Пристрій для тренування спортсменів

 

Пристрій відноситься до портативних тренажерів і може бути використане в спортивних залах та на зборах для спеціальних тренувань спортсменів і досліджень метальних, кидкових, гребкових і ударних рухів.

Відомо пристрій для тренування спортсменів [Патент РФ №2135244, А63В 21/112. Пристрій для тренування спортсменів], яке містить каркас, гальмівний механізм і механізм прямого і зворотного ходу, які насаджені на один вал. Каркас складається з чотирьох балок, консолі, шести стійок і телескопічної стійки.

Гальмівний механізм містить підшипник, який насаджений на вал і кріпиться до стійок за допомогою корпуса підшипника; гальмівний барабан, важелі, насаджені на вал і прижимающиеся до гальмівного барабана з допомогою пружини, шайби і гвинта. Важелі за допомогою фіксаторів і отворів на гальмівному барабані можуть закріплюватися під різними кутами відносно один одного, і на них можна кріпити вантажі. Гальмівна стрічка, на яку наклепани гальмівні колодки, охоплює гальмівний барабан і обома кінцями кріпиться на важіль, вісь якого закріплюється на підставці, в свою чергу прикріпленою до стійок. Кінець важеля з'єднаний з пружиною і іншим важелем для віджиму гальмівної стрічки п�ться до стійок за допомогою корпусу підшипника, барабана з першої муфтою, другої напівмуфти і пружини, які насаджені на вал. Пружиною друга полумуфта підтискається до барабана з іншого, першої, напівмуфти. В консолі розташована пружина зворотного ходу, яка одним кінцем закріплена в кінці консолі, а іншим - з'єднана з тросом. На виході з консолі інший кінець першого троса проходить через ролик, кілька разів обвиває барабан прямого і зворотного ходу і закріплюється на ньому. Другий трос проходить через блок на стояку і закріплюється на щічках зрівняльного блока.

Недоліком даного пристрою є: по-перше, те, що його застосування не дозволяє роздільне (диференційоване) навантаження м'язів, що здійснюють рух рук і ніг під час виконання метальних, гребкових і ударних рухів; по-друге, його важко зробити портативним, щоб спортсмен міг брати його з собою на спортивні збори або на стадіон.

Найбільш близьким технічним рішенням, обраним як прототип, є «Пристрій для тренування спортсменів» [Патент РФ №2178720, А63В 21/012, 21/015. Пристрій для тренування спортсменів], що містить каркас, включає стійки, одна з яких - телескопічна, вал, на який насаджено барабан механізму пр�ані під різними кутами, зрівняльний блок, щоки якого з'єднані з першим тросом, намотаним на барабан механізму прямого і зворотного ходу, другий трос, що огинає згаданий зрівняльний блок і одним кінцем з'єднаний з рукояткою, другий зрівняльний блок, через який пропущений згаданий другий трос, закріплений другим кінцем на стійці, встановленої на каркасі ближче до механізму прямого і зворотного ходу, третій і четвертий блоки, один з яких закріплений на верхній рухомий частини, а інший - до нижньої нерухомої частини телескопічної стійки, третій трос, з'єднаний одним кінцем зі щічками другого зрівняльного блока і огинає третій і четвертий блоки, а другим кінцем - з ременем, що закріплюється на поясі спортсмена.

Недоліками цього пристрою є:

- непортативность, що не дозволяє через габаритних розмірів брати його на стадіон і збори;

- немає можливості використовувати персональний комп'ютер, а отже,

- неможливо записати, задокументувати вправа виконується з метою подальшого аналізу його біомеханічних параметрів і коригування тренувального процесу;

- використання в ньому тільки вантажних мас.

Завданням цього винаходу є створений�ртивном залі і брати на тренувальні збори для забезпечення реєстрації та документування тренування в цілому або її частини, розширення його функціональних можливостей за рахунок застосування персонального комп'ютера і спеціального програмного забезпечення, електронних вузлів і електродвигуна.

