Приспособления для подводного плавания

Изобретение  включает три типа приспособлений для подводного плавания, укрепляемых на ноге, содержащих плавниковый движитель и их базовый элемент – опору. Назначение приспособлений то же, что и у ласт. И ориентированы они на движение ног, аналогичное их движению при плавании кролем.  Однако, по эффективности (а именно: обеспечение скорости продвижения пловца под водой, затраты энергии пловца на это продвижение, время заплыва в скоростном режиме) и по комфортности в процессе плавания (исключены болевые ощущения в стопе и голеностопе вследствие переноса нагрузки со стопы на голень и бедро, на коленный и тазобедренный суставы) они на много превосходят любые ласты.  Два типа приспособлений позволяют пользователю передвигаться по любой твердой поверхности как посуху, так и в воде,  как вперёд, так и назад. Третий тип приспособления позволяет передвигаться по вертикальной бесступенчатой лестнице.

В основу устройства плавникового  движителя и его работы положен принцип передвижения дельфина и кита, расположение их плавникового хвоста относительно позвоночника, а именно, в продолжение линии позвоночника (оптимальное положение). Лопасть отталкивания от воды в плавниковом движителе устанавливается в продолжение голени или, что то же, в продолжение позвоночника.  Именно это делает ее плавником, в работе которого холостой ход отсутствует, в то время, как у ласта лопасть отталкивания от воды располагается в продолжение стопы и от сюда, учитывая строение голеностопа, в работе ласта при движении ноги к заду имеет место холостой ход, а к переду – боль в стопе и голеностопе.                                      

Общее для всех типов приспособления то, что они содержат плавниковый движитель и жёсткий базовый элемент – базу, укрепляемую на ноге в области голени и стопы. Плавниковый движитель, включает плавик, устанавливаемый относительно ноги в продолжение голени, в плоскости, ортогональной плоскости «голень-стопа», и жесткую опору для него, с которой указанный плавник связан с возможностью вращательного движения в ограниченном угловом диапазоне в плоскости движения ноги. База располагаема относительно ноги частью с задней её стороны, по крайней мере в районе голени, и частью со стороны её подошвы, по крайней мере в районе пятки, и выполняет функцию опоры либо для плавникового движителя, либо для плавника.

Особенность приспособления 1-го типа в том, что опорой для плавникового движителя служит указанная база, с которой он связан шарнирно и с возможностью его  фиксации, причем шарнир располагаем с задней стороны ноги, выше её подошвы. Особенность приспособления 2-го типа в том, что опорой для плавникового движителя служит нога, а опорой для плавника служит указанная база. Особенность приспособления 3-го типа в том, что указанные плавник и база являются частями монолитного приспособления, изготовленного из эластичного материала.

Технический результат в том, что указанная база позволяет не только задавать оптимальное положение плавнику и переносить нагрузку с голеностопа на колено, бедро, но и создавать простые в изготовлении, надежные и удобные в пользовании узлы связи с ней плавникового движителя или плавника, в работе с которыми задействована одна рука. На подготовительной и завершающей стадиях пользования приспособлением плавниковый движитель (1-й тип) разворачивается в требуемое положение и или отсоединяется от базы (от ноги), а в приспособлении 2-го типа присоединяется, отсоединяется от базы плавник вместе с узлом его крепления на базе с помощью одной руки, что и позволяет пользователю передвигаться по твердой поверхности. Учитывая специфику среды – водная стихия – пользование одной рукой - фактор немало важен для пользователя. У известных по публикациям аналогов база как платформа для размещения элементов узлов связи с плавниковым движителем либо нежесткая и располагаема по бокам голени (), либо жесткая и располагаема по бокам и спереди голени(). Это не позволяет сконструировать узлы связи плавникового движителя с базой надежными и комфортными в пользовании.

