Подводный велосипед
Акваскиппер — водный велосипед на подводных крыльях
Акваскиппер — изобретение, совмещающее в своем внешнем виде сочетание велосипеда и мотоцикла. Этот способ продвижения по воде обязательно кому-то покажется нелепым — ведь на этом средстве для осуществления плавания по воде отсутствуют педали или мотор, но его распространенность ничуть не испытает каких-либо изменений.
Каким же образом это тяжелое плавсредство с пилотом плывет и быстро двигается?
Почему акваскиппер устойчив?
На первый взгляд, конструкция этого водного приспособления весьма незатейлива и непритязательна. Широкая площадь для ног двумя стойками жестко привязана с основным задним крылом. От задней стоянки для ног вперед уходит рама, оканчивающаяся рулевой втулкой, очень похожей на велосипедную.
Рулевая поперечина продолжается «бушпритом», связанным шарнирно с изогнутой стойкой переднего стабилизирующего крыла. Немного впереди от передней плоскости имеется стойка с «волнорезом».
Пластичность конструкции обеспечивается полимерной дугообразной пружиной, установленной между «бушпритом» и стойкой переднего крыла. Вот и все — никаких особых примочек в конструкции этого плавательного средства не имеется.
Порой некоторые модели дополняются необходимыми поплавками, которые не задействуются в процессе движения.
Предлагаемая спортивная конструкция выполнена из легчайших алюминиевых сплавов, но масса водного велосипеда на подводных крыльях равна 12 килограммам. Почему же она стабильно удерживается на плаву, совершая нужные поступательные движения?
За принцип движения этого весьма оригинального плавсредства взяты естественные природные процессы, например, полет птиц. Очевидно, что птица в разы тяжелее воздуха, однако же она не падает. Профессиональные летчики обязательно скажут вам, что принцип прост — это достигается при помощи изменения угла атаки своих мощных «крыльев» — горизонтальных хвостовых плавников. Управляющий подобным средством передвижения пилот, придает устойчивости на воде своему плавательному средству при помощи ритмичных движений ног.
Эволюция плавсредства
Первопроходцем, занимавшимся изготовлением подобных плавательных снарядов был шведский инженер Александр Сахлин. Он использовал для своих экспериментов немного отличающееся от своих коллег плавательное средство, управление которым в сравнении с более поздними представителями этого класса, требовало значительно больших усилий.
Водный велосипед с дугообразной пружиной, изготовленный в 2008 году, оказался значительно легче, это получилось за счет уменьшения массы рамы. Это дало возможность освоить способ передвижения по воде широкому кругу фанатов водных видов спорта.
Акваскипперы выпускаются многочисленными сериями, их нетяжело приобрести, стоимость на них значительно снизилась – вы легко сможете подыскать подходящую модель за небольшую сумму для большинства потенциальных приобретателей данного плавсредства.
Изобретение несколько раз модернизировалось — так, в 2003 году инженер из Африки, Пьюз, видоизменил данную конструкцию — предложив изменение угла атаки главного крыла – он собран на подпружиненной шарнирной основе непосредственно в месте скрепления стоек крыла к платформе.
Конструкция пампбайка немного сложнее обыкновенного акваскиппера, что оказывает серьезное влияние на стоимость, но это более скоростная модель. Стоимость акваскиппера в среднем может отличаться — от 450 до 700 долларов, в зависимости от модели.
Преимущества акваскиппера
Акваскипер обладает очевидными достоинствами:
- осуществляет тренировку мышц ног;
- отсутствует необходимости покупать горючее;
- развиваемая скорость равна 30 км/ч
Техника правильной езды на акваскиппере
Наивно предполагать, что акваскиппер прост и легок для езды. Начинающему рулевому будет необходимо несколько часов сложной мускульной работы для того, чтобы полностью освоить такой необычный способ передвижения, но это вам должно понравится! Придется попрактиковаться — комфортнее это делать с пирса, иначе могут возникнуть сложности! Одна нога аккуратно ставится на платформу, а другая — после толчка, придающего необходимый импульс. Начальная скорость движения составляет свыше 10 км/ч!
