[發(fā)明專利]跳臺滑雪助滑道結(jié)構(gòu)線型優(yōu)化分析方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010090047.7
• 申請日: 2020-02-13
• 公開（公告）號: CN111651839B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫雅珍;吳昌宇;張銘琦;王沖;張裕;習曉東;張懷志;郭睿;任偉;馬壯;葉友林;于陽;閆婷;李卿辰;孫巖;鄭直;鄧曼
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽建筑大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;G06F119/14;G06F111/10
• 代理公司: 北京久維律師事務(wù)所 11582
• 代理人: 邢江峰

本申請實施例公開一種跳臺滑雪助滑道結(jié)構(gòu)線型優(yōu)化分析方法及裝置。該方法在考慮空氣阻力與滑行摩擦力的情況下，分別得到各段運動員滑行速度與滑行距離的函數(shù)關(guān)系式，獲得助滑道結(jié)構(gòu)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)點處的運動員速度，以便將具有三次冪函數(shù)的助滑道結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)含有圓弧的助滑道結(jié)構(gòu)進行對比，通過對運動員在圓弧線型過渡區(qū)、三次冪函數(shù)線型過渡區(qū)的跳臺滑雪助滑道上滑行時受到的反作用力進行分析，探討運動員在三次冪函數(shù)上受到反作用力的緩和情況，在滑行速度與反作用力大小兩方面分析三次冪函數(shù)對原有助滑道結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)化效果，與現(xiàn)有跳臺滑雪助滑道結(jié)構(gòu)線型分析方法相比，考慮的因素更加全面，能夠為跳臺滑雪助滑道結(jié)構(gòu)線型優(yōu)化提供準確的數(shù)據(jù)支持。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及跳臺滑雪助滑道結(jié)構(gòu)分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種跳臺滑雪助滑道結(jié)構(gòu)線型優(yōu)化分析方法及裝置。

背景技術(shù)

自20世紀30年代以來，跳臺滑雪運動就被列入冬奧會正式項目，現(xiàn)在國際賽場上常見的跳臺滑雪中心由助滑道、著陸區(qū)與終止區(qū)三部分組成。在比賽中運動員兩腳各綁一塊專用的雪板，比賽時運動員不借助任何外力，從助滑道出發(fā)區(qū)起滑，經(jīng)助滑道助滑獲得高速度于起飛區(qū)邊緣飛出。助滑道結(jié)構(gòu)是保證運動員能擁有較遠飛行距離的前提，而助滑道結(jié)構(gòu)線型效果直接影響運動員滑行運動的效果與起飛速度，進而影響運動員飛行距離。跳臺滑雪助滑道結(jié)構(gòu)主要分為三段，起始區(qū)的直線段，過渡區(qū)的曲線段與起飛區(qū)的直線段。

根據(jù)建筑規(guī)范，到目前為止，已經(jīng)建成的助滑道結(jié)構(gòu)過渡區(qū)大都為為圓弧，較少有其他形式。但選用圓弧作為過渡區(qū)則會在線型上出現(xiàn)曲率瞬時增大點，不利于運動員的滑行。在對跳臺滑雪運動研究中，除了對運動過程中的空氣動力學與生物力學進行分析，研究人員還對助滑道結(jié)構(gòu)幾何線型進行了較多研究。為了控制滑雪運動員沿過渡曲線段滑行時的受到反作用力，研究人員建議使用具有可變曲率函數(shù)曲線，比如擺線，拋物線，雙曲線和三次冪函數(shù)等代替圓弧。

然而，現(xiàn)有對助滑道結(jié)構(gòu)幾何線型的分析方法中，對函數(shù)模型的分析未考慮空氣阻力和滑板與冰面結(jié)構(gòu)的摩擦力，這會對模型的準確性造成影響。并且，現(xiàn)有對助滑道結(jié)構(gòu)幾何線型的分析方法中，單從運動員的受力情況進行分析，未對運動員在助滑道各個階段的滑行速度進行分析，并未將運動員滑行速度作為優(yōu)化線型的因素之一，而滑行速度是影響跳臺滑雪運動員成績的最主要因素。此外，現(xiàn)有對助滑道結(jié)構(gòu)幾何線型的分析方法中，在助滑道結(jié)構(gòu)線型優(yōu)化分析時主要集中在過渡區(qū)線型，并未將起始區(qū)、過渡區(qū)和起飛區(qū)作為一個統(tǒng)一的整體考慮。現(xiàn)有研究僅針對助滑道過渡區(qū)為圓弧線型，對于國際雪聯(lián)最新提出的用三次冪函數(shù)代替圓弧作為助滑道過渡區(qū)線型，尚未有有效的優(yōu)化分析方法分析三次冪函數(shù)的優(yōu)化效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種跳臺滑雪助滑道結(jié)構(gòu)線型優(yōu)化分析方法及裝置，以解決現(xiàn)有跳臺滑雪助滑道結(jié)構(gòu)線型分析考慮的因素不全面，對模型的準確性造成影響的問題。

第一方面，本發(fā)明提供一種跳臺滑雪助滑道結(jié)構(gòu)線型優(yōu)化分析方法，所述方法包括：

在考慮空氣阻力與滑行摩擦力的情況下，建立跳臺滑雪助滑道的起始區(qū)滑行方向的動力學方程、圓弧線型過渡區(qū)的動力學方程、三次冪函數(shù)線型過渡區(qū)的動力學方程，以及起飛區(qū)的動力學方程；

根據(jù)所述起始區(qū)滑行方向的動力學方程、圓弧線型過渡區(qū)的動力學方程、三次冪函數(shù)線型過渡區(qū)的動力學方程，以及起飛區(qū)的動力學方程，分別求解得到運動員在起始區(qū)末端的滑行速度與滑行距離之間的關(guān)系式、圓弧線型過渡區(qū)的滑行速度與滑行距離之間的關(guān)系式、三次冪函數(shù)線型過渡區(qū)的滑行速度與滑行距離之間的關(guān)系式，以及起飛區(qū)的滑行速度與滑行距離之間的關(guān)系式；

根據(jù)所述運動員在起始區(qū)末端的滑行速度與滑行距離之間的關(guān)系式、圓弧線型過渡區(qū)的滑行速度與滑行距離之間的關(guān)系式、三次冪函數(shù)線型過渡區(qū)的滑行速度與滑行距離之間的關(guān)系式、起飛區(qū)的滑行速度與滑行距離之間的關(guān)系式，以及目標跳臺助滑道的實際參數(shù)，計算運動員在圓弧線型過渡區(qū)的跳臺滑雪助滑道上的最終滑出速度，以及運動員在三次冪函數(shù)線型過渡區(qū)的跳臺滑雪助滑道上的最終滑出速度，以比對運動員在上述兩種線型滑道的滑出速度；