Тарировочные испытания досок для тамэсивари
«ТАРИРОВОЧНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
ДОСОК ДЛЯ ТАМЭСИВАРИ»
Б.И. Бахтин, кандидат технических наук, 3-й Дан IFK;
Б.Н. Маневич, инженер-технолог;
Д.С. Шапошников, инженер, 4-й Дан IFK.
Москва, 2010 г.
ВВЕДЕНИЕ
Разбивание предметов, в частности, досок является традиционным тестом для проверки эффективности ударов во многих стилях восточных единоборств. В соответствии с Единой всероссийской спортивной классификацией на 2010-2013 г.г. в виде спорта Киокусинкай утверждены отдельные разрядные нормативы по тамэсивари. В связи с этим в ближайшее время можно ожидать определенного повышения интереса, как к методике разбивания предметов, так и к техническому оборудованию, используемому для проведения специализированных тренировочных занятий. Предметный поиск подобных сведений в сети Интернет выявил информацию о единственной найденной книге по технике разбивания предметов (Джек. Хаббард. Искусство каратэ. Техника разбивания предметов и ее практическая ценность в самозащите. М.: АСТ·Астрель, 2008, 256 с.) и рекламе о продаже досок многоразового использования для тамэсивари (компания BUDO·NORD). Книга Хаббарда носит обзорный характер и содержит множество сведений о использовании различных ударов руками и ногами для разбивания предметов, закалке ударных поверхностей, особенностей техник тамэсивари для женщин, проведении показательных выступлений и т.д. К сожалению, методическая сторона тренировочного процесса представлена недостаточно полно. Кроме того, в книге полностью отсутствуют какие либо данные о прочностных характеристиках разбиваемых объектов.
Цель настоящей работы, подготовленной авторами в инициативном порядке, состояла в частичном устранении отмеченного пробела. С этой целью на основе статических и динамических испытаний были определены прочностные характеристики пластиковых многоразовых и деревянных одноразовых досок. Результаты испытаний представлены ниже.
1. ТРЕНИРОВОЧНАЯ ДОСКА МНОГОРАЗОВОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Описание доски
Доска пластиковая тренировочная многоразового использования прямоугольной формы в плане с черным поверхностным покрытием (наиболее прочная модификация досок компании BUDO·NORD) состоит из двух половин близких размеров, скрепленных замком, раскрывающимся при приложении определенной статической или динамической нагрузки. Замок выполнен в виде выступов цилиндрической формы на одной половине доски, расположенных вдоль стыкуемых поверхностей, и совмещаемых с ними пазов на другой половине.
Размеры доски в сборе:
длина – 340 мм,
ширина – 253 мм,
толщина – 15 мм.
Масса доски (взвешивание на электронных весах) – 950 г.
Заявленный ресурс – 500 ударов с раскрыванием замка.
Заявленная статическая нагрузка для раскрывания – 110 кгс.
Методика испытаний и оборудование
Испытания проводились при статической и динамической нагрузке. Для статических испытаний использовался пресс с диапазоном нагрузки 100 кгс (980 Н) и ценой деления стрелочного измерительного устройства 0,2 кгс.
Доска размещалась на подставке в виде рамы, изготовленной из стальных уголков, скрепленных друг с другом сварными швами. Расстояние (просвет) между уголками, на которые укладывалась доска, составляло 315 мм. Нагрузочное усилие N передавалось от пресса на доску через металлическую шайбу диаметром 30 мм, располагаемую по центру доски.
Динамические испытания проводились путем сбрасывания на доску груза массой m с различной высоты. Для минимальной высоты h, при которой происходило раскалывание доски, рассчитывались скорость соударения с доской v, ударный импульс p = mv, энергия раскалывания w = mv2/2. В качестве груза использовался шанцевый молоток массой m = 2 кг.
Молоток перед сбрасыванием ориентировался таким образом, чтобы удар происходил в зоне замка, а корпус молотка был расположен параллельно замку. Перед испытанием на доску в районе замка укладывалось несколько слоев ткани.
Результаты испытаний
Таблица 1
|
№ испытаний |
Количество перенесенных ударов |
||
|
0 |
320 |
500 |
|
|
1 |
N = 61 кгс (598Н) |
|
|
|
2 |
56 (549) |
|
|
|
3 |
56 (549) |
|
|
|
4 |
|
44 (430) |
|
|
5 |
|
44 (430) |
|
|
6 |
|
36 (353) – при развороте доски другой плоскостью |
|
|
7 |
|
|
34 (333) |
|
8 |
|
|
34 (333) |
|
9 |
|
|
34 (333) |
Динамические испытания проводились с доской в ее исходном состоянии (после статических нагрузок) и по завершению ресурсных испытаний (500 ударов). Результаты испытаний представлены в таблице 2.
