КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА СИСТЕМЫ ГОНЩИК — ВЕЛОСИПЕД

8.1. Структура системы гонщик — велосипед

Структурная схема системы гонщик — велосипед (рис. 8.1) состоит из двух объектов — управляющего (гонщик) и управляемого (велосипед) — и ряда таких воздействующих внешних условий, как аэродинамические, механические и кинематические воздействия.

Управляющий объект — гонщик, воспринимая инфор­мацию о состоянии дорожного покрытия, кинематических (траектория, скорость, ускорение), аэродинамических, тактико-технических и других условий гонки, формирует с помощью центральной нервной системы (ЦНС) целе­направленное воздействие на объект управления таким образом, чтобы создать наиболее эффективные условия передачи энергии от биологического двигателя — гон­щика к потребителю — велосипеду в целях достижения наивысшего спортивно-технического результата. Это целе­направленное воздействие, сформированное ЦНС в виде команды нервно-мышечному аппарату, с помощью испол­нительных органов (нижних и верхних конечностей, а также всего тела гощика) создает функциональное дей-

Кинематические параметры движения системы

Рис. 8.1. Структурная схема системы гонщик — велосипед

ствие, осуществляемое по двум самостоятельным каналам, соответствующим функциям педалирования и управления.

Функция педалирования характеризуется двумя пара­метрами; крутящим моментом, определяемым касатель­ной силой при педалировании, и частотой педалирова­ния, совокупность которых является своеобразной ампли­тудно-частотной характеристикой гонщика. Регулятором совмещенного действия этих двух факторов являются переключатель скоростей на шоссейном велосипеде или предварительно установленные звездочки на трековсм велосипеде. Такой регулятор позволяет получать рацио­нальные передаточные отношения, с использованием кото­рых гонщик может в экстремальные моменты гонки разви­вать максимальную мощность, а в остальные периоды гонки педалировать с минимальными затратами энергии. Учитывая, что шоссейные гонки продолжаются в течение нескольких часов, целенаправленное управление функ­циональными действиями гонщика приобретает решающее значение.

Функция управления фактически сводится к трем основным процессам: маневрированию (с учетом поддер­жания равновесного устойчивого движения системы), торможению и переключению скоростей. Обратная связь по каналам этой функции осуществляется с использова­нием параметров и характеристик трассы гонки.

В действительности все элементы рассматриваемой системы сами по себе представляют весьма сложные и недо­статочно изученные объекты, между которыми осуще­ствляются многоканальные связи, позволяющие реализо­вывать гармоничные и близкие к оптимальным действия гонщика по достижению наивысшего спортивно-техни­ческого результата.

Энергетическое обеспечение функционального движе­ния гонщика также может быть описано структурной схемой (рис. в.2), в которой установлен баланс энерго­затрат условного энергетического двигателя (с учетом КПД мышечной и центральной нервной систем), системы педалирования и механической системы велосипеда. Рас­сматриваемая схема энергозатрат является условной и не охватывает в полном объеме все виды энергозатрат, например теплообменные процессы. Каждый вид энерго­затрат представляет собой сложные и недостаточно изу­ченные процессы, которые в совокупности характери­зуют человеческий организм.

Рис, 8.2. Структурная схема энергозатрат на обеспечение движения системы гонщик — велосипед