ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО (ВАРИАНТЫ): ЛЫЖА, ЛЫЖЕРОЛЛЕРЫ, ШАРНИРНОЕ ЛЫЖНОЕ КРЕПЛЕНИЕ, ЛЫЖНЫЕ БОТИНКИ И СПОСОБЫ ХОДА НА ТРАНСПОРТНОМ СРЕДСТВЕ
TRANSPORT VEHICLE (VERSIONS): SKI, SKI ROLLERS, SKI HINGING, SKI BOOTS AND METHODS OF TRANSPORT VEHICLE RUN

I. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретения относятся к транспортным средствам, преимущественно к спортивному снаряжению для зимних и летних видов спорта, а именно - к конструкции беговых лыж для классического бега и лыжероллерам, спортивной обуви - лыжным ботинкам и креплениям для их установки на лыжи, а также к классическим и коньковым ходам на них.
II. ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Производители беговых лыж и лыжероллеров свои инновационные идеи направляют преимущественно на улучшение скользящей поверхности или кантов, носков и креплений для конькового хода. Да и появление конькового хода с неестественной для человека кинематикой работы опорно-двигательного аппарата стало следствием отсутствия конструктивного совершенствования этих спортивных снарядов, а также полным и традиционным игнорированием производителями тех немногочисленных решений, предлагаемых пользователями этой техники.
Так, в 1965 г. предложена лыжа по а.с.1405863, А63С 5/00, снабженная шарнирно закрепленной на переднем конце грузовой площадки у крепления пластиной для ботинка и пружиной сжатия под задним концом ее. Стабильность эффекта у этой лыжи от наклонного положения пластины непостоянна вследствие уменьшения угла наклона пластины под усилием толчка ноги в начале и в конце толчка.
По пат. РФ 2346721, А63С 9/20 за 2007 г. известно устройство для крепления лыжного ботинка к спортивному снаряду из двух зон фиксации ботинка: первой для фиксации передней части его и второй позади него, с устройством возврата ботинка в исходное положение по направляющим.
Это крепление предназначено для конькового хода, а для классического избыточно загромождено узлами первой и второй зон с направляющими и шатуном.
Известные по пат. РФ 2087112 варианты спортивной обуви имеют улучшенные эксплуатационные свойства, обеспечиваемые конструктивным выполнением элементов носочной части обуви.
Известны решения, в которых эксплуатационные свойства обеспечиваются выполнением подошвы с участками различных физических свойств для обеспечения удобства эксплуатации. В а.с. СССР 1572399 подошва спортивной обуви имеет участки различной жесткости и упругости, облегчая выполнение функций пяточно-пучковой и носочно-пучковой частей стопы, а в а.с. 1676582 подошва тренировочной обуви для спринтерского бега имеет равномерное увеличение толщины носочно-пучковой части с шипами на наружной поверхности ее.
Их применение ограничивают технологические сложности в производстве или бытовые неудобства использования.
Известны и широко применяются в тренировочных и соревновательных стартах коньковые ходы с восьмидесятых годов двадцатого века. Основным отличием их является увеличение времени толчка до 0,2-0,3 сек и на скользящей лыже (Бутин И.М. Лыжный спорт. Уч. пособие для студентов высших учебных заведений. М., Издательский центр «Академия», 2000, стр.128-139). Кроме бесспорного несоответствия кинематики коньковых ходов с кинематикой движений опорно-двигательного аппарата человека исследованиями тренеров и ученых установлены худшие скоростные возможности конька при прохождении подъемов относительно классики. Отсутствие предложений по конструктивным усовершенствованиям лыж и лыжероллеров заставляют спортсменов использовать неестественный конек даже при его неразрывности с паразитной тратой энергии. Движение лыж в каждом шаге под углом к направлению хода приводит к прохождению нескольких лишних километров. Легко подсчитать, что на самой длинной дистанции лыжных гонок каждый лыжник интенсивно отрабатывает 3-4 таких километра. А с учетом многочисленных тренировок перед ответственными стартами этот вид вреда от применения конька существенно возрастает.
Наиболее близким по технической сути к предлагаемой лыже является лыжа «Макси» по патенту РФ 2056884, А64С 5/00, А43В 5/04 за 1991 г. Это решение содержит лыжную и лыжероллерную компоновку, из которых лыжа состоит из сопряженных с грузовой площадкой профилированных носочной и пяточной частей с пластиковым слоем на скользящей поверхности. На нижней стороне прямолинейного основания лыжероллера укреплены оси роликов, при этом ролик на переднем конце выполнен с возможностью заклинивания при обратном вращении. На переднем конце грузовой площадки лыжи и в средней части основания лыжероллера установлено крепление для ботинка и передний конец клиновидной опоры с наклонной поверхностью для ботинка с подпятником на заднем верхнем конце опоры.
