RU2706243C1 - Method of selecting sports equipment with due allowance for rheological characteristics of snow road - Google Patents

Method of selecting sports equipment with due allowance for rheological characteristics of snow road Download PDF

Info

Publication number
RU2706243C1
RU2706243C1 RU2019117426A RU2019117426A RU2706243C1 RU 2706243 C1 RU2706243 C1 RU 2706243C1 RU 2019117426 A RU2019117426 A RU 2019117426A RU 2019117426 A RU2019117426 A RU 2019117426A RU 2706243 C1 RU2706243 C1 RU 2706243C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
snow
sports equipment
track
ratio
Prior art date
Application number
RU2019117426A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Геннадьевич Рязанов
Антон Александрович Рязанов
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Федеральный Научный Центр Физической Культуры И Спорта" Фгбу Фнц Вниифк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Федеральный Научный Центр Физической Культуры И Спорта" Фгбу Фнц Вниифк filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение "Федеральный Научный Центр Физической Культуры И Спорта" Фгбу Фнц Вниифк
Priority to RU2019117426A priority Critical patent/RU2706243C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2706243C1 publication Critical patent/RU2706243C1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63CSKATES; SKIS; ROLLER SKATES; DESIGN OR LAYOUT OF COURTS, RINKS OR THE LIKE
    • A63C5/00Skis or snowboards
    • A63C5/06Skis or snowboards with special devices thereon, e.g. steering devices
    • A63C5/075Vibration dampers

Landscapes

  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

FIELD: sports.
SUBSTANCE: invention relates to the field of sports equipment and can be used for selection of the optimal inventory in such sports as skiing and biathlon. Method for selection of sports equipment, taking into account rheological characteristics of snow route provides for measurement of rheological characteristics of snow route, measurement of tensogeometric and amplitude-frequency characteristics of sports equipment and measurement of amplitude-frequency characteristics of "sports equipment – snow line" system, processing of obtained data and subsequent selection of optimal version, wherein when processing the obtained data, determining the snow trajectory damping coefficient, the ratio of the imposed vibration frequency of the "sports equipment – snow track" system to the natural frequency of the free snow road variations, and if snow drift damping coefficient is less than one, sports equipment is selected with such ratio of imposed oscillation frequency to natural frequency of free oscillations of snow route, which outputs system "sport inventory – snow track" from resonance zone (when ratio is close to one), wherein when the ratio of the imposed oscillation frequency to the natural frequency of the free vibrations of the snow route is less than one, then selecting the sports equipment with a natural frequency higher than the imposed frequency, and if the ratio of the imposed oscillation frequency to natural frequency of free oscillations of the snow route is greater than one, then sports equipment with frequency of natural oscillations is selected less than the imposed frequency.
EFFECT: disclosed is a method of selecting sports equipment based on rheological characteristics of the snow road.
1 cl, 26 dwg

Description

Изобретение относится к области спортивного инвентаря и может быть использовано при подборе инвентаря в таких видах спорта как лыжные гонки, биатлон, лыжное двоеборье.The invention relates to the field of sports equipment and can be used in the selection of equipment in sports such as cross-country skiing, biathlon, ski biathlon.

Во всех этих видах спорта важную роль играют силы взаимодействия спортивного инвентаря с поверхностью трассы (с внешней средой).In all these sports, an important role is played by the forces of interaction of sports equipment with the surface of the track (with the external environment).

Наиболее трудоемким и во многих случаях трудно предсказуемым является подбор инвентаря в лыжных гонках, биатлоне и других беговых лыжных видах спорта. Это происходит из-за очень большого количества факторов, влияющих на скольжение и большого количества их сочетаний в реальных условиях.The most time-consuming and in many cases difficult to predict is the selection of equipment in skiing, biathlon and other cross-country skiing. This is due to a very large number of factors affecting the slip and a large number of their combinations in real conditions.

До настоящего времени при подборе лыж учитывают лишь силы трения скользящей поверхности (лыжная мазь, парафин, материал скользящей поверхности, форма накатки, штайншлифт и т.д.) и сопротивление скольжению, обусловленное формой дуги прогиба лыж под действием сил отталкивания.Until now, when selecting skis, only friction forces of the sliding surface (ski ointment, paraffin, material of the sliding surface, form of knurling, steelslift, etc.) and sliding resistance due to the shape of the arc of the deflection of the skis under the action of repulsive forces are taken into account.

Статический и динамический коэффициенты трения определяют, например, приборами типа «Уктус» (А.С. СССР 1454488 от 1989 года МКИ А63С 11/04). Выбирают вариант с наименьшим динамическим коэффициентом для конькового хода или лучшее сочетание статического и динамического коэффициентов для классического хода передвижения. Другим вариантом определения коэффициента трения является откатка «мышки» (четырехгранный брусок с заостренным концом, на каждую грань которого накладывается вариант смазки). Затем измеряют длину выката «мышки» со склона на каждой из граней. Определяют лучшие варианты подготовки лыж, и эти варианты тестируются спортсменами на различном рельефе трассы. Но полученные результаты таких измерений часто противоречивы и субъективны, так как испытаниям подвергается модель, которая не учитывает всех влияющих на скольжение спортивного инвентаря факторов. С другой стороны, наука трибология достигла больших успехов в борьбе с трением. Разработаны технологии подготовки контактной поверхности, обладающие самыми низкими коэффициентами трения. Борьба идет за снижение коэффициента трения на сотые и тысячные доли процента. В тоже время разница в скольжении двух экземпляров одинаково подготовленного спортивного инвентаря даже от одного производителя, очень существенна и достигает нескольких десятков процентов. Это говорит о том, что кроме коэффициентов трения, имеются другие факторы, влияющие на силы сопротивления перемещению спортивного снаряжения по трассе.Static and dynamic coefficients of friction are determined, for example, by Uktus-type instruments (AS USSR 1454488 from 1989 MKI A63C 11/04). Choose the option with the lowest dynamic coefficient for the ridge course or the best combination of static and dynamic coefficients for the classic course of movement. Another option for determining the coefficient of friction is the “mouse” rollback (a tetrahedral block with a pointed end, on each face of which a lubrication option is superimposed). Then measure the length of the roll "mouse" from the slope on each of the faces. The best ski preparation options are determined, and these options are tested by athletes on different terrain terrain. But the obtained results of such measurements are often contradictory and subjective, since a model is subjected to tests, which does not take into account all factors that influence the sliding of sports equipment. On the other hand, the science of tribology has made great strides in the fight against friction. Technologies for preparing the contact surface with the lowest friction coefficients have been developed. The struggle is to reduce the coefficient of friction by hundredths and thousandths of a percent. At the same time, the difference in the slip of two copies of equally prepared sports equipment from even one manufacturer is very significant and reaches several tens of percent. This suggests that in addition to the coefficients of friction, there are other factors affecting the resistance forces to the movement of sports equipment along the track.

Известна электронная система слежения и передачи нескольких разнородных данных о характеристиках скольжения лыж в режиме реального времени (АТ502890 2007-06-15 МКИ А63С 11/00). С помощью такой системы возможна параллельная передача нескольких показателей работы спортивного инвентаря и текущих показателей состояния спортсмена. Например, в зависимости от целей выполняемых измерений и используемых для этого датчиков, измеряют время прохождения участка пути, частоту сердечного ритма, мощность отталкивания или любые другие необходимые параметры. Такое оборудование делает возможным использование для измерения параметров движения любых известных датчиков.Known electronic tracking system and the transmission of several heterogeneous data on the characteristics of the ski sliding in real time (AT502890 2007-06-15 MKI A63C 11/00). With the help of such a system, several indicators of the work of sports equipment and the current state of the athlete can be transmitted in parallel. For example, depending on the purpose of the measurements performed and the sensors used for this, the travel time of the path, the heart rate, repulsive power, or any other necessary parameters are measured. Such equipment makes it possible to use any known sensors to measure the motion parameters.

Известен (Патент РФ №2361638, МПК А63С 11/00,) способ подбора спортивного инвентаря, заключающийся в измерении амплитудно-частотных характеристик взаимодействия спортивного инвентаря с трассой в диапазоне возможных соревновательных скоростей перемещения, последующей обработке полученных данных и определении степени турбулентности явлений, возникающих при перемещении инвентаря по трассе, а затем выборе спортивного инвентаря по критерию минимума степени турбулентности на соревновательной скорости.There is a known (RF Patent No. 2361638, IPC А63С 11/00,) method for selecting sports equipment, which consists in measuring the amplitude-frequency characteristics of the interaction of sports equipment with a track in the range of possible competitive movement speeds, subsequent processing of the data and determining the degree of turbulence of the phenomena that occur when moving equipment along the track, and then selecting sports equipment according to the criterion of the minimum degree of turbulence at competitive speed.

Такой способ подбора спортивного инвентаря позволяет учитывать важный фактор - амплитудно-частотную характеристику спортивного инвентаря и ламинарные и турбулентные явления, возникающие как отклик на перемещение по реальной трассе.This method of selecting sports equipment allows you to take into account an important factor - the amplitude-frequency characteristic of sports equipment and laminar and turbulent phenomena that occur as a response to movement along a real track.

Однако спортивный инвентарь при перемещении по реальной трассе подвергается действию множества случайных процессов, например, таких, как преодоление неровностей трассы, различных включений большой плотности или наоборот более рыхлых участков и т.д.However, sports equipment when moving along a real track is exposed to many random processes, for example, such as overcoming bumps in the track, various inclusions of high density or vice versa looser sections, etc.

Эти случайные процессы не имеют отношения к собственно турбулентным явлениям, но оказывают влияние на мгновенные значения скорости перемещения. Поэтому подбор спортивного инвентаря по критерию степени турбулентности как отношения мгновенных и средних скоростей пульсации может оказаться недостаточно корректным при наличии шума - случайных процессов происходящих во время движения спортивного снаряда по реальной трассе.These random processes are not related to the turbulent phenomena themselves, but they affect the instantaneous values of the speed of movement. Therefore, the selection of sports equipment according to the criterion of the degree of turbulence as a ratio of instantaneous and average ripple speeds may not be sufficiently correct in the presence of noise - random processes occurring during the movement of a sports equipment along a real track.

