Використання: спорядження для спортивних ігор типу "Дартс". Суть винаходу: ігровий дротик містить збірний корпус, в наскрізному поздовжньому отворі якого розміщені голка і хвостовик, в який вставлено оперення, що має крила. На оперенні виконані пілони, на яких центрально симетрично встановлені згадані крила. Площині крил розташовані під гострим кутом до поздовжньої осі дротика, вершина якого звернена в сторону, протилежну вістря голки. Голка жорстко з'єднана з хвостовікомі виконана у вигляді центрального стрижня, встановленого з можливістю обертання в згаданому поздовжньому отворі корпусу. На стрижні виконані буртики, призначені для взаємодії з поверхнею поздовжнього отвору корпусу. 1 з.п. ф-ли, 3 мул.
Винахід відноситься до спорядження для спортивних ігор типу "Дартс", а більш конкретно, до снаряду, призначеному для ручного метання в мішень на близькі відстані.
Ігрові дротики для ручного метання по мішенях на близькі відстані складаються з осесимметричного корпусу, як правило, з важкого сплаву, розташованого попереду нього загостреного наконечника (голки) з діаметром, значно меншим, ніж діаметр корпусу, і хвостової частини, на якому в пазах закріплюється, як правило, знімне X-образне оперення, призначене для стабілізації дротика при польоті до мішені.
Відомо X-образне оперення для дротика, що складається з чотирьох радіальних лопатей (крил), що забезпечують аеродинамічну стійкість дротика і захист його хвостовика від прямого попадання іншим дротиком (патенти США N 4583745, кл. 273 - 423, 1986 і Великобританія N 2166059, кл. A 63 B 65/02, 1986).
Оперення виготовляється з легкого пружного матеріалу і може за рахунок пружності складатися для зменшення обсягу при транспортуванні і зберіганні. Так як товщина оперення невелика і, як правило, становить 0,15 - 0,20 мм, очевидно, що при підготовці оперення перед кидком дротика важко забезпечити його геометрично ідеальне розташування в двох площинах, що перетинаються під заданим кутом.
Крім того, через неточності установки і виготовлення оперення і хвостовика лінія перетину крил оперення завжди розташована під деяким кутом до осі корпусу наконечника і хвостовика дротика.
Все це призводить до того, що в польоті після кидка дротика він отримує від оперення додаткові обурення, не пов'язані з неточністю кидання, внаслідок чого з'являється додатковий, що не залежить від майстерності гравця промах.
Відомо оперення для стріли спортивного лука, жорстко встановлене на опорній лопаті, яка відходить радіально від передньої частини корпусу стріли і кілька вигнута по спіралі для закрутки стріли в польоті (патент США N 3756600, кл. 273 - 106.5, 1973). Закручування стріли, так само як і інших некерованих метану снарядів, забезпечує осреднение масової і аеродинамічній асиметрії конструкції, що зменшує їх розсіювання з причин, не залежних від гравця або метальної пристрою.
Подібне рішення для закрутки дротика для гри "Дартс" неприйнятно, тому що воно збільшує габарити дротика, зміщує центр його аеродинамічного тиску вперед, що зменшує його аеродинамічну стійкість. Крім того, в силу малої відстані, на яке метають дротик в грі "Дартс" (2 - 2,5 м), і щодо великого моменту інерції Jx по відношенню до можливого крутить аеродинамічному моменту Mx від спірального або косого оперення дротик просто не встигне провернутися навколо своєї поздовжньої осі.
Конструкція дротика, прийнятого за прототип (патент США N 4101126, кл. 273-95, 1978), складається з корпусу і жорстко пов'язаного з ним хвостовика з радіальним оперенням, подпружиненной голки з можливістю відхилення в радіальних площинах. Відхиляється голка призначена для зменшення ймовірності рикошету дротика при попаданні в традиційну для гри "Дартс" дротяну розмітку мішені: голка як би огинає арматуру розмітки, ковзаючи по ній, і впроваджується в мішень.