Приспособления 1-го и 2-го типов многовариантны по разным признакам. На пример, по жесткости плавника: плавник жесткий (более эффективный) или упругий;

   по форме плавника (варианты не ограничены);

  по наличию рёбер у плавника (рёбра по крайней мере по бортам жесткого плавника, выступающие по обе его стороны, по крайней мере не уменьшающиеся в сторону его свободного конца, увеличивают сипу реакции плавника при прочих равных условиях, что позволяет минимизировать длину плавника и тем уменьшить затраты пловцом энергии на создание одной и той же силы реакции плавника);

 по типу соединения плавника с опорой для него: упругое (упругий шарнир) или шарнирное с ограничивающими упорами (более эффективное, поскольку не теряется самое продуктивное время – время в начале фазы движения ноги, плавника – на принятие плавником рабочего положения, что, в свою очередь, увеличивает скорость продвижения пловца);

по исполнению элементов крепления базы на ноге;

по исполнению конструкции, воспринимающей и передающей на ногу крутящий относительно голени момент: в случае, показанном на фиг.1, это - достаточно жесткий запяточник обуви, в свою очередь, жестко связанной с частью базы, располагаемой со стороны подошвы стопы, в районе пятки, причем обувь здесь выполняет функцию элементов крепления базы к ноге, по крайней мере в области стопы; в случае, показанном на фигурах 9-11, фиксация базы относительно ноги в районе стопы осуществляется с помощью ремешков и жестких, связанных с базой шарнирно пары пластин, в рабочем состоянии располагаемых и фиксируемых относительно стопы по бокам неё. (Во втором варианте обувь, если она одета на ногу, не крепится жестко на базе, что позволяет  пользователю при необходимости  срочно освободиться от приспособления, при этом оставаться  в полноценной обуви. Такая необходимость возникает у подводных десантников);

 и ещё по многим признакам.

Узлы связи с базой плавникового движителя (1-й тип приспособления) и плавника (2-ой тип приспособления) детально проработаны, что видно из описания соответствующих чертежей. Анализ конструкции узлов приводит к выводу: сбои в работе узлов исключены (подтверждено испытаниями реальной модели, изготовленной в масштабе 1:1).

В модели приспособления 1-го типа шарнирное соединение плавникового движителя с базой и узел фиксации движителя на базе выполнены одинаково и просто. В работе с ними задействована одна рука.

Приспособления 1-го и 2-го типов транспортируются в разобранном состоянии, что удобно как для пользователя, так и для производителя.

Изготовление приспособлений, надежность узлов соединения с базой не зависят от индивидуальных габаритов ноги, в частности габаритов икроножной мышцы, что делает возможным их серийное производство.

Поскольку плавниковый движитель (1-й и 2- типы) – сборная конструкция, то плавник можно демонтировать в домашних условиях и заменить его на более мощный или на более слабый, в зависимости от длины плавника. Это удобно при обучении пользованию приспособлением, при тренировках – накачивание или восстановление мышц ног (в работе участвуют не только мышцы голени, но и бедра, и даже живота). То есть приспособления могут использоваться для тренировки ног всеми спортсменами, у которых имеет место большая нагрузка на ноги.

Высокая эффективность и комфортность пользования приспособлениями облегчает работу профессионалов (охранников, ремонтников подводных частей военных и гражданских объектов; геологоразведчиков прибрежных шельфов; военного подводного десанта; исследователей подводного мира и т.д.) и уже только поэтому в перспективе предлагаемые приспособления вытеснят все ласты с мирового рынка. Кроме того  эффективность и комфортность приспособлений способствуют увеличению спроса на них за счет привлечения новых пользователей-любителей подводного плавания.  Всё вместе делает предлагаемые к рассмотрению приспособления для подводного плавания бизнес-привлекательными.