Зазначена завдання в універсальному пристрої портативному для тренування спортсменів, містить каркас, що включає балки і стійки, одна з яких - телескопічна, вал, на який насаджено: перша полумуфта з пружиною, барабан з другої напівмуфти механізму прямого і зворотного ходу, барабан гальмівного механізму з гальмівною стрічкою, важелі, що закріплюються на гальмівному барабані під різними кутами, і навантажуються додатковим навантаженням, перший зрівняльний блочок, щічки якого з'єднані з першим тросом, що входять до складу механізму прямого і зворотного ходу, в який також входить другий трос, намотаний на його барабан в протилежному напрямку по відношенню до першого троса, і перший зрівняльний блочок, огибаемий третім тросом, сполученим першим кінцем з рукояткою, другий зрівняльний блочок, через який пропущений третій трос, закріплений другим кінцем через перший датчик сили на стійці, встановленої на каркасі ближче до механізму прямого і зворотного ходу, третій і четвертий вирівнюючі блочки, зЋм тросом, одним кінцем сполученим зі щічками другого зрівняльного блочка і сполученим іншим кінцем при проведенні тренування на поясі спортсмена, при цьому другий зазначений трос, поміщений в першу консольну трубу, з'єднану з згаданим каркасом, закріплюється другим кінцем на її виході через силовий елемент, вирішується тим, що воно виконано збірно-розбірним, складові частини якого з'єднані кріпильними елементами, містить інерційну і безинерционную системи навантаження спортсмена, включаються окремо або разом, і складається з трьох секцій: перша містить рухові і навантажувальні вузли пристрою, важелі з згаданими вантажами для інерційного навантаження спортсмена і додатковий важіль з блочки на його кінці - для безинерционного навантаження, друга секція - подовжувальна і третя - налагоджувальна, крім того, пристрій містить два регульованих вузла, один з яких - сайт з налаштуванням, а інший - з настроювальним електроприводом постійного струму, при цьому кожен їх цих вузлів включає гумовий амортизатор і механічну пару «гвинт-гайка», головки гвинтів яких виконані: з насічкою на бічній поверхні у вузлі ручного налаштування і у вигляді шестерні - складової частини в репьютер, два цифроаналогових перетворювача, двигун постійного струму, соленоїд, датчик переміщення вала барабана механізму прямого і зворотного ходу, все живиться електроенергією від мініатюрного акумулятора, при цьому згадані перший і другий датчики сили і введені датчики переміщення вала барабана механізму прямого і зворотного ходу, третій датчик сили, введений у вузол з електроприводом, підключені електрично до мініатюрного персонального комп'ютера через USB-порт, а двигун постійного струму, електропривод і соленоїд підключені до внутрішньої шини зазначеного комп'ютера: перший - через електронний блок управління електродвигуном і перший цифроаналоговий перетворювач, а другий - через електронний підсилювач і другий цифроаналоговий перетворювач, при цьому вузол з електроприводом і частина введеного п'ятого троса розміщені у другій консольної труби, виконаної квадратного поперечного перерізу і закріпленої на каркасі паралельно першій консольної труби, виконаній також квадратного поперечного перерізу, в якій розміщений вузол з налаштуванням, причому один кінець п'ятого троса з'єднаний з гумовим амортизатором, а другим - з каркасом через огибаемий їм блочетренировки і досліджень, реєстрація даних з периферичних датчиків та обробка інформації про параметри рухів спортсмена, поглиблена математична обробка біомеханічних характеристик здійснюються з допомогою відповідного програмного забезпечення.

Пропоноване винахід пояснюють схематичні креслення.

На фіг.1, 2, 3 зображено пристрій: вигляд спереду (головний вид пристрою - фіг.1) вид зверху (фіг.2) вид ззаду (фіг.3).

На фіг.4 і 5 представлені впливові сили у вигляді векторів.

На фіг.6 і 7 показано кільце при роздільному випробуванні інерційною і практично безинерционной систем.

На фіг.8, 9 і 10 зображений регульований вузол з налаштуванням: вид спереду (фіг.8), вид зверху (фіг.9) і вид збоку зліва (фіг.10).

На фіг.11, 12 і 13 показаний датчик переміщення гальмівного барабана: на фіг.11 - вигляд зверху, на фіг.12 - вид праворуч на вимірювальний диск і на фіг.13 - одна з можливих електричних схем датчика переміщення гальмівного барабана.

На фіг.14 зображена електрична схема управління електродвигуном постійного струму.

Пристрій, зображене на фіг.1, 2 та 3, що складається з трьох секцій, розміщених на збірно-розбірному каркасі.

Каркас в першій секції - це зварна або механичес�і, з п'яти стійок 5, 6, 7, 8 і 9, двох консольних труб 10, 11, перша з яких - 10 - прикріплена до балки 1 безпосередньо, а друга - 11 - до балки 4 коротким патрубком 12, з двох дерев'яних опор 13 і 14, на яких закріплений каркас, хомутика 15, надеваемого на стійку 9, та трьох кріпильних болтів 16, 17, 18 (останні показані на фіг.2).

Каркас у другій секції - суть продовження в ньому основних конструктивних і кріпильних елементів першої секції: двох консольних труб 19, 20 і жорсткості труби 21, шести кріпильних елементів 22, 23, 24, 25, 26, 27 і шести кріпильних болтів 28, 29, 30, 31, 32 і 33.

Каркас третьої секції - зварна або механічно скріплена конструкція, що складається з: як би продовжених у другій і закінчуються в третій секції двох консольних труб 34, 35 і труби жорсткості 36, двох поперечних балок 37, 38, і при цьому консольна труба 34 прикріплюється до труби жорсткості 36 коротким патрубком 39 і косинкою 40, однією телескопічної стійки 41, вертикально прикріпленої до поперечної балці 38, двох дерев'яних опор 42, 43, на які кріпиться каркас третьої секції, і трьох кріпильних болтів 44, 45 і 46.

