СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СПОРТИВНЫХ ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК G01N3/40 A63B49/00 

Изобретение относится к испытаниям спортивных изделий и инвентаря, в частности к контролю качества изделий ударного действия, преимущественно клюшек для хоккея с шайбой.

Известен способ контроля качества спортивных изделий, заключающийся в измерении параметров свободного колебательного процесса, принудительно возбуждаемого в изделии, и оценке качества по распределению относительной амплитуды колебаний, а также по разности фаз между принудительными и резонансными колебаниями (авт. св. N 725679, кл. А 63 В 49/04, 1980).

Недостатками этого способа являются малая информативность собственных частотных колебаний изделий при контроле качества и сложность подготовительного этапа измерительно-регистрирующих приборов.

Наиболее близок к предложенному техническому решению - способ контроля качества спортивных изделий, заключающийся в возбуждении колебаний в изделии деформированием его рабочей части, определении величин усилий при деформировании в зоне упругого деформирования изделия и последующем освобождении изделия от внешней нагрузки, и устройство по этому способу для контроля качества спортивных изделий, содержащее станину со средствами для крепления изделия, узел деформирования изделия, датчики, соединенные с измерительно-регистрирующими приборами (авт. св. N 931202, кл. А 63 В 49/00, 1982).

Несмотря на большой объем измеряемых параметров, затруднена непосредственная оценка качества изделий, так как все параметры характеризуют биохимическую систему в комплексе, возбуждение колебаний в изделии трехопорного в отличие от консольных нагружений спортивных изделий (например, клюшек для хоккея с шайбой) в игровой ситуации.

Техническим результатом изобретения является повышение точности контроля качества спортивных изделий.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе деформирование производят ступенчато на равные величины с выдержкой на каждой ступени под нагрузкой в течение 1 мин, регистрируют суммарную интенсивность накопленных сигналов акустоэмиссии, а после освобождения изделия осуществляют соударение его рабочей части с имитатором снаряда и регистрируют скорость движения имитатора снаряда, сообщенную ему рабочей частью изделия, при этом качество изделия оценивают путем сравнения полученных значений со значениями одноименных параметров эталонного изделия.

Также технический результат достигается тем, что известное устройство для контроля качества спортивных изделий, дополнительно содержит имитатор снаряда, размещенный на станине с противоположной стороны от узла деформирования рабочей части изделия и снабженный средствами для определения скорости имитатора снаряда, пьезодатчик и соединенный с ним измеритель акустоэмиссионных сигналов, при этом узел деформирования содержит винтовой механизм, соединенный с ним через датчик усилия захват для изделия, датчик перемещений рабочей части изделия, и спусковой упор автоматического освобождения рабочей части изделия от деформации, размещенный с возможностью взаимодействия с захватом для изделия, причем имитатор снаряда выполнен в виде бойка и шарика, свободно размещенных в направляющей трубе, а средства для определения скорости имитатора снаряда выполнены в виде двух фотодиодных створов, размещенных в направляющей трубе, и соединенного с ними датчика времени.

При этом средства для крепления изделия содержат зажимы с регулятором усилия и акустоизолирующими прокладками, установленные на станине с возможностью их перестановки в продольном направлении.

Спортивные изделия ударного воздействия таких, как клюшки для хоккея с шайбой - это изделия с трудоемкой технологией и использованием различных видов упругих монолитных или слоистых композиционных материалов. Наибольшие проблемы возникают при оценке качества изготовления и технических параметров клюшек, таких, как упругость, долговечность, энергоотдача ("хлесткость" при ударе). Хоккеист перед ударом непосредственно по шайбе силовым ударом о лед деформирует (изгибает) крюк клюшки, накапливая в нем энергию, которая затем освобождается при ударе по шайбе, заставляя шайбу вращаться и ускоряться. В предлагаемом способе и устройстве по способу реализуются техническими средствами проемы игровых ударов по шайбе, аналогичных используемым спортсменом в игре. Ручка клюшки зажимается в захватах, имитирующих руки спортсмена, производится отгиб рабочей части клюшки (ее крюка) ступенями до определенной величины отгиба (1_макс), характерной для работы материала изделия (клюшки) в упругой зоне деформирования. При отгибе регистрируются величины усилий, требуемые для его достижения, а также величины интенсивной акустической эмиссии, накопленные за времена выдержки под промежуточными значениями отгибов (обычно ступени выбираются порядка 0,1 от величины 1_макс). Сигналы акустической эмиссии служат косвенной характеристикой величины, накопленной повреждаемости в материале спортивного изделия. После достижения 1_макс производится автоматическое освобождение рабочей части изделия и удар по имитатору снаряда. Во время удара освобождается накопленная в клюшке за счет деформирования энергия, а косвенной характеристикой энергоотдачи служит скорость движения шарика-имитатора снаряда, ускорение которому придает выступающий за пределы направляющей трубы цилиндрический боек. При движении в направляющей трубе шарик пересекает фотодиодные (оптронные) створы.

Перекрывая створ в начале движения (вход), шарик запускает таймер, сигналом же от другого оптрона таймер останавливается. Зная расстояние между фотодиодными створами, можно получить скорость движения шарика путем деления этого расстояния на промежуток времени, зафиксированный таймером. Таким образом, после испытаний образца спортивного изделия при различных хватах, качество изделия оценивается по величине усилий, требуемых для достижения 1_макс (характеристика упругости), величина накопленных акусто-эмиссионных сигналов за время выдержки нагрузки по ступеням (характеристика повреждаемости конструкции изделия и косвенно - его долговечности), а также скорости движения бойка-шарика (характеристика энергоотдачи изделия и возможности достижения "хлесткого" удара).

На фиг. 1 показано устройство (вид сбоку) для контроля качества спортивных изделий; на фиг. 2 - изделие при испытаниях.

