Способ сравнительной оценки ускорения движущихся объектов и устройство для его реализации

Авторы патента:

Баталов Алексей Григорьевич (RU)

Савохин Валерий Тихонович (RU)

Сошников Никита Николаевич (RU)

A63C11/00 - Принадлежности для лыж

Владельцы патента RU 2530852:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК)" (РГУФКСМиТ) (RU)

Изобретение «Способ сравнительной оценки ускорения движущихся объектов и устройство для его реализации» относится к измерительной технике в профессиональном спорте и предназначено для сравнительной оценки ускорения движущихся объектов. Задача изобретения - повышение точности сравнительной оценки ускорения движущихся объектов. Поставленная задача решается путем переноса измерения ускорения на соударяемый с ними шарнирно подвешенный предмет, значительно меньший по массе движущегося объекта и установленный поперек трассы на пути движения объектов. Такая схема измерения позволяет усилить разность сравниваемых по ускорению движущихся объектов. Необходимость в этом возникает особенно там, где разность сравниваемых величин ускорений находится в зоне погрешности измерительной аппаратуры. При сравнительной оценке скольжения испытуемая пара лыж крепится к полозьям обычных детских санок, становясь, таким образом, скользящим их элементом. Заявляемый способ позволяет, по сравнению с известными способами, увеличить разрешающую способность измерительного тракта, не меняя коэффициент усиления измерительного тракта. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к измерительной технике в профессиональном спорте и предназначено для сравнительной оценки ускорения движущихся объектов.

Существует способ сравнительной оценки ускорения движущихся объектов, который заключается в измерении ускорений путем установки датчиков ускорения на самих движущихся объектах и затем вычисляется их разность [1]. Существует также косвенный способ сравнительной оценки ускорения движущихся объектов по времени прохождения отрезков пути определенной длины, а затем по эмпирической формуле рассчитываются значения ускорения, и вычисляется их разность [2].

Общим недостатком существующих способов сравнительной оценки ускорения движущихся объектов является их малая разрешающая способность и, как следствие этого, большой процент недостоверных замеров.

Задача изобретения - повышение точности сравнительной оценки ускорения движущихся объектов.

Поставленная задача решается путем переноса измерения ускорения на соударяемый с ними шарнирно подвешенный предмет, значительно меньший по массе движущегося объекта и установленный поперек трассы на пути движения объектов. Такая схема измерения позволяет усилить разность сравниваемых по ускорению движущихся объектов. Необходимость в этом возникает особенно там, где разность сравниваемых величин ускорений находится в зоне погрешности измерительной аппаратуры.

Примеры конкретного выполнения. При сравнительной оценке скольжения (фиг.1) испытуемая пара лыж 1 крепится к полозьям обычных детских санок 2, становясь, таким образом, скользящим их элементом. На санки садится спортсмен 3 или вместо него помещается эквивалентный по массе груз. В носовой части санок жестко крепится металлический штырь 4 такой длины, который при проходе под воротами 5 задевал бы пластину 6, шарнирно подвешенную к перекладине ворот, установленных поперек трассы скатывания санок. В исходном положении спортсмен, сидя на санках, расположенных на наклонной поверхности, держится руками за стойки, неподвижно установленные по обе стороны санок, которые удерживают его от скатывания вниз. При разжимании кистей рук сани приходят в движение и скатывание началось. Если вместо спортсмена на санки помещен эквивалентный его массе груз, то санки должен держать кто-то, стоящий рядом. Это положение надо выполнять, чтобы все сравниваемые между собой пары лыж при скатывании имели нулевую начальную скорость. Далее, при проходе под воротами штырь, установленный на санках, ударяется о пластину, отчего она приходит в движение с определенным ускорением, которое фиксирует закрепленный на тыльной ее стороне датчик ускорения (не показан).

Выход датчика 7 через коаксиальный кабель 8 подключен к входу 9 спектранализатора (СА) со сменными RC-фильтрами 10 и 11, например, как указано в патенте РФ 2458327 C1, принципиальная схема которого приведена на фиг.2, а к выходу СА 12 подключен вольтметр 13 в качестве индикатора величины ускорения. Сигнал ускорения, поступающий на вход СА, состоит из высокочастотных гармоник, образованных от соударения, и низкочастотных, образованных в результате отклонения пластины. Назначение СА - пропустить на выход максимальную по амплитуде низкочастотную гармонику. Для этой цели и нужны сменные RC-фильтры, путем экспериментального подбора которых определяется низкочастотная гармоника.

