ЭКЗОНАКЛЕЙКА ДЛЯ БИЛЬЯРДНОГО КИЯ
EXO-STICKER FOR POOL STICK

Изобретение относится к спортивному инвентарю для настольных игр, а именно к наклейке для бильярдного кия.
Считается, что наклейка, выполненная в виде кусочка плотной кожи, наклеенного на наконечник кия, была изобретена в 1827 году Франсуа Менго (Mingaud) (https://www.weekend-billiard.ru/pages/biography.html.)
Благодаря этой инновации стало возможным выполнять практически любые удары на бильярде, а также придать шару дополнительное боковое вращение, накат или оттяжку.
Однако при нецентральном ударе по битку данная наклейка не может воспрепятствовать искривлению верхней части шафта (ударника) кия. Что в свою очередь вызывает снос битка.
В последующие годы было изобретено большое количество разных по конструкции наклеек. Так, например, известна кожаная наклейка для бильярдного кия, в которой со стороны наконечника кия образован паз с закрепленным в нем стальным шариком (US 1660707, опубликован 28.02.1928).
Известна кожаная наклейка для бильярдного кия с осевым сквозным отверстием, в котором расположена цилиндрическая вставка из эластомерного материала, обеспечивающая повышенное трение при контакте с битком (US 7780538, кл. A63D 15/12, опубликован 24.08.2010).
Также известна, выбранная в качестве ближайшего аналога изобретения, наклейка бильярдного кия, в которой со стороны наконечника кия образован паз с закрепленным в нем стабилизатором, имеющим цилиндрическую форму с выпуклой монтажной поверхностью. Стабилизатор может быть выполнен из формованного пластика, металла, твердой кожи и др. Стабилизатор позволяет снизить деформацию наклейки при ударе о биток (WO 2007/106846, кл. A63D 15/12, опубликован 20.09.2007).
Все известные наклейки являются достаточно жесткими и при нецентральном ударе по битку они не могут воспрепятствовать искривлению верхней части шафта (ударника) кия, что в свою очередь вызывает снос битка.
Задача предложенного изобретения состоит в повышении игровых качеств бильярдного кия.
Эта задача обеспечена техническим результатом, позволяющим уменьшить искривление верхней части ударника кия, благодаря тому, что энергия удара распределяется по всей поверхности наконечника ударника, а также повышается начальная угловая скорость раскрутки битка и уменьшается его снос (squirt) при ударах с «винтом» в сторону от центра битка.
Названный технический результат достигнут в изобретении с помощью следующей совокупности признаков.
Так же, как в ближайшем аналоге, наклейка для бильярдного кия представляет собой составную конструкцию. Корпус ее выполнен из плотного эластичного материала, такого, например, как кожа, а внутри корпуса образована полость.
В отличие от ближайшего аналога указанная полость выполнена замкнутой и заполнена неньютоновской жидкостью, заключенной в гибкую оболочку, преимущественно имеющую, такую же, как полость, сферическую форму. Однако в момент удара кия по битку благодаря эластичным свойствам материала корпуса и гибкой оболочке форма полости и оболочки способна деформироваться.
В качестве неньютоновской жидкости преимущественно использована дилатантная жидкость, которая, благодаря своим свойствам, усиливает получаемый эффект.
Данная конструкция наклейки обеспечивает равномерность передачи давления на всю площадь наконечника ударника. Она как бы является шаровым шарниром при передаче импульса между ударником и битком. При нецентральном ударе по битку полость изменяет свою форму, проминаясь при соприкосновении с битком, сохраняя постоянный объем, так как данная жидкость практически несжимаема. Форма полости изменяется благодаря упругой деформации плотного эластичного материала корпуса. При обычном ударе неньютоновская жидкость перетекает из сжатой области в растянутую область, при этом ее давление на биток и на всю фронтальную плоскость наконечника ударника одинаковое.
При использовании предложенной наклейки с бильярдным кием, выполненным в соответствии с патентом RU 2525461, имеющим пониженный осевой момент инерции, в завершающей стадии удара, при восстановлении формы растянутая область наклейки сжимается, придавая дополнительное подкручивание битку, как бы повторяя эффект «щелчка Фирсова-Хала».
На возникновение сноса битка и торможение его раскрутки влияют следующие условия.