Наиболее близким по технической сути к заявляемому шарнирному креплению является крепление по пат. РФ 1574235, А63С 9/12 за 1988 г. Оно состоит из шарнирно установленной на лыже скобы с установочными кронштейнами на нижней стороне основания скобы и фиксирующими штырями на верхней ее стороне, соответствующими отверстиям в подошве. В соосных отверстиях щек расположен съемный штыревой фиксатор, штыревая часть которого и отверстия щек для него расположены в одной плоскости со штырями, а отверстие одной из шек имеет паз для прохода фиксирующего концевого отгиба конца фиксатора, на втором конце которого выполнен двойной фиксирующий отгиб.
Наиболее близким по технической сути к заявляемому лыжному ботинку являются ботинки лыжные 75 мм SPUNE Kids (синтетика), описанная на сайте http://www.novfsnort.su/article/9. Для пластиковых и полупластиковых лыж более применимы профильные ботинки с одним или двумя профилями (выемками) в подошве из резины, причем более жесткая резина дает более сильное отталкивание. Для классического хода используют ботинки с профилем из резины 95. Ботинки эти используют с автоматическим или ручным креплениям SNS(Salomon Nordic System). Увеличенная длина носочной части ранта подошвы обуславливает стирание пластика этой части при частой ходьбе в ботинках по асфальту и требует дополнительных мер для защиты ботинок резиновыми галошами в этих случаях.
Наиболее близким по технической сути к заявляемому способу передвижения на транспортном средстве являются ходы классикой (см. http://www.skis-port.narod.ru и httn://www.skisport.narod.ru/article/techn02.html). Они состоят из попеременного или одновременного одношажного или многошажного ходов с чередованием скольжения опорной ноги на лыже или лыжероллере после толчка другой ноги, с подседанием на опорной ноге, наклоном голени и сгибом стопы перед толчком, с переносом веса тела лыжника на маховую ногу после ее выноса и скольжением на этой лыже, с толчком палкой одной - противоположной толчковой ноге - руки или одновременным толчком палками обеих рук после одного и/или нескольких шагов, с остановкой опорной лыжи, при этом каждый толчок ногой и рукой, скольжение на опорной ноге, мах и вынос ноги и руки согласуются с броском тела из стойки и возвращением его в стойку.
Недостаток классического хода на серийных лыжах обусловлен физиологией работы стопы. Горизонтальная составляющая скорости бега зависит от угла наклона голени и связанного с этим околопредельным углом сгиба стопы. Любое движение мышц с предельной амплитудой обуславливает форсированные физиологические процессы в мышцах, приводящие к ускорению их усталости. Движение коньком улучшает физиологическую нагрузку снижением угла сгиба стопы, но это сопряжено с появлением физиологических затрат от неестественной кинематики конькового хода.
Движение классикой на лыжах «Макси» вследствие бесступенчатой опорной поверхности усилителя толчка связано с появлением наклонной составляющей, давящей на крепление в статике и в скольжении после толчка ногой на скользящей лыже.
Подобное давление нежелательно и для любительского режима использования заявленного транспортного средства, а для профессионального совершенно не допустимо.
Кроме того, расположение стопорящих элементов на серийных лыжах и лыжероллеров на ширине грузовой площадки предопределяет их низкую управляемость вследствие малого плеча приложения управляющих воздействий.
III. РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ
Изобретения решают задачу увеличения эффективности преобразования толчка ноги в скорость передвижения на транспортном средстве со ступенчатым усилителем толчка с сохранением естественной кинематики движений опорно-двигательного аппарата и смазки на скользящей поверхности лыж, снижением энергозатрат на бег и улучшения управляемости с универсальностью их. Суть изобретения - транспортного средства состоит в том, что содержащее лыжу с синтетическим слоем на ее скользящей поверхности или лыжероллер с роликами на нижней стороне его основания, крепление для ботинка на грузовой площадке и усилителем толчка ноги в скорость бега, ботинка со средством фиксации его на транспортном средстве, оно имеет усилитель толчка, выполненный с толчковой и каблучной наклонными и параллельными друг другу площадками с уступом между ними, контактирующим с передним торцем каблука, и имеющий форму торца и высоту, равную толщине каблука.
Транспортное средство с усилителем толчка, выполненным наборным, каждый элемент набора его выполнен с наклонными под углом в 10-15 градусов плоскостями друг к другу с уступом, при этом наклон нижних плоскостей каждого последующего элемента набора равен углу наклона верхних плоскостей предыдущего, а все элементы имеют совпадающие в каждой паре крепежные средства.
