DE19654309A1 - Bein-Schwimmhilfe zum Brustschwimmen - Google Patents

Description

Die Frage, mit welcher Schwimmart bzw. mit welchem Schwimmstil beim Erlernen des Schwimmens begonnen werden soll, hängt von der Zielsetzung und den Anforderungen der Schullehrpläne ab. Diese sehen häufig das Freischwimmerzeugnis vor.

Die Schwimmart, mit der man sich nach kürzester Lernzeit am längsten über Wasser halten kann, ist das Brustschwimmen. Die Einrichtungen der Wasserrettung vertreten in ihrer Ausbil­ dung den Rettungsgedanken; auch hier führt der; Weg in erster Linie über das Brustschwimmen. Nur so läßt sich die Tatsache erklären, daß es sich beim Brustschwimmen um die am weitesten verbreitete Schwimmart handelt.

Beim Brustschwimmen ist der Anteil des Beinschlags am Antrieb im Verhältnis zum Armzug - sowie in der Relation zum Bein­ schlag der anderen Schwimmarten - sehr groß. Häufig über 50%. Der Beinschlag (Stoßgrätsche) beim Brustschwimmen wird in drei Phasen gegliedert. Die Biomechanik des Bewegungsablaufs be­ steht aus:

• 1. Beugen
• 2. Strecken
• 3. Schließen

Das Beugen der Beine als rücktreibende Bewegung wirkt gegen die Schwimmrichtung, wodurch ein hoher Frontalwiderstand ent­ steht.

Das Strecken und Schließen der Beine sind die antreibenden Be­ wegungen. Der Antrieb - er bewirkt den Vortrieb - wird durch den beim Zurückdrücken des Wassers erzeugten Widerstand her­ vorgerufen. Dabei gilt das Prinzip von Wirkung und Gegenwir­ kung.

Die Aufgabe besteht in der Erfüllung der Forderung, eine auf den Schwimmer einwirkende Vortriebskraft zu ermöglichen. Bisherige Publikationen vernachlässigen die Umwandlung der aus der Streck- und Schließphase der Beine gewonnenen und potentiell vorhandenen Kraft in wirkungsvollen Widerstand in Form von Vor­ trieb.

Der im Patentanspruch angebenen Erfindung 1 liegt die Schwie­ rigkeit zugrunde, beim Entwurf des Schwimmschuhs dem sich aus der abwechselnd vor- und rückwärtsgerichteten Beinbewegung er­ gebenden Anspruch insofern gerecht zu werden, als der Schwimm­ hilfe bzw. deren Wirkungsfläche eine Anpassung an die auf sie ausgeübten und einwirkenden Kräfte während des beim Brustschwim­ men ausgeführten Bewegungsablaufs und des daraus resultierenden Rückstoßes in Form eines der Möglichkeit nach wirkungsfähigen Vortriebs gestattet wird.

Da es in der Praxis bislang keine brauchbare Bein-Schwimmhilfe gibt, die das Schwimmen im Bruststil erlaubt, ist die Notwen­ digkeit sinnfällig, den Beinschlag durch ein geeignetes Hilfs­ gerät wirkungsvoll zu unterstützen.

Dieses besteht aus beiderseits des Schwimmschuhs angeordneten Klappen, die flexibel gestaltet sein müssen, ein geringes Ge­ wicht aufweisen sowie weder im Wasser noch zu Lande hinderlich, jedoch leicht zu handhaben sind.

Die Lösung des Problems besteht zum einen in der dem Vortrieb dienenden Vergrößerung der Wirkungsfläche der Klappen während der Streck- und Schließphase der Beine und zum anderen in ei­ ner Verkleinerung der Wirkungsfläche während der Beugephase der Beine, um deren rücktreibende Wirkung zu minimieren. Entscheidend ist die effiziente Umsetzung der auf die vergrö­ ßerte Fläche der Klappen wirkenden Kraft in eine Gegenwirkung = Rückstoß = Vortrieb durch einen Anschlag in Form einer am Fer­ senteil des Schwimmschuhs angebrachten Steuerscheibe, welche mit den Klappen über Elemente verbunden ist.

Um den während der Beugephase der Beine entstehenden hohen Fron­ talwiderstand zu verringern, müssen die Oberschenkel sinken, da sonst die Füße aus dem Wasser kämen. Dies wird durch die spezi­ fische Form und Wirkungsweise des zu beschreibenden Schwimm­ schuhs erreicht, indem sich bereits während der vorhergehenden Streck- und Schließphase der Beine eine vorteilhafte Beein­ flussung des Schwebewinkels zwischen der Wasseroberfläche und der der Wasseroberfläche ausgerichteten Körperseite ergibt, da eine Verlagerung des Körperschwerpunktes zum oberen Teil des den Körper aufrichtenden Volumenmittelpunktes in der Mitte des Hohlraums im Brustkorb des Schwimmers hin erfolgt.

