Область техники

Настоящее изобретение относится к устройствам для шагового перемещения и перемещения человека прыжками, которое может быть использовано для спорта и отдыха.

Предшествующий уровень техники

Из уровня техники известны устройства для повышения скорости передвижения, выполненные в виде съемных механических элементов, способных накапливать энергию, которая безвозвратно теряется при перемещении человека прыжками. При обычном движении прыжками мышцы, связки и сухожилия ноги выполняют роль амортизаторов и гасят ударные нагрузки при соударении стопы ноги с опорной поверхностью. Значительная часть запасенной при прыжке энергии при этом не только теряется безвозвратно, но и дополнительно нагружает мышцы ног, сухожилия и связки, приводя их постепенно к усталости, а иногда и к травмам. С возрастом человек теряет упругость своего амортизирующего аппарата и, как следствие, даже при несильных соударениях с землей получает серьезные травмы конечностей, мышц, связок и сухожилий. Для предотвращения указанных явлений разработаны многочисленные устройства, способные в какой-то мере помочь человеку.

Известно устройство для шагового перемещения и перемещения человека прыжками (см. а.с. СССР Jsfel200916, от 25.11.1983 г, опубл. 30.12.1985г., МП А63В 25/10), содержащее средство для закрепления устройства на стопе, опорное устройство, охватывающее голень, соединительный элемент, обеспечивающий возможность поворота средства для закрепления устройства на стопе и опорного устройства, охватывающего голень, относительно основной оси вращения, упругий элемент, соединяющий средство для закрепления устройства на стопе с опорным устройством, охватывающим голень.

Упругий элемент предназначен для накопления энергии и возврата ее при последующем перемещении при отталкивании стопой. В качестве упругого элемента используется пружина сжатия, накапливающая энергию соударения ноги с опорной поверхностью и разжимающаяся при отталкивании ноги от нее. Однако данное устройство имеет большие неудобства при эксплуатации.

Основным недостатком известного устройства является, во- первых, наличие специального подвижного четырехзвенного аппарата, три звена которого являются звеньями постоянной длины, а четвертое звено - изменяемый по длине упругий элемент. Подвижный четырехзвенный аппарат верхней частью опорного устройства, которое охватывает голень, жестко закрепляется на верхней части голени ноги, а нижней - на голеностопном суставе. При прыжках наличие указанного аппарата на ноге частично сковывает привычные движения ноги и создает дискомфорт при движении.

Во-вторых, известное устройство накапливает не всю энергию, которую затрачивает человек на гашение удара о землю, а только энергию голеностопного сустава. Часть энергии, которую затрачивают другие мышцы тела, безвозвратно теряется. При увеличении этой энергии и невозможности ее погашения могут происходить травмы.

Таким образом, известное устройство обеспечивает недостаточные скорость перемещения и длину прыжка, что обусловлено потерями энергии при перемещении, вследствие чего эффективность устройства является низкой. Кроме того, недостаточными являются надежность и долговечность устройства.

Также известно устройство для шагового перемещения и перемещения человека прыжками (см. а.с. СССР N° 1437046, заявл. 25.03.1987 г., МГЖ А63В 25/10, опубл. 15.11.1988 г.), содержащее средство для закрепления устройства на стопе, опорное устройство, охватывающее голень, соединительный элемент, обеспечивающий возможность поворота средства для закрепления устройства на стопе и опорного устройства, охватывающего голень, относительно основной оси вращения, упругий элемент, соединяющий средство для закрепления устройства на стопе с опорным устройством, охватывающим голень.

Средство для закрепления устройства на стопе, опорное устройство, охватывающее голень, и опорное устройство, охватывающее бедро, выполнены в виде рычагов. Соединительный элемент, обеспечивающий возможность поворота средства для закрепления устройства на стопе и опорного устройства, охватывающего голень, относительно основной оси вращения, выполнено в виде шарнира. Таким образом, устройство содержит шарнирно связанные между собой три пары рычагов с элементами попарного их крепления с наружной и внутренней сторон к каждой стопе, голени и бедру. U-образные опоры, связывающие каждую пару рычагов между собой, и упругие элементы - пружины кручения, установлены на каждом шарнире, связывающем пару рычагов для крепления на голени и бедре, и закреплены своими концами на упомянутых рычагах.

Рычаги крепятся и располагаются соответственно вдоль стопы, голени и бедра ноги человека. Концы упругого элемента соединены с рычагами для крепления на стопе и голени через U-образные опоры, закрепленные на этих рычагах с обращением их выпуклых частей в противоположную направлению движения сторону. При этом элементы для крепления рычага на стопе выполнены в виде разнесенных между собой скоб для размещения стопы, а элементы для крепления рычагов на бедре и голени выполнены в виде манжет. Устройство также снабжено ограничителями угла поворота рычагов под действием соответствующих пружин. Для взаимодействия с голенью рычаг имеет в верхней своей части ложемент.