Транспортное средство, у которого серийное крепление для ботинка с удлиненным носочным рантом установлено на грузовой площадке или верхней стороне перед усилителем толчка.
Транспортное средство имеет шарнирное крепление, установленное на грузовой площадке лыжи или верхней стороне лыжероллера перед усилителем с фиксированием отверстий уголковых кронштейнов нижней стороны скобы в боковых торцах лыжи или на боковых сторонах усилителя монолитного и/или наборного, а на боковых сторонах усилителя под каблучной площадкой установлены фиксаторы каблука на ней для конькового хода.
Ось каждого шарнирного фиксатора каблука расположена под каблучной площадкой и верхней поверхностью грузовой площадки и ранта ботинка, на каждой боковой поверхности усилителя вертикальное рабочее положение его обеспечивают стационарный упор и подпружиненная кнопка за ним.
Транспортное средство с усилителем из конструкционного синтетического материала имеет толчковую и каблучную площадки усилителя, расположенные под углом к поверхности скольжения 25-35 градусов.
Лыжный ботинок, содержащий верх со шнуровкой на нем и каблук на нижней стороне подошвы с симметричным оси подошвы выступом на переднем торце и рантом переднего конца, имеющим сквозные пазы на боковых торцах, расположенные в вертикальной плоскости, проходящей через центры отверстий для фиксатора на щеках скобы.
Лыжный ботинок, каждый стопорящей паз рантов его снабжен металлической окантовкой.
Шарнирное крепление для лыжного ботинка, содержащее скобу с соосными отверстиями в щеках ее для штыревого фиксатора, имеющего двойной отгиб на одном из концов, отгибы участков основания скобы для установки на лыжу или уголковые кронштейны, закрепленными на нижней стороне его с крепежными отверстиями на конце каждого из них для оси или шурупов, расположенных в отверстии боковых торцев грузовой площадки, усилителя или кронштейнов лыжероллера, на каждой щеке скобы укреплена поперечно стопорящая пластина с высотой, равной толщине ранта, а над каждой пластиной каждая щека имеет отверстия для штыревого фиксатора с расположением его над пазами ранта, а последний отогнутый участок одного конца фиксатора выполнен криволинейным и подпружиненным для упора конца его во внутреннюю поверхность щеки.
Отгиб середины Т-образной или стороны уголковой формы стопорящих пластин, расположенных на внешней стороне щеки, устанавливают в пазовом отверстии щеки или закрепляют концевые участки Т-образной пластины и сторону уголковой на внутренней стороне щек.
Способ передвижения на транспортном средстве, содержащий попеременные или одновременный безшажный или многошажные ходы с чередованием скольжения на лыже или лыжероллере опорной ноги после толчка другой ноги, с подседанием на опорной ноге в конце скольжения, наклоном голени и сгибом стопы перед толчком, с переносом веса тела лыжника на маховую ногу после ее выноса и скольжением на этой лыже, с толчком палкой одной, противоположной толчковой ноге руки или одновременным толчком палками обеих рук после одного и/или нескольких шагов, с остановкой опорной лыжи в конце скольжения для толчка и согласованием их с движением туловища из выброса его из стойки в толчке ногой и подседания в конце скольжения, выполняют с увеличенной горизонтальной составляющей каждого толчка ноги лыжника посредством увеличения наклона голени толчковой ноги и уменьшения угла сгиба стопы ее на толчковой площадке усилителя толчка на величину угла наклона толчковой и каблучной площадок к поверхности скольжения, при этом статическое давление от веса лыжника в статике и скольжении на опорной ноге на крепление и стопу исключает упор переднего торца каблука в уступ усилителя между толчковой и каблучной площадками ее.
Попеременный двухшажный ход его состоит из двух последовательных шагов с основой - скользящим шагом на лыжах из двух периодов, периода скольжения лыжи, когда лыжник опирается опорной ногой на скользящую лыжу, и периода стояния лыжи, во время которого лыжник отталкивается толчковой ногой, причем период скольжения состоит из первой, второй и третьей фаз, а период стояния из четвертой и пятой фаз, первая - свободное скольжение до отрыва лыжи от лыжни, вторая - скольжение с выпрямлением опорной ноги с махом руки до постановки палки на снег и третья - скольжение с подседанием до начала сгибания опорной ноги и в стоянии, четвертая - выпад с подседанием на опорную ногу с остановкой лыжи, пятая - отталкивание с выпрямлением ноги с началом разгибания толчковой ноги в коленном суставе с последующим переносом веса тела на скользящую лыжу и толчком противоположной руки с палкой.