Водный велосипед на подводных крыльях потребует некоторых усилий, чтобы правильно понять принцип работы при помощи ритмичных прыгательных движений на носках, дающих возможность длительное время оставаться на плаву! Малоопытный спортсмен долго не продержится на плаву, врядли удастся передвигаться таким образом на значительные расстояния, но это будет хорошим способом для тренировок мышц ног!
Подводный велосипед
Подводный велосипед
Первый подводный велосипед “Аквапед” был изобретен в 1896 году человеком по имени Альваре Темпло. Этот своеобразный и курьезный катамаран, отдаленно напоминал первые подводные лодки Холланда и Джевецкого.
Корпус подводного катамарана был сделан из алюминия и имел сигарообразную форму. Его длина составляла 4,85 метра, а диаметр 0.7 метра. Внутреннее пространство судна было разделено на три отделения: из которых два крайних служили для хранения сжатого воздуха, а среднее – это водолазный костюм, выступающий за корпус снизу и сверху. В этот костюм влезал пловец, надевая на голову шлем, соединенный шлангами с воздушными отделениями лодки. Под ногами у него располагались педали от привода вращения гребного винта, находящегося за кормой лодки, руками же он управлял румпелями (подобными велосипедному рулю) для управления вертикальными и горизонтальными рулями.
Для погружения в небольшие цистерны набиралась забортная вода. Снаружи лодки закреплены инструменты, необходимые для производства под водой ремонтных работ, кроме того, с каждого борта можно закреплять по мине с длинным шестом для поражения вражеских судов. На носу предусмотрена мощная электрическая лампа.
Примерно так выглядел “Аквапед”
На этой подводной лодке, названной “Аквапед”, Темпло совершил несколько спусков под воду: один раз он оставался под водой довольно долго, – по утверждению современников, почти 6 часов. Конечно, военное значение изобретения было весьма сомнительно. Специалисты утверждали, что несмотря на надежность и качество сооружения, лодки такого типа могли бы быть удобными для подводных прогулок любителям подводного спорта.
Во всяком случае, постройка такого судна очень интересна с точки зрения истории подводного судоходства. Можно считать, что именно от нее пошла ветвь современных подводных транспортных аппаратов спортивно-туристского назначения.
С другой стороны, именно этот технический курьез нес в себе зачатки новой тактики использования боевых подводных аппаратов, связанной непосредственным и активным участием экипажа в использовании оружия.
Традицию «века карманных субмарин» поддерживают и другие страны. Еще один подводный «велосипед», «Scubster» (дословно – «подводник»), построил французский дайвер и пилот Стефан Руссон с коллегами. Руссон и прежде был известен своими интересными решениями (например, дирижаблем с педальным приводом).
Машина одноместна и, также как и «Голубой космос», приводится в движение кручением педалей. Велосипедист-подводник облачается в полноценный дайвинговый костюм и дышит через трубку, выведенную за пределы кабины «велосипеда», поскольку внутри кабины та же водная среда, что и снаружи. Управление осуществляется с помощью руля и рычагов, машина может идти вперед, назад, влево, вправо, вверх и вниз. Купол велосубмарины прозрачен, за исключением фронтальной части, так что увидеть под водой можно многое, – хотя, конечно, не так много и не столь свободно, как в российском «Голубом космосе».
Опытная модель оформлена дизайнером Мин-Локом Труонгом, окрашена в ярко-желтый цвет, узнаваема и в плане PR более чем удачна («We all live in a yellow submarine, yellow submarine, yellow submarine»!). «Scubster» имеет обтекаемый углеволоконный корпус, ременной привод (прототип – привод байка «Strida»), специально разработанную систему передач и два винта по бокам корпуса.
Технические характеристики устройства: длина – 4,2 м, высота – 1,5 м, ширина – 2,4 м; глубина погружения – до 5 м, скорость передвижения под водой – до 10 км/час.
Руссон с командой рассчитывает использовать «Scubster» в Международных подводных гонках – и побеждать.
