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Technischer Bereich
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Die
Erfindung betrifft den Bereich des Gleitsports und insbesondere
den der Herstellung von Alpinskis, d. h. allgemein von Skis, die
das Abfahren von Hängen
unter Durchführung
von Kurven gestatten. Sie betrifft insbesondere einen Ski einer
neuen Konzeption, der eine in Abhängigkeit von der Belastung
veränderliche
Seitenlinie aufweist.
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Stand der Technik
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Ein
Alpinski besitzt allgemein mehrere Verformungsmöglichkeiten. So kann man eine
Längsbiegesteifheit
bestimmen, die der Fähigkeit
des Skis entspricht, sich zu krümmen,
wenn auf ihn eine vertikale Kraft ausgeübt wird. Diese Krümmung wird
insbesondere verwendet, wenn der Ski sich an Gefällebrüchen der Piste anschmiegen
muss, sowie in der Kurve.
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Ein
Ski besitzt ferner eine Torsionssteifheit, die seiner Fähigkeit
der Verformung entspricht, wenn auf ihn ein Moment in einer zum
Ski im Wesentlichen parallelen Achse ausgeübt wird. Diese Biegefähigkeit lässt eine
leichte Verdrillung der Enden des Skis zu.
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Ferner
besitzt der Ski eine Seitenbiegesteifheit, die seiner Fähigkeit
sich zu verformen entspricht, wenn eine seitliche Kraft auf ihn
ausgeübt wird.
Diese Seitenbiegesteifheit ist bei den bestehenden Skin besonders
gering, da die Breite eines Skis wesentlich größer als seine Dicke ist.
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Bisher
stellt man eine ausgeprägte
Tendenz dazu fest, Skis herzustellen, deren Seitenlinie besonders
tailliert ist und deren Länge
reduziert ist. Diese Seitenlinie zeichnet auf jeder Seite des Skis
eine Kurve, die mit einem Kreisbogen vergleichbar ist, dessen Krümmungsradius
häufig
kleiner als etwa 24 Meter ist. Allgemein definiert man den Krümmungsradius dieser
Seitenlinie durch den Radius des Kreises, der durch drei Punkte
verläuft,
und zwar die beiden Punkte maximaler Breite in der Skischaufel und
am Skiende sowie der Punkt minimaler Breite auf Höhe der Skimitte
bzw. Taille.
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Diese
taillierte Seitenlinie gestattet bei der "Schnittschwung"-Technik oder "Carving"-Technik, den Ski in eine Kurve mit
einem bestimmten Radius einzuschreiben, der also von dem Krümmungsradius dieser
Seitenlinie abhängt,
wodurch die Abdrift minimiert wird.
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Diese
Carving-Technik erfordert, dass der Skifahrer sich seitlich sehr
stark neigt und während des
Schwungs hohe Kräfte
ausübt,
um die Kantenlinie so tief wie möglich
in den Schnee einzuschreiben. Derartige Schwünge führen also zu einer hohen Geschwindigkeit
und liegen deshalb nicht im Bereich eines durchschnittlichen Skifahrers.
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Wenn
die Geschwindigkeit und die von dem Skifahrer ausgeübte Kraft
unzureichend sind, schreiben sich die Kanten in den Schriee nur
auf Höhe
der beiden Punkte maximaler Breite der Seitenlinie ein, sowie gegebenenfalls
auf einem kleinen Teil der Seitenlinie. Außerhalb dieser Zonen befindet
sich die Kantenlinie im Rutschbereich. Die Kurvenfahrt ist also
nicht wirklich optimal.
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Ein
Ziel der Erfindung ist es, das Einhaken bzw. Greifen der Kante auf
einen größeren Teil
der Seitenlinie zu gestatten, unabhängig vom Krümmungsradius der Kurve, von
der Neigung des Skis bezüglich
des Schnees und von der Geschwindigkeit des Skifahrers.
