ЛЫЖА С НАГРЕВОМ СКОЛЬЗЯЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Полезная модель относится к области спорта и массовых развлечений и может быть использована для улучшения скольжения всех видов беговых лыж, горных лыж и сноубордов.
Из уровня техники известны следующие решения.
Так, из описания к авторскому свидетельству СССР №597378 (опубликовано 15.03.1978) известны лыжи, которые содержат деревянный слой, внутренний слой, выполненный из стеклопластика с токопроводящим наполнителем в средней части, и контакты для соединения с источником электроэнергии.
За наиболее близкий аналог к патентуемому решению приняты лыжи, которые содержат нагревательные элементы, источник питания, контроллер и датчики температуры, которые указывают температуру вблизи границы раздела между лыжей и снегом. Контроллер выполнен с возможностью принимать сигналы от лыжника, а также от датчиков температуры (см. патент США №5441305, опубликован 15.08.1995).
Недостатком наиболее близкого аналога является неполноценный анализ параметров, которые влияют на качество скольжения.
Имеющиеся аналоги опираются только на температуру снега, что недостаточно для достижения хороших результатов, т.к. при одной и той же температуре могут быть разные показатели влажности воздуха и тип снега и, как следствие, необходима будет своя подготовка поверхности лыж.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является устранение указанных недостатков, улучшение потребительских свойств лыж, устранение налипания снега на скользящую поверхность лыж, полноценный анализ основных факторов скольжения, отсутствие необходимости использования погодных парафинов, увеличение функциональных возможностей, эксплуатационных характеристик устройства и расширение арсенала технических средств.
Техническим результатом патентуемого решения является повышение эффективности скольжения лыжи за счет нагрева скользящей поверхности вне зависимости от различных погодных условий - температуры снега и влажности воздуха.
Технический результат достигается за счет использования лыжи с нагревом скользящей поверхности, которая содержит нагревательный элемент, соединенный с платой управления, выполненной с возможностью установки температуры нагрева нагревательного элемента в зависимости от температуры снега и влажности воздуха.
Наличие платы управления на лыже с подогревом скользящей поверхности предназначено для ввода параметров погоды и автоматической подачи необходимого количества энергии нагревательному элементу и обеспечивает адаптацию лыжи к различным погодным условиям.
Снабжение лыжи нагревательным элементом, соединенным с платой управления, обеспечивает подачу необходимой мощности нагрева скользящей поверхности, что улучшает качество скольжения лыжи.
Использование в качестве нагревательного элемента металлической нити, в частности, из нихромового сплава, обеспечивает высокую жаропрочность, эластичность, небольшой вес, что позволяет поддерживать необходимую мощность нагрева относительно введенных значений и делает негромоздкой конструкцию лыжи.
В частности, плата управления содержит кнопочный переключатель и может быть выполнена с возможностью установки температуры нагрева нагревательного элемента в зависимости от типа снега, что дополнительно повысит эффективность скольжения лыжи.
Под влиянием атмосферных явлений снег может нагреваться или охлаждаться. Скорость изменений зависит от температуры воздуха и влажности. Переувлажнение воздуха вызывает конденсацию на поверхности снега, в результате чего выделяется скрытая теплота, и возникает необходимость меньшего нагрева скользящей поверхности, чем следовало бы исходя только из температуры воздуха. С другой стороны, при сухой погоде происходит сублимация снега - процесс, отнимающий тепло от слоя снега. Это требует большего количества энергии, чем диктуется температурой воздуха. Поэтому для лучшего контакта скользящей поверхности со снежным покровом необходимо учитывать значения температуры снега и влажности воздуха. Для чего и устанавливаются платы управления с возможностью ручного ввода данных.
Кроме этого, на скольжение лыж влияет тип снега (перемороженный абразивный снег, свежий снег, жесткий снег (давно выпавший, грязный, мокрый снег). При низкой температуре по свежему сухому снегу лыжи скользят хуже всего. Это происходит потому, что частицы снега имеют более грубую структуру. При свежем снеге снежинки имеют острые края, которые царапают поверхность лыж (при жестком снеге снежинки не имеют острых краев - они дробятся и оплавляются под воздействием внешних факторов), увеличивается коэффициент трения, что влияет на силу нагрева - ее необходимо будет увеличить для достижения необходимой величины водной пленки. Таким образом, анализ типа снега так же позволяет повысить эффективность скольжения.
Далее решение поясняется ссылкой на фигуру, на которой изображено следующее.
На фиг. 1 - лыжа в разрезе.
На фиг. 2 - вид сверху лыжи с платой управления.
Согласно фигуре 1 лыжа содержит сердечник 3, который отвечает за жесткость лыжи. На боковых сторонах сердечника размещены ребра жесткости 1, а сверху и снизу расположен стекловолоконный материал 4. На всю внешнюю поверхность лыжи нанесено лаковое покрытие 6, а нижняя поверхность лыжи представляет собой скользящий слой 5, который отвечает за скольжение лыжи. Нагревательный элемент 2 для нагрева лыжи расположен между скользящей поверхностью 5 и слоем стекловолокна 4 и выполнен в виде металлической (нихромовой) нити.