Гидрорайд: велоспорт под водой
Подводный велосипед «Blue Space», или «Голубой космос», названный так благодаря внешнему сходству с маленькой летающей тарелкой, изобрел и зарегистрировал питерский конструктор Владимир Тарадонов вместе с коллегами. Пять патентов, описывающих нововведения в судостроительстве, примененные в изобретении, были получены научной командой 10 лет назад. Ярко-оранжевый макет «велосипеда» в натуральную величину находится в научно-исследовательской лаборатории повышения эксплуатационных качеств судов и подводных объектов Санкт-Петербургского морского технического университета.
Конструкция приводится в движение при помощи привычного кручения педалей, управляется джойстиком. В кабине установлены два кресла и две пары педалей, хотя пользоваться изобретением можно и в одиночестве, заметим, при полном комфорте: специального костюма и системы дыхания подводному велосипедисту не требуется. Корпус «велика» со всех сторон прозрачен, так что си-байкер может не только заниматься милым его сердцу велоспортом, но и любоваться красотами подводных пейзажей.
Интересен принцип, приводящий машину в движение. Как говорит создатель «Голубого космоса», ни один, даже самый сильный и выносливый спортсмен, не смог бы крутить педали подводного «велосипеда», если бы в конструкции использовались обычные винты. Изобретатель применил принцип Коанды, легче всего понимаемый на примере воды, в силу отсутствия воздуха в носике чайника, образования вихря и перепада давления проливающейся из чайника не в чашку, а на стол при небольшом наклоне чайника над чашкой. Наблюдали вы это? Сто раз! Именно эти условия искусственно создаются в струйной пневмоавтоматике, именно их применил конструктор «Голубого космоса».
На передней части «велосипеда» установлены обтекатели, в которые вмонтированы гребные колесики, всасывающие воду через щели; далее вода выталкивается на корпус машины, создавая тягу на ее поверхности; вода обтекает весь корпус, снова всасываясь в щель на корме и выталкиваясь наружу. Научный консультант НАТО по кораблестроению, присутствовавший на испытаниях модели в бассейне, долго не мог догадаться, где же у «велосипеда» винты. Изобретатель в ответ пошутил: мол, у вас, над Невадой, тарелки летают, а у нас они плавают.
Если выше речь шла о технологиях, прежде используемых исключительно военно-морскими ведомствами и учеными, а сегодня переходящих в сегмент элитных, но все-таки доступных частным лицам товаров, то гидрорайды – действительно общедоступные подводные велотренажеры, имеющиеся в наличии большинства фитнес-центров, практикующих занятия в воде.
Строго говоря, гидрорайды – это комплексные многофункциональные подводные тренажеры для тренировки и реабилитации. Эти установки позволяют выполнять более 20 упражнений (непосредственно велоезда, ходьба, степпер сидя и стоя, брусья, гребля сидя и стоя, отжимания сидя и лежа и пр.) одновременно м людям, расширяя возможности лечебно-оздоровительных занятий и существенно увеличивая диапазон мобильности суставов. Сопротивление воды не только увеличивает нагрузку на мышцы, но и – за счет снижения трения и некоторого замедления движений – исключает риск получения травм суставов, ускоряя укрепление организма и реабилитацию; еще одним приятным эффектом является ощутимое снижение веса (от 50 до 80% в зависимости от глубины погружения тела в воду).
Технические характеристики гидрорайдов: размер стандартной установки подводного «велосипеда» равен примерно 220-225 см в длину, 105-110 в высоту и 130-135 см в ширину – то есть около 2м²; вес на поверхности воды составляет около 60 кг, под водой – около 25 кг, так что передвигать тренажер под водой может сам занимающийся; используемые материалы – термопластик и нержавеющая сталь. Благодаря специальному покрытию гидрорайды могут подолгу функционировать в речной, морской, хлорированной воде, не покрываясь ржавчиной. Устройства требуют глубины от 120 см и крепятся к дну бассейна плотными присосками.
