RU2179875C2

RU2179875C2 - Ski-wheel (bicycle-type vehicle)

Info

Publication number: RU2179875C2
Application number: RU99115418A
Authority: RU
Inventors: В.В. Дружинин
Original assignee: Дружинин Виктор Владимирович
Priority date: 1999-07-14
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2002-02-27

Abstract

FIELD: domestic equipment, sports, medicine. SUBSTANCE: ski has base, foot-supporting platform and foot fastening device. Base is made arced, with radius of arc of circle equal to distance between individual's foot ankle joint to ground surface. Foot fastening device is arranged on front part of supporting platform so as to be adjusted in vertical plane. Supporting platform is arranged in front part of plane of chord rigidly attached to base. When bicycle-type vehicle is driven on ground, asphalt road or country road, movement of a single-wheel bicycle is simulated, which results in substantial reduction of rocking up-and-down motion of individual's center of gravity. Driving on bicycle-type vehicle increases speed of movement by 20-30%, parasite consumption of energy is reduced by about two times as compared to common walking (on bicycle such reduction amounts to 3-4 times). Also, impact loading of leg joints and spine is decreased. EFFECT: simplified construction and manufacture and wider range of usage. 4 cl

Description

Изобретение относится к технике создания приспособлений для удовлетворения жизненных потребностей человека, в частности к созданию приспособлений для ходьбы по асфальту, земле, пересеченной местности, и может использоваться в бытовых, медицинских и спортивных целях. The invention relates to techniques for creating devices to meet the vital needs of a person, in particular to the creation of devices for walking on asphalt, earth, rough terrain, and can be used for domestic, medical and sports purposes.

Существует ряд приспособлений для передвижения человека: лыжи (по снегу), коньки (по льду), роликовые лыжи, коньки, скейтборд (по асфальту), самокат, костыли, ходули, которые в тех или иных условиях облегчают передвижение человека и (или) увеличивают скорость [1-3]. There are a number of devices for moving a person: skiing (in the snow), ice skates (on ice), roller skis, ice skates, a skateboard (on asphalt), a scooter, crutches, stilts, which under certain conditions facilitate the movement of a person and (or) increase speed [1-3].

Общие недостатки этих приспособлений следующие:
- они предназначены для спорта и развлечений и практически не используются в быту;
- узкая привязка к климатическим и дорожным условиям;
- ограниченность их использования, связанная с возрастом и состоянием человека.The common disadvantages of these devices are as follows:
- they are intended for sports and entertainment and are practically not used in everyday life;
- narrow binding to climatic and road conditions;
- the limitations of their use associated with the age and condition of the person.

Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в повышении эффективности ходьбы человека по земле, асфальту, пересеченной местности при устранении указанных выше ограничений, т.е. при любых вариантах использования. The technical task of the invention is to increase the efficiency of a person walking on the ground, asphalt, rough terrain while eliminating the above limitations, i.e. under any use cases.

Технический результат: увеличение скорости примерно в 1,2-1,3 раза по сравнению с обычной ходьбой происходит за счет увеличения "длины" ноги и частоты шагов; уменьшение паразитных затрат энергии при ходьбе примерно в два раза или, что то же самое, увеличение эффективности передвижения; уменьшение ударной нагрузки на суставы ноги, позвоночник и сердце, а также нивелирование неровностей дороги за счет большого радиуса "колеса". Technical result: an increase in speed of about 1.2-1.3 times compared with ordinary walking occurs due to an increase in the "length" of the legs and the frequency of steps; about half reduction in parasitic energy expenditures when walking or, what is the same, increase in the efficiency of movement; reduction of shock load on the joints of the legs, spine and heart, as well as the leveling of road irregularities due to the large radius of the "wheel".

Технический результат достигается тем, что в известной лыже, содержащей основание, опорную площадку для обуви и крепление для обуви, новым является то, что основание лыжи выполнено искривленным по дуге окружности с радиусом, равным расстоянию от берцового сустава человека до поверхности земли. В передней части плоскости хорды, жестко соединенной с основанием, установлена опорная площадка, на которой с возможностью регулировки по высоте размещено крепление для обуви. Основание лыжи выполнено с длиной не менее длины шага человека и шириной не менее ширины стопы человека. Лыжа изготовлена из легкого высокопрочного материала. Основание лыжи снабжено покрытием, обеспечивающим сцепление с дорогой. The technical result is achieved by the fact that in a known ski containing a base, a shoe support area and a shoe holder, it is new that the base of the ski is made curved along an arc of a circle with a radius equal to the distance from the tibia of a person to the surface of the earth. In the front part of the plane of the chord, rigidly connected to the base, a support platform is installed on which a shoe holder is mounted with height adjustment. The base of the ski is made with a length not less than the step length of a person and a width not less than the width of the foot of a person. The ski is made of lightweight high-strength material. The base of the ski is coated with a grip.

