E n g l i s h        t e x t                       here

 Так  ли хороша принятая теперь конструкция, можно ли ее улучшить или, как говорят люди, лучшее враг хорошего. Перечислю недостатки этого спортивного снаряда:

** Устройство изготавливается строго под вес пользователя, нет возможности замены упругого элемента или подстройки его жесткости

** Пружина из дорогого композита, отсюда стоимость изделия

** Небольшая амплитуда деформации и неравномерная характеристика натяжения

** Отсутствие нижнего упора, вероятна поломка при сильном прыжке

** Возможность образования травмоопасных сколов при повреждении упругой пластины

** Нет места самоделкам, не достаточная ремонтопригодность устройства

На этой страничке я предлагаю новый подход к конструкции джампера.

 Упругим элементом прибора является резиновый жгут 10, который стягивает поперечную диагональ плоского ромба, собранного из легких пластин 8, 11.  Чтобы ромб не разъезжался (имел только одну степень свободы), верхние концы пластин заканчиваются секторами шестерен 1, закрепленных в обойме 2. Сцепленные между собой и закрепленные шестерни разрешают ромбу раскрываться только вниз. 3, 9, 12 –оси, 15 – подошва, 16 – резиновый чехол. Нога 6 закреплена на платформе 4 со стойкой 5 с помощью крепежных ремней 7. От полного стягивания ромба жгутом предохраняет   не показанная на рисунке гибкая стяжка (тросик) между пластинами 2 и 13. Приспособление 14 позволяет надевать столько резиновых жгутов, сколько требует вес спортсмена и режим предстоящей тренировки. Кинематика конструкции позволяет использовать всю амплитуду раскрывающегося ромба, резиновый упругий элемент дает лучшую характеристику усилия от нагрузки, чем изгибаемая пластиковая пластина. Поэтому  ожидается более комфортная и эффективная отдача спортивного снаряда при беге и прыжках.

 Предлагаемое устройство пока не выпускается серийно, оно не сложно по конструкции, не содержит дефицитных материалов и может быть изготовлено в кустарных условиях. Справа размещены эскизы отдельных узлов и деталей.  Стороны ромба могут изготавливаться из перфорированных дюралевых пластин или иметь трубчатую конструкцию.

  Важно обеспечить достаточную поперечную жесткость конструкции,  люфты в осях должны быть минимизированы. Зубчатые сектора можно вырезать из полной шестерни, облегчив ее по толщине.

Следует подчеркнуть, что зубья секторов шестерен не несут основной нагрузки, - она приходится на оси, а шестерни лишь воспринимают нагрузку стабилизации платформы, удерживают ее от перекоса и наклона.

 Прыжки на джолли джамперах – это экстремальный вид спорта, вязанный с возможными травмами. Это обусловлено  тем, что ноги спортсмена  закреплены на площадках спортивного снаряда, а его центр тяжести высоко поднят над землей.  Для увеличения безопасности тренировок и обеспечения комфортного состояния спортсмена конструкция джампера  должна предельно понижать центр тяжести тела. В наилучшем случае ноги спортсмена в нижней фазе прыжка должны почти касаться земли, а высота платформы, на которой закрепляется нога равна амплитуде раскрывания  конструкции. На рисунке схематично  разобраны возможные варианты конструкций джампера, направленные на решение этой задачи. Наиболее мягкий и безопасный режим обеспечивает вариант 2, - он подойдет для начинающих, а также для людей неспортивного склада. Здесь контакт с землей обеспечивают две площадки, это увеличивает поперечную устойчивость и упрощает поддержание равновесия при беге и прыжках. Другие схемы имеют только одну точку опоры.

 Рассмотрим теперь «нагрузочную характеристику»  нового джоли-джампера. Пользователь сам выбирает силу натяжения резинового жгута. Удобно натянуть его до такой степени, когда вес спортсмена оказывается полностью скомпенсированным. Тогда  пользователь стоит на «жестких опорах» и конструкция начинает работать только при отталкивании или приземлении. Наряду с большой раскрываемостью ромбовой схемы по сравнению с «козьей ногой» это обстоятельство позволяет запасти больше энергии и в результате выше и дальше прыгнуть. На рисунке справа показаны графики силы отдачи джампера от степени  деформации натяжного элемента. Резиновый упругий элемент сопротивляется растяжению линейно, но кинематика ромба такова, что сначала сопротивление отдачи наростает, затем, после перехода формы ромба через квадрат, начинает спадать. Чтобы противодействовать «сложению» ромба при сильном прыжке, нужно на заключительном отрезке деформации включить дополнительный упругий элемент, способный запасти и отразить избыточную кинетическую энергию.  По первому варианту это короткий и жесткий упругий элемент, который включается в самом конце хода ромба после натяжения тросика. Более предпочтительный второй вариант использует способ пневматического демпфирования. При «складывании» ромба закрепленный под площадкой цилиндр находит поршень внизу конструкции, воздух сжимается, сопротивление прогрессивно возрастает.  Такое устройство эффективно при очень небольших габаритах: достаточно сечения в 5 – 6 кв. см, чтобы принять усилие в 200 – 300 кГ. Пневматический демпфер – это почти законченный импульсный привод так называемого активного джампера, о чем пойдет речь дальше. В момент резкого сильного сжатия воздуха возникает разогрев газа до высокой температуры. Если в цилиндре оказались пары керосина или спирта, они сгорают и сообщают спортсмену дополнительный толчок.

