RU2075320C1

RU2075320C1 - Fin

Info

Publication number: RU2075320C1
Application number: RU9494028285A
Authority: RU
Inventors: М.С. Толчинский
Original assignee: Товарищество с ограниченной ответственностью "ЛиК"
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1993-04-23
Publication date: 1997-03-20
Also published as: RU94028285A

Abstract

FIELD: underwater swimming equipment. SUBSTANCE: fin has foot fastener 1, connecting member 3 and blade, which in preferred version has two longitudinal side ribs 4 and hydraulic wings 5 extending transverse to ribs 4. Connecting member 3 provides for rotation of blade relative to horizontal axis to both sides from initial position and resilient return. Rigidity of side ribs is continuously or discretely reduced in the direction of rear blade edge. EFFECT: increased efficiency, simplified construction, increased motion speed and provision for maintaining of economic swimming mode. 15 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится к спортивному снаряжению для пловцов и ныряльщиков, а именно к ластам, и может быть использовано как для увеличения скорости передвижения, так и для поддержания наиболее экономичного режима плавания. The invention relates to sports equipment for swimmers and divers, namely flippers, and can be used both to increase movement speed and to maintain the most economical swimming mode.

Основным недостатком известных ластов со сплошной лопастью является большое сопротивление гребку, возникающее вследствие перетекания больших масс воды из области более высокого давления перед фронтальной поверхностью лопасти в область пониженного давления через боковые кромки ласта, что сопровождается повышенным вихреобразованием. При этом усилия, прилагаемые пловцом для передвижения, весьма значительны, а величина КПД относительно низка. Другим недостатком таких ластов является произвольный неконтролируемый изгиб ласта при гребке, не обеспечивающий оптимальных углов атаки вдоль всей длины лопасти. Достаточно эффективно работает только средняя треть длины лопасти, в то время как задняя и, особенно, передняя части лопасти имеют неэффективный режим работы. The main disadvantage of the known fins with a solid blade is the high resistance to stroke, arising from the flow of large masses of water from the region of higher pressure in front of the frontal surface of the blade to the region of reduced pressure through the lateral edges of the fins, which is accompanied by increased vortex formation. At the same time, the efforts made by the swimmer to move are very significant, and the efficiency is relatively low. Another disadvantage of such fins is the arbitrary uncontrolled bending of the fins during the stroke, which does not provide optimal angles of attack along the entire length of the blade. Only the middle third of the blade length works quite effectively, while the rear and, especially, the front parts of the blade have an inefficient mode of operation.

Указанные недостатки частично устраняются при использовании ластов, конструкция которых описана в патенте США N 4944703, кл. 441/62, опубл. 31.07.90, за счет выполнения лопасти ласта составной с несколькими поперечными гидрокрыльями, между которыми оставлены промежутки для прохода воды. Но и такое устройство не обеспечивает в работе оптимальных углов атаки вдоль всей лопасти ласта. Кроме того, жесткая конструкция ребер не позволяет рационально использовать эффект упругого возврата гидрокрыльев в исходное положение для создания добавочной силы тяги, так как амплитуда поворотного отклонения гидрокрыльев мала по сравнению с размахом гребного движения ласта. These disadvantages are partially eliminated when using fins, the design of which is described in US patent N 4944703, CL. 441/62, publ. 07/31/90, due to the implementation of the composite fins with several transverse hydro wings, between which there are spaces for the passage of water. But even such a device does not provide optimal angles of attack along the entire blade of the fins. In addition, the rigid design of the ribs does not allow the rational use of the effect of the elastic return of the hydraulic wings to their original position to create additional traction force, since the amplitude of the rotational deviation of the hydraulic wings is small compared to the range of the rowing motion of the fins.

Предлагаемое изобретение позволяет увеличить тягу каждого гидрокрыла, обеспечить дополнительную тягу при перемене направления гребка, повышает удобство пользования и обеспечивает возможность индивидуальной подгонки ласта. The present invention allows to increase the traction of each hydro wing, to provide additional traction when changing the direction of the stroke, increases ease of use and allows for individual adjustment of the fins.

