Разработки

АКВАПЕДЫ

06.03.2015
АКВАПЕДЫТо, что перемещаться по воде можно, сидя па бревне и отталкиваясь от воды первой попавшейся под руки палкой, известно уже много тысяч лет. За столь солидный исторический срок изобретательное человечество додумалось лишь выдолбить в бревне углубление, а коней палки обтесать в виде лопасти весла. И в наше время как техника, так и средства гребли остаются примерно такими же, что и во времена фараонов.
 
Что же это за таинственный процесс, с трудом поддающийся эволюции, и каковы основные принципы взаимодействия двигателя и движителя — человека и весла?
 
Архимедов рычаг — вот что представляет собой, по сути, весло. Рычаг, к одному из концов которого (вальку) гребец прикладывает свои не столь уж значительные усилия. Другой конец весла (лопасть) при этом перемещается в воде, и на нем появляется так называемый «упор», благодаря которому судно движется.
 
При гребле в работе активно участвуют мышцы рук, спины, плечевые мышцы. Поскольку наибольшее усилие могут развивать мышцы-сгибатели, то человек вынужден садиться в лодку спиной к направлению движения. Такая посадка не только неудобна, но и опасна для гребца.
 
Эти недостатки побуждали многих изобретателей к поиску новых конструктивных решений, которые позволили бы более полно использовать энерговооруженность человека, создали бы ему лучшие условия для гребли и управления.
 
При всем разнообразии запатентованных конструкций подавляющее большинство их имеет ножной привод. Здесь вместо рук в работу включаются существенно более сильные и выносливые ноги, а посадка гребца гарантирует прекрасный обзор.
 
Ножной привод, руль, педали — эти атрибуты так хорошо знакомого нам велосипеда, очевидно, и дали название виду судов с двигателем в одну человеческую силу — «водный велосипед» или «аквапед».
 
Аквапеды объединяют большую группу воднотранспортных средств, которые порою РОДНИ1 лишь ножной привод. Во всем остальном мысль изобретателей идет по самым различным направлениям.
 
В простейшем случае, не мудрствуя лукаво, прикрепляют к осям велосипеда на зажимах поплавки, а на заднее колесо устанавливают гребные лопатки. Конструкция подобного велосипеда, разработанная в 1934 году А Л. Поповым, изображена на рисунке 1. Устройство поплавков на велосипеде Попова весьма своеобразное. Они имеют треугольное сечение и мягкую обшивку, что позволяет складывать их в гармошку при передвижении по суше. В сложенном виде они занимают минимум места и лишь незначительно увеличивают габариты велосипеда. При трансформации в аквапед поплавки опускаются вниз, находящиеся в них пружины освобождаются и расправляют поплавки, придавая им необходимую форму.
 
АКВАПЕДЫ
 
Велосипед Попова прост по конструкции, легок и удобен в сухопутном варианте. Однако эти положительные качества сказываются только на суше. В воде же узкая «колея» поплавков в сочетании с высоко расположенным центром тяжести уменьшает устойчивость аквапеда, к тому же клиновидные поплавки обладают значительным сопротивлением движению.
 
Если аквапед Попова был спроектирован в расчете на его преимущественное передвижение по суше, то водный велосипед, разработанный в 1939 году Л. А Овчинниковым (рис. 2), предназначен в основном для передвижения по воде Здесь для повышения остойчивости и снижения сопротивления движению используются широко разнесенные длинные поплавки обтекаемой формы. Большое удлинение поплавков, их цилиндрическая форма, обладающая минимальной поверхностью при заданном объеме, — все это позволяет развивать на воде более высокую скорость, чем на велосипеде Попова. Этому способствует и более совершенный движитель — гребной винт, кинематически связанный с задним колесом фрикционным роликом.
 
Близкий по конструкции аквапед запатентовали в США. Он передвигался по воде на двух поплавках, закрепленных на велосипедной раме (рис. 3). Его движитель такой же, что и у велосипеда Попова. Следует заметить, что аквапед не сможет развить на воде достаточно большой скорости из-за неудачно выбранного движителя, да и езда по суше на таком велосипеде вряд ли сможет доставить удовольствие из-за громоздких поплавков.
 