Известней способ подбора спортивного инвентаря (патент РФ №2422184 МПК А63С 11/00), включающий измерение его амплитудно-частотных характеристик непосредственно во время перемещения по реальной трассе, обработку полученных данных и последующий выбор оптимального варианта, причем, при обработке полученных данных, определяют спектральную плотность мощности пульсаций, при этом идентифицируют случайные источники пульсаций и шума и осуществляют их подавление или фильтрацию, а затем выбирают спортивный инвентарь по критерию минимума энергии крупномасштабных пульсаций на соревновательной скорости.A well-known method of selecting sports equipment (RF patent No. 2422184 IPC А63С 11/00), including measuring its amplitude-frequency characteristics directly while moving along a real route, processing the data and then choosing the best option, and, when processing the data, determine the spectral the ripple power density, and random pulsation and noise sources are identified and suppressed or filtered, and then sports equipment is selected according to the criterion of minimum energy competitive-scale fluctuations in speed.

Однако этот способ позволяет учитывать не все реологические характеристики снежной трассы, которые могут оказывать значительное влияние на амплитудно-частотные характеристики спортивного инвентаря. В реальной снежной трассе могут возникать не только ламинарные и турбулентные явления, но и другие диссипативные явления. Например, это можно сказать и о сухом трении. В некоторых условиях сухое трение может быть источником вибраций. Но в других условиях сухое трение приводит к дисипации энергии вибраций. Это может значительно повлиять на объективность выбора спортивного инвентаря по критерию минимума плотность мощности. Так, экспериментальными исследованиями доказано, что значительную роль в возникновении фрикционных автоколебаний играют реологические явления на контакте. (Костерин Ю.Н. Механические автоколебания при сухом трении. М.: Изд-во АН СССР, 1960. 212 с.))However, this method does not allow to take into account all the rheological characteristics of the snow track, which can have a significant impact on the amplitude-frequency characteristics of sports equipment. In a real snow track, not only laminar and turbulent phenomena can occur, but also other dissipative phenomena. For example, this can be said about dry friction. In some conditions, dry friction can be a source of vibration. But in other conditions, dry friction leads to the disruption of vibrational energy. This can significantly affect the objectivity of the choice of sports equipment according to the criterion of minimum power density. Thus, experimental studies have proved that rheological phenomena at the contact play a significant role in the occurrence of frictional self-oscillations. (Yu. N. Kosterin. Mechanical self-oscillations during dry friction. M: Publishing House of the USSR Academy of Sciences, 1960. 212 p.))

Большинство ученых, занимающихся изучением физико-механических свойств снега, отмечают, что снег относится к разряду упруго-вязко-пластичных материалов (Анфилофьев Б.А. Исследование реологических свойств снежного покрова./Б.А. Анфилофьев, В.К. Лохин//Труды Новосиб. ин-та инж. ж.-д. транспорта. - Новосибирск, 1972. - Вып. 141)Most scientists studying the physicomechanical properties of snow note that snow belongs to the category of elastic-viscous-plastic materials (Anfilofiev B.A. Study of the rheological properties of snow cover. / B.A. Anfilofiev, V.K. Lokhin // Proceedings of the Novosibirsk Institute of Railway Engineering (Novosibirsk, 1972. - Issue 141)

Так, снег отличается упругими свойствами при приложении небольших нагрузок в течение достаточно короткого времени. При таких условиях деформации невелики и обратимы при устранении приложенных напряжений, структура снега не нарушается. Для пластического течения требуется, чтобы было достигнуто некоторое пороговое значения напряжения, после которого оно начинается.So, snow is characterized by its elastic properties when light loads are applied for a fairly short time. Under such conditions, the deformations are small and reversible when the applied stresses are eliminated; the snow structure is not disturbed. Plastic flow requires that a certain threshold voltage value is reached, after which it begins.

Различие между жидкостями и твердыми телами не является резким и носит кинетический (релаксационный) характер. С увеличением скорости деформации упругие напряжения не успевают релаксировать, поэтому общее сопротивление возрастает. Деформации дополнительно характеризуются новым параметром, равным времени релаксации к характерному времени процесса.The difference between liquids and solids is not sharp and is kinetic (relaxation) in nature. With an increase in the strain rate, elastic stresses do not have time to relax, so the total resistance increases. The strains are additionally characterized by a new parameter equal to the relaxation time to the characteristic process time.

Если, например, время релаксации значительно больше времени действия напряжения, то тело называют твердым. Если же время релаксации мало по сравнению со временем действия напряжения, то тело ведет себя как жидкость.If, for example, the relaxation time is much longer than the voltage, then the body is called solid. If the relaxation time is short compared with the time of the stress, then the body behaves like a liquid.

Покажем это на следующем примере. Если время воздействия нагрузки на типичную жидкость - воду - меньше ее периода релаксации напряжений, то течение произойти не успевает, и она ведет себя как упругое тело. Для наглядности, можно привести пример прыжка с вышки в воду. Сила удара о воду может быть очень большой. Вода ведет себя практически как твердое упругое тело. Но если входить в воду с берега - время релаксации мало по сравнению со временем действия напряжения. Вода проявляет себя как жидкость.We show this in the following example. If the time the load exerts on a typical fluid — water — is less than its stress relaxation period, then the flow does not have time to occur, and it behaves like an elastic body. For clarity, we can give an example of a jump from a tower into the water. The force of impact on water can be very large. Water behaves almost like a solid elastic body. But if you enter the water from the shore - the relaxation time is short compared with the time of the stress. Water manifests itself as a liquid.

С этих позиций и будем рассматривать взаимодействие спортивного снаряда (лыжи) и снежной трассы.From these positions, we will consider the interaction of a sports apparatus (ski) and a snow track.

Под действием пиковых давлений скользящей поверхности лыжи снежная трасса деформируется. Причем деформация происходит циклически. Скользящая поверхность лыжи на участке с пиковым давлением преодолевает предел прочности снежной трассы, деформирует ее до момента установления равенства сил давления и реакции трассы. Затем, благодаря инерции продольного движения, лыжа выезжает из образовавшегося углубления в снежной трассе - всплывает на поверхность трассы до следующего момента преодоления прочности трассы и снова проваливается.Under the influence of peak pressures of the sliding surface of the ski, the snow track is deformed. Moreover, the deformation occurs cyclically. The sliding surface of the ski in the area with peak pressure overcomes the tensile strength of the snow track, deforms it until the pressure forces and the track reaction are equal. Then, due to the inertia of the longitudinal movement, the ski leaves the formed hole in the snowy track - it floats to the surface of the track until the next moment of overcoming the track's strength and again fails.

Так происходит, начиная с некоторой критической скорости, на которой время релаксации трассы сопоставимо с временем действия импульса сил от пиков давления лыж на данном участке снежной трассы.This happens, starting from a certain critical speed, at which the track relaxation time is comparable to the duration of the force impulse from the peak pressure of the ski in this section of the snow track.

На медленных скоростях скольжения, когда время релаксации трассы значительно меньше времени действия импульса сил от пиков давления лыж, происходит постоянная деформация (приминание) снежной трассы передним фронтом пиковых давлений. Цикличность деформации незначительна.At slow sliding speeds, when the path relaxation time is much shorter than the time of the force impulse from the ski pressure peaks, the snow track is constantly deformed (crushed) by the leading front of the peak pressures. The cyclic strain is negligible.

На высоких скоростях скольжения лыжи, и в условиях, когда время релаксации трассы велико в сравнении со временем действия импульса сил от пиков давления лыж - деформации трассы малы. Но эти деформации происходят с малыми амплитудами и высокой частотой.At high gliding speeds of the skis, and under conditions when the relaxation time of the track is long in comparison with the time of the action of the force impulse from the peaks of the pressure of the ski - the deformation of the track is small. But these deformations occur with small amplitudes and a high frequency.

Это относится и к вертикальным деформациям снежной трассы и к горизонтальным. (При сдвиговом и объемном деформировании).This also applies to vertical deformations of the snow track and to horizontal ones. (With shear and volumetric deformation).

В теории колебаний, такую реакцию системы называют вынужденными колебаниями. (С.П. Тимошенко, Д.Х. Янг, У. Уивер «Колебания в инженерном деле», с. 52, изд. Машиностроение, Москва, 1985 г.)In the theory of oscillations, such a reaction of the system is called forced oscillations. (S.P. Timoshenko, D.H. Young, W. Weaver, “Fluctuations in Engineering,” p. 52, ed. Engineering, Moscow, 1985)

Для более полного понимания процессов происходящих при скольжении лыжи по снежной трассе, можем использовать готовые решения из теории колебаний.For a more complete understanding of the processes that occur when a ski glides along a snowy track, we can use ready-made solutions from the theory of vibrations.

Для нас представляет интерес, так называемый коэффициент усиления β при установившихся вынужденных колебаниях. Коэффициент усиления β учитывает динамический характер возмущающей силы.Of interest to us is the so-called gain β for steady-state forced oscillations. The gain β takes into account the dynamic nature of the disturbing force.

Коэффициент усиления β зависит от отношения частот ω/ρ, которое получают делением навязываемой системе частоты возмущающей силы ω (частоты импульсов сил от пиков давления лыж) на собственную частоту свободных колебаний системы ρ (время релаксации снежной трассы).The gain β depends on the frequency ratio ω / ρ, which is obtained by dividing the frequency of the disturbing force ω (the frequency of the force pulses from the pressure peaks of the skis) imposed on the system by the natural frequency of the system ρ free vibrations (relaxation time of the snow track).

Для того чтобы провести обсуждение колебаний при лучшем соответствии действительным реальным условиям, необходимо учесть влияние демпфирующих сил.In order to conduct a discussion of oscillations with better compliance with actual real conditions, it is necessary to take into account the influence of damping forces.

Эти силы могут иметь различное происхождение: сухое трение между поверхностями скольжения, трение между поверхностями, разделенными смазкой, внутреннее трение, и др. Силы сопротивления, имеющие сложную природу, обычно заменяют эквивалентным вязким демпфированием.These forces can have various origins: dry friction between sliding surfaces, friction between surfaces separated by a lubricant, internal friction, etc. Resistance forces having a complex nature are usually replaced by equivalent viscous damping.

Эквивалентное демпфирование определяют из условия, чтобы за один цикл при нем рассеивалось столько же энергии, сколько и при действии реальных сил сопротивления. Демпфирующая сила всегда имеет направление, противоположное скорости. Амплитуду установившегося вынужденного колебания можно определить, умножив величину перемещения при статической нагрузке на коэффициент усиления β.Equivalent damping is determined from the condition that in one cycle as much energy is dissipated during it as under the action of real resistance forces. The damping force always has a direction opposite to speed. The amplitude of the steady-state forced oscillation can be determined by multiplying the magnitude of the displacement under static load by the gain β.