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In
der Vergangenheit wurde bereits vorgeschlagen, Skis mit besonderen
Architekturen herzustellen, die die Längsbiegung von manchen Teilen des
Bretts begünstigen,
und zwar insbesondere der Enden. So wurde in der Schrift
AT 23 80 74 ein Ski beschrieben,
von dem der vordere Teil gespalten ist, so dass jeder dieser Teile
sich unabhängig
vom anderen vertikal bewegen kann. Diese Anordnung gestattet es,
die Längsbiegesteifigkeit
jedes der Enden des Skis zu reduzieren. Die Seitenlinie eines solchen Skis
bleibt jedoch konstant, und zwar in diesem Fall geradlinig. Wenn
der Ski in die Kurve eingeschrieben ist, hat, wie bereits erwähnt wurde,
nur eine sehr begrenzte Zone der Kante Griff im Schnee, der Rest
der Seitenlinie rutscht oder ist nicht mit dem Schnee in Kontakt.
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Eine ähnliche
Vorgehensweise wurde in der Schrift
DE
34 44 345 beschrieben. Das in dieser Schrift beschriebene
Brett umfasst einen Schlitz, der sich in Längsrichtung von der Schaufel
bis zum Skiende erstreckt, um eine Verringerung der Gesamttorsionssteifigkeit
zu gestatten. Dieses Brett besitzt ferner eine verringerte Längsbiegesteifigkeit,
da, wenn der Ski seitlich gegen den Schriee geneigt ist, nur eine
Hälfte
des Bretts mit dem Schnee in Kontakt kommt und damit eine Nutzsteifigkeit
besitzt.
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Ein ähnliches
Ziel wird auch bei der Ausführung
des in der Schrift
FR 2 227 883 beschriebenen Skis
angestrebt.
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In
der Schrift
FR 2794374 wird
ferner ein Ski beschrieben, der einen Längsschlitz aufweist, der am Ende
der Schaufel oder des Skiendes ausmündet. Es sind Mittel vorgesehen,
um den Abstand zwischen den beiden durch den Schlitz getrennten
Abschnitten zu ändern
und damit die Seitenlinie des Skis vor seiner Verwendung zu ändern, und
zwar in Abhängigkeit von
den Fähigkeiten
des Fahrers und seines Fahrstils.
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In
der Schrift
EP 1 297 869 wird
ferner ein Ski beschrieben, der eine mechanische Vorrichtung aufweist,
die im Inneren einer im Inneren des Skis gebildeten Aufnahme angeordnet
ist. Diese Vorrichtung ist dazu bestimmt, den Abstand zwischen der
linken und der rechten Kante zu vergrößern, wenn der Ski sich durchbiegt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft deshalb einen Alpinski, der eine taillierte Seitenlinie
besitzt, d. h. die einen Radius von weniger als etwa 24 Meter aufweist.
Nach der Art des in der Schrift
FR
2794374 beschriebenen Skis weist das vordere und/oder das
hintere Ende eine Aussparung auf, die auf Höhe dieses Endes in Längsrichtung
ausmündet.
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Erfindungsgemäß ist dieser
Ski dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen dieser Aussparung
die Verformung dieses Endes zulassen, wenn eine seitliche Kraft
auf Höhe
der vorderen und/oder hinteren Kontaktlinie ausgeübt wird,
so dass eine Annäherung
der linken und der rechten Kante des Skis gestattet wird. Es sei
bemerkt, dass unter realen Bedingungen auf den Ski nicht nur seitlich
Kräfte
ausgeübt
werden, sondern auch vertikal oder allgemeiner senkrecht zur Oberfläche des
Skis. Auf diese Weise ist die auf dem Schnee beobachtete Verformung
im Allgemeinen so, dass die vertikalen Belastungen eine Bewegung
bewirken, die sich in einem Spreizen der rechten und der linken
Kante äußern. Die
horizontale (oder, genauer gesagt, zur Gleitfläche parallele) Komponente der
ausgeübten Kräfte führt jedoch
zu einer Annäherung
der rechten und der linken Kante in einer Projektion auf die Ebene
der Gleitfläche
des Skis.
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Mit
anderen Worten, die Erfindung besteht darin, dass das Ende des Skis
in zwei Teile geteilt wird, die somit eine geringere seitliche Biegesteifigkeit
aufweisen, so dass diese Teile, die frei sind, sich jeweils der
Mittellängsebene
des Skis annähern
können,
wenn eine Belastung in Querrichtung ausgeübt wird. Die Abmessungen der
Aussparung sind so bemessen, dass sie die Bewegung der beiden Abschnitte
des Endes gestatten. Auf diese Weise kann die Seitenlinie des Skis
sich nicht nur in Abhängigkeit von
der Topologie der Piste sondern auch von den vom Skifahrer ausgeübten Kräften verformen.
