Попрыгунчик
Известно, что лунное притяжение примерно в шесть раз меньше земного. Именно на эту разницу обращал внимание великий фантазер Эдуард Константинович Циолковский, когда рассказывал своим ученикам о том, что ждет на Луне первого попавшего туда астронавта. При каждом шаге тело его будет подпрыгивать выше и дальше в шесть раз, чем на Земле. Перенести бы этот эффект на нашу планету. Ясно, что силу земного притяжения не уменьшишь, так не попытаться ли увеличить силу толчка ноги при ходьбе. И как тут не вспомнить сказочные сапоги-скороходы. Ведь заменили же ковер-самолет реальным лайнером, а Конька-горбунка мотоциклом…
Впрочем, и в направлении конструирования сапогов-скороходов изобретательская мысль не остановилась.
Шведская фирма Nordic Тгасk совсем недавно разработала оригинальную спортивную обувь с прикрепленными к подошвам дугами-рессорами. При ходьбе или беге они подбрасывают толчковую ногу сверх и вперед, что позволяет передвигаться не только быстрее, но и экономичнее… Ведь при нажатии на рессору энергия не расходуется попусту, а накапливается и после совершает конечную работу, подбрасывая тело вверх.
К такому простому, казалось бы, решению конструкторы пришли не сразу. Дело в том, что способов рекуперации, запасания энергии, очень много. Для этого используют пружины, рессоры, пневматические устройства. Поэтому выбрать схему толкающих устройств достаточно просто. Но, как оказалось, не это главное. Посмотрите на бегущего человека. Во время движения каждая нога совершает сложные перемещения в пространстве, участие в которых принимают десятки мышц. При этом сокращаются и расслабляются они не одновременно, а в определенной последовательности. В какую фазу движения необходимо вмешаться, чтобы увеличить силу толчка? Каким образом выяснить, как повлияют дополнительные силы на кости, сухожилия, где тот оптимум, который не приведет к травмам.
Исследователи ответили на многие вопросы. Шведские конструкторы учли все тонкости взаимодействия костно-мышечной системы человека с механическим устройством. И кажущаяся простота не пошла в ущерб динамическим характеристикам, прочности, дизайну и стоимости. Нелишне напомнить, что был позаимствован опыт, накопленный, например, конструкторами спортивной обуви, особенно гой, в которой катаются на горных лыжах и роликовых коньках.
Как и в этих видах спорта, для бега на пружинных подошвах решено было фиксировать ступню и голень а жестких ботинках, исключая тем самым опасные нагрузки,
И1ак. чтобы сделать себе подобные «прыгунки». вам в любом случае нужна специальная спортивная обувь, способная надежно фиксировать голеностопный сустав. Если таковая найдется, то следующий этап – выбор подходящей схемы из тех, что представлены на наших рисунках.
На рисунке 1 показан простейший вариант толкающего механизма. Он состоит из двух стальных пластин, шарнирно закрепленных на пятке. Между ними находится одна или две витые пружины, работающие на сжатие. Упругость пружин подбирается опытным путем, но с таким расчетом, чтобы при полной статической нагрузке (вес переносится на одну ногу) пружина сокращалась на половину своего хода.
Если у вас возникнут трудности с подбором готовых или изготовлением пружин, их можно заменить резиновыми амортизаторами, например, воспользовавшись
кусками вакуумного шланга диаметром 30…40 мм (рис. 2).
Самые лучшие амортизаторы это, конечно, особым образом подготовленные многослойные пластины {рис. 3). Отличным материалом может послужить листовой стеклотекстолит толщиной 1 мм. набранный в пакет общей толщиной 10…12 мм. Разумеется, каждой пластине необходимо предварительно пищать дугообразную форму с радиусом 200. ..250 мм. Между собой пластины склеивают эпоксидно-диановым клеем (обязательно с пластификатором), на оправке. После выдержки в течение 2…3 суток края их обрабатывают ножовкой, напильником и тщательно зачищают наждачной бумагой.
Вместо листового стеклотекстолита в качестве армирующего материала можно использовать стеклоткань, но при склейке ее необходимо закреплять в сильно растянутом состоянии (рис. 4).
Шарнирные соединения изготавливаются из листовой стали толщиной 1,5 мм и крепятся к рессорам винтами через широкие шайбы и металлические пластины.
Крепление рессор к подошвам ботинок производится посредством переходной стальной пластины той же толщины.
На фирменных «прыгунках» между шарнирами установлены дополнительные пластинчатые амортизаторы из упругой резины. В своей конструкции вы с успехом можете воспользоваться таким решением. Подойдет листован вакуумная резина толщиной 3…4 мм.
Для смягчения ударов о жесткую поверхность обязательно закрепите на нижних поверхностях рессор рифленую резину.
Ю. Антоноев
Журнал “Левша” №5-98г.