Бумеранг

 

Использование: в области спортивных и оздоровительных игр, занятий и развлечений, в спортивно-игровых снарядах-бумерангах возвращающегося типа. Сущность изобретения: бумеранг выполнен в виде аэродинамической пластины с несколькими (более чем двумя) тонкими несущими лопастями. Несущие лопасти пластины выполнены с плоским поперечным профилем, который в рабочей области лопастей имеет толщину, выбираемую из диапазона 1,6 3,3 мм, и развернут вокруг продольной оси лопастей под углом к плоскости пластины в диапазоне 2 11°. Пластина изготовлена из упругого ударопрочного материала с плотностью 0,9-1,8 г/см³ Бумаранг имеет вес 40 50 г. 8 з. п. ф-лы, 23 ил.

Изобретение относится к спортивным и оздоровительным занятиям, развлечениям и играм, а именно к метательным спортивно-игровым снарядам бумерангам возвращающегося типа. Оно может широко использоваться для детей, подростков и взрослых всех возрастов, удобно для обучения метанию и ловли бумеранга руками, а также для выполнения трюковых упражнений и может использоваться как на открытых площадках, так и в крытых помещениях.

Известны конструкции спортивно-игровых бумерангов возвращающегося типа в виде аэродинамической пластины с несколькими несущими лопастями, размещенными в плоскости пластины. Лопасти пластины выполнены с одной стороны с выпуклым объемным профилем, а с другой стороны плоскими или слегка вогнутой формы [1 и 2] Выпуклые объемные лопасти таких бумерангов обычно имеют толщину 5-9 мм и выполнены с аэродинамической формой поперечного профиля, сходной с формой поперечного профиля крыла самолета, что обеспечивает лопастям бумеранга подъемную силу при их вращении в полете. Одновременно объемный профиль обеспечивает лопастям бумеранга достаточно высокую конструктивную прочность по длине и величину момента инерции, необходимую для броска.

Масса подобных конструкций с четырьмя лопастями при длине лопастей 120-160 мм, толщине лопастей 5-9 мм и выполнении бумеранга из пластмассы, например, полиэтилена, достигает порядка 60-120 г.

Обладая достаточно стабильными полетными свойствами при радиусе полетной траектории порядка 12-15 м известные конструкции однако вследствие объемности и большой толщины поперечного профиля лопастей, значительной массы и момента инерции вращения имеют ряд недостатков: повышенную скорость полета и скорость вращения лопастей как на основном участке траектории, так и в момент возвращения в место бросания, что создает высокий травматизм пальцев и ладоней рук кромками вращающихся лопастей при ловле возвращающегося бумеранга руками, а также повышенную опасность для окружающих на всех участках траектории полета, требует для метания значительных физических усилий и сноровки.

Вследствие указанного известные конструкции малопригодны для игр и занятий детей и подростков моложе 16-18 лет и не могут использоваться для обучения начинающих. Кроме того, вследствие повышенной опасности известные конструкции бумерангов с объемным выпуклым профилем не могут эксплуатироваться на площадках размером менее 30-40 м, а также на многолюдных городских и спортивных площадках. Кроме указанного, известные конструкции бумерангов вследствие несимметричности формы объемного поперечного профиля могут метаться при вертикальной ориентации пластины в руке только выпуклым профилем влево (плоской стороной вправо) и не могут метаться выпуклым профилем вправо, что снижает быстроту, универсальность и удобство подготовки бумеранга к броску и делает известные конструкции неудобными для использования в упражнениях на одновременное метание пары бумерангов одной рукой, в упражнении-эстафете, в упражнениях на непрерывное метание двух бумерангов.

Кроме того, к недостаткам подобных конструкций относится также большая материалоемкость и высокая сложность геометрической формы аэродинамического профиля поперечного профиля лопастей. Форма поперечного профиля лопастей сложна для чертежной аппроксимации на этапе конструирования литейных пресс-форм для бумерангов, требует для изготовления сложной технологической и инструментальной базы, затрудняет доводку готовых пресс-форм для серийного выпуска бумерангов из пластмассы, что повышает себестоимость подобных конструкций в серийном изготовлении, и сложна для индивидуального ручного изготовления бумеранга, его доводки и тиражирования.

Кроме того, к недостаткам известных конструкций с объемным односторонне выпуклым профилем лопастей относится то, что они при хранении и транспортировании в горизонтальном положении плохо лежат в вертикальных стопах.

Известна конструкция спортивно-игрового бумеранга возвращающегося типа в виде аэродинамической пластины с несколькими (четырьмя) тонкими несущими лопастями. Каждая из несущих лопастей выполнена со сложным, несимметрично изогнутым по форме поперечным профилем, переменным как по длине, так и по ширине лопасти, имеющим толщину 1,5 мм [3] Лопасти известной конструкции имеют концевые загибы, расположенные вне плоскости пластины бумеранга под углом 30-50^о к плоскости пластины. Концевые загибы на одной паре диаметрально расположенных лопастей загнуты в одну сторону от плоскости пластины, а концевые загибы другой пары диаметрально расположенных лопастей загнуты в противоположную сторону от плоскости пластины. Несущие лопасти пластины известного бумеранга имеют длину 140 мм, ширину 70 мм и выполнены с сужением к концам лопастей до 60 мм. В центральной зоне пластины выполнено отверстие диаметром 60 мм.