Такой результат достигается тем, что в ласте согласно настоящему изобретению крепление ступни и лопасть связаны соединительным элементом, обеспечивающим возможность поворота лопасти относительно поперечной оси в обе стороны от исходного положения с упругим возвратом в исходное положение. Лопасть содержит по меньшей мере одно поперечное гидрокрыло, закрепленное на по меньшей мере одном продольном ребре с промежутками между креплением ступни и гидрокрыльями, а жесткость продольных ребер непрерывно или дискретно уменьшается в направлении к задней кромке лопасти. Дискретное уменьшение жесткости достигается выполнением продольных ребер из отдельных фрагментов, последовательно соединяемых эластичными амортизаторами. К каждому из таких фрагментов прикреплено гидрокрыло. This result is achieved by the fact that in the flipper according to the present invention, the foot mount and the blade are connected by a connecting element, allowing the blade to rotate relative to the transverse axis in both directions from the initial position with an elastic return to the initial position. The blade contains at least one transverse hydraulic wing mounted on at least one longitudinal rib with gaps between the foot mount and the hydraulic wings, and the stiffness of the longitudinal ribs continuously or discretely decreases towards the trailing edge of the blade. A discrete reduction in stiffness is achieved by performing longitudinal ribs of individual fragments connected in series by elastic shock absorbers. A hydro wing is attached to each of these fragments.

Дополнительные эксплуатационные возможности предоставляют сплошные или полые гидрокрылья с обратимо изменяемым профилем. Под воздействием нагрузки гидрокрылья прогибаются, при этом максимальный прогиб наблюдается в средней части профиля гидрокрыла. Continuous or hollow hydraulic wings with reversibly variable profile provide additional operational capabilities. Under the influence of the load, the hydraulic wings bend, while the maximum deflection is observed in the middle part of the wing profile.

На фиг. 1 изображен лист с соединительным элементом в виде местного ослабления ребра; на фиг. 2 ласт с соединительным элементом в виде торсиона; на фиг. 3 аксономентрическое изображение ласта (а жесткость продольных ребер уменьшается непрерывно, б жесткость продольных ребер уменьшается дискретно); на фиг. 4 различные конструкции соединительного элемента, обеспечивающего регулирование угла и усилия поворота лопасти (а вариант с вязко-упругим сопротивлением, б вариант с встроенными пружинами и упорами, в и г варианты с вынесенными пружинами); на фиг. 5 секция ласта при разборном исполнении; на фиг. 6 варианты расположения гидрокрыльев относительно продольной оси ласта; на фиг. 7 варианты исполнения гидрокрыльев в изменяемым профилем; на фиг. 8 типовые поляры симметричного и вогнутого профиля гидрокрыла; на фиг. 9 схема работы ласта. In FIG. 1 shows a sheet with a connecting element in the form of local weakening of the ribs; in FIG. 2 fins with a connecting element in the form of a torsion bar; in FIG. 3 axonometric image of the fins (and the rigidity of the longitudinal ribs decreases continuously, b the rigidity of the longitudinal ribs decreases discretely); in FIG. 4 different designs of the connecting element, providing control of the angle and effort of rotation of the blade (a variant with visco-elastic resistance, b variant with integrated springs and stops, c and d variants with external springs); in FIG. 5 section of the fins for collapsible performance; in FIG. 6 options for the location of hydro wings relative to the longitudinal axis of the fins; in FIG. 7 options for the performance of hydraulic wings in a variable profile; in FIG. 8 typical polares of a symmetrical and concave profile of a hydraulic wing; in FIG. 9 scheme of the flipper.