Вторая, наиболее интересная и многочисленная группа аквапедов — разнообразные «мускулоходы» с ножным приводом. Их отличает более низкая посадка аквапедиста. что, в свою очередь, снижает центр тяжести, а следовательно, и увеличивает остойчивость. Они обладают также большей скоростью и повышенной мореходностью по сравнению с амфибиями, что и сделало их более популярными, чем комбинированные водо-сухопутные велосипеды.
 
При знакомстве с такими аквапедами поражает разнообразие конструкций корпусов, движителей, приводных устройств. Рассмотрим только несколько проектов.
 
На рисунке 4 — простейшая конструкция гибрида обычной весельной прогулочной лодки и аквапеда. Коленчатый вал сделан из стального прутка, закрепленного в двух подшипниках на бортах лодки, на его концы насажены несколько лопастей (можно использовать обрезанные лопасти весел). На транец лодки навешивается руль, связанный гибкими или жесткими тягами с рулевым устройством. Переоборудовать любую весельную лодку под ножной привод несложно. В Англии, например, серийно выпускается набор деталей для трансформации популярной лодки «Спортиак» в аквапед.
 
Но все же наибольшее распространение получили многокорпусные мускулоходы. Объясняется это большей их остойчивостью и быстроходностью. Такое сочетание качеств получается из-за большой ширины аквапеда при сравнительно длинных и узких корпусах.
 
Многие, вероятно, неоднократно встречались на пляжах с педальным катамараном (он изображен на третьей странице обложки, рисунок 3). Это два заостренных спереди цилиндрических поплавка, объединенных в катамаран двумя сиденьями, расположенными рядом. Привод на гребные колеса осуществляется с помощью коленчатого вала и двух пар педалей. Управление своеобразное — каждое гребное колесо связано только со своей парой педалей, и изменение курса достигается за счет разницы скоростей вращения гребных колес. По устойчивости и быстроходности катамаран превосходит обычную прогулочную гребную лодку.
 
Несколько иначе выглядит двухкорпусной водный велосипед, разработанный в США (рис. 5). Ею монолитный корпус из термопласта или стеклопластика состоит из поплавков, палубы и кожуха для движителя. Движитель — бесконечная лента с гребными лопатками, перемещается двумя педалями велосипедного типа. Управляется аквапед обычным транцевым рулем.
 
Такая конструкция делает суденышко чрезвычайно удобным для рыбной ловли и прогулок по воде. Кожух защищает седоков от брызг, а широкая палуба позволяет удобно расположить вещи и имущество во время похода. Заполнение поплавков вспенивающимся материалом (пенопластом) делает водный велосипед непотопляемым. И наконец, принятая конструкция корпуса весьма технологична, что позволяет промышленности организовать крупносерийное производство. Подобный аквапед выпускается и в Канаде (рис. 4 на обл.).
 
АКВАПЕДЫ
 
Все рассмотренные конструкции имеют привод, подобный велосипедному. Однако ему свойствен крупный недостаток: большая часть сил аквапедиста тратится непроизводительно — на сжатие и растяжение шатунов, что не прибавляет скорости. Замена вращательного движения педалей поступательным (или близким к поступательному) позволяет полнее использовать затрачиваемую энергию. Альтернативой шатунному илн кривошипному приводу является рычажнотросовый привод (см. «М-К» № 7 за 1976 год), нашедший применение в «сухопутных» велосипедах. Не миновало это новшество и водные велосипеды.
 
В 1929 году нашими соотечественниками А. И. Мееровым и К. С. Лопатиным был получен патент на двухкорпусный водный велосипед с тягами из стального троса (рис. 6).
 
В их машине много интересных конструктивных решений. Педали, расположенные на длинных рычагах (шатунах), связаны стальными гибкими тросами с гребным валом. Благодаря длине рычагов педали движутся по дуге большого радиуса, причем сила ног прикладывается почти по касательной к этой дуге, поэтому потери энергии минимальны. Педали работают независимо друг от друга, и работать ногами можно попеременно или одновременно.
 
