УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕНИРОВКИ БЕГУНОВ Российский патент 1995 года по МПК A63B21/65 

Изобретение касается спорта, может быть использовано в подготовке бегунов на короткие дистанции и решает задачу направленного совершенствования силовых проявлений мышц нижних биозвеньев в режиме скоростного бега.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для тренировки бегунов [1] содержащее отягощение и средство его крепления на внешней стороне бедра, включающее ремни, а средство для крепления отягощения включает две шарнирно связанные на уровне тазобедренного сустава пластины, одна из которых жестко связана с поясом, а другая имеет С-образную направляющую и ролик, совмещенный с осью шарнира пластин, при этом отягощение установлено на направляющей, свободно подпружинено с обеих сторон переставными пружинами разной жесткости и неcет шнур с ремнем крепления к голени у щиколотки.

К недостаткам вышеназванного устройства относится.

Отягощение, шнуром соединенное с голенью, осуществляет свое перемещение вдоль бедра благодаря движению голени в различные фазы бегового шага. Это, в свою очередь, вызывает дополнительную активность мышц огибателей и разгибателей коленного сустава в те моменты, когда активность их вовсе не уместна. Так, например, известно, что голень захлестывается не в результате сокращения мышц огибателей коленного сустава, а вследствие перераспределения кинематического момента. Та же картина наблюдается при выхлесте голени в фазе переднего шага (Тюпа В. В. Аракелян Е.Е. и Примаков Ю.Н. Биомеханика бега (механическая работа и энергия). Учебное пособие для студентов ГЦОЛИФК. М. 1990, с. 10, абз. 2, с. 11, абз. 1).

В фазе опускания ноги к опоре, амортизации и отталкивания влияние веса отягощения ощутимо, что не всегда совпадает с особенностями напряжения мышц в этих фазах.

Известно, что в фазе отталкивания увеличение скорости ОЦМТ происходит под действием моментов сил в голеностопном и коленном суставах, а момент сил в тазобедренном суставе направлен на огибание (там же, с. 12-13). Т.е. в момент отталкивания и отрыва толчковой ноги от опоры сгибатели бедра работают на сгибание, причем мышцы сокращаются и обеспечивают режим баллистического движения. Как правило, такого напряжения достигают предварительно растягивая мышцы. Напряжение, возникающее при упругой деформации, тормозит растягивание мышцы. Далее это же напряжение вызывает движение звена, происходит сокращение мышц. Когда мышца значительно растянута, даже небольшое дополнительное увеличение длины приводит к тому, что напряжение мышцы резко возрастает (Донской Д. Биомеханика с основами спортивной техники. М. ФиС, 1971, с. 247, абз. 3).

Вышеназванное устройство не позволяет в достаточной степени растянуть мышцы-сгибатели бедра в момент отталкивания, чтобы повысить их напряжение и в последующем улучшить взрывной характер нарастания усилия.

Известно, что в фазе разгона маховой ноги складывание голени происходит при противоположном направлении действия разгибательного момента в коленном суставе. Это значит, что голень захлестывается не в результате сокращения мышц-сгибателей коленного сустава, а вследствие перераспределения кинематического момента ноги. Аналогичная фаза несовпадения направления момента и вращения прослеживается в фазе торможения маховой ноги и лишь перед постановкой ноги на опору действия момента в тазобедренном суставе и коленном совпадают.

В момент отрыва стопы от опоры начинается переход от разгибания бедра к его сгибанию. К этому времени энергия вращения бедра переходит к голени, что вызывает ее захлестывание назад-вверх (Тюпа В.В. Аракелян Е.Е. и Примаков Ю. Н. там же, с. 10, абз.2, с. 11, абз. 1).

При беге возможна передача энергии от звена к соседнему звену, а также к звену через соседнее звено. Условием для проявления механизма передачи энергии во втором варианте является повышение жесткости связи между звеньями за счет деятельности двусуставных мышц в практически изометрическом режиме (там же, с. 65, абз. 3, 4). Например, при передаче энергии от бедра к стопе через голень в фазе выноса маховой ноги вперед при напряжении прямой мышцы бедра и т.д.).

Существует и возможность передачи энергии от одной конечности к другой через туловище.

Однако известное устройство не вписывается в ритм естественной передачи энергии от бедра к голени и стопе одноименной и разноименной конечностей, понижая способность управления передачей энергии.

Задача изобретения повышение эффективности тренировки.

Сущность изобретения заключается в том, что тренажер позволяет:
в фазе отталкивания и отрыва от опоры толчковой ноги больше растянуть сгибатели бедра для последующего взрывного нарастания усилия;
в процессе переноса ноги изменение момента силы тягового усилия обеспечивает баллистический характер движения бедра и голени;
совершенствовать способность к активному сведению бедер в полетной фазе, в частности приближать угловые скорости движений бедер в момент переноса бедра по воздуху и опусканию бедра перед опорой;
совершенствовать способность к одновременному активному захлесту голени толчковой ноги и выхлесту маховой;
осуществлять передачу энергии движения бедра к соседним звеньям и разноименной конечности.