Лучший вариант осуществления изобретения
Ласт (фиг. 1-3) состоит из крепления 1 ступни, лопасти 2 и соединительного элемента 3. Соединительный элемент 3 может быть выполнен в виде местного ослабления ребра (фиг. 1, 3) или торсиона (фиг. 2), а также может иметь другую форму и/или устройство, обеспечивающие возможность поворота лопасти 2 относительно поперечной оси в обе стороны от исходного положения с упругим возвратом в исходное положение. Лопасть 2 в предпочтительном варианте исполнения включает два продольных боковых ребра 4 и поперечно расположенные гидрокрылья 5, закрепленные между ребрами 4. Однако возможно выполнение лопасти ласта и с другим числом продольных ребер (на чертежах не показано).The best embodiment of the invention
The fins (Figs. 1-3) consist of the attachment of 1 foot, the blade 2 and the connecting element 3. The connecting element 3 can be made in the form of local weakening of the ribs (Fig. 1, 3) or torsion bar (Fig. 2), and can also have a different shape and / or device, providing the possibility of rotation of the blade 2 relative to the transverse axis in both directions from the initial position with elastic return to the original position. The blade 2 in a preferred embodiment includes two longitudinal side ribs 4 and transversely mounted hydro wings 5 fixed between the ribs 4. However, it is possible to make a fins blade with a different number of longitudinal ribs (not shown in the drawings).

Жесткость продольных ребер 4 (произведение модуля упругости материала на момент инерции поперечного сечения ребра) непрерывно или дискретно уменьшается в направлении к задней кромки лопасти 2. The rigidity of the longitudinal ribs 4 (the product of the elastic modulus of the material at the moment of inertia of the cross section of the ribs) continuously or discretely decreases towards the trailing edge of the blade 2.

Непрерывное уменьшение жесткости может быть обеспечено постепенным изменением модуля упругости материала ребер 4 и/или постепенным изменением момента инерции поперечных сечений ребер относительно главной поперечной оси сечения. A continuous decrease in stiffness can be ensured by a gradual change in the elastic modulus of the material of the ribs 4 and / or a gradual change in the moment of inertia of the cross sections of the ribs relative to the main transverse axis of the section.

При выполнении лопасти 2 разъемной в виде секций (фиг. 3, б), каждая из ребер содержит гидрокрыло 5 и фрагменты 6 продольных ребер 4, жесткость продольных ребер 4 уменьшается дискретно. В этом варианте конструктивного исполнения фрагменты 6 продольных ребер 4 соединены между собой с возможностью ограниченного поворота. Эластичные амортизаторы 7 (фиг. 5), которыми снабжены стыкуемые участки соседних секций, обеспечивают возможность поворота на угол 1-8^o.When performing the blades 2 detachable in the form of sections (Fig. 3, b), each of the ribs contains a hydraulic wing 5 and fragments 6 of the longitudinal ribs 4, the rigidity of the longitudinal ribs 4 decreases discretely. In this embodiment, the fragments 6 of the longitudinal ribs 4 are interconnected with limited rotation. Elastic shock absorbers 7 (Fig. 5), which are equipped with abutting sections of adjacent sections, provide the ability to rotate at an angle of 1-8 ^o .

При любом конструктивном исполнении соединительный элемент 3 обеспечивает возможность поворота лопасти 2 (или ближайших к креплению 1 ступни фрагментов 6 боковых ребер 4) на угол 5-75^o.With any design, the connecting element 3 provides the ability to rotate the blade 2 (or closest to the mounting 1 foot fragments 6 of the side ribs 4) at an angle of 5-75 ^o .