Известная конструкция благодаря значительно более тонкому профилю несущих лопастей по сравнению с конструкциями, имеющими объемный профиль, имеет меньшую массу, меньшую материалоемкость и более безопасна в эксплуатации. Однако известный бумеранг из-за односторонней выпуклости его профиля можно метать только при ориентации пластины бумеранга в руке вертикально выпуклой стороной профиля влево (вогнутой стороной вправо) и нельзя метать при ориентации пластины бумеранга в руке вертикально выпуклой стороной профиля вправо (вогнутой стороной влево), что также ограничивает возможность использования бумеранга в трюковых упражнениях.

К недостаткам известного бумеранга относится прежде всего неудобство и сложность его метания и ловли руками из-за концевых загибов лопастей, что делает бумеранг малопригодным для спортивных и игровых занятий детей и подростков, а также для обучения обращению с бумерангом и трюковых упражнений. Кроме того, высокая сложность формы поперечного и продольного профиля лопастей делает бумеранг сложным и дорогостоящим в серийной разработке при изготовлении и доводке литейных пресс-форм, сложным при индивидуальном ручном изготовлении, доводке и тиражировании. К недостаткам известной конструкции бумеранга относится также то, что его лопасти при длине 140 мм имеют несоразмерно большую, аэродинамически неоптимальную ширину (70 мм) и неоправданно завышенную величину диаметра сквозного отверстия (60 мм) в центральной зоне пластины, что отрицательно сказывается на величине результирующей подъемной силы, создаваемой несущими лопастями бумеранга.

Наиболее близким техническим решением прототипом к изобретению является конструкция бумеранга [4] содержащая центральное основание, выполненное в виде кольца, и три несущие лопасти, расположенные в плоскости основания под углом в 120^о друг к другу и направленные радиально от центра кольца.

Каждая несущая лопасть одним концом жестко соединена с внешней боковой кромкой кольца, а свободным концом ориентирована радиально в стороны от центра кольца.

Лопасти и кольцо выполнены с аэродинамическим поперечным профилем, имеющемся одной стороны бумеранга объемно выпуклую форму, а с другой стороны плоскую форму, при этом все лопасти в поперечном сечении развернуты под некоторым углом атаки к плоскости основания.

Диаметр отверстия кольца бумеранга превышает длину поперечного сечения кольца. Краевые части и средние части кольца и самих лопастей выполнены из двух разных материалов (эластомеров и пластиков). Бумеранг может быть также выполнен монолитным из термопластического материала.

Однако известная конструкция бумеранга имеет ряд недостатков.

К ним относится прежде всего то, что данный бумеранг имеет возможность запуска только при одной ориентации в руке выпуклой формой профиля влево и не имеет возможность запуска при ориентации в руке выпуклой формой профиля вправо. Указанное обусловлено наличием у лопастей и кольца бумеранга односторонне выпуклого аэродинамического поперечного профиля, не позволяющего производить произвольную переориентацию бумеранга в руке. Это снижает универсальность использования бумеранга, его спортивно-эксплуатационные свойства, игровую занимательность, увеличивает время подготовки бумеранга к броску, затрудняет его использование в упражнениях с несколькими бумерангами и упражнениях на скорость метания.

Кроме того, наличия у известного бумеранга объемного, овального по форме, односторонне выпуклого профиля, значительного по толщине, делает бумеранг неудобным для выполнения одновременного метания нескольких сложенных вместе бумерангов одной рукой, так как овальность объемного профиля приводит к взаимосмещению лопастей в руке при осуществлении броска, снижает точность броска, нарушает синхронность полета бумерангов и точность возвращения бумерангов к месту бросания, ограничивает возможное число одновременно запускаемых бумерангов.

Это значительно снижает игровую занимательность известного бумеранга.

К недостаткам известного бумеранга относится также его значительная масса (особенно при выполнении из пластмассы), вследствие наличия у него в центральной части "балластного" аэродинамического кольца, значительного по радиусу, а также из-за значительной толщины объемно выпуклого профиля несущих лопастей и кольца, величина которой в бумерангах с объемно-выпуклым профилем обычно составляет 5-6 мм.

Повышенный вес обуславливает известному бумерангу высокую скорость полета и скорость вращения лопастей на всех участках полетной траектории, в том числе и в момент возвращения бумеранга к месту бросания, что создает высокий травматизм пальцев и ладоней рук кромками вращающихся лопастей, затрудняет ловлю бумеранга руками, требует для метания значительных физических усилий и сноровки. По этим причинам известный бумеранг малопригоден для игр и занятий детей и подростков моложе 16-18 лет и не может использоваться для обучения начинающих, опасен для окружающих.

Кроме того, повышенный вес известного бумеранга обуславливает его повышенную материалоемкость и как следствие повышает его стоимость.

К недостаткам известной конструкции бумеранга относится также его недостаточно высокие аэродинамические свойства из-за большой величины диаметра отверстия в кольце, что способствует в полете значительному перетеканию воздушного потока через отверстие в кольце с плоской стороны бумеранга (области повышенного давления) на выпуклую сторону (область пониженного давления) и приводит к снижению аэродинамической подъемной силы, создаваемой лопастями, снижению планерных свойств бумеранга на конечном участке траектории.