Перша секція складається з гальмівного вузла 47, вузла прямого і зворотного ходу 48 (на кресленні не оконтурени), панелі електронних вузлів 49, різна прямому ході з допомогою гальмівного вузла впливають навантаженням на спортсмена, а на зворотному ході повертають автоматично пристрій у вихідне положення. Конструктивно це здійснюється наступним чином. Головна рухома частина пристрою утворена валом 51 з насадженими підшипниками 52 і 53, поміщеними в корпусах 54 і 55, за допомогою яких вони кріпляться до стійок 5, 6, 7, 8 каркаса першої секції відповідно.

Вузол прямого і зворотного ходу 48 (не оконтурен) складається з: барабана з напівмуфт 56, напівмуфти 57, пружини 58. Барабан з напівмуфт 56 має ковзаючу посадку на вал 51, а полумуфта 57 має можливість переміщатися тільки уздовж валу 51. Пружиною 58, надягнутої на вал 51, полумуфта 57 притискується до барабана з напівмуфт 56. Перший трос 59, одним кінцем закріплений на барабані з напівмуфт 56, кілька разів обвиває його і проходить під роликом 60, встановленим на стійці 9, і закріплюється на щічках першого зрівняльного блочка 61. Це організація прямого ходу згаданого сайту прямого і зворотного ходу 48. А його зворотний хід здійснюється наступним чином. Другий трос 62, намотаний на барабан з напівмуфт 56 в протилежному напрямку по відношенню до першого тросу 59, подається в перший відрізок першої консольної труби 10, а потім - у другий відрізок 20 продовження цієї трубии пов'язаним з регулятором 64, виконаним на основі пари «гвинт-гайка», головка гвинта якого виконана з насічкою і закріплена на вільному кінці третього відрізка 35 першої консольної труби. Трос 62, гумовий амортизатор 63 (оконтурен штрих-пунктирними лініями) і регулятор 64 на основі пари «гвинт-гайка» (оконтурен двома штрихами і пунктирними лініями) являє собою тросоамортизационное силове навантаження засіб 65 (оконтурено пунктирними лініями).

Гальмівний вузол 47 містить: гальмівний барабан 66 з тугою посадкою на вал 51, важелі 67, 68 і 69, також насаджені на вал 51, притискаються до гальмівного барабана 66 з допомогою пружини 70, шайби 71 і гвинта 72. Важелі 67, 68 та 69 з допомогою фіксаторів 73 і отворів 74 в гальмівному барабані 66 можуть кріпитися відносно один одного під різними кутами, і на важелі 67 і 68 можна надягати вантажі 75 і 76, а на важіль 69 розмістити блочок 77. Гальмівна стрічка 78, на яку наклепани гальмівні колодки, охоплює гальмівний барабан 66 і одним кінцем кріпиться до стійки 8 каркаса першої секції. На внутрішній стороні гальмівного барабана прикріплений вимірювальний диск 79 для оптичного вимірювання переміщення вала 51.

Але повернемося до сайту прямого і зворотного ходу 48. У ньому третій трос 80 одним кінцем пов'язаний з рукояткоЕтойке 9, ближній до барабану з напівмуфт 56. Кожна секція виконує свою роль. Друга секція - подовжувальна. Третя секція - налагоджувальна складається з елементів трособлочной налаштування і електроприводу постійного струму для визначення силового впливу на м'язи спортсмена. І здійснюється це таким чином. Четвертий трос 84, що входить до складу цієї секції, одним кінцем пов'язаний зі щічками другого зрівняльного блочка 82, огинає верхній 85 і нижній 86 блочки, встановлені на телескопічної стійки 41, і з'єднаний зі спеціальним ременем 87 спортсмена через другий датчик сили 88 з допомогою замка 89, наприклад шкіряного повідця з пряжкою, яким здійснюється груба настройка, а з допомогою блоків 85, 86 і висувний 90 телескопічної частини стійки 41 і фіксатора 91 досягається точна настройка під конкретного спортсмена, тобто з допомогою трособлочних елементів, телескопічної стійки, фіксатора замка здійснюється груба і точна настройка пристрою під конкретного спортсмена.

Конструкція з двигуном постійного струму 92 і регулятором 93, розміщеним у третьому відрізку 34 у другій консольної труби, також входить у вузол прямого і зворотного ходу 48. Головка 94 регулятора виконана у вигляді невеликого зубча�омплексе вони утворюють редуктор і привід постійного струму для визначення силового впливу на спортсмена під час тренування або досліджень. Подібно навантажувальному засобу 65 регулятор 93 побудований на основі пари «гвинт-гайка». Його гайка зістикована з силовим елементом 96, виконаним з гумового амортизатора і пов'язаним з п'ятим тросом 97, другий кінець якого огинає блочки 98, 77 і закріплюється на датчику сили 99, розташованому на вертикальної пластини 100, встановленої на відрізку 11 другий консольної труби першої секції.

