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Bezeichnung: Vorrichtung zum Messen der auftre-
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tenden Kräfte beim Frontalaufprall eines Skipaares auf ein Hindernis
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der auftretenden Kräfte beim Frontalaufprall
eines Skipaares auf ein Hindernis, bestehend aus zwei Ständerbeinen, deren untere
Enden jeweils in eine mit dem zugeordneten Ski verbundene Skibindung einklemmbar
sind.
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Zur Überprüfen von Skibindungen sind verschiedene Prüf- und Meßgeräte
bekannt. Bei diesen bekannten Einrichtungen wird der Auslösemechanismus der Skibindung
bei stehendem Ski geprüft, wobei gemessen wird, welche Kraft muß bei einer vorgegebenen
Einstellung der Skibindung aufgewandt werden, um diese zu öffnen.
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Wie jedoch die praktische Erfahrung gezeigt hat, sind die mit den
bekannten Prüf- und Meßvorrichtungen gewonnenen Werte nur bedingt brauchbar, da
die Prüfung nicht genügend die tatsächlichen Verhältnisse berücksichtigt, wie sie
beispielsweise beim Frontalaufprall auftreten. Insbesondere sind die bekannten Prüf-
und Meßvorrichtungen nicht geeignet, verschiedene Skibindungssysteme
miteinander
zu vergleichen und sie erlauben nicht, Rückschlüsse auf die Besonderheiten des einen
oder anderen Bindungssystemes zu geben.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Messen der
auftretenden Kräfte beim Frontalaufprall eines Skipaares auf ein Hindernis zu schaffen,
bei der für unterschiedliche Skibindungssysteme und unterschiedliche Einstellung
der einzelnen Skibindungen vergleichbare Werte ermittelt werden können, um so Aussagen
über die tatsächlich auftretenden Kräfte beim Frontalaufprall zu machen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung der eingangs genannten
Art dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerbeine um eine quer zur Skilängsrichtung
angeordnete Drehachse an einem Körper schwenkbar angeordnet sind, daß an den Ständerbeinen
eine Stange einseitig angelenkt ist, die mit ihrem freien Ende am Körper unter Spannung
einer Feder lösbar gehalten ist und daß an den Ständerbeinen und/oder dem Körper
eine den Bewegungsablauf messende Einrichtung angeordnet ist.
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Vorteilhaft besteht jedes Ständerbein aus zwei gelenkig miteinander
verbundenen Teilen. Zwischen dem in die Skibindung einklemmbaren Fußteil und dem
mit dem Körper verbundenen Teil ist vorzugsweise ein besonderes Gelenk angeordnet0
Nach einer Weiterentwicklung sind den Gelenkstellen Biegungsmeßstreifen zugeordnet.
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Vorteilhaft ist die den Bewegungsablauf messende Einrichtung als Beschleunigungsaufnahmeeinrichtung
ausgebildet und am Kopf und/oder Körper angeordnet.
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Nach einer Weiterbildung ist nahe der Fersenbindung ein Winkelmeß-
und -anzeigegerät angeordnet. Ferner ist vorteilhaft der Feder der Stange ein Längenmeß-und
-anzeigegerät zugeordnet.
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Die Meß- und Anzeigegeräte weisen vorteilhaft einen Kratz-, Reiß-
oder Schreibstift auf, der mit einer entsprechenden Unterlage zusammenwirkt, um
die Meß-
werte während des Sturzes dauerhaft zu markieren.
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Die Meßeinrichtungen können auch über ein Kabel mit Steckeranschluß,
das seitlich nachlaufend geführt ist, mit einer Registriereinrichtung verbunden
sein.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Fußteil der Ständerbeine
in Skilängsrichtung gegen Druck einer Federspannung verschiebbar in der Skibindung
gehalten, und die Veränderung der Verschiebung ist an einem Erschütterungsaufnehmer
meßbar.
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Die den Bewegungsablauf messende Einrichtung ist vorteilhaft mit einer
Meßeinrichtung am Aufprallhindernis gekoppelt.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt0 Es
zeigen: Fig. 1 die Vorrichtung nach der Erfindung in Seitenansicht, in verschiedenen
Stellungen, Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 bei einem anderen Skibindungssystems
Fig.
3 eine etwas andere busführungsform des Ständerbeines der Vorrichtung nach Fig.