Необходимо отметить, что для данного примера лучшей парой по скольжению будет та, с которой вольтметр покажет максимальную величину ускорения.

Например, действительные значения ускорений двух движущихся объектов в единицах напряжения равны соответственно 8,0 мВ и 8,05 мВ и, значит, разность их равна 0,05 мВ. Расчетная погрешность измерений на шкале вольтметра 10 мВ при этом равна ±0,05 мВ. В этом случае можно сделать недостоверный вывод относительно их разности. Понятно, что если усилить величины ускорений, например, в 10 раз, т.е. чтобы вольтметр показывал значения 80 мВ и 85 мВ соответственно, то их разность выйдет из зоны погрешности измеряемой аппаратуры и станет равной 0,5 мВ.

Для любого движущегося объекта из закона сохранения импульса силы действительно равенство

$\frac{m_{1} \cdot a_{1}}{w_{1}} = k \cdot \frac{m_{2} \cdot a_{2}}{w_{2}}, (1)$

где k=(0,1÷0,8) - коэффициент потери ускорения движущегося объекта при столкновении с соударяемым предметом;

m₁ и m₂ - массы соответственно движущегося объекта и соударяемого предмета;

a ₁ и а ₂ - ускорение движущегося объекта до столкновения с соударяемым предметом и ускорение соударяемого предмета, приобретаемого им при столкновении с движущимся объектом;

w₁ и w₂ - угловые частоты ускорения движущегося объекта и соударяемого предмета.

Из формулы 1 следует:

$a_{2} = \frac{m_{1} \cdot w_{2}}{m_{2} w {}_{1}} \cdot a_{1} \cdot k$

Заявляемый способ позволяет, по сравнению с известными способами, увеличить разрешающую способность измерительного тракта, не меняя коэффициент усиления измерительного тракта.

Литература

1. Гик Л.Д. Измерение вибраций. Новосибирск, Наука, 1972, 292 с.

2. Асеев В.В., Давыдов В.Ф., Савохин В.Т., Данов Г.А.. Таранова И.Г. «Измеритель толчкового импульса спортсмена». Патент РФ №2458327, МПК G01l 5/00, дата подачи заявки 22.04.2011, дата выдачи патента 10.08.2012.

1. Способ сравнительной оценки ускорения движущихся объектов при помощи датчиков ускорения, отличающийся тем, что измерение ускорений производят при помощи шарнирно подвешенной пластины, значительно меньшей массы движущегося объекта и установленной поперек трассы на пути движения, о которую ударяются выступающим предметом проходящие под ней объекты движения, и по максимальной величине которых определяется лучший.

2. Устройство для сравнительной оценки ускорения движущихся объектов по п.1, состоящее из датчика ускорения, отличающееся тем, что оно состоит из шарнирно подвешенной пластины, к тыльной стороне которой прикреплен датчик ускорения, подключенный через коаксиальный кабель к входу спектроанализатора, а индикатором ускорения является вольтметр.

Способ подбора спортивного инвентаря // 2361638

Способ подбора поверхности скольжения спортивного инвентаря // 2176538

Устройство для предотвращения перекрещивания лыж // 1533713

Изобретение относится к устройствам для предотвращения перекрещивания лыж и повышает удобство в пользовании. .

Устройство для фиксации места приземления прыгуна на лыжах с трамплина // 597379

Устройство для определения температурных параметров окружающей среды // 360943

Способ определения выталкивающей силы лыжи и устройство для его осуществления // 2536187

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для сравнительной оценки выталкивающей силы лыж и может быть использовано в спорте высших достижений. Задача изобретения - разработать способ определения выталкивающей силы лыжи в максимальном упрощении измерения c высокой разрешающей способностью. Поставленная задача решается последовательным измерением амплитуд ускорений гармонических составляющих спектра колебаний лыжи w1, w2, … wn, приводимой в колебательное состояние кратковременным нажатием произвольной силы на ее колодку, в паре с одной постоянно выбранной гармоникой этого же спектра w0 сначала без дополнительного груза, получая пары значений: (a11, a21); (,a22)…(a1n, a2n), а затем с дополнительным грузом массой M, получая пары значений (a11C, a21C); (a12C; a22C), … (a1nc, a2nc), по которым рассчитывается вовлеченная масса m2n на каждой гармонике w2n: m 2 n = M a 2 n c / a 1 n c a 2 n a 1 n − a 2 n c / a 1 n c ( 1 ) и импульс выталкивающей силы лыжи: 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Лыжная палка с регулируемой жесткостью и длиной // 2538546