Коэффициент усиления β в этом случае зависит не только от соотношения частот ω/ρ, но и от коэффициента демпфирования γ, который имеет размерность силы, отнесенной к единице скорости. Коэффициент демпфирования

Figure 00000001
. Где:
Figure 00000002
The gain β in this case depends not only on the frequency ratio ω / ρ, but also on the damping coefficient γ, which has the dimension of force per unit velocity. Damping coefficient
Figure 00000001
. Where:
Figure 00000002

Здесь:

Figure 00000003
- параметр демпфирования, δ - логарифмический декремент затухания, τд - период колебаний с демпфированием, с.Here:
Figure 00000003
is the damping parameter, δ is the logarithmic damping decrement, τ d is the oscillation period with damping, s.

Параметр демпфирования

Figure 00000003
можно определить экспериментально. Для этого необходимо только определить из эксперимента отношение двух соседних амплитуд колебаний или вычислить другим способом логарифмический декремент затухания.Damping parameter
Figure 00000003
can be determined experimentally. For this, it is only necessary to determine from the experiment the ratio of two adjacent oscillation amplitudes or to calculate the logarithmic attenuation decrement in another way.

Если

Figure 00000004
то система совершает периодические колебательные движения.If a
Figure 00000004
then the system makes periodic oscillatory movements.

Если

Figure 00000005
то система не совершает колебательных движений, а постепенно движется обратно в положение равновесия. В подобном случае система называется передемпфированной, а ее движение апериодическим.If a
Figure 00000005
then the system does not oscillate, but gradually moves back to the equilibrium position. In this case, the system is called overdamped, and its movement is aperiodic.

Если

Figure 00000006
то система впервые начинает терять свой колебательный характер. Это система с критическим коэффициентом вязкого демпфирования.If a
Figure 00000006
then the system for the first time begins to lose its oscillatory character. This is a critical viscous damping system.

Обычно

Figure 00000003
имеет положительную величину, и демпфирование представляет собой силу сопротивления. При этом происходит рассеивание энергии, амплитуда колебаний постепенно уменьшается и движение затухает.Usually
Figure 00000003
is positive, and damping is a drag force. In this case, energy is dissipated, the amplitude of the oscillations gradually decreases and the motion damps.

Однако могут быть случаи, когда при движении в систему привносится внешняя энергия. Происходит увеличение амплитуды колебаний. В подобных случаях используют термин отрицательное демпфирование.However, there may be cases when, when moving, external energy is introduced into the system. There is an increase in the amplitude of the oscillations. In such cases, the term negative damping is used.

В условиях лыжных гонок в систему «лыжа - снежная трасса» как раз привносится внешняя энергия, когда, например, на спуске потенциальная энергия лыжника преобразуется в кинетическую. В результате скорость скольжения лыж увеличивается и меняется отношение частот ω/ρ. Как было обнаружено экспериментально (не с лыжами), если колеблющаяся система такова, что установившееся состояние лежит ниже зоны резонанса, то очень сложно повысить частоту вынуждающей силы ω (в лыжах - скорость) с тем, чтобы заставить установку пройти через зону резонанса. Дополнительная мощность, затрачиваемая для этой цели, расходуется на увеличение амплитуд колебания, а эксплуатационная частота подвижных частей установки (скорость лыж) изменяется мало. Переход через резонанс не представляет большой трудности при условии, что этот переход осуществляется исключительно быстро.In the conditions of cross-country skiing, external energy is precisely introduced into the system “ski - snow track” when, for example, on a downhill, the potential energy of a skier is converted into kinetic. As a result, the sliding speed of the skis increases and the frequency ratio ω / ρ changes. As was discovered experimentally (not with skis), if the oscillating system is such that the steady state lies below the resonance zone, then it is very difficult to increase the frequency of the driving force ω (in skiing, the speed) in order to force the setup to pass through the resonance zone. The additional power spent for this purpose is spent on increasing the oscillation amplitudes, and the operational frequency of the moving parts of the installation (ski speed) changes little. The transition through resonance is not very difficult, provided that this transition is extremely fast.

Случай положительной величины

Figure 00000003
(когда колебания затухают) относится к устойчивому движению, тогда как случай отрицательной величины
Figure 00000003
- к неустойчивому движению. Это объясняет имеющие место значительные разбросы времени прохождения контрольного участка спуска на одной паре лыж при повторных откатках.Positive case
Figure 00000003
(when the oscillations die out) refers to steady motion, while the case of a negative quantity
Figure 00000003
- to unstable movement. This explains the significant variations in the travel time of the control section of the descent on one pair of skis during repeated hauls.

На фиг. 1 показано изменение коэффициента усиления β в зависимости от отношения частот ω/ρ для различных значений коэффициента демпфирования γ. Из этих кривых видно, что когда навязанная частота ω мала по сравнению с собственной частотой ρ, коэффициент усиления β незначительно отличается от единицы. Таким образом, при колебании перемещение χ сосредоточенной массы приблизительно совпадает с перемещением, обусловленным действием возмущающей силы.In FIG. Figure 1 shows the change in the gain β depending on the frequency ratio ω / ρ for various values of the damping coefficient γ. It can be seen from these curves that when the imposed frequency ω is small compared to the natural frequency ρ, the gain β slightly differs from unity. Thus, during the oscillation, the displacement χ of the concentrated mass approximately coincides with the displacement caused by the action of the perturbing force.

Для нашего случая с лыжами, это происходит, например, на медленных скоростях скольжения или на трассах, когда время релаксации трассы значительно меньше времени действия импульса сил от пиков давления лыж. Происходит постоянная деформация (приминание) снежной трассы передним фронтом пиковых давлений скользящей поверхности лыж. Эпюры давлений лыж практически такие же, как при стационарной нагрузке в лабораторных условиях. Скольжение лыж в этих условиях, как и принято традиционно считать, преимущественно зависит от формы эпюры лыж и в меньшей степени от коэффициента трения скользящей поверхности.For our case with skis, this happens, for example, at slow sliding speeds or on tracks, when the relaxation time of the track is much less than the time of the action of the force impulse from the peaks of the ski pressure. There is a constant deformation (crushing) of the snow track by the leading front of the peak pressures of the ski sliding surface. Ski pressure diagrams are practically the same as under stationary load in laboratory conditions. Ski gliding under these conditions, as is commonly believed, mainly depends on the shape of the ski plot and to a lesser extent on the coefficient of friction of the sliding surface.

Когда навязанная частота ω намного больше собственной частоты ρ, коэффициент усиления β близок к нулю независимо от степени демпфирования. Это означает, что высокочастотная возмущающая сила практически не вызывает вынужденных колебаний системы с низким значением собственной частоты.When the imposed frequency ω is much larger than the natural frequency ρ, the gain β is close to zero regardless of the degree of damping. This means that the high-frequency disturbing force practically does not cause forced oscillations of the system with a low value of the natural frequency.

Для нашего случая с лыжами так происходит на высоких скоростях скольжения, или в условиях, когда время релаксации трассы велико в сравнении со временем действия импульса сил от пиков давления лыж - деформации трассы малы. Скольжение лыж в этих условиях в меньшей степени зависит от эпюры лыж, но в большей степени от коэффициента трения.In our case with skis, this happens at high sliding speeds, or under conditions when the relaxation time of the route is long compared to the time of the action of the force impulse from the peaks of the pressure of the ski - the deformation of the route is small. Ski gliding under these conditions is less dependent on the ski plot, but more on the coefficient of friction.

Когда навязанная частота ω становится близкой собственной частоте ρ, т.е. отношение ω/ρ близко к единице, коэффициент усиления β резко увеличивается. Его величина при резонансе или в околорезонансной области становится очень чувствительной к изменению коэффициента демпфирования.When the imposed frequency ω becomes close to the natural frequency ρ, i.e. the ratio ω / ρ is close to unity; the gain β sharply increases. Its value at resonance or in the near-resonance region becomes very sensitive to changes in the damping coefficient.

Для нашего случая с лыжами в этих условиях. Борьба тренеров и сервисменов за снижение коэффициента трения и подбор эпюр лыж, минимально деформирующих трассу, обеспечивает уменьшение коэффициента демпфирования и уменьшение потерь энергии. Но в условиях, когда отношение ω/ρ близко к единице (см. фиг. 1), а коэффициент демпфирования мал, это приводит к резонансу и большим амплитудам колебаний в системе «лыжа - снежная трасса», биениям и, в конечном счете - к увеличению потерь энергии на демпфирование и к снижению скорости скольжения лыж. Наилучшие условия для уменьшения амплитуд резонансных колебаний лыж будут при критическом коэффициенте вязкого демпфирования, когда параметр демпфирования равен собственной частоте колебаний снежной трассы

Figure 00000007
В этом случае достигается наиболее быстрое затухание резонансных колебаний. Это можно достичь путем подбора соответствующих лыж, например, с меньшей длиной пиков давления лыж (увеличивающих навязанную частоту ω) или лыж с большей собственной частотой вибраций или установкой на лыжи демпфера для низких частот.For our case with skiing in these conditions. The struggle of trainers and servicemen to reduce the coefficient of friction and select the diagrams of skis that minimally deform the track provides a decrease in the damping coefficient and a decrease in energy loss. But under conditions when the ratio ω / ρ is close to unity (see Fig. 1), and the damping coefficient is small, this leads to resonance and large amplitudes of oscillations in the ski-snow-track system, beats and, ultimately, to an increase in damping energy loss and a decrease in ski sliding speed. The best conditions for reducing the amplitudes of the resonant vibrations of skis will be at a critical coefficient of viscous damping, when the damping parameter is equal to the natural frequency of the snow track
Figure 00000007
In this case, the fastest attenuation of resonant oscillations is achieved. This can be achieved by selecting the appropriate skis, for example, with a shorter length of the pressure peaks of the skis (increasing the imposed frequency ω) or skis with a higher natural vibration frequency or by installing a damper on the skis for low frequencies.

