ПРИНЦИП РАБОТЫ ТРЕНАЖЁРА

В настоящее время ни в России, ни в мире не существует методики измерения силы удара в абсолютных единицах (можете поинтересоваться в НИИ метрологии и стандартизации). Поэтому нет и рекордов Гиннеса в этой области. Каких только забавных рекордов нет, а сила удара не измеряется. А проблема была в том, что для измерения силы удара пытались использовать датчики давления – это тензодатчики, пьезорезистивные и пьезоэлектрические датчики силы. Все они обладают высокой точностью и активно используются для измерения силы на производстве. Но человек не может бить по датчику – он жёсткий. Он бьет по демпфирующей подушке, которая защищает его от травм. Это, вроде, не проблема – нужно просто откалибровать прибор. Но эталонных ударов тоже нет. Поэтому силу удара оценивали каждый по-своему, и результаты измерений были совершенно различными. Мы решили эту проблему достаточно классическим способом, почти учебным, но в прошлом веке он был неосуществим из-за отсутствия акселерометров (датчиков ускорений) с требуемыми характеристиками.

Для того чтобы измерить неизвестную силу, достаточно её приложить к телу известной массы и измерить ускорение этого тела:

В случае продолжительной по времени силы свойства материала тела не важны (главное, чтобы оно не разрушилось под действием силы). В случае кратковременных (ударных) сил тело, несомненно, должно быть упругим, чтобы вся энергия удара (или почти вся) перешла в энергию движения (кинетическую энергию). Иначе значительная часть энергии удара уйдет на изменение внутренней структуры тела, и результат измерения будет некорректным. Также следует учитывать волновые процессы при ударе, так как время соударения сравнимо со временем распространения волны деформации, а конструкция такова, что эта волна как бы фокусируется на датчике.

Все эти проблемы удалось решить, и внутренняя структура и набивка наших мешков сейчас такова, что мешок при ударах ведет себя как упругое тело и подчиняется законам физики Ньютона. Теперь, наконец, есть устройство, с помощью которого Вы можете измерить свою силу удара так же, как Вы меряете прыжок в длину, высоту или вес взятой штанги.

В процессе экспериментов выяснилось, что максимальная сила удара человека остается практически одинаковой на всех используемых стандартных мешках и может характеризовать ударные возможности конкретного спортсмена.

Сила удара «F», энергия удара «Е» и время соударения «Т» определяются по форме ударного импульса:

Сила удара «F» равняется произведению массы мешка на максимальное значение ускорения, зарегистрированное в процессе удара:

Проинтегрировав ускорение мешка за время соударения, определяем скорость мешка в момент завершения удара:

Зная массу мешка, вычисляем его кинетическую энергию, которая и будет являться энергией удара:

Такой подход сделал возможным создать методику измерения силы и энергии удара в абсолютных величинах, что позволило получить реальные данные. На основе этих данных была создана физико-математическая модель удара человека по упругой мишени. С помощью этой модели можно очень точно описать и понять весь процесс соударения и объяснить форму ударного импульса. Используя эту модель при анализе формы ударного импульса, удалось выявить принципиальные отличия в технике нанесения ударов профессиональных спортсменов, обладающих нокаутирующими ударами, и обычных спортсменов, и на этой основе создать методику, позволяющую объективно определять уровень ударной техники спортсмена.

Сейчас на индикаторы наших тренажёров вместо общего времени соударения выводится некоторая интегральная характеристика «Т», которая является более информативной величиной (это время соударения с ударной конечностью – см. физико-математическую модель удара) и позволяет контролировать технику нанесения прямых и боковых ударов. Это даёт возможность «поставить» эти удары у спортсменов в короткие сроки.

В тех случаях, когда сила удара действует не непосредственно на объект, а через сложные демпфирующие системы и исследуется как раз эффективность этих систем, правильнее измерять не силу удара, а ускорение объекта. Этот способ применяется, например, в краш-тестах. Измеряя ускорение в разных частях манекена, объективно оцениваются повреждения при известных скоростях и условиях столкновения, в результате чего появляется возможность разрабатывать конструкцию корпусов автомобилей и подушек безопасности, обеспечивающих максимальную защиту водителя и пассажиров при различных типах столкновений. Также при испытаниях на прочность ноутбуков и сотовых телефонов с помощью датчиков измеряется ускорение самых хрупких деталей и, таким образом, разрабатываются корпуса, максимально защищающие свою начинку от внешних ударов. Надо понимать, что, измеряя ускорение, нельзя определить силу удара, а можно только оценить её относительно других ударов. Сказать, например, что предыдущий удар, был сильнее или слабее последующего на 20–30%. Поэтому даже революционные средства измерения силы пропущенных ударов во время боя и цифровой тренажёр «Herman» не решают проблемы измерения силы удара, а могут всего лишь оценить его по шкале «слабый – сильный».

Следует также учитывать, что тяжелые измерители, рассчитанные на удары 1000 кгс и более, во избежание травматизма имеют самую толстую и относительно мягкую демпфирующую подушку, которая неизбежно поглощает большую часть энергии слабых ударов, занижая их силу на величину до 150 кгс. Это справедливо для измерителей любого типа (например, с датчиками давления и силы). Поэтому для детей и женщин рекомендуется использовать более лёгкие (чувствительные) конструкции.

Измерители непрерывно совершенствуются как функционально, так и в плане аналитической обработки параметров ударного импульса. Поэтому с течением времени все наши изделия можно модифицировать, перепрограммировав встроенные в них микроконтроллеры.

Конструкция тренажера и способ измерения являются изобретениями и защищены патентами Российской Федерации и других стран. Их подделка и использование (полностью или частично) в составе других устройств без согласования с авторами является нарушением авторских прав и преследуется по закону.

Нравится