лыжная палка как система 5 рычагов

рычаг певый - рукоятка
Я начал исследовать кинематическую схему лыжных палок около 10 лет назад, после того , как  стал летом ходить с палками по лесопарку около моего дома. Ранее, когда зимой у моих палок ломалась опорная часть палки(BASKET) , я не обращал на это внимания , считая это дефектом производства. Но , когда , через короткий промежуток времени стали ломаться опорные части палок для ходьбы , я задумался над причинами , которые  приводят к разрушению этой части палок. Последовательно я стал анализировать и другие части лыжной палки. Оказалось ,что и в этих элементах есть кинематические изъяны, которые снижают эффективность использования палок для полноценной передачи  энергии от плечевого пояса лыжника на грунт(снег). Лыжная палка , кинематически, представляет собой довольно сложную систему рычагов и как любое механическое устройство имеет так называемый «КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ(КПД)». Для каждой конструкции лыжной палки этот коэффициент имеет своё собственное значение. Увеличение КПД  - основная задача конструкторов и производителей лыжных палок, так как  только это увеличение позволяет лыжнику бежать быстрее. Приблизительно «пользу» от увеличения КПД на 1 процент можно определить, основываясь на работе UPPER BODY POWER IN CROSS-COUNTRY SKIING
Kenneth W. Rundell, Ph.D., FACSM
Sport Science & Technology Division
United States Olympic Committee at Lake Placid  http://www.nensa.net/training/UBPower.html. «...Currently, there is a paucity of data on ski skating on flat terrain; however, the available data suggests that the upper body contribution to forward propulsion is about 30%.». Например, для трассы в 10 км это увеличение составит примерно 30 метров. (30/100x10 000/100=30метров). В условиях, когда на финише идет борьба за каждый метр и доли секунды, расстояние в десятки метров представляется весьма перспективным (заманчивым …).
В исследовании лыжная  палка рассматривается как механическое устройство, состоящее из 5 рычагов (стержней): темляк, рукоятка, шахта, дно палки, пика, которые во время  передачи энергии плечевого пояса через палку перемещаются друг относительно друга. Особое внимание обращается на поглощение энергии в узлах сопряжения этих рычагов.
Рассмотрение начнем с системы « темляк + рукоятка». Усилие от кисти руки лыжника передаётся тремя путями:
1. за счет адгезии между рукой (перчаткой) и поверхностью рукоятки,
2. через упор на рукоятке и
3. через темляк.
Наиболее эффективной является передача энергии за счет адгезии, поскольку усилие передается  строго вдоль поверхности рукоятки, по оси палки.
Передача энергии через упор на рукоятке дополняет передачу энергии за счет адгезии.
Темляк передает энергию под некоторым углом к  оси рукоятки и оси палки. Этот угол зависит от точки крепления темляка, и чем ближе точка крепления к задней поверхности ручки, тем под большим углом отходит темляк от ручки. Вектор силы вдоль темляка состоит из двух частей: сила, направленная вдоль ручки (вертикальная составляющая силы ВСС) и сила направленная перпендикулярно первой (горизонтальная составляющая силы ГСС). ГСС – прямая потеря энергии, которая изгибает шахту лыжной палки. Я не  располагаю  экспериментальными результатами , показывающими какая доля энергии передаётся через темляк и какая часть её передаётся вдоль оси палки. Очевидно, лишь то , что , если закрепить темляк в крайней , верхней , передней точке ручки , то можно увеличить полезную(вертикальную) составляющую силы и уменьшить потери. Вероятно, так же рассуждали в SWIX( FORCE 10 Ski Pole)  , когда изогнули рукоятку на 10 – 15
 
градусов вперед. Но добавление лишнего сустава (узла) и искривление направления передачи энергии увеличивает потери. Насколько велик выигрыш от изгиба можно определить  лишь путем стендовых испытаний.
Стремление фирм – изготовителей палок предлагать лыжникам гладкие рукоятки не кажется достаточно обоснованным. Вероятно, надо вернуться  к  наиболее эффективной форме передачи энергии рука – печатка – рукоятка.  Для улучшения  адгезии, возможно, наносить резиновые (пластмассовые) концентрические кольца на поверхность ручки и полукольца на ладонную поверхность перчатки. Можно использовать и другие патенты, предложенные несколько лет тому назад.  Для сверх ответственных соревнований , вероятно, надо специально подбирать рисунок адгезионных  выступов для пары: перчатка – рукоятка  , априори ,  и для каждого стиля ( XC, 1V - , 2V -  skate) .
Представляется весьма важным выбор веса рукоятки для правильной балансировки лыжной палки, что подтверждают исследования  Vasilii Smolynov:» Палка, будучи вынута из снега по окончании толчка проносится вперед, причем в определенной фазе этого проноса рукоятка почти не движется, а острый конец палки совершает довольно быстрое угловое перемещение относительно рукоятки. Инициируется это угловое движение палки отчасти кистью, отчасти пальцами. Понятно, что чем меньше массы в нижней части палки, тем проще придать ей это угловое ускорение. А потом, при достижении нужного положения палки, это угловое перемещение нужно быстро остановить теми же пальцами. Это - в классических ходах, где угловое движение палки проходит в одной плоскости. В коньке траектория кончика палки более замысловата и требует боковой корректировки пальцами, осуществлять которую тем проще, чем легче нижняя часть палки.»