В настоящее время при выборе и подготовке спортивного инвентаря в спорте высших достижений не учитываются влияние на диссипацию энергии отношения навязанной частоты колебаний системы «спортивный инвентарь - снежная трасса» (частота импульсов сил от пиков давления спортивного инвентаря) к собственной частоте свободных колебаний снежной трассы (время релаксации снежной трассы).At present, when choosing and preparing sports equipment in top-level sports, the influence on the energy dissipation of the ratio of the imposed vibration frequency of the sports equipment – snow track system (frequency of impulses from pressure peaks of sports equipment) to the natural frequency of free vibrations of the snow track is not taken into account (time snow track relaxation).

Однако эти явления оказывают существенное влияние на силы сопротивления перемещению спортивного инвентаря и на скорость скольжения по снежной трассе.However, these phenomena have a significant impact on the resistance forces to the movement of sports equipment and on the sliding speed on a snowy track.

Для проверки этих теоретических выводов, были проведены экспериментальные исследования в реальных условиях лыжной трассы. Для этого в сезонах 2017-18 и 2018-19 годов в разных погодных условиях (суммарно 46 дней) проводились измерения тензогеометрических и собственных амплитудно-частотных характеристик лыж, проводились измерения реологических характеристик снежной трассы, выполнялись измерения скорости скольжения лыж на спуске и при этом записывались амплитудно-частотные характеристики системы «лыжа - снежная трасса». Измерения проводились на трех парах лыж разных производителей, с разными тензогеометрическими характеристиками и разными амплитудно-частотными характеристиками.To verify these theoretical conclusions, experimental studies were carried out in real ski conditions. To do this, in the seasons 2017-18 and 2018-19, in different weather conditions (a total of 46 days), measurements of tensogeometric and intrinsic amplitude-frequency characteristics of skis were carried out, rheological characteristics of the snow track were measured, measurements were made of the ski sliding speed on the slopes and the amplitude-frequency characteristics of the ski-snow-track system. The measurements were carried out on three pairs of skis from different manufacturers, with different tensogeometric characteristics and different amplitude-frequency characteristics.

Для исключения влияния на скорость скольжения конструктивных особенностей лыж, материалов скользящей поверхности, смазки и др., сначала измеряли скорости каждой пары лыж на спуске без демпфера (с собственными амплитудно-частотными характеристиками), а затем на лыжи устанавливали демпфер низкочастотных колебаний (изменяли собственные амплитудно-частотные характеристики лыж в более высокочастотную область), и снова измеряли скорости лыж на спуске. Сравнивали скорости скольжения лыж с демпфером и без демпфера и определяли отношения навязанной частоты колебаний системы «спортивный инвентарь - снежная трасса» (частота импульсов сил от пиков давления спортивного инвентаря) к собственной частоте свободных колебаний снежной трассы (время релаксации снежной трассы).To exclude the influence of the design features of skis, materials of a sliding surface, lubrication, etc. on the sliding speed, we first measured the speeds of each pair of skis on the slope without a damper (with their own amplitude-frequency characteristics), and then installed a low-frequency vibration damper on the skis (they changed their own amplitude -frequency characteristics of skis to a higher frequency region), and again measured the speed of the skis on the slope. The sliding speeds of skis were compared with a damper and without a damper, and the ratios of the imposed vibration frequency of the sports equipment – snow track system (frequency of force pulses from pressure peaks of the sports equipment) to the natural frequency of free vibrations of the snow track (relaxation time of the snow track) were determined.

Экспериментальные исследования скорости скольжения лыж на снежной трассе, подтвердили существенное влияние на диссипацию энергии лыж отношения навязанной частоты колебаний системы «спортивный инвентарь - снежная трасса» (частота импульсов сил от пиков давления спортивного инвентаря) к собственной частоте свободных колебаний снежной трассы (время релаксации снежной трассы), особенно значительное вблизи резонансной зоны, когда отношения этих частот близки единице при низких коэффициентах демпфирования снежной трассы.Experimental studies of the sliding speed of skis on a snowy track confirmed a significant effect on the dissipation of ski energy of the ratio of the imposed oscillation frequency of the "sports equipment - snowy track" system (frequency of impulses from pressure peaks of sports equipment) to the natural frequency of free vibrations of the snowy track (relaxation time of the snowy track ), especially significant near the resonance zone, when the ratios of these frequencies are close to unity at low coefficients of damping of the snow path.

Целью изобретения является повышение надежности подбора спортивного инвентаря путем определения отношения навязанной частоты колебаний системы «спортивный инвентарь - снежная трасса» (частота импульсов сил от пиков давления спортивного инвентаря) к собственной частоте свободных колебаний снежной трассы (время релаксации снежной трассы) и последующего подбора спортивного инвентаря, с длиной пиков давления, обеспечивающих наименьшие энергетические потери системы «спортивный инвентарь - снежная трасса» при движении спортивного инвентаря в реальных условиях трассы во всем диапазоне соревновательных скоростей.The aim of the invention is to increase the reliability of the selection of sports equipment by determining the ratio of the imposed oscillation frequency of the system "sports equipment - snow track" (frequency of impulses from pressure peaks of sports equipment) to the natural frequency of free vibrations of the snow track (relaxation time of the snow track) and the subsequent selection of sports equipment , with the length of the pressure peaks providing the lowest energy losses of the "sports equipment - snow track" system during the movement of a sports inv tarya in actual track over the entire range of competitive rates.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе подбора спортивного инвентаря с учетом реологических характеристик снежной трассы, включающем измерение реологических характеристик снежной трассы, измерение тензогеометрических и амплитудно-частотных характеристик спортивного инвентаря и измерение амплитудно-частотных характеристик системы «спортивный инвентарь - снежная трасса», обработку полученных данных и последующий подбор оптимального варианта, при этом при обработке полученных данных, определяют коэффициент демпфирования снежной трассы, отношение навязанной частоты колебаний системы «спортивный инвентарь - снежная трасса» (частота импульсов сил от пиков давления спортивного инвентаря) к собственной частоте свободных колебаний снежной трассы (время релаксации снежной трассы) и если коэффициент демпфирования снежной трассы меньше единицы, то подбирают спортивный инвентарь с таким отношением навязанной частоты колебаний к собственной частоте свободных колебаний снежной трассы, которое выводят систему «спортивный инвентарь - снежная трасса» из резонансной зоны (когда отношение близко к единице), причем, когда отношение навязанной частоты колебаний к собственной частоте свободных колебаний снежной трассы меньше единицы, то выбирают спортивный инвентарь с частотой собственных колебаний, превышающих навязанную частоту, а если отношение навязанной частоты колебаний к собственной частоте свободных колебаний снежной трассы больше единицы, то выбирают спортивный инвентарь с частотой собственных колебаний, меньше навязанной частоты.This goal is achieved by the fact that in the known method of selecting sports equipment taking into account the rheological characteristics of the snowy track, including measuring the rheological characteristics of the snowy track, measuring the strain-geometric and amplitude-frequency characteristics of the sports equipment and measuring the amplitude-frequency characteristics of the system "sports equipment - snow track", processing the obtained data and the subsequent selection of the best option, while processing the received data, determine the damping coefficient snow track, the ratio of the imposed vibration frequency of the system “sports equipment - snow track” (frequency of impulses from pressure peaks of sports equipment) to the natural frequency of free vibrations of the snow track (relaxation time of the snow track) and if the damping coefficient of the snow track is less than unity, then select sports equipment with such a ratio of the imposed vibration frequency to the natural frequency of free vibrations of the snow track, which derives the system "sports equipment - snow track" from p the resonance zone (when the ratio is close to unity), and when the ratio of the imposed vibration frequency to the natural frequency of free vibrations of the snow track is less than unity, then sports equipment with a natural vibration frequency exceeding the imposed frequency is chosen, and if the ratio of the imposed vibration frequency to the free natural frequency If there are more than one unit of snow path, then choose sports equipment with a frequency of natural vibrations less than the imposed frequency.

Такой способ подбора спортивного инвентаря с учетом реологических характеристик снежной трассы, в условиях максимального снижения потерь энергии на сухое трение, на вязкое трение, на деформацию трассы и др., к которому стремятся тренеры и сервисмены при подготовке спортивного инвентаря к соревнованиям, позволяет учитывать важный фактор - отношение навязанной частоты колебаний системы «спортивный инвентарь - снежная трасса» (частота импульсов сил от пиков давления спортивного инвентаря) к собственной частоте свободных колебаний снежной трассы (время релаксации снежной трассы), и таким образом повышает надежность подбора оптимальных характеристик спортивного инвентаря для реальных условий соревнований.This method of selecting sports equipment, taking into account the rheological characteristics of the snowy track, in the conditions of maximum reduction of energy losses due to dry friction, viscous friction, deformation of the track, etc., which coaches and servicemen aspire to when preparing sports equipment for competitions, takes into account an important factor - the ratio of the imposed oscillation frequency of the system "sports equipment - snow track" (frequency of impulses of forces from the pressure peaks of sports equipment) to the natural frequency of free vibrations snowy track (relaxation time of the snow track), and thus increases the reliability of the selection of the optimal characteristics of sports equipment for real competition conditions.

Это указывает на наличие новизны в заявленном способеThis indicates the presence of novelty in the claimed method.

Сравнение заявленного способа с другими техническими решениями того же направления показывает, что предварительное измерение тензогеометрических и амплитудно-частотных характеристик лыж и измерение коэффициента демпфирования снежной трассы перед соревнованиями позволяет определять отношение навязанной частоты колебаний системы «спортивный инвентарь - снежная трасса» (частота импульсов сил от пиков давления спортивного инвентаря) к собственной частоте свободных колебаний снежной трассы (время релаксации снежной трассы). Если величина коэффициента демпфирования меньше единицы, то отношение навязанной и собственной частот снежной трассы, необходимо учитывать. При этом прогнозируют максимально возможные скорости скольжения лыж на спусках и рассчитывают допустимую длину пиков давления лыж, которые обеспечивают отношение навязанной и собственной частот снежной трассы вне зоны резонанса. Это позволяет более точно осуществлять подбор спортивного инвентаря для реальных условий снежной трассы.Comparison of the claimed method with other technical solutions of the same direction shows that a preliminary measurement of the tensogeometric and amplitude-frequency characteristics of the skis and the measurement of the damping coefficient of the snow track before the competition allows us to determine the ratio of the imposed vibration frequency of the "sports equipment - snow track" system (frequency of force pulses from peaks pressure of sports equipment) to the natural frequency of free oscillations of the snowy track (relaxation time of the snowy track). If the value of the damping coefficient is less than unity, then the ratio of the imposed and natural frequencies of the snow path must be taken into account. In this case, the maximum possible ski sliding speeds on the slopes are predicted and the allowable length of the ski pressure peaks is calculated, which provide the ratio of the imposed and natural frequencies of the snow path outside the resonance zone. This allows more accurate selection of sports equipment for real conditions of the snowy track.