Устройство включает (фиг.1) нагрузочное устройство и четыре пластины 1, на каждом из которых установлена с возможностью изменения угла ее наклона к продольной оси пластины направляющая 2 с пружинами 3 на ее концах и элементами скольжения 4, расположенными между пружинами. Пластины имеют ремни 5 для крепления их к телу, причем две пластины расположены на внешних сторонах голени, а две на уровне бедер. Набедренные пластины шарнирно связаны на уровне тазобедренного сустава с планками 6, закрепленными на боковых сторонах пояса 7. Скользящие элементы каждой пары набедренной и голенной пластин соединены между собой тросом 8.

Нагрузочное устройство имеет гибкую тягу 9 (фиг.2) с размещенной на ее конце С-образной скобой 10, несущей установленные на ее внутренней стороне блоки 11, охваченные шнуром 12 с роликами 13 на концах, причем один из блоков скобы установлен с возможностью перемещения в направлении геометpического центра.

Связывающие скользящие элементы пластин тросы 8 пропущены через соответствующие каждому ролику 13 шнуры 12.

Устройство для тренировки бегунов обеспечивает следующий режим нагрузки на мышцы нижних конечностей.

В момент отрыва толчковой ноги от опоры тяговая нагрузка от тяг 9 нагрузочного устройства через ролик, трос 8, прикрепленный к элементам скольжения 4 передается на бедро и голень. При этом элементы скольжения на направляющих бедра и голени в результате тяги и угла наклона направляющей относительно оси пластины смещены к колену (фиг.2). Такое положение тяги способствует растяжению сгибающей бедра. Напряжение сгибающей бедра, возникающее при упругой деформации, вызывает сокращение мышц и движение бедра вперед. Тяга троса в этот момент смещает элементы скольжения на голени к краю направляющей у ступни, а это, в свою очередь, способствует захлестыванию голени в заднем шаге. В последующей фазе бегового шага, когда бедро продвинулось вперед, угол тяги троса относительно направляющей на бедре изменяется, элементы скольжения скользят вверх к тазобедренному суставу, уменьшая нагрузку на мышцы-сгибатели бедра. При торможении бедра, когда начинается продвижение голени вперед, трос создает сопротивление только на движение голени. В момент, когда угол тяги троса позволяет сместить элементы скольжения на голени вверх к колену, происходит выхлест голени вперед.

Таким образом, тренажер создает на мышцы-сгибатели бедра нагрузку в начальной фазе разгона бедра максимальную по величине и минимальную к конечной. Причем упругая деформация этих мышц способствует повышению взрывного характера усилия при последующем сокращении.

Нагрузка тренажера на мышцы нижних биозвеньев по величине определяется сопротивлением нагрузочного устройства, во времени и амплитуде воздействия углом крепления направляющей относительно продольной оси пластины. Регулируя параметры нагрузки по величине времени и амплитуде воздействия, осуществляют управление передачей энергии движения бедра и голени к ступне.

Таким образом, устройство для тренировки бегунов обеспечивает сопряженный режим нагрузки на мышцы ног в беге, не нарушая при этом естественной координационной структуры бегового шага и способствуя управляемой и программируемой по величине передачи энергии от бедра к голени и стопе.

Устройство включает нагрузочный блок с гибкой тягой и две пары пластин с ремнями для крепления их к ногам на уровне бедер и голеней. На каждой пластине размещена направляющая с пружинами на концах и элементами скольжения, установленными между пружинами. Элементы скольжения каждой пары набедренной и голенной пластин шарнирно связаны на уровне тазобедренного сустава с планками, закрепленными на боковых сторонах пояса. Гибкая тяга снабжена на конце С-образной скобой с блоками. Блоки охвачены шнуром с роликами на концах. Через ролики пропущены соответствующие тросы, связывающие скользящие элементы. Направляющие пластин установлены с возможностью изменения угла их наклона к продольной оси пластин. 2 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕНИРОВКИ БЕГУНОВ, содержащее пояс с закрепленными на его боковых сторонах планками, шарнирно связанными на уровне тазобедренного сустава с набедренными пластинами, несущими каждая ремни для ее крепления к бедру, направляющую с пружинами на концах и трос, отличающееся тем, что оно снабжено двумя пластинами, имеющими каждая ремни для ее крепления на внешней стороне голени и направляющую с пружинами на ее концах, и имеет нагрузочное устройство с гибкой тягой, несущей на конце С-образную скобу с установленными на ее внутренней стороне блоками, охваченными шнуром с роликами на его концах, при этом направляющие пластин установлены с возможностью изменения угла их наклона к продольной оси пластин и имеют элементы скольжения, размещенные между пружинами, а один из блоков скобы установлен с возможностью перемещения в направлении геометрического центра, причем элементы скольжения набедренных и голенных пластин соединены между собой тросами набедренных пластин, а тросы огибают соответствующие им ролики шнура.