Статья: История конструирования, патентования и производства спортивных ластов для плавания (1930-2020 гг.)

В подводном ориентировании первой в моноласте со стеклопластиковой лопастью, используя высокую скорость на дистанции, стала плавать и побеждать Н. Ту- рукало. В 1973 г. на I чемпионате мира, проходившем в Югославии, она становится первым абсолютным чемпионом мира по подводному ориентированию.

В 1977 г. В. Жданов, В. Титов и А. Шумков изготовили, испытали образцы и подали заявку на изобретение ласта, лопасть и галоша которого находятся под углом 10-20° друг к другу (Заявка СССР № 930-13276, 1977) (рис. 8) [13]. В такой конструкции ласта стопа ноги находится в более комфортных условиях и передает большее давление на лопасть.

Рис. 8. Ласты для скоростного плавания. В. Жданов, В. Титов, А. Шумков (СССР, Заявка № 930-13276,1977)

Дисциплина подводного спорта «плавание в ластах» в 1986 г. была признана олимпийским видом, что стало дополнительным стимулом развития не только этого вида спорта, но и производства спортивного оборудования. В 1980-1990-е гг. начинается промышленный выпуск моноластов с лопастью из стеклопластика и со специальными галошами или моногалошей в СССР (моноласт «Дельфин», НПО «Алтай») [14, 15], Италии (Mat-Mas), Германии (Dol-fin), Японии (Осо- моїо, Sea Wolf), Китае и т.д.

Естественно, что профилированная лопасть моноласта полностью изготавливалась промышленным способом, одной «прессовкой». Это был большой технологический прорыв. В 1993-1994 гг. В. Жданов, В. Титов вместе с учеными подмосковного завода в г. Дзержинске изготавливают прессованием лопасть моноласта из стеклопластика, армируя ее слоями ткани из углеродных волокон, что улучшило физико-механические свойства лопасти. Однако недостатком такой лопасти была высокая стоимость ткани. Тем не менее с 1996 г. лопасти с использованием углепластика стали изготавливать в Китае, Франции и с 2000 г. в Италии. К сожалению, скоростные качества моноластов промышленного изготовления отвечают не всем требованиям пловцов, поэтому ведущие спортсмены до настоящего времени предпочитают использовать моноласты ручного изготовления. В 1989 г. В. Жданов, В. Титов, А. Шумков конструируют и изготавливают принципиально новый моноласт «Крыло», на лопасти из стеклопластика которого выполнено симметричное утолщение из эластичного пористого материала, представляющее собой гидродинамическое двояковыпуклое крыло (А.С. СССР 1771776, 1992) (рис. 9) [16].

Рис. 9. Моноласт «Крыло». В. Жданов, В. Титов, А. Шумков (СССР, А.С. № 1771776, 1992)

При гребке такой лопастью улучшается обтекание непрерывно меняющегося угла атаки лопасти, а профиль утолщения крыла, деформируясь, становится асимметричным. В результате у крыла, кроме подъемной силы угла атаки, появляется дополнительная подъемная сила за счет разной скорости обтекания водой верхней и нижней поверхностей асимметричного по профилю тела лопасти (аналог подъемной силы крыла самолета). В каждую фазу гребка (движение ласта вниз и движение ласта вверх) дополнительная подъемная сила действует в направлении, увеличивающем силу гребка. Используя специальную аппаратуру, авторы статьи провели ряд исследований, которые показали существенный прирост тягового усилия пловца [17, 18]. С тех пор и по настоящее время элемент «крыло» успешно используется в лучших спортивных ластах. В 2009 г. на чемпионате мира в России в ластах типа «Крыло» хорошо выступили китайские спортсмены, а П. Кабанов (Новосибирск) установил рекорд мира в нырянии на 50 м - 14,16 с. Следующий прорыв в конструировании моноластов осуществил Е. Андронов из Смоленска. Он модернизировал галошу моноласта, сделав ее массивной, предельно обтекаемой, комфортной и плотно сидящей на ногах. В таком моноласте плавали победители чемпионата мира по ориентированию в 1996 году в Эстонии. А в 1998-2000 гг. Е. Андронов (тренер клуба СКАТ, Томск) продолжил совершенствование своего моноласта, сконструировав и изготовив моноласт HyperFins [19], обладающий улучшенной обтекаемой формой, лопасть и галоша которого находятся под углом 10-20° друг к другу, а многослойная резиновая галоша из пяти сортов резины имеет улучшенные свойства. Однако она очень сложна в изготовлении (Патент RU № 85350 U1, 2009) (рис. 10) [20].