2, Fig. 4 einen Vertikalschnitt einer Ausführungsform der Vorrichtung von vorn gesehen,
Fig. 5 ein Ständerbein in Seitenansicht in verschiedener Stellung mit nahe der Fersenbindung
angeordneter Meßeinrichtung, Fig. 6 ein Ständerbein mit Biegemeßstreifen, Fig. 7
einen Körper der Vorrichtung mit Biegemeßstreifen, Fig. 8 bis 12 einen Biegemeßstreifen
nach Fig. 6 in unterschiedlicher Darstellung 9 Fig0 13 eine Meßeinrichtung am Kopf
der Vorrichtung, Fig0 14 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Figo 13,
Fig.
15 ein Ständerbein, dessen Fußteil in Skilängsrichtung gegen Druck einer Federspannung
verschiebbar in der Skibindung gehalten ist, Fig. 16 eine andere Ausführungsform
des unteren Endes eines Ständerbeines, Fig. 17 eine Meßanordnung am Aufprallhindernis
in perspektivischer Ansicht, Fig. 18 die Meßeinrichtung nach Fig. 17 in Draufsicht,
Fig. 19 ein Aufprallhindernis in perspektivischer Ansicht, Fig. 20 eine andere Ausführungsform
eines Aufprallhindernisses, Fig. 21 eine schematische Darstellung eines verschwenkbaren
Aufprallhindernisses mit Meß- und Anzeigeeinrichtung, Fig. 22 eine andere Ausführungsform
eines Aufprallhindernisses mit beidseitiger Meß- und Anzeigeeinrichtung.
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Die Vorrichtung nach Fig. 1 ist in Form eines sog.
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"Dummys" ausgebildet, der einem skifahrenden Menschen nachgebildet
ist. Die Vorrichtung besteht aus einem Paar Ständerbeinen 1, deren untere Enden
als Fußteil 2 ausgeformt und in eine Skibindung 3, 3a eines Skis 4 einklemmbar sind.
Die Vorrichtung besteht ferner aus einem Körperteil 5 mit oberem Kopfende 6, das
um eine quer zur Skilängsrichtung angeordnete Drehachse 7 schwenkbar angeordnet
ist.
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Das Fußteil 2 ist mit dem übrigen Ständerbein über ein Gelenk 8 verbunden.
Ferner ist das Ständerbein in einen Unterschenkelteil 9 und einen Oberschenkelteil
10 unterteilt, die durch ein Gelenk 11 miteinander verbunden sind.
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Am Fußteil 2 ist eine Stange 12 einseitig angelenkt, die mit ihrem
freien Ende 13 unter Spannung einer Feder 14 in eine am Körper 5 sitzende Halterung
15, 15a einrastbar ist. Am Kopf 6 befindet sich eine den Bewegungsablauf messende
Einrichtung 16.
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Bei der Darstellung nach Fig. 1 ist links die Vorrichtung in einer
Stellung gezeigt, bei der die Skibindung 3, 3a geschlossen ist und der "Dummy" während
seiner Fahrt steht. In dieser Stellung rastet das obere Ende der Stange 12 in die
Halterung 15, 15a ein, wobei das abgewinkelte Ende 13, das als Gleitstück ausgebildet
ist, zwischen die Teile 15 und 15a der Halterung zu liegen kommt.
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Kommt nun die Skispitze des Skis 4 gegen ein Hindernis, so daß ein
Frontalaufprall des Skis erfolgt, wird der "Dummy" entsprechend den Gesetzen der
Trägheitskraft zur Skispitze hin gekippt, wie es in der rechten Darstellung angedeutet
ist. Hierbei wird das auf die Vorderbindung 3 einwirkende, vorwärtsstrebende Kippmoment
so groß, daß sich die Fersenbindung 3a öffnet. Gleichzeitig löst sich das Ende 13
der Stange 12 infolge der auftretenden Fahrwucht aus ihrer Halterung 15, 15a, wodurch
sich das Gelenk 11
zwischen Unterschenkelteil 9 und Oberschenkelteil
10 drehen kann, um das bislang angewinkelte Ständerbein 1 mehr oder weniger gerade
auszustrecken. Anschläge 17 und 18 dienen zur Begrenzung der Winkelbewegung des
Ständerbeins.
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Während dieses Bewegungsablaufes werden die dabei auftretenden Geschwindigkeits-
und Beschleunigungsänderungen mit Hilfe der Meßvorrichtung 16 gemessen, deren Werte
beispielsweise durch ein leicht nachlaufendes Kabel 19 auf ein nicht gezeigtes Registriergerät
übertragen werden.
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Das Übertragungskabel 19 ist vorteilhaft seitlich am "Dummy" geführt
und durch eine Steckverbindung 19a mit dem "Dummy" verbunden.