Задачами, которые решает изобретение являются повышение игровой занимательности бумеранга, расширение эксплуатационных возможностей, которые состоят в обеспечении возможности запуска бумеранга независимо от его профильной ориентации в руке, повышение удобства и качества метания при использовании в трюковых упражнениях (в том числе при одновременном метании нескольких бумерангов одной рукой, упражнениях на скорость метания). Кроме того, задачами, которые решает заявляемое техническое решение являются: повышение игровой безопасности, обеспечение возможности использования бумеранга для широкого круга лиц (включая детей, начиная с 5-летнего возраста), обеспечение возможности использования бумеранга для обучения начинающих, повышение аэродинамических свойств, снижение материалоемкости, упрощение конструкции.

Это достигается тем, что у бумеранга, выполненного из упругого ударопрочного материала и содержащего основание, переходящее в по меньшей мере три расположенные под углом одна к другой лопасти, плоскости которых развернуты относительно их продольных осей с образованием угла атаки, основание и лопасти выполнены плоскими в поперечном сечении, причем толщина лопастей составляет 1,6-3,3 мм, угол атаки лопастей 2-11^о, а плотность ударопрочного материала 0,9-1,8 г/см³.

Кроме того, угол атаки лопастей выполняется постоянным вдоль их длины либо плавно увеличивается к их свободным концам.

Длина рабочих лопастей составляет 60-260 мм, ширина 20-55 мм, а толщина основания равна толщине лопастей либо больше или меньше, но не более чем в три раза.

Толщина лопастей по длине постоянна либо плавно увеличивается или уменьшается к свободным концам, но не более чем три раза.

Кроме того, боковые края лопастей округлены или скошены симметрично с обеих сторон до толщины не менее 0,2 мм и сопряжены с основанием или одна с другой по радиусу не менее 1,5 мм.

Кроме того, бумеранг выполнен крестообразным, либо I-образным или звездообразным с длиной лопастей в диапазоне 100-150 мм и шириной 25-40 мм с уменьшением ширины к свободным концам лопастей, причем толщина основания и лопастей составляет 1,7-2,9 мм, угол атаки лопастей составляет 0^о у основания и 4-9^о в конце лопастей, радиус сопряжения лопастей составляет не менее 3 мм, свободные концы лопастей имеют овальную или трапециевидную форму, при этом в основании выполнено центральное отверстие, а весь бумеранг выполнен из пластмассы плотностью 1,0-1,5 г/см³, например полистирола.

Кроме того, по меньшей мере одна из лопастей выполнена по длине и ширине, отличной от других лопастей.

Углы между смежными лопастями выполняются не равными друг другу.

По меньшей мере одна из лопастей выполняется в плане криволинейной и/или зигзагообразной.

На фиг. 1 дан бумеранг крестообразной формы с четырьмя несущими лопастями (вид одинаков для обеих сторон пластины бумеранга), общий вид; на фиг. 2 и 3 поперечные сечения А-А и Б-Б соответственно на фиг. 1; на фиг. 4 сечение Г-Г на фиг. 1; на фиг. 5 пример выполнения заявляемой конструкции с тремя симметрично расположенными несущими лопастями (вид одинаков для обеих сторон пластины бумеранга), общий вид; на фиг. 6 вид по стрелке В на фиг. 1; на фиг. 7 бумеранг, показанный на фиг. 1, при выполнении его лопастей с постоянной величиной угла разворота плоскости поперечного сечения по длине лопастей, вид сбоку; на фиг. 8 бумеранг с пятью несущими лопастями (вид одинаков для обеих сторон основания бумеранга), общий вид; на фиг. 9-13 примеры выполнения различных форм боковых кромок основания и лопастей бумеранга; на фиг. 14 и 15 бумеранг I-образной формы с тремя несущими лопастями (вид одинаков для обеих сторон пластины бумеранга), общий вид; на фиг. 16 и 17 примеры выполнения лопастей с изменением толщины лопасти по длине от основания лопасти к свободному концу лопасти; на фиг. 18-21 примеры форм выполнения концов лопастей бумеранга; на фиг. 22 и 23 примеры выполнения форм лопастей с криволинейной продольной осью.

Предлагаемый бумеранг содержит основание, переходящее в несколько расположенных под углом одна к другой тонких несущих лопастей 1-5 (см. фиг. 1, 5, 8, 14, 15), количество которых должно быть не менее трех. Каждая несущая лопасть выполнена плоской в поперечном сечении, толщина которого h выбирается из диапазона h= 1,6-3,3 мм. Несущие лопасти на своих рабочих частях, имеющих длину L, выбираемую из диапазона L=60-260 мм, имеют плоское ровное поперечное сечение, развернутое вокруг продольных осей 6 лопастей под углом α к плоскости основания бумеранга. Величина угла α разворота лопастей выбирается из диапазона α 2-11^о.

Несущие лопасти 1-5 изображены развернутыми на угол вокруг своих продольных осей 6 против часовой стрелки, если смотреть на лопасти со стороны их концов.

Основание бумеранга выполнено зацело с лопастями из материала, обладающего ударопрочными и упругими свойствами и имеющего плотность в диапазоне 0,9-1,8 г/см³, например пластмассы типа полистирол или ударопрочный полистирол.