При касании земли ногой в процессе прыжка и последующем ее сгибании в голеностопном и коленном суставах рычаги поворачиваются в шарнирах, пружины натягиваются и накапливают энергию, которую затем отдают при отталкивании ноги. При беге, когда нога спортсмена не касается земли, углы поворота рычагов один относительно другого, а вместе с тем и углы взаимного положения стопы голени и бедра определяются ограничителями, при этом стопа вытянута вдоль голени и нога слегка согнута в коленном суставе. При касании земли ногой упор о землю осуществляется через скобу, проходящую под костями плюсны стопы, при этом происходит взаимный поворот рычагов, натяжение пружин и возникает реакция давления на пятку и заднюю часть бедра спортсмена. По достижении взаимного положения рычагов, оптимального для удобного перемещения, начинается процесс толчка с отдачей телу спортсмена энергии, накопленной пружинами, сопровождаемый распрямлением ноги в голеностопном и коленном суставах. Затем происходит отрыв ноги от земли, приземление на другую ногу, и процесс повторяется.

Соединительные элементы выполнены шарнирными, что обуславливает большие потери энергии при трении, возрастающие по мере нагружения устройства.

Средство для закрепления устройства на стопе содержит скобы. Опорные устройства, охватывающие голень и бедро, содержат удерживающие манжеты. Конструкция слабая и деформируется при нагрузках в местах шарнирного соединения опорных устройств, охватывающих голени и ступни. При этом расстояние между шарнирами меняется при нагрузке. Шарнирные соединения имеют большие потери энергии на трение при работе устройства. Этот недостаток ограничивает применение в устройстве пружин большой мощности. Упругие элементы выполнены в виде металлических пружин, что может вызвать травму при их разрыве.

Упругий элемент - пружина кручения, расположенная в месте шарнирного соединения тазобедренной части конструкции, малоэффективна. Поэтому бедренная часть конструкции, шарнирное соединение тазобедренной части конструкции и часть голенного крепления рычага усложняют устройство, обуславливая увеличение веса конструкции и неудобство при движении.

Таким образом, известное устройство не обеспечивает достаточные скорость перемещения и силу прыжка, что обусловлено потерями энергии при перемещении, вследствие чего эффективность устройства является низкой. Кроме того, недостаточными являются надежность и долговечность устройства.

Известно устройство для шагового перемещения и перемещения человека прыжками (см. патент Германии 10234873, заявл. 31.07.2002 г., МГЖ А63В 25/10, опубл. 26.02.2004 г.), содержащее средство для закрепления устройства на стопе, опорное устройство, охватывающее голень, соединительный элемент, обеспечивающий возможность поворота средства для закрепления устройства на стопе и опорного устройства, охватывающего голень, относительно основной оси вращения, упругий элемент, соединяющий средство для закрепления устройства на стопе с опорным устройством, охватывающим голень.

Средство для закрепления устройства на стопе имеет удлиненное основание с регулируемой переменной длиной и элементом для обвязки - ремнями. Под пяткой основания размещена пружина сжатия, а упругий элемент, также выполненный в виде пружины сжатия, соединяет задний конец основания, образующего средство для закрепления устройства на стопе, с задней стороной опорного устройства, охватывающего голень. Ремни удерживают опорное устройство и основание средства для закрепления устройства на стопе.

Соединительный элемент, обеспечивающий возможность поворота средства для закрепления устройства на стопе и опорного устройства, охватывающего голень, относительно основной оси вращения, выполнено в виде шарнирного соединения, которое расположено на оси голеностопного сустава.

Устройство работает подобно тому, как осуществляются прыжки на батуте. Энергия накапливается в упругом элементе при ударе ногой, а освобождается в момент прыжка. Пружина сжатия, размещенная под пяткой основания, используется для демпфирования при особо жестком прыжке. Однако, она может быть заменена резиновой подошвой. Есть элемент для регулировки натяжения упругого элемента.

Ремни подтягивают стопу и голень к устройству жестко. Мягкая вставка служит для защиты нижней части ноги. Нескользящая резиновая подошва обеспечивает безопасность ходьбы. Раздвижное крепление используется для удобного размещения стопы на удлиненном основании. Соединительный элемент, обеспечивающий возможность поворота средства для закрепления устройства на стопе и опорного устройства, охватывающего голень, относительно основной оси вращения, выполнен в виде шарнирного соединения, который расположен на оси голеностопного сустава и содержит фиксатор, что предотвращает перерастяжение мышц и сухожилий стопы.

Известное устройство содержит подвижные соединения, в которых происходит потеря энергии на трение, что уменьшает скорость бега человека и силу прыжков. В этих соединениях происходит износ контактирующих поверхностей, что снижает надежность устройства и увеличивает затраты на обслуживание, ремонт и замену деталей. Соединительные элементы выполнены шарнирными. Шарнирные соединения имеют большие потери энергии на трение при работе устройства. Эти потери дополнительно увеличиваются из-за отсутствия защиты от пыли в шарнирных соединениях. При перекосах и возрастании нагрузок потери энергии на трение резко возрастают. Также происходит износ трущихся поверхностей и образование металлической пыли, что также увеличивает потери энергии на трение. Большие потери энергии в устройстве приводят к снижению скорости бега и силы прыжков.

Упругий элемент - металлическая пружина сжатия-растяжения, соединена двумя подвижными соединениями, в которых происходят потери энергии на трение. Металлическая пружина увеличивает вес устройства, что уменьшает скорость бега и силу прыжков.

Большие потери энергии в устройстве приводят к снижению скорости бега и силы прыжков. При разрыве металлической пружины может произойти травма человека.

