БЕГОВЫЕ ЛЫЖИ ДЛЯ КОНЬКОВОГО ХОДА
CROSS-COUNTRY SKIS FOR SKATE SKIING

Данное изобретение относится к области создания беговых лыж для конькового хода.
Использование беговых лыж на жесткой снежной трассе часто приводит к боковому соскальзыванию лыжи в конце фазы отталкивания коньковым ходом. Одной из причин этого является неравномерное распределение давления лыжи на трассу по длине и ширине скользящей поверхности лыжи. В точках максимального давления лыжи происходит превышение допустимого сдвигового напряжения снежного покрова, что приводит к боковому соскальзыванию лыжи. Боковые соскальзывания лыж существенно снижают эффективность скольжения лыжника и препятствуют достижению высоких спортивных результатов.
При движении по слабо пересеченной местности коньковым стилем лыжник осуществляет толчок лыжей, особенно в конечной стадии толчка, под углом 35-45° к поверхности трассы, что совпадает с естественным положением ноги во время толчка. При движении в подъем (обычные углы подъемов составляют 8-12° и занимают до 15% всех спортивных трасс) угол наклона лыжи приходится увеличивать на величину угла наклона трассы, т. е. до 50-60°. Увеличение угла наклона приводит к существенному снижению скорости лыжника и ухудшению управляемости за счет увеличения числа проскальзывания лыж.
Известные аналоги конструкции беговых лыж основаны:
- на использовании специальной формы лыж. Суть конструкции заключается в том, что в известных лыжах, содержащих поверхность скольжения, внутренний и внешний канты разной длины, загнутые и асимметрично суженные носок и пятку, участки поверхности скольжения, контактирующие со снежной трассой и смежные с внутренним и внешним кантами, смещены относительно друг друга в продольном направлении. [Пат. 2229915 Российская федерация, МПК7 А63С 5/044. Лыжи / Рязанов А.Г. - №2001112146/122001112146/12; заявл. 03.05.2001; опубл. 10.06.2004].
- на использовании специальной формы скользящей поверхности. Суть конструкции заключается в исполнении беговой поверхности лыж в виде цилиндрического свода, при этом угол между поверхностью свода и каждой боковой поверхностью лыжи равен 90°. [Пат. 2000832 Российская федерация, МПК5 А63С 5/044, А63С 5/04, А63С 5/048. Лыжа / Цвилынюк H. Н. - №5035230; заявл. 31.03.1992; опубл. 15.10.1993],
- на конструкции лыжи [Пат. 2104075 Российская федерация, МПК7 А63С 5/044, А63С 5/04. Лыжа/ Азнабаев Аскат Ахметович; заявитель и патентообладатель автор. - №95110032/12; заявл. 14.06.1995; опубл. 10.02.1998], выбранным в качестве прототипа беговых лыж, содержащей грузовую площадку, скользящую поверхность и направляющие на поверхности скольжения, имеющие горизонтальную плоскость скольжения и нисходящие на нет от центра тяжести лыжи к передней и задней частям скользящей поверхности на расстояние 0,2-0,25 ее длины.
Приведенная конструкция беговых лыж по прототипу имеет ряд недостатков. Основными недостатками являются:
- плохая управляемость лыж на мягком снегу, когда лыжи при повороте глубоко проваливаются в снежную трассу и опираются не только на кант, но и на поверхность скольжения,
- высокое сопротивление движению, обусловленное выполнением направляющих на поверхности скольжения выпуклыми, что создает неустойчивое положение конструкции и требует дополнительных затрат мышечной энергии для обеспечения устойчивого положения лыжи на лыжне.
Решаемая техническая задача изобретения заключается в создании скользящей поверхности с высокой эффективностью скольжения в широком диапазоне внешних условий и со специальной механической обработкой части скользящей поверхности для предотвращения бокового соскальзывания, улучшения управляемости беговых лыж, в уменьшении сопротивления движению, повышения устойчивости положения лыж на лыжне и достижения высоких результатов соревнований.