Одновременные ходы с отталкиванием обеими палками одновременно с толчком правой или левой ноги в одношажном ходе или без отталкивания ногами в бесшажном ходе с последовательностью фаз в отталкивании - третья, четвертая и пятая и с первой, второй и третьей фазами в скольжении, а фазы содержат: третья - скольжение с подседанием до остановки лыжи, четвертая - выпад с подседанием до начала разгибания опорной ноги в коленном суставе и пятая - отталкивание с выпрямлением ноги до отрыва лыжи от лыжни в отталкивании, а в скольжении соответственно первая - свободное скольжение до постановки палок на снег, вторая - скольжение с отталкиванием двумя палками до окончания маха рук и третья - скольжение с выносом палок до выпрямления опорной ноги(ног) в коленном суставе и маха рук.
Мах ногой, слегка согнутой в колене, в попеременных и одновременных ходах начинается одновременно с опусканием руки после выноса ее перед постановкой палки на снег, оптимальный угол в коленном суставе в момент сближения ног («положение броска») такой же, как и у опорной ноги - 130-140 градусов на серийных лыжах и 160-170 градусов на заявленных с учетом частоты шагов и профиля участка лыжной трассы, преодолеваемого лыжником, с обеспечением своевременного выпада, начинающегося сразу же в момент остановки лыжи посредством согласования эффективности отталкивания рукой и ногой соответственно профиля участка лыжни с опережением выпада на подъемах, а для маха рукой после окончания отталкивания кисть руки лыжник поднимает на 15-20 см с выпрямлением плечевого сустава и развитием наибольшего усилия при махе в положении броска (выноса вперед) руки с палкой и согласуется с работой толчковой руки, с сохранением посадки данного лыжника и совершением небольшого разворота туловища за маховой рукой для увеличения амплитуды маха и продолжительности отталкивания рукой.
Выполнение транспортного средства с усилителем, снабженным ступенчатой опорной плоскостью, обеспечивает интенсивную эксплуатацию без негативных проявлений с увеличенной скоростью передвижения и экономичным расходом энергии на бег как классикой, так и коньком. Наличие фиксаторов каблука позволяет оперативно менять конек на классику для преодоления подъемов. А на равнинных участках коньковый ход также становится более скоростным и энергоэкономичным.
Кроме того, расположение стопорящих отгибов пластин на щеках и соответствующих им пазов в носке ранта существенно улучшает управляемость лыж в классике, а вместе с системой фиксации каблука на каблучной площадке столь же существенно улучшается универсальность лыж «Максинио». В данной комплектации они с успехом могут применяться для слаломных спусков и исключают набор типов лыж в практике любителей и профессионалов лыжного спорта.
IV. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР НА ЧЕРТЕЖЕ
На фиг.1 показан вид сбоку на компоновку транспортного средства из лыжи «Максинио» с шарнирным креплением и ботинком на усилителе толчка ее, на фиг.2 - вид сверху на нее. На фиг.3 - сечение А-А стыка торца каблука с уступом между толчковой и каблучной площадками, на фиг.4 - рант каблука со стопорящими пазами и на фиг.5 - сечение Б-Б паза ранта с металлической окантовкой в нем. На фиг.6, 7 - вид на стопорящую пластину с отгибом середины, установленную в прямоугольном отверстии щеки. На фиг.8 показан наборный усилитель толчка и на фиг.9 - лыжероллерная компоновка транспортного средства. На фиг.10, 11, 12 - транспортное средство с фиксаторами каблука для конькового хода.
На фиг. с 13 по 17 - фазы классического двухшажного попеременного хода на транспортном средстве «Максинио» и на фиг. с 18 по 20 - фазы классического одновременного хода на нем.
1
2
На фиг.21 показан толчок ногой на серийной лыже с углом сгиба стопы α, на фиг.22 - толчок ноги на усилителе толчка лыж «Макси» с углом сгиба стопы α и схемой разложения веса лыжника на Fn и Fн, на фиг.23 - схема сил от веса лыжника в статике и в скольжении после толчка на усилителе лыжи «Максинио» с уступом между толчковой и каблучной площадками.
V. ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЙ
Транспортное средство в лыжной компоновке содержит лыжу 1 (фиг.1, 2) с пластиковым скользящим слоем, установленные на ее грузовой площадке усилитель 2 толчка ноги, шарнирное крепление 3 для фиксирования ботинка 4. Усилитель имеет толчковую 5 и каблучную 6 площадки с уступом 7 между ними. Уступ 7 выполнен в форме выступа на переднем торце каблука 8 (фиг.3) с высотой, равной высоте каблука.