Основание, искривленное по дуге окружности с радиусом, равным расстоянию от берцового сустава до земли, позволяет человеку двигаться на лыжах без смещения (или с незначительным смещением) центра тяжести. The base, curved along an arc of a circle with a radius equal to the distance from the tibial joint to the ground, allows a person to ski without displacement (or with a slight displacement) of the center of gravity.

Передвижение на предлагаемых лыжах основано на качении, в связи с чем опорная площадка для обуви размещена в передней части плоскости хорды. При этом имеется возможность регулировки по высоте площадки крепления обуви. Movement on the proposed skis is based on rolling, and therefore the shoe support area is located in front of the chord plane. At the same time, it is possible to adjust the height of the shoe mount.

В целом при передвижении на предлагаемых лыжах уменьшаются затраты энергии на передвижение, что облегчает и ускоряет ходьбу и уменьшает нагрузки на суставы. В частности, это может быть использовано для больных радикулитом, артритом, а также во время реабилитационного периода после инфаркта. In general, when moving on the proposed skis, energy costs for movement are reduced, which facilitates and accelerates walking and reduces the load on the joints. In particular, it can be used for patients with radiculitis, arthritis, as well as during the rehabilitation period after a heart attack.

Опорная площадка (платформа) может двигаться вверх или вниз, для того чтобы расстояние от земли до берцового сустава совпадало с фиксированным радиусом кривизны лыжи. Ширина опорной площадки равна или чуть больше ширины стопы человека. The supporting platform (platform) can move up or down, so that the distance from the ground to the tibial joint coincides with a fixed radius of curvature of the ski. The width of the supporting platform is equal to or slightly larger than the width of the human foot.

Длина искривленного основания лыжи по дуге должна быть не менее ширины шага, т.е. примерно 50-70 см. В целом эта конструкция обеспечивает устойчивость человека при передвижении. Слой резины на основании лыжи нужен для лучшего сцепления с дорогой, так как лыжи-колесо не скользят, а катятся. The length of the curved base of the ski along the arc should not be less than the step width, i.e. approximately 50-70 cm. In general, this design provides human stability when moving. A layer of rubber on the base of the ski is needed for better traction, since the wheel-skis do not slip, but roll.

Предлагаемая лыжа, в силу своих конструктивных особенностей, названа автором лыжей-колесом. Так как движение на ней напоминает движение на одноколесном велосипеде, то ей дано новое название - велоход. The proposed ski, due to its design features, is called the ski-wheel by the author. Since the movement on it resembles the movement on a unicycle, it was given a new name - a bicycle rover.

Велоход - это две короткие (50-70 см в длину) лыжи, искривленные по дуге окружности. Радиус этой окружности равен расстоянию от берцового сустава до земли, т.е. это расстояние 0,9-1,2 м. Это сделано для того, чтобы, как будет показано ниже, центр тяжести человека не смещался (или смещался незначительно) вверх-вниз при движении на велоходе. A bicyclist is two short (50-70 cm long) skis, curved along an arc of a circle. The radius of this circle is equal to the distance from the tibial joint to the ground, i.e. this distance is 0.9-1.2 m. This is done so that, as will be shown below, the center of gravity of a person does not shift (or shift slightly) up and down when moving on a bicycle.

При этом расстояние от берцового сустава до земли подгоняется повышением или понижением платформы, на которую крепится нога человека, с помощью прокладок или винтового механизма. При этом достигается совпадение длины ноги человека и радиуса закругления лыжи. Нога крепится на передней части лыжи, так что сами лыжи выдвинуты назад. At the same time, the distance from the tibial joint to the ground is adjusted by raising or lowering the platform on which the person’s foot is attached, using gaskets or a screw mechanism. In this case, a match is achieved between the length of the person’s legs and the radius of the curve of the ski. The foot is attached to the front of the ski, so the skis themselves are pulled back.

