Скоростное
подводное плавание
ПРЕДЛОЖЕНИЕ
Увеличить скорость подводного плавания человека до
Применить жесткую моноласту с управляемыми элеронами.
Неподвижная часть ласты крепится к голени человека.
Управление элеронами осуществляется ступнями ног.
Ласта с управляемыми элеронами предлагает
принципиально новый метод подводного плавания.
На рис. 1 показана условная схема жесткой моноласты.
Рис.1
1 – крепление к голени; 2 –
неподвижная часть ласты; 3 – петля;
4 – управляемый элерон; 5 – крепление
ступней ног.
ОСНОВЫ ПРЕДЛАГАЕМОГО МЕТОДА ПЛАВАНИЯ
1. Вводится понятие критической
скорости подводного плавания (Vкр.), которая составляет
примерно
2. Утверждается, что методы
плавания с докритическими скоростями (V < Vкр.) и плавание на сверхкритической скорости (V >Vкр.)
принципиально разные и не переходят друг в друга.
3. Применение докритического метода плавания на сверхкритических
скоростях приводит к большому перерасходу энергии, сильному сопротивлению среды
и может применяться только на короткий срок.
4. Сверхкритическое плавание
имеет основную особенность в том, что при старте с нулевой скоростью объект не
сдвинется с места вообще. Начало движения на сверхкритическом методе плавания
начинается только после набора критической скорости (Vкр.).
5. Плавание выглядит следующим
образом. Сначала, на докритическом методе,
достигается критическая скорость Vкр.
Далее объект меняет метод плавания и переходит на сверхкритическое плавание.
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ РАЗНИЦА ДО- И СВЕРХКРИТИЧЕСКОГО ПЛАВАНИЯ.
Докритическое плавание основано на
реактивном эффекте. Хвост (ласта) служит только для перемещения массы воды.
Основное усилие приходится на заднюю часть тела и на хвост. При
сверхкритическом плавании хвост (ласта) служит в основном для вихрегашения и, в меньшей степени, для направления
движения. Движение осуществляется за счет вихреобразования на передней части
тела с последующим его гашением на хвосте.
КРАТКАЯ ТЕОРИЯ
СВЕРХКРИТИЧЕСКОГО МЕТОДА ПЛАВАНИЯ
Основа теории – создание и гашение вихрей в среде
движения. Известная всем пиявка движется на малых скоростях, при этом тело
имеет S-образную форму плавания (см. рис. 2).
Рис. 2
S-образная форма движения
Тело стремиться принять форму полной длины волны с положительной и отрицательной амплитудой. Частота движения может быть весьма высокой на короткий срок. При сверхкритическом плавании (далее – «быстрое плавание») тело движется по дуге полуволны, переходя с положительной на отрицательную амплитуду (см. рис. 3).
Рис. 3
Изобразим человека условно (см. рис. 4).
Рис. 4
1 – туловище; 2 – неподвижная
часть ласты; 3 – ступни ног; 4 – управляемый элерон.
На рис. 5 показано движение тела по дуге. Движущийся объект напоминает крыло самолета, которое произвольно меняет свой профиль на прямо противоположный. Основной, несущий, вихрь образуется впереди и движется к ласте. Вихрь не создает принципиального сопротивления движению, скорее носит функцию подшипника скольжения. Образуется также подъемная сила, прижимающая тело к воде. Переход с одного полупериода на обратный происходит не плавно, а как по команде «все вдруг». Правда, лидирующая роль передней части тела не оспаривается.
Рис. 5
Давление Р2
> Р1; a - угол отклонения
управляемого элерона
Основным элементом в быстром
плавании является управляемый элерон. Элерон удерживает объект движения на
правильной по форме дуге. При переходе с одной дуги на
обратную на элероне, который отклоняется в обратную сторону, создается вихрь,
который гасит предыдущий, образованный на предшествующей дуге. В
процессе изменения движения «обратный
удар элероном» является основным в вихрегашении и
наборе скорости (см. рис. 6).
Рис. 6
Вихри А
и В разнонаправленные. Взаимно гасятся.
При переходе с дуги на дугу тело проходит
критическую точку, что приводит к возможному срыву движения. Срыв движения
восстанавливается изменением частотно-амплитудной характеристики, которая
условно показана на рис. 7.
Рис. 7
Правильная синхронизация движений – основное условие
достижения больших скоростей. Очевидно, большая скорость – это высокая частота
при маленькой амплитуде. Старт с места
можно продемонстрировать на рис.
8.
Рис. 8
Конструкция ласты имеет следующие особенности:
– неподвижная часть ласты крепится к голени;
– подвижные элероны крепятся к ступням ног и
управляются ступнями ног;
– колени неподвижны.
НЕКОТОРЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ФОРМАМИ РЫБ
Типичной докритической
по форме плавания рыбой является золотая рыбка. Большой «пушистый» хвост
предназначен для точного позиционирования в воде при кормлении. Удивительно, но
щука также относится к «докритическим». Щука –
охотник одного броска, догонять – не ее стихия. У нее нет времени при броске
менять форму плавания. Поэтому манера плавания медленная, а затраты на бросок
очень большие.
Тунец – типичный представитель быстрого плавания. Основной вес приходится на переднюю часть тела. Хвост тонкий, складывается во время движения.
Замечено, что хвосты китов при плавании имеют повышенную температуру при обильном поступлении туда крови. Было выдвинуто предположение, что таким образом кит сбрасывает избытки тепла.
Млекопитающие охлаждают, как правило, голову. Этому служат уши слона, язык собаки, лоб человека.
Очевидно, нагрев плавников кита и прилив крови – следствие работы ласты в режиме управляемого элерона, что требует больших физических затрат. Исследование зависимости форм рыб от типов плавания – еще не изученная область.
Барынин Виктор Юрьевич
Московская обл., г. Лыткарино; тел. 555-34-03 (д.)