Таким образом, можно сделать вывод о превышении заявленным способом существующего уровня техники.Thus, we can conclude that the claimed method exceeds the existing level of technology.

На фиг. 1 показано изменение коэффициента усиления β в зависимости от отношения частот ω/ρ для различных значений коэффициента демпфирования γ.In FIG. Figure 1 shows the change in the gain β depending on the frequency ratio ω / ρ for various values of the damping coefficient γ.

На фиг. 2 показана сонограмма собственной частоты лыж Атомик.In FIG. 2 shows a sonogram of the Atomic ski natural frequency.

На фиг. 3 показана сонограмма собственной частоты лыж Мадшуз.In FIG. Figure 3 shows a sonogram of the natural frequency of the Madshus ski.

На фиг. 4 показана сонограмма собственной частоты лыж Фишер.In FIG. 4 shows a sonogram of the natural frequency of Fisher skis.

На фиг. 5 показана длина пиков давления лыж АтомикIn FIG. 5 shows the length of the Atomic ski pressure peaks

На фиг. 6 показана длина пиков давления лыж МадшузIn FIG. 6 shows the length of the pressure peaks of the Mudshus ski

На фиг. 7 показана длина пиков давления лыж ФишерIn FIG. Figure 7 shows the lengths of the Fisher ski pressure peaks.

На фиг. 8 показана осциллограмма ускорений системы «лыжа-снежная трасса».In FIG. Figure 8 shows the waveform of the accelerations of the ski-snow-track system.

На фиг. 9 показаны деформации снежной трассы во времени 2019.03.13In FIG. Figure 9 shows the snow track deformation in time 2019.03.13

На фиг. 10 показаны деформации снежной трассы во времени. 2019.03.17In FIG. 10 shows snow track deformations over time. March 3, 2019

На фиг. 11 показан график изменения скорости скольжения лыж вдоль склона 2019.03.13.In FIG. Figure 11 shows a graph of the change in the sliding speed of skis along the slope of 2019.03.13.

На фиг. 12 показана сонограмма амплитудно-частотных характеристик системы «лыжи Атомик-снежная трасса» при скольжении вдоль склона 2019.03.13.In FIG. Figure 12 shows a sonogram of the amplitude-frequency characteristics of the Atomic-Snow Track ski system when sliding along the slope of March 03, 2013.

На фиг. 13 показана сонограмма амплитудно-частотных характеристик системы «лыжи Мадшуз-снежная трасса» при скольжении вдоль склона 2019.03.13.In FIG. Figure 13 shows a sonogram of the amplitude-frequency characteristics of the “Mudshuz-snow track” system when sliding along the slope of March 03, 2013.

На фиг. 14 показана сонограмма амплитудно-частотных характеристик системы «лыжи Фишер-снежная трасса» при скольжении лыж вдоль склона 2019.03.13.In FIG. Figure 14 shows a sonogram of the amplitude-frequency characteristics of the Fisher-Snow Track ski system when skiing along the slope on March 03, 2013.

На фиг. 15 показано сравнение длины пиков давления пары лыж Фишер на снежной трассе разной жесткости.In FIG. 15 shows a comparison of the lengths of the pressure peaks of a Fisher ski pair on a snow track of different stiffness.

На фиг. 16 показан график изменения скорости скольжения лыж вдоль склона 2019.03.17.In FIG. Figure 16 shows a graph of the ski sliding speed along the slope 2019.03.17.

На фиг. 17 показана сонограмма амплитудно-частотных характеристик системы «лыжи Атомик-снежная трасса» при скольжении лыж вдоль склона 2019.03.17.In FIG. Figure 17 shows a sonogram of the amplitude-frequency characteristics of the Atomic-Snow Track ski system when skis slip along the slope of March 03, 2017.

На фиг. 18 показана сонограмма амплитудно-частотных характеристик системы «лыжи Мадшуз-снежная трасса» при скольжении лыж вдоль склона 2019.03.17.In FIG. Figure 18 shows a sonogram of the amplitude-frequency characteristics of the Madshouz-Snow Track ski system when skiing along the slope of March 03, 2017.

На фиг. 19 показана сонограмма амплитудно-частотных характеристик системы «лыжи Фишер-снежная трасса» при скольжении лыж вдоль склона 2019.03.17.In FIG. Figure 19 shows a sonogram of the amplitude-frequency characteristics of the Fisher-Snow Track ski system when skiing along the slope of March 03, 2017.

На фиг. 20 показана зависимость коэффициента затухания колебаний от частоты при инерционном и конструкционном демпфировании.In FIG. 20 shows the dependence of the damping coefficient of the oscillations on the frequency during inertial and structural damping.

На фиг. 21 показаны лыжи с демпфером.In FIG. 21 shows skis with a damper.

На фиг. 22 показана сонограмма собственной резонансной частоты лыж Атомик с демпфером.In FIG. 22 shows a sonogram of the Atomic ski's own resonant frequency with a damper.

На фиг. 23 показана сонограмма собственной резонансной частоты лыж Мадшуз с демпфером.In FIG. 23 shows a sonogram of the natural resonant frequency of the Madshoes ski with a damper.

На фиг. 24 показана сонограмма собственной резонансной частоты лыж Фишер с демпфером.In FIG. 24 shows a sonogram of the natural resonant frequency of the Fisher ski with a damper.

На фиг. 25 показан график скорости лыж не спуске с демпфером и без демпфера 2019.03.13In FIG. 25 shows a graph of ski speeds on the slopes with a damper and without a damper 2019.03.13

На фиг. 26 показан показан график скорости лыж не спуске с демпфером и без демпфера 2019.03.17.In FIG. Figure 26 shows a graph of the ski speed on the slopes with a damper and without a damper on 03/03/2017.

Способ подбора спортивного инвентаря поясняется на примере его выполнения.The method of selection of sports equipment is illustrated by the example of its implementation.

Имеем три пары лыж со следующими тензогеометрическими и амплитудно-частотными характеристиками. Исходные данные для расчета.We have three pairs of skis with the following strain-geometric and amplitude-frequency characteristics. The initial data for the calculation.

Амплитудно-частотные характеристики лыж.Frequency response of skis.

Измерения выполнены с использованием прибора по патенту на полезную модель РФ №111446. Датчики были установлены на лыжу.The measurements were performed using the device according to the patent for utility model of the Russian Federation No. 111446. Sensors were installed on the ski.

На Фиг. 2 показана сонограмма собственной частоты лыж Атомик.In FIG. 2 shows a sonogram of the Atomic ski natural frequency.

Ra=75 Гц. Добротность - 130,92 По оси абсцисс на сонограмме - время, с. По оси ординат - частота, Гц. Цветом показаны амплитуды колебаний, dB.R a = 75 Hz. Quality factor - 130.92 On the abscissa axis on the sonogram - time, s. The ordinate is the frequency, Hz. The color shows the vibration amplitudes, dB.

На Фиг. 3 показана сонограмма собственной частоты лыж Мадшуз.In FIG. Figure 3 shows a sonogram of the natural frequency of the Madshus ski.

Rм=90 Гц. Добротность - 71,35R m = 90 Hz. Quality factor - 71.35

На Фиг. 4 показана сонограмма собственной частоты лыж Фишер.In FIG. 4 shows a sonogram of the natural frequency of Fisher skis.

Rф=90 Гц. Добротность - 75,73R f = 90 Hz. Quality factor - 75.73

Тензогеометрические характеристики лыж. Измерения выполнены на стенде по патенту на полезную модель РФ №108616.Strain-geometric characteristics of skis. The measurements were performed on a bench according to the patent for a utility model of the Russian Federation No. 108616.

На Фиг. 5. показана длина пиков давления пары лыж Атомик - La=35/45 см (Длина заднего /переднего пиков давления)In FIG. 5. shows the length of the pressure peaks of the Atomic ski pair - L a = 35/45 cm (Length of the back / front pressure peaks)

На Фиг. 6. показана длина пиков давления пары лыж Мадшуз - Lм=28/32 смIn FIG. 6. shows the length of the pressure peaks of the pair of skis Madshus - L m = 28/32 cm

На Фиг. 7. показана длина пиков давления пары лыж Фишер - Lф=40/40 смIn FIG. 7. shows the length of the pressure peaks of the Fisher ski pair - L f = 40/40 cm

Реальная длина пиков давления в условиях снежной трассы может несколько отличаться и зависит от жесткости трассы. Необходима соответствующая корректировка лабораторных данных.The actual length of the pressure peaks in a snowy track may vary slightly and depends on the stiffness of the track. Appropriate adjustment of laboratory data is required.

Для измерения реальной длины пиков давления на снежной трассе на соревновательной скорости использовали прибор по патенту на полезную модель РФ №111446. Датчики были прикопаны в снежную трассу. Пример результатов измерений.To measure the actual length of pressure peaks on a snowy track at competitive speed, we used the device according to the utility model patent of the Russian Federation No. 111446. Sensors were buried in a snowy track. Example of measurement results.

На Фиг. 8 показана осциллограмма ускорений системы «лыжа-снежная трасса». По оси абсцисс на осциллограмме определяем время прохождения пика давления лыжи по датчику в снегу. По времени воздействия пиков давления на снежную трассу и известной скорости скольжения лыж, определяем фактическую длину пиков давления. Скорость скольжения лыж при этом измерялась прибором по патенту на изобретение РФ2600082.In FIG. Figure 8 shows the waveform of the accelerations of the ski-snow-track system. On the abscissa axis on the waveform, we determine the transit time of the peak pressure of the ski along the sensor in the snow. From the time of exposure of the pressure peaks to the snow track and the known ski sliding speed, we determine the actual length of the pressure peaks. The sliding speed of the ski was measured with the device according to the patent for the invention of RF2600082.

Реологические характеристики снежной трассы.Rheological characteristics of the snow track.

Примеры для расчетов приняты для двух дней, с отличающимися реологическими характеристиками снежной трассы.Examples for calculations are taken for two days, with different rheological characteristics of the snow track.

