Измерительный комплекс «Скилаб» включает лазерный стенд, прибор для измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) лыж и откатчик лыж «Скилаб» с WIFI. Комплекс позволяет:
1. Лазерный стенд позволяет решать несколько задач:
- измерять эпюру лыж (геометрические, жесткостные характеристики)
- предварительно оценивать работу лыж на жесткой и мягкой снежной трассах в фазах скольжения, отталкивания и проката на одной лыже
- оценивать работу лыж на выпуклых и вогнутых по форме участках трассы
- определять участки скользящей поверхности лыж для смазки мазью держания при различной толщине слоя смазки, при различной жесткости снежной трассы с учетом силы отталкивания, характерной формы поверхности трассы и её микрорельефа.
2. Прибор для измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) лыж измеряет собственные резонансные частоты лыж, по которым предварительно оценивают предпочтительные условия использования лыж. Важными функциями прибора являются также возможность выявления скрытых дефектов лыжи и диагностика появления внутренних трещин.
3. Откатчик лыж «Скилаб» с WIFI предназначен для удобной оценки скоростных характеристик лыж на откаточном склоне в режиме реального времени. Позволяет отслеживать динамику скольжения лыж на всей длине склона. Измеряются не только скорость, но и ускорения при разгоне и торможении.
Управление стендом, прибором для измерения АЧХ и откатчиком осуществляется с персонального компьютера.
Несколько примеров измерительных процедур на лазерном стенде «Скилаб»:
Форма профиля лыж и эпюры давления на трассах разной жесткости
Для мягкой трассы зоны давления должна быть максимальной длины.
Удовлетворительно |
Хорошо |
|
|
Для жесткой трассы зоны давления должна быть минимальной длины.
Удовлетворительно |
Хорошо |
|
|
Для холодной трассы длина зон давления должна быть максимальной
Удовлетворительно |
Хорошо |
|
|
Для теплой трассы длина зон давления должна быть минимальной
Удовлетворительно |
Хорошо |
|
|
Изменение параметров колодки при смещении крепления вперед-назад
На графиках показано изменение высоты и длины колодки при смещении точки приложения силы соответственно 11, 12, 13 см назад от баланса. (Два щелчка вперед и два щелчка назад от баланса на НИС)
Сравнительная жесткость носка и пятки лыж
На графике черным цветом показана величина и форма изгиба носка и пятки лыжи при наезде на неровность трассы высотой 4 – 4.5 мм. Зеленым цветом показан профиль скользящей поверхности на горизонтальной трассе.
Давление в области носка должно быть меньше давления в области пятки (возможное исключение – незначительное превышение хорошо для холодной погоды и для классических лыж. Характеристика важна для мягкой трассы. Для жесткой трассы характеристика менее критична)
Плохо |
Хорошо |
|
|
Длина и расположение контактных зон давления
Прямоугольниками показаны длина и расположение контактных зон давления соответственно при полной и половинной нагрузке
Гладкость профиля скользящей поверхности. (Характеристика важна для мягкой трассы и в холодную погоду на жесткой трассе. Для жесткой трассы и тепла некритична.)
Плохо |
Хорошо |
|
|
Минимальные градиенты давления по длине лыжи. Характеристика важна для мягкой трассы и в холодную погоду на жесткой трассе. Для жесткой трассы и тепла характеристика некритична.
Плохо (выделено красными овалами) |
Хорошо |
|
|
Рассмотрим пример подбора коньковых лыж
Для разметки длины зон давления принимаем условно уровень от снежной трасы + 0,2 мм.
Красным цветом показаны лыжи с короткими зонами давления. Соответственно они предпочтительны на тепло или на жесткую трассу.
Синим цветом показаны лыжи с более длинными зонами давления. Соответственно они предпочтительны на более холодную погоду и на мягкую трассу.
По длине зон давления лыж можно с большей уверенностью выбирать штайншлифт, соответствующий конструкции лыж и погоде.
С помощью прибора для измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) лыж получают такие сонограммы:
На сонограмме по горизонтальной оси показано время затухания резонансных колебаний. По вертикальной оси – частоты резонансных колебаний. Цветом показана величина амплитуды колебаний.
Лыжи должны иметь минимальное количество резонансных частот
Плохо |
Хорошо |
|
|
Амплитудно-частотные характеристики лыж должно соответствовать погодным условиям и жесткости трассы
Жесткая трасса (меньше 200 Гц) |
Мягкая и средней жесткости трасса (больше200 Гц) |
|
|
Откатчик «Скилаб» используют на откаточном склоне. Он показывает изменение времени, скорости и ускорения по длине откаточного склона. Результаты отображаются в режиме on-line в графическом виде.
Пример сравнения скоростных характеристик лыж с разными эпюрами
Для сравнения возьмем две пары лыж (№3 и №524) одного производителя с практически одинаковыми значениями Fa и Hr и частотными характеристиками, но отличающиеся длиной контактных зон давления. (У пары №3 более длинные контактные зоны давления).
Температура снега -4 -6 град. Снег свежий. Лыжня средней плотности после ратрака. Общая длина откаточного склона около 70 м.
Результаты откатки этих лыж представлены ниже.
Пара №3 на всех участках откаточного склона имела лучшее время и скорость. Но на участке падения скорости (40-50 м) пара №3 характеризуется большим снижением ускорения, в сравнении с парой №524. Если по трассе соревнований имеется большая доля участков со снижением скорости, или финишная прямая имеет небольшой подъем, то пара № 524 может получить преимущество перед парой №3.
Пример подбора зоны смазки.
Для большей наглядности рассмотрим пример выбора зоны смазки с использованием данных известных флекс-тестеров и использованием данных о форме профиля лыж, полученных на стенде «Скилаб».