Изобретение относится к лыжному, коньколыжному и лыжероллерному спорту, а именно к лыжным палкам с регулируемой длиной и жесткостью. Лыжные палки выполнены с возможностью менять разную длину в зависимости от роста пользователя и способа передвижения, смягчать ударные нагрузки от жесткого взаимодействия палок с грунтом путем демпфирования или быть жесткими, например, на снегу, настраивать полки на желаемую деформацию, отслеживать высоту и жесткость палки посредством регулирующих средств, регулировать центр тяжести палки. Лыжная палка содержит стержень, опорное основание палки, полую рукоятку, расположенный в ней трубчатый полый цилиндр, имеющий резьбовые отверстия, амортизирующее средство, рукоятка в нижней части снабжена средством удержания трубчатого полого цилиндра. Лыжная палка содержит рукоятку, выполненную с двумя закрытыми цилиндрическими полостями, в верхней полости которой установлен трубчатый полый цилиндр с отверстиями, эластичная цилиндрическая манжета, шток, средства для заполнения полостей рукоятки сжатым воздухом и жидкостью; кроме того, палка снабжена средствами контроля за величиной длины и жесткости палки, стержень выполнен из двух частей, соединенных между собой талрепом, при этом шток одним концом размещен в полости цилиндра, а второй конец взаимодействует с верхней половиной части стержня. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ сравнительной оценки качества скольжения лыж // 2549084

Изобретение «Способ сравнительной оценки качества скольжения лыж» относится к спортивному инвентарю и может быть использовано в области физической культуры для оценки качества скольжения лыж по снегу. Задача изобретения - разработка способа сравнительной оценки качества скольжения лыж с использованием одноканального спектр-анализатора (на основе патента РФ №2458327 С1) и одного вольтметра без какого-либо дополнительного оборудования. Поставленная задача определяется тем, что амплитуду ускорения измеряют на гармонической составляющей (2,43-2,5) Гц, выделяемой спектр-анализатором, а датчик ускорения при этом закреплен на кисти одной из рук спортсмена при одновременном отталкивании с места лыжными палками. Схема измерения, реализующая предложенный способ сравнительной оценки качества скольжения лыж, заключается в том, что спортсмен, стоя на лыжах, отталкивается лыжными палками, а датчик ускорения, закрепленный на кисти одной из рук, вырабатывает сигнал ускорения данной руки, который поступает в спектр-анализатор. В спектр-анализаторе с помощью сменных RC-цепочек устанавливается полосовой фильтр (2,43-2,5) герц. Помещенный в поясную сумку спортсмена, спектр-анализатор фильтрует этот сигнал, пропуская на выход лишь гармонику с частотой следования 2,5 герц. Вольтметр подключен к выходу спектр-анализатора и фиксирует ускорение руки на данной гармонике - чем оно больше, тем лучше скользящие свойства лыж при конкретной смазке. Было проведено сравнение скольжения лыж при трех видах смазки в координатах: ось X - частота (герц); ось Y - ускорение лыж м/сек2, где 1, 2, 3 - различные виды смазок. Заявляемый способ позволяет, по сравнению с существующими способами, более точно измерять скольжение лыж. 2 ил.

Лыжные палки // 2551753

Сущность изобретения: лыжные палки и их применение заключается в том, что лыжные палки выполнены с возможностью быть жесткими и трансформироваться в упругодемпфированные, непосредственно во время передвижения, посредством устройств с возможностью катапультогалопирования на желаемом участке передвижения и возможностью контроля посредством индикаторов над перечисленными процессами при использовании их ходами нового поколения ноу-ходом классическим, синусоидальным, гауссоидальным и гауссинусоидальным, а также классическими и коньковыми ходами, при этом с увеличенной скоростью. 10 з.п. ф-лы, 12 ил.

