Новое слово в одноколесном транспорте.

[pirol]

Скоро на рынке,возможно, появятся роликовые коньки с одним роликом.
Первый же вопрос: «А зачем?»
На это я вам отвечу, как бывший спортсмен. Какое преимущество имеют традиционные «ледяные» коньки перед роликовыми? Фигурные или хоккейные коньки на льду дают человеку замечательные возможности для свободного и легкого перемещения по плоскости. Десятки приемов: коньковый ход позволяет мощно разгоняться, то же при движении назад. Работа на кривых, наклоны и изменение радиуса кривизны, движение по синусоиде. перебежка, змейка. Варьируя радиус кривизны траектории, можно набирать или гасить скорость, выполнять элементы фигурного катания. Доступны крутые развороты и прыжки с изменением направления движения. Что же роликовые?, с их качественными подшипниками - ролики тормозят на криволинейных траекториях, мешают друг другу: в результате ничего, кроме тупого конькового хода.
Выход есть, - оставить по одному ролику на ботинке. Однако при этом возникает серьезное неудобство, - при малейшем отклонении точки касания роликом опоры от проекции центра тяжести возникает выталкивающая сила и конек стремительно выкатывается из-под конькобежца. Как удержать равновесие на коньке с одним роликом? Нужно увеличить осевой момент инерции ролика. Представим себе вместо ролика массивный металлический вал. Чтобы раскрутить такой вал, нужно приложить значительную силу в течение довольно длительного времени. И наоборот, такой ролик-вал будет продолжать крутиться при тормозящем усилии, двигая конек вперед. Удержание равновесия с такими роликами, если, конечно, абстрагироваться от их большого веса, не составит труда.
Однако можно создать искусственный осевой момент инерции с помощью активного силового привода, вмонтированного в ролик конька. При попытке ролика ускориться силовой привод тормозит это ускорение, а возникающая при этом энергия запасается в конденсаторе. При замедлении ролика энергия конденсатора подается на силовой привод, и ролик подталкивается вперед. Возникает полная аналогия большого осевого момента инерции ролика.
Изестен целый ряд одноколесных транспортных средств таких как Segway, Segwheel, Honda U3-X, Enicycle, Toyota Winglet. Все они используют легкие и мощные бесколлекторные сервомоторы с неодимовыми магнитами. Если проанализировать все эти устройства, можно заметить, что они работают на одном принципе. Один или несколько датчиков – гироскопов отслеживают вертикальность корпуса транспортного средства. При отклонении корпуса от вертикали процессор отдает команду активному приводу на компенсацию этого отклонения. Так сохраняется равновесие. То есть все эти устройства имеют корпус, который следует поддерживать в вертикальном положении.
У роликового конька нет тележки – корпуса, ботинок конька меняет свой наклон из разных соображений и реакции процессора на такие наклоны не будут адекватными. Размещать гироскоп на корпусе роллера тоже не эффективно. Возможно, но такая система имела бы мало общего с катанием на коньках. Кроме того гироскоп- датчики не способны устранить самопроизвольное выкатывание роликового конька из-под человека.
В описываемом здесь
http://rulev-igor.net/theme_204.html
устройстве используется другой принцип поддержания равновесия. Стабилизируется угловая скорость ролика, причем та скорость, которую ролик получает в момент своего соприкосновения с опорной поверхностью. Это дает не только надежную опору роллеру, но и многочисленные возможности по тактике катания на роликовых коньках.
Вопрос к пользователям сайта, будут ли востребованы в спортивном мире Idler skates?

[Xey]

Попробовать будет интересно.
Но по-моему и вы и автор патента, преувеличиваете недостаток многороликовых. Правильные повороты на многороликовых выполняются на одном ролике , на переднем или на заднем ( правильнее на переднем, как на горных лыжах давим на носок) . От этого они стираются быстрее и после этого конек постоянно опирается на один или два ролика.
Вообще-то мастера могут не только катиться по прямой на заднем ролике одной ноги и на переднем другой , но и выполнять сложные фигуры.

