DE4426302C2 - Method of measuring shock force for martial arts strike techniques - Google Patents

Method of measuring shock force for martial arts strike techniques

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Description

Es gibt bereits verschiedene Arten von Schockkraftmeßgeräten für den Kampf­ sport. Diese basieren jedoch im wesentlichen auf dem Prinzip einer einfachen Kraftmessung, wie sie zum Beispiel durch die Messung einer Federdeformation möglich ist. Es wird nicht die Wirkung einer Kampfsportschlagtechnik ermittelt, sondern ausschließlich die Auftreffkraft gemessen, und diese als quantifizierende Größe verwendet. Die gleichzeitige Berücksichtigung von Kraft, Zeit und Weg (Schlagtiefe) und deren Einflüsse auf die Wirksamkeit einer Kampfsportschlag­ technik ist nicht die technische Entwicklungsrichtung.Various types of combat shock force meters already exist Sports. However, these are essentially based on the principle of a simple one Force measurement, such as by measuring a spring deformation is possible. The effect of a martial arts technique is not determined, but only measured the impact force, and this as quantifying Size used. The simultaneous consideration of strength, time and distance (Strike depth) and their influences on the effectiveness of a martial arts strike technology is not the technical direction of development.

Es soll die Schockkraft und deren Wirkung auf den getroffenen Gegenstand er­ mittelt werden. Unter Schockkraft versteht man im Kampfsportbereich eine über einen sehr kurzen Zeitraum wirkende sehr hohe Kraft. Damit man durch eine Schlagtechnik diese Schockkraft wirksam auf einen Gegenstand oder Geg­ ner übertragen kann, ist es außerdem notwendig, daß es durch die einwirkende Schlagkraft während der Kontaktzeit zu einer bestimmten Verschiebung des ge­ troffenen Teils, der sogenannten Schlagtiefe, kommt; nur dann kann von einer wirkungsvollen Schlagtechnik ausgegangen werden, da nur in diesem Fall Ener­ gie auf das getroffene Teil übertragen wurde. Um nun eine Quantifizierung der Wirkung einer Kampfsportschlagtechnik vornehmen zu können, ist es somit not­ wendig, daß alle drei Einflußparameter, Kraft, Zeit und Schlagtiefe (Weg) in die Bildung dieses quantifizierenden Index eingehen.It is supposed to be the shock force and its effect on the object hit be averaged. In the martial arts area, shock power is one very high force acting over a very short period of time. So that one can go through a striking technique effectively applies this shock force to an object or counter ner can transmit, it is also necessary that it through the acting Striking power during the contact time to a certain shift of the ge affected part, the so-called hit depth, comes; only then can one effective striking technique can be assumed, since only in this case Ener was transferred to the part hit. To quantify the It is therefore necessary to be able to perform the effect of a martial arts technique maneuverable that all three influencing parameters, strength, time and depth of stroke (path) into the The formation of this quantifying index.

Bisherige Schlagkraftmesser berücksichtigen diese Zusammenhänge nicht, oder erfassen nur Teilaspekte.Previous impact meters do not take these relationships into account, or only capture partial aspects.

Außerdem erfolgt bei den herkömmlichen Schockkraftmessern die Kraftermitt­ lung meist durch Messen des statischen Widerstandes. Eine gleichzeitige Berück­ sichtigung des statischen und des dynamischen Widerstandes ist bisher nicht er­ folgt.In addition, the force is determined in the conventional shock force gauges mostly by measuring the static resistance. A simultaneous move So far, he has not considered static and dynamic resistance follows.

Dieses Problem wird durch die Verfahren der Ansprüche 1 und 2 gelöst.This problem is solved by the methods of claims 1 and 2.

Dies wird durch eine Meß- und Auswerteeinrichtung bewerkstelligt. Die Meßein­ richtung besteht aus einem Beschleunigungsaufnehmer, der fest mit der Treffer­ fläche verbunden ist. Mit einer Auswerteeinrichtung, die mit dem Beschleuni­ gungsaufnehmer, beispielsweise über ein Kabel, verbunden ist, wird der Be­ schleunigungsverlauf der Trefferfläche ermittelt. Aus diesem Beschleunigungs­ verlauf werden mittels der Auswerteeinrichtung Weg-Zeit-, Kraft-Zeit-, Energie- Zeit- und Leistungs-Zeit-Verlauf bestimmt. This is accomplished by a measuring and evaluation device. The Messein Direction consists of an accelerometer that is fixed with the hit area is connected. With an evaluation device that works with the accelerator supply transducer, for example via a cable, the Be acceleration course of the hit area determined. For this acceleration course-time, force-time, energy Time and performance-time history determined.  