Однак при слабкому кидку або при кидку під великим до осі мішені кутом нерідко спостерігається погане зчеплення наконечника з мішенню, що може привести до недостатнього впровадження дротика в мішень і його падіння.
Відхиляється голка в силу своєї піддатливості саме при великих кутах підльоту може навіть погіршити внедряемость дротика в мішень, так як частина його кінетичної енергії витрачається на деформацію пружини, що утримує голку.
Метою винаходу є зменшення тієї частини промаху при киданні дротика, яка обумовлена несиметричною установкою оперення і деформацією крил оперення, а також підвищення його сцепляемости з мішенню за рахунок проворота наконечника в процесі його впровадження в мішень.
Обидві зазначені цілі досягаються тим, що конструктивними заходами забезпечується неодноразовий поворот навколо власної осі оперення і голки за час польоту до мішені (від моменту кидка дротика до повного його впровадження в мішень), внаслідок чого вектор аеродинамічного обурює моменту, що діє на дротик через дефект форми і неточності установки оперення, осередненою, а голка дротика глибше входить, як би вворачивается, як правило, в ворсовий податливий шар мішені, посилюючи зчіплюваність дротика з останньої.
Збільшення глибини впровадження обертається голки дротика в порівнянні з невращающейся можна пояснити тим, що швидкість впровадження голки збільшується за рахунок тангенціальної складової швидкості. дотичній до поверхні голки і перпендикулярній вектору поздовжньої швидкості польоту V, де і r - кутова швидкість обертання і середній радіус голки відповідно. Векторне складання поздовжньої (основний) і тангенціальною (додаткової) швидкостей дає, що сумарна швидкість впровадження голки (швидкість ковзання зовнішньої поверхні голки).
Проворот наконечника і оперення здійснюється за рахунок установки крил оперення під деяким кутом до поздовжньої осі дротика, чим забезпечується поява в польоті на крилах підйомної сили і як наслідок крутного аеродинамічного моменту Mx навколо поздовжньої осі дротика.
Величина Mx прямо пропорційна швидкісного напору. а кут провороту прямо пропорційний моменту, що крутить Mx і обернено пропорційний моменту інерції Jx обертається дротика щодо поздовжньої осі, де - щільність повітря. З огляду на невисокий (2 - 2,5 м) відстані до мішені і специфіки голки швидкість польоту дротика V невелика і може змінюватися в залежності від майстерності гравця в незначних межах, в той же час момент інерції Jx можна істотно зменшити, обертаючи не весь дротик цілком , а можливо меншу частину його і тим самим істотно збільшити кут повороту оперення.
У пропонованому винаході (фіг. 1) обертається частиною дротика є голка 1 і веретено 2, виконані у вигляді єдиного стрижня, на якому закріплений, наприклад, за допомогою різьблення хвостовик 3 із вставленим в нього оперенням 4. У корпусі 5 виконано осесимметричное наскрізне ступеневу отвір , в якому розташований зазначений стрижень. Контакт стержня і корпусу здійснюється через внутрішню поверхню отвору і бічні і торцеві поверхні буртиков 6 і 7. Для зменшення реакцій, а отже, моменту тертя, що діють на стержень з боку корпусу в польоті, буртики максимально (наскільки дозволяє довжина корпусу) рознесені один від одного . Для того щоб стрижень не випадав з корпусу при киданні і в польоті, торцеві отвори мають діаметр, менший, ніж діаметр буртиков. Таким чином, переміщення стрижня щодо корпусу вперед перешкоджає передній торець буртика 6, а тому - задній торець буртика 7.
Для здійснення збірки дротика його корпус виконаний з двох частин, що з'єднуються в одне ціле, наприклад, за допомогою різьблення або на терті.