Соединительные элементы, изображенные на фиг. 4, содержат регулируемые упоры 8 и упругие элементы 9, имеющие неодинаковую жесткость в направлении прямого и возвратного движения. Регулируемые упоры 8 и упругие элементы 9 могут быть встроенными по месту ослабления продольного ребра 4 (фиг. 4, б) или могут крепиться снаружи ласта (фиг. 4, а, в, г). В конструктивном варианте, показанном на фиг. 4, а, упругие элементы 9 размещены в гидравлическом цилиндре 10, снабженном обратными клапанами 11 для перепуска воды и имеющем проходные отверстия 12 с регулируемым сечением. Гидравлический цилиндр 10 соединен с креплением 1 ступни. В гидравлическом цилиндре 10 находится поршень 13 и проходит шток 14. Свободный конец штока 14 соединен с регулируемым упором 8, установленном на лопасти 2. Возможно также шарнирное крепление гидравлического цилиндра 10 к лопасти 2, а регулируемого упора 8 к креплению 1 ступни. The connecting elements shown in FIG. 4 contain adjustable stops 8 and elastic elements 9 having unequal stiffness in the direction of forward and return movement. Adjustable stops 8 and elastic elements 9 can be integrated at the place of weakening of the longitudinal ribs 4 (Fig. 4, b) or can be mounted outside the fins (Fig. 4, a, c, d). In the embodiment shown in FIG. 4a, elastic elements 9 are placed in a hydraulic cylinder 10 provided with check valves 11 for water bypass and having passage openings 12 with an adjustable cross section. The hydraulic cylinder 10 is connected to the mount 1 foot. A piston 13 is located in the hydraulic cylinder 10 and the rod 14 extends. The free end of the rod 14 is connected to an adjustable stop 8 mounted on the blade 2. It is also possible to hinge the hydraulic cylinder 10 to the blade 2, and an adjustable stop 8 to the foot mount 1.

Гидрокрылья 5 установлены так, что хорда каждого из них составляет с продольной осью лопасти 2 угол от +16^o до 16^o (фиг. 6). Конструкция ласта может предусматривать возможность регулирования угла установки гидрокрыльев 5 и их фиксацию в требуемом положении. Ближнее к креплению 1 ступни гидрокрыло 5 отделено от него промежутком не менее 0,5 длины хорды крыла 5, а ширина промежутков между гидрокрыльями 5 составляет 0,1-1,0 длины хорды. Промежутки между гидрокрыльями 5 имеют одинаковую ширину, либо ширина промежутков увеличивается в направлении задней кромки лопасти 2.Hydro wings 5 are installed so that the chord of each of them makes an angle from +16 ^o to 16 ^o with the longitudinal axis of the blade 2 (Fig. 6). The design of the fins may include the ability to control the angle of installation of the hydraulic wings 5 and their fixation in the desired position. The hydro wing 5 closest to the mount of the 1st foot is separated from it by an interval of at least 0.5 of the length of the wing chord 5, and the width of the spaces between the hydro wings 5 is 0.1-1.0 of the length of the chord. The gaps between the hydraulic wings 5 have the same width, or the width of the gaps increases in the direction of the trailing edge of the blade 2.

Гидрокрылья 5 могут иметь симметричный или несимметричный профиль, как постоянный, так и обратимо изменяемый (фиг. 7). Последнее достигается за счет переменной деформируемости гидрокрыла 5, причем минимальную деформируемость имеет передняя часть гидрокрыла 5, пониженную задняя и максимальную деформируемость имеет средняя часть гидрокрыла 5. На фиг. 7, а, б интенсивность штриховки гидрокрыла 5 соответствует относительной величине упругости материала. Гидрокрылья 5 могут быть изготовлены сплошными (фиг. 7, а, б) или полыми, заполненными жидкостью (фиг. 7, в-е). И в том, и в другом случае гидрокрылья 5 могут содержать закладные элементы 15 в форме тонких пластин или стержней постоянного или переменного сечения (фиг. 7, б, д, е), в том числе составных. Для повышения упругости полых гидрокрыльев 5 в передней части могут быть использованы жесткие лонжероны 16 трубчатой (фиг. 7, в, д) или стержневой (фиг. 7, г, е) формы. Полнота профиля гидрокрыла 5 может поддерживаться с помощью свободного лонжерона 17, закрепляемого на проходящих сквозь него закладных элементах 15 с фиксацией в продольном направлении. Полость гидрокрыла 5 может сообщаться с окружающей водой с помощью щели 18 в задней кромке (фиг. 7, в) или может быть выполнена герметичной (фиг. 7, г-е). Hydro wings 5 can have a symmetric or asymmetric profile, both constant and reversibly variable (Fig. 7). The latter is achieved due to the variable deformability of the hydro-wing 5, with the front of the hydro-wing 5 having minimum deformability, the middle part of the hydro-wing 5 having lower rear and maximum deformability. FIG. 7, a, b, the intensity of hatching of the hydro-wing 5 corresponds to the relative value of the elasticity of the material. Hydro wings 5 can be made solid (Fig. 7, a, b) or hollow, filled with liquid (Fig. 7, c-e). And in fact, and in another case, the hydraulic wings 5 may contain embedded elements 15 in the form of thin plates or rods of constant or variable cross-section (Fig. 7, b, e, e), including composite ones. To increase the elasticity of the hollow hydraulic wings 5 in the front part, rigid spars 16 of a tubular (Fig. 7, c, e) or rod (Fig. 7, d, e) shape can be used. The completeness of the profile of the hydraulic wing 5 can be maintained with the help of a free spar 17, fixed on passing through the embedded elements 15 with fixation in the longitudinal direction. The cavity of the hydro wing 5 can communicate with the surrounding water through the slit 18 in the trailing edge (Fig. 7, c) or can be sealed (Fig. 7, g-e).

