Скользящая поверхность гоночных лыж Советский патент 1990 года по МПК A63C5/04 

Изобретение касается исполнения скользящей поверхности лыж, в особенности, гоночных лыж с желобом, проходящим вдоль лыжи, или без него и с расположенной вдоль средней части лыжи профильной дорожкой.

Профилирование скользящей поверхности лыж для улучшения эффекта при подъеме известно. Различные основные формы профилирования связаны между собой в более или менее систематическом порядке. С помощью самых разнообразных форм профилирования делается попытка найти компромиссное расстояние между хорошими свойствами при подъеме и при скольжении. Так, в патенте Австрии № 364726, кл. А 63 С 7/06, 1980 г. описывается форма исполнения, отличающаяся тем, что в поперечном и продольном направлениях лыжи под углом к поверхности снежного покрова расположены через одинаковые промежутки прямоугольные поверхности. При этой форме исполнения вид и расположение поверхностей скольжения обеспечивают хорошие свойства при подъеме в ущерб хорошим свойствам при скольжении.

Другая возможность повышения эффекта при подъеме путем специального исполнения

профилирования описывается в патенте ЕР № 0015447, кл. А 63 С 5/04, 1984 г. При этом речь идет о формах исполнения, при которых высота элементов профилирования в зоне наступания больше высоты элементов профилирования в других зонах.

Относительно такой формы исполнения следует сказать, что высота элементов профилирования лишь в незначительной степени влияет на способность преодолевать подъем. В основном, эта способность зависит от воздействия усилия на поверхность снежного покрова, при котором срезается верхний слой снега. Причем сопротивление снега срезу зависит, в свою очередь, от состояния снега в данный момент.

В патенте ФРГ № 2755395, кл. А 63 С 7/06 1980 г. описывается специальное оформление поверхности скольжения с целью достижения хороших свойств скольжения в виде чешуи. Однако дугообразная основная форма чешуи в продольном направлении лыжи ведет в стадии подъема к возникновению компонентов усилия, действующих под углом к направлению движения, которые вызывают вынужденное преждевременное срезание

(Л

С71

оо

4

со i

оо

верхних слоев снега и, тем самым, значительно снижают эффект профилирования при подъеме.

В отличие от описанных форм исполнения облегчающего подъем профилирования в патенте ФРГ № 2627887, кл. А 63 С 7/06, 1980 г. рассматривается другой путь решения проблемы. Описывается расположение облегчающего подъем профилирования только на внутренней стороне лыжи. Наружные стороны имеют исполнение, обеспечивающее хорошие скользящие свойства. Такого исполнения зоны подъма недостаточно, чтобы обеспечить хороший эффект при подъеме, так что появляется необходимость в нанесении на гладкую поверхность в средней части воскового покрытия.

В других формах исполнения, описанных в патенте Австрии № 182997, кл. 77 С, 6, 1950 г., делается попытка значительно увеличить скорость скольжения с помощью расположенных неравномерно на скользящей поверхности лыжи элементов профилирования.

В патенте Австрии № 182997, кл. 77 С, 6, 1950 г. элементы профилирования представляют собой канавки, проходящие параллельно к продольным кромкам лыжи. Однако, при такой форме исполнения во время скольжения возникают свистящие звуки, которые воспринимаются многими спортсменами как неприятные.

В связи с этим в патентах описывается постановка задачи, направленная на подавление этого свиста. При этом делается попытка решить задачу путем неравномерного расположения в продольном направлении упорядоченных по группам, повторяющихся рядов. Причем эти ряды в соответствии с современным уровнем развития техники систематически смещены относительно друг друга

Отличительной особенностью описанной формы исполнения является то, что все расположенные перпендикулярно к направлению движения линии соприкосновения со снегом находятся в плоскости скольжения покрытия.

Характерным для выполненного подобным образом профилирования, служащего для облегчения подъема, является то, что при заранее известном распределении давления по скользящей поверхности лыжи на каждую кромку, соприкасающуюся со снегом, в зависимости от ее длины действует усилие внедрения. Величина этого усилия внедрения должна быть по меньшей мере такой, чтобы обеспечивалось полное или частичное погружение кромки в поверхность снежного покрова. Причем глубина погружения зависит каждый раз от состояния снежного покрова. Чем тверже снег, тем меньше глубина погружения. Тем самым снижаются также все воспринимаемые поверхностью снежного покрова усилия среза.