Приспособление для подводного плавания, содержащее плавниковый движитель, работающий от движения ноги, аналогичном ее движению при плавании кролем, и опорой для которого служит нога,укрепленное на ноге в области голени и стопы, выполненное монолитным, согласно изобретению, по варианту, когда требуемая жесткость его остова (базы) обеспечивается  прутом(51,52), заделанным в эластичное тело приспособления, показано в двух под-вариантах, соответственно, на фигурах 24 и 25  в разрезе по месту расположения прута и плавника. Плавник(53) и (54) располагается относительно ноги, соответственно, на фиг.24 с задней стороны ноги,  со стороны ее подошвы, а на фиг.25 – «под подошвой» стопы. Крепление указанных приспособлений на ноге осуществляется с помощью их эластичных частей в форме пары пластин(55), обхватывающих голень, и пары пластин(56), обхватывающих стопу, скрепляемых стяжками, например, в виде шнурков. Указанные пластины(56), в части(57) их, примыкающей к бокам стопы, утолщены для большей жесткости.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 изображено приспособление для плавания под водой, содержащее плавниковый движитель в качестве своей части, ориентированный на движение ноги, аналогичное ее движению при плавании кролем, укрепленное на ноге, выполненное согласно изобретению, где: (а) оно в состоянии неготовности к работе (подвижное крепление плавникового движителя); (b) оно в состоянии готовности к работе (жесткое крепление плавникового движителя в рабочем положении); (с) оно в состоянии неготовности к работе (жёсткое крепление плавникового движителя в нерабочем положении).

На фиг.2 и фиг.3 изображен плавниковый движитель – часть приспособления, показанного  на фиг.1, в разных проекциях.

На фиг. 4 - 6 показан базовый элемент приспособления, показанного фиг.1 - опора для плавникового движителя - с элементами крепления его на ноге.

На фиг.7 и фиг.8 изображен, согласно изобретению, базовый элемент - опора для плавникового движителя, устанавливаемого на части ее, располагаемой с задней стороны ноги.

На фиг.9 изображен фрагмент базового элемента - опоры, укрепленной на ноге, с жесткими перемещаемыми пластинами в их рабочем положении.

На фиг.10 и фиг.11 изображен фрагмент той же опоры с перемещаемыми пластинами, что и на фиг.9, в нерабочем состоянии.

На фиг.12 - 14 изображен фрагмент приспособления для плавания, показанного фиг.1. Фрагмент по месту расположения узла крепления плавникового движителя. При этом  шарнирное соединение и узел фиксации выполнены одинаково, как узел, пользуемый одной рукой. F и Н – обозначения зон размещения узла-фиксации, в состоянии, отвечающем, соответственно, подвижному креплению плавникового движителя (фиг.13) и жесткому его креплению (фиг.14).

На фиг.15 показан соединительный стержень узла фиксации.

На фигурах 16-20 показан узел фиксации при переходе его из состояния, в котором его элементы (d), на основе плавникового движителя, и (e), на базе (опоре), отсоединены (фигуры 16-18), в состояние, в котором указанные его элементы соединены (фигуры19, 20).

На фиг.21 показано приспособление для подводного плавания, укрепленное на ноге, содержащее плавниковый движитель, опорой для которого служит нога, а опорой для плавника служит заявленная база, выполненное согласно изобретению, по варианту: плавник гибкий, а узел крепления на опоре узла подвижного соединения плавника выполнен с возможностью разъединения его, по потребности, при  пользовании в воде.

На фиг.22 показан фрагмент приспособления, показанного на фиг.21, по месту расположения узла крепления на опоре (базе) неподвижной части узла подвижного соединения плавника, в разрезе.

На фиг.23 показан аналогичный фрагмент приспособления, подобного тому, что показано фиг.21, однако отличающегося от него жестким плавником и шарнирным соединением плавника.

На фиг.24 показано приспособление для плавания, укрепленное на ноге, выполненное в монолите, согласно изобретению, по варианту, при котором его плавник расположен относительно ноги с задней ее стороны.

На фиг.25 и фиг.26 показано приспособление, подобное тому, что и на фиг.24, с плавником, располагаемым «под подошвой стопы».

