Комплексная композиция прыжковых систем

Понятие комплексной композиции

После реализации системы остановки свободного падения зачастую выявляется какое-нибудь одно наиболее удачное свойство, а другие далеко не всегда выдающиеся. Например, большая упругость или значительный маятник, малая перегрузка или удобство спуска. И для нового решения подход к организации торможения прыгуна возможен с заранее заложенным набором таких свойств. Что наиболее просто выполнимо, если объединять системы целиком, и использовать их как готовые структурные демпферы в общем наборе амортизаторов. Этот метод создания называется комплексной композицией систем.

Парадокс двойной троллейной системы

Воплощение двойной троллейной системы, обладающей значительной мягкостью за счёт торможения интегральной перпендикулярной амортизацией, проявило её геометрическую особенность.
Имея запас по перегрузке для увеличения линейного демпфера (поводковой части), нет возможности его нарастить из-за фактора маятника в диапазоне между сходящимися анкерными линиями. Поэтому усиленный прыжок вперёд приводит к опережающему повороту траектории спортсмена системой в «ворота» анкерных линий. Все остальные отделения беспроблемные: можно крутить сальто, можно плохо отпрыгивать, можно прыгать спиной, можно всё. Но… не стоит далеко отталкиваться.

Комплекс на троллейную систему

Удачным свойством троллейной системы принимается быстрая «доставка» анкерного устройства страховочной системы в оптимальную зону перпендикулярной амортизации. Особенно, при значительных углах наклона и слабом значении предварительного натяжения. Это качество планируется использовать в новой композиции.
Вторым моментом создания новой прыжковой системы будет увеличение для свободного падения линейного демпфера (поводка), а это, в свою очередь, повлечёт подъём высоты основания троллея.

Динамика одинарного наклонного троллея

Рассмотрим поведение сил в анкерной линии наклонной троллейной системы при перемещении под меняющимся импульсом груза. Пусть нижняя анкерная точка линии закреплена достаточно для удовлетворения безопасности по фактору запаса высоты и по фактору маятника. И пусть соотношения длин, масс и коэффициентов упругости подсистем будет соответствовать апериодическому переходному процессу (когда не будет «подскакивания» ролика при съезде выше уровня предварительного натяжения).
Для такого движения груза характерны три основных этапа.
Первый этап соответствует скатыванию анкерного устройства (ролика) по возрастающему наклону, почти без нагружения анкерной линии, в зону оптимальной перпендикулярной амортизации.



На втором этапе происходит максимальное, но неполное, поглощение кинетической энергии груза в средней зоне троллея. В анкерной линии развивается наибольшая сила упругости. Происходит основная часть действия по предотвращению снижения груза. Нижнее плечо анкерной линии в завершении этого этапа обладает незначительным наклоном.



И на третьем этапе ролик, увлекаемый кинетической энергией груза на линейном демпфере, скатывается с троллея. Маятниковое движение груза, образующееся за счет центростремительного ускорения от опоры ролика на анкерную линию, максимально переводит полученный от амортизации на втором этапе импульс в горизонтальное направление. Ролик может перемещаться и вниз до анкерной точки, если линия слабо «просядет» в амортизации. И вверх по наклону нижнего плеча V-системы, если ролик на линии опустится ниже низовой анкерной точки. Если в завершении линии будет столкновение ролика с нижней анкерной точкой, то оно будет неупругим.
В случае «просевшей» троллейной линии на заключительном этапе, если угол между плечами окажется менее 120 градусов, то это приведёт к эффективному действию образовавшегося двукратного силового полиспаста, дополнительно останавливающему движение груза.

Динамика комплексного троллея

Изменим положение нижней анкерной точки одинарного наклонного троллея. Теперь для неё обеспечим фиксированное динамическое размещение на второй анкерной линии, находящейся рядом: параллельно и чуть выше. Причём, в точке её оптимальной перпендикулярной амортизации. И пусть все расстановки аналогично удовлетворяют безопасности по факторам запаса высоты и маятника. Соотношения длин, масс и коэффициентов упругости подсистем будут обеспечивать апериодический переходный процесс (когда не будет «подскакивания» выше уровня предварительного натяжения ни ролика, ни опорной точки второй анкерной линии во время съезда).
Следует отметить, что для сохранения упругих свойств подсистемы перпендикулярной амортизации верхняя часть комплексной системы, объединяющая троллей и верхний фрагмент линии перпендикулярной амортизации, должна иметь модуль продольной упругости (Юнга) равный значению одинарного нижнего фрагмента перпендикулярной амортизации. Выбор реализации этого условия принципиально может привести, в том числе, к созданию нескольких производных прыжковых систем остановки падения.



Таким образом, троллейная линия, созданная составной частью объединённого фрагмента, имеет меньшее сопротивление деформации (как часть общего модуля Юнга) и обеспечивает ускоренный съезд ролика в зону оптимальной перпендикулярной амортизации троллейной (нижней) линии.



Дополнительная амортизация от второй (верхней) анкерной линии за счет притягивания фиксированной динамической анкерной точки приближает ролик к ней. Это удлиняет остановку падения, особенно когда на этапе скатывания ролика к концу троллея его нижнее плечо воздействует усилием в эффективном направлении, близком к перпендикулярному.



На завершающем этапе движения, когда вторая (верхняя) анкерная линия возвращается в зону исходного натяжения и далее за неё, груз на ролике движется вверх по более длинной траектории, чем у одинарного троллея. А в случае образования силового полиспаста на нижней линии, действие системы рычагов этого полиспаста не будет приложено полностью к грузу на поводке, и разделится дополнительно на сопротивление приближению второй анкерной линии.
Последние два фактора также определяют более «мягкое» торможение груза и на исходе маятника, чем в одинарном наклонном троллее. Что касается столкновения ролика с низовой анкерной точкой на остаточной энергии, то оно будет упругим, вследствие её динамического размещения.

Резюме

Итак, общее рассмотрение динамики новой системы указывает на бОльшие амортизационные свойства, чем в каждой из объединяемых систем отдельно. Троллейная система становится мягче из-за «плавающего» основания. А перпендикулярная V-система использует более длинное плечо для фиксированной длины поводка. Этот вывод обосновывает целесообразность комплексного проектирования. Что касается спортсменов, то на такой системе, преодолев парадокс двойной троллейной, они смогут прыгать не только мягко, но и далеко.