Wenn nämlich
der Ski auf der Kante schräg
gestellt wird, sind die äußersten
Kontaktpunkte mit dem Schnee nahe bei den Punkten maximaler Breite
des Skis, die ihrerseits nahe der vorderen und der hinteren Kontaktlinie
sind, die auf standardisierte Weise definiert sind.
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Man
hat ermittelt, dass der Ski, um die gewünschte Verformungswirkung zu
erreichen, so ausgeführt
sein muss, dass er besondere mechanische Steifigkeitseigenschaften
erhält.
So muss bei dem vorderen Ende das Verhältnis:
größer als 0,3·10
–9 sein,
worin L
av und Y
av,
ausgedrückt
in Millimeter, und F
av, ausgedrückt in Newton, bei
der Messung der seitlichen Biegung des vorderen Teils des Skis bestimmt
werden, während
der:
- • der
Ski auf der Seite mit seiner Gleitfläche vertikal angeordnet ist;
- • der
Ski auf Höhe
eines vorderen festen Punktes blockiert gehalten ist, der in einem
Abstand von 3/10 der Gesamtlänge
Ln des Skis vom vorderen Skiende gelegen
ist;
- • eine
Kraft Fav auf die Kante des Skis auf Höhe eines
Angriffspunkts vertikal ausgeübt
wird, der in einem Abstand von 120 Millimeter vom vorderen Ende
des Skis gelegen ist, wobei dieser Angriffspunkt in einem Abstand
Lav = 0,3 × Ln – 120, gemessen
in Millimeter, vom vorderen festen Punkt gelegen ist;
- • der
Angriffspunkt eine vertikale Bewegung Yav erfährt.
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Analog
hierzu muss, was das hintere Ende betrifft, das Verhältnis:
größer als 0,3·10
–9 sein,
worin L
ar und Y
ar,
ausgedrückt
in Millimeter, und F
ar, ausgedrückt in Newton, bei
der Messung der seitlichen Biegung des hinteren Teils des Skis bestimmt
werden, während
der:
- • der
Ski auf der Seite mit seiner Gleitfläche vertikal angeordnet ist;
- • der
Ski auf Höhe
eines hinteren festen Punktes blockiert gehalten ist, der in einem
Abstand von 3/10 der Gesamtlänge
Ln des Skis vom hinteren Skiende gelegen
ist;
- • eine
Kraft Far auf die Kante des Skis auf Höhe eines
Angriffspunkts vertikal ausgeübt
wird, der in einem Abstand von 50 Millimeter vom hinteren Ende des
Skis gelegen ist, wobei dieser Angriffspunkt in einem Abstand Lar = 0,3 × Ln – 50, gemessen
in Millimeter, vom hinteren festen Punkt gelegen ist;
- • der
Angriffspunkt eine vertikale Bewegung Yar erfährt.
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Praktisch
kann der Ski vorteilhafterweise aus zwei nebeneinander angeordneten
Längsträgern gebildet
sein, die auf Höhe
der Skimitte miteinander verbunden sind. In diesem Fall sind das
vordere Ende und das hintere Ende dieser beiden Träger ausreichend
voneinander entfernt, um die Zone der Aussparung zu bilden, die
in Längsrichtung
ausmündet, und
gestattet somit die Querannäherung
der beiden Träger
unter Belastung.
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Vorteilhafterweise
können
diese beiden Träger
in der Praxis durch eine Plattform zur Montage der Bindung miteinander
verbunden sein.
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Die
Erfindung deckt auch Varianten, bei denen der Ski nicht aus zwei
verschiedenen Trägern hergestellt
ist, sondern aus einem einzigen Träger, dessen Skimittenbereich
monolithisch ist und der nun entweder im vorderen Bereich oder im
hinteren Bereich oder in diesen beiden Bereichen zwei getrennte Schenkel
aufweist, die voneinander getrennt sind, um die charakteristische
Aussparung zu bilden.