Рис.10. Моноласт HyperFins. Е. Андронов (Патент RU № 85350 U1, 2009)

В конструкцию моноласта HyperFins в качестве прототипов вошли и предыдущие предложения, в том числе обтекатели на галошах, профилированная стеклопластиковая лопасть, элемент «крыло», угол между лопастью и галошей. Несмотря на то, что масса моноласта значительно увеличилась, HyperFins имеет нулевую плавучесть. В очередной раз изменилась техника плавания. Стоимость такого моноласта достигла $ 1 000. Успешно испытал один из первых вариантов моноласта Е. Андронова на чемпионате мира по плаванию в ластах в Испании в 2000 г. М. Максимов (клуб СКАТ, Томск), где он стал чемпионом мира, установив мировой рекорд в подводном плавании на 400 м. Примерно с 2009 г. и до настоящего времени в моноластах Hyper- Fins плавают все сильнейшие спортсмены мира.

В таблице приведены некоторые результаты победителей официальных соревнований по нырянию в длину среди мужчин (все они - советские и российские спортсмены). Каждый из упомянутых выше этапов конструирования ластов [21-24] приводил к значительному увеличению скорости плавания. За 57 лет, с 1958 (1-й чемпионат СССР) по 2019 г. (27-й чемпионат Европы), скорость плавания на самой быстрой дистанции (ныряние в ластах) у мужчин выросла в два с половиной раза - с 1,4 до 3,6 м/с. Для сравнения отметим, что дельфины развивают скорость более 10 м/с. До 1970 г. абсолютно все лучшие результаты в нырянии были показаны в биластах разной конструкции. Первый мировой рекорд в нырянии среди мужчин в моноласте установил А. Салмин в 1971 г., а самый «свежий» рекорд мира установлен П. Кабановым в 2019 г.

Всемирная конфедерация подводной деятельности CMAS ввела ограничения, которые касаются максимальных размеров лопасти, однако практика плавания в ластах и физические возможности пловцов сами установили ее оптимальные размеры, дальнейшее увеличение которых приводит к снижению скорости плавания. В итоге за последние 20 лет «прорывных» решений в конструировании ластов не было.

Результаты победителей официальных соревнований по нырянию в длину среди мужчин

В разных странах выпускаются аналоги модели моноласта HyperFins ручного производства: на Украине этим занимаются фирмы Waterway fins, Sharkfin, Yakovlevfins, Starfins, Goldfin, в Эстонии - Leaderfins, Arsenal, во Франции - POwerfins и др. Конечно, делают их и специалисты в России. По мнению Е. Андронова, автора HyperFins, некоторые производители, к сожалению, не соблюдают технологию изготовления, используют некачественную резину, иногда моноласт получается травмоопасным и пр. В 2019 г. во всем мире моноластов, подобных HyperFins, было выпущено около 400 экземпляров. В настоящее время моноласт с успехом используется спортсменами-подводниками не только в дисциплинах «плавание в ластах», но и в подводном ориентировании, фридайвинге.

В программу соревнований по дисциплине «плавание в ластах» в 2007 г. были введены дистанции плавания «в классических ластах» (имеются в виду раздельные ласты). CMAS допустила к использованию на соревнованиях биласты венгерской фирмы Najade, выпуск которых был начат в 2000-х гг. Интересно отметить, что свидетельство на изобретение очень похожих ластов с пяточным ремнем (SU 1643026) было выдано В. Жданову, В. Титову и А. Шумкову еще в 1990 г. [25]. В настоящее время очень популярны классические короткие ласты POwerfins, разработанные О. Пудовым. Эти ласты официально одобрены CMAS для соревнований.

Таким образом, обращение к истории создания «быстрых» ластов показало, что на смену обычным резиновым пришли сложные модели комбинированных и композиционных ластов. В них существенно усовершенствованы галоша и моногалоша, лопасти изготовлены по новым технологиям с применением углепластиков. Всему этому предшествовали теоретические и экспериментальные исследования, целью которых было создание оптимальных конструкций. Борьба за скорость продолжается.

Литература

1. De Corlien L.M. Propulseurs de natation et de sauvetage. FR, Pr.1933; FR, pat. № 767013(А), 1934. Кл. А63В31/08.

2. Титов В.Б., Жданов В.В., Кочетков А.Д. и др. Исследование зарубежного и отечественного опыта конструирования формовых и композиционных моно- и биласт : отчет по НИР ТГУ. Томск, 1990. Т. 1. 129 с.; Т. 2. 228 с.; Т. 3. 108 с.