Работа устройства
Гидродинамическую силу, действующую на движущееся гидрокрыло, обычно рассматривают как векторную сумму силы сопротивления X, направленной навстречу движению и подъемной силы Y, направленной перпендикулярно силе Х. Их величины определяются по известным из гидродинамики соотношениям:

где C_x коэффициент сопротивления,
C_y коэффициент подъемной силы,
ρ плотность жидкости,
V_нп скорость набегающего потока,
S площадь крыла в плане.Device operation
The hydrodynamic force acting on a moving hydraulic wing is usually considered as the vector sum of the resistance force X directed towards the movement and the lifting force Y directed perpendicular to the force X. Their values are determined by the relations known from hydrodynamics:

where C _{x is} the drag coefficient,
C _{y is} the lift coefficient,
ρ fluid density
V _np speed of the oncoming flow,
S wing area in plan.

При использовании подвижного гидрокрыла в качестве движителя можно из-за малости оптимального угла атаки в первом приближении считать, что максимальная развиваемая сила тяги близка к величине Y. На фиг. 8 представлены поляры зависимости C_y(C_x) при разных углах атаки для симметричного профиля (1) и несимметричного (вогнутого) профиля (2). Из графика видно, что угол атаки a_эк, соответствующий максимальному значению гидродинамического качества K_max C_y/C_x и, следовательно, наиболее экономичному режиму плавания, значительно меньше угла атаки α_max, при котором развивается максимальная сила тяги. Ласты, предназначенные для продолжительного плавания с минимальными затратами энергии, должны при гребке обеспечивать на каждом гидрокрыле угол атаки α ≈ α_эк, а ласты, используемые для плавания с высокой скоростью при повышенных затратах энергии, должны при гребке обеспечивать на каждом гидрокрыле угол атаки α ≈ α_max. Для разных профилей в пределах 4^°≅ α_эк ≅ 12^° и 12^°≅ α_max≅ 22^°.When using a movable hydraulic wing as a propulsion device, we can assume, to a first approximation, that the maximum developed thrust force is close to Y because of the smallness of the optimal angle of attack. In FIG. Figure 8 shows the polarities of the dependence C _y (C _x ) at different angles of attack for the symmetric profile (1) and the asymmetric (concave) profile (2). The graph shows that the angle of attack a _ek , corresponding to the maximum value of the hydrodynamic quality K _max C _y / C _x and, therefore, the most economical mode of swimming, is much smaller than the angle of attack α _max , at which the maximum thrust force develops. Flippers designed for long voyages with minimal energy consumption should provide an angle of attack α ≈ α _ek for each hydro wing, and flippers used for swimming at high speed with increased energy costs should provide an angle of attack α ≈ for each hydro wing α _max . For different profiles within 4 ^° ≅ α _ec ≅ 12 ^° and 12 ^° ≅ α _max ≅ 22 ^° .