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Praktisch
muss die Aussparung eine gewisse Verformung unter seitlicher Kraft
gestatten. Diese Aussparung entspricht also einer Änderung
der Struktur des Bretts auf Höhe
des betrachteten Endes und kann auf verschiedene Weisen ausgeführt sein.
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So
kann diese Aussparung in der Form eines vollständigen Fehlens von Werkstoff
vorliegen. Diese Aussparung kann auch mit einem Füllmaterial
ausgefüllt
sein, das elastisch und biegsam ist und das somit die Annäherung jedes
der die Aussparung bildenden Teile in Richtung auf die Mittellängsebene
des Skis zulässt.
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Diese
Füllung
gestattet es insbesondere, das Hindurchtreten von Schnee durch die
Aussparung zu vermeiden.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
kann diese Aussparung im unteren Bereich durch eine verformbare
Schicht begrenzt sein, die die Gleitfläche bildet und somit die beiden
die Aussparung bildenden Teile verbindet.
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Mit
anderen Worten, die Gleitfläche
kann auf der ganzen Breite des Skis durchgängig sein und somit die Unterseite
der Aussparung verschließen,
so dass das Eindringen von Schnee verhindert wird. Diese Gleitfläche bleibt
aufgrund ihrer geringen Steifigkeit sehr leicht unter einer Querkraft
verformbar. Das oberhalb der die Gleitfläche bildenden Schicht gelegene
Volumen auf Höhe
der charakteristischen Aussparung ist also frei von Werkstoff oder
mit einem leicht verformbaren Werkstoff ausgefüllt.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die
Art der Ausführung
der Erfindung sowie die Vorteile, die sich daraus ergeben, ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform, wobei auf die beiliegenden
Figuren Bezug genommen wird. In diesen zeigen:
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1 eine
Draufsicht eines erfindungsgemäßen Skis.
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2 und 3 Draufsichten
des Skis von 1, die die seitliche Verformung
des vorderen bzw. hinteren Endes zeigen.
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4 eine
perspektivische Gesamtansicht des Skis von 1 in einem
Zustand, in dem der Ski in einer Rechtskurve belastet ist.
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5 einen
Schnitt im Wesentlichen auf Höhe
der vorderen Kontaktlinie des Skis von 4.
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6 bis 8 Schnittansichten
im Wesentlichen auf Höhe
der vorderen Kontaktlinie von drei Ausführungsvarianten.
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Ausführung der Erfindung
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Wie
bereits erwähnt
wurde, betrifft die Erfindung einen Alpinski (1), der auf
die in 1 dargestellte Weise ausgeführt sein kann. In diesem Fall
besteht der Ski (1) aus zwei Trägern (2, 3),
die bezüglich
der Mittellängsebene
des Skis (4) im Wesentlichen symmetrisch sind.
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Diese
beiden Träger
(2, 3) sind durch eine Plattform (5)
zur Erhöhung
der Bindung verbunden.
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Erfindung
umfasst der Ski eine Aussparung (11), die auf Höhe des vorderen
Endes des Skis (10) ausmündet (12). Ebenso
umfasst der Ski (1) im hinteren Bereich eine Aussparung
(15), die von den divergierenden Abschnitten (16, 17)
der Träger
(2, 3) gebildet wird. Diese Aussparung (15)
mündet
am hinteren Ende (18) des Skis (1) aus.
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Auf
diese Weise besitzt der Ski im vorderen Bereich bzw. im hinteren
Bereich des Skis die Fähigkeit
der Verformung unter seitlicher Kraft, die in den 2 und 3 dargestellt
ist.
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Diese
Verformung kann durch einen Test der seitlichen Biegesteifigkeit
gemessen werden, der in 2 dargestellt ist.
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Dabei
wird der Ski auf der Seite mit seiner Gleitfläche vertikal angeordnet. Der
Ski (1) wird im Bereich eines vorderen festen Punkts (20)
blockiert gehalten, der in einem Abstand DAV von
3/10 der Gesamtlänge
Ln des Skis, gemessen vom vorderen Ende
(10) des Skis aus, gelegen ist.