Лыжное крепление 3 состоит из скобы 3, шарнирно установленной на боковых торцах грузовой площадки кронштейнами 9 и каждая щека ее снабжена стопорящей пластиной 10 с расположением отгибов середины или одной из сторон пластин в одной вертикальной плоскости с отверстиями 11 для концов штыревого фиксатора 12 (фиг.2, 6, 7). На одном из концов штыря выполнены отгибы 13 с криволинейным участком 14, подпружиненным к внутренней поверхности шеки.
В плоскости расположения пластин 10, отверстий 11 и фиксатора 12 на боковинах носка ранта у ботинка 4 выполнены стопорящие пазы 15 (фиг.4, 5) с шириной каждого паза, равной толщине отгибов стопорящих пластин 10. Для улучшения износостойкости в пазах могут устанавливаться металлические окантовки 16 (фиг.5) или на рант набивают металлическую пластину с пазами, одну по крайней мере (не показана).
Стопорящая пластина 10 на фиг.6, 7 имеет отгиб середины, размещенный в прямоугольном отверстии щеки, и соединена с внешней стороной щеки концевыми участками пластины.
Изображенный на фиг.8 наборный усилитель толчка ноги выполнен из двух секторных элементов 17, каждый из которых имеет форму сектора в 15 градусов. Данное исполнение позволит каждому лыжнику подобрать для себя более оптимальный по эффективности и удобству пользования усилитель и в лыжной и в лыжероллерной компоновках.
Лыжероллерная компоновка транспортного средства «Максинио» на фиг.9 состоит из роликов 18 на переднем и заднем концах балки из алюминиевого швеллерообразного сортамента посредством вилок 19 для оси роликов. В средней части верхней стороны балки установлены кронштейны для шарнирного крепления 3 для ботинка 4 и усилитель толчка ноги с толчковой 5 и каблучной 6 площадками и упором 7. Над каждым роликом укреплен защитный пластиковый щиток 20.
Любая из упомянутых компоновок может комплектоваться средством фиксации каблучной части на усилителе. Оно состоит из шарнирных фиксаторов 21 на осях под каблучной площадкой на каждой боковой стороне усилителя. Между осью и каблучной площадкой 6 выполнен или установлен стационарный упор 22 и подпружиненный с внутренней стороны стопор 23, фиксирующие фиксаторы 21 в рабочем вертикальном положении и каблук на площадке 6 (фиг.10, 11 и 12). Один конец упругой пластины 24 жестко закреплен на внутренней стороне полого усилителя, а второй свободный конец соединен с концом стопора-кнопки 23.
Устанавливают ботинок на крепление следующим образом.
Поворотом фиксатора 12 в отверстиях 11 шек на угол 45-90 градусов до исключения контакта конца 14 с внутренней поверхностью щеки обеспечивают возможность продольного перемещения стержня и выводят его из отверстия 11 противоположной щеки. Подняв конец стержня, проводят под него одну сторону ранта и совмещают его паз 15 с отгибом пластины 10 смежной щеки и устанавливают паз второй стороны ранта с отгибом пластины 10 второй щеки. Затем совмещают конец фиксатора с отверстием 11 второй щеки, смещают продольно его до выхода конца из второй щеки и стопорят фиксатор поворотом его для упора конца 14 во внутреннюю поверхность первой щеки.
Используют транспортные средства «Максинио» следующим образом.
Пример 1
Цикл движений в попеременном двухшажном ходе состоит из двух скользящих шагов и попеременных отталкиваний палками на каждый шаг из пяти основных фаз цикла этого хода.
Свободное скольжение(фиг.13 - фаза 1) решает главную задачу - уменьшить возможную потерю скорости и подготовиться к отталкиванию палкой с одновременным уменьшением силы трения лыж о лыжню, отдыхом для мышц и не затягивать время скольжения.
Одновременно с точком ноги лыжник переносит вес тела на скользящую лыжу и в процессе скольжения на ней обе палки и толчковая нога находятся в воздухе и лыжни не касаются. Задача лыжника в процессе скольжения своевременно переставить толчковую ногу после толчка для приема на нее своего веса со скользящей лыжи, не допуская уменьшения скорости скольжения. Вместе с тем выпад маховой не должен быть предельным, как и энергичный вынос палки вперед с мягкой постановкой ее конца на снег и плавной постепенной нагрузкой руки на палку. Выпад ноги в конце фазы должен обеспечивать вертикальное положение голени, так как ее наклон приводит к усилению давления на лыжу и лыжню.