[levtsn]

А не проще сделать все ролики кроме одного или может двух внутренних поворотными?

[pirol]

Xey в сообщении #1067610 писал(а):

Попробовать будет интересно.
Но по-моему и вы и автор патента, преувеличиваете недостаток многороликовых. Правильные повороты на многороликовых выполняются на одном ролике , на переднем или на заднем ( правильнее на переднем, как на горных лыжах давим на носок) . От этого они стираются быстрее и после этого конек постоянно опирается на один или два ролика.
Вообще-то мастера могут не только катиться по прямой на заднем ролике одной ноги и на переднем другой , но и выполнять сложные фигуры.

Согласен, опытный роллер может выполнить разворот, опираясь одновременно на один ролик правой и один ролик левой ноги. Но это опытный. На льду же, на хоккейных коньках, такой маневр просто железобетонно устойчив. В то же время даже новички (на льду) спокойно совершают вираж на одной ноге и вперед, и назад. К тому же Вы правы, такая езда на роликах приводит к неравномерному износу, т.е. вещь используется не по назначению.
Хотелось бы уровнять по возможностям ролики и «ледяные» коньки.


Они не тяжелее стандартных роликовых коньков. На подвижной части ролика установлены сильные магниты (7) (ниодимовые магниты).На неподвижной части находятся катушки, железный сердечник отсутствует. Эти катушки (обмотки) (8) связаны проводами с небольшой аппаратной коробкой (1.5 – 2 кГ), которая закреплена на поясе спортсмена. В коробке микропроцессор и аккумуляторы. Осевой момент инерции создается взаимодействием между обмотками и магнитами.

[Zai]

Ваше удивительное предложение чем то напоминает изобретение второго велосипеда, но активного по устойчивости для управляемости системы. Известным в теории управления является постулат о связи устойчивости и управляемости механического объекта при движении. Этот вопрос почти столетие изучается в авиации. Основной вывод в том что чем больше система устойчива тем менее она управляема. В авиации только последние 25 лет уже используют предложенные Вами законы, когда Ваша система неустойчива как "девочка на шаре Пикассо", но летательному аппарату это позволяет избежать долгих эволюций устойчивой системы для завершения маневра.
Попробуйте, но для того что бы фронтовые истребители обладали этим качеством десятки испытателей летательных аппаратов заплатили немалую цену за это, впрочем Ваши испытатели вероятно отделаются только синяками и вывихами.
Номинальным вероятным успехом для снижения неустойчивости Ваших одноколесных роликов является увеличение его радиуса до радиуса хотя бы до радиусов детского велосипеда а в перспективе до радиуса колеса типа известного велосипеда "Кама". Точка контакта с поверхностью асфальта существенно меньше - налицо существенное повышение управляемости. Располагать однако такие большие колеса следует не под стопой а рядом с ногою. Так чтобы обод был на 2-3 сантиметра ниже плоскости стопы. Бандаж протяженной вилки к оси и ногою на основе креплений по теории экзоскелета. Колеся попросту привязаны сбоку к ногам. Попробуйте осуществить вынос колеса вперед, как на вилке велосипеда - это связано с устойчивость всего экипажа. Крепление вероятно нужно осуществлять не к голени, а к бедру( по соображения безопасности от переломов в процессе движения). Экзотика но можно сделать такие колеса и для диаметра колеса как у первого колеса велосипеда Жана Паспарту в одном из фильмов "Вокруг света за 80 дней".
Непременной условие - скорость движения на испытаниях должна быть очень малой - на первых этапах до полуметра в секунду. Из-за Вашего опасного предложения о большом моменте инерции колеса, энергия колес, особенно при их контакте между собой или наезде на препятствие может вызвать травмы вплоть до открытых переломов суставов ног.
Для обеспечения устойчивости вероятно потребуется экзоскелет ко всему корпусу человека. Вероятно третье малое колесо к нему можно прикрепить как к велосипеду Паспарту, что обеспечит устойчивость от опрокидывания( касаться асфальта оно может только в экстемальных виражах или как страховка). Здесь очень интересен вопрос о максимальной крейсерской скорости. Дело в том что у человека максимальная мощность по движителям снимается не постоянно а импульсивно - как в удивительном парадоксе о движении на лыжах при коньковом ходе. Есть ненулевая вероятность, что такой Вами предложенный "велосипед" позволит обогнать даже самого именитого чемпиона-велогонщика.