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Eine
Kraft FAV wird vertikal auf die Kante des Skis
auf Höhe
eines Angriffspunkts (21) ausgeübt, der in einem Abstand dAV von 120 Millimeter vom vorderen Ende (10)
des Skis (1) gelegen ist. Dieser Angriffspunkt ist also
in einem Abstand LAV von 0,3 × Ln – dAV vom vorderen festen Punkt (20)
gelegen.
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Man
misst nun die Bewegung YAV des Angriffspunkts
(21) der Kraft F in vertikaler Richtung. In dem Fall, in
dem die Kurve, die die beobachtete Bewegung in Abhängigkeit
von der ausgeübten
Kraft angibt, nicht vollständig
linear ist, und zwar insbesondere in der den kleinen Kräften entsprechenden
Zone, misst man nun die Kräfte
und Bewegungen differentiell in einem linearen Abschnitt dieser
Kurve.
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Man
beobachtet gute Ergebnisse im Verhalten auf Schnee, wenn die seitliche
Biegesteifigkeit, die durch das
Kriterium definiert ist,
größer als
0,3·10
–9 ist,
wobei Y
av und L
av in
Millimeter ausgedrückt
sind und F
av in Newton ausgedrückt ist.
Praktisch kann dieser Kriteriumswert größer als 1·10
–9 oder
auch 1,2·10
–9 sein.
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Dieselbe
Art Messung kann im Bereich des hinteren Endes durchgeführt werden,
wie in 3 dargestellt.
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In
diesem Fall wird der Ski ebenfalls auf Höhe eines festen Punktes blockiert
gehalten, der in einem Abstand DAR gleich
3/10 der Gesamtlänge
Ln des Skis gelegen ist, gemessen vom hinteren
Ende (8) des Skis aus.
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Eine
Kraft Far wird vertikal auf die Kante des Skis
auf Höhe
eines Angriffspunkts (25) ausgeübt, der an einem Abstand von
50 Millimeter vom hinteren Ende (8) des Skis gelegen ist.
Der Angriffspunkt (25) ist also in einem Abstand Lar = 0,3 × Ln – dAR vom hinteren festen Punkt (24)
gelegen. Man misst ebenfalls die vertikale Bewegung Yar des
Angriffspunkts (25) der Kraft F.
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In
der Praxis hat man gute Ergebnisse hinsichtlich der seitlichen Biegesteifigkeit
erhalten, wenn das
Kriterium größer als
0,3·10
–9 ist,
wobei Y
ar und L
ar in Millimeter
ausgedrückt
sind, und F
ar in Newton ausgedrückt ist.
Dieses Kriterium kann auch 1·10
–9 oder sogar
1,5·10
–9 je
nach der gewünschten
Biegsamkeit überschreiten.
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Man
stellt fest, dass die seitliche Verformung des Skis auf diese Weise
besonders groß ist
und mit bestehenden Skis nicht vergleichbar ist, bei denen dieselben
Kriterien nahe bei 0,15 liegen.
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Wenn
die entweder hinten oder vorne ausgeübte Kraft von der Größenordnung
von 100 Newton ist, ist das Verhältnis
der Bewegung Y zur Gesamtlänge
Ln des Skis größer als 0,0015. Das bedeutet praktisch,
dass die Verformung auf Höhe
des vorderen und des hinteren Endes praktisch 1 Zentimeter erreichen
kann.
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Praktisch äußert sich
diese starke Biegung unter seitlicher Belastung, wie in 4 dargestellt
ist, dadurch, dass der Ski (1) eine Seitenlinie (9)
aufweisen kann, die sich in Abhängigkeit
von der Belastung ändert.
In dem in 4 dargestellten Fall, der hinsichtlich
der Verformungen übertrieben
ist, um das Verständnis
zu erleichtern, stellt man also fest, dass der Träger (3)
relativ stark verformt ist, indem er der Mittellängsebene (4) des Skis
so angenähert
ist, dass die Kantenlinie (19) im Kontakt mit dem Schnee
einen stark erhöhten
Krümmungsradius
hat. Man stellt fest, dass der wesentliche Teil der Kante des Trägers (3)
mit dem Schnee in Kontakt kommt, und zwar mit Ausnahme des die angehobene
Schaufel bildenden Endes. Diese Kante greift also auf einem großen Teil ihrer
Länge in
den Schnee ein und gestattet somit ein sichereres Durchfahren der
Kurve. Diese charakteristische Verformung kann bei jedem Neigungswinkel des
Skis bezüglich
des Schnees erhalten werden, d. h. in Abhängigkeit von der Neigung der
Piste und von der Haltung des Skifahrers.