Таблица 2
|
№ испытаний |
Количество перенесенных ударов |
|||||||
|
0 |
500 |
|||||||
|
h, м |
v, м/с |
p, кгм/с |
w, Дж |
h, м |
v, м/с |
p, кгм/с |
w, Дж |
|
|
1 |
0,35 |
2,6 |
5,2 |
6,8 |
|
|
|
|
|
2 |
0,35 |
2,6 |
5,2 |
6,8 |
|
|
|
|
|
3 |
0,35 |
2,6 |
5,2 |
6,8 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
0,170 |
1,82 |
3,64 |
3,31 |
|
5 |
|
|
|
|
0,170 |
1,82 |
3,64 |
3,31 |
|
6 |
|
|
|
|
0,175 |
1,85 |
3,70 |
3,32 |
Как следует из приведенных результатов испытаний, многоразовая пластиковая доска перенесла 500 ударов, но ее статическое сопротивление при раскрывании замка снизилось на 44 %, а значение ударного импульса упало на 30 %. Величина импульса, обеспечивающего раскалывание доски, доступна для женщин и подростков с невысокой технической и физической подготовкой. Пятилетний Данила Грязнов, осваивающий Кёкусин в спортивном клубе Московского авиационного института, научился раскалывать такую доску ударом «тэтцуи ороси ути» .
2. ДЕРЕВЯННЫЕ ДОСКИ
Описание досок
Для испытаний использовалась группа досок из партии, подготовленной для проведения тестов по тамэсивари на Чемпионате России по Киокусинкай (дисциплина «Кёкусин») 2010 г.
Доски из сухой сосны имели следующие размеры:
длина – 273÷295 мм,
ширина - 215 мм,
толщина – 22 ÷ 23 мм.
Масса досок варьировалась в пределах 610-630 г.
Большинство досок имело от одного до пяти сучков, некоторые из них были изогнуты (максимальный прогиб достигал 5 мм).
Методика испытаний и оборудование
Испытания проводились, как и с многоразовой доской, при статическом и динамическом нагружении. Для статического нагружения использовался другой пресс с более высоким диапазоном нагрузки, так как доски раскалывались под действием усилий, превышающих 100 кгс.
Динамическим испытаниям подвергались одиночные доски и блоки из двух досок.
Результаты испытаний
При статическом испытании трех произвольно выбранных досок величина нагрузок N, обеспечивающих раскалывание досок, составила 102, 110 и 140 кгс, среднее значение Nср = 117 кгс(1150 Н). Как видно, разброс статических нагрузок, разрушающих доски, достаточно велик (до 20 %), поэтому полученное среднее значение носит приближенный характер и его целесообразно уточнить на основе более полной статистики с учетом влияния на результаты испытаний степени сучковатости досок и их исходной деформированности, а также влажности древесины.
Результаты динамических испытаний представлены в таблице 3.
Таблица 3
|
№ испытаний |
Одиночные доски |
Блок из двух досок |
||||||
|
h, м |
v, м/с |
p, кгм/с |
w, Дж |
h, м |
v, м/с |
p, кгм/с |
w, Дж |
|
|
1 |
0,50 |
3,13 |
6,26 |
9,80 |
|
|
|
|
|
2 |
0,45 |
2,97 |
5,94 |
8,82 |
|
|
|
|
|
3 |
0,42 |
2,87 |
5,74 |
8,24 |
|
|
|
|
|
4 |
0,41 |
2,83 |
5,76 |
8,00 |
|
|
|
|
|
5 |
0,43 |
2,90 |
5,80 |
8,41 |
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
1,00 |
4,42 |
8,84 |
19,53 |
|
7 |
|
|
|
|
0,95 |
4,31 |
8,62 |
18,58 |
|
8 |
|
|
|
|
0,90 |
4,20 |
8,40 |
17,64 |
|
Среднее значение |
|
|
5,90 |
8,65 |
|
|
8,62 |
18,58 |
Как видно из приведенных результатов испытаний, для разрушения одиночных деревянных досок необходима статическая нагрузка ~117 кгс (1148 Н), которая превышает примерно в два раза разрушающую нагрузку для пластиковой доски в ее исходном состоянии. Превышение ударного импульса, раскалывающего деревянную доску, по сравнению с пластиковой доской в ее исходном состоянии, составляет примерно 15 %, а энергии разрушения – 25 %. При снижении прочностности пластиковой доски после ресурсных испытаний (500 ударов), относительные прочностные характеристики деревянной доски становяться еще выше: статическая нагрузка – в 3,4 раза, импульс – на 60 %, энергия разрушения – на 55 %. При переходе от одиночной деревянной доски к блоку из двух досок энергия динамического разрушения увеличилась примерно в два раза, а импульс возрос в 1,45 раза. Средняя скорость груза в момент соударения с блоком составляла 4,3 м/с. По данным Хаббарда, средняя скорость, развиваемая при ударе рукой, равна 16 км/ч (4,44 м/с), что почти совпадает с величиной, достигнутой при раскалывании двух досок. Полагая, что энергия разрушения блока из нескольких досок растет пропорционально их количеству, можно сделать прогнозы по требуемым параметрам ударного импульса, обеспечивающего раскалывание блока. Так, например, при скорости удара 4,3 м/с масса частей тела (в килограммах), создающих ударный импульс, численно должна быть равна количеству досок (в частности, для блока из 5 досок – 5 кг). Если скорость удара возрастет до 5 м/с, то требуемая величина массы, «вкладываемой» в удар, уменьшится до 3,7 кг, а при скорости удара 4 м/с масса должна достигать 5,8 кг. В случае необходимости разбивания предметов, например, на показательных выступлениях, ударная прочность которых неизвестна, целесообразно предварительно провести тестовые испытания, сбрасывая на них с высоты 1 м (скорость падения 4,43 м/с) грузы с различной массой. Собственную скорость ударов руками и ногами можно определить с помощью видеосъемки.
