Секреты Сочинской Олимпиады. Приборы для измерения характеристик лыж

Увидеть невидимое. Выбор лыж.

Измерительный комплекс «Скилаб» включает лазерный стенд, прибор для измерения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) лыж и откатчик лыж «Скилаб» с WIFI. Комплекс позволяет:

• Подобрать лыжи для конкретного спортсмена по весу и особенностям техники скольжения
• Подобрать лыжи для конкретных условий снежной трассы (мягкая, жесткая, тепло, холод)
• Определить зоны смазки и выбрать допустимую толщину слоя смазки
• Определенить рациональное смещения крепления для данных лыж и снежной трассы.
• Контролировать изменения эпюры лыж после ШШ или циклевки
• Контролировать целостность конструкции лыж и появление внутренних дефектов перед ответственными соревнованиями

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»:

1. Форма профиля лыж и эпюры давления на трассах разной жесткости


На графиках показана форма профиля лыж на жесткой трассе (зеленый и фиолетовый) и на более мягкой трассе (красный и синий) при скольжении на двух лыжах (37 кГ) и прокате на одной лыже (74 кГ).

Для мягкой трассы зоны давления должна быть максимальной длины.

Для жесткой трассы зоны давления должна быть минимальной длины.

   Для холодной трассы длина зон давления должна быть максимальной

Для теплой трассы длина зон давления должна быть минимальной

1. 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)

2. 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)

1. 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.)

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.

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.

1. 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

Амплитудно-частотные характеристики лыж должно соответствовать погодным условиям и жесткости трассы

1. 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

skiexpert@yandex.ru

+7 (909) 01-086-18