Die Trefferfläche wirkt einem Schlag auf zwei verschiedene Wege entgegen:The target area counteracts a blow in two different ways:

  • 1. Statischer Widerstand: Zur langsamen Bewegung der Trefferfläche in der hierzu senkrechten Achse ist ein Widerstand zu überwinden, der mit der Größe der Bewegung zunimmt, ähnlich einer Briefwaage, die bei unterschiedli­ chen Gewichten unterschiedliche Wege anzeigt. Dieser Widerstand resultiert aus den verschiedenen Nachgiebigkeiten der gesamten Konstruktion und der Ab­ stützeinrichtung. Dieser Bewegungs-Kraft- Verlauf der Trefferfläche ist die äquivalente Federkennlinie. Diese äquivalente Federkennlinie kann in einem Versuch bestimmt werden, oder rechnerisch ermittelt werden, z. B. mit der Fini­ te-Elemente-Methode. Die Kraft, die zur Überwindung dieses statischen Wider­ standes aufgebracht wird, ist somit der wegabhängige statische Kraft-Zeit- Verlauf F1(t).1. Static resistance: For slow movement of the target area in A resistance must be overcome on the axis perpendicular to this The size of the movement increases, similar to that of a letter scale, which in different Chen weights shows different ways. This resistance results from the various compliances of the entire construction and the Ab support device. This movement-force curve of the target area is the equivalent spring characteristic. This equivalent spring characteristic can be combined in one Experiment can be determined, or determined mathematically, e.g. B. with the fini te element method. The force needed to overcome this static contradiction is applied, the path-dependent static force-time Course F1 (t).
  • 2. Dynamischer Widerstand: Wird die Trefferfläche schnell bewegt, so kommt zu dem statischen Widerstand, den die Trefferfläche einer angreifenden Kraft entgegenhält, der dynamische Widerstand. Wirken auf massebelegte, frei bewegliche Teile Kräfte oder Drehmomente, so bewirken diese Kräfte, daß diese Teile beschleunigt werden. Diese Teile setzen den angreifenden Kräften und Drehmomenten gleichgroße, entgegengesetzte Trägheitskräfte und Trägheitsmo­ mente entgegen. Alle diese Trägheitskräfte und Trägheitsmomente können für die Bewegung der Trefferfläche zu einer äquivalenten Trägheitsmasse zu­ sammengefaßt werden. Diese äquivalente Trägheitsmasse kann in einem Ver­ such bestimmt werden, oder rechnerisch mit der Modalanalyse ermittelt wer­ den. Die Kraft, die zur Überwindung dieses dynamischen Widerstandes aufge­ bracht wird, ist somit der beschleunigungsabhängige dynamische Kraft-Zeit- Verlauf F2(t).2. Dynamic resistance: If the target area is moved quickly, so comes to the static resistance that the hitting face of an attacking Opposing force, the dynamic resistance. Act on mass-occupied, free moving parts forces or torques, these forces cause these Parts are accelerated. These parts expose the attacking forces and Torques of equal magnitude, opposite inertial forces and moment of inertia mentions. All of these inertial forces and moments of inertia can be used for the movement of the target area to an equivalent inertial mass be summarized. This equivalent mass of inertia can in a ver be determined, or who is determined mathematically with the modal analysis the. The force applied to overcome this dynamic resistance is brought, the acceleration-dependent dynamic force-time Course F2 (t).

Der Beschleunigungsverlauf wird gemessen. Aus dem Beschleunigungsverlauf, dem daraus berechneten Weg-Zeit-Verlauf, der äquivalenten Trägheitsmasse und der äquivalenten Federkennlinie lassen sich der statische und dynamische Kraft-Zeit-Verlauf ermitteln. Weiterhin lassen sich daraus die Energie-Zeit-Ver­ läufe und Leistungs-Zeit-Verläufe ermitteln. Aus all diesen Informationen kön­ nen durch einfache Programmierung Werte berechnet werden, die das oder die interessierenden Merkmale besonders berücksichtigen. Somit kann das Verfah­ ren auf Besonderheiten und Erfordernisse verschiedener Kampfsportarten indi­ viduell angepaßt werden.The acceleration curve is measured. From the acceleration curve, the path-time curve calculated from this, the equivalent mass of inertia and the equivalent spring characteristic can be the static and dynamic Determine the force-time curve. Furthermore, the energy-time ver Determine courses and performance-time courses. From all this information values can be calculated by simple programming consider features of interest. Thus the procedure Indices on the particularities and requirements of various martial arts vidually adjusted.

Das Schockkraftmeßgerät besteht aus: Trefferfläche mit daran befestigtem Be­ schleunigungsaufnehmer, Auswerteeinrichtung und Anzeigevorrichtung.The shock force measuring device consists of: target area with attached Be accelerometer, evaluation device and display device.

Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen insbesondere darin, daßThe advantages achieved by the invention are in particular that

  • a) ein Wert für die Schockkraftwirkung einer Kampfsportschlagtechnik er­ mittelt werden kann, a) a value for the shock force effect of a martial arts strike technique can be averaged  
  • b) zur Verwendung der Vorrichtung keine Befestigung an feste Vorrichtun­ gen oder Wände benötigt wird,b) no attachment to fixed devices to use the device walls or walls is required
  • c) die Vorrichtung in andere Sportgeräte, wie zum Beispiel Sandsack und Schlagpolster (Coaching-mitt) integrierbar ist, da es wenig Platz benötigt und keine feste Abstützeinrichtung benötigt,c) the device in other sports equipment, such as sandbag and Impact pad (coaching mitt) can be integrated, since it takes up little space and does not need a fixed support device,
  • d) beim Integrieren in andere Sportgeräte eine Abstimmung auf diese pro­ blemlos möglich ist, da die äquivalente Trägheitsmasse und Federkennli­ nie in einer Versuchsanordnung berechnet werden kann,d) when integrating into other sports equipment a vote on this pro is possible without any problems, since the equivalent mass of inertia and spring characteristics can never be calculated in an experimental set-up,
  • e) die Vorrichtung auf die Besonderheiten verschiedener Kampfsportarten individuell angepaßt werden kann.e) the device on the peculiarities of different martial arts can be customized.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung, und zwar Figs. 1 to 3 show the invention embodiments, namely

- Fig. 1 das Grundmodell,- Figure 1 illustrates the basic model.

- Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit einem Schlagpolster, und- Fig. 2 shows an embodiment with a shock pad, and

- Fig. 3 den Einbau in eine federnde Vorrichtung zur Befestigung an der Wand oder am Boden.- Fig. 3 installation in a resilient device for attachment to the wall or on the floor.

In den Figuren ist mit 1 die Trefferfläche, mit 2 der Beschleunigungsaufnehmer, mit 3 das Verbindungskabel, mit 4 die Auswerteeinrichtung, mit 5 die Anzeige­ Vorrichtung, mit 6 ein Schlagpolster und mit 7 die Abstützeinrichtung bezeich­ net.In the figures, 1 is the target area, 2 is the accelerometer, 3 is the connecting cable, 4 is the evaluation device, 5 is the display device, 6 is an impact pad and 7 is the support device.

Außerdem wird noch darauf hingewiesen, daß die Erfindung für den Einbau in eine Kampfweste (=Körperschutz bei Wettkämpfen) verwendet werden kann.It is also pointed out that the invention for installation in a combat vest (= body protection in competitions) can be used.

Claims (2)