Когда человек поднимает правую ногу, не сгибая ее в колене, то задний конец правой лыжи подтягивается вперед и совпадает с передним концом левой лыжи. В этом положении две ноги (спицы) и две лыжи (две дуги) велохода образуют часть большого колеса с радиусом, равным длине ноги человека. Ось колеса проходит через берцовый сустав. После этого происходит толчок носком левой ноги и человек перекатывается на приподнятой правой лыже вперед так, что его правая нога принимает вертикальное положение. После этого левая нога переносится вперед так, что задняя часть левой лыжи совпадает с передней частью правой и снова происходит перекат. When a person raises his right leg without bending it at the knee, the rear end of the right ski is pulled forward and coincides with the front end of the left ski. In this position, two legs (knitting needles) and two skis (two arches) of a motorcyclist form part of a large wheel with a radius equal to the length of a person’s leg. The axis of the wheel passes through the tibial joint. After this, the toe of the left foot is pushed and the person rolls forward on the raised right ski so that his right foot assumes an upright position. After that, the left leg is moved forward so that the back of the left ski coincides with the front of the right and roll again.

Можно сказать, что движение на велоходе напоминает движение на одноколесном велосипеде. We can say that the motion on a bicycle is reminiscent of a motion on a unicycle.

В этой аналогии и кроется причина эффективности велохода. Известно, что при ходьбе центр тяжести человека качается вверх-вниз на 3-4 см на каждом шаге. Из-за этого примерно 30-35% затрачиваемой человеком энергии при ходьбе идет непосредственно на перемещение вперед, а остальные 70-65% энергии расходуется на поднятие центра тяжести тела. Эта часть составляет паразитные затраты энергии. При движении на обычном велосипеде центр тяжести человека, если исключить ноги, не меняет своей высоты. Из-за этого почти 80% затрачиваемой велосипедистом энергии тратится на передвижение вперед и движение на велосипеде по ровной поверхности в три или более раза (по скорости и затратам энергии) эффективней пешей ходьбы. In this analogy lies the reason for the effectiveness of the bike. It is known that when walking, the person’s center of gravity sways up and down by 3-4 cm at each step. Because of this, approximately 30-35% of the energy spent by a person when walking goes directly to moving forward, and the remaining 70-65% of the energy is spent on raising the center of gravity of the body. This part makes up parasitic energy expenditures. When driving a regular bicycle, the center of gravity of a person, if you exclude the legs, does not change its height. Because of this, almost 80% of the energy spent by a cyclist is spent on moving forward and cycling on a flat surface three or more times (in speed and energy consumption) is more efficient than walking.

При движении на велоходе, как и на велосипеде, уменьшается качание центра тяжести. В наших испытаниях обнаружено, что центр тяжести качается примерно на 1,5 - 2 см на каждом шаге, по сравнению с 3-4 см при обычной ходьбе. Таким образом, лыжа - колесо (велоход) является по экономии энергии и эффективности передвижения промежуточным звеном между обычной ходьбой и велосипедом. По результатам наших испытаний мы оцениваем полезные и паразитные затраты при передвижении на велоходе как 50%-50%. When driving on a bicycle, as well as on a bicycle, the swing of the center of gravity decreases. In our tests, it was found that the center of gravity sways by about 1.5 - 2 cm at each step, compared with 3-4 cm during normal walking. Thus, skiing - a wheel (bicycling) is an intermediate link between ordinary walking and cycling in terms of energy saving and efficiency of movement. According to the results of our tests, we estimate the useful and parasitic costs when traveling on a bike as 50% -50%.

Велоход может быть создан из дерева, легкого металла, пластика, пенопласта и любого другого прочного материала. Вес одной лыжи в нашем варианте (решетчатая конструкция, швеллер и уголок из алюминия) составляет 1,1 кг. Лыжа велохода, изготовленная из пенопласта, весит 0,5 кг. За счет совершенствования конструкции и выбора более легкого и прочного материала вес одной лыжи может быть уменьшен до 0,3 кг. Нога в ботинке крепится к платформе с помощью жесткого крепления (ремни, скобы, лыжные крепления). The bike can be made of wood, light metal, plastic, polystyrene and any other durable material. The weight of one ski in our version (lattice structure, channel and aluminum corner) is 1.1 kg. A cycling ski made of polystyrene weighs 0.5 kg. By improving the design and choosing a lighter and more durable material, the weight of one ski can be reduced to 0.3 kg. The leg in the boot is attached to the platform with a hard mount (belts, staples, ski mounts).