Чем мягче снег, тем глубже погружаются выступающие части профилирования в поверхность снежного покрова. Величина передаваемых мягким снегом усилий среза значительно меньше. Поэтому увеличение глубины погружения при экстремальном удлинении кромки погружения является желательным, если одновременно имеет место уплотнение снега в районе погружаемых кромок. Эта закономерность никак не учитывается в описанном в патенте № 2265524 исполнении профилирования, так как при

° любом состоянии снега на все кромки при заранее известном распределении давления действует одинаковое усилие, зависящее от длины кромки. Подобное, описанное в патентах исполнение профилрования, направ5 ленное исключительно на подавление свистящего звука, имеет как на мягком, так и на твердом снеге одинаковую эффективную длину кромок, которая зависит от имеющегося в данный момент состояния снега. Значительно более неблагоприятным яв0 ляется описанное исполнение профилирования. Поскольку в этом случае все линии, ограничивающие отдельные элементы профилирования, располагаются в плоскости скольжения покрытия, то имеет место выс нужденное расположение всех облегчающих подъем кромок на одинаковой высоте. Описанные в этом патенте кромки, расположенные перпендикулярно к направлению движения, имеют различную высоту, в результате чего на поверхности скольжения имеются

0 углубления с различной глубиной. При твердом снеге, который способен передавать очень большие усилия среза, все кромки входят лишь незначительно в соприкосновение со снегом, в результате чего на основание небольшой глубины погружения могут пере5 даваться лишь незначительные усилия среза При очень мягком снеге проявляется другой недостаток указанной формы профилирования. Вначале все кромки погружаются на максимально возможную глубину в снег. Дальнейшее погружение требует, однако, значительно более высокого поверхностного давления, поскольку поверхностное давление полностью воспринимается поверхностя ми более мелких углублений и, тем самым, затрудняется дальнейшее погружение. Поэто5 му общим недостатком для всех известных форм исполнения является то, что на все кромки профилирования при любом состоянии снега действует при заранее известном распределении давления по поверхности одинаковое усиление внедрения, зависящее

0 от длины кромки. Кроме того, у всех известных форм профилирования поверхности отпечатков профиля на снеге при повышении мягкости снега не изменяются совсем или изменяются незначительно.

5 Цель изобретения заключается в том, чтобы разработать новый вид профилирования, который объединял бы в себе отличные свойства как при скольжении, так и при подъеме, характеризующиеся тем, что поверхности отпечатков в снеге, расположенные перпендикулярно в плоскости скольжения и гарантирующие передачу полного усилия в снег, отличаются друг от друга при жестком и мягком снеге. При этом по причине одновременного специального уплотнения поверхности снежного покрова обеспечивается повышенная несущая способность расположенного под лыжей, подвергаемого срезающей нагрузке слоя снега и одновременно достигается с помощью специального расположения элементов профилирования в сочетании с их выбираемыми определенным образом размерами максимально возможный эффект при скольжении.

Причиной технических недостатков известных видов профилирования скользящих поверхностей является, в частности то, что при разработке форм профилирования недостаточно учитывались специальные требования, касающиеся различных состояний снежного покрова, а также его обусловленная этим различная несущая способность в стадии отталкивания и процесса бега на лыжах, в стадиях перехода от сцепления к скольжению и обратно к сцеплению.

Поэтому задача изобретения состоит в том, чтобы путем специального исполнения профилирования удовлетворить требования, касающиеся различных состояний снежного покрова и обусловленного этим его различного сопротивления срезу, обеспечить постоянно изменяющуюся минимальную глубину погружения при непропорционально большом увеличении поверхности отпечатка на снегу, а также полностью учесть специальные процессы трения сцепления и трения скольжения с их стадией перехода.