Durch das kleinere Drehmoment zwischen Volumenmittelpunkt und Körperschwerpunkt verringert sich die im Bereich des Körper­ schwerpunktes dem Auftrieb am stärksten entgegenwirkende Schwerkraft. Das bedeutet ein langsameres Absinken der schwe­ ren, nicht mit Luft gefüllten unteren Gliedmaße. Dadurch ist weniger Arbeitsaufwand der Beine notwendig, um in eine günsti­ gere, stabilisierende Schwimmlage zu kommen.

Bei verringertem Frontalwiderstand in der Beugephase und an­ triebswirksamem Strecken und Schließen der Beine wird eine strö­ mungswirksame Bewegung erzielt.

Andererseits erfahren sowohl die Innen- als auch die Außen­ klappe einen durch die Streck- bzw. Schließphase der Beine be­ dingt unterschiedlichen Druck. Zu Beginn der Streckphase wirkt das Wasser überwiegend auf die Innenklappe. Dagegen verlagert sich der Widerstand während der Schließphase zunehmend auf die Außenklappe.

Ein gleichmäßiger Druck auf beide Klappen wird indessen durch die koordinierende Funktion der Steuerscheibe gewährleistet, die ihnen eine vom Bewegungsablauf der Beingrätsche unabhän­ gige Wirkung verleiht, da die Klappen während der gesamten An­ triebsphase vortriebswirksam ausgerichtet werden.

Das heißt, jegliche, während des Streck- und Schließvorgangs der Beine ausgeübte Kraft wird aufgrund der Koppelung der Klap­ pen über die Scheibe zwangsläufig in eine optimal vortriebs­ wirksame Bewegung gelenkt. Hierin liegt die universale Anwend­ barkeit der Steuerscheibe.

Auf diese Weise kann die Zuordnung der vortriebswirksamen Kräf­ te am nachhaltigsten erreicht werden. Nachteilige, ein gleich­ mäßiges Schwimmen beeinträchtigende Schwimmfehler, wie asymme­ trische Beinführung, werden dank der korrigierend einwirkenden Steuerung, die auf der Bündelung der Kräfte beruht, reduziert bzw. unterbunden. Die solchermaßen als Korrektiv wirkende Schwimmhilfe erweist sich als ein die Gleichgewichtssteuerung verbesserndes, ausgleichendes Hilfsmittel. Das bedeutet größere Beweglichkeit und im Endeffekt ökonomischeres Schwimmen. Gleichwohl hängt die Position der Verbindungselemente auf der Steuerscheibe in der Beugephase ab vom schwerpunktmäßigen Be­ wegungsablauf im Moment des Übergangs von der Vollendung der Schließphase zur Entstehung des Beugevorgangs, somit vom Pro­ dukt der beiden Größen.

In jedem Fall hilft die Schwimmhilfe dem Schwimmschüler, an der Wasseroberfläche zu bleiben, da sie ihm Sicherheit ver­ leiht. Gleichzeitig wird auf dieser Lernstufe ein stetiger Übergang zur Feinform gefunden, die das Erlernen der Schwimm­ art mit verbesserter Technik innerhalb von kurzer Zeit erleich­ tert.

Die Schwimmhilfe zum Brustschwimmen ist eine aktive Schwimm­ hilfe, die durch ihre Beschaffenheit zu leichterem, schnel­ lerem, in der Ausnutzung der Kraft wirksamerem Brustschwimmen beiträgt. Somit ist sie eine spezielle Schwimmhilfe für jeden Schwimmer, der den Bruststil anwendet.

Der vorliegende Entwurf ist eine grundlegende Konzeption für die Entwicklung einer Schwimmhilfe und stellt eine prinzipi­ elle Problemlösung dar.

Die in der Patentanmeldung erhobenen Ansprüche erstrecken sich auf die Erfüllung der Kriterien, deren Merkmale für die spezi­ fische Bein-Schwimmhilfe kennzeichnend sind.

Änderungen unterliegen den Bedingungen der praktischen Anwen­ dung und sind deren Erfordernissen anzupassen. Das gilt sowohl hinsichtlich der maßstabsgerechten Anfertigung, als auch in Bezug auf die proportionale Anordnung der einzelnen Bestand­ teile und der qualitätsmäßigen Materialbeschaffenheit der Kom­ ponenten.