Введений додатково мініатюрний персональний комп'ютер 101 розширює функціональні можливості пристрою, дозволяючи підвищити якісні та кількісні показники тренувань. Правда, для цього необхідно оснастити його електричними периферійними датчиками і цифроаналоговими перетворювачами, з допомогою яких персональний комп'ютер при відповідному програмному забезпеченні міг би керувати процесом тренування, допомагаючи тренеру. Перший - 83, другий - 88 і третій - 99 датчики сили механічними вимірювальними засобами введені в пристрій. Периферійні датчики переміщення 102 гальмівного барабана 66 і переміщення 103 барабана прямого і зворотного ходу 56 введені оптичними засобами в першу секцію. Перший датчик переміщення 102 гальмівного барабана 66 закріплений на стійках 7, 8 в безпосередній�реплен на стійках 5, 6 аналогічно (перший датчик 102 не показаний, а другий - 103 зображений на фіг.1). Інформаційними виходами перший - 83, другий - 88, третій - 99 датчики сили, перший датчик переміщення 102 і другий датчик переміщення 103 підключені до USB-порту 104 мініатюрного персонального комп'ютера 101, а перший 105 і другий 106 цифроаналоговие перетворювачі електричними входами з'єднані з внутрішньою шиною 107 мініатюрного персонального комп'ютера 101 і виходами - перший 105 - з входом схеми управління 108 двигуна постійного струму 92, а другий 106 - зі входом електронного підсилювача 109, і при цьому до виходу схеми управління 108 підключений двигун постійного струму 92, а до виходу електронного підсилювача 109 - соленоїд 110. Схема управління 108 двигуном постійного струму та електронний підсилювач 109, керуючий соленоїдом 110, розміщені на платі електронних вузлів і елементів 49, де також встановлено хустки гасять резисторів 111 і малогабаритний енергоємний акумулятор 112, від якого живляться всі периферійні датчики, цифроаналоговие перетворювачі та електронні вузли. Датчики сили 83, 88, 99, датчик переміщення 102 гальмівного барабана, датчик переміщення 103 барабана прямого і зворотного ходу, перший 105 і другий 106 цифроаналоговие преобразов�ервого роз'єму 114. Всі електричні ланцюги третьої секції зібрані у другому кабелі 115 та другому роз'ємі 116, в тому числі і ланцюга для захисту двигуна постійного струму 92 у разі збою в мініатюрному персональному комп'ютері 101 і інших збоїв, і застосовано для цього, наприклад, мікроперемикачі 117 і 118, якими задається діапазон переміщення гайки механічної пари «гвинт-гайка» 93 у другій консольної труби у відрізку 34 третьої секції. Для зарядки акумулятора 112 від зарядного пристрою і запитивания мініатюрного персонального комп'ютера 101 використовується третій піновий роз'єм 119 на два контакту.

Перш ніж приступити до виконання вправи, наприклад до імітації метання списа в умовах, що надають нові можливості пристроєм, треба розглянути ці можливості. Вище сказано, що в пристрої є дві системи: інерційна і практично безинерционная.

Інерційна система впливу з допомогою вантажних мас, валу і двох важелів, що закріплюються на гальмівному барабані, докладно розглянута в прототипі [2]. Ми розглянемо для простоти і більшого розуміння роботи пристрій з одним важелем та вектори основних діючих при цьому сил.

Нехай важіль 67 з вантажем 75 (фіг.4) перебуває в нижньому положенні і вік�6 силу впливу Fв. Важіль 67 з вантажем 75 починає переміщатися під дією рівнодійної сили Fp(векторне сумування вектора Pрта сили впливу Fв). При цьому вектор сили Fвповинен перевершувати вектор вантажу Pрщоб подолати середнє положення важеля 67 з вантажем 75, коли вектори Pрі Fввпливають взаємно протилежно (фаза II). У кінцевій фазі (фаза III) руху снаряда (імітатора списа) до нього буде додано результуючий вектор сили Fpі спортсмену необхідно, по можливості, збільшити вектор сили Fв.

Тепер розглянемо застосування практично безинерционной системи (фіг.5). Вплив організовано за допомогою важеля 69, блочки 77 і оточує його троса 97, володіють певною масою. Тому ми назвали систему - практично безинерционное вплив. Тут також можна виділити три фази. Нехай важіль 69 знаходиться в нижньому положенні і вектор сили Fбівпливає вниз по тросу 97 (фаза I), а вектор сили впливу Fв- перпендикулярно важелю 69. Важіль 69 з блочки 77 починає переміщатися під дією рівнодійної сили Fp(вектор сили Fбізбільшується, так як гумовий амортизатор розтягується в вт� сили вектора сили Fpважіль 69 з блочки 77 переміщується далі (фаза II). У кінцевій фазі (фаза III) руху снаряда (імітатора списа) до важеля 69 і блочку 77 буде прикладена результуюча сила - вектор Fpпри значному збільшенні вектора сили Fбіз-за розтягнулося гумового амортизатора і спортсмену доведеться збільшувати вектор сили Fв.