[Sender]

Ох, не проще ли уницикл освоить?

[Zai]

Старайся.

profrotter:
Предупреждение за фамильярность и публикацию бессодержательных сообщений (замечания по подобным нарушениям у вас уже были).

(Подробно)

Forum Administration в сообщении #27356 писал(а):

I. Нарушения и санкции
1) Нарушением считается:
е) Провокационные и вызывающие сообщения, фамильярность (у нас принято обращаться друг к другу на "Вы"), хамство, оскорбления в адрес участников дискуссии и иных лиц (в том числе не являющихся участниками форума), разжигание флейма, обсуждение в тематических разделах ников*, аватаров*, подписей* собеседников.

Forum Administration в сообщении #27356 писал(а):

I. Нарушения и санкции
1) Нарушением считается:
ж) Оффтопик, флуд, троллинг, размещение заведомо бессодержательных сообщений и тем, увод дискуссии в сторону от основного обсуждения, размещение большого числа сообщений в пределах одной темы подряд. Создание тем в стиле личного блога, не предполагающих обсуждения какого-либо вопроса. Искусственное поднятие темы бессодержательными сообщениями.

[pirol]

Zai
Спасибо, конечно, за Вашу импровизацию, но мне кажется, что Вы переусложняете. Отвлечемся от «интеллектуального» варианта роликовых коньков и возьмем более простой – сугубо механический, например, в таком исполнении.

Шестереночная передача: модуль «1», малое колесо 14 зубьев, большое 70 зубьев. Маховик диаметром 100 мм, обод маховика из гибкого материала – стеклотекстолит. Конечно конструкция хрупкая и не очень легкая.
Не все считают, что езда на такой однороликовой конструкции реальна. Попробую убедить.
Поставим мысленный эксперимент.
1. В удобном месте на подошве ботинка закреплен один острый штырь. Вы можете стоять и ходить на таких ботинках? Безусловно.
2. Заменим штырь на ролик с шарикоподшипником. Вы сразу упадете. Как будто поскользнулись на кожуре банана.
3. Жестко зафиксируем ролики, не позволим им вращаться. Вы спокойно можете переступать на месте и ходить.
4. Притормозим ролик с помощью, допустим, подвязанной к нему фрикционной накладки. Теперь ролик не выкатится мгновенно. У вас будет время, чтобы отреагировать. Вы успеете подвинуть ногу так, чтобы центр тяжести переместить в нужное положение. На таких роликовых коньках уже можно кататься. При этом вы напрасно затрачиваете энергию на трение. Маховик с приводом не требует этих затрат. Напротив, он запасет кинетическую энергию и отдаст ее в другой момент.
Переходя к электронному варианту, мы просто посчитаем, что он полностью идентичен механическому в смысле создания искусственного момента осевой инерции. При этом все системы управления контуры обратной связи оставляем за скобками. Это трудности электронщиков и программистов.

-- 29.10.2015, 22:43 --

Sender в сообщении #1067974 писал(а):

Ох, не проще ли уницикл освоить?

Уницикл или моноцикл, а проще говоря, одноколесный велосипед предусматривает жесткую и постоянную связь колеса с педалями с помощью цепи. Там нет "наката", нужно все время крутить педали, на таком далеко не уездишь. Это скорей аттракцион, чем транспортное средство. В цирковом училище обязаны сдавать зачет по этому предмету, - его может освоить практически каждый.

