Способ измерения продолжительности удара

Авторы патента:

Владельцы патента RU 2492895:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам измерения параметров ударного импульса, в частности продолжительности удара, и может быть использовано для измерения параметров взаимодействия при механических испытаниях на различных ударных экспериментальных стендах, в спортивных тренажерах, при исследовании ударного взаимодействия элементов спортивного инвентаря (например, теннисная ракетка-мяч). Технический результат заключается в повышении точности измерения продолжительности удара и расширении диапазона видов взаимодействующих тел. Способ измерения продолжительности удара включает ударное воздействие на мишень с последующим измерением времени электрического контакта между соударяемыми телами. При этом соударяемые тела с металлизированными участками на их поверхностях располагают в разрыве электрической цепи или оптоэлектронной цепи импульсного высокочастотного источника, определяют количество импульсов за время замкнутого состояния цепи импульсного высокочастотного источника. Определение продолжительности удара осуществляют по формуле: T_уд=n×t_имп, где T_уд - время продолжительности удара, n - количество импульсов за время замкнутого состояния цепи импульсного высокочастотного источника t_имп - период импульса высокочастотного источника.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к способам определения параметров ударного импульса, в частности продолжительности удара, и может быть использовано для измерения параметров взаимодействия при механических испытаниях на стендах, в спортивных тренажерах, при исследовании ударного взаимодействия человека с элементами спортивного инвентаря, а также при исследовании ударного взаимодействия элементов спортивного инвентаря (например, теннисная ракетка-мяч).

Известен способ определения динамических параметров удара, включающий ударное воздействие на мишень с последующей регистрацией мгновенного значения ускорения мишени под действием удара и скорости мишени в момент завершения удара (патент РФ №2322279 от 20.04.2006 г., МКИ A63B 69/32).

Недостатком данного способа является относительно низкая точность определения динамических параметров удара, т.к. отсутствие данных по измерению продолжительности удара снижает полноту информации о динамике ударного взаимодействия тел.

Известен способ определения продолжительности динамических характеристик теннисной ракетки и мяча, реализованный в способе к патенту РФ №2368411 от 27.09.2009 г., МКИ A63B 51/12 и, включающий неоднократное измерение при помощи датчиков ускорений в зоне удара на струнной поверхности ракетки и мяча, время контакта и ускорение мяча в момент отрыва мяча от струн.

В этом способе время контакта определяется по фиксируемому на осциллограмме максимальному ускорению мяча.

Недостатком данного способа является относительно низкая точность определения продолжительности удара, обусловленная тем, что датчики измеряют непрерывный процесс колебаний, вызванный ударом, и не фиксируют момент разрыва контакта соударяющихся тел. Поэтому остаются неизвестными ускорение и сила в момент отскока мяча от струнной поверхности.

Известно техническое решение определения продолжительности удара, включающее измерение времени замкнутого состояния контактной группы, закрепленной на соударяемых телах (Блог DBK cues «Соударение бильярдных шаров»).

Недостатком данного способа является, во-первых, возможность применения его только для ограниченного вида взаимодействующих тел, в частности, для определения времени соударения абсолютно упругих тел (бильярдных шаров), а во-вторых, отсутствие контроля скорости шаров до удара, что дает только ориентировочное значение времени контакта, а также невозможность определения времени соударения в реальных условиях испытаний, при которых отсутствует возможность использования беспроводной передачи сигнала.

Точное фиксирование времени ударного взаимодействия повышает достоверность полученных данных, расширяет диапазон знаний о взаимодействии тел, используемых в физике твердого тела и других областях науки и техники.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в повышении точности измерения продолжительности удара и расширения диапазона видов взаимодействующих тел, а также расширение функциональных возможностей способа.

Поставленная задача решается за счет того, что в способе измерения продолжительности удара, включающем измерение времени электрического контакта между соударяемыми телами, соударяемые тела с металлизированными участками на их поверхностях располагают в разрыве электрической цепи или оптоэлектронной цепи импульсного высокочастотного источника, определяют количество импульсов за время замкнутого состояния цепи импульсного высокочастотного источника, а определение продолжительности удара осуществляют по формуле:

T_уд=n×t_имп,

где T_уд - время продолжительности удара,

n - количество импульсов за время замкнутого состояния цепи импульсного высокочастотного источника,

t_имп - период импульса высокочастотного источника.

Способ измерения продолжительности удара заключается в следующем.

Поверхности соударяемых тел, например боек и мишень, металлизируются с обеспечением хорошей проводимости поверхностного слоя (с удельным сопротивлением материала не более 1,2 Ом×м). Если соударяемые тела выполнены из металла, то они зачищаются до получения хорошей проводимости поверхностного слоя.

Далее соударяемые тела помещают в разрыв электрической цепи импульсного высокочастотного источника. В качестве такого источника может быть использован, например, импульсный СВЧ-генератор или квантовый оптический генератор, каждый из которых снабжен автономным источником питания.

