Устройство для измерения нагрузок на лыже Советский патент 1986 года по МПК G01L1/22 A61B5/22 

Изобретение относится к лыжному спорту, технике испытания и из- меренш и может быть использовано для определения с повьшенной наделено стью и точностью величин и точек приложения сил воздействия спортсмена на лыжи при движении но трассе.

Целью изобретения является повышение точности и надежности.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид,- на фиг. 2 - динамометрическая онора, продольный разрез; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - электрическая схема соединения тензорезисторов на вертикальных балках; на фиг. 5- электр1шеская схема соединения тен- зорезистора на горизонтальных балках.

Устройство для измерения нагрузок на лыже содерзкит установленные на льгае I переднюю 2 (по отношению к ботинку з) и Зсщнюга 4 опоры одинаковой конструкции. Ботинок 3 укреплен (например, с помощью стан- дарт1гого крепления 5) на платформ б, размещенной с зазором относительно лыжи 1. Каждая из опор выполнена в виде двухкомпонентного динамометра. Корпус такого динамометра выполнен в виде закрепленных на льске и разнесенных относительно друг друга поперечных жестких планок 7, соединенных по концам вертикальными жесткими проушинами 8, в которых нодвешены вертикальные измерительные балки, выполненные п.виде пары параллельных и разнесенных относительно друг друга ун- ругих пластин 9 с размеще гньми на них тензорезнсторами 10 (индив1щу- ально тензорезисторы обознат, ены буквами R, RT., RjH т.д., при этом нечетнььми индексами обозначены тензорезисторы, размещенные со стороны носка лыжи, четными - со стороны задника лыжи, тензорезисторы, указанные в скобках, размещены за тензорезисторами, находящимися в плоскости чертежа). Кажда нара пластин 9 соединена между собой жесткой перемьикой I1, связанной с аналогичной противоположной перемычкой данной опоры с номощью горизонтальной ноперечной измерительной балки 12, размещенной в промежутке между планками 7 корнус

с зазором относительно этих планок и поверхности лыжи. Поперечные балки 12 вблизи мест соедине1шя с неремычками 11 выполнены с утоньшениями 13, в зоне которых размещены тензорезнсторы Г4, (также индивидуально обозначенные буквами Н i с соответствующими индексами 1). Жестк ой утолщенной средней частью каждая поперечная изме- рительная балка 12 соединена с платформой 6. Тензорезисторы 10, размещенные на пластинах 9, имеют одинаковое сопротивлепиа и включены в

плечи мостовой измерительной схемы (фиг. 4) так, что тензорезисторы, расположе иные со стороны носка лыжи, включены в одно плечо, а расположенные со стороны задника - в смежное плечо. При этом указагп-ше пластины и тензорезисторы образуют динамометр горизонтальной схемы-X. Для измерения .этой силы могут быть задействованы пластины и тензорезисторы одной опоры или обеих опор, -л при этом тензорезисторы, расположенные со стороны носка, -могут быть включены в то же плечо ( При полумостовой схеме измерений) ши в противоположное плечо (при полной мостовой схеме измерений), соответственно включаются и тензорезисторы,- расположенные со стороны задника лыжи. Тензорезисторы 14

каждой горизонтальной понеречной измерительной балки 12 также имеют одинаковое сопротивление и включены 13 нлечи мостовой измерительной схемы согласно фиг. 5 и обеспечивают измерение вертикальной нагрузки У (на передней опоре У , на задней - У,, ).