Измерения выполнены прибором аналогичным по патенту РФ №2365915.The measurements were made by a device similar to RF patent No. 2365915.

На Фиг. 9 показаны деформации снежной трассы во времени в первый день 2019.03.13.In FIG. Figure 9 shows the deformation of the snow track in time on the first day of March 03, 2013.

На Фиг. 10 показаны деформации снежной трассы во времени во второй день 2019.03.17In FIG. 10 shows the deformation of the snow track in time on the second day of March 03, 2017

Рассчитываем коэффициент демпфирования снежной трассы.We calculate the damping coefficient of the snow track.

Для 2019.03.13. Амплитуда деформаций снежной трассы уменьшилась на 90% за 3 цикла и за 0,07 с. Глубина погружения штампа в снег - 7.5 мм См. Фиг. 9.For 2019.03.13. The strain amplitude of the snow track decreased by 90% in 3 cycles and in 0.07 s. Stamp immersion depth in snow - 7.5 mm. See FIG. nine.

Период колебании τд=0,055 с.The oscillation period τ d = 0,055 s.

Частота ρ=2π/τд=2x3.14/0,055=114,2 Гц.The frequency ρ = 2π / τ d = 2x3.14 / 0,055 = 114.2 Hz.

Логарифмический декремент затухания δ=1/3 × ln(1/0.1)=0,767Logarithmic attenuation decrement δ = 1/3 × ln (1 / 0.1) = 0.767

Параметр демпфирования

Figure 00000008
=0,767/0,055=13.95Damping parameter
Figure 00000008
= 0.767 / 0.055 = 13.95

Коэффициент демпфирования

Figure 00000009
=13.95/114,2=0,122Damping coefficient
Figure 00000009
= 13.95 / 114.2 = 0.122

Коэффициент демпфирования значительно меньше единицы. Следовательно, отношение навязанной частоты и собственной частоты снежной трассы будет оказывать существенное влияние на скольжение лыж. Необходимо выполнять расчет отношения частот.The damping coefficient is much less than unity. Consequently, the ratio of the imposed frequency and the natural frequency of the snow track will have a significant effect on the ski glide. It is necessary to calculate the frequency ratio.

Для 2019.03.17. Амплитуда деформаций снежной трассы уменьшилась на 99% за 1 цикл и за 0,06 с. Глубина погружения штампа в снег - 18 мм. См. Фиг. 10.For 2019.03.17. The strain amplitude of the snow track decreased by 99% for 1 cycle and for 0.06 s. The depth of immersion of the stamp in the snow is 18 mm. See FIG. 10.

Период колебании - τд=0,06 с.The oscillation period is τ d = 0.06 s.

Частота ρ=2π/τд=2x3.14/0,06=104,67 Гц.Frequency ρ = 2π / τ d = 2x3.14 / 0.06 = 104.67 Hz.

Логарифмический декремент затухания δ=1/1 × ln(1/0.01)=4.605Logarithmic attenuation decrement δ = 1/1 × ln (1 / 0.01) = 4.605

Параметр демпфирования

Figure 00000010
=4.605/0,06=76,75Damping parameter
Figure 00000010
= 4.605 / 0.06 = 76.75

Коэффициент демпфирования

Figure 00000011
=76,75/104,67=0,73Damping coefficient
Figure 00000011
= 76.75 / 104.67 = 0.73

Коэффициент демпфирования незначительно меньше единицы. Следовательно, для второго дня, отношение навязанной частоты и собственной частоты снежной трассы будет оказывать меньшее влияние на скольжение лыж, так как резонансные колебания существенно демпфируются. Но это влияние сохраняется и может увеличиваться с увеличением скорости скольжения лыж на отдельных участках дистанции и увеличения при этом навязанной частоты. Поскольку коэффициент демпфирования меньше единицы, необходимо также выполнять расчет отношения частот в этих условиях.The damping coefficient is slightly less than unity. Therefore, for the second day, the ratio of the imposed frequency and the natural frequency of the snow track will have a lesser effect on the sliding of the skis, since the resonant vibrations are substantially damped. But this effect persists and can increase with an increase in the sliding speed of skis in individual sections of the distance and an increase in the imposed frequency. Since the damping coefficient is less than unity, it is also necessary to calculate the frequency ratio under these conditions.

Делаем расчет отношения навязанной частоты и собственной частоты снежной трассы для системы «лыжа-снежная трасса».We make the calculation of the ratio of the imposed frequency and the natural frequency of the snow track for the ski-snow track system.

Рассчитываем отношение навязанной частоты и собственной частоты снежной трассы для скорости V=5 м/с и периода навязанных колебаний τдл=L/V у трех пар лыж.We calculate the ratio of the imposed frequency and the natural frequency of the snow track for a speed of V = 5 m / s and the period of imposed oscillations τ dl = L / V for three pairs of skis.

1 день 2019.03.13.1 day 2019.03.13.

АтомикAtomic

Частота импульсов сил от пиков давления спортивного инвентаря:The frequency of impulses of forces from the pressure peaks of sports equipment:

ω=2π/τдл=2π/(La/V)=2×3,14/(0,35/5)=89,7 Гцω = 2π / τ dl = 2π / (L a / V) = 2 × 3.14 / (0.35 / 5) = 89.7 Hz

Отношение частот ω/ρ=89.7/114,2=0.785Frequency ratio ω / ρ = 89.7 / 114.2 = 0.785

МадшузMadshouse

Частота импульсов сил от пиков давления спортивного инвентаря:The frequency of impulses of forces from the pressure peaks of sports equipment:

ω=2π/τдл=2π/(Lм/V)=2×3,14/(0,28/5)=112,14 Гцω = 2π / τ dl = 2π / (L m / V) = 2 × 3.14 / (0.28 / 5) = 112.14 Hz

Отношение частот ω/ρ=112,14/ 114,2=0.982Frequency ratio ω / ρ = 112.14 / 114.2 = 0.982

ФишерFisher

Частота импульсов сил от пиков давления спортивного инвентаря:The frequency of impulses of forces from the pressure peaks of sports equipment:

ω=2π/τдл=2π/(Lф/V)=2×3,14/(0,4/5)=78,5 Гцω = 2π / τ dl = 2π / (L f / V) = 2 × 3.14 / (0.4 / 5) = 78.5 Hz

Отношение частот ω/ρ=78,5/ 114,2=0.687Frequency ratio ω / ρ = 78.5 / 114.2 = 0.687

Расчеты показывают, что наибольшее влияние на скорость скольжения в условиях 1 дня будут оказывать диссипативные явления на лыжи Мадшуз. У них отношение частот ближе всех к единице.Calculations show that the greatest influence on the sliding speed under 1 day conditions will be exerted by dissipative phenomena on the Madshus ski. They have the ratio of frequencies closest to one.

В условиях первого дня выполнена экспериментальная откатка всех трех пар лыж. Для измерения скорости лыж использовался прибор по патенту на изобретение РФ №2600082.In the conditions of the first day, experimental rolling of all three pairs of skis was performed. To measure the speed of skis, the device according to the patent for the invention of the Russian Federation No. 2600082 was used.

Откатка выполнялась на склоне длиной 90 метров по шесть раз на каждой паре. Максимальные и минимальные результаты исключались, а оставшиеся 4 усреднялись.Rollback was carried out on a slope 90 meters long six times on each pair. The maximum and minimum results were excluded, and the remaining 4 were averaged.

На Фиг. 11. представлен график изменения скорости скольжения лыж вдоль склона 2019.03.13.In FIG. 11. A graph of the ski sliding speed along the slope 2019.03.13 is presented.

Здесь по оси абсцисс - расстояние, м. По оси ординат - скорость скольжения лыж, м/с.Here, the abscissa axis is the distance, m. The ordinate axis is the ski sliding speed, m / s.

Результаты откатки полностью совпадает с результатами выполненных выше расчетов. Лучшие для данных условий лыжи, выбирают по критерию наиболее высокой скорости скольжения.The results of the rollback completely coincides with the results of the above calculations. The best skis for these conditions are selected according to the criterion of the highest sliding speed.

Одновременно с измерением скорости проводилась запись амплитудно-частотных характеристик системы «лыжа - снежная трасса». Для этого был использован прибор по патенту на полезную модель РФ №111446. Датчики устанавливались на лыжу.At the same time as measuring the speed, the amplitude-frequency characteristics of the ski-snow-track system were recorded. For this, the device was used according to the patent for utility model of the Russian Federation No. 111446. The sensors were mounted on a ski.

На Фиг. 12 представлена сонограмма амплитудно-частотных характеристик системы «лыжи Атомик-снежная трасса» при скольжении вдоль склона 2019.03.13. По оси абсцисс на сонограмме - время, с. По оси ординат - частота, Гц. Цветом показаны амплитуды колебаний, dB. Верхняя сонограмма - горизонтальные вибрации. Нижняя сонограмма - вертикальные вибрации.In FIG. Figure 12 shows a sonogram of the amplitude-frequency characteristics of the Atomic-Snow Track ski system when sliding along the slope of March 03, 2013. The abscissa on the sonogram is time, s. The ordinate is the frequency, Hz. The color shows the vibration amplitudes, dB. The upper sonogram is horizontal vibrations. Lower sonogram - vertical vibrations.

На Фиг. 13 представлена сонограмма амплитудно-частотных характеристик системы «лыжи Мадшуз-снежная трасса» при скольжении вдоль склона 2019.03.13.In FIG. Figure 13 shows a sonogram of the amplitude-frequency characteristics of the “Madsuz-snow track” system when sliding along the slope of March 03, 2013.

На Фиг. 14 представлена сонограмма амплитудно-частотных характеристик системы «лыжи Фишер-снежная трасса» при скольжении лыж вдоль склона 2019.03.13.In FIG. Figure 14 shows a sonogram of the amplitude-frequency characteristics of the Fisher-Snow Track ski system when skiing along the slope of March 03, 2013.

Сонограммы позволяют наглядно подтвердить наличие резонансных явлений в условиях, когда отношение ω/ρ близко к единице.Sonograms make it possible to visually confirm the presence of resonance phenomena under conditions when the ratio ω / ρ is close to unity.

Представленные сонограммы показывают наличие значительных резонансных колебаний у лыж Мадшуз (отношение частот ω/ρ=0.982) в условиях 1 дня экспериментов.The presented sonograms show the presence of significant resonance oscillations in Madshouz skis (frequency ratio ω / ρ = 0.982) under conditions of 1 day of experiment.