Таковы основные устройства, известные нам сегодня как подводные «велосипеды». Но ведь есть еще велокомпьютеры Apple, проходящие процесс патентизации: с GPS-навигатором, датчиком включенной передачи, устройством связи между велосипедистами и датчиком измерения сердечных ритмов; есть и другие занимательные новшества.
Blue Space: российский подводный велосипед уплывает за океан
Учёные и инженеры из Санкт-Петербургского государственного морского технического университета разработали пилотируемый аппарат Blue Space, переворачивающий представления о доступности подводного мира. Лидер проекта Владимир Тарадонов ответил на вопросы редакции «Мембраны».
– Владимир Станиславович, вашу машину часто называют подводным велосипедом. Насколько это определение соответствует действительности?
На самом деле наша машина называется непроницаемый («сухой») туристический подводный аппарат (ПА) с мускульным приводом.
– Многие компании уже строят или пытаются строить небольшие (на 1-4 человека) и сравнительно дешёвые аппараты для развлекательных путешествий на небольшие глубины. Здесь есть и сухие варианты, и варианты с «мокрой» кабиной, версии для путешественников с аквалангом и конструкции, создающие вокруг головы человека воздушный пузырь.
В чём, по вашему мнению, главная ошибка ваших предшественников и коллег по этой области подводной техники? Почему вы считаете, что именно ваша конструкция будет оптимальным решением данной задачи?
Существующие ПА сухого типа используют традиционные винтовые и водомётные движители, которые требуют наличия аккумуляторных батарей (АБ) достаточно больших размеров и имеют относительно малое время работы.
Практически после каждого погружения эти АБ необходимо перезаряжать на берегу или судне обеспечения, стоимость которого на несколько порядков выше стоимости ПА. Причём уже для двухместного «сухого» ПА требуется мощность АБ 3 — 5 кВт. А один обычный велосипедист может в течение 1–4 часов развивать мощность не более 0,6 кВт.
– Почему вы выбрали двухместный вариант (а не вариант конструкции на одного или, наоборот, на 4 человек)?
Двухместный вариант ПА выбран просто в качестве опытного образца. Естественно, Blue Space может быть выполнен в расчёте на любое количество подводных туристов. Принцип действия останется неизменным.
– Каким образом аппарат Blue Space меняет плавучесть? Это балластные водяные цистерны, гидродинамические силы, возникающие при движении (как у подводных планеров), тяговые системы, действующие в вертикальном направлении, или что-то ещё?
Аппарат может менять плавучесть только за счёт небольших, объёмом около 50 литров, цистерн, расположенных в прочном корпусе.
А перемещаться вверх и вниз на ходу он может как за счёт горизонтальных рулей, так и за счёт реализации эффекта Коанда на его корпусе (смотрите патент РФ на изобретение «Способ создания тяги любого направления на транспортном средстве» № 2127692 от 20.03.99 года).
– Итак, это классическая схема с водяными цистернами. А как осуществляется вытеснение воды из них при всплытии?
Вода из цистерн вытесняется сжатым воздухом из баллонов, расположенных в междубортном пространстве.
– Существует ли, и как работает автоматика, предотвращающая «проваливание» машины на глубины больше расчётных рабочих? И вообще — можно ли сказать, что машина «защищена от дурака»?
На ПА предусмотрен механизм с датчиком давления, который при достижении аппаратом определённой глубины автоматически сбрасывает аварийный балласт. Этот балласт можно также сбрасывать и вручную.
– Не могли бы вы объяснить в нескольких словах: в чём заключается эффект Коанда, и как он работает именно в вашем аппарате?
Эффект Коанда заключается в том, что если из плоской щели на выпуклую поверхность выдувать струю воздуха или воды, то струя прилипает к этой поверхности (пробегая вплоть до 245 градусов вдоль поверхности цилиндра).
Кроме того, на этой поверхности возникает относительно большое разрежение. Следовательно, чем больше площадь этой поверхности, тем большую тягу можно получить на этом теле.