У запропонованій конструкції, щоб не ускладнювати вузол кріплення оперення і не збільшувати момент інерції хвостовика Jx. для створення крутного моменту чотири плоских крила оперення трапецієподібної, овальної або іншої форми центрально симетрично встановлюють на чотирьох взаємно перпендикулярних пілонах трикутної або трапецієподібної форми, зафіксованих, наприклад, в хрестоподібної прорізи хвостової частини, при цьому площина кожного крила і лінія з'єднання його кореневої хорди з суміжним пілоном утворюють з поздовжньою віссю дротика гострий кут з вершиною, зверненої в бік, протилежний лезу голки (ізометрична проекція оперення представлена на ф м 2). Необхідно відзначити, що через аеродинамічних обмежень кут не повинен перевищувати критичний кут атаки Кp. а для того, щоб оперення мінімально загороджувало мішень для наступного дротика, воно повинно мати мінімальну проекцію на площину мішені. Їх цих міркувань, а також з-за масово-інерційних характеристик і конструктивних особливостей, які використовуються для гри дротиків, раціональне значення кута повинно лежати в діапазоні 5 - 10 o.
Запропонована конструкція дротика дозволяє забезпечити не менше двох Проворотов операція і наконечника за час польоту дротика на відстань 2 м при швидкості кидання від 5 до 10 м / с. Для зазначених відстаней і швидкостей кидання в якості прикладу на фіг. 3 наведені розрахункові залежності від часу t кута повороту (в радіанах) і кутової швидкості (1 / с), що обертається, дротика.
В якості вихідних даних при розрахунках прийняті наступні параметри, близькі до параметрів спортивних дротиків: довжина стержня (голка разом з хвостовиком) - 150 мм; діаметр стрижня - 2 мм; матеріал стрижня - сталь; вага оперення - 0,5 г; товщина кожного з чотирьох крил оперення - 0,2 мм; кут установки кожного з чотирьох крил = 5 o; форма крила (масштаб 1: 1) представлена на фіг. 3; відстань від аеродинамічного фокуса крила до буртика 6 L6 = 70 мм і до буртика 7 - L7 = 60 мм; діаметр буртика - 2,8 мм;
коефіцієнт тертя поверхні буртиков і поверхні корпусу - 0,15;
кут атаки дротика - 10 o;
рух дротика на ділянці набору швидкості (в руці) довжиною 0,5 м - равноускоренное;
політ на відстань 2 м з постійною швидкістю V за час t = 2 м / V;
коефіцієнт підйомної сили крила Cy = 0,154;
параметри атмосфери - нормальні.
Як видно з графіка, збільшення швидкості кидання дротика в два рази з 5 до 10 м / с призводить при однаковому часу польоту до збільшення кута повороту також приблизно в два рази.
Отже, якщо розглядати кут повороту як функцію відстані, пролітає дротиком, то вона майже не залежить від швидкості кидання.
Таким чином, пропонована конструкція дротика дозволяє незалежно від швидкості кидання зменшити ту частину промаху, яка обумовлена природною несиметричною формою і установкою легко деформується оперення, а також підвищити зчіплюваність голки дротика з мішенню за рахунок її провороту в процесі впровадження в останню, тобто поліпшити експлуатаційні характеристики спортивних дротиків.
Апробація дослідних зразків дротиків описаної конструкції підтвердила їх підвищені аеродинамічні якості і кращу сцепляемость з мішенню.
1. Ігровий дротик, в наскрізному поздовжньому отворі збірного корпусу якого, що складається з двох жорстко з'єднаних між собою співвісних частин, розміщені голка і хвостовик, в який вставлено оперення, що має крила, що відрізняється тим, що на оперенні виконані пілони, на яких центрально симетрично встановлені згадані крила, причому площині крил розташовані під гострим кутом до поздовжньої осі дротика, вершина якого звернена в сторону, протилежну вістря голки, при цьому остання жорстко з'єднана з хвостовиком і виконана у вигляді центрального стрижня, встановленого з можливістю обертання в згаданому поздовжньому отворі корпусу, при цьому на стрижні виконані буртики, призначені для взаємодії з поверхнею згаданого поздовжнього отвору корпусу.
2. дротик по п.1, що відрізняється тим, що стрижень встановлений з можливістю взаємодії буртиков з циліндричної і торцевими поверхнями, що обмежують наскрізне поздовжнє отвір корпусу.