Устройство для тестирования лыж
Устройство для тестирования лыжи, включающее опорную платформу с кронштейном на котором установлен силовой механизм для прижатия лыжи к платформе с заданной силой, динамометр для измерения приложенной силы и средство измерения расстояния, выполненное с возможностью перемещения относительно опорной платформы, при этом одним средством измерения расстояния определяют и продольные и вертикальные координаты профиля скользящей поверхности по длине лыжи относительно поверхности имитирующей снежную трассу, а на поверхности опорной платформы предусмотрены сменные накладки с жесткостью, имитирующей жесткость снежной трассы в конкретных погодных условиях. Средство измерения расстояния закреплено на подвижной каретке с приводом и имеет возможность перемещения вдоль продольной оси опорной платформы. Средство измерения расстояния выполнено бесконтактным, в виде оптического датчика положения со встроенной микропроцессорной системой управления. Сменные накладки выполнены с плоской верхней гранью, а также с верхней гранью выпуклой и вогнутой формы.
Полезная модель относится к области спортивного инвентаря и может быть использовано при подборе оптимального инвентаря в таких видах спорта как беговые и горные лыжи, сноуборд и др.
Во всех этих видах спорта важную роль играют силы взаимодействия спортивного инвентаря с поверхностью трассы.
Наиболее трудоемким и во многих случаях трудно предсказуемым является подбор инвентаря в лыжных гонках, биатлоне и других беговых лыжных видах спорта. Это происходит из-за очень большого количества факторов, влияющих на скольжение и большого количества их сочетаний в реальных условиях.
Силы сопротивления движению, связанные с деформациями снежной трассы и обусловленные формой дуги прогиба лыжи и распределением величины давления на трассу по длине лыжи, определяют в настоящее время косвенно - с помощью флекс-тестера (струбцина с калиброванным индикатором усилия) с измерением зазоров между двумя сложенными лыжами при различных усилиях сжатия или тензодатчиков (специальный тензоприбор, например, конструкции ВИСТИ) при помощи которого измеряют распределение давления под скользящей поверхностью лыжи при различных нагрузках. Накопленные статистические данные о соответствии различных форм дуги прогиба спортивного инвентаря под нагрузкой и условий снежной трассы (жесткость, температура, влажность и т.д.) позволяют приблизительно производить подбор спортивного инвентаря.
Для классических лыж, кроме того, важно использование держащей мази, для полноценного эффективного отталкивания без обратного проскальзывания (без отдачи). В этом случае наносят держащую мазь в зоне грузовой площадки, на той части скользящей поверхности, которая не касается снега при распределении массы лыжника на обе лыжи (на спуске) и наоборот плотно прижимается к снежной трассе при отталкивании одной лыжей, обеспечивая тем самым хорошее сцепление лыжи с трассой и эффективное отталкивание.
Известно устройство (http://www.caldwellsport.com/ski-service/flex-evaluation/) для определения длины грузовой площадки скользящей поверхности лыж для нанесения мазей держания (колодки), для различной, приложенной к ним нагрузки (силы). Измеряют длину просвета между лыжей и опорной поверхностью щупами 0,10 мм, 015 мм, 020 мм, 0,30 мм при нагрузке соответствующей половине массы лыжника и приложенной к лыже в 8 см позади точки баланса лыжи. Этим имитируют скольжение на двух лыжах, например на спуске. По результатам замеров позиционируют участки нанесения мазей держания для 2, 3, 4 и 6 слоев. Затем проделывают аналогичные действия при приложении к лыже силы соответствующей полной массе лыжника и размещении точки приложения силы в 15 см позади точки баланса лыжи. Этим имитируется просвет между лыжей и снежной трассой во время фазы отталкивания. На основании этих замеров выбирают длину участка смазки данных лыж исходя из необходимого количества слоев держащей мази. Недостатками данного устройства являются необходимость субъективной корректировки длины участка для нанесения смазок в конкретных условиях жесткости снежной трассы и микрорельефа снежной трассы соревнований.
Известно также устройство (http://www.skiselector.com/) принятое за прототип, содержащее опорную платформу с кронштейном на котором установлен силовой механизм с динамометром для передачи калиброванного усилия на лыжу и средства измерения длины зазора между лыжей и опорной поверхностью.