– За счёт чего здесь возникает экономия мощности, требуемой для передвижения? Ведь закон сохранения энергии ещё действует, а мы имеем аппарат хотя и довольно обтекаемый (судя по рисункам), но с очень приличной лобовой площадью.
Экономия энергии на движение ПА возникает за счёт того, что мы создаём тягу именно на его поверхности. В то время как традиционный способ обеспечения движения транспортных средств базируется на преодолении сопротивления поверхности тела за счёт точечного приложения тяги любыми движителями.
Закон сохранения энергии здесь, естественно, не нарушается. Образно говоря, можно, затрачивая определённую энергию, тащить тяжёлый ящик по земле. А можно поставить ящик на тележку с колёсами и перемещать её с той же энергией.
Естественно, во втором случае скорость перемещения ящика, при равных затратах энергии, будет гораздо выше. В нашем случае, если предположить, что перед телом создать зону разрежения, то его просто «всосёт» туда, и ничем толкать не надо.
Иными словами, реализация разрежения на определённой части поверхности тела и есть та «тележка с колёсами». Причём размеры тела в этом случае не играют роли, а ключевым фактором становится величина удельного разрежения, приходящаяся на единицу площади движущегося объекта.
– Опишите, пожалуйста, привод, который проходит от педалей к движителю (и, собственно, что это за движитель)? Если здесь есть какой-либо вывод потока мощности (вал, что-то ещё) из корпуса наружу — как обеспечивается герметичность?
От педалей к специальным роторным носовым и кормовым водомётным движителям привод осуществляется через герметичные каналы посредством цепных передач с выходом валов на роторы через обычные уплотнительные сальники и манжеты.
– Каким образом осуществляется разворот аппарата на месте?
Разворот на месте осуществляется за счёт вращения с реверсом роторных движителей с перекрытием соответствующих выходных каналов и реализации эффекта Коанда на различных зонах поверхности ПА (смотрите указанный выше патент).
– Насколько велика разница по высоте между центром плавучести и центром тяжести?
Разница по высоте между центром плавучести и центром тяжести соответствует правилам Регистра РФ и равна 0,3–0,4 м.
– Какова предельная глубина погружения этой машины?
Теоретически, предельная глубина погружения такого аппарата зависит только от толщины акрилового стекла. За рубежом есть отдельные сферические акриловые ПА с толщиной стенок 90 мм, которые опускаются на 600 м. Данная модель рассчитана на использование до глубины в 30 метров.
– Сообщите, пожалуйста, подводное водоизмещение и основные размеры аппарата. Из каких основных материалов выполнен корпус (кабина)?
Водоизмещение ПА около 1,8–2 тонны. Примерные размеры: длина 3,5 м; ширина – 2,2 м; высота – 1,1 м.
Корпус ПА изготавливается из специального акрилового стекла. Причём ПА имеет наружный (проницаемый) и внутренний прочный (непроницаемый) корпуса.
Эти корпуса крепятся на металлические или углепластиковые шпангоуты.
– Есть ли у аппарата внешнее освещение?
На рабочих глубинах принятых для нашей машины, в чистой воде присутствует естественное освещение. Но, кроме того, на Blue Space
имеются забортные АБ, которые обеспечивают электропитание для осветительного оборудования, фото и киносъёмки, а также работы маломощных навигационных и других необходимых приборов.
– Опишите, пожалуйста, как люди будут покидать аппарат, если он по какой-либо причине не сможет самостоятельно подняться на поверхность (даже после сброса аварийного балласта)?
При аварии аппарата туристы, имеющие личные небольшие баллоны ВВД с загубниками, открывают крышку ПА и самостоятельно всплывают на поверхность моря. Это как бы парашют–наоборот.
– Не думаете ли вы, что идеальным решением для подобного аппарата был бы гибридный привод — из мускульной тяги и маломощного электромотора со сравнительно небольшим аккумулятором (включаемого лишь время от времени)?
Ведь так можно было бы и силы пилотов экономить (особенно, когда им нужно бороться с течением) и сохранить сравнительно низкую стоимость машины?
В проекте ПА предусмотрен вариант совмещенного мускульного и электрического привода.