При действии на лыжу (на платформу 6) силы толчка, имеющей вертикальную и горизонтальную составляющие, происходит деформация упругих пластин 9 и тензорезисторов 10 (растяжение от вертикальной составляющей и изгиб от горизонтальной). При этом, поскольку пары тензорезисторов с кшкдой пластины включены в -смежные нлечи мостовой схемы, измерительная схема на вертикальную составляющую силы не реагнрует (даже в тех случаях, когда пластины растянуты по разному из-за существенно несимметричного по отношению к каждой паре пластнн места приложения силы). Горизонтальная составляющая X вызьшает изгиб пластин и растяжение-сжатие тензо- резисторов в смежньк плечах измерительной схемы и появление соответствующего электрического сигнала пропорционального величине X, Вертикальная составляющая силы вызьта- ет реакции опор У (на передней опоре 2 ) и Yi, (на задней опоре 4). Под действием этой силы происходит изгиб утоньшенных частей балок 12, соответствующее сжатие-растяжение тензорезисторов 14 и появление электрических сигналов в измерительных цепях, пропорциональных величинам У и У, . На силу X измерительные цепи с тензорезисторами 14 практически не реагируют, так как, во-первых, измерительные балки 12 имеют значительную жесткость в направлении действия силы X, и, во-вторЫх, действие этой силы вызывает одинаковую деформацию тензорезисторов, включенных в смежные плечи мостовых схем, и не приводит к появлению электрических сигналов. По результатам измерений УТ. и.Уц может быть определена величина вертикальной составляющей У, равная сумме У и У/, . Точка при- ложения суммарной силы толчка может

г , . L,

быть определена по формуле

где L - расстояние между динамометрами . (фиг. l), а направление это силы определяется из отношения V/X.

Конструктивные особенности предлагаемого устройства позволяют существенно (в 3-5 раз) повысить точность измерения составляющих npi-шо- женной силы, особенно с учетом их динамического характера. Этому, а также повьшению надежности, способ- ствуют повышенная (за смет компоновки) жесткость конструкции, отсутствие люфтов и снижение потерь на

трение, пониженное (за счет компо- . новки) взаимное влияние измеряемых нагрузок. При этом обеспечивается определение и точки приложения силы. Уменьшенные зазоры между платформой и лыжей способствуют уменьшению габаритов (и веса) устройства и, тем самым,повьппению точности результатов испытаний (за счет созДания условий, близких к условиям реальной эксплуатации лыж).

Формула изобретения

Устройство для измерения нагрузок на лыже, содержащее платформу, кинематически связанную с льисей с помощью двух динамометрических опор, и четыре пары тензорезисторов,

от л и чающееся тем, что, с целью повышения его точности и надежности, в него введены восемь пар тензорезисторов, а каждая динамометрическая опора выполнена в виде

балки с двумя парами тензорезисторов на ее противоположных сторонах и расположенной поперек продольной оси лыжи параллельно ее поверхности, при этом средняя утолщенная часть

балки жестко связана с платформой, а каждая крайняя часть - с одними концами расположенных перпендикулярно поверхности лыжи двух параллельных пластин, другие концы которых

закреплены с помощью рам на лыже, при этом на каждой пластине на противоположных ее сторонах размещена пара тензорезисторов, причем тензо- резнсторы на сторонах пластин, обращепных к носку лыжи, включены в одно плечо, а на противоположных сторонах пластин - в другое плечо первой полумостовой схемы, тензорезис- торы на стороне балки, обращенной

к лыже, включены в одно плечо,а на противоположной стороне балки - в другое плечо второй полумостовой схемы.

ff(fe)

swA

)

Изобретение относится к лыжному спорту, технике испытаний и измерений, может быть использовано для определения с повьшенной надежностью и точностью величин и точек приложения сил воздействия на лыжи при движении по трассе и позволяет повысить точность и надежность устройства, которое содержит установленные на лыже 1 переднюю и заднюю опоры одинаковой конструкции. Каждая опора выполнена в виде двух- компонентного динамометра, корпус которого выполнен в виде жестких планок 7, соединенных проушштами 8, в которых подвешены измерительные балки, вьшолненные в виде пары упругих пластин 9 с. тензорезис- торами 10, которые имеют одинаковое сопротивление и включены в плечи мостовой .измерительной схемы так, что они расположены со стороны носка лыжи, включены в одно плечо, а со стороны задника - в смежное плечо, образуя динамометр горизонтальной силы. 5 нп. с ел tvO Oi а 00 ut i

.3

K,3

, Кз

Kit Ifty Kjs

nit lft9 к IS

fpUtf.

фиг,. 5

иШИПИ Заказ 996/53 Тираж 778 Подписмое

j-riTTi ш ш цм1Пц1Ш1ШИ1 lм l i Jllll, JJUL

Фшшал ШШ Патент, г.Ужго1)од, ул.Проектная, 4

/ /f

f5 j H fi--Hib-ifb-o