Согласно изобретению задача решается тем, что вдоль средней части лыжи имеется профильная дорожка, состоящая исключительно из прямых, расположенных перпендикулярно и параллельно к направлению движения кромок таким образом, что две имеющие почти одинаковую высоту облегчающие подъем кромки расположены друг за другом на одной дуге скольжения на различной высоте. С помощью предлагаемого расположения достигается то, что при твердом снеге лишь небольшое количество кромок вдавливается с высоким усилием вдавливания на минимальную глубину погружения, начиная с которой усилия среза поверхности снежного покрова остаются постоянными.

С увеличением мягкости снега элементы профилирования погружаются непрерывно все глубже. При этом увеличивается количество кромок, соприкасающихся со снегом, и, тем самым, поверхность отпечатка на снеге, расположенная перпендикулярно по отношению к кромкам, непропорционально увеличивается.

Кроме того, имеющие такую форму элементы профилирования, облегчающие подъем, расположены рядами со смещением относительно друг друга и/или распределены неравномерно в плоскости соприкосновения со снегом в одномерном или двухмерном

порядке.

Подобное распределение облегчающих подъем кромок по поверхности скольжения приводит к неравномерному уплотнению снега под лыжей. Это неравномерное уплотнение ведет к вынужденному образованию

зон с повышенной плотностью снега и, тем самым, с непропорционально большой допустимой нагрузкой при срезе. На этот основной принцип распределения напластовывается преимущественно уменьшение длины

5 кромок, облегчающих подъем, и расстояния между ними в зоне отталкивания. Уменьшение длины кромок, облегчающих подъем, и расстояния между ними в зоне отталкивания (фиг. 1) ведет к значительному улучшению эффекта при подъеме, так как тем самым

0 значительно увеличивается удельное давление на один элемент профилирования, облегчающего подъем, что обуславливает, в свою очередь, повышение эффекта при подъеме в условиях твердого или обледене5 лого снега. Причем параллельно к этому в стадии скольжения постоянно обеспечивается то, что по причине упругости лыжи зона отталкивания исчезает и сохраняется оптимальное скольжение на длинных дугах в зонах, расположенных за пределами участ0 ка отталкивания.

Наложение описанных эффектов признаков согласно изобретению результирует собой оптимальную форму профилирования поверхности скольжения. Причем решение задачи, стоящей перед изобретением, и до5 стижение цели обеспечиваются у всех описанных до сих пор основных форм распределения, облегчающих подъем кромок по зоне профилирования. При этом расстояния между этими кромками могут изменяться в продольном направлении, в поперечном направлении, в одно- или двухмерном порядке по статистическим, линейным, квадратичным или другим функциям. Причем на эти основные функции могут накладываться, в свою очередь, другие функции, например, сину5 соидальные или т. п. функции. При выборе функций следует руководствоваться указанными основными принципами.

При двухмерном статистическом распределении облегчающих подъем кромок по

0 поверхности скольжения расстояние между кромками а„ и/или Ъп (фиг. 2) в зоне отталкивания А является наименьшим и увеличивается затем в направлении носка лыжи или задней части лыжи. Причем в концевых зонах профилированного участка достигают5 ся максимальные значения средних расстояний между кромками.

Возможны также комбинация статистического распределения расстояний в про0

дольном направлении лыжи и гармонического - в поперечном направлении, а также замена статистического распределения на гармоническое в продольном и поперечном направлениях и сочетание гармонического распределения расстояний со статистическим (например, чередование, однако не в силу необходимости), что дает одинаковый эффект. Кроме того, при статистическом или гармоническом расположении рядов, облегчающих подъем кромок возможно также такое расположение кромок, при котором они сами имеют постоянную среднюю ширину Вп или ширина Вп изменяется в продольном направлении и при этом ряды облегчающих подъем кромок однократно или многократно смещены по отношению друг к другу (фиг. 6).

В результате подобного распределения только прямых, расположенных перпендикулярно или параллельно по отношению к направлению движения облегчающих подъем кромок, из которых две, имеющие почти одинаковую высоту кромки,расположены друг за другом на одной облегчающей скольжение дуге, достигается на участке профилирования лыжи специальное уплотнение поверхности снежного покрова под скользящей поверхностью лыжи, которая обеспечивает повышенную устойчивость верхних слоев снега по отношению к срезающим нагрузкам, в результате чего в сочетании с оптимальной глубиной погружения элементов профилирования в поверхность снежного покрова достигается максимальный эффект при подъеме.