На спортивное изделие 1, ручка которого закреплена в держателях 2 и 3, расстояние между которыми имитирует хват спортсмена, действует жесткий отгибающий сухарь 4 с флажком 5. Отгиб производится с помощью винта 6, выворачиваемого из втулки 7. Для измерений усилий отгиба между винтом 6 и сухарем 4 крепится датчик усилий 8 (экстензамер, динамометры и др.). Величины отгибов фиксируют движущимся флажком 5 по шкале отсчетной линейки 9. При достижении 1_макс флажок 5 упирается в стопор 10, который передвигается по линейке 9 и крепится на ней винтом 11. Стопор 10 отгибает флажок 5, автоматически освобождающий сухарь 4 от взаимодействия с рабочей частью клюшки (крюком). При обратном движении отогнутой части изделия происходит ее соударение с бойком 12 имитатора снаряда, задающим движение шарика 13 по трубе 14. При перемещении шариком фотодиодного створа "Вх." запускается таймер 15, а при пересечении шариком фотодиодного створа "Вых." таймер 15 выключается. Отгиб крюка клюшки производится ступенями с выдержкой на каждой - в течение 1-3 мин и регистрации сигналов акустической эмиссии с помощью пьезодатчика 16, выход которого подключен к измерителю 17 акусто-эмиссионных сигналов. Для изучения различных хватов спортсменов держатели 2, 3 передвигаются по станине 18 и закрепляются гайками. Крепление ручки клюшки 1 в держателях 2 и 3 осуществляется подворотом прижимных винтов 20. Прижим клюшки к станине производится с использованием акусто-изолирующих прокладок (шайб 21), благодаря которым шумы от узлов устройства и другие помехи звукового диапазона как бы отфильтровываются и не регистрируются.

Испытания проводились с использованием керамического пьезодатчика АС-15 и акусто-эмиссионного измерителя "Аргус-7", при различных расстояниях между зажимами: 570, 670, 770, 870 мм. Максимальный отгиб крюка клюшки (1_макс) ограничивался прочностью конструкции и измерялся ступенчато до 150 мм с шагом 15 мм. Величина накопленных акусто-эмиссионных сигналов за время выдержки в 1 мин, например, при 570 мм захвате в 1_макс (150 мм) составила 11400 ед. для клюшек "Пермь" (отечественного производства) и 250 ед. - для клюшек "Титан" (инофирма). Величина усилия для клюшек "Пермь" не превышала 160 Н (Нъютон), а для "Титан" - 290-300 Н. Величины скоростей шарика имитатора для клюшек "Пермь" находятся в пределах 2,76-3,17 м/с, а для клюшек "Титан" - 3,48-3,78 м/с, при одинаковых исходных данных проводимых испытаний.

Использование: в спорте для контроля качества изделий ударного воздействия, преимущественно клюшек для хоккея с шайбой. Сущность: деформирование рабочей части изделия осуществляют ступенчато на равные линейные величины с выдерживанием на каждой ступени под нагрузкой в течение 1 мин. Затем регистрируют суммарную интенсивность накопленных сигналов акустоэмиссии. После освобождения изделия осуществляют соударение его рабочей части с имитатором снаряда, регистрируют скорость движения имиттатора снаряда. Качество изделия оценивают путем сравнения полученных значений со значениями одноименных параметров эталонного изделия. Имитатор снаряда размещен на станине с противоположной стороны от узла деформирования рабочей части изделия. Пьезодатчик снабжен средствами для определения скорости имитатора снаряда и соединен измерителем акустоэмиссионных сигналов. Узел деформирования содержит винтовой механизм, соединенный через датчик усилия с захватом для изделия, датчик перемещений рабочей части изделия и спусковой упор автоматического освобождения рабочей части изделия от деформации. Датчик времени соединен со средством для определения скорости имитатора снаряда. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Способ контроля качества спортивных изделий, преимущественно клюшек для хоккея с шайбой, заключающийся в возбуждении колебаний в изделии деформированием его рабочей части, определении величин усилий при деформировании в зоне упругого деформирования изделия и последующем освобождении изделия от внешней нагрузки, отличающийся тем, что деформированием осуществляют ступенчато на равные линейные величины с выдерживанием на каждой ступени под нагрузкой в течение 1 мин, регистрируют суммарную интенсивность накопленных сигналов акустоэмиссии, а после освобождения изделия осуществляют соударения его рабочей части с имитатором снаряда и регистрируют скорость движения имитатора снаряда, сообщенную ему рабочей частью изделия, при этом качество изделия оценивают путем сравнения полученных значений со значениями одноименных параметров эталонного изделия. 2. Устройство для контроля качества спортивных изделий, содержащее станину со средствами для крепления изделия, узел деформирования изделия, датчики, соединенные с измерительно-регистрирующими приборами, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит имитатор снаряда, размещенный на станине с противоположной стороны от узла деформирования рабочей части изделия и снабженный средствами для определения скорости имитатора снаряда, пьезодатчик и соединенный с ним измеритель акустоэмиссионных сигналов, при этом узел деформирования содержит винтовой механизм, соединенный с ним через датчик усилия захват для изделия, датчик перемещений рабочей части изделия и спусковой упор автоматического освобождения рабочей части изделия от деформации, размещенный с возможностью взаимодействия с захватом для изделия, причем имитатор снаряда выполнен в виде бойка и шарика, свободно размещенных в направляющей трубе, а средства для определения скорости имитатора снаряда выполнены в виде двух фотодиодных створов, размещенных в направляющей трубе, и соединенного с ними датчика времени. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что средства для крепления изделия содержат зажимы с регулятором усилия и акустоизолирующими прокладками, установленные на станине с возможностью их перестановки в продольном направлении.