Аналіз векторних сил показує, що важіль 67 з вантажем 75 ефективний на початковій стадії руху (фаза I), а важіль 69 з блочки 97 і гумовим амортизатором - в кінці (фаза III) руху. У випадку, коли необхідно тренувати початковий рух (фаза I), доцільно використовувати важіль з вантажем, а коли необхідно тренувати кінцеве рух (фаза III), то важіль 69 з блочки. Коли ж потрібна тренування цілісного вправи, доцільно використати важіль 67 з вантажем і важіль 69 з блочки.

Конструктивно це реалізується з допомогою змінного кільця 120 (фіг.6, 7), надеваемого на вал 51 замість важеля 69 з блочки 77, - в першому випадку, і в другому випадку - установка на вал 51 змінного кільця 120 замість важеля 67 з вантажем 75. Звичайно, найпростіше, коли товщина важелів 67 і 69 та змінного кільця 120 однакова.

Перш ніж приступати до виконання вправи - імітаційному певного режиму опору, а силові навантаження: вантажі 75 і 76 підібрати необхідної маси, і натяг гумового амортизатора у другій консольної труби з допомогою двигуна постійного струму 92 також має відповідати режиму.

Спочатку розглянемо роботу пристрою на прикладі виконання на ньому імітаційного руху «метання списа з місця» в умовах подолання убутного опору для рук і тулуба спортсмена. Поворот барабана з напівмуфт 56 вузла прямого і зворотного ходу 48 на 180 кутових градусів повинен приблизно відповідати подвоєній величині намотування троса 59, тобто переміщення кисті руки спортсмена. Для цього він повинен до важелів 67 і 68, а також до важеля 69 докласти певне зусилля. Потім встановлюють важелі 67 і 68 у вертикальне положення, а важіль 69 - в деякий відставати від нижнього вантажу становище і фіксують це положення як початкова. При цьому положенні пристрою спортсмен підпережеться ременем 87, пов'язаних механічно зі щічками другого зрівняльного блочка 82 і з тросом 80, захоплює рукоятку 81 (імітатор списа) та приймає вихідне положення (при цьому трос 59 і трос 80 повинні бути злегка натягнуті) і імітує метання списа з місця.

На самому початку руху, коли відбувається 67, 68, 69 і на гальмівний барабан 66, на якому вони закріплені.

Надалі змотування троса 59 викликає обертання барабана з напівмуфт 56, яке передається на гальмівний барабан 66 допомогою напівмуфт 56 і 57. По закінченні поступального руху руки спортсмена відбувається розслаблення троса 59 і максимальне розтягування гумового амортизатора 63 тросоамортизационного силового навантажувального засобу 65 в першій консольної труби, що призводить до різкого повороту барабана з напівмуфт 56, отслеживаемому від самого початку руху датчиком переміщення 103 барабана прямого і зворотного ходу 56. Коли важелі 67 і 68 займуть вертикальне положення, а важіль 69 - дещо зміщене положення щодо нижнього важеля з вантажем, мініатюрний персональний комп'ютер 101 подає команду на вхід електронного підсилювача 109, вихід якого підключений до соленоиду 110 для фіксування цього вихідного положення. Якщо з якихось причин важелі не досягнуто зазначеного положення або пройдуть його, то тренер або інженер-дослідник встановлять необхідне положення важелів 67, 68, 69. Для повторного виконання вправи спортсмен повертається у вихідне положення і також повертається у вихідне положення гумовий ам�е рухове дію, якщо тренер не має наміру змінити умови його виконання.

Тепер розглянемо роботу пристрою на прикладі виконання на ньому вправи для борця в умовах подолання зростаючого, а потім убутного опору для тулуба спортсмена. Поворот барабана з напівмуфт 56 вузла прямого і зворотного ходу 48 на 90 кутових градусів відповідає приблизно переміщення кистей рук спортсмена. Щоб вправа виконувалася з подоланням зростаючого, а потім убутного опору, спортсменові необхідно до важелів 67 і 69 (візьмемо ці два важеля) докласти відповідне зусилля. Важіль 67 повинен перебувати в горизонтальному положенні (зліва на фіг.1), а важіль 69 - кілька відставати від нього. Це вихідне положення пристрої для виконання цієї вправи.

При встановленому вихідному положенні важелів 67 і 69 та необхідних вантажних навантажень на кожному важелі спортсмен підпережеться ременем 87, пов'язаним, як вказувалося раніше, зі щічками другого зрівняльного блочка 82, захоплює ремені 121 і 122, розташовані на кінцях шостого додаткового троса 123, розміщеного замість імітатора списи 81 і закріпленого приблизно на середині троса 123 допомогою замка 124 на тросі 80 (показано на фіг.3 лумуфтой 56 при виконанні зазначеного руху відбувається обертання барабана 56 з напівмуфт 56, яке з допомогою напівмуфт 56 і 57, пружини 58 і вала 51 передається на гальмівний барабан 66 і важелі 67 і 69. По закінченні поступального руху кисті руки спортсмена відбувається розслаблення троса 59, припинення намотування троса 62 і розтягування гумового амортизатора 63 тросоамортизационного силового навантажувального засобу 65 в першій консольної труби, що призводить до різкого зворотного повороту барабана з напівмуфт 56 і подальшого продовження обертання гальмівного барабана 66, відстежується від самого початку руху датчиком переміщення 102 гальмівного барабана 66. Важіль 67 під впливом сили інерції вантажу 75 досягає горизонтального вихідного положення, яке фіксується соленоїдом 110 по команді мініатюрного персонального комп'ютера 101 і датчика переміщення 102 гальмівного барабана 66. Гумовий амортизатор 63 також повертається у вихідне положення, як і вузол прямого і зворотного ходу 48, і спортсмен може здійснювати рух другою рукою.