Кроме того, благодаря специальной форме дуг к рядах в сочетании с указанным изменением радиуса дуг в продольном направлении достигается эффект скольжения, не отличающийся от эффекта скольжения при гладких покрытиях.

На фиг. 1 изображены лыжи с функциональными зонами; на фиг. 2 - эскиз вновь разработанного вида профилирования со статистическим распределением; на фиг. 3 - раг ;з профилирования, вид сбоку; на фиг 4 - сечение Е-Е на фиг. 2; на фиг. 5 - детЈ ib зоны профилирования S; на фиг. 6 - з вновь разработанного вида профилирования с гармоническим распределением; на фиг. 7 и 8 - варианты статистического распределения а„ по поверхности профилировано го участка.

Скользящая поверхность гоночных лыж содержит: А - зона наступания, зона отталкивания; В, В1- зона перехода; С, Сг- концевая зона профилирования; / - продольное направление лыжи в направлении движения; d - поперечное направление лыжи в направлении внутренней стороны лыжи; КЗ - кромка, расположенная поперек к направлению движения (передняя кромка); К2 - кромка, расположенная поперек к направлению движения (задняя кромка); КЗ - кромка, расположенная поперек к направлению движения; HI - высота кромки /С/; Н2 - высота кромки К2; ап - среднее расстояние между рядами профилирования; Ъп - среднее расстояние между элементами профилирования; Ла„ - размах вариации ширины между рядами профилирования; ДЬ„ - размах вариации ширины между элементами профилирования.

Пример 1. Как представлено на фиг. 1-4, в средней зоне S поверхности скольжения предусмотрено ступенчатое профилирование к которому в направлении носка лыжи и задней части лыжи примыкает гладкое покрытие поверхности скольжения.

Ступенчатое профилирование имеет повышающуюся в направлении кромки К.1 поверхность (облегчающая скольжение дуга), которая согласно фиг. 3 изогнута таким образом, что в соприкосновение с поверхностью

0 снежного покрова приводится большая поверхность отдельных элементов профилирования и, тем самым, в стадии скольжения лыжи сопротивление скольжению поддерживается небольшим, поскольку лыжа лишь незначительно погружается в снег.

Систематические исследования всех возможных форм профилирования показывают, что расположение прямых, облегчающих подъем кромок К1 и К2, перпендикулярно по отношению к направлению движения /

о обеспечивает наилучший эффект при подъеме. Способность лыж преодолевать подъем определяется, помимо прочего, общей длиной погружающихся в поверхность снежного покрова кромок.

Кромки КЗ, расположенные параллельно к направлению движения, обеспечивают боковое направление в стадии подъема (фиг. 2). Представленное на фиг. 4 расположение кромок К.1, К2 и КЗ согласно изобретению перпендикулярно и параллельно к направлению движения / препятствует при отталкивании возникновению компонентов усилия, направленных параллельно к направлению движения Тем самым обеспечивается максимальное использование способности воспринимать усилие в направлении отталкивания. Под способностью поверхности снежного покрова воспринимать усилие подразумевается такое усилие среза, которое воздействует на поверхность снежного покрова под лыжей таким образом, что этот слой снега под воздействием нагрузки

0 среза не разрушается.

Если усилие, развиваемое лыжником при отталкивании в зоне профилирования S, окажется больше, чем способность к восприятию усилия снежного покрова, то верхний слой снега срезается и лыжа скользит при

5 отталкивании назад. Исключительно перпендикулярно и параллельно к направлению движения I расположены прямые кромки К1 и К2, имеющие, соответственно, различную

5

0

5

высоту. При этом кромка К2 расположена в направлении заднего конца лыжи с небольшим смещением по отношению к кромке К1. В результате изгиба поверхности отдельных элементов профилирования (облегчающая скольжение дуга) достигается то, что высота Н2 кромки К2 располагается ниже, чем высота Я/ кромки (фиг. 3). Благодаря такому расположению обеспечивается то, что при твердом снеге небольшое количество кромок вдавливается с высоким усилием вдавливания на минимальную глубину погружения, начиная с которой действующие на поверхность снежного покрова усилия среза остаются постоянными.

