ЛЫЖНАЯ ПАЛКА Российский патент 2018 года по МПК A63C11/22 

Изобретение относится к спорту высших достижений, конкретно - к лыжным гонкам и биатлону.

Известны усовершенствования ручек лыжных палок, которые за счет улучшения их конструктивных особенностей повышают удобство пользования ими в тренировочном процессе (Сергеев А.Г., патент РФ №94011249 «Рукоятка лыжной палки», 1995; Штырбу В.Х., автор, свид. СССР №1383558 «Лыжная палка», 1992; Русских Г.И., Соловьев Е.С., авт.свид. СССР №179623 «Лыжная палка», 1993).

Общий недостаток рассмотренных рукояток состоит в том, что они, как и вся конструкция лыжных палок, начиная от лапки со штырьком, далее стержня и, наконец, сама рукоятка являются жесткими системами. Поэтому в спектральном составе ускорений, возбуждаемыми лыжными палками, при отталкивании ими от снежного наста основная (главная) гармоника ускорения w₀ заметно слаба из-за большого числа побочных гармоник.

Увеличить силу отталкивания лыжными палками на частоте гармонической составляющей ускорения руки w₀ без дополнительно затрачиваемой силы можно, сделав рукоятку подвижной, для чего на стержень лыжной палки в районе расположения рукоятки насаживается упругий элемент, например, каучук в виде тора с достаточной выталкивающей силой на частоте гармоники w₀, воспринимающей давление руки через шипы с плоским основанием, устанавливаемых по периметру поперечной пластины фланца, одетого сверху на стержень по скользящей посадке. Такая конструкция лыжной палки позволяет оказывать давление на ее стержень через шипы с плоским основанием, преимущественно на частоте w₀, что увеличивает силу отталкивания лыжными палками.

Задача настоящего изобретения - выявление удельного давления устанавливаемых шипов m_n, воздействующих на упругий элемент, при котором его выталкивающая сила на гармонической составляющей w₀ ускорения руки будет максимальной.

Поставленная задача решается выбором собственной частоты колебаний шипов w_ш в соответствии с равенством:

, где

w₀ - гармоническая составляющая ускорения рук спортсмена;

w_ш - собственная частота колебаний шипов, по которому определяют длину шипов и равную им величину сжатия упругого элемента [Трофимова Т.И. Курс физики: учебное пособие для вузов, М., издательский центр «Академия», 2010 - 580 с.]:

, где

λ - длина шипов и равное им сжатие упругого элемента;

g=9,8 м/с² - ускорение свободного падения тела,

найденная длина которых позволяет, меняя диаметр шипов и используя метод отскока [Патент на изобретение «Способ измерения выталкивающей силы упругого объекта методом отскока и устройство для его осуществления», №2600508 от 25.05.2015 г.] найти такое их удельное давление m_n, при котором удельная выталкивающая сила упругого элемента F_n на гармонической составляющей w₀ ускорения руки, вычисляемая по формуле:

, где

F_n - n-я удельная выталкивающая сила упругого элемента на гармонической составляющей w₀ ускорения руки при удельном давлении m_n каждого из N устанавливаемых шипов;

m_n - n-е удельное давление шипа на упругий элемент на гармонической составляющей w₀ ускорения руки;

а_n - n-е ускорение шипа с удельным давлением m_n на гармонической составляющей w₀ ускорения руки,

будет максимальной, по которой, зная силу давления М руки на упругий элемент на гармонической составляющей ускорения руки w₀ рассчитывают необходимое количество шипов N с плоским основанием, чтобы соблюсти полученный параметр m_n

, где

N - количество шипов с плоским основанием, через которые давление рук передается стержню лыжной палки;

М - сила давления руки на гармонической составляющей w₀.

На фиг. 1 приведен схематический чертеж рукоятки лыжной палки с упругим элементом.

Она включает в себя верхнюю часть стержня 1 диаметром, например, 30 мм и длиной 90 мм - под ширину ладони с одетой на нее симметрично осевой линии упругой распорной шайбой 2, например, диаметром 40 мм. Сверху на стержень до соприкосновения с распорной шайбой насаживается упругий элемент 3, изготовленный, например, из каучука в виде тора с достаточной выталкивающей силой на частоте гармоники w₀ ускорения руки. Упругий элемент воспринимает давление от руки через шипы 4 с плоским основанием, которые с помощью бонок 5 имеют резьбовое соединение с поперечной пластиной 6 фланца 7. Для ограничения хода фланца служит заглушка 8.

Темляк (ремешок, на чертеже не показан) крепится к верхней части фланца.

Сила отталкивания лыжных палок с упругими вставками сравнивалась с существующими путем спектрального анализа их ускорений в диапазоне частот от 6 до 9 герц. Датчик крепился на запястье одной из рук.