Таким образом, известное устройство обеспечивает недостаточные скорость перемещения и длину прыжка, что обусловлено потерями энергии при перемещении, вследствие чего эффективность устройства является низкой. Кроме того, недостаточными являются надежность и долговечность устройства

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому техническому решению является устройство для шагового перемещения и перемещения человека прыжками (см. патент РФ N° 2238125, заявл. 22.04.1999 г., опубл. 20.10.2004 г., публикация РСТ JN° W099/55185, МПК А63В 25/10), содержащее средство для закрепления устройства на стопе, опорное устройство, охватывающее голень, соединительный элемент, обеспечивающий возможность поворота средства для закрепления устройства на стопе и опорного устройства, охватывающего голень, относительно основной оси вращения, упругий элемент, соединяющий средство для закрепления устройства на стопе с опорным устройством, охватывающим голень. Средство для закрепления устройства на стопе и опорное устройство, охватывающее голень, выполнены в виде ботинка. Соединительный элемент, обеспечивающий возможность поворота средства для закрепления устройства на стопе и опорного устройства, охватывающего голень, относительно основной оси вращения, выполнен в виде шарнирного соединения.

Упругий элемент, соединяющий средство для закрепления устройства на стопе с опорным устройством, охватывающим голень, выполнен в виде пружины, что увеличивает вес устройства, а также уменьшает скорость бега и силу прыжков. Пружина при разрыве может привести к травме человека.

Устройство увеличивает рост человека, поднимая центр тяжести. Это повышает риск получения травм при падении и ограничивает естественную технику бега, что приводит к уменьшению скорости бега и силы прыжков.

Устройство фиксирует сустав голени и ступни, из-за чего голеностопные мышцы не участвуют в передвижении человека, значительно снижая скорость бега и силу прыжков.

Устройство имеет несколько шарнирных соединений и подвижных частей, уменьшающих его надежность. Устройство имеет сравнительно большие размеры и сложную конструкцию. Часть подвижных соединений выполнена в виде шарнирных соединений. Эти соединения вызывают потери энергии на трение при работе устройства. Потери энергии на трение увеличиваются из-за отсутствия защиты от пыли в таких соединениях. При возрастании нагрузок потери энергии на трение резко возрастают. Также происходит износ трущихся поверхностей и образование металлической пыли, что увеличивает потери энергии на трение, уменьшает надежность устройства и увеличивает затраты на обслуживание, ремонт и замену деталей.

Большие потери энергии в данном устройстве вызывают снижение скорости бега и силы прыжков.

Таким образом, известное устройство не обеспечивает достаточные скорость перемещения и силу прыжка, что обусловлено потерями энергии при перемещении, вследствие чего эффективность устройства является низкой. Кроме того, недостаточными являются надежность и долговечность устройства.

Раскрытие изобретения

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования устройства для шагового перемещения и перемещения человека прыжками путем нового выполнения элементов, а также новых связей между элементами, благодаря чему обеспечивается снижение потерь энергии при перемещении, толчок становится мощнее, сила прыжка больше, а скорость перемещения увеличивается, при этом повышается надежность и долговечность устройства, а также снижаются габариты и обеспечивается высокая эффективность устройства.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для шагового перемещения и перемещения человека прыжками, содержащем средство для закрепления устройства на стопе, опорное устройство, охватывающее голень, соединительный элемент, обеспечивающий возможность поворота средства для закрепления устройства на стопе и опорного устройства, охватывающего голень, относительно основной оси вращения, упругий элемент, соединяющий средство для закрепления устройства на стопе с опорным устройством, охватывающим голень, новым , в соответствии с заявляемым техническим решением, является то, что упругий элемент выполнен в виде, по крайней мере, одной эластичной ленты, закрепленной на средстве для закрепления устройства на стопе и на опорном устройстве, охватывающем голень, соединительный элемент выполнен в виде, по крайней мере, двух симметрично расположенных подшипниковых узлов, каждый из которых содержит подшипник качения, наружное кольцо которого жестко закреплено в нижней части опорного устройства, охватывающего голень, а внутреннее кольцо которого жестко закреплено в средстве для закрепления устройства на стопе.

Новым является также то, что средство для закрепления устройства на стопе выполнено в виде основания, снабженного фиксаторами носка и пятки, и двух боковых элементов, каждый из которых в задней части снабжен средством крепления упругого элемента, а в верхней части кронштейном, причем нижняя внешняя часть основания снабжена упругим амортизатором.

Новым является также то, что средство для закрепления устройства на стопе выполнено в виде фигурного элемента, соответствующего форме стопы, верхняя часть которого снабжена симметрично двумя кронштейнами и, по крайней мере, одним фиксатором стопы, задняя часть снабжена средством крепления упругого элемента, а нижняя внешняя часть снабжена упругим амортизатором.

Новым является также то, что фиксатор носка выполнен с возможностью перемещения вдоль основания.

Новым является также то, что опорное устройство, охватывающее голень, выполнено в виде, по крайней мере, двух опорных стоек, в передней части разъемно соединенных с защитным щитком голени, причем в задней части каждая из опорных стоек соединена со средством крепления упругого элемента.

Новым является также то, что опорное устройство, охватывающее голень, выполнено в виде фигурных элементов, соответствующие форме голени, разъемно соединенных между собой, а с внутренней стороны снабженных упругим амортизатором.