При увеличении мягкости снега эта глубина погружения непрерывно увеличивается что ведет на основании приходящих дополнительно в соприкосновении со снегом кромок К2 к непропорционально большому увеличению отпечатка на поверхности снежного покрова.

Для целенаправленного дальнейшего улучшения эффекта при подъеме средние расстояния ап варьируются в зависимости от их расположения в зоне профилирования S (фиг. 7 и 8). В результате уменьшения средних расстояний ап и удельное давление на каждый облегчающий подъем элемент профилирования значительно увеличивается

Другая возможность улучшения эффекта при подъеме заключается в использовании установленного опытным путем факта, что при отталкивании или подъеме внутренний участок лыжи подвергается большей нагрузке, чем наружный участок. Поэтому еще одна возможность повышения эффекта при подъеме заключается в том, чтобы систематически уменьшать расстояние 57 в направлении внутренней стороны лыжи d.

На основании того, что статистическое распределение облегчающих подъем крбмок перекрывает представленное на фиг. 7 и 8 среднее распределение расстояний, предотвращается преждевременное разрушение поверхностей среза симметричными формами нагрузок.

Кроме того, подобное расположение кромок вызывает в стадии отталкивания неравномерное уплотнение снега под лыжей. Это неравномерное уплотнение приводит к вынужденному возникновению зон повышенной плотности снега и, тем самым, непропорциональному увеличению устойчивости по отношению к действующим нагрузкам среза.

С этим связано улучшение эффекта при подъеме лыжи по сравнению с известными способами профилирования и расположения кромок. Одновременно установлено, что в процессе скольжения имеет место необычайно низкое сопротивление скольжению.

Одинаково хорошие эффекты при подъеме и скольжении достигаются при гармоническом распределении рядов облегчающих подъем кромок согласно изобретению совместно с гармоническим распределением расстояний между элементами профилирования.

Пример 2. Ниже описывается предлагаемый вариант 1 использования поверхности скольжения, представляющий собой самую

0 простую форму осуществления, при котором достигаются все преимущества согласно изобретению. Этот вариант исполнения профилирования представлен на фиг. 6. При этом распределение расстояний ап в продольном направлении является гармоническим и осуществляется на основании квадратичной функции расстояний.

Вершина функции расстояний с минимальным значением а„ располагается в зоне наступания А лыжи (фиг. 1).

0 В этом примере изгиб облегчающих скольжение дуг в концевых зонах профилирования С, С1 примерно в 30 раз больше, чем в зоне вершины функции расстояний.

5 Средняя ширина Ьа передней облегчающей подъем кромки /С/ является во всей зоне профилирования S постоянной и ряды облегчающих подъем кромок периодически смещены по отношению друг к другу таким образом, что каждая кромка К1 переднего ряда

0 расположена соосно с кромкой К2 следующего за ним ряда. Уже с помощью этой простейшей формы осуществления изобретения экспериментальным путем были установлены хорошие свойства при скольжении и подъеме.

35

Формула изобретения

0

1.Скользящая поверхность гоночных лыж содержащая проходящий по всей длине же- лоб и расположенную в средней части профильную дорожку, образованную рядами впадин, кромки которых расположены во взаимно перпендикулярных направлениях, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности в пользовании, впадины в поперечном сечении имеют клиновидную

5 форму с дугообразной выпуклой передней гранью.

2.Поверхность по п. 1, отличающаяся тем, что в поперечном направлении в зоне отталкивания средняя длина впадины меньше средней длины впадин, расположенных

0 в направлении к носочной и пяточной частям. 3. Поверхность по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что средняя длина впадин на внутренней стороне лыж меньше средней длины впадин расположенных на внешней поверхности.

С

В

$

А

В

С

d

фиг

Фиг 2

Изобретение относится к конструкции скользящей поверхности гоночных лыж и позволяет повысить эффективность в пользовании посредством выполнения впадин в поперечном сечении с дугообразной выпуклой передней гранью. 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

Фиг. 5

JLJL

Я

П

Фиг 6

С в А ВС

Фиа.7

О

fue. 8