Результаты измерений приведены на фиг. 2, которые подтверждают эффективность упругих вставок увеличением силы отталкивания (до 20%). На фиг. 2а приведено графическое изображение силы отталкивания существующей лыжной палкой, без упругого элемента, а на фиг. 2б - приведено графическое изображение силы отталкивания с упругим элементом на гармонической составляющей f=8,0 герц, когда была установлена длина шипов λ=4 мм, которые при давлении на них входили в упругий элемент на 4 мм, что согласуется с формулой (2).

Заявляемое изобретение позволяет, по сравнению с существующими устройствами, увеличить силу отталкивания лыжными палками за счет увеличения давления на упругий элемент, который осуществляют через шипы с плоскими основаниями.

Изобретение «Лыжная палка» относится к спорту высших достижений, конкретно - к лыжным гонкам и биатлону. Задача настоящего изобретения - выявление удельного давления устанавливаемых шипов m_n, воздействующих на упругий элемент, при котором его выталкивающая сила на гармонической составляющей w₀ ускорения руки будет максимальной. Поставленная задача решается выбором собственной частоты колебаний шипов w_ш в соответствии с равенством:

w₀=w_ш, где

w₀ - гармоническая составляющая ускорения рук спортсмена;

w_ш - собственная частота колебаний шипов, по которому определяют длину шипов и равную им величину сжатия упругого элемента:

λ=g/w_ш², где

λ - длина шипов и равное им сжатие упругого элемента;

g=9,8 м/с² - ускорение свободного падения тела, найденная длина которых позволяет, меняя диаметр шипов и используя метод отскока, найти такое их удельное давление m_n, при котором удельная выталкивающая сила упругого элемента F_n на гармонической составляющей w₀ ускорения руки, вычисляемая по формуле:

F_n=m_n⋅a_n, где

F_n - n-я удельная выталкивающая сила упругого элемента на гармонической составляющей w₀ ускорения руки при удельном давлении m_n каждого из N устанавливаемых шипов;

m_n - n-е удельное давление шипа на упругий элемент на гармонической составляющей w₀ ускорения руки;

а_n - n-е ускорение шипа с удельным давлением m_n на гармонической составляющей w₀ ускорения руки,

будет максимальной, по которой, зная силу давления М руки на упругий элемент на гармонической составляющей ускорения руки w₀, рассчитывают необходимое количество шипов N с плоским основанием, чтобы соблюсти полученный параметр m_n

, где

N - количество шипов с плоским основанием, через которые давление рук передается стержню лыжной палки;

М - сила давления руки на гармонической составляющей w₀. Заявляемое изобретение позволяет, по сравнению с существующими устройствами, увеличить силу отталкивания лыжными палками за счет увеличения давления на упругий элемент, который осуществляют через шипы с плоскими основаниями.

Лыжная палка, отличающаяся тем, что с целью увеличения силы ее отталкивания на гармонической составляющей ускорения руки w₀ без дополнительно затрачиваемой силы, ее рукоятка выполнена подвижной вдоль стержня, для чего на стержень лыжной палки в районе расположения рукоятки насаживается упругий элемент, например, каучук в виде тора, с достаточной выталкивающей силой на гармонической составляющей ускорения руки w₀, воспринимающей давление руки через шипы с плоским основанием, установленные по периметру поперечной пластины фланца, одетого сверху на стержень по скользящей посадке, собственная частота колебаний которых осуществляется в соответствии с равенством:

w₀= w_ш, где

w₀ - гармоническая составляющая ускорения руки спортсмена;

w_ш - собственная частота колебаний шипов; по которому определяется длина шипов и равная им величина сжатия упругого элемента:

λ=g/ w_ш², где

λ - длина шипов и равное им сжатие упругого элемента;

g=9,8 м/с² - ускорение свободного падения тела, найденная длина которых позволяет, меняя диаметр шипов и используя метод отскока, найти такое их удельное давление m_n, при котором удельная выталкивающая сила упругого элемента F_n на гармонической составляющей w₀ ускорения руки, вычисляемая по формуле:

F_n=m_n⋅a_n, где

F_n - удельная выталкивающая сила упругого элемента на гармонической составляющей w₀ ускорения руки при удельном давлении m_n каждого из N установленных шипов;

m_n - удельное давление каждого из N установленных шипов на упругий элемент на гармонической составляющей w₀ ускорения руки;

а_n - ускорение шипов с удельным давлением m_n на гармонической составляющей w₀ ускорения руки,

будет максимальной, по которой, зная силу отталкивания руки М на гармонической составляющей w₀ ускорения руки, можно рассчитать необходимое количество шипов N, устанавливаемых на пластине фланца:

, где

N - количество шипов с плоским основанием;

М - сила отталкивания руки на гармонической составляющей w₀.