Таким чином, вихідне положення важелів 67, 68, 69 та розташування та величина силових навантажень є чинником, що задає той чи інший режим зміни опору, створюваний запропонованим пристроєм. Величина, що визначає сумарний момент з�а плече дії кожної сили (Ii), тобто

,

де Fxi- проекція i-ї сили на вісь X; li- змінне плече дії кожної сили в момент її застосування.

Для визначення кількісних силових характеристик, що виникають при проведенні тренувань і дослідження рухів, що заявляється пристрій введені датчики сили 83, 88, 99, електрично пов'язані з мініатюрним персональним комп'ютером 101. В принципі отримують інтегральні характеристики сил у процесі руки і тулуба спортсмена, але методами суперпозиції можна визначити окремі складові сил.

В заявляв пристрої кілька нестандартних вузлів. Розглянемо основні з них, приділивши увагу їх конструкції, принципу дії та участі в роботі всього пристрою.

Регульований вузол з налаштуванням. Цей вузол, зображений на фіг.8, 9 і 10, являє собою тросоамортизационное навантажувальне засіб 65 (оконтурено пунктирними лініями), розміщене в першій квадратної консольної труби і містить трос 62, гумовий амортизатор 63 і регулятор 64 (показані на фіг.1 штрих-пунктирними лініями). Трос 62 з'єднаний з гумовим амортизатором 63 (фіг.8, 9) з допомогою карабіна 121, поздовжнє переміщення якого в квадратни�5 і 126 з боків шайб 122 і 123. Останні, крім того, жорстко стискають кінці цих елементів. Другі кінці гумових елементів 125 і 126 з'єднані з квадратної гайкою 127 і шайбою 128, якими ці кінці елементів, 125 і 126 щільно стиснуті без можливості переміщень. У центрі гайки 127 і шайби 128 зроблені отвори: в гайці 127 різьбове, а в шайбі 127 - без різьби, які вкручується гвинт 129. Особливістю гвинта 129 є наступне: по-перше, він утворює з гайкою 127 механічну пару «гвинт-гайка»; по-друге, різьблення на гвинті 129 зроблена не по всій його довжині, а тільки на певній його частині; по-третє, на гладкій поверхні зроблена поперечна канавка 130; по-четверте, поблизу від його кінця просвердлюється отвір по діаметру 131; по-п'яте, на початку нарізної частини гвинта 129 зроблена проточка, в якій по діаметру зроблено друге поперечний отвір 132. На гладку частина гвинта 129 надіта деталь 133 з поперечним отвором 134, що вставляється в першу консольну трубу 35 з різьбовим отвором 135, в яку вкручується гвинт 136, кінець якого входить в згадану канавку 130, перешкоджаючи поздовжнього переміщення гвинта 129. Головка гвинта 129 являє собою коліщатко 137 з насічкою по його зовнішній бічній поверхні і поперечним отвором 138 по діаметру гладку частина гвинта 129 і фіксується пружинним штифтом 139 і, крім того, воно утворює з гвинтом 129 мініатюрний воріт.

Працює даний вузол наступним чином. Після початкової складання пристрою в цілому налагоджують його окремі вузли та елементи. У механізмі прямого і зворотного ходу задають швидкість його повернення в початковий стан і впливу його на навантаження прямого ходу. У разі необхідності змінити параметри даного сайту інженер-дослідник обертанням коліщатка 137 переміщує гумовий амортизатор 63 ближче або далі від кінця консольної труби за допомогою механічної пари: гвинт 129 і гайка 127.

Датчик переміщення 102 гальмівного барабана. Важливою кількісною характеристикою при імітації метання списа з місця є величина переміщення важеля 69. Є багато способів вимірювання переміщення, але відносно точне і просте в реалізації вимірювання цього параметра можна отримати за допомогою оптичного датчика, що працює на світловідображення. Розглянемо конструкцію і принцип дії оптичного датчика переміщення 102 відбивного типу стосовно до гальмівного барабана 66. Цей датчик, встановлений на перекладині 140 між стійками 7 і 8, містить (фіг.11, 12 і 13): излучательний елемент 141, световоспринимающий елемент 142 (фотодіод), які розп�та 142 тільки при віддзеркаленні світла випромінювального елемента 141 світлої рискою 143 на вимірювальному диску 79, яка змінює поглощательную темну ризику 144 на цьому диску (фіг.12). Це виконано механічно у вигляді колодочки 145 (фіг.11), де відповідним чином просвердлено дві канальця 146 і 147, в яких вміщено відповідно излучательний елемент 141 і световоспринимающий елемент 142. Ці елементи електрично з'єднані з електронною платкой 148.