Несущие лопасти 1-5 на рабочих участках выполняются шириной М, выбираемой из диапазона М=20-55 мм. Возможно выполнение несущих лопастей с уменьшением или увеличением ширины к их концам.

Разворот плоскости поперечного сечения несущих лопастей вокруг продольных осей 6 под углом α к плоскости основания бумеранга может быть выполнен либо с плавным увеличением угла разворота α от основания лопастей по длине L лопастей (см. фиг. 6), либо с постоянной по длине L лопастей величиной угла α (см. фиг. 7).

Наиболее оптимально в конструктивном, эргономическом и аэродинамическом отношении выполнять основание бумеранга в зоне 7 (зоне соединения с основаниями лопастей) с плоским поперечным сечением, с толщиной h, соответствующей толщине h поперечного сечения лопастей, т.е. h=h.

Для изменения момента инерции, конструктивной прочности, аэродинамических свойств и эргономики бумеранга допускается выполнять основание бумеранга в зоне 7 с толщиной поперечного профиля h, которая несколько превышает или меньше толщины h поперечного сечения лопастей, но не более чем в три раза.

В свою очередь, несущие лопасти бумеранга в конструктивном, эргономическом и в аэродинамическом отношении наиболее оптимально выполнять постоянной толщины h=const как по длине, так и по ширине, выбирая толщину h из диапазона 1,6-3,3 мм.

Однако для изменения момента инерции, конструктивной прочности, аэродинамики лопастей допускается выполнять несущие лопасти с плоским поперечным сечением, имеющим плавное увеличение или уменьшение толщины сечения h от оснований лопастей по длине к их свободным концам, но не более чем в три раза (см. фиг. 17).

В зоне 7 в основании бумеранга для улучшения полетных свойств бумеранга, а именно для повышения устойчивости его полета и уменьшения углов скольжения на конечном участке полетной траектории может быть выполнено сквозное аэродинамическое отверстие 8 диаметром, оптимальная величина которого выбирается в диапазоне d= 2-12 мм. Выполнение отверстия 8 диаметром d большим 30 мм приводит к существенному снижению результирующей подъемной силы. Для уменьшения лобового аэродинамического сопротивления основания бумеранга и лопастей боковые края 9 несущих лопастей могут быть скруглены (см. фиг. 10 и 12) или выполнены с симметричными скосами 10 на обеих сторонах пластины с образованием боковых кромок 11 толщиной h не менее 0,2 мм (см. фиг. 11 и 13).

Вследствие того, что основание бумеранга с лопастями 1, 2, 3, 4 и 5 имеет одинаковый профиль с обеих сторон и может использоваться для броска универсально (при любой вертикальной ориентации ее сторон в руке), целесообразно выполнение на боковых краях 9 одинаковых скосов 10 по обе стороны основания бумеранга.

Для предотвращения образования микротрещин в основаниях лопастей при длительной эксплуатации бумеранга, ударных нагрузках, изгибах, в зоне 7 боковые края 9 в основаниях рядом лежащих лопастей сопряжены друг с другом внутренними скруглениями, выполненными в теле основания бумеранга радиусом r не менее 1,5 мм.

Возможен такой вариант исполнения бумеранга, в котором по крайней мере одна из лопастей превышает или меньше по длине L или ширине М других лопастей. Также возможно несимметричное расположение лопастей относительно зоны 7 за счет того, что по крайней мере один угол β между двумя из рядом лежащих лопастей не равен углу β между другими рядом лежащими лопастями. Например β= β90^о, β=180^о (см. фиг. 14 и 15). Указанное обеспечивает заявляемой конструкции бумеранга возможность изменения и варьирования инерционных, полетных и эргономических свойств.

С этой же целью лопасти могут иметь не только прямолинейную в плане форму, но и криволинейную с изгибами продольной оси 6 в плоскости основания бумеранга (см. фиг. 23 и 22).

Наиболее проста, удобна и оптимальна с точки зрения аэродинамических, конструкционных, эксплуатационных и технологических свойств для массового серийного выпуска из пластмассы конструкция заявляемого бумеранга крестообразной формы с четырьмя несущими лопастями 1, 2, 3 и 4, либо конструкция I-образной или звездообразной формы с тремя и пятью несущими лопастями 1, 2 и 3, 4, 5, имеющими прямолинейную в плане форму.

В том и другом случае высокие качества и свойства бумеранга обеспечиваются следующим оптимальным выполнением его конструктивных элементов и их параметров. Несущие лопасти 1, 2, 3, 4 и 5 при этом выполняются с длиной рабочей части L, выбираемой из диапазона L=100-150 мм и шириной М, выбираемой из диапазона М=25-40 мм с уменьшением ширины М к свободным концам лопастей. Лопасти должны быть выполнены плоскими в поперечном сечении, имеющем постоянную толщину h по длине L и ширине М лопастей, выбранную из диапазона h= 1,7-2,9 мм и развернутым вокруг продольных осей 6 лопастей 1, 2, 3, 4 и 5 с плавным увеличением угла α от α=0^о в основании лопасти до угла α=4-9 в конце лопасти относительно плоскости основания бумеранга (см. фиг. 2, 3, 6). При этом основание бумеранга в зоне 7 соединения с основаниями лопастей выполнено с плоским по форме поперечным сечением, толщина которого h соответствует толщине h поперечного сечения лопастей, т.е. h=h (см. фиг. 4).