Решаемая техническая задача в беговых лыжах для конькового хода, содержащих грузовую площадку, скользящую поверхность и направляющие на скользящей поверхности, достигается тем, что направляющие расположены на части скользящей поверхности, примыкающей к внутреннему канту беговых лыж, вдоль оси лыжи от носка до пятки, имеют высоту на уровне скользящей поверхности и глубина направляющих увеличивается от внутреннего канта беговых лыж к ее оси. Направляющие на скользящей поверхности наносятся любым известным способом, например фрезерованием, обточкой резцом [Штучный Б.П. Механическая обработка пластмасс. - М.: Машиностроение, 1987. - 152 с. ]. Число, геометрия и размеры поперечного профиля направляющих на скользящей поверхности соответствует высокой эффективности передачи энергии толчка лыжника в поступательное движение и определяются экспериментально для каждого конкретного случая (погодные условия, жесткость трассы и т.д.).
На фиг. 1 изображен общий вид предлагаемой конструкции беговой лыжи для конькового хода; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1 при треугольном исполнении направляющих, глубина которых увеличивается от внутреннего канта беговых лыж к оси скользящей поверхности; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1 с силами, действующими в момент, когда лыжник осуществляет толчок лыжей, при исполнении беговой лыжи как у прототипа изобретения; на фиг. 4 - сечение А-А на фиг. 1 с силами, действующими в момент, когда лыжник осуществляет толчок лыжей, при исполнении беговой лыжи по предлагаемому изобретению.
Беговые лыжи для конькового хода, представленные на фиг. 1-2, содержат грузовую площадку 1, скользящую поверхность 2 и направляющие 3, которые могут быть выполнены треугольными, прямоугольными, трапециевидными, синусоидальными, различной глубины, не превышающей толщину скользящей поверхности, например не более 1,5 мм. Направляющие могут быть расположены на части скользящей поверхности, примыкающей к внутреннему канту беговых лыж, и занимающих, например, 1/3 части скользящей поверхности.
Грузовая площадка 1 беговой лыжи для конькового хода представляет собой многослойную структуру, обеспечивающую требуемые механические свойства лыжи, например, такие как прочность, упругость на изгиб и скручивание и др.
Рассмотрим механизм работы беговых лыж для конькового хода по прототипу (фиг. 3) и со скользящей поверхностью, содержащей направляющие, расположенные на части скользящей поверхности, примыкающей к внутреннему канту беговых лыж, вдоль оси лыжи от носка до пятки и имеющих высоту на уровне скользящей поверхности, в момент, когда лыжник осуществляет толчок лыжей (фиг. 4), т.е. по предлагаемому изобретению.
тр
Со стороны лыжни (лыжной трассы) на лыжу действуют сила реакции опоры F (перпендикулярно скользящей поверхности лыжи) и сила трения F (в плоскости скользящей поверхности) (фиг. 3-4). Сила давления P на лыжню со стороны лыжи может компенсироваться только силой реакции опоры, поскольку сила трения о снег для лыжи пренебрежимо мала. Сила реакции опоры направлена перпендикулярно поверхности контакта лыжи с лыжней. Следовательно, если лыжа с плоской скользящей поверхностью закантована таким образом, как показано на фиг. 3 - по прототипу, то угол закантовки будет недостаточным для предотвращения соскальзывания. Сила Р окажется нескомпенсированной, и лыжа, свободно выскальзывая из прорезанной колеи, входит в режим проскальзывания. При использовании беговой лыжи со скользящей поверхностью, содержащей направляющие (фиг. 4), расположенные на части скользящей поверхности, примыкающей к внутреннему канту беговых лыж, вдоль оси лыжи от носка до пятки и имеющих высоту на уровне скользящей поверхности и катанием с углами закантовки, близкими к минимально необходимому значению, как показано на фиг. 4 - по предлагаемому изобретению, то риск проскальзывания лыжи значительно снижается, что увеличивает управляемость, повышается эффективность скольжения, уменьшается сопротивление движению, повышается устойчивость положения лыж на лыжне. Это достигается за счет увеличения силы трения о снег для лыжи в поперечном направлении. Таким образом, отпадает необходимость усложнять геометрию лыжи, а именно делать направляющие, которые выступают за плоскость скользящей поверхности, как указано в прототипе.