 На рисунках справа представлены выпускаемые малыми сериями изделия этого предприятия. В этом устройстве использован тот же принцип, что и в строительном копре для забивания железобетонных свай. Если воздух в замкнутом пространстве (под поршнем в цилиндре) сильно сжать (в 20 – 30 раз), то его температура возрастет до величины, при которой загораются пары органических жидкостей, таких, как бензин, спирт, солярка, керосин. При этом температура и давление в цилиндре возрастают еще больше, поршень идет в обратную сторону и совершает при этом работу. Если произведенная  работа составит хотя бы 30% от общей энергии прыжка, то следующий прыжок будет осуществлен для спортсмена без затрат сил на отталкивание от земли, усилия потребуются только для поддержания равновесия и для приема упругого толчка от джампера. Практика показывает, что топлива при этом расходуется очень немного, 50 – 100 грамм керосина достаточно для многочасовой тренировки. Из рассмотрения картинок справа, можно заключить следующее. Самым первым устройством, реализующим описанный метод были сапоги-скороходы, ставшие, по-видимому, экспонатом заводского музея. Очевидным недостатком  этого варианта, недостатком, заставившим разработчиков от него отказаться, была очень мощная «отдача» при срабатывании импульсных толкателей. Выдержать этот импульс можно было только на «прямых костях», но при этом недопустимые перегрузки испытывалет позвоночник и мышцы спины.   По результатам испытаний отказались от решения задачи «в лоб» и существенно усложнили конструкцию аппарата. Корпус прибора – это прямоугольная коробка, состоящая из  двух цилиндров, верхней и нижней поперечины и тросовой диагональной тяги, устраняющей перекос системы при воспламенении заряда.

  В момент прыжка пружина сжимается, поршень идет вверх, воздух уплотняется и начинает брать на себя нагрузку. Если прыжок достаточно сильный, воздух сжимается до величины, достаточной для протекания «дизельного процесса». Пары керосина воспламеняются, высокое давление толкает поршень вниз, а шток действует на опорную площадку, подбрасывая спортсмена вверх. Какие недостатки можно усмотреть в этой конструкции:

   ** Неравномерность нагрузки на правый и левый штоки в течение цикла, высокие требования к точности и жесткости подвижной части устройства.

   ** Сложно изготовить пружину,  обеспечивающую в показанных габаритах одновременно необходимые жесткость и амплитуду перемещения.

  ** Зависимость комплектации устройства от веса спортсмена.

  ** Высокий вес и стоимость спортивного снаряда.

 Какими преимуществами обладает предлагаемая ромбовая конструкция в плане превращения ее в активное устройство, и как можно упростить импульсный толкатель, чтобы стоимость изделия оставалась невысокой. На схеме справа обозначены некоторые идеи, использование которых позволит построить оптимальную конструкцию. Жгут 1 работает в горизонтальной диаганали ромба также, как и в пассивном джампере. Поршень импульсара 2 и цилиндр 3 располагаются в вертикальной диагонали ромба, их не нужно связывать какой-либо постоянной конструкцией, они закреплены на опорах 7, находятся на одной оси и сойдутся при полном раскрытии ромба  в заключительной фазе прыжка. Специально развернутая форма цилиндра позволит компенсировать отклонения из-за деформации рамы и направить приходящий поршень 5 по оси цилиндра.  Теперь сам процесс импульсного горения.  В классическом дизельном двигателе сжимается чистый воздух, а топливо, под действием плунжера, под высоким давлением впрыскивается в камеру сгорания в конце цикла сжатия. Строить такую систему в недорогом спортивном снаряде нет смысла.

 На следующем рисунке показана другая конструкция импульсара. Здесь компактный узел жестко закрепляется в верхней части ромба. Плунжер 2, выполненный, как единая деталь с поршнем отжимается пружиной  5 вниз, при сокращении вертикальной диагонали толкатель 6 приходит в соприкосновение с нижней опорой джампера, происходит сжатие и срабатывание импульсара.

 Главная трудность, с которой сталкивается разработчик активного джампера, - это характер выделения энергии импульсара: очень мощный импульс, действующий короткое время. Сильный толчок, а он должен быть сильным, чтобы передать прыгуну требуемую энергию, вызывает дискомфорт, вредно действует на суставы спортсмена и требует от конструкции аппарата дополнительного запаса прочности. На рисунке справа предлагается один из вариантов перераспределения энергии короткого мощного импульса в более продолжительное и плавное действие на полезную нагрузку. Это миниатюрная гидравлическая система. При воздействии опоры на толкатель 5 поршень идет вверх, засасывая из бачка 8 гидравлическую жидкость под поршень через клапан 11. Импульс отдачи не бьет резко по опоре, а более плавно и медленно выталкивает гидравлическую жидкость через клапан 10 в специальный цилиндр 9, который своим поршнем дополнительно растягивает основной жгут джампера 13. Таким образом, энергия импульсара передается в главный упругий элемент устройства и плавно высвобождается в течении всей фазы распрямления ромба. Дозирующий клапан 12 служит для возвращения масла в бачок  8.