3. Owen R. Churchill. Swim-Fin. USA, Filed 1940, pat. № 2321009, 1943. Кл. НКИ 9-309.

4. Прапор С.С. Из истории ластов // Спортсмен-подводник. 1980. Вып. 60. С. 10-13.

5. Загозин В.А., Салмин А.М., Самохин Б.Г. Ласты. А.С. СССР № 272114, Кл. А 63b 31/08. БИ. № 18, 1970.

6. Жданов В.В., Титов В.Б., Шумков А.Д. Ласты с упругим элементом. Заявка СССР № 1488511/28-12, 1971.

7. Andres-Brummer D., Maric M. Monoflosse : Schwimmen und Tauchen wie ein Delfin. Delius Klasing Verlag, 2019. 284 S.

8. Ristan К., Bergann Н.-J. Gleichzeitig von beden Fusen eines Schwimmenden zu betatigender Schwimmhilfskorper. BRD, pat. №1085798, 1960. Кл. НКИ 77а 31/10, МКИ А63в

9. Поротов Б.Г. Освоение нового стиля // Спортсмен-подводник. 1971. Вып. 28. С. 8-13.

10. Мазуров И.В. Спортивный сезон 1969 года // Спортсмен-подводник. 1971. Вып. 25. С. 3-27.

11. Мазуров И.В. Спортивный сезон 1971 года // Спортсмен-подводник. 1972. Вып. 30. С. 3-23.

12. Kerll K.-H. Comite Sportif Manuel. Sports Committee Manual. Stuttgart : Verlag Stephanie Naglschmid, 1988. 100 S.

13. Жданов В.В., Ладыгин В.А., Титов В.Б., Шумков А.Д. Ласты для скоростного плавания. Заявка СССР № 930-13276, 1977.

14. Лопасти плавниковые стеклотекстолитовые (моно- и би-ласты). ТУ-84-415-96-82 : отчет по НИР / АНИИХТ. Бийск, 1982.

15. Титов В.Б., Жданов В.В., Кочетков А.Д. и др. Разработка спортивного моноласта «СКАТ-Дебют» : отчет по НИР ТГУ. Томск, 1990. 68 с.

16. Жданов В.В., Титов В.Б., Шумков А.Д., Соловьёв Е.С. Ласт для плавания. А.С. СССР № 1771776. Кл. А1 А63В 31/11. БИ. № 40, 1992.

17. Титов В.Б., Васенин И.М., Зима В.П., Крючков Д.А. Экспериментальные исследования динамики движения моноласта в воде // Всесибирские чтения по математике и механике : междунар. конф. : избр. докл. Томск : Изд-во Том. гос. ун-та, 1997. Ч. 2: Механика, т. 2. С. 94--99.

18. Титов В.Б., Либин Э.Е. Образование течи при движении пловца с моноластом // Всесибирские чтения по математике и механике : междунар. конф. : избр. докл. Томск : Изд-во Том. ун-та, 1997. Ч. 2: Механика, т. 2. С. 100-106.

19. Андронов Е.С. Разработка новых ластов - развитие подводного спорта // Экологические, гуманитарные и спортивные аспекты подводной деятельности. Томск : Изд-во Том. гос. ун-та, 2004. С. 5-7.

20. Жданов В.В., Титов В.Б., Андронов Е.С., Андронов М.Е. Моноласт. Патент RU № 85350 U1. Кл. А63В 31/00. БИ. № 22, 2009.

21. Титов В.Б., Жданов В.В. История создания и тенденция конструирования современных моноласт для подводного спорта // Здоровый образ жизни: сущность, структура, формирование на пороге XXI века. Томск : Изд-во Том. ун-та, 1996. С. 154--159.

22. Титов В.Б. Патентование - объективный показатель творческой активности при создании ласт для подводного спорта // Экологические, гуманитарные и спортивные аспекты подводной деятельности. Томск : Изд. Том. ун-та, 1999. С. 41-50.

23. Орлов Г.Н. Эволюция моноласта как плавникового движителя и влияние ее на кинематику биотехнической системы спортсмен - моноласт при нырянии мужчин-спринтеров // Подводный спорт. Современное состояние и перспективы развития. Красноярск : СибГАУ, 2005. С. 96-102.