1. Verfahren zur Messung der Schockkraft für Kampfsportschlagtechniken, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die äquivalente Federkennlinie und die äquivalente Trägheitsmasse einer auf einer Abstützeinrichtung (7) federnd abgestützten Trefferfläche (1) bestimmt werden;
  • - ein Beschleunigungsaufnehmer (2) an der Trefferfläche (1) angeordnet ist, der den Beschleunigungsverlauf a(t) der Trefferfläche während des Schlagvorganges mißt;
  • - aus dem Beschleunigungsverlauf mittels einer Auswerteeinrichtung (4) der Weg-Zeit-Verlauf der Trefferfläche (1) berechnet wird;
  • - aus dem berechneten Weg-Zeit-Verlauf und der äquivalenten Federkennli­ nie mittels der Auswerteeinrichtung (4) der statische Kraft-Zeit-Verlauf F1(t) berechnet wird;
  • - aus dem Beschleunigungsverlauf und der äquivalenten Trägheitsmasse mittels der Auswerteeinrichtung (4) der dynamische Kraft-Zeit-Verlauf F2(t) berechnet wird;
  • - aus den berechneten Kraft-Zeit-Verläufen F1(t) und F2(t) der Gesamtkraft- Zeit-Verlauf F(t) mittels der Auswerteeinrichtung (4) berechnet wird;
  • - aus dem berechneten Kraft-Zeit-Verlauf F1(t) und dem berechneten Weg- Zeit-Verlauf mittels der Auswerteeinrichtung (4) der statische Energiever­ lauf E1(t) berechnet wird;
  • - aus dem berechneten Kraft-Zeit-Verlauf F2(t) und dem berechneten Weg- Zeit-Verlauf mittels der Auswerteeinrichtung (4) der dynamische Energie­ verlauf E2(t) berechnet wird;
  • - aus den berechneten Energieverläufen E1(t) und E2(t) mittels der Auswer­ teeinrichtung (4) der Gesamtenergieverlauf E(t) berechnet wird;
  • - aus dem berechneten Gesamtenergieverlauf E(t) mittels der Auswerteein­ richtung (4) der Leistungs-Zeit-Verlauf P(t) berechnet wird;
  • - aus den berechneten Verläufen die Größen Maximalkraft, Maximallei­ stung, Durchschnittsleistung, Schlagtiefe, Gesamtenergie mittels der Aus­ werteeinrichtung (4) berechnet werden;
  • - alle berechneten Verläufe über die Anzeigevorrichtung (5) angezeigt wer­ den können.
1. A method for measuring the shock force for martial arts techniques, characterized in that
  • - The equivalent spring characteristic and the equivalent inertial mass of a resiliently supported on a support device ( 7 ) hit surface ( 1 ) are determined;
  • - An accelerometer ( 2 ) is arranged on the target surface ( 1 ), which measures the course of acceleration a (t) of the target surface during the striking process;
  • - The path-time profile of the target area ( 1 ) is calculated from the acceleration profile by means of an evaluation device ( 4 );
  • - The static force-time curve F1 (t) is never calculated from the calculated path-time curve and the equivalent spring characteristics by means of the evaluation device ( 4 );
  • - The dynamic force-time curve F2 (t) is calculated from the acceleration curve and the equivalent inertial mass by means of the evaluation device ( 4 );
  • - from the calculated force-time curves F1 (t) and F2 (t) the total force-time curve F (t) is calculated by means of the evaluation device ( 4 );
  • - From the calculated force-time curve F1 (t) and the calculated distance-time curve by means of the evaluation device ( 4 ) the static energy curve E1 (t) is calculated;
  • - The dynamic energy profile E2 (t) is calculated from the calculated force-time profile F2 (t) and the calculated path-time profile by means of the evaluation device ( 4 );
  • - The total energy profile E (t) is calculated from the calculated energy profiles E1 (t) and E2 (t) by means of the evaluation device ( 4 );
  • - The power-time curve P (t) is calculated from the calculated total energy curve E (t) by means of the evaluation device ( 4 );
  • - From the calculated courses, the maximum force, maximal power, average power, depth of cut, total energy are calculated using the evaluation device ( 4 );
  • - All calculated courses on the display device ( 5 ) who can display.
2. Verfahren zur Messung der Schockkraft für Kampfsportschlagtechniken, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die äquivalente Trägheitsmasse einer Trefferfläche (1) bestimmt wird;
  • - ein Beschleunigungsaufnehmer (2) an der Trefferfläche (1) angeordnet ist, der den Beschleunigungsverlauf a(t) der Trefferfläche (1) während des Schlagvorganges mißt;
  • - aus dem Beschleunigungsverlauf mittels einer Auswerteeinrichtung (4) der Weg-Zeit-Verlauf berechnet wird;
  • - aus dem Beschleunigungsverlauf und der äquivalenten Trägheitsmasse mittels der Auswerteeinrichtung (4) der dynamische Kraft-Zeit-Verlauf F2(t) berechnet wird;
  • - aus dem berechneten Kraft-Zeit-Verlauf F2(t) und dem berechneten Weg- Zeit-Verlauf mittels der Auswerteeinrichtung (4) der dynamische Energie­ verlauf E2(t) berechnet wird;
  • - aus dem berechneten Energieverlauf E2(t) mittels der Auswerteeinrich­ tung (4) der Leistungs-Zeit-Verlauf P(t) berechnet wird;
  • - aus den berechneten Verläufen die Größen Maximalkraft, Maximallei­ stung, Durchschnittsleistung, Schlagtiefe, Gesamtenergie mittels der Aus­ werteeinrichtung (4) berechnet werden;
  • - alle berechneten Verläufe über die Anzeigevorrichtung (5) angezeigt wer­ den können.
2. A method for measuring the shock force for martial arts techniques, characterized in that
  • - The equivalent inertial mass of a target area ( 1 ) is determined;
  • - An accelerometer ( 2 ) is arranged on the target surface ( 1 ), which measures the course of acceleration a (t) of the target surface ( 1 ) during the striking process;
  • - The path-time curve is calculated from the acceleration curve by means of an evaluation device ( 4 );
  • - The dynamic force-time curve F2 (t) is calculated from the acceleration curve and the equivalent inertial mass by means of the evaluation device ( 4 );
  • - The dynamic energy profile E2 (t) is calculated from the calculated force-time profile F2 (t) and the calculated path-time profile by means of the evaluation device ( 4 );
  • - The power-time profile P (t) is calculated from the calculated energy profile E2 (t) by means of the evaluation device ( 4 );
  • - From the calculated courses, the maximum force, maximal power, average power, depth of cut, total energy are calculated using the evaluation device ( 4 );
  • - All calculated courses on the display device ( 5 ) who can display.
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