Варианты осуществления изобретения

Один из лучших вариантов приспособления, содержащего плавниковый движитель, крепящийся на заявленной базе, показан на фиг.1. Оно выполнено, согласно изобретению,  укреплено на ноге и показано в состояниях неготовности (а) и (c) и готовности (b) к работе.

Плавниковый движитель (1) (фиг.2,3), включает: жесткий плавник (2) и связанную с ним жесткую опору для него - основу плавникового движителя (3).

Плавник (2) (фиг. 1,2,3) выполнен в виде пластины, достаточно жёсткой, один конец которой жёстко связан или выполнен едино с подвижной частью шарнирного соединения плавника. Причем, по бокам пластины выполнены продольные ребра (4), выступающие с обеих ее сторон, высота которых увеличивается, по крайней мере, не уменьшается, в сторону ее свободного конца. Сила реакции жесткого плавника в начале фазы (начало фазы – самое эффективное время в работе плавника) не расходуется на его деформацию, что увеличивает продвижение пловца в течение фазы. Его ребра не только улучшают его путевую устойчивость, но исдерживают стекание воды и тем увеличивают силу отталкивания  плавника. Плавник установлен с задней стороны ноги и со стороны ее подошвы.

Основа плавникового движителя (3) выполнена с возможностью установки ее на части базы (опоры для нее), располагаемой с задней стороны ноги. Она выполнена в виде удлиненной рамки (5), с расширениями в концевых частях, и с одного конца переходящей в «полку» (6). «Полка» предназначена для крепления к ней неподвижной части узла подвижного соединения плавника.

Узел (7) связи плавника (фиг.2,3) представленшарнирнымсоединением (8) и регулируемыми упорами(9), выполненными в виде винтов, установленными, в частности, на подвижной части узла. Плавник с шарнирным соединением принимает рабочее положение при смене фазы быстрее, чем любой плавник с упругим соединением, и тем увеличивает продвижение пловца в течениефазы.  Биссектриса угла, образуемого плавником в крайних его положениях при смене фазы, располагаема параллельно линии, определяемой как продолжение «линии голени».

Другая составляющая приспособления для плавания, показанного на фиг.1 - устройство крепления плавникового движителя на ноге (фиг.4,5,6). Оно включает:

- базовый элемент приспособления - опору (10) для плавникового движителя, выполненную, согласно изобретению, по варианту, при котором одна ее часть располагается относительно ноги сзади нее, в районе голени и стопы, а другая – со стороны подошвы, в районе пятки (база L-образной формы), при этом база (опора) составлена (фиг.7,8) из швеллера (11) и уголка (12), жестко скрепленных;

- обувь (13),  выполняющую функцию элементов крепления опоры на ноге в области стопы, скрепленную подошвой (каблучной, жесткой, частью) с частью базы (опоры), располагаемой со стороны подошвы стопы, при этом запятник (16) -  часть  обуви, обхватывающая пятку с боков, сзади и снизу, утолщенная, для большей жесткости - ускоряет передачу сил крутящего относительно голени момента на боковые стороны стопы, а гнущаяся подошва обуви не стесняет стопу при переступании ею по жесткой поверхности;

- ленту (17), обхватывающую голень и регулирующую одновременно плотность обхвата, цепляемую за указанную базу (опору) - элемент крепления базы на ноге в области голени;

- прокладки-амортизаторы, в виде гибких, «мягких», упругих пластин (18), укрепленные на части базы, располагаемой в районе голени, обхватывающие голень внахлёст спереди и тем защищающие ногу от пережима лентой;

- прокладку (19), устраняющую зазор между лодыжкой и базой, в виде «мягкого» упругого объемного тела, укрепленную на базе.

 Здесь элементы крепления базы на ноге в области голени и стопы выполнены раздельно как элементы с возможностью крепления в области стопы и элементы с возможностью крепления в области голени.