Новым является также то, что в качестве материала эластичной ленты используют каучук, резину, латекс и другие материалы.

Новым является также то, что опорное устройство, охватывающее голень, снабжено средством для регулировки натяжения упругого элемента.

Новым является также то, что средство крепления упругого элемента снабжено, по крайней мере, двумя осями, закрепленными на средстве для закрепления устройства на стопе и на опорном устройстве, охватывающем голень, а упругий элемент выполнен в виде прилегающих витков эластичной ленты, намотанной на оси.

Новым является также то, что средство крепления упругого элемента снабжено, по крайней мере, двумя осями, закрепленными на средстве для закрепления устройства на стопе и на опорном устройстве, охватывающем голень, а упругий элемент выполнен в виде эластичной ленты, закрепленной на осях.

Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков способа и достигаемым техническим результатом состоит в следующем.

То, что в устройстве для шагового перемещения и перемещения человека прыжками:

- упругий элемент выполнен в виде, по крайней мере, одной эластичной ленты, закрепленной на средстве для закрепления устройства на стопе и на опорном устройстве, охватывающем голень,

- соединительный элемент выполнен в виде, по крайней мере, двух симметрично расположенных подшипниковых узлов,

- каждый из которых содержит подшипник качения, наружное кольцо которого жестко закреплено в нижней части опорного устройства, охватывающего голень, а внутреннее кольцо, которого жестко закреплено в средстве для закрепления устройства на стопе, в совокупности с известными признаками заявляемого технического решения обеспечивает снижение потерь энергии при перемещении, толчок становится мощнее, сила прыжка больше, а скорость перемещения увеличивается, при этом повышается надежность и долговечность устройства, а также снижаются габариты и обеспечивается высокая эффективность устройства.

Выполнение соединительного элемента, обеспечивающего возможность поворота средства для закрепления устройства на стопе и опорного устройства, охватывающего голень, относительно основной оси вращения, в виде, по крайней мере, двух симметрично расположенных подшипниковых узлов, каждый из которых содержит подшипник качения, наружное кольцо которого жестко закреплено в нижней части опорного устройства, охватывающего голень, а внутреннее кольцо которого жестко закреплено в средстве для закрепления устройства на стопе, существенно снижает потери на трение. Заявляемое выполнение подшипниковых узлов обеспечивает потери на трение во много раз меньшие, чем потери на трение в шарнирных соединениях, применяемых в аналогах и прототипе. Толчок становится мощнее, сила прыжка больше, а скорость перемещения увеличивается, при этом повышается надежность и долговечность устройства, а также снижаются габариты и в результате обеспечивается высокая эффективность устройства.

Выполнение упругого элемента в виде эластичной ленты, закрепленной на средстве для закрепления устройства на стопе и на опорном устройстве, охватывающем голень, также снижает потери на трение в этом элементе. Эластичная лента образует со своими креплениями соединение, имеющее низкие потери энергии на трение. При сжатии и/или растяжении эластичной ленты происходит изменение угла приложения сил. Конструкция такого упругого элемента повышает количество запасенной при движении энергии. Упругий элемент в виде эластичной ленты позволяет обеспечить лучшую амортизацию даже при выполнении устройства сравнительно небольшого размера и веса. Применение ленточного упругого элемента безопасно. По сравнению с аналогами и прототипом все вышесказанное позволяет увеличить скорость бега и силу прыжков, увеличивает надежность и долговечность устройства, упрощает и делает более дешевыми его обслуживание и ремонт.

Заявляемое устройство не увеличивает рост человека, не увеличивает размеры опоры стопы и не фиксирует жестко голеностопный сустав. В результате этого устройство не ограничивает естественную подвижность и функциональность ног человека, что вместе с другими свойствами ведет к увеличению скорости бега и силы прыжков. Устройство имеет сравнительно простую конструкцию и надежно в использовании, имеет сравнительно небольшие размеры и вес.

Таким образом, одновременное выполнение элементов устройства заявляемым образом обеспечивает снижение потерь энергии при перемещении, толчок становится мощнее, сила прыжка больше, а скорость перемещения увеличивается, при этом повышается надежность и долговечность устройства, а также снижаются габариты и в результате обеспечивается высокая эффективность устройства.

Средство для закрепления устройства на стопе может быть выполнено в виде основания, снабженного фиксаторами носка и пятки, и двух боковых элементов, каждый из которых в задней части снабжен средством крепления упругого элемента, а в верхней части кронштейном, причем нижняя внешняя часть основания снабжена упругим амортизатором. Такое выполнение элемента также снижает потери на трение и при этом обеспечивает устойчивость конструкции, что позволяет применять в устройстве упругие элементы большей мощности, повышая скорость бега и силу прыжков. Одновременно повышается надежность и долговечность устройства, снижаются габариты и в результате обеспечивается высокая эффективность устройства.

При этом фиксатор носка может быть выполнен с возможностью перемещения вдоль основания. Точная подгонка под размер средства для закрепления устройства на стопе повышает удобство использования заявляемого устройства, толчок становится мощнее, сила прыжка больше, а скорость перемещения увеличивается, не накладывая ограничения на естественную технику бега. При этом одновременно повышается надежность и долговечность устройства и в результате обеспечивается высокая эффективность устройства.