На верхнем рисунке представлена зона смазки с традиционным нанесением двух слоев держащей мази. Колодка размечена на флекс-тестере (0.2 мм, 0.3 мм). Профиль лыжи под нагрузкой получен на измерительном комплексе «Скилаб». Нулевая линия на рисунке обозначает поверхность снега. Пятка лыжи слева, носок справа.
Видим, что в данных условиях, при прокате на одной лыже (профиль зеленого цвета), слой мази наклонен навстречу движению. Это будет препятствовать скольжению лыж, и уменьшать держание при отталкивании. Кроме того, общая толщина слоев мази слишком большая. Создается выпуклая задняя часть колодки, которая соприкасается с трассой и препятствует скольжению.
На нижнем рисунке представлена более правильная зона смазки, также с двумя нанесенными слоями держащей мази. Но наклонная форма нанесенных слоев, обеспечивает хорошее скольжение при прокате на одной лыже и хорошее держание при отталкивании.
Для хорошего скольжения нельзя превышать предельную толщину слоя смазки (на рисунке - Н).
Для контроля толщины нанесенной смазки удобно использовать вот такую гребенку.
Гребенка будет полезна и для оценки схода мази после прохождения дистанции.
На сегодня комплекс "Скилаб" не имеет аналогов в мире по количеству и качеству измеряемых характеристик. На технические решения получено несколько патентов.
Александр Геннадьевич Рязанов
+7 (909) 01-086-18
Чтобы оставить комментарий, зарегистрируйтесь и войдите через свою учетную запись.
Александр, а в России магазины покупают ваши стенды?
Не очевиден критерий на АЧХ при разных погодных условиях. Он получен Вами экспериментально?
Валерий, это всего лишь констатация факта, за которй неплохие результаты !
Еще в прошлом веке изучены и заложены научные основы процесса взаимодействия лыжника-гонщика с упругой опорой, который структурно подразделяется на два временных интервала, величины усилий в которых характеризуют, с одной стороны скоростно-силовую подготовленность спортсмена, а с другой - рациональность его взаимодействия с упругой опорой (лыжей). Новизна идеи еще того времени, когда только начиналась эра пластиковых лыж, состояла в использовании энергии сдеформированной лыжи (зажатой весом лыжника) для получения дополнительно импульса в поступательном движении по лыжне.
В СССР как-то было принято ссылаться на первопроходцев ...
Григорию Артамонову. К стыду своему, не знал о первопроходцах АЧХ. Как раз в эти годы занимался изготовлением опытных партий лыж. Научную литературу пропустил. Спасибо за информацию, очень интересно. Обязательно найду. Я из СССР, не сомневайтесь.
Фраза " не имеет аналогов в мире по количеству и качеству измеряемых характеристик", тем не менее остается в силе. Хотя дело не в словах .
Сереже Попову. По "спорным моментам". Критерии оценки предлагается воспринимать не как абсолютную истину, а как точки опоры для поиска верных решений. Там много всяких нюансов и исключений. Эта мысль пропала при редактировании статьи.
Отсечек можно сделать больше, столько, чтобы не было "грубо".
Николаю Кабанену. Да, стенд "скиселектор" достойный конкурент. Но он не может измерять ненагруженную лыжу, менять при измерениях жесткость "трассы", измерять носки и пятки лыж (из-за механического датчика).
Российские магазины не могут отправлять непроданный товар обратно производителю. А у вас в стране магазины возвращают лыжи с невостребованными характеристиками производителю. Делайте вывод.
Алексею Седенкову. Спасибо!
Но это несколько на другую тему.
Я измеряю собственные резонансные частоты лыж методом тест удара. И измеряю частоты взаимодействия лыж с трассой при скольжении по снегу. Пытаюсь выяснить, как это взаимодействие влияет на скорость. и т.д. Вот например:
Если вам интересно могу дать вам больше информации по нему.
И еще жду ваше коммерческое предложение по станку
Вот моя почта optiwax@gmail.com
Интересно, очень.
Эпюру давления получают на приборе с массивом тензодатчиков.
Тут лыжа уперлась в платформу частью поверхности, и в этой части уже нет закона Гука)
"Т.е. если мерить не расстояние лазерным датчиком, а именно давление тензодатчиком в данной точке, то получится ли аналогичная кривая на картинке?"
- ответ: нет, не получится. Он будет похож в части размеров зон контакта, но в той части, где лыжа прижата к лазерному станку и показывает плоскость, на станке с тензодатчиками будет эпюра / распред.давления.
Но при этом сама информация о пятнах контакта, представленная в статье, безусловно, полезная и из нее можно делать выводы.
При этом точность и детальность измерения будет низкой, тк количество датчиков ограниченно по длине лыжи. На коленке в домашних условиях это не сделать. Такие приборы изготавливались в 70е годы в СССР в ВИСТИ. В Канаде не так давно был такой проект для измерения лыж. Наш Юрий Зайцев делал такой прибор года два назад. Для Николая Припускова. О результатах не слышно.
2. "Тут лыжа уперлась в платформу частью поверхности, и в этой части уже нет закона Гука)".
Должен огорчить. Закон Гука работает всегда. Даже на самых жестких поверхностях. А на упругих, тем более. Можно легко преобразовать деформации в давление.
3."получится ли аналогичная кривая на картинке?"
- ответ: нет, не получится. "
Получится картинка даже более точная, чем полученная на самых сложных и точных приборах с массивом тензодатчиков. У нас измерение давления производится на каждом миллиметре длины лыжи. Можно легко сделать еще точнее. Просто уменьшив в настройках скорость каретки. На приборах с массивом тензодатчиков такое невозможно.