На фиг. 9 показан фрагмент приспособления, укрепленного на ноге, подобного тому, что показано на фиг.1, располагаемый в районе стопы, содержащий жесткие перемещаемые пластины (20), предназначенные для ускорения передачи на стопу сил крутящего момента. Указанные пластины располагаются, в состоянии готовности к работе, по бокам стопы, прилегают к ней, связаны с частью базы (опоры), располагаемой со стороны подошвы стопы, с помощью винтов (21) (фиг. 10,11). Они связаны такжеи с элементами крепления базы на ноге в области стопы, в виде шнурков (22) (или ремешков со стяжками), фиксирующими одновременно рабочее положение указанных пластин. Причем обувь (туфля, ботинок) здесь является лишь носителем прокладок-амортизаторов (23), укрепляемых на частях обуви, соприкасающихся с указанными перемещаемыми пластинами, в их рабочем положении. Такая конструкция позволяет пользователю, при необходимости, быстро освободиться от приспособления, оставаясь при этом в обуви.

Между пяткой (или обувью, одетой на ногу) и частью базы, располагаемой с задней стороны ее, размещена прокладка, устраняющая зазор (24), которая может быть укреплена либо на базе, либо на обуви, здесь – на базе. Это сделано с целью лучшей фиксации базы относительно стопы, а также с целью защиты пятки от прямого соприкосновения ее с жесткой базой.

Узел связи основы плавникового движителя  с опорой для него (базой) (фиг.1,12,13,14) выполнен с возможностью поворота плавникового движителя в плоскости движения плавника. Элементы указанного узла на основе плавникового движителя показаны на фиг. 2,3, а на указанной опоре - показаны на фиг. 7,8. Указанный узел включает шарнирное соединение (25),что позволяет придавать плавниковому движителю, в нерабочем состоянии положения (а) и (c) (фиг.1), в свою очередь, позволяющие пользователю идти по твердой поверхности любого типа лицом в направлении движения, и узел фиксации (26). Узлы (25) и (26) выполнены одинаково, с возможностью пользования ими одной рукой. Так же выполнен и узел(27) (фиг.1), фиксирующий плавниковый движитель в нерабочем положении.

Рассмотрим узел связи плавникового движителя и его работу на примере узла фиксации (фиг.12,13,14,16-20). Узел фиксации (26) включает:

- стенки (28) рамки на основе плавникового движителя и «полки» (29) швеллера на базе (опоре), причем стенки рамки по отношению к «полкам» швеллера – охватываемые и в стенках рамки, а также в «полках» швеллера выполнены сквозные, соосные отверстия соответственно, (30) и (31) под соединительные стержни;

 - соединительные стержни (32) (фиг.15), два, размещенные в отверстиях под них в стенках рамки головками наружу с возможностью ограниченного хода вдоль оси отверстия, причем каждый стержень имеет: головку (33) для приложения сил извне и далее, последовательно, шейку (34), часть (35), подобную усеченному конусу с вершиной в указанной шейке и с основанием в соединительном теле, собственно соединительное тело (36) в форме цилиндра с конусообразным концом;

 - прорезь (37), в каждой «полке» швеллера, с уширением в начале и с выходом в указанное отверстие (31) для прохода через нее указанной шейки (34);

 - пластинчатые пружины (38), две, закрепленные на стенках рамки с возможностью контакта с соединительными стержнями;

- для каждого соединительного стержня набор элементов, ограничивающий его свободный ход (фиг.16,17), включающий: штырь (39), вставляемый в соединительное тело стержня, и прорезь (40) под него в стенке рамки с выходом в сквозное отверстие (30).

