DE4426302A1 - Schockkraftmesser für Kampfsportschlagtechniken - Google Patents

Schockkraftmesser für Kampfsportschlagtechniken

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Description

Stand der Technik
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.
Technisches Problem
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.
Bisherige Schlagkraftmesser berücksichtigen diese Zusammenhänge nicht, oder erfassen nur Teilaspekte.
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.
Lösung
Dieses Problem wird durch die Vorrichtungen der Ansprüche 1 und 2 gelöst.
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.
Die Trefferfläche wirkt einem Schlag auf zwei verschiedene Wege entgegen:
  • 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 mittels der Auswerteeinrichtung in einem Versuch bestimmt werden, oder rechnerisch ermittelt werden, z. B. mit der Finiten Element Methode. Die Kraft, die zur Über­ windung dieses statischen Widerstandes aufgebracht wird, ist somit der wegab­ hängige statische Kraft-Zeit-Verlauf 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 mittels der Aus­ werteeinrichtung in einem Versuch bestimmt oder rechnerisch mit der Modalanalyse ermittelt werden. Die Kraft, die zur Überwin­ dung dieses dynamischen Widerstandes aufgebracht wird, ist somit der be­ schleunigungsabhängige dynamische Kraft-Zeit-Verlauf 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 Indexe berechnet werden, die das oder die interessierenden Merkmale besonders berücksichtigen. Somit kann die Vorrich­ tung auf Besonderheiten und Erfordernisse verschiedener Kampfsportarten in­ dividuell angepaßt werden.
Die Elemente des Systems sind somit: Trefferfläche mit daran befestigtem Be­ schleunigungsaufnehmer, Auswerteeinrichtung und Anzeigevorrichtung.
Erreichte Vorteile
Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß
  • a) ein metrischer Wert (Index) für die Schockkraftwirkung einer Kampf­ sportschlagtechnik ermittelt werden kann,
  • c) zur Verwendung der Vorrichtung keine Befestigung an feste Vorrichtun­ gen oder Wände benötigt wird,
  • d) 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,
  • e) beim Integrieren in andere Sportgeräte eine Abstimmung auf diese pro­ blemlos möglich ist, da die äquivalente Trägheitsmasse und Federkennli­ nie in einer Versuchsanordnung von der Auswerteeinrichtung berechnet werden kann,
  • f) die Vorrichtung auf die Besonderheiten verschiedener Kampfsportarten individuell angepaßt werden kann.
Ausführungsbeispiele
Beispielhaft sei an dieser Stelle auf folgende Möglichkeiten hingewiesen:
  • a) Einbau in ein Schlagpolster (Fig. 2)
  • b) Einbau in eine Kampfweste (=Körperschutz bei Wettkämpfen)
  • c) Einbau in eine federnde Vorrichtung zur Befestigung an der Wand oder Boden (Fig. 3)
  • d) Einbau in den Kick and Punch Enforcer der Firma Ko & Partner, Martial Art Equipment, München.

Claims (4)

1. Schockkraftmesser für Kampfsportschlagtechniken [SKSST] mit
  • - einer Trefferfläche
  • - einer Anzeigevorrichtung
  • - einer nachgiebigen Abstützeinrichtung für die Trefferfläche
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - mittels einer Auswerteeinrichtung die äquivalente Federkennlinie und die äquivalente Trägheitsmasse bestimmt werden kann,
  • - ein Beschleunigungsaufnehmer an der Trefferfläche angeordnet ist, der den Beschleunigungsverlauf a(t) der Trefferfläche während des Schlagvorganges mißt,
  • - aus dem Beschleunigungsverlauf mittels der Auswerteeinrichtung der Weg- Zeit-Verlauf der Trefferfläche berechnet wird,
  • - aus dem berechneten Weg-Zeit-Verlauf und der äquivalenten Federkennlinie mittels der Auswerteeinrichtung der "statische" Kraft-Zeit-Verlauf F1(t) be­ rechnet wird,
  • - aus dem Beschleunigungsverlauf und der äquivalenten Trägheitsmasse mittels der Auswerteeinrichtung 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 berechnet wird,
  • - aus dem berechneten Kraft-Zeit-Verlauf F1(t) und dem berechneten Weg-Zeit- Verlauf mittels der Auswerteeinrichtung der "statische" Energieverlauf E1(t) berechnet wird,
  • - aus dem berechneten Kraft-Zeit-Verlauf F2(t) und dem berechneten Weg-Zeit- Verlauf mittels der Auswerteeinrichtung der "dynamische" Energieverlauf E2(t) berechnet wird,
  • - aus den berechneten Energieverläufen E1(t) und E2(t) mittels der Auswerte­ einrichtung der Gesamtenergieverlauf E(t) mittels der Auswerteeinrichtung berechnet wird,
  • - aus dem berechneten Gesamtenergieverlauf E(t) mittels der Auswerteeinrich­ tung der Leistungs-Zeit-Verlauf p(t) berechnet wird,
  • - aus den berechneten Verläufen alle quantifizierenden Größen, wie Maximal­ kraft, Maximalleistung, Durchschnittsleistung, Schlagtiefe, Gesamtenergie mit­ tels der Auswerteeinrichtung berechnet werden,
  • - alle berechneten Verläufe über die Anzeigevorrichtung angezeigt werden kön­ nen.
2. Schockkraftmesser für Kampfsportschlagtechniken [SKSST] mit
  • - einer Trefferfläche
  • - einer Anzeigevorrichtung
dadurch gekennzeichnet, daß
  • - mittels einer Auswerteeinrichtung die äquivalente Trägheitsmasse bestimmt werden kann,
  • - ein Beschleunigungsaufnehmer an der Trefferfläche angeordnet ist, der den Beschleunigungsverlauf a(t) der Trefferfläche während des Schlagvorganges mißt,
  • - aus dem Beschleunigungsverlauf mittels der Auswerteeinrichtung der Weg- Zeit-Verlauf berechnet wird,
  • - aus dem Beschleunigungsverlauf und den gesamten bewegbaren Massenantei­ len, der äquivalenten Trägheitsmasse also, mittels der Auswerteeinrichtung 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 der "dynamische" Energieverlauf E2(t) berechnet wird,
  • - aus dem berechneten Energieverlauf E2(t) mittels der Auswerteeinrichtung der Leistungs-Zeit-Verlauf p(t) berechnet wird
  • - aus den berechneten Verläufen alle quantifizierenden Größen, wie Maximal­ kraft, Maximalleistung, Durchschnittsleistung, Schlagtiefe, Gesamtenergie mit­ tels der Auswerteeinrichtung berechnet werden,
  • - alle berechneten Verläufe über die Anzeigevorrichtung angezeigt werden kön­ nen.
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