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Wie
in 5 dargestellt, äußert sich diese Verformung
zunächst
in einer Annäherung
des Trägers
(3) an die Mittellängsebene
(4). In 5 stellt die mit unterbrochener
Linie gezeichnete Form (3') den
Träger
(3) in einer bezüglich
der Mittellängsebene
(4) zum Träger
(2) symmetrischen Anordnung in einer Situation dar, in
der er nicht belastet ist. Der Abstand E der beiden Träger in einer
horizontalen Ebene ist also kleiner als der Abstand E', der der Situation
entspricht, in der der Träger
nicht belastet ist. Ebenso verlagert sich die Kante (19)
bezüglich
der Stellung (19'),
die sie ohne Belastungen einnehmen würde. Der Träger (3) verformt sich
auch in einer Längsbiegerichtung,
während
der Träger
(2) sich praktisch nicht verformt. So verschieben sich
die beiden Träger,
die nicht alle beide mit der Oberfläche des Schnees in Kontakt
sind, in Bezug aufeinander. Genauer gesagt, der Träger (3),
der mit dem Schnee in Kontakt kommt, verlagert sich nach oben um
einen Abstand D in einer zur Ebene der Gleitfläche senkrechten Richtung.
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Man
hat festgestellt, dass die Längsbiegesteifigkeit
jedes Trägers
(gemessen mit dem Ski flach auf seiner Gleitfläche unter einer zu seiner Gleitfläche senkrechten
Last) im Wesentlichen derjenigen eines herkömmlichen Skis entsprechen muss,
so dass die Gesamtlängsbiegesteifigkeit
des Bretts etwa das Zweifache derjenigen eines monolithischen Skis
beträgt.
Wenn nämlich
der Ski auf der Kante ist, krümmt
sich nur ein Träger,
weshalb seine hohe Steifigkeit für
das gute Verhalten des Bretts erforderlich ist.
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Die
seitlichen Bewegungen können
je nach den verwendeten Strukturen veränderlich sein.
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Wie
bereits erwähnt,
wird die charakteristische Aussparung praktisch im Bereich des vorderen und/oder
des hinteren Endes des Bretts hergestellt und entspricht einer strukturellen
Aussparung, was bedeutet, dass das Brett auf Höhe dieser Aussparung eine sehr
wenig feste Struktur besitzt, die von der des Rests des Skis verschieden
ist, und zwar insbesondere in seinen seitlichen Abschnitten, die
die Träger
(2, 3) bilden.
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Wie
in 6 dargestellt ist, kann diese Aussparung vollständig frei
von Werkstoff sein. Sie kann, wie in 7 dargestellt,
mit einem elastischen Werkstoff (31), wie einem Gummischaum,
beispielsweise mit geschlossenen Zellen, ausgefüllt sein.
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Bei
einer in 8 dargestellten Variante kann
diese Aussparung die Gleitfläche
(32) des Bretts aufnehmen, die von einem seitlichen Träger (2)
zum anderen (3) verlängert
ist. Der zur Herstellung der Gleitfläche verwendete Werkstoff ist
relativ flexibel, da es sich im Allgemeinen um Polyethylen handelt.
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Dieser
Werkstoff widersetzt sich nur schwach der Annäherung eines der Träger an die Mittellängsebene
(4) des Bretts.
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Aus
dem Vorstehenden geht hervor, dass der erfindungsgemäße Ski eine
vollkommen innovative Struktur insofern aufweist, als er eine seitliche
Biegung unter Querbelastung ohne jeden Vergleich mit den bestehenden
Skis gestattet.
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Dies
gestattet also, dass der wesentliche Teil der Länge der Kante mit dem Ski in
Eingriff kommt und dass damit die Kurvenfahrt erleichtert wird,
und zwar unabhängig
von dem Radius, den der Skifahrer der Kurve geben möchte, sowie
unabhängig
von der Neigung des Skis bezüglich
des Schnees.