Рассмотрим работу узла фиксациипри переходе его из состояния, когда стенки рамки отсоединены от «полок» швеллера (фиг. 13,16,17), в состояние, когда указанные стенки и «полки» соединены (фиг. 14,19,20). Пальцами одной руки (фиг.18), держась за головки (33) стержней, утапливаем стержни в отверстиях в стенках рамки, сгибая при этом пружинные пластины (38). Далее, той же рукой, удерживая стержни в утопленном положении, подводим рамку (5) к швеллеру (11), при этом шейки (34) стержней оказываются против прорезей (37) в «полках» швеллера. Погружаем рамку между «полками» (29) швеллера, при этом шейки (34) стержней, проходя через прорези (37), размещаются в отверстиях (31) под соединительные стержни в «полках» швеллера. После чего отпускаем головки (33). Пружинные пластины (38), разгибаясь, давят на соединительные стержни в направлении от стенок (28) рамки к «полкам» (29) швеллера. Части (35) стержней, подобные усеченному конусу, вдвигаясь в отверстия (31) в «полках» швеллера, осуществляют автоматическое совмещение осей отверстий (30 и 31), после чего соединительное тело (36) каждого указанного стержня начинает вдвигаться в отверстие (31) в «полках» швеллера. Процесс перехода узла из одного состояния (фиг. 16,17) в другое (фиг. 19,20) завершен.

Переход узла из состояния, отраженного в фигурах 19 и 20, в состояние, отраженное в фигурах 16 и 17, осуществляется по сходной процедуре, но в обратном порядке.

Заявленная база (опора для плавникового движителя) позволяет выполнить одинаково все три под-узла в узле связи плавникового движителя с ней. Это представляет интерес не только для инвестора, но и для пользователя приспособления, поскольку у пловца в экстремальных условиях появляется возможность быстро отсоединить плавниковый движитель, кроме того отделение плавникового движителя от базыделает приспособление в разобранном виде более компактным и тем облегчает его транспортировку.

Показанный узел удобен также и тем, что исключены сбои в его работе, поскольку исключены: 1) засор отверстий под соединительные стержни (все указанные отверстия сквозные, легко промываемые), 2) заклинивание соединительных стержней (силы, прикладываемые к ним, направлены по их оси и в них есть часть, подобная усеченному конусу),  3) непопадание шеек стержней в прорези в «полках» швеллера, так как швеллер и рамка - жесткие конструкции и имеется уширение входа прорези в «полках» швеллера.

Фигура 21 показывает приспособление для подводного плавания, содержащее плавниковый движитель,опорой для которого служит нога, а опорой для плавника (41) служит заявленный базовый элемент приспособления (42). Плавник здесь, гибкий и является частью упругой пластины переменной жесткости, другая часть которой представляет узел подвижного соединения плавника. На фиг. 23 показан фрагмент приспособления, подобного тому, что изображено на фиг.21 - фрагмент по месту расположения узла связи плавника, где плавник (43) жесткий с продольными ребрами по краям, а узел связи (44) плавника включает шарнирное соединение и упоры.

 Неподвижная, жесткая, часть узла связи плавника выполнена, по первому варианту (45) (фиг.21), из упругого материала (например, резины, эластичного полимера), по второму варианту (46) (фиг.23) – например, из металла или твердого полимера, и в обоих вариантах укреплена одинаково на части (47) опоры-базы, располагаемой со стороны подошвы стопы, утолщенной для этого.Неподвижнаячасть (45,46) узла связи плавника, в виде «ласточкина хвоста», вставлена в ответный ей паз в указанном утолщении (47) опоры-базы и зафиксирована в таком положении с помощью стопорящего узла, который включает:

-изогнутую пружинную пластину (48), укрепленную на «верхней» стороне «…хвоста»,

-выем (49) в указанном утолщении опоры-базы под вершину изгиба пружинной пластины и

-выем (50) в «… хвосте» под свободный ее конец.

Показанное крепление узла связи плавника на заявленной базе позволяет отсоединять его от нее при пользовании приспособлением, то есть, в воде, а такжезаменять упругий плавник на любой другой  плавник, в том числе и на жесткий,с любым его соединением.