Моментами фазы свободного скольжения являются отрыв толчковой лыжи от лыжни и постановка палки на снег. В момент отрыва лыжи происходит выпрямление толчковой ноги, которая составляет вместе с туловищем прямую линию. Угол сгибания опорной ноги в коленном суставе составляет 160-170 градусов, голень в этот момент расположена вертикально. Рука, закончив толчок, образует вместе с палкой прямую линию, кисть ее находится на уровне таза, немного сзади его. Другая рука вынесена вперед, почти полностью выпрямлена, кисть не выше подбородка.
Скольжение с выпрямлением опорной ноги (фиг.14 - фаза 2) решает главную задачу - увеличение скорости скольжения посредством включения в толчок руки мощных мышц туловища, обеспечить жесткую передачу усилий на скользящую лыжу и подготовиться к подседанию на опорной ноге. Началом фазы является постановка палки на снег под углом вперед 70-80 градусов с чуть согнутой в локтевом суставе рукой и слегка отведенным в сторону локтем. В скользящем шаге эта фаза самая продолжительная: у классных бегущих лыжников она может составлять от 0,2 до 0,24 сек. Место постановки палки обеспечивается лыжником в зависимости от условий скольжения: с улучшенным скольжением - больше вперед у крепления лыжи, с ухудшением - больше назад, ближе к каблуку ботинка. Во время этой фазы постепенно выпрямляется опорная нога и лыжник увеличивает нажим на палку для увеличения скорости скольжения. А выпрямление опорной ноги создает благоприятные условия для выполнения маха, который производится более прямой ногой. Перечисленные выше составляющие фазу движения повышают линейную скорость при выносе стопы с лыжей, а подсед в следующих фазах выполняется быстрее и глубже. Оканчивается фаза в тот момент, когда опорная нога начнет сгибаться в коленном суставе (на протяжении всей фазы проходило ее выпрямление). За первые две фазы (свободное скольжение и скольжение с выпрямлением опорной ноги) лыжник проходит наибольшее расстояние.
Скольжение с подседанием (фиг.15 - фаза 3) и составляют ее быстрая остановка скользящей лыжи с ускорением подседания, высокой скоростью маховых движений рукой, ногой и с ускорением переката.
Начинается эта фаза с момента подседаия (сгибания ноги в коленном суставе). Характерна для начала этой фазы поза: опорная нога почти выпрямлена, носок маховой ноги почти на уровне пятки опорной ноги, туловище для усиления точка руки наклоняется вперед дополнительно на 5-7 градусов по сравнению с наклоном во второй фазе. Маховая рука выпрямлена, толчковая немного сомкнута, а кисти рук почти на одном уровне (поравнялись друг с другом). Подседание происходит со сгибанием опорной ноги в коленном и тазобедренном суставах. Так как скорость моментально падает до нуля и лыжа останавливается, необходимо стремиться к сокращению времени на эту фазу и выполнять все описанные действия быстрее. Продолжительность фазы колеблется от 0,06 до 0,09 сек, у сильнейших лыжников - около 0,06 сек. В этой фазе резко увеличивается скорость выноса маховой ноги, причем она выносится вперед не коленом, а как бы стопой. Маховый вынос ноги начинается с движения тела вперед. Это сопровождается заметным поворотом таза вокруг вертикальной оси. Отставание таза недопустимо. Наклон туловища к концу фазы значительно увеличивается. Фаза скольжения с подседанием заканчивается остановкой ноги.
Выпад с подседанием (фиг.16 - фаза 4) обеспечивает максимальную скорость выпада и подседания для эффективного окончания отталкивания ногой. Фаза начинается с момента остановки лыжи. Затем начинается активное отталкивание за счет энергичного разгибания в тазобедренном суставе, одновременно с подседанием в коленном суставе и в голеностопном за счет наклона голени вперед с задержкой поднимания стопы (пятка поднята над усилителем на 3-6 см). При этом происходит значительное растяжение и напряжение мышц толчковой ноги, что обеспечивает мощный и концентрированный во времени толчок. Продолжительность фазы колеблется от 0,03 до 0,12 сек, а у сильнейших она самая короткая - 0,03. Скорость скольжения в этой фазе может достигать максимума - до 17 м/с. В начале фазы наклон туловища увеличивается еще на 1-3 градуса и достигает максимальных пределов для всей скользящей фазы и для максимального давления руки на палку. Толчковая рука находится на уровне бедра, а маховая - впереди колена толчковой ноги примерно на 30-50 см. Стопы ног находятся на одном уровне или стопа маховой ноги выводится вперед на 5-15 см.