В центре зоны 7 основания бумеранга может быть выполнено аэродинамическое отверстие 8 диаметром d, выбираемым из диапазона d=2-12 мм. Боковые края 9 оснований рядом лежащих лопастей сопряжены друг с другом внутренними скруглениями, выполненными в теле основания бумеранга радиусом r, величина которого не менее 3 мм. Свободные концы лопастей выполнены правильной овальной или трапециевидной формы. При этом бумеранг должен выполняться из упругой ударопрочной пластмассы плотностью в диапазоне 1,0-1,5 г/см³, например из полистирола или ударопрочного полистирола. Вес такой конструкции бумеранга обычно 40-50 г.

Выполнение поперечного сечения лопастей с толщиной более 3,3 мм значительно увеличивает массу бумеранга, его лобовое и индуктивное сопротивление воздуху, снижает подъемную силу, что приводит к ухудшению полетных свойств бумеранга.

Выполнение поперечного сечения лопастей с толщиной меньше 1,6 мм значительно уменьшает прочность лопастей как на изгиб, так и на удар, и снижает тем самым долговечность конструкции, а также массу бумеранга, значительно ограничивает радиус его полетной траектории и увеличивает чувствительность к воздействию ветра.

Разворот плоскости поперечного сечения лопастей вокруг их продольных осей 6 под углом α к плоскости основания бумеранга на величину большую, чем α= 11^о приводит к недопустимому повышению аэродинамического сопротивления лопастей, что ведет к резкому понижению скорости вращения и подъемной силы, создаваемой лопастями бумеранга в полете, и как результат к ухудшению его полетных свойств.

Разворот плоскости поперечного сечения лопастей вокруг их продольных осей 6 под углом α к плоскости основания бумеранга на величину меньшую, чем α 2^о придает недостаточную подъемную силу лопастям бумеранга, что также отрицательно сказывается на полетных характеристиках бумеранга, ухудшает его возвращаемость в место бросания в основном за счет недолета.

Выполнение бумеранга из материала плотностью менее 0,9 г/см3 уменьшает массу бумеранга, снижает инерционные свойства, необходимые для его стабильного вращения на всей полетной траектории, а также ограничивает радиус полетной траектории, повышает чувствительность конструкции к ветру.

Выполнение бумеранга из материала плотностью более 1,8 г/см³, напротив, чрезмерно утяжеляет бумеранг, снижает планерность на конечном этапе траектории, при броске требует повышенной силы и энергозатрат, придает бумерангу на полетной траектории тенденцию недолета к месту исходного броска, повышает опасность травмирования пальцев рук при его ловле.

Условие выполнения лопастей бумеранга из материалов, обладающих упругой жесткостью и ударопрочностью обязательно, вследствие наличия у его лопастей плоского тонкого поперечного сечения, толщина которого h выбирается в диапазоне h=1,6-3,3 мм, что влияет на работоспособность и долговечность лопастей.

При изгибах лопастей материал не должен проявлять остаточных деформаций, т.е. лопасти после изгиба при нормальных температурных условиях эксплуатации должны упруго восстанавливать первоначальную форму.

При падении бумеранга на поверхности с жестким покрытием (асфальт) лопасти бумеранга не должны давать трещин, разрушаться, т.е. должны выдерживать кратковременные точечные нагрузки удары.

В этой связи применение материалов, не обладающих достаточной упругой жесткостью и ударной прочностью, таких, например, как полиэтилен, оргстекло, для заявляемой конструкции неприемлемо.

Выполнение несущих лопастей бумеранга с длиной рабочей части L короче 60 мм и (или), шириной рабочей части М уже 20 мм не позволяет создать на лопастях необходимую подъемную силу для полета бумеранга по траектории и момент инерции вращения бумеранга, необходимый для броска бумеранга рукой и сохранения стабильного вращения лопастей бумеранга на протяжении всей траектории полета.

Выполнение основания бумеранга в зоне 7 с поперечным сечением, толщина h которого более чем в три раза больше толщины h поперечного сечения лопастей приводит к чрезмерному увеличению веса зоны 7 по сравнению с весом лопастей, увеличению аэродинамического лобового и индуктивного сопротивления бумеранга, создаваемого зоной 7 и снижает момент инерции вращения и планерность бумеранга, увеличивает величину углов скольжения бумеранга на конечном этапе, снижая тем самым точность возвращения бумеранга в место исходного бросания и удобство его ловли руками.

Выполнение несущих лопастей с длиной рабочей части L более 260 мм снижает прочность и срок службы лопастей бумеранга, повышает тенденцию лопастей к упругому изгибу в полете, что ведет к появлению неожиданных "скачков" бумеранга в начале полетной траектории при сильных бросках.

Выполнение основания бумеранга в зоне 7 с поперечным сечением, толщина h которого более чем в три раза меньше толщины h поперечного сечения лопастей снижает конструктивную прочность зоны 7 бумеранга по сравнению с его лопастями, приводит к образованию трещин в зоне 7 и на участках ее соединения с лопастями при ударах и изгибах лопастей бумеранга, сокращая его срок службы.