Примем за линию удара прямую, проведенную через место на битке по направлению осевой линии кия, по которому ударяет его наконечник. Если линия удара проходит в стороне от центра битка, возникает искривление ударника, так как точка приложения силы от соприкосновения битка и наклейки кия находится на внешней окружности наконечника кия. Возникает тангенциальная составляющая, пропорциональная квадрату скорости перемещения кия в момент удара по битку. Чтобы уменьшить изгиб ударника в момент удара, необходимо повысить его жесткость, что влечет увеличение его диаметра и веса. Увеличение веса ударника нежелательно, так как это приводит к увеличению осевого момента инерции самого кия. Возникает противоречие. Большой осевой момент инерции мешает бильярдному кию после соударения отойти от битка в сторону и сопровождает короткое время биток. Это сопровождение (касание) тормозит раскручивание битка и сдвигает его траекторию.
Для уменьшения сноса битка и повышения его начальной угловой скорости вращения необходимо выполнение, в частности, следующих условий:
- понижение осевого момента инерции всей конструкции кия;
- повышение жесткости ударника без увеличения его веса;
- применение наклейки, конструкция которой распределяет импульс удара на всю площадь наконечника ударника и меняет свою упругость в зависимости от величины воздействия.
Настоящее изобретение связано с решением последней из названных задач.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 схематично изображена экзонаклейка (вид сверху); на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 схематично показано в момент удара взаимодействие стандартного кия со стандартной наклейкой с битком; на фиг. 4 схематично показано взаимодействие преднапряженного кия с экзонаклейкой с битком в момент удара этого кия по битку.
В изображенном на фиг. 1-2 корпусе экзонаклейки 1 образована полость 2, заполненная неньютоновской жидкостью 3, заключенной в гибкую оболочку (капсулу).
Приставка «экзо» применительно к наклейке, по замыслу разработчика, подчеркивает заключенные в ее составной конструкции (корпус - внешний элемент для оболочки с неньютоновской жидкостью), новые, в т.ч. усиливающие свойства, аналогично понятию «экзоскелет».
На фиг. 3 показан момент удара стандартным кием 4.1 со стандартной наклейкой по битку 5 в начале удара (кий обозначен сплошной линией) и положение этого кия перед отделением битка 5 от этой наклейки (кий обозначен пунктирной линией).
На фиг. 4 показан момент удара кием 4.2 с пониженным осевым моментом инерции (преднапряженным), описанным в патенте RU 2525461, с установленной на нем экзонаклейкой 1 по битку 5 в начале удара (кий обозначен сплошной линией) и положение этого кия перед отделением битка 5 от экзонаклейки 1 (кий обозначен пунктирной линией).
Однако применительно к другим конструкциям бильярдного кия предложенная экзонаклейка также позволит достичь заявленного результата.
Для удобства заполнения сферической полости 2 неньютоновской жидкостью, заключенной в гибкую оболочку, наподобие шарообразной капсулы, экзонаклейка 1 выполнена из двух разъемных частей 6 и 7, соединенных между собой с помощью клея (фиг. 2).
Корпус наклейки выполнен из плотного, упругого, эластичного материала, например, такого, как кожа.
В качестве наполнителя экзонаклейки преимущественно использована разновидность неньютоновской жидкости, относящейся к классу дилатантных жидкостей («Большой энциклопедический словарь. Химия», изд. «Большая Российская энциклопедия», М., 2000 г., с. 371). Дилатантные жидкости не имеют предела текучести, но с увеличением скорости сдвига их вязкость повышается.
Вязкость дилатантной жидкости определяется по формуле:
где μ - вязкость дилатантной жидкости;
β и n - постоянные для данной жидкости;
ω - скорость сдвига;
у - перемещение;
- скорость деформации сдвига.
К этим жидкостям так же применим степенной закон, однако показатель степени n с возрастанием скорости сдвига увеличивается [Рейнер М. Реология Пер. с англ. М.: Наука, 1965 г.].
Другими словами, при сильном ударе кием с предложенной экзонаклейкой 1 по битку 5 вязкость находящейся в ее полости 2 неньютоновской жидкости 3 на уровне взаимодействия микрочастиц этой жидкости существенно повышается, примерно так же, как в случае удара ладонью по цементному раствору.
При слабом ударе кием по битку жидкость 3, находящаяся в полости 2 экзонаклейки 1, успевает просочиться между микрочастицами этой жидкости, и наклейка ведет себя как достаточно мягкая, примерно так же, как в случае медленного погружения ладони в цементный раствор.