Тросы связаны с гребным валом через барабаны с храповым механизмом. При нажатии на педаль трос начинает вращать барабан, который, в свою очередь, передает вращающий момент через храповой механизм на гребной вал. Одновременно трос натягивает возвратную пружину. Она возвращает педаль в исходное положение, как только с нее снимается усилие. В качестве движителя используется гребной винт, а для управлении — расположенный в носовой части руль.
 
Во Франции построили и трехкорпусные аквапеды (рис. 2 и 5 на обл.), состоящие из трех поплавков и рамы с установленными на ней приводом, движителем и рулевым устройством.
 
Движителем первого трехкорпусного аквапеда был гребной винт, приводимый во вращение шатунным приводом через редуктор. На втором — использовались гребные колеса.
 
Различны и способы управления обоими аквапедами: в одном случае рулем служил передний поплавок, во втором обычный руль, навешенный в кормовой части.
 
Даже скромный обзор показывает многообразие конструкций. Выбор той или иной будет зависеть от назначения велосипеда, от имеющихся материалов, района плавания.
 
Для автолюбителей и рыболовов хорош аквапед, показанный на рисунке 5. Он компактен, удобен для перевозки на крыше автомобиля, неприхотлив к условиям хранения. Такой велосипед может применяться и как прогулочное судно.
 
Для водного туризма рекомендуется аквапед-катамаран, собранный из двух байдарок (рис. 1 на обл.). Он отвечает основным требованиям, предъявляемым к туристскому судну: транспортабелен, имеет малый вес, прост по конструкции при достаточно высокой мореходности и остойчивости.
 
Туристский аквапед состоит из двух обычных разборных байдарок, двух гребных колес, кривошипа и рулевого устройства. Все основные элементы монтируются на раму, соединяющую корпуса между собой, которая крепится к бимсам байдарок. Такое решение позволяет обойтись без переделки корпусов.
 
Для уменьшения количества дополнительных деталей (в походе и иголка тянет!) максимально использованы узлы байдарок и элементы их оснащения: например, штатные рули байдарок — для управления, лопасти байдарочных весел для гребных колес...
 
Грести может один или несколько человек. В последнем случае целесообразно применить раздельный привод на гребные колеса каждого борта — это обеспечит аквапеду лучшую маневренность.
 
Движителем может служить гребной винт, однако для туристского варианта целесообразнее применить гребные колеса — для них не нужен редуктор, они ие боятся водной растительности и улучшают маневренность.
 
Рама собирается из деревянных реек, дюралюминиевых профилей или труб на болтах-барашках. В разобранном виде она не занимает много места и может быть быстро собрана.
 
Грузоподъемность такого гибрида в зависимости от типа байдарок может составить 4—6 человек и до 200 кг груза, который может быть размещен в корпусах и на мостике.
 
Разумеется, компоновка водного велосипеда может быть и другой — это зависит от конструктора.
 
Если вы хотите проводить свое свободное время на воде, то не покупайте моторную лодку и не стройте катер — шума вам хватает и в городе. Лучше засучите рукава и сделайте аквапед. Несколько часов иа воде — и ваши ослабевшие от городской жизни мышцы снова станут упругими, сердце начнет работать как мотор, а здоровый руминец на щеках вызовет зависть окружающих.
 
В. СОРОКИН, инженер




Рекомендуем почитать
  • «КУЗНЕЧИК» С МОТОРОМ Д-6

    «КУЗНЕЧИК» С МОТОРОМ Д-6Все чаще и чаще в редакционной почте встречаются объемистые пакеты с чертежами и описаниями самодельных микромотоциклов. Принципиальное их отличие от разработок прежних лет — удачное сочетание в конструкциях стандартных и самодельных узлов. Вторая существенная деталь — резко улучшившийся внешний вид, смелые дизайнерские решения.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.