Выполнение несущих лопастей 1, 2, 3, 4 и 5 с тонким поперечным сечением, толщина h которого в основаниях лопастей более чем в три раза превышает толщину h у свободных концов лопастей, выполненных с плавным уменьшением толщины h поперечного сечения от оснований по длине к свободным концам лопастей приводит к чрезмерному снижению прочности лопастей у их свободных концов, что снижает срок службы лопастей и приводит к образованию трещин и поломкам лопастей при столкновении бумеранга с жесткими препятствиями. Кроме того, указанное снижает массу лопастей на концах, значительно снижает инерционные свойства бумеранга при вращении лопастей, увеличивает величины углов скольжения бумеранга к горизонту на конечном участке траектории полета, создает нестабильность полетной траектории на конечном участке бросания, затрудняет его ловлю руками, придает бумерангу неустойчивость на траектории при порывах ветра.

Выполнение несущих лопастей с поперечным сечением, толщина h которого в основаниях лопастей более чем в три раза меньше толщины h у свободных концов лопастей 1, выполненных с плавным увеличением толщины h сечения от оснований 2, 3, 4 и 5 по длине к свободным концам лопастей 1-5 приводит к чрезмерному увеличению момента инерции вращения лопастей 1-5, увеличению скорости их вращения в полете, что придает бумерангу при возвращении его к месту бросания тенденцию ухода на второй круг, затрудняет ловлю бумеранга руками, создает опасность травмирования пальцев и ладоней рук краями 9 пассивных концов лопастей при ловле бумеранга.

Выполнение в зоне 7 сквозного аэродинамического отверстия диаметром d более 30 мм приводит к снижению результирующей подъемной силы, создаваемой лопастями из-за появления эффекта интенсивного перетекания избыточного воздушного давления с одной стороны основания бумеранга на другую сторону, что приводит к чрезмерному снижению планерности бумеранга, придает бумерангу тенденцию "недолета" к месту исходного бросания, а кроме того, снижает конструктивную прочность зоны 7 бумеранга.

Выполнение боковых краев 9 несущих лопастей со скруглением или скосами 10 симметрично с обеих сторон основания с образованием боковых кромок 11 толщиной h менее 0,2 мм ведет к повышению опасности травмирования пальцев и ладоней при ловле возвращающегося бумеранга руками.

Сопряжение боковых краев 9 несущих лопастей друг с другом в основаниях рядом лежащих лопастей внутренними скруглениями, выполненными в теле основания бумеранга, радиусом r менее 1,5 мм, вследствие малой величины радиуса r, при воздействии ударных и изгибных нагрузок лопастей бумеранга приводит к накоплению внутренних напряжений в материале основания в местах сопряжения лопастей, появлению микротрещин, которые, постепенно увеличиваясь в процессе эксплуатации, приводят к поломке лопастей бумеранга в местах их оснований. Указанное снижает срок службы бумеранга.

Бумеранг эксплуатируется следующим образом.

Бумеранг благодаря малому весу 40-50 г и небольшим габаритам 200-400 мм безопасен для окружающих и бросающего как в полете, так и при возвращении к месту бросания и может использоваться в качестве универсального спортивного, игрового и учебного снаряда для лиц всех возрастов, включая детей и подростков. Эксплуатация возможна в любое время года в безветренную и маловетренную погоду как в сельских, так и в городских условиях, на площадках с любым видом покрытия размером 20-30 м, в том числе в крытых валах, помещениях. Наиболее удобны для метания бумеранга ровные площадки с твердым грунтом и низким травяным покровом, открытые и закрытые спортивные площадки.

Бумеранг, выполненный из пластмассы, например из полистирола, не боится влаги, снега, устойчив к механическим ударам, изгибам и перепадам температур в диапазоне 50^оС.

Конструкция бумеранга может иметь несколько разных видов полетной траектории с разными радиусами максимального удаления от 8 до 35 м, в том числе траектории круговой, эллиптической формы, траекторию полета в форме цифры В и другие. Конструкция обладает высокой точностью возвращения в исходное место бросания, удобна и безопасна как при ловле бумеранга двумя руками, так и при ловле его одной рукой.

Перед броском бумеранга на площадке выбирается исходное место бросания, располагаемое обычно у одного из краев площадки таким образом, чтобы при наличии ветра направление бросков бумеранга было встречно и правее направления ветра на 10-15^о, а траектория полета бумеранга не выходила за пределы площадки и не пересекалась с какими-либо препятствиями (столбы, деревья, строения и т.д.).

При отсутствии ветра выбор места бросания бумеранга может быть осуществлен в любом месте площадки, а броски бумеранга могут проводиться в любом выбранном направлении, обеспечивающем беспрепятственный полет бумеранга над площадкой.

Перед броском бумеранг берут за концевую часть любой из лопастей большим и указательным пальцами ладони руки и устанавливают его в плоскости бросания таким образом, чтобы основание бумеранга в руке было расположено по направлению бросания и было отклонено от вертикальной плоскости на угол 5-15^о.

Осуществляют замах рукой с бумерангом по направлению бросания, сохраняя основание бумеранга в указанной выше плоскости бросания на протяжении всего замаха, завершая его энергичным кистевым движением, придающим лопастям 1, 2, 3, 4 и 5 бумеранга вращение и выход из руки в плоскости бросания.

В результате в конце замаха бумеранг должен вылететь из пальцев руки в выбранном направлении, ориентированный в плоскости бросания с вращающимися лопастями вокруг центра массы основания бумеранга. Центр массы основания бумеранга с одинаковыми лопастями, симметрично расположенными в бумеранге, совпадает с центром симметрии основания (см. фиг. 1, 5 и 8).

