КРЕПЛЕНИЕ ЛЫЖ КОНЬКОВОГО СТИЛЯ И ЛЫЖНЫХ БОТИНОК
BINDING OF SKATE-SKIS AND SKI BOOTS

Изобретение относится к спортивному инвентарю, а именно к лыжам, и используется преимущественно в спортивных состязаниях.
Известно крепление лыжного ботинка, в котором оно осуществляется с помощью захвата, установленного на лыже, и скобы, подвижно вмонтированной в носковую часть ботинка. Скоба накидывается на крючок захвата и фиксируется рычагом ("Крепления шарнирного типа для беговых лыж" - Патент США 5052710, МКИ А63C 9/20, опубликованный в реферативном журнале №5 за 1993 год "Изобретения стран Мира", М., ВНИИПИ).
Недостатком такого крепления является то, что оно при движении лыжника не обеспечивает быстрого возвращения лыжи к подошве ботинка и затрудняет управление лыжей.
Наиболее близким к заявленному техническому решению и принятым за прототип является крепление, которое содержит грузовую площадку под ботинок, фиксатор для закрепления ботинка на лыже и опорный вкладыш, обеспечивающий управление лыжей. ("Лыжное крепление и опорный вкладыш" - Патент США 5048855, МКИ А63C 9/10, опубликованный в реферативном журнале №5 за 1993 год "Изобретения стран Мира", М., ВНИИПИ).
Недостатком этого крепления является то, что оно не обеспечивает достижения высокой скорости движения лыжника, так как при расположении ботинка на верхней плоскости грузовой площадки лыжи при коньковом стиле движения в процессе толчка лыжей о трассу в голеностопном суставе лыжника возникает значительный крутящий момент, что и снижает скорость его движения.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является исключение опорного вкладыша, уменьшение величины крутящего момента на голеностоп ноги лыжника и увеличение скорости движения лыжника коньковым стилем.
Поставленная задача достигается тем, что носковая часть грузовой площадки лыжи выполнена в виде "ласточкиного хвоста", с которым сопрягаются вырезы носковой части подошвы ботинка, также выполненные в виде "ласточкиного хвоста", а остальная часть грузовой площадки, которая входит в вырез остальной части подошвы ботинка, выполнена выступом в форме трапецеидальной призмы с нижним основанием уже ширины основания "ласточкиного хвоста" и с подъемом в сторону пяточной части площадки. Неразъемность соединения лыжи и ботинка осуществляется известным способом, например фиксатором-шпилькой, вставленной в отверстия "ласточкиных хвостов" грузовой площадки и ботинка.
В предлагаемом решении горизонтальное усилие от лыжника на лыжу передается через боковые плоскости сопряжения лыжи и ботинка, расположенные ниже верха грузовой площадки, в результате чего крутящий момент от горизонтальных сил на голеностопный сустав лыжника становится меньше, чем в прототипе. Уменьшение крутящего момента на голеностопный сустав лыжника обеспечивает снижение расхода его энергии на движение и увеличение скорости движения.
Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена в аксонометрической проекции грузовая площадка лыжи; на фиг.2 изображен ботинок в соединении с лыжей; на фиг.3 показан разрез 1-1 по носковой части ботинка; на фиг.4 показан разрез 2-2 по пяточной части ботинка; на фиг.5 изображено исполнение носковой части грузовой площадки с криволинейными плоскостями "ласточкиного хвоста"; на фиг.6 изображен разрез 3-3 на уровне низа вырезов в грузовой площадке лыжи; на фиг.7 приведена схема нагрузок на лыжный ботинок и лыжу при коньковом стиле движения лыжника.