24. Жданов В.В. СКАТ. Томск : Том. гос. ун-т, 2011. 584 с., [100] л. ил.

25. Жданов В.В., Титов В.Б., Шумков А.Д. Ласт для плавания: Свидетельство SU 1643026. Кл. А1 А63В31/11, 1990.

Abstract

The history of design, patenting and production of sports fins for swimming (1930-2020)

Vadim V. Zhdanov, Tomsk State University (Tomsk, Russian Federation).

Vladimir B. Titov, Tomsk State University (Tomsk, Russian Federation)

The authors of this article aim to trace the history of the design, patenting and production of sports fins for swimming. This is primarily due to the fact that a significant contribution to their design was made first by Soviet and then Russian inventors, among whom there were many active athletes, including the highest achievers in this sport. To establish the extent of inventive activity, the authors conducted patent studies, the results of which are presented in several figures within the article.

Further, the article describes the history of the formation and development of underwater sports both in the world and in our country.

The first major competitions in underwater sports, where among other disciplines were distance swimming and diving in fins, was the first USSR underwater championship, held in 1958 (Karabakh, Crimea). During the competition, it turned out that the greatest speed of movement in fins was developed by men in short-distance diving.

A significant event for the development of underwater sports in the world was the creation in 1959 of the World Underwater Federation, CMAS (whose first president was Jacques-Yves Cousteau), which nowadays unites the national underwater federations of about 100 countries. Since the beginning of the 1960s, CMAS began to hold international competitions in various types of underwater sports. At the first competitions, their main goal became clear - the achievement of high speed in distances by athletes. This forced athletes and their coaches to focus their attention on the main “tool” of swimmers in this discipline - fins.

The experience gained by this time led to an understanding that the longer (of course, up to certain sizes) the blade, the higher the speed of swimming. In 1968-1969, V. Zhdanov, V. Titov and A. Shumkov (SKAT club, Tomsk) made an `epochal discovery', which is used in the manufacture of sports fins up to this day. To be precise, Soviet athletes and coaches began to produce a solid monofin blade from profiled fiberglass in a manner proposed by Tomsk inhabitants.

In 1986, the discipline of underwater sports known as `finswimming' was recognized by the IOC as an Olympic sport, which gave an additional incentive not only to the development of this sport, but also to the production of sports equipment.

Each of the design stages of the fins led to a significant increase in the speed of swimming. For 57 years, from 1958 (1st USSR championship) to 2019 (27th European championship), the speed of swimming at the fastest short distance underwater (diving in fins) for men increased two and a half times - from 1.4 m/s to 3.6 m/s. Thus, the study of the history of the creation of `fast' fins showed that the arrival of complex models of fins made from combined and composite materials to replace conventional rubber fins enabled impressive achievements to be made in this sport.

Keywords: flippers; swimming; inventions; patents; fiberglass; monofins.

References

1. De Corlien, L.M. (1993) Propulseurs de natation et de sauvetage. FR, Pr.1933; FR, pat. № 767013(A), 1934. Kl. A63V31/08.

2. Titov, V.B., Zhdanov, V.V., Kochetkov, A.D. et al. (1990) Issledovanie zarubezhnogo i otechestvennogo opyta konstruirovaniya formovykh i

kompozitsionnykh mono- i bilast: otchetpo NIR TGU [Research of foreign and Russian experience in the design of molded and composite mono- and bilast: report on the research work of TSU]. Vol. 1. Tomsk: Tomsk State University.

3. Owen, R. (1940) Churchill. Swim-Fin. USA, Filed 1940, pat. № 2321009, 1943. Kl. NKI 9-309.

4. Prapor, S.S. (1980) Iz istorii lastov [From the history of fins]. Sportsmen-podvodnik. 60. pp. 10-13.

5. Zagozin, V.A., Salmin, A.M. & Samokhin, B.G. (n.d.) Lasty [Flippers]. USSR AS № 272114, Kl. A 63b 31/08. BI. № 18, 1970.

6. Zhdanov, V.V., Titov, V.B. & Shumkov, A.D. (1971) Lasty s uprugim elementom [Fins with an elastic element]. USSR application № 1488511/28-12.

7. Andres-Brummer, D. & Maric, M. (2019) Monoflosse: Schwimmen und Tauchen wie ein Delfin. Delius Klasing Verlag.

8. Ristan, K. & Bergann, N.-J. (1960) Gleichzeitig von beden Fusen eines Schwimmenden zu betatigender Schwimmhilfskorper. BRD, pat. №1085798.