Полет бумеранга (перемещение его центра массы) осуществляется по замкнутой траектории, форма и размеры которой определяются конкретным выполнением конструктивных элементов и параметров бумеранга, задающих основанию бумеранга ту или иную форму и длину полетной траектории, инерционные свойства, скорость полета и вращения лопастей, изменение углов скольжения пластины бумеранга в процессе полета, что в совокупности определяет рисунок и полетные свойства бумеранга.

При броске заявляемой конструкции бумеранга, выполненной в крестообразной форме с четырьмя несущими лопастей 1, 2, 3 и 4 (см. фиг. 1 и 6), основание бумеранга обычно перемещаться по замкнутой траектории круговой или эллиптической формы с радиусом удалений 10-20 м и приходит к месту бросания слева от направления броска.

В начале траектории полета основание этого бумеранга, вращаясь вокруг своего центра массы, перемещается над площадкой в плоскости бросания, близкой к вертикальной, на высоте 2-5 м над площадкой. При этом лопасти 1, 2, 3 и 4 бумеранга, вращаясь вокруг центра массы, придают основанию бумеранга инерционные гироскопические свойства, обеспечивая устойчивость движения по траектории, а также необходимую подъемную силу и планерные свойства, достаточные для поддержания бумеранга в воздухе на всех участках его траектории. Подъемная сила создается на несущих лопастях 1, 2, 3 и 4 при их вращении вокруг центра массы основания бумеранга за счет разворота плоского поперечного сечения лопастей 1, 2, 3 и 4 на угол α в заявленном диапазоне углов при плоской тонкой форме поперечного сечения лопастей толщиной h в заявленном диапазоне величин, обеспечивает лопастям 1, 2, 3 и 4 помимо необходимой величины подъемной силы малое аэродинамическое сопротивление воздушному потоку, длительно сохраняя тем самым пластине бумеранга энергию вращения и планерные свойства вплоть до момента возвращения к месту бросания.

Стабильность и точность возвращения бумеранга, также как и прочность лопастей бумеранга, обеспечивается выполнением бумеранга из определенных материалов с заданным диапазоном удельной плотности, выполнением лопастей 1, 2, 3, 4 и 5 в заданном диапазоне длин L и ширины М, толщин h и h, радиуса r.

На среднем участке траектории основание вращающегося бумеранга за счет гироскопических сил и аэродинамического движения увеличивает угол отклонения от вертикальной плоскости, одновременно плавно изменяя направление движения бумеранга, двигаясь по кругу справа налево, сопровождая поворот траектории полета бумеранга некоторым набором высоты (7-12 м) над площадкой. На этом участке бумеранг обычно достигает максимального удаления от места бросания как по радиусу удаления на площадке, так и по высоте над ее поверхностью.

В конце прохождения среднего участка полетной траектории основание бумеранга, вращаясь, переходит в положение, близкое к горизонтальной плоскости, и завершает прохождение конечного участка полетной траектории прямым планированием бумеранга, вращающегося в плоскости, близкой к горизонтальной, и перемещающегося к месту бросания с плавной потерей высоты.

При этом бумеранг, плавно снижаясь, движется к месту бросания с пониженной скоростью и приходит к месту бросания пояса, груди или головы бросающего (в зависимости от начальной энергии броска).

Ловля подлетающего бумеранга осуществляется прямыми ладонями рук, заводимыми по обе стороны от центра пластины летящего и вращающегося бумеранга и завершается торможением центра пластины бумеранга путем сдвижения ладоней обеих рук. При этом бумеранг останавливает свое движение по траектории и вращение лопастей и остается в ладонях бросающего. Благодаря малой массе бумеранг практически безопасен и доступен для лиц всех возрастов, включая подростков и детей младшего возраста. Он является удобным снарядом для обучения начинающих. Бросок бумеранга не требует больших физических усилий и сложной техники. Он безопасен в полете на всех участках полетной траектории для окружающих и не наносит лопастями 1, 2, 3 и 4 при возвращении ударов и травм пальцам и ладоням рук при ловле. Благодаря этому бумеранг можно ловить не только двумя руками, но и ладонью одной руки путем прямого схватывания одной из его вращающихся лопастей раскрытой ладонью, установленной ортогонально плоскости вращения бумеранга, подлетающего к месту бросания. Симметричная, тонкая плоская форма поперечного сечения центральной зоны 7 основания бумеранга и ее лопастей 1, 2, 3 и 4 бумеранга с обоих сторон основания, малая масса бумеранга (40-50 г), а также небольшая величина углов α разворота поперечного сечения лопастей 1, 2, 3 и 4 позволяет складывать вместе несколько (2-3) бумерангов и бросать их одновременно одной рукой, при этом все бумеранги возвращаются к месту бросания одновременно на расстоянии 1-2 м друг от друга.

Симметричная плоская форма поперечного сечения пластины и лопастей 1-5 с обоих сторон основания бумеранга позволяет осуществлять быстрый и точный бросок и ловлю бумеранга руками, при этом бросок можно производить независимо от того, какой стороной профиля пластины бумеранг ориентирован в плоскости бросания, что значительно упрощает и ускоряет процесс подготовки бумеранга к броску и в совокупности с указанными свойствами делает удобным для выполнения различных видов спортивных и игровых, индивидуальных и групповых упражнений, в том числе для фигурных трюков с одним или несколькими бумерангами.