2 день 2019.03.17.2 day 2019.03.17.

Глубина погружения штампа в снег на 10 мм больше, чем в 1 день. См. Фиг 10. Это говорит о более мягкой трассе. На мягкой трассе длина пиков давления уменьшается. Но это уменьшение существенно зависит от конструкции лыж. Пример:The depth of immersion of the stamp in the snow is 10 mm more than 1 day. See Fig 10. This indicates a softer track. On a soft track, the length of the pressure peaks decreases. But this decrease is significantly dependent on the design of the skis. Example:

На Фиг. 15 показано сравнение длины пиков давления пары лыж Фишер на трассе разной жесткости. Здесь фиолетовый график пиков давления получен на более мягкой опорной поверхности стенда.In FIG. 15 shows a comparison of the lengths of the pressure peaks of a Fisher ski pair on a track of different stiffness. Here, a purple graph of pressure peaks is obtained on a softer supporting surface of the bench.

Рассчитываем отношение частот ω/ρ для 2019.03.17.We calculate the frequency ratio ω / ρ for 2019.03.17.

АтомикAtomic

Частота импульсов сил от пиков давления спортивного инвентаря:The frequency of impulses of forces from the pressure peaks of sports equipment:

ω=2π/τдл=2π/(La/V)=2×3,14/(0,30/5)=104,7 Гцω = 2π / τ dl = 2π / (L a / V) = 2 × 3.14 / (0.30 / 5) = 104.7 Hz

Отношение частот ω/ρ=89.7/ 114,2=0.916Frequency ratio ω / ρ = 89.7 / 114.2 = 0.916

МадшузMadshouse

Частота импульсов сил от пиков давления спортивного инвентаря:The frequency of impulses of forces from the pressure peaks of sports equipment:

ω=2π/τдл=2π/(Lм/V)=2×3,14/(0,25/5)=125,6 Гцω = 2π / τ dl = 2π / (L m / V) = 2 × 3.14 / (0.25 / 5) = 125.6 Hz

Отношение частот ω/ρ=112,14/ 114,2=0.981Frequency ratio ω / ρ = 112.14 / 114.2 = 0.981

ФишерFisher

Частота импульсов сил от пиков давления спортивного инвентаря:The frequency of impulses of forces from the pressure peaks of sports equipment:

ω=2π/τдл=2π/(Lф/V)=2×3,14/(0,39/5)=83,73 Гцω = 2π / τ dl = 2π / (L f / V) = 2 × 3.14 / (0.39 / 5) = 83.73 Hz

Отношение частот ω/ρ=83,73/ 114,2=0.733Frequency ratio ω / ρ = 83.73 / 114.2 = 0.733

Расчеты показывают, что наибольшее влияние на скорость скольжения в условиях 2 дня будут оказывать диссипативные явления на лыжи Атомик. Так как коэффициент усиления β имеет максимальную величину при значениях отношения ω/ρ несколько меньших единицы. См. Фиг1. Однако высокий коэффициент демпфирования снежной трассы γ=0,73, будет диссипировать нарастающую амплитуду резонансных колебаний. Существенного нарастания резонансных колебаний не будет происходить.Calculations show that dissipative effects on Atomic skis will have the greatest impact on gliding speed under 2 days. Since the gain β has a maximum value when the values of the ratio ω / ρ are somewhat less than unity. See FIG. However, a high damping coefficient of the snowy path γ = 0.73 will dissipate the increasing amplitude of the resonant oscillations. A significant increase in resonant oscillations will not occur.

В условиях второго дня также выполнена экспериментальная откатка всех трех пар лыж для проверки выводов, сделанных по результатам расчетов.On the second day, experimental rolling of all three pairs of skis was also performed to verify the conclusions drawn from the calculation results.

На Фиг. 16. представлен график изменения скорости скольжения лыж вдоль склона 2019.03.17.In FIG. 16. A graph of the ski sliding speed along the slope 2019.03.17 is presented.

Результаты откатки также полностью совпадает с результатами выполненных выше расчетов.The results of the rollback also completely coincide with the results of the above calculations.

Для второго дня также приведены сонограммы амплитудно-частотных характеристик системы «лыжа-снежная» трасса.For the second day, sonograms of the amplitude-frequency characteristics of the ski-snow track system are also shown.

На Фиг. 17. представлена сонограмма амплитудно-частотных характеристик системы «лыжи Атомик-снежная трасса» при скольжении лыж вдоль склона 2019.03.17.In FIG. 17. A sonogram of the amplitude-frequency characteristics of the Atomic-Snow Track ski system is presented when skis slip along the slope on 03/03/17.

На Фиг. 18. представлена сонограмма амплитудно-частотных характеристик системы «лыжи Мадшуз-снежная трасса» при скольжении лыж вдоль склона 2019.03.17.In FIG. 18. A sonogram of the amplitude-frequency characteristics of the “Madshuz-snow track” system is presented when skis slip along the slope on 03/03/17.

На Фиг. 19. представлена сонограмма амплитудно-частотных характеристик системы «лыжи Фишер-снежная трасса» при скольжении лыж вдоль склона 2019.03.17.In FIG. 19. A sonogram of the amplitude-frequency characteristics of the “Fisher-Snow Track” ski system is presented when skis slip along the slope of March 03, 17.17.

Сонограммы показывают существенное влияние высокого коэффициента демпфирования снежной трассы γ=0,73 на диссипацию энергии скольжения и вибрации лыж. Нарастания резонансных колебаний не происходит.Sonograms show a significant effect of the high damping coefficient of the snowy track γ = 0.73 on the dissipation of the slip energy and vibration of the skis. An increase in resonance oscillations does not occur.

Теперь необходимо выяснить, как собственные амплитудно-частотные характеристики (а не длина пиков давления) лыж влияют на демпфирование колебаний системы «лыжа-снежная трасса» и как это связано с навязанной частотой со.Now it is necessary to find out how the natural amplitude-frequency characteristics (and not the length of the pressure peaks) of the skis affect the damping of the oscillations of the ski-snow-track system and how this is related to the imposed frequency ω.

В научной литературе принято демпфирование аппроксимировать комбинацией вкладов сопротивлений, связанных с двумя матрицами системы - матрицей масс и матрицей жесткости (Решение контактных задач в ANSYS 6.1, Представительство CADFEM. М., 2003.).In the scientific literature it is customary to approximate damping by a combination of the contributions of resistances associated with two system matrices - the mass matrix and the stiffness matrix (Solving contact problems in ANSYS 6.1, CADFEM Representative Office. M., 2003.).

[С]=α[М]+β[К][C] = α [M] + β [K]

Где: [С] - матрица сопротивленияWhere: [C] - resistance matrix

Коэффициенты α и β известны как константы демпфирования Рэлея. α - инерционное демпфирование, β - конструкционное демпфирование.Coefficients α and β are known as Rayleigh damping constants. α - inertial damping, β - structural damping.

Установлено, что при инерционном демпфировании низкие частоты демпфируются сильнее, а более высокие - слабее.It was found that during inertial damping, low frequencies are damped more, and higher ones are weaker.

Конструкционное демпфирование связано с энергетическими потерями, которые обусловлены действием сил сухого трения. При этом виде демпфирования низкие частоты затухают меньше, более высокие - больше.Structural damping is associated with energy losses due to the action of dry friction forces. In this type of damping, low frequencies attenuate less, higher ones more.

На Фиг. 20. Показана зависимость коэффициента затухания колебаний от частоты при инерционном и конструкционном демпфировании. Имеется минимум энергетических потерь в диапазоне частот f1 - f2.In FIG. 20. The dependence of the damping coefficient of the oscillations on the frequency during inertial and structural damping is shown. There is a minimum of energy loss in the frequency range f 1 - f 2 .

Если вернуться к Фиг. 1, то можно видеть, что если отношения частот ω/ρ малы, когда время релаксации снежной трассы значительно меньше времени действия импульса сил от пиков давления лыж, то преобладает инерционное демпфирование. Лыжи, с низкими собственными частотами (R<ω) будут в этих условиях демпфировать больше энергии. Предпочтительно использовать в этих условиях лыжи с более высокими частотами собственных колебаний (R>ω).Returning to FIG. 1, then it can be seen that if the frequency ratios ω / ρ are small, when the relaxation time of the snow path is much shorter than the time of the force impulse from the pressure peaks of the skis, then inertial damping prevails. Skis with low natural frequencies (R <ω) will damp more energy under these conditions. It is preferable to use under these conditions skis with higher natural frequencies (R> ω).

Если отношения частот ω/ρ больше единицы, когда время релаксации снежной трассы больше времени действия импульса сил от пиков давления лыж, то преобладает конструкционное демпфирование. Лыжи, с высокими собственными частотами (R>ω) будут в этих условиях демпфировать больше энергии. Предпочтительно использовать в этих условиях лыжи с низкими частотами собственных колебаний (R<ω).If the ratio of frequencies ω / ρ is greater than unity, when the relaxation time of the snow path is longer than the duration of the force impulse from the pressure peaks of the skis, structural damping prevails. Skis with high natural frequencies (R> ω) will damp more energy under these conditions. It is preferable to use under these conditions skis with low natural frequencies (R <ω).

Для экспериментальной проверки данных утверждений и исключения влияния на результаты конструктивных особенностей лыж, свойств скользящей поверхности и т.д., изменим собственные частоты лыж установкой на лыжи низкочастотных демпферов.To experimentally verify these statements and exclude the influence on the results of the design features of the skis, the properties of the sliding surface, etc., we change the natural frequencies of the skis by installing low-frequency dampers on the skis.

На Фиг. 21. представлены фото лыж с демпфером.In FIG. 21. presents photos of skis with a damper.

Получили прежние лыжи с новыми собственными частотами.Got the old skis with new natural frequencies.

На Фиг. 22. Представлена сонограмма собственной частоты лыж Атомик с демпфером. Собственная частота лыж Атомик повысилась с 75 Гц до 180 Гц.In FIG. 22. A sonogram of the natural frequency of Atomic skis with a damper is presented. The natural frequency of Atomic skis increased from 75 Hz to 180 Hz.