– Сколько будет стоить аппарат? И на чём основана ваша оценка этой стоимости, не считая упомянутого на вашем сайте сопоставления цены приблизительных аналогов (двухместные сухие аппараты), оснащённых электромоторами, и достаточно произвольного обобщения, что похожий аппарат, но на мускульной тяге будет стоить в десять раз меньше?
Машина действительно будет стоить не так уж много – около $25 тысяч. Это рыночная стоимость такого ПА, вычисленная по специальному опросу, проведённому в Интернете фирмой «Финвал» по нашему заказу.
– Показывали ли вы свой проект коллегам из других институтов/компаний (не считая сайта), существует ли опытный образец машины или её макет?
Всё, что на данный момент у нас есть, можно увидеть на сайте проекта.
– Насколько вам помогает сайт?
Благодаря сайту мы получаем ежедневно около 600 запросов на покупку этого ПА и участие в покупке акций будущего предприятия по их выпуску.
– Не означает ли то, что русская версия сайта не работает, её ненужность? Может быть, проект изначально ориентирован на «забугорье»?
Учитывая характер и потребности отечественных инвесторов, мы в настоящее время естественно рассчитываем, в основном, на зарубежных покупателей и венчурных инвесторов.
– Есть ли какие-либо новости о возможной организации кооперации (СП с какой-либо зарубежной, а может — и российской компанией) для серийного производства новинки?
Пока лишь ведутся переговоры с различными потенциальными инвесторами.
Интернет-магазин снаряжения для дайвинга и подводной охоты. Санкт-Петербург
Тестирование отечественного водного велосипеда Seabike
Мы протестировали водный велосипед Seabike в боевых условиях совместно с компанией Module и клубом «Нереис»
В прошлую пятницу мы собрались посмотреть живьем на водный велосипед Seabike, а потом на нем покататься. С одним велосипедом развлекались дайверы, другой экземпляр был выделен под сноркелинг. В первом случае велосипед использовался вместе с контактными педалями и ботиками, во втором была использована базовая комплектация.
Дайверы осуществили два заплыва на 250 метров. В первом случае дайвер плыл изо всех сил, «велосипедист» старался плыть с его скоростью. Во втором случае оба дайвера плыли в комфортном для них темпе.
После мы сравнили время и расход воздуха по показаниям декомпрессиметров, и вот что получилось:
Заплыв 1 (на скорость):
Павел ласты: 5 минут (250 метров) – расход 50 бар (77,1 л/мин)
Дмитрий Seabike: 5 минут (250 метров) – расход 26 бар (36,2 л/мин)
Заплыв 2 (в комфортном темпе):
Павел ласты: 11 минут (200 метров) – расход 32 бар (25,6 л/мин)
Дмитрий Seabike: 6 минут (250 метров) – расход 21 бар (26,7 л/мин)
Выводы можете сделать сами. У нас выходит, что при сопоставимом расходе по воздуху в комфортном режиме, на велосипеде можно плыть гораздо быстрее (а значит и дальше). Плюс нагрузки на ноги гораздо меньше, чем в ластах.
Также мы сняли все на видео и опросили участников:
Снорклеры использовали базовую версию Seabike с обычными педалями.
По общему мнению, вначале устройство крайне непривычно, однако на третий заплыв все встает на свои места, и плыть становится удобно. Для длительной прогулки с маской и трубкой по рифу – в самый раз.
Про сноркелистов мы тоже сняли видео и попросили поделиться мнениями:
Благодарим компанию Module за предоставленные водные велосипеды Seabike и клуб «Нереис» за площадку, снаряжение и помощь в съемке, а также всех принявших участие.
В конце хотелось бы отметить, что концепция водного велосипеда – не уникальна. Как любой велосипед, она изобреталась разными людьми в разное время. Однако Seabike как отечественный коммерческий продукт выглядит очень достойно, и качеством исполнения, и ценой.
Почитать про аналогичные советские изобретения можно в журнале «Спортсмен подводник», а именно в №47 и №82, например.
