С применением нереверсивных буксировочных канатных дорог читатели нашего журнала уже знакомы (см. статью братьев Нехаевских, опубликованную в «КЯ» №56). Эти устройства, в которых буксировочный фал крепится за конец троса, наматываемого на барабан лебедки, предназначены для проведения зимних тренировок воднолыжников в плавательных 50-метровых бассейнах. (В настоящее время имеется опыт эксплуатации аналогичных устройств уже и на небольших открытых водоемах.)
Достоинства таких простейших канатных дорог, смонтированных в бассейне, очевидны: благодаря им тренироваться можно круглый год, не требуются катера-буксировщики и акватория большой площади. Однако их конструкция имеет и ряд недостатков, главный из которых заключается в том, что спортсмен буксируется только в одном направлении.
В соавторстве с А. В. Чуевым мы разработали и изготовили реверсивное буксировочное устройство, которое успешно эксплуатируется с осени 1980 г. Его пропускная способность почти вдвое выше конструкции братьев Нехаевских.
Буксировка воднолыжников осуществляется при помощи «бесконечного» троса, ветви которого расположены в вертикальной плоскости. На нижней ветви закреплен собранный из труб кронштейн, к которому присоединен короткий буксировочный фал с рукояткой. Буксировка спортсменов производится в обоих направлениях, реверсирование движения троса осуществляется изменением направления вращения приводного двигателя.
В кинематическую цепь механизма можно включить и реверсивную муфту. Это позволит изменять направление буксировки при постоянно работающем двигателе и избежать частых торможений и встречных разгонов, приводящих к повышенному износу электродвигателя.
Мы разработали три варианта проводки канатной дороги. Основной из них можно с равным успехом использовать как в закрытых плавательных бассейнах, так и на открытых водоемах длиной до 200 м. Проводка буксировочного троса принципиально одинакова во всех вариантах, но во втором из них оттяжка троса производится к потолку. Третий вариант удобно устанавливать в тех бассейнах, где буксировочный трос требуется периодически убирать (например, когда бассейн используется в качестве и плавательного, и воднолыжного). Второй и третий варианты хороши тем, что уменьшают загруженность бассейна тросами и механизмами.
Конструкция механизмов всех вариантов практически одинакова. Приводной барабан соединен с валом двигателя напрямую или через реверсивную муфту. Чтобы исключить проскальзывание трос наложен на барабан в несколько оборотов. Для большей надежности установлен промежуточный ролик, на котором трос также имеет несколько оборотов. Это позволяет обеспечить достаточное трение троса на приводном механизме без большого натяжения. Когда требуется ограничить движение буксировочного троса, нужно остановить двигатель или отключить реверсивную электромуфту. Для этой цели вал промежуточного ролика снабжен нарезкой, по которой ходит гайка, в нужный момент замыкающая конечный выключатель. Привод включается с пульта управления. Установка конечных выключателей предотвращает пуск линии «не в ту сторону».
Чтобы устранить соскакивание приводного троса при динамических нагрузках от воднолыжника, направляющие блоки следует сделать са-моустанавливающимися — закрепить при помощи свободных шарниров. В закрытом бассейне блоки можно закреплять на стенах здания, на открытой акватории для них необходимые специальные опоры. Их высота зависит от длины дороги, диаметра троса, силы его натяжения и конструкции буксировочного узла. Для канатных дорог длиной 100 и 150 м оптимальным будет трос диаметром, соответственно, 4,2 и 5,0 мм, обеспечивающий 5-кратный запас прочности при натяжении 200 и 300 кгс. Блоки следует устанавливать на высоте 4 и 6 м. В простейшем варианте опоры можно выполнить в виде трехгранных пирамид, собранных из труб или профильного металла.
Постоянное, не зависящее от изменения нагрузки и температуры окружающей среды натяжение приводного троса обеспечивает грузовое натяжное устройство.
Электрическая схема питания и управления приводным двигателем должна обеспечивать плавную регулировку скорости движения троса и автоматически поддерживать ее заданную величину независимо от нагрузки.
При использовании реверсивной канатной дороги в плавательном бассейне пульт управления следует устанавливать приблизительно посередине боковой стороны бассейна: оператор должен хорошо видеть состояние акватории и степень готовности стартующих на обоих концах дороги. Воднолыжники, разделившись на две группы, должны стартовать попеременно с противоположных сторон бассейна; спортсмены меняются местами, сохраняя заданный порядок в каждой группе.
Для передачи рукоятки очередному спортсмену следует предусматривать возможность возвращения буксировочного узла после его автоматической остановки в удобное для старта положение вручную.
Необходимо решить сложную проблему — обеспечить постоянную высоту буксировочного фала над водой. Можно, конечно, сильнее натягивать приводной трос, но при этом потребуется увеличить его диаметр и усилить механизм натяжения, е кроме того, появятся повышенные нагрузки на конструкции бассейна (или потребуется повысить прочность опор). Проще устранить провисание приводного троса, подвесив буксировочный кронштейн к верхней ветви при помощи блока и вспомогательных тросиков. Расстояние между ветвями троса в буксировочном узле рекомендуем сделать несколько меньшее, чем между отводными блоками. Если верхняя ветвь будет воспринимать силу стягивания тросов и нагрузку от спортсмена, провисания нижней ветви практически не окажется. Это приведет к появлению горизонтальных сил, направленных к середине дороги, которые резко возрастают при приближении буксировочного узла к опорам. Эти силы создадут дополнительное ускорение при старте и торможение в финишной зоне.
Уменьшение провисания буксировочного узла в середине акватории позволяет смонтировать канатную дорогу на открытых водоемах достаточно большой длины.
Важно, чтобы при буксировке лыжника кронштейн-трапеция не мог отклоняться в сторону — выходить из плоскости, в которой расположены оба троса. Для этой цели конструкцию кронштейна полезно дополнить вертикальной штангой с блоком на верхнем конце, который скользит по верхнему тросу.
Опыт двухлетней эксплуатации нашего устройства на акватории водной станции Всесоюзного научно-исследовательского института трубной промышленности (ВНИТИ) в Днепропетровске и результаты его опробования сильнейшими воднолыжниками нашей страны во время проведения всесоюзных и республиканских соревнований полностью подтвердили его высокие эксплуатационные качества и надежность.
Аналогичное буксировочное устройство с измененными параметрами (скорость буксировки около 1 м/с, двигатель мощностью 1 кВт) успешно использует секция воднолыжного спорта Днепропетровского метизного производственного объединения для имитационных тренировок (в зимнее время — на ковровой дорожке в спортзале).
Для проведения тренировок детей такие буксировочные устройства целесообразно устанавливать в 25-метровых плавательных бассейнах.