Однако это устройство не дает полной картины изменения профиля дуги прогиба лыжи при различных нагрузках и величины зазора между лыжей и снежной трассой при различной жесткости снежной трассы и форме ее микрорельефа. Так для мягкой трассы, часть скользящей поверхности лыжи, на которую наносят держащую мазь, должна быть значительно меньшей длины (по причине значительной деформации трассы) в сравнении с длиной зоны на лыжах для жесткой льдистой трассы. На участках снежной трассы с выпуклой формой микрорельефа, часть скользящей поверхности лыжи, на которую наносят держащую мазь, должна быть значительно меньше по длине в сравнении с участками снежной трассы с вогнутой формой микрорельефа.
Техническим результатом предложенной полезной модели является определение профиля дуги прогиба по всей длине лыжи и величины зазора между лыжей и снежной трассой под действием силы веса лыжника и сил отталкивания с учетом жесткости снежной трассы и ее микрорельефа, что повышает точность определения длины грузовой площадки лыжи и позиционирование участков скользящей поверхности лыжи, на которые наносят мази держания в конкретных условиях соревнований.
Этот результат достигается тем, что устройство для тестирования лыжи, включающее опорную платформу с кронштейном на котором установлен силовой механизм для прижатия лыжи к платформе с заданной силой, динамометр для измерения приложенной силы и средство измерения расстояния, выполненное с возможностью перемещения относительно опорной платформы, при этом одним средством измерения расстояния определяют и продольные и вертикальные координаты профиля скользящей поверхности по длине лыжи относительно поверхности имитирующей снежную трассу, а на поверхности опорной платформы предусмотрены сменные накладки с жесткостью, имитирующей жесткость снежной трассы в конкретных погодных условиях. Средство измерения расстояния закреплено на подвижной каретке с приводом и имеет возможность перемещения вдоль продольной оси опорной платформы. Средство измерения расстояния выполнено бесконтактным, в виде оптического датчика положения со встроенной микропроцессорной системой управления. Сменные накладки выполнены с плоской верхней гранью, а также с верхней гранью выпуклой и вогнутой формы.
Такое выполнение устройства для тестирования лыж обеспечивает повышение точности определения грузовой площадки лыж и позиционирования участков скользящей поверхности лыж для смазки мазью держания при различных силах отталкивания с учетом различной жесткости снежной трассы, характерной формы поверхности трассы и ее микрорельефа в конкретных условиях соревнований.
На фиг.1 показан общий вид устройства для тестирования лыж.
На фиг.2 показан укрупненный вид прижимного устройства и средства измерения расстояния.
На фиг.3 показан результат сканирования профиля дуги прогиба скользящей поверхности лыжи в графическом виде.
На фиг.4 показан профиль дуги прогиба лыжи на мягкой трассе в виде нормалей к скользящей поверхности лыжи и нагрузке равной 0.5 массы лыжника.
На фиг.5 показан профиль дуги прогиба лыжи на мягкой трассе в виде нормалей к скользящей поверхности лыжи и нагрузке равной 1.0 массы лыжника.
Устройство для тестирования лыж включает опорную платформу 1 с кронштейном 2 на котором установлен силовой механизм 3 для прижатия лыжи (не показана) к платформе 1 с заданной силой, динамометр 4 для измерения приложенной силы и средство измерения расстояния 5, которое закреплено на подвижной каретке 6 с приводом 7 и имеет возможность перемещения вдоль продольной оси опорной платформы 1 с одновременным измерением координат профиля скользящей поверхности лыжи вдоль и поперек продольной оси опорной платформы 1. Средство измерения расстояния 5 выполнено бесконтактным, в виде оптического датчика положения со встроенной микропроцессорной системой управления. Сменные накладки на опорную платформу 1 (не показаны) выполнены с плоской верхней гранью, а также с верхней гранью выпуклой и вогнутой формы.
Устройство для тестирования лыж работает следующим образом. Размещают лыжу скользящей поверхностью на опорную платформу 1 непосредственно или через одну из сменных накладок так, чтобы силовой механизм 3 размещался в 80 мм сзади от линии баланса лыжи. Устанавливают за пяткой лыжи средство измерения расстояния 5 (например, LS5 - оптический датчик положения со встроенной микропроцессорной системой управления) путем перемещения его по направляющей 8. Включают средство измерения расстояния 5, включают привод 7 подвижной каретки 6 и производят измерение вертикального профиля ненагруженной лыжи с передачей данных от средства измерения расстояния 5 в компьютер (не показан). Средство измерения расстояния 5 может тактироваться как внутренним таймером так и внешними импульсами. Это позволяет при обработке сигнала получать горизонтальные координаты точек продольного профиля скользящей поверхности лыжи. На экран компьютера, после обработки сигнала, выводится профиль скользящей поверхности ненагруженной лыжи в графическом (верхний профиль на фиг.3) или табличном виде.