Средство для закрепления устройства на стопе может быть выполнено в виде фигурного элемента, соответствующего форме стопы, верхняя часть которого снабжена симметрично двумя кронштейнами и, по крайней мере, одним фиксатором стопы, задняя часть снабжена средством крепления упругого элемента, а нижняя внешняя часть снабжена упругим амортизатором. Такое выполнение средства для закрепления устройства на стопе также снижает потери на трение, при этом не увеличивает рост человека, делает устройство удобным и безопасным. Это приводит к увеличению скорости бега и силы прыжков, не накладывает ограничения на естественную технику бега. При этом одновременно повышается надежность и долговечность устройства, снижаются габариты и в результате обеспечивается высокая эффективность устройства.

Опорное устройство, охватывающее голень, может быть выполнено в виде, по крайней мере, двух опорных стоек, в передней части разъемно соединеных с защитным щитком голени, причем в задней части каждая из опорных стоек соединена со средством крепления упругого элемента. Обеспечивается жесткость и устойчивость конструкции, что позволяет применять в устройстве упругие элементы большей мощности, толчок становится мощнее, сила прыжка больше. Скорость перемещения увеличивается, одновременно повышается надежность и долговечность устройства, снижаются габариты и в результате обеспечивается высокая эффективность устройства.

Опорное устройство, охватывающее голень, может быть выполнено в виде фигурных элементов, соответствующие форме голени, разъемно соединенных между собой, а с внутренней стороны снабженных упругим амортизатором. Это позволяет более равномерно распределять нагрузки, действующие на голень, и за счет возможности применения упругих устройств значительно большей мощности повысить скорость бега и силу прыжков. При этом одновременно повышается надежность и долговечность устройства, снижаются габариты и в результате обеспечивается высокая эффективность устройства.

Жесткость устройства для шагового перемещения и перемещения человека прыжками, которая достигается наличием подшипниковых узлов и защитного щитка голени, а также возможность точной подгонки под размер стопы, позволяет достичь точного соответствия основной оси вращения устройства физиологической оси вращения голеностопного сустава пользователя. Это повышает удобство использования заявляемого устройства. Снижаются нагрузки на ноги пользователя, толчок становится мощнее, сила прыжка больше, а скорость перемещения увеличивается, при этом повышается надежность и долговечность устройства и в результате обеспечивается высокая эффективность устройства.

Опорное устройство, охватывающее голень, может быть снабжено средством для регулировки натяжения упругого элемента, что дает возможность осуществлять подгонку устройства в соответствии с индивидуальными особенностями человека для достижения необходимого эффекта при беге и прыжках. Это обеспечивает снижение потерь энергии при перемещении, толчок становится мощнее, длина прыжка больше, а скорость перемещения увеличивается, при этом одновременно повышается надежность и долговечность устройства и в результате обеспечивается высокая эффективность устройства.

Средство крепления упругого элемента может быть снабжено, по крайней мере, двумя осями, закрепленными на средстве для закрепления устройства на стопе и на опорном устройстве, охватывающем голень, а упругий элемент может быть выполнен в виде прилегающих витков эластичной ленты, намотанной на оси. В этом случае обеспечивается прилегание витков друг к другу без зазоров, витки плотно сцепляются с полированной поверхностью осей и между собой. Такое соединение имеет низкие потери энергии на трение. Это позволяет применять упругие устройства значительно большей мощности, что повысит скорость бега и силу прыжков. При этом одновременно повышается надежность и долговечность устройства, снижаются габариты и в результате обеспечивается высокая эффективность устройства.

Средство крепления упругого элемента может быть снабжено, по крайней мере, двумя осями, закрепленными на средстве для закрепления устройства на стопе и на опорном устройстве, охватывающем голень, а упругий элемент выполнен в виде эластичной ленты, закрепленной на осях.

Такое выполнение упругого элемента позволяет производить быструю его замену при необходимости. Эластичная лента плотно сцепляется с полированной поверхностью осей, образуя соединение, имеющее низкие потери энергии на трение. Это позволяет применять упругие устройства значительно большей мощности, что повысит скорость бега и силу прыжков. При этом одновременно повышается надежность и долговечность устройства, снижаются габариты и в результате обеспечивается высокая эффективность устройства.

В качестве материала эластичной ленты могут быть использованы каучук, резина, латекс и другие материалы. Это дает возможность применения устройства при различных погодных условиях, выбирая оптимальный материал, который при конкретной температуре окружающей среды увеличивает скорость бега и силу прыжков и дает существенные преимущества в надежности устройства.

Таким образом, конструкция заявляемого устройства с учетом развивающих и дополняющих усовершенствований, отраженных в зависимых пунктах формулы, в совокупности с известными признаками обеспечивает снижение потерь энергии при перемещении, толчок становится мощнее, длина прыжка больше, а скорость перемещения увеличивается, одновременно повышается надежность и долговечность устройства, снижаются габариты и обеспечивается высокая эффективность устройства.

Краткое описание чертежей

Приведенное ниже описание является только примером настоящего изобретения, снабженным соответствующими чертежами.