На фиг. 9 показана схема работы предлагаемого ласта при гребке вверх и вниз (для плавания на груди), а также треугольники скоростей на каждом крыле. Стрелка S указывает направление движения пловца, стрелка М направление махового движения ласта; А-А продольная ось пловца; C центр поворота лопасти относительно крепления 1 ступни. Результирующая скорость каждого гидрокрыла относительно воды представляет собой векторную сумму одинаковой для всех гидрокрыльев переносной скорости пловца V_п и относительной скорости гидрокрыла V_лi, возникающей при маховом движении ноги и возрастающей (в первом приближении линейно) в направлении от переднего гидрокрыла к заднему, что связано с увеличением расстояния R_i от каждого последующего гидрокрыла до мгновенного центра вращения лопасти O, приблизительно совпадающего с тазобедренным суставом пловца. Результирующая скорость каждого крыла V_i так же, как и обратная ей скорость набегающего потока V_нпi, растет по модулю и меняет угол наклона к направлению движения по закону, также близкому к линейному. То есть для достижения оптимальных углов атаки α для всех гидрокрыльев угол отклонения g каждого последующего гидрокрыла от исходного положения должен увеличиваться от переднего гидрокрыла к заднему практически линейно, что обеспечивается при гребке поворотом каждого последующего гидрокрыла относительно предыдущего на примерно одинаковый угол b_i. Поскольку маховое движение вниз является более мощным, чем движение вверх, упругие элементы, обеспечивающие поворот гидрокрыльев при прямом и возвратном движении, обладают разной жесткостью. Подобный же эффект дает и расположение крыльев под углом к продольной оси лопасти, причем расположение задней кромки каждого крыла выше передней обеспечивает увеличение тяги, а расположение передней кромки выше задней способствует уменьшению энергозатрат.In FIG. 9 shows the operation of the proposed flipper during up and down stroke (for swimming on the chest), as well as speed triangles on each wing. Arrow S indicates the direction of movement of the swimmer, arrow M indicates the direction of the flywheel movement of the flipper; AA longitudinal axis of the swimmer; C center of rotation of the blade relative to the attachment of 1 foot. The resulting speed of each hydro wing relative to water is the vector sum of the swimmer’s portable speed V _p and relative hydro wing speed V _li , which arises with the swing of the leg and increases (linearly as a first approximation) in the direction from the front to the back wing, which is associated with an increase in the distance R _i from each subsequent hydro wing to the instantaneous center of rotation of the lobe O, approximately coinciding with the swimmer's hip joint. The resulting speed of each wing, V _i, as well as the inverse velocity of the incoming flow V _ni , which is _{opposite to it} , grows modulo and changes the angle of inclination to the direction of motion according to a law that is also close to linear. That is, in order to achieve optimal angles of attack α for all hydro wings, the deviation angle g of each subsequent hydro wing from the starting position should increase from the front hydro wing to the back one almost linearly, which is ensured by rowing each subsequent hydro wing with an approximately equal angle b _i relative to the previous one. Since the flywheel downward movement is more powerful than the upward movement, the elastic elements that provide the hydraulic wings rotation during forward and reverse motion have different stiffness. A similar effect is also obtained by the location of the wings at an angle to the longitudinal axis of the blade, and the location of the trailing edge of each wing above the front provides increased traction, and the location of the leading edge above the rear helps to reduce energy consumption.

Промежутки между креплением 1 ступни и первым гидрокрылом 5, а также между гидрокрыльями 5 снижают вихреобразование при работе ласта и обеспечивают благоприятные обтекания гидрокрыльев 5. Кроме того, повышение в узких промежутках скорости потока, омывающего спинку каждого гидрокрыла, приводит к местному падению давления, что сопровождается дополнительным увеличением силы тяги. The gaps between the attachment of the first foot and the first hydraulic wing 5, as well as between the hydraulic wings 5, reduce vortex formation during the operation of the flipper and provide a favorable flow around the hydraulic wings 5. In addition, an increase in the narrow intervals of the flow velocity washing the back of each hydraulic wing leads to a local pressure drop, which is accompanied by an additional increase in traction.