Далее, подвижная каретка 6 с помощью реверса привода 7 приводится в исходное положение, силовым механизмом 3 прикладывают к лыже усилие равное половине массы лыжника, например 350 Н. (Этим моделируется скольжение лыжника на двух лыжах на спуске). Повторяют операции по измерению продольного профиля нагруженной лыжи. На экране компьютера, после обработки сигнала, выводится профиль дуги прогиба скользящей поверхности лыжи нагруженной до 350 Н (второй сверху профиль на фиг.3)
Далее, те же операции повторяются при усилии прижатия равном массе лыжника, например 700 Н. Этим моделируется работа лыжи в фазе отталкивания. На экране компьютера, после обработки сигнала, выводится профиль дуги прогиба скользящей поверхности лыжи нагруженной до 700Н (пунктирный профиль на фиг.3).
По полученным продольным и вертикальным координатам скользящей поверхности лыжи и по графикам профиля дуги прогиба скользящей поверхности лыжи при различных нагрузках, определяют размеры грузовой площадки (точки касания лыж с опорной платформой 1). Затем позиционируют участки скользящей поверхности лыж для смазки мазью держания при различных силах отталкивания с учетом жесткости снежной трассы, характерной формы поверхности трассы и ее микрорельефа в конкретных условиях соревнований.
Для более детального и наглядного анализа взаимодействия и деформаций лыжи и снежной трассы, к полученным линиям профиля дуги прогиба лыжи восстанавливают перпендикуляры длиной в масштабе равной расстоянию от скользящей поверхности лыжи до опорной платформы или до поверхности сменной накладки. Например, на фиг.4 показан профиль дуги прогиба лыжи на мягкой трассе в виде нормалей к скользящей поверхности лыжи и нагрузке равной 0.5 массы лыжника (350 Н). На фиг.5 показан профиль дуги прогиба лыжи на мягкой трассе в виде нормалей к скользящей поверхности лыжи и нагрузке равной 1.0 массы лыжника (700 Н).
Непараллельность нормалей между собой наглядно характеризует кривизну, (волнообразность) скользящей поверхности лыж под нагрузкой. Эта информация может быть использована для исправления скользящей поверхности лыж и придания ей нужной формы.
Таким образом, устройство для тестирования лыж обеспечивает анализ формы скользящей поверхности лыж под нагрузкой на трассах различной жесткости, повышение точности определения грузовой площадки лыж и позиционирования участков скользящей поверхности лыж для смазки мазью держания при различных силах отталкивания с учетом различной жесткости снежной трассы, характерной формы поверхности трассы и ее микрорельефа в конкретных условиях соревнований.
1. Устройство для тестирования лыжи, включающее опорную платформу с кронштейном, на котором установлен силовой механизм для прижатия лыжи к поверхности платформы с заданной силой, динамометр для измерения приложенной силы и средство измерения расстояния с обработкой данных на компьютере, выполненное с возможностью перемещения относительно опорной платформы, отличающееся тем, что средство измерения расстояния выполнено с возможностью определения продольных и вертикальных координат профиля скользящей поверхности по длине лыжи относительно поверхности, имитирующей снежную трассу, при этом на поверхности опорной платформы предусмотрены сменные накладки с жесткостью, имитирующей жесткость снежной трассы в конкретных погодных условиях.
2. Устройство для тестирования лыжи по п.1, отличающееся тем, что средство измерения расстояния закреплено на подвижной каретке с приводом и имеет возможность перемещения вдоль продольной оси опорной платформы.
3. Устройство для тестирования лыжи по п.1, отличающееся тем, что средство измерения расстояния выполнено бесконтактным в виде оптического датчика положения со встроенной микропроцессорной системой управления.
4. Устройство для тестирования лыжи по п.1, отличающееся тем, что сменные накладки выполнены с плоской верхней гранью, а также с верхней гранью выпуклой и вогнутой формы.