Плоский тонкий симметричный профиль лопастей, имеющий ровную поверхность без выпуклостей и вогнутостей формы, делает удобным захват конца лопасти большим и указательным пальцем руки при броске, повышает точность броска и удобство захвата лопастей вокруг центра масс в конце замаха, при выполнении броска.

Аналогичные положительные эксплуатационные свойства и достоинства имеют и другие формы выполнения заявляемой конструкции с тремя и пятью лопастями.

Кроме указанных положительных эксплуатационных свойств и достоинств, заявляемая конструкция благодаря своей конструктивной простоте и малой материалоемкости очень удобна для массового серийного выпуска из пластмассы, например, полистирола, на базе пресс-форм литьевых пресс-автоматов с объемом впрыска 100-200 мм³.

Заявляемая конструкция бумеранга удобна и проста для задания в чертежной конструкторской и технологической документации и для технологического выполнения литейных пресс-форм (выборка фрезой, гальванопластика), обеспечивает простую и быструю доводку литейных пресс-форм по летным испытаниям первых образцов, стабильна по конструктивным и эксплуатационным показателям в серии, имеет малую материалоемкость.

Благодаря малой массе (40-50 г) и тонким лопастям с плоским поперечным сечением конструкция обеспечивает быстрое остывание пластмассы в пресс-форме, т. е. высокую производительность порядка 30 с на одно изделие. Кроме того, плоская тонкая форма при малой толщине лопастей обеспечивает конструкции высокую компактность упаковки в горизонтальные и вертикальные стопы при хранении и транспортировании изделий.

Малая материалоемкость заявляемой конструкции и высокая производительность технологического процесса изготовления обеспечивает изделию низкую себестоимость.

Указанное делает изделие удобным для массового выпуска в серийном производстве из пластмассы.

Высокие эксплуатационные свойства заявляемой конструкции, а именно: высокая игровая занимательность, повышенное удобство и безопасность метания и ловли руками, высокая точность и стабильность полета и возвращения к месту бросания, возможность широкого использования в качестве учебного, спортивно-игрового снаряда для лиц всех возрастов, включая детей и подростков, а также удобство использования в спортивных, игровых и трюковых индивидуальных и групповых упражнениях, в сочетании с высокими технологическими возможностями применения в серийном производстве, а именно невысокой себестоимостью, простотой конструкции и невысоким объемом технологических и конструкционных работ на подготовку серийного производства, стабильностью эксплуатационных и конструкционных свойств в серии, высокой производительностью, обеспечивают заявляемой конструкции не только удобство и возможность запуска в массовое серийное производство, но и создание на ее базе стандартного бумеранга-монотипа с тремя и четырьмя лопастями, в легкой весовой категории 40-50 г.

Формула изобретения

1. БУМЕРАНГ, выполненный из упругого ударопрочного материала и содержащий основание, переходящее в по меньшей мере три расположенные под углом одна к другой лопасти, плоскости которых развернуты относительно продольных их осей с образованием угла атаки, отличающийся тем, что основание и лопасти выполнены плоскими в поперечном сечении, причем толщина лопастей составляет 1,6 3,3 мм, угол атаки лопастей 2-11^o, а плотность ударопрочного материала - 0,9 1,8 г/см³.

2. Бумеранг по п.1, отличающийся тем, что угол атаки лопастей постоянен вдоль их длины либо плавно увеличивается к их свободным концам.

3. Бумеранг по п.1, отличающийся тем, что длина рабочих частей лопастей составляет 60 260 мм, ширина 20 55 мм, а толщина основания равна толщине лопастей или больше или меньше, но не более чем в три раза.

4. Бумеранг по п.1, отличающийся тем, что толщина лопастей по длине постоянна либо плавно увеличивается или уменьшается к свободным концам, но не более чем в три раза.

5. Бумеранг по п.1, отличающийся тем, что боковые края лопастей скруглены или скошены симметрично с обеих сторон до толщины не менее 0,2 мм и сопряжены с основанием или одна с другой по радиусу не менее 1,5 мм.

6. Бумеранг по пп.1 5, отличающийся тем, что он выполнен крестообразным, Т-образным или звездообразным с длиной лопастей 100 150 мм и шириной 25 40 мм с уменьшением ширины к свободным концам лопастей, причем толщина основания и лопастей составляет 1,7 2,9 мм, угол атаки лопастей - 0^o у основания и 4 9^o в конце лопастей, радиус сопряжения лопастей не менее 3 мм, свободные участки лопастей имеют овальную или трапециевидную форму, при этом в основании выполнено центральное отверстие диаметром 2 12 мм, а весь бумеранг выполнен из пластмассы плотностью 1,0 - 1,5 г/см³, например полистирола.

7. Бумеранг по пп.1 6, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из лопастей выполнены по длине и ширине отличной от других лопастей.

8. Бумеранг по пп. 1 6, отличающийся тем, что углы между смежными лопастями не равны один другому.

9. Бумеранг по пп.1 6, отличающийся тем, что по меньшей мере одна из лопастей выполнена в плане криволинейной и/или зигзагообразной.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23