На Фиг. 23. Представлена сонограмма собственной частоты лыж Мадшуз с демпфером. Собственная частота лыж Мадшуз повысилась с 90 Гц до 180 Гц.In FIG. 23. A sonogram of the natural frequency of the Mudshus ski with a damper is presented. The natural frequency of Madshoes skis increased from 90 Hz to 180 Hz.

На Фиг. 24. Представлена сонограмма собственной резонансной частоты лыж Фишер с демпфером. Собственная частота лыж Фишер повысилась с 90 Гц до 210 Гц.In FIG. 24. A sonogram of the Fisher ski's own resonant frequency with a damper is presented. The natural frequency of Fisher skis increased from 90 Hz to 210 Hz.

Теперь экспериментально сравним скорости лыж с демпфером и без демпфера в первый день - 2019.03.13Now we experimentally compare the speed of skis with a damper and without a damper on the first day - 2019.03.13

На Фиг. 25. Показана скорость лыж не спуске с демпфером и без демпфера 2019.03.13.In FIG. 25. The ski speed is shown on the slopes with a damper and without a damper 2019.03.13.

У всех трех пар лыж увеличилась скорость скольжения. Это подтверждает, что если отношения частот ω/ρ малы, когда время релаксации снежной трассы значительно меньше времени действия импульса сил от пиков давления лыж, то предпочтительны лыжи с более высокими частотами собственных колебаний (R>ω).All three pairs of skis have increased sliding speed. This confirms that if the frequency ratios ω / ρ are small, when the relaxation time of the snow path is much shorter than the time of the force impulse from the pressure peaks of the skis, then skiing with higher natural vibration frequencies (R> ω) is preferable.

Для второго дня 2019.03.17For the second day 2019.03.17

На Фиг. 26 Показана скорость лыж на спуске с демпфером и без демпфера 2019.03.17.In FIG. 26 The ski speed on the slope with a damper and without a damper is shown on 2019.03.17.

У всех трех пар лыж увеличилась скорость скольжения. Это также подтверждает, что если отношения частот ω/ρ малы, когда время релаксации снежной трассы меньше времени действия импульса сил от пиков давления лыж, то предпочтительны лыжи с более высокими частотами собственных колебаний (R>ω). Но при этом отмечаем, что у лыж Фишер (ω/ρ=0.733), увеличение скорости заметно меньше. Это говорит о близости границы минимальных энергетических потерь в диапазоне частот f1 - f2 (См. Фиг. 20).All three pairs of skis have increased sliding speed. This also confirms that if the frequency ratios ω / ρ are small, when the relaxation time of the snow path is less than the time of the force impulse from the pressure peaks of the skis, then skiing with higher natural vibration frequencies (R> ω) is preferable. But at the same time, we note that for Fisher skis (ω / ρ = 0.733), the increase in speed is noticeably less. This indicates the proximity of the border of the minimum energy loss in the frequency range f 1 - f 2 (See Fig. 20).

Результаты выполненных экспериментальных исследований показали высокую эффективность и повышение надежности подбора спортивного инвентаря по новому критерию - отношение навязанной частоты колебаний системы «спортивный инвентарь - снежная трасса» (частота импульсов сил от пиков давления спортивного инвентаря) к собственной частоте свободных колебаний снежной трассы (время релаксации снежной трассы).The results of the experimental studies showed high efficiency and increased reliability of the selection of sports equipment according to a new criterion - the ratio of the imposed vibration frequency of the "sports equipment - snow track" system (frequency of impulses from pressure peaks of sports equipment) to the natural frequency of free vibrations of the snow track (snow relaxation time tracks).

Claims (1)

Способ подбора спортивного инвентаря с учетом реологических характеристик снежной трассы, включающий измерение реологических характеристик снежной трассы, измерение тензогеометрических и амплитудно-частотных характеристик спортивного инвентаря и измерение амплитудно-частотных характеристик системы «спортивный инвентарь - снежная трасса», обработку полученных данных и последующий подбор оптимального варианта, отличающийся тем, что при обработке полученных данных определяют коэффициент демпфирования снежной трассы, отношение навязанной частоты колебаний системы «спортивный инвентарь - снежная трасса» (частота импульсов сил от пиков давления спортивного инвентаря) к собственной частоте свободных колебаний снежной трассы (время релаксации снежной трассы), и если коэффициент демпфирования снежной трассы меньше единицы, то подбирают спортивный инвентарь с таким отношением навязанной частоты колебаний к собственной частоте свободных колебаний снежной трассы, которое выводит систему «спортивный инвентарь - снежная трасса» из резонансной зоны (когда отношение близко к единице), причем когда отношение навязанной частоты колебаний к собственной частоте свободных колебаний снежной трассы меньше единицы, то выбирают спортивный инвентарь с частотой собственных колебаний, превышающей навязанную частоту, а если отношение навязанной частоты колебаний к собственной частоте свободных колебаний снежной трассы больше единицы, то выбирают спортивный инвентарь с частотой собственных колебаний меньше навязанной частоты.A method for selecting sports equipment taking into account the rheological characteristics of the snowy track, including measuring the rheological characteristics of the snowy track, measuring the strain-geometrical and amplitude-frequency characteristics of the sports equipment and measuring the amplitude-frequency characteristics of the "sports equipment - snowy track" system, processing the data and then selecting the best option , characterized in that when processing the data obtained, the damping coefficient of the snow track is determined, the ratio on the specified oscillation frequency of the "sports equipment - snow track" system (the frequency of force pulses from the pressure peaks of the sports equipment) to the natural frequency of free vibrations of the snow track (relaxation time of the snow track), and if the damping coefficient of the snow track is less than unity, then sports equipment with such the ratio of the imposed oscillation frequency to the natural frequency of free oscillations of the snow track, which brings the "sports equipment - snow track" system out of the resonance zone (when the ratio narrow to unity), and when the ratio of the imposed vibration frequency to the natural frequency of free vibrations of the snow track is less than one, then sports equipment with a natural vibration frequency exceeding the imposed frequency is chosen, and if the ratio of the imposed vibration frequency to the natural frequency of free vibrations of the snow path is more than one, then choose sports equipment with a frequency of natural oscillations less than the imposed frequency.
RU2019117426A 2019-06-05 2019-06-05 Method of selecting sports equipment with due allowance for rheological characteristics of snow road RU2706243C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117426A RU2706243C1 (en) 2019-06-05 2019-06-05 Method of selecting sports equipment with due allowance for rheological characteristics of snow road

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019117426A RU2706243C1 (en) 2019-06-05 2019-06-05 Method of selecting sports equipment with due allowance for rheological characteristics of snow road

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2706243C1 true RU2706243C1 (en) 2019-11-15

Family

ID=68579872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019117426A RU2706243C1 (en) 2019-06-05 2019-06-05 Method of selecting sports equipment with due allowance for rheological characteristics of snow road

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2706243C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2262718C1 (en) * 2004-03-01 2005-10-20 Сургутский государственный университет ХМАО Method for measuring thickness of snow cover
RU2319205C1 (en) * 2006-05-23 2008-03-10 Государственное Учреждение "Арктический и антарктический научно-исследовательский институт" Method for determining thickness of ice in freezing water areas
US7764990B2 (en) * 2004-07-01 2010-07-27 Suunto Oy Method and device for measuring exercise level during exercise and for measuring fatigue
RU2460968C1 (en) * 2011-03-22 2012-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт" (ФГБУ "ААНИИ") Method of determining depth of snow cover on ice over water bodies
RU2552859C2 (en) * 2013-08-13 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт географии Российской академии наук Method of determination of space-time discontinuity of snow cover under conditions of its natural occurrence

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2262718C1 (en) * 2004-03-01 2005-10-20 Сургутский государственный университет ХМАО Method for measuring thickness of snow cover
US7764990B2 (en) * 2004-07-01 2010-07-27 Suunto Oy Method and device for measuring exercise level during exercise and for measuring fatigue
RU2319205C1 (en) * 2006-05-23 2008-03-10 Государственное Учреждение "Арктический и антарктический научно-исследовательский институт" Method for determining thickness of ice in freezing water areas
RU2460968C1 (en) * 2011-03-22 2012-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Арктический и Антарктический научно-исследовательский институт" (ФГБУ "ААНИИ") Method of determining depth of snow cover on ice over water bodies
RU2552859C2 (en) * 2013-08-13 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт географии Российской академии наук Method of determination of space-time discontinuity of snow cover under conditions of its natural occurrence

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Assi et al. Low drag solutions for suppressing vortex-induced vibration of circular cylinders
Jakobsen et al. Characterization of loads on a hemispherical point absorber wave energy converter
RU2706243C1 (en) Method of selecting sports equipment with due allowance for rheological characteristics of snow road
Koptyug et al. Cross-country ski vibrations and possible mechanisms of their influence on the free gliding
CN108287981A (en) A kind of anchoring damping values computational methods
RU2776785C1 (en) Method for selecting sports equipment taking into account the rheological characteristics of a snow track
Chadwick et al. The drag coefficient of tennis balls
Cross Factors affecting the vibration of tennis racquets
Goohpattader et al. Random motion with interfacial contact: Driven diffusion vis-à-vis mechanical activation
Gasparetto et al. The mobility of the Alvera landslide (Cortina d'Ampezzo, Italy)
Swarén et al. Validation of test setup to evaluate glide performance in skis
Güler et al. Effect of frequency content on the dynamic properties of the sand
Koptyug et al. Experimental field studies of the cross-country ski running surface interaction with snow
YOKOI et al. A Fundamental Study on Frictional Noise: 2nd Report, The Generating Mechanism of Squeal Noise of Higher Modes
Sætran et al. Skin suit aerodynamics in speed skating
RU2176538C1 (en) Method for selecting sportive equipment sliding surface
Jena et al. Dynamics of a bouncing table tennis ball from the acoustic signature using an optical fibre sensor
Koptyug et al. Gliding-induced ski vibrations: approaching proper modeling
RU2422184C2 (en) Method to select sports inventory
RU2361638C2 (en) Way of selection of sports equipment
Koptyug et al. Studies into the Mechanisms of the Cross-country Ski Vibrations and Possible Models of the Phenomenon
RU2770294C1 (en) Method for testing the ground base with a bored hanging pile
Heinrich et al. A parameter optimization method to determine ski stiffness properties from ski deformation data
Wilms Damping of a rectangular stress pulse in a thin elastic rod by external coulomb friction
RU2020119344A (en) DEVICE FOR CREATING AXIAL LOAD IN A DRILLING COLUMN