[Sintetik]

Если сравнивать хоккейные коньки с конькобежными, то хоккейные имеют короткое закругленное лезвие в отличие от прямых длинных ножей последних, что обрекает их только на коньковый ход. А на хоккейных что вытворяют? Возникает вопрос. Почему ролики нельзя расположить по выпуклой кривой, а не по прямой?

[Sintetik]

Или берутся по два велосипедных колеса на ногу с обеих сторон. Высота до колена, опора ноги у земли. Связь колес параллелограммом, чтобы при наклоне не теряли контакт с поверхностью. Радиус колес будет соизмерим с радиусом хоккейных коньков.

[pirol]

Sintetik в сообщении #1068511 писал(а):

Если сравнивать хоккейные коньки с конькобежными, то хоккейные имеют короткое закругленное лезвие в отличие от прямых длинных ножей последних, что обрекает их только на коньковый ход. А на хоккейных что вытворяют? Возникает вопрос. Почему ролики нельзя расположить по выпуклой кривой, а не по прямой?

«Почему ролики нельзя расположить по выпуклой кривой, а не по прямой?»
Так или почти так бывает, когда из трех роликов сильно сношены крайние. Роллер вынужден временами катиться на одном ролике, чаще на среднем.
Надо пробовать, спортивные снаряды развиваются энтузиастами методом проб и ошибок.
Но мне кажется, что наиболее перспективна однороликовая конструкция с относительно большим роликом (10 – 15мм). Проще всего слегка притормозить ролик фрикционной накладкой и пробовать кататься. По мере приобретения навыков по сохранению равновесия степень прижатия фрикционной накладки уменьшается, потом ее вообще можно снять. Для обеспечения экстренного торможения можно закрепить на ботинке прочный тормозной задник. Тогда при сильном отклонении назад можно эффективно и плавно тормозиться.
Чем отличается выкатывание вперед или назад ноги с хоккейным коньком от такого же выкатывания ноги на ролике? Я предполагаю степенью «скользкости» опоры, а не радиусом лезвия или ролика. Хоккейный или фигурный конек все-таки имеет небольшой коэффициент трения о лед, ролик на подшипнике вращается практически без трения. Если его слегка притормозить, шансы могут уровняться.

Sintetik в сообщении #1068554 писал(а):

Связь колес параллелограммом, чтобы при наклоне не теряли контакт с поверхностью.

Насчет параллелограмма не понял.

[Sintetik]

pirol в сообщении #1068818 писал(а):

Sintetik в сообщении #1068554 писал(а):

Связь колес параллелограммом, чтобы при наклоне не теряли контакт с поверхностью.

Насчет параллелограмма не понял.

Как у этого автомобиля. http://avtonovosti.today/wp-content/upl ... Road_2.jpg
http://s3.caradvice.com.au/wp-content/u ... Road-2.jpg

profrotter: По ссылкам фото

[Sintetik]

Думаю, радиус имеет значение, если вспомнить «Ваньку-встаньку», он не падает, потому что его центр тяжести ниже центра окружности. Так и в случае велосипедного колеса точка опоры ноги будет ниже оси вращения колеса, что добавит устойчивости.

[DimaM]

Поскольку работающей конструкции нет и не предвидится, стоит, по-моему, перенести обсуждение в раздел "Литература".

[Xey]

pirol в сообщении #1068818 писал(а):

Чем отличается выкатывание вперед или назад ноги с хоккейным коньком от такого же выкатывания ноги на ролике? Я предполагаю степенью «скользкости» опоры, а не радиусом лезвия или ролика. Хоккейный или фигурный конек все-таки имеет небольшой коэффициент трения о лед, ролик на подшипнике вращается практически без трения. Если его слегка притормозить, шансы могут уровняться.

С коэффициентом трения вы ошибаетесь. У роликов трение заметно больше, чем у коньков по льду. Весной, переходя на ролики, приходится привыкать к этой неприятной разнице.