На фіг.13 показана одна з можливих електричних схем датчика переміщення 102 гальмівного барабана 66. Излучательний елемент 141 включений в прямому напрямку. Електричний струм через нього задається резистором 149. Световоспринимающий елемент (фотодіод) 142 включений у зворотному напрямку, і електричний струм через нього в освітленому стані задається резистором 150. Зміна потенціалу в темновом і світловому стані сприймається підсилювачем-формувачем 151, вихід якого електрично з'єднаний з USB-портом 104 мініатюрного персонального комп'ютера 101 (фіг.1).

Робота датчика переміщення 102 гальмівного барабана 66 здійснюється наступним чином. При обертанні гальмівного барабана 66 повз світлочутливої схеми проходять, чергуючись, відбивні 143 ризики і поглинальні 144 ризики на вимірювальному диску 79, на які вона реагує стрибкоподібним змінено�ного комп'ютера 101.

Аналогічно виконаний і працює датчик переміщення 103 механізму прямого і зворотного ходу (фіг.1).

Електрична схема управління електродвигуном постійного струму. Відомо багато електричних схем керування електродвигунами постійного струму в приводах. Обрана мостова підсилювальна електронна схема, що складається (фіг.14) з силового вузла на транзисторах VT1÷VT6 (пунктирна лінія 152), управляюще-захисного вузла на двох мікросхемах (мікросхеми оконтурени пунктирними лініями - 153 і 154, а даний вузол оконтурен пунктирними лініями - 155). Крім того, для організації захисту електродвигуна застосовані додатково два кільцевих вимикача S1і S2.

Працює ця схема наступним чином. Команда «вліво» формує «1» на вході мікросхеми ДД1-1 і на виході мікросхеми ДД2-1. Команда «вправо», відповідно, на виході мікросхеми ДД1-3 і на вході мікросхеми ДД2-2.

В нештатної ситуації можлива поява логічної «1» на виході «вліво» і «вправо». У цьому випадку на мікросхемах ДД1 і ДД2 формується низький рівень - електродвигун зупиняється.

При спрацюванні кінцевого вимикача S1 на вхід ДД2-2 надходить сигнал високого рівня, а на виході ДД2-2 формується логиче�ля S2 - «вправо».

Виходи мікросхем ДД2-1 і ДД2-2 є входами силового вузла. При низькому рівні на цих входах всі транзистори закриті і електродвигун знеструмлений. Високий рівень - логічна «1» на виході ДД2-1 відкриває транзистори VT1, VT3 і VT6, і по ланцюзі +E1, транзистор VT3, вихід 1 електродвигуна, вихід 2 електродвигуна, транзистор VT6, загальний привід, до якого підключений-E1буде протікати електричний струм і електродвигун почне обертатися вліво. Високий рівень (логічна «1») на виході мікросхеми ДД2-2 відкриває транзистори VT2, VT4, VT5 і по ланцюзі +E1, транзистор VT5, вихід 2 електродвигуна, транзистор VT4, загальний привід буде протікати електричний струм і електродвигун почне обертатися в протилежному напрямку.

Програмне забезпечення. Складова частина пристрою - блок програм. Конструктивно він виконаний на лазерному диску і з допомогою дисководу може бути перенесений на жорсткий диск комп'ютера. Програмне забезпечення умовно можна розділити на три групи: 1) службові і тестові програми, 2) інформаційні та реєстраційні і 3) математичні - для обробки характеристик спортивного руху.

Службові та тестові програми забезпечують роботу персона�ми забезпечують автоматичне введення, реєстрацію і обробку даних з периферійних датчиків, попередню обробку вхідних сигналів, запам'ятовування і введення графічного зображення і тарування вхідних сигналів, первинну математичну обробку характеристик спортивних вправ.

Програми поглибленої математичної обробки характеристик спортивних вправ дозволяють виконувати розрахунок наступних біомеханічних характеристик: тривалість руху і окремих його фаз і періодів, величини переміщення, швидкості і прискорення руху, роботи та імпульсу сили.

У порівнянні з прототипом пропоноване портативний пристрій дозволяє підвищити ефективність тренувань, по-перше, завдяки можливості його застосування на зборах і, по-друге, завдяки розширенню функціональних можливостей самого пристрою за рахунок застосування в ньому малогабаритного переносного комп'ютера, наприклад, типу «Ноутбук».

Головною особливістю заявляється пристрою є його портативність, а саме масогабаритні характеристики, так як він виконаний збірно-розбірним з трьох секцій, з'єднаних між собою з допомогою кріпильних елементів, наприклад гвинтів і патрубків великого розміру.

