Теоретическое обгрунтування оптимального темпу в академічної греблі

Теоретическое обгрунтування оптимального темпу в академічної гребле

Кандидаты технічних наук О. Ю. Бингелис, І.М. Данишявичюс, Литовський інститут фізичної культуры Зрелищность рухів веслярів, пульсує рух і кільова хитавиця академічної човна у такт із частотою гребків приховують від спостерігача деякі немалозначні явища, властиві даному виду спорту. Вивчення і цих явищ можуть сприяти поліпшенню успіхів у академічної греблі. До цих питанням належить виявлення причин, зумовлюючих вибір економічного, ефективного чи оптимального темпу гребли. У літературних джерелах відсутня тенденція виявлення таких причин, рекомендації за вибором найкращого темпу гребли грунтуються на інтуїції, на практичних випадках, статистичних даних різних змагань. Деякі конкретні дані за такого підходу наведені у огляді [3].

Цель нашої статті - з урахуванням законів фізики теоретично показати залежності ефективності (економічності) роботи екіпажу від темпу гребли. Почати з аналізу вертикальних рухів носа і корми академічної човнів протягом гребка. На рис. 1 показані результати досліджень, які проводив Венцель Джостэн [1]. Крива 1 зображує вертикальне рух носа, а крива 2 — корми. З першого погляду видно досить виражені противофазные вертикальні руху носа і корми. Обидва руху свідчить про примусову кільову хитавицю човни. Проте з кривим 1 і 2 розрахований вертикальне рух миделя (приблизно центру маси) човни (крива 3) показує його присутність серед загальному вертикальному русі складової вертикальної качки із частотою більшої, ніж частота гребків. Ця частота є частотою вільної вертикальної качки човни зустрів і залежить від темпу гребли. За підсумками цього виникає ідея — обчислити значення темпу гребли, у якому узгоджені між собою процеси гребли і вертикальної качки дали б найкращий результат.

.

Рис. 1 Вертикальні руху окремих точок (крива 1 — носа, крива 2 — корми, крива 3 — миделя) академічної човнів протягом гребка Вертикальную хитавицю комплексу човни (човен + весла + екіпаж) при греблі викликає імпульс сили, діючий на банку у прикінцевій стадії проводки. Цей імпульс збільшує осадку човни. Після закінчення цього імпульсу відбувається загасаюча вільна хитавиця човни. У цьому періодично змінюються осаду і тим самим смачиваемая поверхню човни. Поєднуючи момент максимальної сили проводки з моментом мінімального опору води (при мінімальної площі смачиваемой поверхні), можна отримати роботу найбільш економічну чи ефективну греблю.

При що встановилася темпі гребли процес вертикальної качки комплексу човни можна описати вираженням зміни сумарного збільшення опади (t)от времени.

(t)=u[t-(i-1)Tz]· [t-(i-1)Tz],.

где m — обраний кількість гребків (m >= 4);

Tzперіод гребка u[t-(i-1)Tz] - одинична функція (u=0 при t= (i-1)Tz; [t-(i-1)Tz]) — зміни збільшення опади під впливом одиночного имульса сили, чинного на банку після моменту часу t>(i-1)Tz.

Выражение зміни збільшення опади визначається результаті рішення неоднорідного диференціального рівняння другого порядку, описывающего процес вертикальної качки комплексу човни [2] під впливом одиночного імпульсу сили на банку.

Математическое опис цього імпульсу грунтується на кусочно-линейной апроксимації кривих, отриманих під час тестування веслярів на спеціальному гребному эргометре. Використовувані в обчисленнях значення кутовий частоти качки -, коефіцієнта гасіння — вертикальної качки, статичної опади Т залежно від навантаження D (чи маси D/g) комплексу човни обчислюються по теоретичним кресленням човнів чи визначаються експериментально для конкретних случаев.

На рис. 2 показаний загальний вигляд встановлених процесів вертикальної качки комплексу академічної одинаки, вирахуваних з допомогою ЕОМ в різних темпах гребли: SFSFopt (рис. 2, з). Вихідними для розрахунку прийнято обчислені дані (Т, D/g, n, v) човни [4, 5], виготовленої Ризьким заводом спортивних судів, й одержують результати тестування реального весляра (тривалість tD і амплітуда імпульсу сили FD проводки, параметри форми, тривалість tS і затримка tV імпульсу сили FS, діючої на банку). При обчисленнях спрощення допущено сталість вихідних даних в усьому діапазоні темпу гребли. Форма імпульсу сили FD проводки, діючої на ручці весла, аппроксимирована позитивним полупериодом синусоиды.

