КОНЬКИ ДЛЯ СКОРОСТНОГО БЕГА ПО ЛЬДУ
SKATES FOR SPEED RUNNING ON ICE

Настоящее изобретение относится к области спорта и может быть использовано для достижения рекордных результатов при скоростном беге спортсмена на коньках по льду на различные дистанции.
Во всех сегодня известных случаях при скоростном беге на коньках по льду (коньки с подвижной пяткой ботинка - клапы) между ногой спортсмена, конструкцией конька и льдом возникают силы взаимодействия. Рассмотрим точки их приложения и проанализируем влияние их на скорость бега при разных фазах движения (Рис.1). Это схема распределения сил при прямой постановке ноги.
1
2
Вес спортсмена Р, передаваемый на конек через опорную ногу через две опоры в точках приложения А и В, передается на лезвие конька P и Р. Результирующей силой, действующей на конек со стороны ноги спортсмена, является сила F. Очевидно, что в этом случае линия действия силы F проходит через центр массы (ЦМ) лезвия конька или находится к нему близко, что обеспечивает равномерное ее распределение по всей опорной площади конька. Удельное давление конька на лед практически одинаково во всех точках контакта. Это обеспечивает максимально возможную горизонтальную составляющую силы реакции опоры (сила отталкивания ото льда), придающую спортсмену ускорение при разгоне.
1
2
2
о
Основной недостаток рассматриваемой конструкции конька заключается в том, что при переходе от начала отталкивания к фазе окончания отталкивания (Рис.2) сила P уменьшается до 0, а сила Р, имея постоянную точку приложения В в шарнире, имеет линию приложения, которая никогда не проходит через центр массы лезвия конька. Учитывая также возникающий момент М, создаваемый возвратной пружиной механизма конька, можно утверждать, что действующая сила Р распределяется неравномерно по опорной площади конька и имеет максимальное значение в точке приложения силы В и минимальное на границах опорной поверхности. При этом направление действия силы относительно льда изменяется, и вертикальная составляющая этой силы Р тоже меняется, и она меньше чем  Удельное давление при этом уменьшается, а следовательно, уменьшается заглубление лезвия конька в лед, увеличивая риск его соскальзывания на виражах и в «режиме толчка».
1
2
3
Принципиальное отличие заявляемой конструкции коньков заключается в том, что предлагается применение шарнира на лезвии конька в точке С (Рис.3). На рисунках 3 и 4 изображена фаза окончания отталкивания при разгоне. Шарнир конструкции выполнен с возвратной пружиной, создающей момент M, и упором, ограничивающим поворот задней части лезвия конька по часовой стрелке относительно точки С на угол α≈5°. Это дает возможность приблизить линию действия вертикальной составляющей силы Р к центру массы передней части лезвия конька. Задняя часть конька при этом со льдом не контактирует, следовательно, площадь контакта уменьшается ~ в 2 раза и растет ~ в 2 раза удельное давление на лед. При этом это давление практически одинаково во всех точках контакта, как и в случае прямой поставки ноги (Рис.1), но удельное давление при этом больше ~ в 1,5-2 раза, обеспечивая большее, но равномерное, заглубление конька в лед. Это позволит максимально использовать физические данные спортсмена при разгоне («режим толчка» - в основном на коротких дистанциях 100, 500, 1000 м) и более уверенно проходить виражи, так как силу отталкивания можно будет увеличить без опасения падения (сила отталкивания будет ограничена только прочностью льда), при этом горизонтальную составляющую силы отталкивания Р (Рис.4), придающую спортсмену ускорение, можно будет увеличить за счет уменьшения угла действия сил β относительно льда.