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Die Vorrichtung nach Fig. 2 entspricht weitestgehend der nach Fig.
1, wobei das Fußende 2 des Ständerbeines 1 in einer Skibindung mit einer Vorderbindung
3b eines anderen Bindungssystems eingeklemmt
ist. Wie die nebeneinander
gestellten Darstellungen des "Dummys" zeigen, findet bei diesem Bindungssystem beim
Frontalaufprall des Skis 4 keine Kippbewegung statt, da sich die Skibindung 3b beim
Frontalaufprall infolge der Trägheitskraft derart öffnet, daß das Fußende 2 in Skilängsrichtung
zur Skispitze hin frei durchgleiten kann und das Ständerbein 1 nach Freikommen der
Stange 12 aus der Halterung 15, 15a durch Einwirkung der Feder 14 über das Aufprallhindernis
angehoben wird, so daß kein Sturz kopfüber erfolgt, sondern der Körper in Fahrtrichtung
weiterfliegt. Die in Figo 2 gezeigten Einzelteile der Vorrichtung entsprechen denen
nach Fig. 1.
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Bei der Ausbildungsform nach Fig. 3 ist das Ständerbein 1 einschließlich
der mit ihm verbundenen Stange 12 in etwas anderer Ausformung gezeigt, wobei das
Drehgelenk 8 zwischen Fußende 2a und Unterschenkel 9 nach hinten versetzt zu einem
Drehgelenk 20 zwischen Fußende 2a und Stange 12 angeordnet ist.
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Das Fußende 2a hebt somit beim Überspringen des Aufprallhindernisses
die Fußspitze, um besser über das Hindernis zu kommen.
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Aus dem Vertikalschnitt der Vorrichtung nach Fig0 4 sind die Zuordnung
der einzelnen Teile des "Dlzmmys" sowie die Gelenkverbindungen erkennbar, wobei
jedes der beiden Ständerbeine 1 eine besondere Stange 12 aufweist, so daß die einzelnen
Ständerbeine unabhängig voneinander reagieren können.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 ist am Fußteil 2b eine Meß- und
Anzeigeeinrichtung 21 angeordnet, die über einen mit dem Unterschenkel 8 verbundenen
Zeiger 21a die Winkelveränderung zwischen Fußteil 2b und Unterschenkel 8 während
des Frontalaufpralles dauerhaft angibt. Vorteilhaft ist am Zeiger 21a eine Kratz-oder
Schreibspitze angeordnet, die mit einer geeigneten Aufzeichnungsunterlage zusammenwirkt.
Ferner ist an der mit der Stange 12 verbundenen Feder 14a eine Meß- und Anzeigevorrichtung
22 angeordnet, die ebenfalls
mit einem Kratz-, Reiß- oder Schreibstift
ausgerüstet sein kann und die Längsausdehnung der Feder 14a nachhaltig erkennen
läßt.
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Bei der Ausführungsform nach Fig0 6 sind an den Gelenkstellen zwischen
den einzelnen Teilen des Ständerbeines 1 Biegungsmeßstreifen 23, 24 angeordnet,
mit deren Hilfe die an den einzelnen Gelenken während des Sturzes aufgetretenen
Verbiegungen meßbar und berechenbar sind.
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Nach Fig. 7 ist das Körperteil 5 in Oberkörper 5a und Unterkörper
5b unterteilt und in der Hüfte mit einem Biegungsmeßstreifen 25 verbunden. Am Kopfabschnitt
6 ist darüber hinaus ein Kopfverbiegungsteil 26 vorgesehen0 In den Fig. 8 bis 12
ist ein solcher Biegungsmeßstreifen dargestellt, wobei Fig. 8 eine Seitenansicht,
Fig. 9 eine Draufsicht und Fig. 10 bis 12 den Biegemeßstreifen in verschiedenen
Darstellungen in einem Stab 24a eingespannt zeigen. Das Ausmaß
der
Verformung des Biegemeßstreifens nach dem Sturz ist ein berechenbares Maß für die
beim Sturz aufgetretenen Kräfte und Kraftmomente.
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Nach der Ausführungsform der Fig 13 und 14 ist auf dem Kopf 6 eine
Meß- und Anzeigeeinrichtung 26 vorgesehen, bei der die gewonnenen Werte auf einer
Kratztafel 27 aufgezeichnet werden, wobei Reißnadeln 28, die unter Druck einer Feder
29 stehen, die Aufzeichnungen entsprechend der auftretenden Erschütterungen vornehmen.