.

Рис 2. Загальний вид встановлених процесів вертикальної качки комплексу академічної одинаки в різних значеннях темпу гребли Для кількісної оцінки ефективності гребли вводиться коефіцієнт ефективності ЄК. Його розмір приймається рівної 1 за оптимального темпі греблі, що забезпечує саме економічне використання сили FD на ручці весла.

,.

В основу розрахунку береться відносна величина де t0 — час, при якому збігаються максимальна сила FDmax на ручці весла і мінімальна осаду, (t0) по складової вертикальної качки.

ЕК при 1-му гребку равен.

,.

где t1 = (i-1)TZ — tV; t2 = t1+tD; t3 = t0-tD/2 = (i-1)TZopt-tV; t4 = t0 + tD/2 = t3 + tD.

Таким чином обчислені залежності ЄК від темпу гребли SF представлені на рис. 3, а для академічної одинаки 1х і рис. 3, в для академічної двійки 2х (2-). Для обчислення графіків рис. 3, а використані параметри по [4, 5] комплексу одинаки 1х: D/g = 106 кг; Т = 99 мм; n = 8,0 1/с; v = 0,8 1/с; результати тестування весляра: tD = 0,74 з; tV = 0,54 з, tS = 0,34 з; імпульс сили FS = 77,8 Нс (крива 1); 126 Нс (крива 2); 156 Нс (крива 3). Для обчислення графіків рис. 3, в використані параметри по [5, 6] комплексу двійки 2х (2-): D/g = 207 кг; Т = 119 мм; - = 7,3 1/с; - = 1,41 1/с; результатів тестування веслярів: tD = 0,74 з; tV = 0,54 з; tS = 0,34 з; імпульс сили FS = 2×77,8 Нс (крива 1); 2×126 Нс (крива 2); 2=156 Нс (крива 3). Результати обчислень при різних масах комплексів човнів (тобто. різних екіпажах із загальної масі) дали можливість скласти емпіричні висловлювання до розрахунку оптимального темпу в залежність від маси комплексу: для одинаки 1х SFopt = 49,7−0,12 D/g, для двійки 2х (2-) SFopt = 43,4−0,05 D/g.

.

Рис. 3 Теоретична залежність коефіцієнта ефективності EK від темпу SF гребли для академічної одинаки (чи двійки 2х чи 2- (б) Анализ теоретичних залежностей ЄК = f (SF) дозволяє робити такі висновки:

1. Значення оптимального темпу практично лінійно збільшується із зменшенням навантаження (маси) комплексу лодки.

2. Зменшення зусиль веслярів розширює діапазон значень оптимального темпу. Втомлений екіпаж має більші можливості змінювати темп.

3. Найбільш економічний спосіб досягти хороших успіхів у греблі - підтримати оптимальний темп; ефективність можна досягти збільшенням зусиль у час проводки.

4. Завдяки більшого значенням коефіцієнта гасіння досліджувана двійка 2х (2-) виявляється менш чутливої до відхилення від оптимального темпу гребли, ніж одинак 1х. Оптимальний темп гребли на двійці менше, ніж одиночке.

5. Для академічних човнів інших класів розрахунки аналогічні. У цьому використовуються сумарні показники екіпажів й формує відповідні характеристики лодок.

Результаты досліджень, і додаткові інформацію про деяких академічних човнах, випущених Ризьким заводом спортивних судів, розширять кругозір спортсменів і фахівців, котрі займаються академічної греблей.

Список литературы

1. Академічна веслування (частина 1).- Л. ЛНИИФК, 1989.

2. Дробленков В. Ф. та інших. Довідник з теорії корабля.- М.: Воениздат, 1984.

3. Зациорский В. М., Вершинскас Р. С. Біомеханіка академічної гребли.-Вильнюс, Респ. кабінет методики спорту, 1987.

4.Одиночка гоночна. Теоретичний креслення 7520.00.00ТЧ.

5. Судна спортивні гребні. Загальні технічні умови ОСТ 62−159−86.

6. Судно спортивне гребное з склопластику. Академічна двійка распашная без рульового і двійка парна 7606.00.00ТЧ.

Для підготовки даної праці були використані матеріали із сайту internet.