimming | |
| GB2477363A (en) | A swimming training paddle shaped to fit in a users palm | |
| DE4017461C2 (en) | flipper | |
| US11046396B2 (en) | Adjustable surfboard fin and method of use | |
| US3768431A (en) | Underwater swimming aid | |
| DE202019000995U1 (en) | Hydrodynamic fin for racing rowing boats, individually adapted to the crew and boat shape | |
| CA2615635C (en) | High efficiency hydrofoil and swim fin designs | |
| RU2682946C1 (en) | Paddle |