Сущность технического решения поясняется чертежами, где:

- на фиг. 1 показана схема устройства для шагового перемещения и перемещения человека прыжками (вид сбоку);

- на фиг. 2 показана схема устройства для шагового перемещения и перемещения человека прыжками, в котором средство для закрепления устройства на стопе и опорное устройство, охватывающее голень, выполнены в виде фигурных элементов (вид сбоку);

- на фиг. 3 показано выполнение подшипникового узла(разрез);

- на фиг. 4 показано выполнение защитного щитка, снабженного упругим амортизатором (аксонометрия);

- на фиг. 5 показано выполнение упругого элемента в виде прилегающих витков эластичной ленты, намотанной на оси (аксонометрия);

- на фиг. 6 показано выполнение упругого элемента, закрепленного на осях (разрез);

- на фиг. 7 показано выполнение средства для регулировки натяжения упругого элемента (разрез).

Если не указано иное, все используемые технические и научные термины имеют то же значение, которое обычно понимается специалистом в рассматриваемой области техники. Общеизвестные функции или конструкции могут не описываться подробно.

Следует понимать, что когда в примере перечисляются различные технологические приемы, технические решения, используемые материалы, режимы функционирования, приводимый перечень не является ограничивающим, если не указано иное.

Пространственно относительные термины «вверх», «вниз»,

«вертикальный», «горизонтальный» и т.п. используются только для описания, если специально не указано иное.

Устройство для шагового перемещения и перемещения человека прыжками содержит средство 1 для закрепления устройства на стопе, опорное устройство 2, охватывающее голень, соединительный элемент 3 обеспечивающий возможность поворота средства 1 для закрепления устройства на стопе и опорного устройства 2, охватывающего голень относительно основной оси 4 вращения.

Средство 1 для закрепления устройства на стопе соединено с опорным устройством 2, охватывающим голень, упругим элементом 5, выполненным в виде эластичной ленты 6.

Соединительный элемент 3 выполнен в виде, по крайней мере, двух симметрично расположенных подшипниковых узлов 7, каждый из которых содержит подшипник 8 качения, наружное кольцо 9 которого жестко закреплено в нижней части опорного устройства 2, охватывающего голень, а внутреннее кольцо 10 которого жестко закреплено в средстве 1 для закрепления устройства на стопе (см. фиг. 1 ,2,3).

Средство 1 для закрепления устройства на стопе может быть выполнено в виде основания 11 , снабженного двумя боковыми элементами 12. Каждый из боковых элементов 12 снабжен в верхней части кронштейном 13 (см. фиг. 1,3). Основание 11 снабжено фиксатором 14 носка и фиксатором 15 пятки, при этом боковые элементы 12 снабжены в задней части средством 16 крепления упругого элемента 5. Нижняя внешняя часть основания 11 снабжена упругим амортизатором 17 (см. фиг. 1).

Средство 1 для закрепления устройства на стопе может быть выполнено в виде фигурного элемента 18, соответствующего форме стопы, верхняя часть которого снабжена симметрично двумя кронштейнами 13 и, по крайней мере, одним фиксатором 19 стопы, передняя часть снабжена фиксатором 14 носка, задняя часть снабжена средством 16 крепления упругого элемента 5, а нижняя внешняя часть снабжена упругим амортизатором 17 (см. фиг. 2).

Опорное устройство 2, охватывающее голень, может быть выполнено в виде двух опорных стоек 20, в передней части соединенных с защитным щитком 21 голени фиксаторами. При этом в задней части каждая из опорных стоек 20 соединена со средством 16 крепления упругого элемента 5. (см. фиг. 1,4).

Опорное устройство 2, охватывающее голень, может быть выполнено в виде фигурных элементов 22 и 23, соответствующих форме голени, соединенных между собой фиксаторами, а с внутренней стороны снабженных упругим амортизатором 24. Защитный щиток 21 голени с внутренней стороны также снабжен упругим амортизатором 24. При этом фигурный элемент 22 в задней части, снабжен средством 16 крепления упругого элемента 5. (см. фиг. 2).

Средство 16 крепления упругого элемента 5 может быть выполнено в виде двух осей 25, 26, закрепленных, соответственно на средстве 1 для закрепления устройства на стопе и на опорном устройстве 2, охватывающем голень, а упругий элемент 5 может быть выполнен в виде прилегающих витков эластичной ленты 6, намотанной на оси 25, 26 (см. фиг. 1,5).

В другом исполнении средство 16 крепления упругого элемента 5 может быть выполнено в виде двух осей 25, 26, закрепленных, соответственно, на средстве 1 для закрепления устройства на стопе и на опорном устройстве 2, охватывающем голень, а упругий элемент 5 может быть выполнен в виде эластичной ленты 6, закрепленной на осях 25, 26 (см. фиг. 2,6).

Опорное устройство 2, охватывающее голень, может быть снабжено средством 27 для регулировки натяжения упругого элемента 5 (см. фиг 1 , 7).

Средство 27 для регулировки натяжения упругого элемента 5 может быть выполнено в виде эксцентрика 28, находящегося на оси 26 и фиксируемого в верхнем положении (см. фиг. 1,7).

Фиксатор 14 носка может быть выполнен с возможностью перемещения вдоль основания 11 средства 1 для закрепления устройства на стопе. Для этого фиксатор 14 носка средства 1 для закрепления устройства на стопе снабжен, например, внутренним пластинчатым передвижным упором, фиксируемым зацепами в нижней части, а винтом с гайкой в верхней части, при индивидуальной подгонке устройства (см. фиг. 1 ,2).