Es wird nun ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben.

Hierzu zeigen:

Fig. 1 Schematisiert in Seitenansicht den Schwimmschuh im Ruhezustand,

Fig. 2 den Schwimmschuh nach Fig. 1 mit abgespreizten Klappen,

Fig. 3 den Schwimmschuh nach Fig. 1 in Draufsicht,

Fig. 4 den Schwimmschuh nach Fig. 2 in Draufsicht,

Fig. 5 den Schwimmschuh nach Fig. 1 in Hinteransicht,

Fig. 6 den Schwimmschuh nach Fig. 2 in Hinteransicht,

Fig. 7a und b den Schwimmschuh nach Fig. 5 und 6, wie im folgenden Abschnitt der Figurenbeschreibung im Hinblick auf eine Flächenerweiterung der Klappen beschrieben.

Fig. 8a und b den Schwimmschuh nach Fig. 3 und 4. Ausschnitt der hinteren Partie des Schwimmschuhs im Maßstab 1 : 1,5.

Figurenbeschreibung

Unter Berücksichtigung dieser Kriterien erfüllt diese Aufgabe eine auf einer Platte an der verstärkten Fersenrückseite des Schwimmschuhs drehbar angebrachte Scheibe (3) mit Längsachse (L).

Deren beide, einerseits an derselben befestigte, und anderer­ seits jeweils mit der diesseits und jenseits seitlich des Schwimmschuhs befindlichen Klappen in Verbindung stehenden Ver­ bindungselemente (4), erlauben die gewünschte Schwenkbarkeit gemäß den geforderten Ansprüchen (Fig. 1-8).

Bei dem Schwimmschuh wird bevorzugt, daß die beiderseits des Schwimmschuhs angeordneten und mit diesem durch Scharnier (2) an deren Oberkante verbundenen Schwimmklappen (1) während der rücktreibenden Beugephase des Beinschlags lediglich durch den bei diesem Bewegungsablauf auf die Klappen wirkenden Frontal­ widerstand in ihre Ausgangslage zurückschwenken und sich seit­ lich des Schwimmschuhs anschmiegen.

Die Klappen befinden sich in dieser Position im "unteren Tot­ punkt" und dienen nicht dem Vortrieb. Nachdem sie schon dem geringsten Wasserdruck beim Anziehen der Beine stattgegeben haben, liegen sie nunmehr am Schwimmschuh (0) an (Fig. 1, 3, 5, 7, 8).

Die Streck- und Schließphase des Beinschlags ist dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Klappen (1) nach außen geschwenkt werden.

Deren "oberer Totpunkt" wird durch den Radius der sowohl die Scheibe (3), als auch die Klappen (1) verbindenden, ausge­ fahrenen Verbindungselemente (4) beschrieben. In dieser Stel­ lung entsteht Leistung in Form von Vortriebskraft (Fig. 2, 4, 6, 7, 8).

Der Anstellwinkel der aufgestellten Klappen (1) zum Schwimm­ schuh (0) während der Streck- und Schließphase und damit de­ ren Wirkungsfläche ist abhängig von der Länge der beiden Ver­ bindungselemente (4) und deren Plazierung auf der Scheibe bei angeschmiegten Klappen in der Beugephase. Unter Beachtung der optimalen Konstellation. Entweder jeweils vertikal zum Mittel­ punkt der Scheibe oder beiderseits horizontal zur Vertikalen versetzt, den Wirkungsgrad entsprechend beeinflussend. Folgerichtig hängt die Vortriebskraft bzw. -wirkung der Schwimmhilfe ab von der auf die vergrößerte Wirkungsfläche einwirkenden Kraft über die Streck- und Schließgeschwindigkeit des Beinschlags und dessen beschriebenem Bewegungsablauf. Um den Klappen zu Beginn der Streck- und Schließphase des Bein­ schlags überhaupt eine Angriffsfläche zu bieten, müssen diese und die Sohle (s) des Schwimmschuhs selbst an beiden Seiten in voller Länge der Klappen entsprechend ausgespart sein (Fig. 5, 6, 7).

In diesem Zusammenhang sei auch auf den eingangs erwähnten differenzierten Wirkungsgrad aufgrund der unterschiedlichen Bewegungsstufen während der Streck- und Schließphase des Bein­ schlags hingewiesen.