Хотя остановка лыжи и разделяет 3-ю и 4-ю фазы, это разделение весьма условно потому, что подседание и в той и другой фазе выполняется слитно - одним непрерывным движением. Сгибание опорной ноги в коленном суставе продолжается до окончания 4-й фазы за время от 0,09 до 0,21 сек. У мастеров оно более короткое - 0,09 сек.
Отталкивание с выпрямлением толчковой ноги (фиг.17 - фаза 5) - завершение отталкивания палкой и лыжей с обеспечением скорости движения маховой ноги к концу выпада и с выполнением отталкивания в направлении «на взлет».
В начале фазы сгиб толчковой ноги в коленном суставе наибольший, бедро практически вертикально, маховая нога выдвинута вперед и опережает толчковую на 35-50 см. Наклон туловища уже немного уменьшается. Толчок палкой закончен, рука с палкой на одной прямой линии, а маховая рука выпрямлена вперед-вниз под углом 45 градусов.
В этой фазе происходит отталкивание за счет энергичного выпрямления ноги в коленном суставе, причем стопа оказывает давление на лыжу точно вниз, к лыжне. Быстрое выпрямление ноги в коленном суставе передает толчок по линии бедро-таз-туловище. Такое отталкивание обеспечивает движение туловища сначала вперед-вверх, а затем вперед-вниз. При правильно выполненном толчке давление на лыжу в 1-й и 2-й фазах уменьшено, как и трение, что способствует быстрому скольжению. Продолжительность фазы колеблется от 0,06 до 0,12 сек, а скорость движения 13,53 м/сек. Фаза заканчивается в момент отрыва лыжи от лыжни. В этот момент скольжение на одной лыже заканчивается и начинается на другой лыже. Что подседание и отталкивание лыжей являются единым, неразрывным связанным действием следует из времени и пространства: у мастеров лыжных гонок это время в пределах 0,2 сек, а перемещается опорная лыжа всего на 10-15 см.
Пример 2
В попеременных трех-, четырехшажных и более ходах толчки ногой и рукой, махи ими, скольжения, подседания и выпады выполняют описанным в примере 1 образом. Толчки палкой выполняют соответственно через три, четыре шага ногами на лыжах или лыжероллерах.
Пример 3
Одновременный бесшажный ход применяется при отличном скольжении и с твердой опорой для палок на равнине, при хорошем скольжении - на пологих спусках, при плохом - на спусках средней крутизны. Лыжи «Максинио» с усилителем 2 толчка ноги обеспечивают движение на пологий подъем при сильной отдаче длиной 150-300 м. Кроме того, его целесообразно применять на раскатанных и обледенелых участках лыжни, на которых попытка сделать шаг может привести к потере равновесия и передвижение по ним возможно только за счет одновременного отталкивания палками.
Одновременный бесшажный ход выполняют следующим образом. После окончания толчка руками лыжник скользит на двух лыжах, согнувшись с чуть приподнятой головой (фиг.18, поз.1). В позиции 2 и 3 продолжает скольжение с медленным выпрямление и маятникообразным движением выносит палки вперед.
Когда лыжник полностью выпрямится, начинает подготовку к следующему отталкиванию - перемещает вес тела на носки, слегка сгибает ноги и выносит палки вперед для постановки их на снег (фиг.19, поз.4, 5 и 6).
Пример 4
Одновременные одношажные, двухшажные и другие многошажные ходы выполняют в порядке и технике движений ног и рук, описанном в примере 3 образом. Толчки рук в каждом из них выполняют через один, два или много шагов соответственно.
Пример 5
Для перемены классики на конек транспортное средство «Максинио», укомплектованное средством фиксации каблука 8 на усилителе 2, переставляют фиксаторы 21 (фиг.10, 11 и 12) в рабочее - вертикальное - положение. Для этого, утопив кнопку 23 заподлицо с боковой поверхностью усилителя 2, поворачивают каждый фиксатор 21 до контакта с упором 22 и отпускают кнопку 23. Упругая пластина 24 возвращает кнопку 23 в исходное положение и кнопка стопорит фиксатор 21 в вертикальном положении, в котором концевые отгибы фиксаторов удерживают каблук в постоянном контакте с каблучной площадкой 6.
