СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫТАЛКИВАЮЩЕЙ СИЛЫ ЛЫЖИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR DETERMINING BUOYANT FORCE OF SKI, AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для сравнительной оценки выталкивающей силы лыж и может быть использовано в спорте высших достижений.
Существующий способ определения выталкивающей силы лыж сводится к определению ее резонансной частоты, когда лыжа принимается как балка, защемленная с двух концов [1]. Другим наиболее близким к предлагаемому является способ измерения амплитудно-частотной характеристики лыжи на вибростенде [2].
Однако одним из существенных недостатков этих способов является недопустимо большой коэффициент нелинейных искажений на низких частотах в колебании вибрационного стола, что сказывается на точности определения истинной резонансной частоты лыжи. Другой недостаток этого способа - сложность в измерениях, большие габариты и ограниченные возможности транспортировки вибростенда к месту соревнований.
Задача настоящего изобретения - разработать способ определения выталкивающей силы лыжи в максимальном упрощении измерения.
1
2
n
0
11
21
22
1n
2n
11C
21C
12C
22C
1nc
2nc
2n
2n
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
Поставленная задача решается последовательным измерением амплитуд ускорений гармонических составляющих спектра колебаний лыжи w, w, … w, приводимой в колебательное состояние кратковременным нажатием произвольной силы на ее колодку, в паре с одной постоянно выбранной гармоникой этого же спектра w сначала без дополнительного груза, получая пары значений: (, ); (,)…(, ), а затем с дополнительным грузом массой M, получая пары значений (, ); (; ), … (, ), по которым рассчитывается вовлеченная масса m на каждой гармонике w:
и импульс выталкивающей силы лыжи:
На фиг.1 приведено устройство для реализации предлагаемого способа, состоящее из тестируемой лыжи 1, на ее колодке 2 которой установлены два датчика ускорения 3, каждый из которых подключен к своему спектранализатору 4 со сменными RC-цепочками 5, с помощью которых изменяют полосы пропускаемых частот, как, например, по патент) РФ 2458327 C1. К выходам спектранализаторов подключены вольтметры 6 в качестве индикаторов амплитуд ускорения. К устройству прилагается набор компактных грузов с известной массой 7, которые используются в качестве дополнительного груза при измерении вовлекаемой массы.
1
2
11
22
11C
21C
21
a
a
a
a
Работает устройство по следующей схеме. В спектранализаторах подключением соответствующих RC-цепочек устанавливаются две разные полосы пропускаемых частот w и w, которые заведомо присутствуют в спектре колебаний лыжи. Далее лыжа приводится в колебательное состояние кратковременным нажатием произвольной силы на ее колодку сначала без дополнительного груза, получая пару измеренных значений ускорений: (, ), а затем - с дополнительным грузом массой M, положенным на колодку лыжи - (, ). Полученные значения позволяют рассчитать вовлеченную в действие массу m одной из измеренной гармоники:
и на этой же гармонике импульс выталкивающей силы лыжи i
a
a
a
a
11
1n
2nc
1nc
2nc
На других гармониках спектра колебаний лыжи процесс измерения идентичен: полоса пропускания частот первого спектранализатора остается неизменной, т.е. настроенной на ту же гармонику, что при первом измерении, амплитуда ускорения которой была равно ; полоса пропускания другого спектранализатора изменяется под другую гармонику теми же RC-цепочками. В результате последующих измерений без дополнительного груза имеем пары замеров: (a, ) и с дополнительным грузом: (, ). Вовлеченную в действие массу на каждой последующей гармонике в общем виде рассчитывают по формуле 1, а импульс выталкивающей силы лыжи рассчитывают по формуле 2.
1
В формулах 1-4 амплитуда ускорения с индексом «1» - это постоянно измеряемая гармоника на частоте w, которая в общем случае при каждом новом возбуждении колебаний лыжи имеет разную амплитуду ускорения, полому к единичке добавляется буква «n».
Амплитуда ускорения с индексом «2» при каждом новом возбуждении колебаний лыжи - это сменяемая гармоника в соответствии с перестроенной полосой пропускания второго спектранализатора. А добавление буквы «n» диктуется порядковым номером.
Предлагаемый способ по сравнению с существующим имеет следующее преимущество: высокую разрешающую способность, простоту измерения, а также не требует дорогостоящего оборудования.