У заявляє технічну�іки, а взяті в сукупності з ознаками прототипу дозволяють, спираючись на них, створити портативний тренувально-дослідний пристрій, розширити його функціональні можливості за рахунок наявності інерційних і безінерційних систем навантаження спортсменів, підвищити ефективність тренувань і точність досліджень шляхом застосування в ньому персонального комп'ютера, що вказує на відповідність заявляється технічного рішення критерію «суттєві відмінності».

1. Пристрій для тренування спортсменів, містить каркас, що включає балки і стійки, одна з яких - телескопічна; вал, на який насаджено: перша полумуфта з пружиною, барабан з другої напівмуфти механізму прямого і зворотного ходу, барабан гальмівного механізму з гальмівною стрічкою, важелі, що закріплюються на гальмівному барабані під різними кутами, і навантажуються додатковим навантаженням, перший зрівняльний блочок, щічки якого з'єднані з першим тросом, що входять до складу механізму прямого і зворотного ходу, в який також входить другий трос, намотаний на його барабан в протилежному напрямку по відношенню до першого троса, і перший зрівняльний блочок, огибаемий третім тросом, сполученим першим кінцем ѵз перший датчик сили на стійці, встановленої на каркасі ближче до механізму прямого і зворотного ходу, третій і четвертий вирівнюючі блочки, закріплені у верхній і нижній частинах згаданої телескопічної стійки відповідно і огибаемие четвертим тросом, одним кінцем сполученим зі щічками другого зрівняльного блочка і сполученим іншим кінцем при тренуванні на поясі спортсмена, при цьому другий зазначений трос, поміщений в першу консольну трубу, з'єднану з згаданим каркасом, закріплюється другим кінцем на її виході через силовий елемент, що відрізняється тим, що воно виконано збірно-розбірним, складові частини якого з'єднані кріпильними елементами, містить інерційну і безинерционную системи навантаження спортсмена, включаються окремо або разом, і складається з трьох секцій: перша містить рухові і навантажувальні вузли пристрою, важелі зі згаданими вантажами для інерційного навантаження спортсмена і додатковий важіль з блочки на його кінці - для безинерционного навантаження, друга секція - подовжувальна і третя - налагоджувальна, крім того, пристрій містить два регульованих вузла, один з яких - сайт з налаштуванням, а інший - з настроювальним електроприводом постійного струму, при эѾрих виконані: з насічкою на бічній поверхні у вузлі ручного налаштування і у вигляді шестерні - складової частини в редукторі зубчастої передачі вузла з електроприводом, також додатково введені мініатюрний персональний комп'ютер, два цифроаналогових перетворювача, двигун постійного струму, соленоїд, датчик переміщення вала барабана механізму прямого і зворотного ходу, все живиться електроенергією від мініатюрного акумулятора, при цьому згадані перший і другий датчики сили і введені датчики переміщення вала барабана механізму прямого і зворотного ходу, третій датчик сили, введений у вузол з електроприводом, підключені електрично до мініатюрного персонального комп'ютера через USB-порт, а двигун постійного струму, електропривод і соленоїд підключені до внутрішньої шини зазначеного комп'ютера: перший - через електронний блок управління електродвигуном і перший цифроаналоговий перетворювач, а другий - через електронний підсилювач і другий цифроаналоговий перетворювач, при цьому вузол з електроприводом і частина введеного п'ятого троса розміщені у другій консольної труби, виконаної квадратного поперечного перерізу і закріпленої на каркасі паралельно першій консольної труби, виконаній також квадратного поперечного перерізу, в якій розміщений уЕом через огибаемий їм блочок на кінці важеля для безинерционного навантаження і через третій датчик сили, і при цьому управління процесом тренування і досліджень, реєстрація даних з периферичних датчиків та обробка інформації про параметри рухів спортсмена, поглиблена математична обробка біомеханічних характеристик здійснюються з допомогою програмного забезпечення.

2. Пристрій п. 1, яке відрізняється тим, що в його електричної схеми керування електродвигуна постійного струму приводу міститься: мостова підсилювальна електронна схема силового вузла, виконаний на транзисторах, управляюще-захисний вузол, виконаний на двох мікросхемах, а для захисту електродвигуна - два кінцевих вимикача.



 

Схожі патенти:

Нагружаюче механізм для тренажерів (варіанти)

Винахід відноситься до спортивних тренажерів і може бути використане для створення навантаження при виконанні фізичних вправ, зокрема в спортивних тренажерах, розвивають м'язи рук, ніг, тулуба, а також використовуються в оздоровчих і реабілітаційних цілях

Пристрій для тренування спортсменів

Винахід відноситься до спортивних тренажерів і може бути використане для спеціальних тренувань спортсменів у метальних, кидкових, гребкових і ударних рухах

Пристрій для тренування спортсменів

Винахід відноситься до спортивних тренажерами і може бути використане для спеціальних тренувань спортсменів з метальним, кидковим, гребковим, ударних рухів

Комбінований кімнатний тренажер

Винахід відноситься до спорту та медицини, зокрема до пристроїв і тренажерів для розвитку м'язів рук, ніг, тулуба, а також для лікувальної гімнастики
Up!