Плата управления 7 (на фиг. 2) размещена на верхней поверхности лыжи, соединена с нагревательным элементом 2 и выполнена с возможностью установки температуры нагрева нагревательного элемента 2 в зависимости от температуры снега и влажности воздуха. Плата управления 7 выполнена с возможностью соединения с источником питания, который размещается на ноге пользователя. В частности, плата управления 7 может быть выполнена с возможностью установки температуры нагрева нагревательного элемента в зависимости от типа снега. Плата управления 7 содержит индикатор чисел 8, переключатель в виде кнопки «Меню» 9 для ввода входных параметров: температуры снега и влажности воздуха, типа снега, и кнопок 10 для уменьшения и увеличения значений параметров. В меню платы можно будет установить необходимые для определенной погоды параметры: температуру снега (от 0°С до -40°С), влажность воздуха (от 0% до 100%), тип снега (перемороженный абразивный снег, свежий снег, жесткий снег (давно выпавший, грязный), мокрый снег). Необходимая температура нагрева определяется благодаря запрограммированному микроконтроллеру, в котором происходит сопоставление показаний погодных условий с параметрами, заложенными в программе управления. В зависимости от установленных параметров плата будет автоматически подбирать (в соответствии с разработанной встроенной программой) и подавать на нагревательный элемент необходимое количество энергии. Программирование платы производится на основании результатов проведенных опытов по поиску оптимального режима нагрева для каждой комбинации погодных условий.
Минимальная температура нагрева будет при температуре снега 0°С, влажности воздуха 100% и ледяной поверхности снега, а самая сильная температура нагрева - при наиболее отрицательной температуре снега, минимальных значениях влажности воздуха и свежем падающем снеге. Чем ниже температура снега, меньше влажность воздуха и свежее снег, тем сильнее должен производиться нагрев. Например, при температуре 0°С и относительной влажности 100% и ледяном снеге нагрев должен быть минимальным; при аналогичной температуре, влажности и свежем падающем снеге - чуть больше.
Зависимость нагрева от погодных условий следующая: чем ниже температура снега, тем больше нагрев; понижение влажности воздуха увеличивает нагрев; сила нагрева от типа снега уменьшается в ряду: перемороженный абразивный, свежий снег, жесткий снег (давно выпавший, грязный), мокрый снег, лед. Однако оптимальная степень нагрева подбирается в зависимости от трех этих показателей в комплексе. При одновременном повышении температуры, изменении влажности и выпадении свежего снега может быть выбран как вариант увеличения, так и вариант уменьшения нагрева в зависимости от комбинации входных параметров.
Например, при температуре снега -10°С, влажности воздуха 50%, свежем снеге необходим более сильный нагрев, чем при температуре снега -10°С, влажности воздуха 70% и свежем снеге; еще меньший нагрев требуется при температуре снега -10°С, влажности воздуха 70% и жестком снеге. Но если температура еще понизится или упадет влажность, то сила нагрева должна быть увеличена.
Зависимость необходимого уровня нагрева от различных погодных явлений является многофакторной, составляется на основании многочисленных опытов, не может быть спрогнозирована математическим путем.
Устройство работает следующим образом.
Плата управления 7 для работы получает энергию от источника питания (аккумуляторная батарея), который размещается на ноге или в обуви пользователя. Далее с помощью кнопочных переключателей 9 и 10 вводятся показания погодных условий на плату управления 7, которые определяются пользователем на данный период времени. После в автоматическом режиме начинается нагрев скользящей поверхности 5 за счет подачи мощности на нагревательный элемент 2. При нагреве скользящая поверхность разогревается до необходимой температуры в местах контакта лыжи с поверхностью снега. Вследствие чего образуется нужная толщина водной пленки между скользящей поверхностью лыжи и снегом, что положительно влияет на качество скольжения лыжи. Необходимая температура нагрева определяется благодаря запрограммированному микроконтроллеру, в котором происходит сопоставление значений показаний погодных условий с параметрами, заложенными в программе управления.
Возможность реализации предлагаемой полезной модели: с помощью известных технических средств и технологий (источник питания в виде аккумуляторной батареи, плата управления, микроконтроллер).
Полезная модель улучшает потребительские свойства лыжи благодаря повышению эффективности скольжения за счет нагрева скользящей поверхности от различных погодных условий. Также отсутствует необходимость наносить погодные парафины на лыжи, отсутствует «подлипание» снега к скользящей поверхности лыжи, что способствует ухудшению скольжения лыжи. Возможность установки автоматического режима нагрева скользящей поверхности позволяет в реальном времени адаптироваться к возможным изменениям погодных условий.