Средство 1 для закрепления устройства на стопе и опорное устройство 2, охватывающее голень, снабжены фиксирующими ремнями 29 и 30, соответственно (см. фиг. 1,2).

В качестве материала эластичной ленты могут быть использованы каучук, резина, латекс и другие материалы.

На фиг. 3 показан в разрезе пример выполнения подшипникового узла 7, который содержит подшипник 8 качения, наружное кольцо 9 которого жестко закреплено в нижней части опорного устройства 2, охватывающего голень, а внутреннее кольцо 10 которого жестко закреплено в средстве 1 для закрепления устройства на стопе. Жесткое закрепление наружного кольца 9 подшипника 8 качения в нижней части каждой из опорных стоек 20 опорного устройства 2, охватывающего голень, обеспечивается его запрессовкой в этом элементе. Жесткое закрепление внутреннего кольца 10 подшипника 8 качения производят, совмещая отверстие внутреннего кольца 10 подшипника 8 качения с отверстиями в верхней части кронштейна 13, которым снабжено средство 1 для закрепления устройства на стопе. При этом с двух сторон внутреннего кольца 10 подшипника 8 качения размещают ограничительные шайбы 31. Совмещенные отверстия фиксируют заклепкой. Ограничительные шайбы 31, установленные с двух сторон внутреннего кольца 10 подшипника 8 качения, закрепляют его в кронштейне 13, что предотвращает контакт нижней части опорной стойки 20 с кронштейном 13 в боковой плоскости (см. фиг. 1,3). Аналогично выполнены подшипниковые узлы 7 и на устройстве для шагового перемещения и перемещения человека прыжками, выполненного в виде фигурных элементов, на которых наружные кольца 9 подшипников 8 качения запрессованы в нижней части опорного устройства 2, охватывающего голень (см. фиг. 2,3).

Лучший вариант осуществления изобретения

Заявляемое устройство работает следующим образом.

На каждую ногу пользователь надевает устройство для шагового перемещения и перемещения человека прыжками (см. фиг. 1). Для этого пользователь вдевает стопу в средство 1 для закрепления устройства на стопе, носок вставляет в фиксатор 14 носка и стопу полностью размещает на основании 11 между двумя боковыми элементами 12, каждый из которых снабжен в верхней части кронштейном 13, а в задней части осью 25 для крепления упругого элемента 5. Фиксаторами 14, 15 носка и пятки, соответственно, средство 1 для закрепления устройства на стопе, подгоняется под размер стопы. Для этого фиксатор 14 носка, снабженный внутренним пластинчатым передвижным упором, перемещают вдоль основания 1 1 и фиксируют зацепами в нижней части, а винтом с гайкой в верхней. Затем стопу фиксирующим ремнем 29 закрепляют в средстве 1 для закрепления устройства на стопе.

После этого голень прижимается к фиксирующему ремню 30 опорного устройства 2, охватывающего голень (см. фиг.1). При этом голень находится между двумя опорными стойками 20, которые в задней части жестко соединены со средством 16 крепления упругого элемента 5. Далее, на переднюю часть голени надевают защитный щиток 21 голени, состоящий из жестко скрепленных между собой элементов, соответствующих форме голени, и с внутренней стороны снабженных упругим амортизатором 24 (см. фиг. 1,4). Выступы на контактной поверхности защитного щитка 21 голени совмещаются с соответствующими им впадинами на опорных стойках 20 и соединение фиксируется..

Устройство для шагового перемещения и перемещения человека прыжками, состоящее из фигурных элементов (см. фиг. 2), надевают на ноги следующим образом. Пользователь полностью размещает стопу в фигурном элементе 18, задняя часть которого снабжена средством 16 крепления упругого элемента 5, а нижняя внешняя часть снабжена упругим амортизатором 17. Фиксатором 14 носка фигурный элемент 18 подгоняют под размер стопы и затем стопу закрепляют фиксатором 19 стопы. При этом стопа размещена между кронштейнами 13, которыми снабжен фигурный элемент 18. Затем голень прижимают к фиксирующему ремню 30 опорного устройства 2, охватывающего голень. Таким образом голень размещается в фигурном элементе 22, который в задней части снабжен средством 16 крепления упругого элемента 5. (см. фиг. 2,6). Далее на переднюю часть голени надевают фигурный элемент 23, который с внутренней стороны снабжен упругим амортизатором 24. При этом выступы на контактной поверхности фигурного элемента 23 совмещают соответствующими им впадинами на фигурном элементе 22 и затем соединение фиксируется.