Ближайшим аналогом велохода является обувь (кроссовки) с закругленными носками и пятками на подошве. Но так как длина подошвы кроссовки значительно меньше 0,5-0,7 м и радиус закругления не регулируется под реальную длину ноги, то эффект колеса тут может проявиться лишь при очень коротком шаге. The closest analogue to the bike is shoes (sneakers) with rounded toes and heels on the soles. But since the length of the sole of the sneaker is much less than 0.5-0.7 m and the radius of curvature is not regulated by the actual length of the leg, the effect of the wheel here can only appear with a very short step.

Работоспособность велохода была проверена на модели. Каждая из лыж состоит из двух алюминиевых полозьев, изогнутых по дуге радиуса 1 метр. Каждую дугу стягивает жесткая хорда из алюминиевого уголка. Неизменность радиуса дуги поддерживают стойки между дугой и хордой. Две такие дуги-полоза соединены горизонтальными планками из алюминия на винтах и заклепках. Ширина лыжи - 10 см. Вся конструкция носит решетчатый характер. На передней части лыжи крепится платформа (дерево, пластик) под ботинок (кроссовку), которая может приподниматься или опускаться за счет изменения числа прокладок или за счет специального винтового устройства. При этом фиксированный радиус лыжи подгоняется под реальную длину ноги человека. Ботинок крепится к платформе двумя ремнями. На алюминиевые полозья-дуги наклеены резиновые полосы для лучшего сцепления с дорогой. Вес одной лыжи составил 1,1 кг. The performance of the bike was tested on the model. Each ski consists of two aluminum skids, curved along an arc of radius 1 meter. A rigid chord from an aluminum corner pulls together each arc. The constant radius of the arc is supported by the struts between the arc and the chord. Two such skid arcs are connected by horizontal aluminum strips on screws and rivets. The width of the ski is 10 cm. The whole structure is latticed. On the front of the ski, a platform (wood, plastic) is mounted under the boot (sneaker), which can be raised or lowered by changing the number of pads or by means of a special screw device. In this case, the fixed radius of the ski is adjusted to the real length of the person’s legs. The boot is attached to the platform with two straps. Rubber strips are glued to the aluminum skids for better grip. The weight of one ski was 1.1 kg.

Были проведены многочисленные испытания на длинные и короткие расстояния по асфальту, земле, полю, лесу, в городских условиях. Велоход позволяет подниматься по лестнице и преодолевать барьеры. Испытания подтвердили указанные выше преимущества велохода при ходьбе по сравнению с обычной обувью или обувью с закруглениями на концах подошвы. Numerous tests were carried out for long and short distances on asphalt, earth, field, forest, in urban conditions. The bike ride allows you to climb stairs and overcome barriers. Tests confirmed the aforementioned cycling advantages when walking compared to regular shoes or shoes with rounding at the ends of the sole.

Велоход очень прост в изготовлении и может быть использован людьми самого разного возраста, так как это фактически обувь с искривленной и выдвинутой назад подошвой, а хождение на велоходе почти не отличается от обычной ходьбы и в течение 15 мин можно научиться на нем ходить. The bike is very easy to manufacture and can be used by people of all ages, since it is actually shoes with a curved and extended back sole, and walking on a bike is almost the same as normal walking and you can learn to walk on it for 15 minutes.

Источники информации
1. Заявка на изобретение 93012771, 10.03.93, кл. А 63 С 5/025, 13/00. Лыжи охотничьи.Sources of information
1. Application for invention 93012771, 03/10/93, cl. A 63 C 5/025, 13/00. Hunting skis.

2. Заявка на изобретение 94035206, 26.09.94, кл. А 63 С 5/025. Короткая лыжа. 2. Application for invention 94035206, 09/26/94, cl. A 63 C 5/025. Short ski.

3. Патент RU 2111041 по кл. А63 С 5/00 - прототип. 3. Patent RU 2111041 according to class A63 C 5/00 - prototype.

Claims

1. A ski containing a base, a support platform for shoes and a shoe holder, characterized in that the base is made in an arc of a circle with a radius equal to the distance from the tibia of a person to the ground, in the front of the plane of the chord rigidly attached to the base, a support is installed a platform on which a shoe holder is placed with height adjustment.

2. Ski under item 1, characterized in that the base of the ski is made with a length of not less than the step length of a person and a width of not less than the width of the foot of a person.

3. Ski under item 1 or 2, characterized in that it is made of lightweight, high-strength material.

4. Ski according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the base of the ski is provided with a coating that provides grip.