Es wird ferner ein Schwimmschuh bevorzugt, wobei der Zehenpar­ tie der erforderliche Bewegungsspielraum in Form größtmögli­ cher Entfaltungsfreiheit hinsichtlich der jeweils vorteilhaf­ testen Position während der entgegengesetzten Bewegungsabläufe eingeräumt wird. Dieser Forderung wird nachgekommen, indem die Längsachse des Schuhs entsprechend kürzer gestaltet ist; adä­ quat der Länge der beiden Klappen (Fig. 1-4).

Ferner ist erwünscht, daß die Wirksamkeit des Streck- und Schließvorgangs, d. h. des Rückstoßes und damit des Vortriebs dadurch erhöht werden kann, indem die Klappen eine den rück­ wärtigen Teil des Schwimmschuhs ganz oder nur teilweise be­ deckende Flächenerweiterung bei entsprechender Formgebung un­ ter Berücksichtigung der Fersenpartie erfahren (Fig. 7).

In erster Linie und primär ist in diesem Zusammenhang die Er­ langung eines größeren Vortriebs wichtig, um nicht nur dem As­ pekt einer besseren Optik Geltung zu verschaffen, da hierdurch sowohl die während der Streck- und Schließphase des Beinschlags der Krafttransmission dienenden Verbindungselemente als auch die Fersenpartie bzw. die sich an dieser Stelle befindliche Scheibe während des Beugevorgangs des Beinschlags zum Teil be­ deckt gehalten werden können (Fig. 7).

Der Anschlag befindet sich am Ende des Schuhs, damit die auf­ grund der spezifischen Gestaltung der Klappen hauptsächlich auf dem hinteren Teil der Schwimmhilfe schwerpunktmäßig ver­ teilte Kraft optimal als Rückstoß = Vortrieb genutzt werden kann (Fig. 1-4 und 5-8).

Materialbeschaffenheit

Es finden widerstandsfähige Stoffe mit günstigem spezifischem Gewicht Verwendung.

Die Sohle besteht vorzugsweise aus biegsamem Hartgummi. Das Schwimmschuhoberteil ist in weichem, anschmiegsamem Gummi oder Kautschuk gehalten, der sich elastisch an den Fuß schmiegt. Die Wirkung des Vortriebs erfolgt über die Klappen.

Diese werden über die Verbindungselemente von der Steuerschei­ be getragen, die wiederum in der am Fersenteil befindlichen Platte befestigt ist. Diese hat verstärkt zu sein, um den über die Scheibenverankerung einwirkenden Kräften entsprechen zu können. Die Verankerung in der Platte, entweder eine Niet-, Schraub- oder Schnappverbindung, hält die Scheibe fest. Die verstärkte Platte, die Scheibe mit Verankerung, die Ver­ bindungselemente und deren Verbindungen mit der Scheibe und den Klappen stellen hohe Anforderungen an die Strapazierfä­ higkeit des Materials.

Glasfaserverstärkte Kunststoffe, etwa Duroplaste, zeichnen sich durch erhöhte Festigkeit, Formbeständigkeit und Stabilität aus, weshalb sie Bedeutung als Verstärkungsmaterial haben.

Deshalb finden polymere Matrixsysteme, Hüllmaterial, das ei­ nen anderen, gelösten Stoff eingeschlossen hält, Anwendung. Ebenso für die Klappen.

Obgleich den seitlichen Fußpartien im wesentlichen angepaßt, müssen sie starr, in sich stabil sein, um dem enormen, auf sie ausgeübten und einwirkenden Druck des Rückstoßes standzuhalten und unter Vermeidung jeglicher Verformung unvermindert als Vor­ trieb wirken zu lassen.

Dem wird ferner Rechnung getragen, als der größte wirkende Druck ohnehin über die Verbindungselemente von der Steuerschei­ be aufgefangen wird und außerdem proportional der Verjüngung der Klappen nach vorne bis etwa zur Schuhsohle hin abnimmt, was für die Funktion der Klappen von Bedeutung ist.

Gleichwohl ist eine den geforderten Ansprüchen gerecht wer­ dende verstärkte Materialgestaltung im Bereich der die Klappen filmscharniermäßig mit dem Schwimmschuh verbindenden Teile un­ erläßlich.

Denkbar ist eine ausreichende Polyester- oder Gewebeeinlage-Ver­ stärkung, um etwa ein Filmscharnier - eine eingeprägte bzw. eingesiedelte Nut - oder ein Klavierbandscharnier anbringen zu können.