Предлагаемое крепление содержит грузовую площадку 1, боковые поверхности "ласточкиного хвоста" и призмы 2, лыжный ботинок 3, вырез в носковой части площадки в виде "ласточкиного хвоста" 4, часть грузовой площадки в виде трапецеидальной призмы 5, ширину основания носковой части площадки 6, ширину основания пяточной части призмы 7, подъем пяточной части площадки 8, фиксатор лыжи и ботинка 9, подошву ботинка 10, носковую часть лыжного ботинка с вырезом в его подошве в виде "ласточкиного хвоста" 11, вырез в пяточной части ботинка 12, боковые поверхности "ласточкиного хвоста" криволинейной формы 13.
Предлагаемое крепление работает следующим образом: вырез в носковой части ботинка 11 вставляют в "ласточкин хвост" лыжи 4 и соединяют фиксатором 9. При движении коньковым стилем упором ботинка 3 в "ласточкин хвост" 4 и грузовую площадку в виде призмы 5 горизонтальное усилие ноги лыжника передается на боковые поверхности 2 "ласточкиного хвоста" 4 и грузовой площадки 1. В результате чего выполняется толчок лыжей о лыжню, а так как нагрузка на лыжу передается через боковые поверхности 2, расположенные ниже верха грузовой площадки 1, то и крутящий момент от горизонтальных нагрузок на голеностопный сустав ноги лыжника будет меньше, чем в креплении прототипа.
Крутящий момент, передаваемый на голеностопный сустав ноги лыжника, равен произведению реакции основания на плечо до линии действия горизонтального давления ботинка на лыжу. Так как плечо в предлагаемом изобретении меньше, чем в прототипе на 25…30%, то и крутящий момент на 25…30% меньше, чем в изобретении прототипа.
Подъем грузовой площадки в пяточной части ботинка необходим для обеспечения контакта ботинка с боковыми поверхностями лыжи на конечной стадии толчка, когда пятка ботинка приподнимается над грузовой площадкой, что сохраняет передачу горизонтального усилия лыжника на лыжу на протяжении всего толчка.
Таким образом, предлагаемое решение крепления лыжных ботинок к лыжам конькового стиля приводит к снижению крутящих усилий на голеностопные суставы ног лыжника при движении, а высвободившаяся при этом энергия может быть направлена на увеличение скорости движения.
Схема нагрузок и обоснование (см. фиг.7):
Пл1 - плечо действия горизонтальных сил на сечение лыжи в
предлагаемом изобретении;
Пл2 - плечо действия горизонтальных сил на сечение лыжи прототипа;
л
h - высота сечения лыжи в зоне грузовой площадки (для расчетов принята равной 30 мм);
к
h - высота лыжного крепления, установленного на лыжу прототипа, например типа "Rossignol" (10…12 мм);
q - погонная горизонтальная нагрузка, передаваемая лыжником через обувь на лыжу по высоте ее поперечного сечения;
г
Р - равнодействующая горизонтальных сил, приложенных к лыже;
г
R - реакция основания на лыжу при действии на последнюю горизонтальной силы q;
А - угол наклона лыжи в процессе толчка (переменный);
кр
М - крутящий момент от действия горизонтальных сил, удерживаемый голеностопным суставом ноги лыжника:
кр
г
М=R×Пл1 - для предлагаемого изобретения;
кр
г
М=R×Пл2 - для прототипа;
л
к
л
л
к
r
Для оценки величины крутящего момента, действующего на голеностопный сустав, приняты следующие усредненные значения геометрических характеристик сечения лыжи и действующих на него нагрузок: h=30 мм; h=10 мм; Пл1=h-3 мм=27 мм; Пл2=h+h-3 мм=37 мм; R=60 кг. При этом получим:
кр
- для предлагаемого изобретения М=60×27=1620 кг·мм=1,62 кг·м;
кр
- для прототипа - М=60×37=2220 кг·мм=2,22 кг·м.
кр
Последнее свидетельствует о том, что для предлагаемого изобретения М на 27% меньше, чем в прототипе. Для примера, при количестве шагов каждой ногой на равнинном участке лыжни на дистанции 10 км в 2500 шагов общее уменьшение затраченной лыжником энергии может составить (2,22-1,62)×2×2500=3000 кг·м.