1
2
2
1
Движения лыжника в коньке на заявленном транспортном средстве соответствуют движениям конька на лыжах или лыжероллерах традиционной конструкции. Так как усилитель толчка ноги увеличивает горизонтальную составляющую скорости и уменьшает физиологические энергозатраты на это движение заметно улучшаются скоростные и энергозатратные характеристики транспортного средства. Следует это из анализа углов сгиба стопы α на фиг.21 на серийных лыжах или лыжероллерах с углом α сгиба стопы на лыжах «Макси». Ясно, что α меньше α на величину угла опорной площадки усилителя. А схема сил, действующих в системе каблук-усилитель транспортного средства «Максинио», не содержит наклонной составляющей Fн веса тела на крепление и стопу (фиг.22 и 23). Соответственно исключаются какие-либо негативные последствия использования транспортного средства с усилителем, что подтверждено тринадцатилетней эксплуатацией лыж «Макси» с доработанным под лыжу «Максинио» усилителем. Улучшение скоросных возможностей транспортного средства установлено призером первенства РФ в лыжных гонках мастером спорта Ермаковым Николаем в 1991 году. 2,5 км он прошел классикой на лыжероллерах «Макси» на 43 сек быстрее, чем на серийных долгопрудненских. В пересчете на 50 км дистанцию это ускорение составит 14 мин 20 сек. Уменьшение энергозатрат в беге классикой на «Максинио» установлено автором в многозимней практике в любительском режиме. И это свойство заявленного решения весьма важно как в состязательных стартах профессионалов мирового уровня, так и в их тренировках перед ответственными стартами. Специалисты спорта оценивают длину скользящего шага как сумму из длины выпада и длины скольжения. Длина выпада (расстояние между стопами в момент отрыва толчковой ноги от опоры) у сильнейших лыжников в период движения с высокой скоростью в 90-100 см, а длина скольжения - от 2,30 до 2, 60 см для серийных лыж. Для транспортного средства «Максинио» эти показатели прогнозируются в интервале от 100 до 110 см и от 2,8 до 3,15 см. Фазы скользящего шага, движения рук и туловища в цикле ходов взаимосвязаны и взаимообусловлены по времени и амплитуде и составляют единую структуру движения. Скорость скольжения в цикле хода в целом достигает 6,5 м/ сек, а длина скользящего шага до 3,5 м для серийных и 7,5 м/сек и 3, 85 м для укомлектованных усилителем транспортных средств.
Пример 6
Все серийно выпускаемые промышленностью РФ и зарубежными фирмами лыжероллеры и лыжи Атомис, Фишер, Саломон и прочих фирм легко модернизируются в соответствующие компоновки транспортного средства «Максинио» посредством установки на них усилителя толчка и серийных креплений типа SNS и прочих (на чертеже не показано).
Для удобства транспортировки и хранения эти узлы могут быть спроектированы съемными или с возможностью регулировки угла наклона толчковой и каблучной площадок.
VI. ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Промышленная применимость заявленного транспортного средства следует из круглогодичной потребности в нем и объема использования его, обуславливающего массовое производство для его удовлетворения. А для массового производства основные по трудоемкости, материалоемкости и готовности производства комплектующие - лыжи, лыжероллеры, обувь, крепления - освоены промышленностью и выпускаются серийно. Соответственно серийно выпускает промышленность и материалы для изготовления усилителя.
Благоприятствует промышленной применимости и укороченный цикл внедрения усилителя, состоящий из разработки рабочих чертежей его и фиксаторов, с оснасткой и их изготовления в достаточном количестве. Доказывается промышленная применимость и обстоятельством испытания лыжероллеров «Макси», выполненных автором установкой на долгопрудненские лыжероллеры усилителя толчка ноги в 1991 году. Призер первенства РФ мастер спорта по лыжным гонкам Ермаков Николай на лыжной базе «Чайка» пробежал 2,5 км на «Макси» быстрее на 43 сек. Причем с первой попытки, без каких-либо тренировок и подготовок, а также без каких-либо замечаний и жалоб или остановок испытаний. Таким образом, для промышленного изготовления средства «Максинио» и массового применения его в быту и спорте никаких препятствий, преград и подводных камней не существует, кроме снобизма и инертности спортивных чиновников.
В пользу промышленной применимости свидетельствует многовековой опыт женской половины человечества, использующей аналог усилителя - высокий каблук в быту, в производстве и торжественных массовых мероприятиях. При этом плюсна стопы на высоком каблуке имеет практически постоянный большой угол сгиба. А на усилителе угол сгиба стопы существенно меньше и соответственно нагрузка на стопу на порядок меньше, что исключает необходимость времени на освоение усилителя. Дополнительным доказательством этого исключения стало опробирование лыж «Макси» с углом наклона опорной площадки в 42,5 градуса корреспондентом НТВ Сергеем Савиным (см. http://www. ntv.ru/novosti/185613/#pn5). Несмотря на 145 мм высоту усилителя(каблука) Сергей, впервые встав на лыжи вообще, не удержался от соблазна пройти трижды отрезок лыжни в 70-100 м.