Ласты с помощью креплений 1 ступни фиксируют на ногах пловца. Во время плавания ноги пловца совершают маховые движения попеременно вниз и вверх. При гребке лопасть 2 ласта или ближайший к креплению 1 ступни фрагмент 6 продольных ребер 4 поворачивается в соединительном элемент 3 на угол 5-75^o относительно крепления 1 ступни. Последующие гидрокрылья 5 поворачиваются каждое по отношению к предыдущему на угол 1-8^o. Если ласт снабжен эластичными амортизаторами 7, они упруго сжимаются со стороны, противоположной направлению гребка. Указанные величины углов поворота, определенные расчетным путем и подтвержденные экспериментально, обеспечивают оптимальные углы атаки для всех гидрокрыльев 5 лопасти 2. Отклонение лопасти 2 от исходного положения может быть и упругим, и неупругим. Возврат лопасти 2 в исходное положение происходит упруго, что обеспечивается либо упругостью материала (например, торсиона), либо действием упругих элементов 9 (пружин).Flippers with the help of fastenings of 1 foot are fixed on the swimmer's legs. During swimming, the swimmer's legs make swing movements alternately down and up. When rowing, the blade 2 of the flipper or the fragment 6 of the longitudinal ribs 4 closest to the mount of the 1 foot rotates in the connecting element 3 by an angle of 5-75 ^° relative to the mount of the 1 foot. Subsequent hydro wings 5 rotate each relative to the previous one at an angle of 1-8 ^o . If the fins are equipped with elastic shock absorbers 7, they are elastically compressed from the side opposite to the direction of the stroke. The indicated values of the rotation angles, determined by calculation and confirmed experimentally, provide optimal angles of attack for all hydraulic wings 5 of the blade 2. The deviation of the blade 2 from its original position can be both elastic and inelastic. The return of the blade 2 to its original position occurs elastically, which is ensured either by the elasticity of the material (for example, a torsion bar), or by the action of elastic elements 9 (springs).

Более широкие возможности использования предоставляет ласт с соединительным элементом, конструкция которого показана на фиг. 4, а. При движении поршня 13 в каком-либо направлении обратный клапан 11 беспрепятственно пропускает воду в одну из полостей гидравлического цилиндра 10. Выход жидкости с противоположной стороны гидравлического цилиндра 10, ограниченный регулируемым сечением проходного отверстия 12, вызывает сопротивление, пропорциональное квадрату или первой степени скорости истечения, зависящей от резкости махового движения ласта. При плавном (экономичном) движении сопротивление истечению незначительно, и лопасть 2 отклоняется на больший угол, обеспечивая угол атаки α_эк. При резком (скоростном) гребке сопротивление истечению жидкости возрастает, и соединительный элемент 3 проявляет большую жесткость, ограничивая угол поворота лопасти 2 и обеспечивая угол атаки α_max.A wider range of use is provided by a fins with a connecting element, the construction of which is shown in FIG. 4 a. When the piston 13 moves in any direction, the check valve 11 freely passes water into one of the cavities of the hydraulic cylinder 10. The liquid outlet from the opposite side of the hydraulic cylinder 10, limited by the adjustable cross section of the bore 12, causes a resistance proportional to the square or the first degree of the flow rate, depending on the sharpness of the fins swing motion. With a smooth (economical) movement, the flow resistance is negligible, and the blade 2 deviates by a larger angle, providing an angle of attack α _ek . With a sharp (high-speed) stroke, the resistance to fluid flow increases, and the connecting element 3 exhibits greater rigidity, limiting the angle of rotation of the blade 2 and providing an angle of attack α _max .