Способ подбора пар лыж по их упругим свойствам // 2555662

Изобретение «Способ подбора пар лыж по их упругим свойствам» относится к измерительной технике, предназначено для подбора пар лыж по их упругим свойствам и может быть использовано в спорте высших достижений. Задача изобретения - повышение точности подбора пар лыж по их упругим свойствам. Поставленная задача решается сравнительным спектральным анализом уровней ускорений отобранной пары лыж при одновременном их возбуждении путем кратковременного нажатия на положенную поперек колодок испытываемой пары лыж доску. Сравнительный спектральный анализ уровней ускорений осуществляется при помощи двухканального спектранализатора, к входам которого подключены датчики ускорения, порознь установленные на колодках лыж, а к выходам - вольтметры в качестве индикаторов уровней ускорений, выраженных в единицах напряжения. Для определения разбаланса коэффициента передачи ускорений по обоим каналам на каждой полосе пропускаемых частот датчики ускорения предварительно устанавливают на колодку одной лыжи и по отношению показаний вольтметров определяют требуемое значение. Степень идентичности упругих свойств пары лыж оценивают по максимально близкому совпадению уровней ускорений на измеряемых полосах пропускаемых частот с учетом их разбаланса. Заявляемый способ позволяет максимально точно подобрать пары лыж с одинаковыми упругими свойствами. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Отсоединяемый наконечник лыжной палки и лыжная палка, снабженная этим наконечником // 2564234

Настоящее изобретение относится к решению проблемы разъемного прикрепления и фиксирования наконечника к лыжной палке, пригодной для ходьбы на лыжах по пересеченной местности, катания на горных лыжах и роликах или для пеших прогулок. Наконечник может иметь форму корзинки с поверхностью, опирающейся на снег, или представлять собой наконечник с заостренным выступом, используемый для пеших прогулок или катания на роликах. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для подбора поверхности скольжения спортивного инвентаря // 2600082

Изобретение относится к области спортивного инвентаря и может быть использовано при подборе оптимального инвентаря в таких видах спорта, как беговые и горные лыжи, сноуборд, санный. Устройство включает транспондер с модулем беспроводной связи, навешиваемый на ногу спортсмена, и рефлекторы, установленные на трассе, при этом транспондер имеет регулировку диапазона расстояния до рефлектора и регулировку чувствительности на мощность отраженного сигнала, причем полученный от транспондера сигнал в режиме реального времени передается по беспроводной связи на компьютер, планшет, мобильный телефон или другой гаджет и обрабатывается специальным программным обеспечением с сохранением полученных результатов в файл и визуализацией этих результатов в виде цифровой и графической информации о динамике изменения скорости прохождения отрезков трассы на каждой из испытываемых поверхностей скольжения спортивного инвентаря в отдельности или их сравнительной комбинации. 3 з.п. ф-лы.

Способ подбора зоны смазки спортивного инвентаря // 2600083

Изобретение относится к области спортивного инвентаря и может быть использовано при подборе оптимального инвентаря в таких видах спорта, как лыжные гонки. Способ подбора зоны смазки спортивного инвентаря предусматривает измерение геометрических параметров профиля дуги скользящей поверхности лыжи, расположенной на горизонтальной опорной поверхности, при приложении к лыже нагрузки, равной половине массы лыжника, и нагрузки, равной полной массе лыжника, и последующее определение передней и задней границ длины зоны смазки, при этом для реальных условий снежной трассы переднюю границу зоны смазки сдвигают вниз по диффузорной части профиля дуги скользящей поверхности, а заднюю границу зоны смазки сдвигают вверх по конфузорной части профиля дуги скользящей поверхности, при этом формируют наклонные слои смазки определенной толщины в соответствии с реологическими характеристиками снежной трассы. 5 ил.

Поясной ремень спортивно-прогулочный // 2630206

Изобретение относится к лыжному, коньколыжному, лыжероллерному и конькобежному спорту и может использоваться при ходьбе, беге, северной ходьбе. Изобретение раскрывает поясной ремень спортивно-прогулочный, выполненный с возможностью закрепления на поясе пользователя, на котором крепятся как минимум два звена, с возможностью замены, выполненные в виде коромыслообразных амортизаторов, эластично демпфируемых устройств, одними концами закрепленные на стойках, в виде ползунков с захватными элементами для взаимодействия с лыжными палками и возможностью реверсивного передвижения и стопорения на поясе, причем на свободных концах амортизаторов закреплены захватные устройства, выполненные в виде ползунков, с возможностью реверсивного передвижения и стопорения на амортизаторах, при этом на ползунках закреплены захваты, выполненные с возможностью маятникообразного колебания при совокупном взаимодействии, с закрепленными на захватах лыжными палками, при использовании палок при передвижении всеми известными: лыжными, коньколыжными, лыжероллерными ходами, а также ходьбе и беге. В результате предложенное изобретение позволяет повысить функциональные возможности организма, дыхательную и сердечно-сосудистую систему, улучшить координацию движений, общую физическую подготовку, вестибулярный аппарат, используя при этом до 90% мышц тела пользователя. 1 з.п. ф-лы, 15 ил.