При переносе веса пользователя на ногу упругий амортизатор 17, средства 1 для закрепления устройства на стопе, контактирует с опорной поверхностью. По мере усиления давления ноги на опорную поверхность средство 1 для закрепления устройства на стопе с помощью соединительного элемента 3 поворачивается по часовой стрелке относительно опорного устройства 2, охватывающего голень, вокруг основной оси 4 вращения (см. фиг. 1,2). Оси вращения подшипниковых узлов 7 и, соответственно, подшипников 8 качения проходят через ось 4. При движении наружное кольцо 9 подшипника 8 качения, жестко закрепленное в нижней части опорного устройства 2, охватывающего голень, остается неподвижным относительно него, а внутреннее кольцо 10 подшипника 8 качения, жестко закрепленное в кронштейне 13, поворачивается (см. фиг. 1,2,3). При этом средство 1 для закрепления устройства на стопе снабжено двумя кронштейнами 13 (см. фиг. 1,2,3). Стопа и голень поворачиваются относительно друг друга. Кронштейны 13 и опорное устройство 2, охватывающее голень, могут контактировать друг с другом в крайних положениях по направлению движения, что предотвращает перерастяжение мышц и сухожилий пользователя (см. фиг. 1,2).

В подшипниковых узлах 7 устройства для шагового перемещения и перемещения человека прыжками преимущественно применяются подшипники качения с внутренней смазкой, закрытые пыльниками с двух сторон. Для уменьшения потерь энергии на трение, уменьшения веса и увеличения срока службы устройства для шагового перемещения и перемещения человека прыжками целесообразно применять керамические подшипники качения повышенной точности или других улучшенных модификаций. Применение таких подшипников позволит еще больше увеличить скорость и силу прыжков. При начальном движении увеличивается расстояние между осью 25, закрепленной на средстве 1 для закрепления устройства на стопе, и осью 26, закрепленной на опорном устройстве 2, охватывающем голень. Упругий элемент 5 растягивается, накапливая энергию. Возникают силы, стремящиеся сблизить оси 25 и 26 и повернуть средство 1 для закрепления устройства на стопе против часовой стрелки вокруг основной оси 4 вращения (см. фиг. 1,2).

Затем, когда пользователь делает толчок ногой, энергия, накопленная в упругом элементе 5, суммируется с энергией мышц ноги. И, далее, при переносе веса человека на носок другой ноги цикл повторяется. Уменьшается угол между передней частью опорного устройства 2, охватывающего голень, и верхней передней частью средства 1 для закрепления устройства на стопе, упругий элемент 5 растягивается, накапливая энергию (см. фиг. 1 ,2).

Таким образом, способ перемещения в заявляемом устройстве с аккумулированием энергии заключается в поочередном опускании ног на опорную поверхность с одновременным деформированием упругого элемента 5 и последующим перемещением ног с использованием энергии, освобождающейся из упругого элемента . Первичное отталкивание и приземление производят на носочную часть стопы ноги, а деформирование упругого элемента 5 осуществляется при последующем опускании пяточной части.

При отталкивании ноги пользователя от опорной поверхности упругий элемент 5 отдает энергию, которая соединяется с энергией толчка ноги, увеличивает скорость бега и делает прыжки сильнее. Основание 11 средства 1 для закрепления устройства на стопе выполнено с физиологическими изгибами, что устраняет опасность зацепления за поверхность контакта во время бега и повышает плавность изменения нагрузок на ноги пользователя.

Так, при помощи двух устройств для шагового перемещения и перемещения человека прыжками, надетых на ноги, человек может значительно увеличить скорость бега и силу прыжков.

Для дополнительного снижения потерь энергии при перемещении, повышения силы толчка, длины прыжка и скорости перемещения при одновременном повышении надежности и долговечности устройства можно производить дополнительную подгонку устройства.

При необходимости в устройстве для шагового перемещения и перемещения человека прыжками можно регулировать натяжение упругого элемента средством 27 для регулировки натяжения упругого элемента 5, которым снабжено опорное устройство 2, охватывающее голень. Например, в средстве 27 для регулировки натяжения упругого элемента 5 переводят эксцентрик 28, находящийся на оси 26, в верхнее положение, обеспечивая максимальное натяжение упругого элемента 5 (см. фиг. 1,7).

Выполнение упругого элемента 5, в виде прилегающих витков эластичной ленты 6, намотанной на оси 25, 26, соединенных, соответственно, со средством 1 для закрепления устройства на стопе и с опорным устройством 2, охватывающим голень (см. фиг. 1 ,5), позволяет минимизировать потери энергии на трение в этом элементе. Лента плотно прилегает к полированной поверхности осей 25, 26, витки плотно прилегают друг к другу. При движении пользователя упругий элемент 5 эффективно работает на растяжение/сжатие.

При необходимости использования в устройстве для шагового перемещения и перемещения человека прыжками упругого элемента 5 большей мощности и с возможностью быстрой его замены целесообразно применять упругий элемент 5, выполненный в виде эластичной ленты 6, закрепленной на осях 25, 26, соединенных со средством 1 для закрепления устройства на стопе, и с опорным устройством 2, охватывающим голень (см. фиг. 2,6). Выполнение эластичной ленты 6 из каучука, резины, латекса и других материалов дает возможность применения устройства при различных погодных условиях, выбирая оптимальный материал, который при конкретной температуре окружающей среды увеличивает скорость бега и силу прыжков и дает существенные преимущества в надежности устройства.

Фигурные элементы, входящие в состав заявляемого устройства для шагового перемещения и перемещения человека прыжками, могут изготавливаться с использованием таких технологий производства, как литье, формование или 3D печать.

Промышленная применимость

Промышленная применимость заявляемого изобретения подтверждается возможностью изготовления устройства для шагового перемещения и перемещения человека прыжками из известных материалов на известном оборудовании при использовании известных технологий.