Гидрокрылья обратимо изменяемого профиля (фиг. 7) работают, как описано выше, но, кроме того, еще и прогибаются, располагаясь вогнутостью к набегающему потоку и выпуклостью в сторону, противоположную нагрузке. Закладные элементы 15 обратимо прогибаются вместе с гидрокрыльями 5. Если закладные элементы 15 выполнены составными (фиг. 7, е), их части при прогибе смещаются в продольном направлении одна относительно другой. При работе гидрокрыла 5, полость которого сообщается с окружающей водой (фиг. 7, в), его прогиб будет сопровождаться истечением воды из полости, а восстановление исходного профиля гидрокрыла 5 поступлением воды в полость через щель 18. Форма, которую профиль гидрокрыла принимает при маховом движении ласта, показана на чертеже штрих-пунктирной линией. У такого гидрокрыла характеристики K_max и C_ymax (фиг. 8) значительно превосходят аналогичные характеристики гидрокрыла с неизменяемым профилем, то есть обеспечивают дополнительное улучшение эксплуатационных свойств ласт.Hydro wings of a reversibly variable profile (Fig. 7) work as described above, but, in addition, they also bend, being concave to the incoming flow and convex to the side opposite to the load. The embedded elements 15 are reversibly bent along with the hydro wings 5. If the embedded elements 15 are made composite (Fig. 7, f), their parts are deflected in the longitudinal direction relative to one another when deflected. During operation of the hydro wing 5, the cavity of which communicates with the surrounding water (Fig. 7, c), its deflection will be accompanied by the outflow of water from the cavity, and the restoration of the original profile of the hydro wing 5 by the entry of water into the cavity through the gap 18. The shape that the wing profile takes on the movement of the fins, shown in the drawing by a dashed-dotted line. For such a hydro wing, the characteristics of K _max and C _ymax (Fig. 8) significantly exceed the similar characteristics of a hydro wing with an unchanged profile, that is, they provide an additional improvement in the operational properties of the fins.

Claims

1. The fins, including the mounting of the foot and the blade, containing at least one transverse hydrofoil, mounted on at least one longitudinal rib with gaps between the mounting of the foot and the hydraulic wings, characterized in that the blade is connected to the mounting of the foot by a connecting element that allows the blade to rotate relative to the transverse axis on both sides of the starting position with an elastic return to the starting position, and the stiffness of the ribs decreases towards the trailing edge of the blade.

2. The fins according to claim 1, characterized in that the connecting element provides the ability to rotate the blade at an angle of 5 75 ^o , and the chord of each of the hydro wings makes an angle of ± 16 ^o with the longitudinal axis of the blade.

3. The fins according to claim 2, characterized in that the connecting element is made in the form of local weakening of a longitudinal rib or torsion bar.

4. The fins according to claim 2, characterized in that the connecting element is made in the form of an elastic hinge.

5. The fins according to claim 1, characterized in that the hydro wing close to the foot mount is separated from it by a gap of at least 0.5 of the length of the wing of the chord of the wing, and the width of the spaces between the wings of the wing is 0.1 1.0 of the length of the chord.

6. The fins according to claim 5, characterized in that the gaps between the hydro wings have the same width or the width of the gaps increases towards the trailing edge of the blade.

7. The fins according to claim 1, characterized in that the stiffness of the longitudinal ribs decreases discretely, and the blade is detachable in the form of sections, each of which contains a wing and fragments of the longitudinal ribs to which it is attached, and the sections are rotatably connected.

8. The fins according to claim 7, characterized in that the abutting sections of adjacent sections are provided with elastic shock absorbers, enabling rotation at an angle of 1 8 ^o .

9. The fins according to claim 4, characterized in that the connecting element contains adjustable stops and elastic elements having unequal stiffness in the direction of forward and reverse movements.

10. The fins according to claim 9, characterized in that the adjustable stops and elastic elements are removably attached outside the fins.

11. The fins according to claim 10, characterized in that the elastic elements are placed in a hydraulic cylinder equipped with a check valve for water bypass and having a passage opening with an adjustable cross section.

12. Flippers 1 to 11, characterized in that the hydro wings have an asymmetric and / or reversibly variable profile.

13. The fins according to claim 12, characterized in that the hydro wings have a variable deformability, minimum in the front of the hydro wing and maximum in the middle part.

14. The fins according to claim 13, characterized in that the hydro wings are made hollow, the cavity of the hydro wing being filled with liquid, and a rigid rod or tubular spar runs along the front of the cavity.

15. Fins according to claim 13 or 14, characterized in that the hydro wings contain embedded elements in the form of thin plates or rods.