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Nach der Ausführungsform entsprechend Fig. 15 ist das Fußende 2c des
Ständerbeines 1 innerhalb der Skibindung 3, 3a bzw. 3b derart gehalten, daß das
Ständerbein in Skilängsrichtung hin- und herbewegbar ist. Hierzu sind am Ständerbein
Laufrollen 30 vorgesehen, die auf einer Gleitbahn 31 abrollen.
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Das schlittenartige Fußende 2c ist auf einer Führungsstange 32 gehalten.
Federn 33 und 34 an beiden Seiten des Fußendes 2c verändern ihre Feder-
spannung
entsprechend der beim Aufprall auftretenden Fahrwuchtbremsung an der Führungsstange
32. Durch Messen der Veränderung der Verschiebung an einem Erschütterungsaufnehmer
16a läßt sich die Krafteinwirkung beim Frontalaufprall ermitteln, wobei die Meßwerte
wiederum über das Kabel 19 auf ein Registriergerät übertragen werden können.
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Eine etwas andere Form eines Ständerfußteiles 2d ist in Fig. 16 dargestellt,
Hierbei ist wiederum das Ständerbein 1 in Skilängsrichtung innerhalb der Skibindung
bewegbar. Ähnlich wie bei der Ausbildungsform nach Fig. 5 ist darüber hinaus die
Winkelveränderung beim Kippen der Vorrichtung entgegen der Kraft einer Rückhaltefeder
43 infolge eines Frontalaufpralls mit Hilfe der Meß- und Anzeigeeinrichtung 21 in
Verbindung mit einem Zeiger 21a meßbar, wobei der Zeiger 21a ebenfalls einen Kratz-
oder Schreibstift tragen kann.
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Die beim Frontalaufprall erfolgte Bewegung in Längsrichtung des Skis
wird mit Hilfe einer Meß- und Anzeigevorrichtung 35 ermittelt.
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Fig. 17 und 18 zeigen die Anordnung eines balkenförmigen Aufprallhindernisses
36 sowie der dem Aufprallhindernis zugeordneten Meß- und Anzeigeeinrichtungen. So
ist nahe dem Aufprallbalken 36 eine Fotokamera 37 vorgesehen. Ferner ist eine Fotokamera
38 dargestellt, die eine Messung von oben ermöglicht. Die fotometrische Messung
und Auswertung erfolgt mit Hilfe eines Rasterhintergrundes 37a.
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Wie in Fig. 18 ferner erkennbar ist, ist der Aufprallbalken 36 in
seiner Stellung veränderbar, so daß außer einem senkrechten Frontalaufprall auch
die Verhältnisse bei einem Schrägaufprall meß- und auswertbar sind. Zur besseren
Führung der Skier dient eine Führungsschiene 42.
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Fig. 19 zeigt das Aufprallhindernis in etwas anderer Ausführungsform,
wobei dem Aufprallbalken 36 Kraftmeßdosen 39 zugeordnet sind. Die Dose 40 dient
zur Halterung des AufprallbalkensO Eine weitere,
etwas andere Ausfuhrungsform
ist in Fig. 20 dargestellt, wobei der Aufprallbalken 36 mit einer Schaumstoffpolsterung
41 versehen ist.
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Fig. 21 zeigt in Draufsicht ein Aufprallhindernis 36, das um einen
mittleren Drehpunkt 43 schwenkbar ist, um die Verhältnisse beim Schrägaufprall messen
zu können. Die gewünschte Winkeleinstellung ist durch eine Arretierschraube 44,
die in einen bogenförmigen Schlitz 45 einer Halteplatte 46 ragt, festlegbar. Der
Aufprallbalken 36 ist seitlich auf Gleitschienen 47 geführt und mit einer Meßstange
48 verbunden, an deren freinem Ende 49 ein Kratz-, Reiß- oder Schreibstift sitzt,
der mit einer entsprechenden Anzeigefläche 50 zusammenwirkt, um die beim Aufprall
am Aufprallhindernis auftretenden Kräfte messen und dauerhaft markieren zu können.
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Bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 22 sind an beiden Enden des Aufprallbalkens
36 Je eine Meß- und Anzeigevorrichtung mit Meßstange 48 und Anzeigefläche 50 vorgesehen,
um die unterschiedliche Einwirkung des einen oder anderen Skis erfassen zu können.
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Um die gewonnenen Meßwerte der durch die Skibindung gehaltenen Vorrichtung
zeitlich in Übereinstimmung mit dem tatsächlichen Aufprallmoment zu bringen, können
die Meßeinrichtungen an der Vorrichtung des Skis mit denen an der Aufprallvorrichtung
gekoppelt sein.
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