При ударном воздействии соударяемых тел происходит замыкание цепи питания импульсного высокочастотного источника и одновременно определяется количество импульсов прошедших через замкнутую цепь.

Зная количество импульсов и период импульса высокочастотного источника, определяется продолжительность удара по формуле:

T_уд=n×t_имп,

где T_уд - время продолжительности удара,

n - количество импульсов за время замкнутого состояния цепи импульсного высокочастотного источника,

t_имп - период импульса высокочастотного источника.

Предложенный способ позволяет избежать сложные технологии определения внутренних сил, учитывающих разнообразное воздействие динамических нагрузок и особенности сопротивляемости многих материалов. Запись времени контакта высокочастотных временных сигналов проводится по беспроводной связи, это дает возможность проводить испытания в натурных условиях с контролем любой скорости и силы удара. Поэтому предложенный способ фиксирует реальное время удара для данной скорости и силы удара.

При этом способ также позволяет измерять продолжительность удара при взаимодействии тел любой упругости.

Способ измерения продолжительности удара, включающий ударное воздействие на мишень с последующим измерением времени электрического контакта между соударяемыми телами, отличающийся тем, что соударяемые тела металлизируют, располагают в разрыве электрической цепи или оптоэлектронной цепи импульсного высокочастотного источника, определяют количество импульсов за время замкнутого состояния цепи импульсного высокочастотного источника, а определение продолжительности удара осуществляют по формуле:
T_уд=n·t_имп,
где T_уд - время продолжительности удара,
n - количество импульсов за время замкнутого состояния цепи импульсного высокочастотного источника,
t_имп - период импульса высокочастотного источника.

Изобретение относится к тренировочным устройствам для упражнений, имитирующих игру в настольный теннис. .

Устройство для определения динамических характеристик спортивного инвентаря // 2370296

Изобретение относится к области спортивной техники, в частности к устройствам для определения динамических характеристик спортивного инвентаря, и может быть использовано для определения изменения силы натяжения струнной поверхности теннисной ракетки и изменения упругости оболочки теннисного мяча в процессе испытаний.

Устройство для обучения и совершенствования техники удара в теннисе // 2347599

Изобретение относится к спортивно-тренировочным устройствам ударного типа, предназначенным преимущественно для обучения и совершенствования техники ударного движения в теннисе.

Теннисный тренажер // 2123873

Способ эксплуатации теннисного тренажера и теннисный тренажер // 2050889

Изобретение относится к спортивно-тренировочным устройствам, а именно к тренажерам ударного типа, преимущественно теннисным, и может быть использовано как спортсменами и любителями тенниса, так и широкими слоями любителей физкультуры для развития ряда полезных навыков.

Имитационный тренажер теннисиста // 2032438

Изобретение относится к спортивным тренировочным устройствам и предназначено для использования в тренажерах теннисистов. .

Устройство для тренировки теннисистов // 1795902

Тренировочная теннисная стенка // 1794464

Тренажер для игры с мячом // 1788621

Изобретение относится к спортивному инвентарю и может быть использовано при тренировке теннисистов и футболистов с целью сохранения спортивной формы особенно в тех случаях, когда нет возможности играть на стационарных спортивных площадках и использовать стационарные тренажеры, а имеется лишь небольшая лужайка, грунтовая площадка или помещение с твердым покрытием.

Устройство для тренировки теннисистов // 1754137

Изобретение относится к устройствам для тренировки спортсменов, в частности для тренировки теннисистов, и позволяет повысить эффективность тренировки. .

Способ синхронизации ритмовой структуры технических действий теннисиста с ритмовой структурой траектории движения мяча // 2602229

Изобретение относится к области спорта - к тренировочному процессу теннисистов, при формировании, совершенствовании и выполнении технических действий (ударов и перемещений). Способ синхронизации заключается в обеспечении теннисиста, оперативной, задающей ритм выполняемого технического действия звуковой информацией, сопровождающейся синхронными с ней тактильными сигналами, и являющейся в то же время звуковым описанием ритмовой структуры траектории движения мяча, при помощи электронных устройств. Последовательность звуковых и тактильных стимулов вызывает усиление кровотока в области мозжечка, ответственной за восприятие ритма и выполнение ритмической деятельности, а также параллельный аккомпанемент в форме сенсорных рефлексов, возникающих в соответствующих частях тела, благодаря чему теннисисту удается более точно, а при хорошем чувстве ритма идеально синхронизировать ритм собственных технических действий (ударов и перемещений) с ритмовой структурой траектории движения мяча. Техническим результатом изобретения является повышение точности синхронизации ритмовых структур технических действий теннисиста и траектории движения мяча, как один из важнейших аспектов высшего теннисного мастерства. 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.