Claims (10)

1. Schwimmschuh mit Klappen dadurch gekennzeichnet, daß diese als an den beiden Längsseiten des Schuhs gelenkig ange­ brachte Flossen (1) ausgebildet sind, deren jeweilige Oberkante, ausgehend von der Ferse, sich in Richtung Zehengelenk verjüngt. Die Klappen stellen flächenmäßig Dreiecke dar (Fig. 1-4).

2. Schwimmschuh nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die beiderseits der Längsseite des Schwimmschuhs mittels Filmscharnier resp. Klavierbandscharnier (2) verbundenen Oberkanten der Klappen schwenkbar sind (Fig. 1-8).

3. Schwimmschuh nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekenn­ zeichnet, daß die schwenkbaren Klappen beim Vorwärtsbe­ wegen der Beine, d. h. während der Beugephase des Bein­ schlags, nach hinten wegklappen und beiderseits längs­ seits des Schwimmschuhs anliegen (Fig. 1, 3, 5, 7, 8).

4. Schwimmschuh nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekenn­ zeichnet, daß die schwenkbaren Klappen bei der Gegenbewe­ gung, der Beinbewegung nach hinten, d. h. während der Streck- und Schließphase des Beinschlags, infolge des da­ durch bewirkten Strömungswiderstands, quer zur Schwimm­ richtung aufklappen (Fig. 2, 4, 6, 7, 8).

5. Schwimmschuh nach den Ansprüchen 2-4 dadurch gekenn­ zeichnet, daß der durch die Streck- und Schließphase der Beine angestrebten Erweiterung der Wirkungsfläche der ausgebreiteten Klappen insofern Genüge getan wird, als diese durch den geleisteten Widerstand des Wassers zustan­ dekommt (Fig. 2, 4, 6, 7, 8).

6. Schwimmschuh nach den Ansprüchen 2, 4 und 5 dadurch gekenn­ zeichnet, daß die durch den Strömungswiderstand bewirkte Erweiterung der Wirkungsfläche der Klappen durch einen ent­ sprechenden Anschlag (3) wirkungsvoll umgesetzt wird, ins dem der Schwenkbarkeit der Klappen durch den Anschlag Ein­ halt geboten und dadurch der Vortrieb erzielt wird (Fig. 2, 4, 6, 7, 8).

7. Schwimmschuh nach den Ansprüchen 2, 3, 4 und 5 dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schwenkbarkeit der beiderseits längs­ seits des Schwimmschuhs angeordneten Klappen sowohl wäh­ rend der Beugephase, als auch während der Streck- und Schließphase des Beinschlags innerhalb des vorgesehenen Spielraums gewährleistet ist.

8. Schwimmschuh nach einem der Ansprüche 1-7 dadurch ge­ kennzeichnet, daß an der Fersenseite desselben (0) eine Steuerscheibe angeordnet ist, an welcher an einander ge­ genüberliegenden Punkten die freien Enden von Verbindungs­ elementen (4) angelenkt sind, deren anderes Ende jeweils mit dem schwenkbaren Teil der Schwimmklappe (1) verbunden ist.

9. Schwimmschuh nach einem der Ansprüche 1-8 dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schwimmklappen aus starren, flügelar­ tigen Elementen bestehen, die über Filmscharniere - alter­ nativ Klavierbandscharniere - mit dem Schwimmschuh (0) ge­ lenkig verbunden sind.

10. Schwimmschuh nach einem der Ansprüche 1-9 dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Formgebung der Klappen vom möglich vorhandenen Aufbau eines geeigneten Anschlags bestimmt wird, der zwar die Aufnahme des während der Spreizphase hauptsächlich auf dem hinteren Bereich der Klappen lasten­ den Drucks erlaubt, sich jedoch gleichzeitig, dem Zwang unterwerfend, auf die Absorption eines der Verjüngung der Klappen in Richtung Zehenpartie proportional abnehmenden Drucks beschränken muß, um deren Funktionsfähigkeit zu ge­ währleisten.
Gestaltung der Klappen und des Anschlags sowie deren ko­ ordinierte Anordnung richten sich nach Kriterien, die von der Norm der praktisch möglichen Anwendbarkeit bestimmt werden.
Das heißt, die Funktion des Anschlags beruht auf der An­ bringung beider Klappen, deren Aufgabenerfüllung wiederum erst durch den integrierten Einsatz des Anschlags ermög­ licht wird. Das wegen der gegenseitigen, offenkundigen Ab­ hängigkeit zwischen Form und Anzahl der Klappen zum Anschlag und umgekehrt bedingte Zusammenwirken der Komponenten, recht­ fertigt schließlich ihren umfassenden Anspruch.