УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕНИРОВКИ СПОРТСМЕНОВ-ЕДИНОБОРЦЕВ Российский патент 1999 года по МПК A63B69/00 A63B69/32 

Изобретение относится к тренировочным устройствам для специальных видов спорта, а именно, к тренажерам, регистрирующим технико-тактические действия спортсменов в таких видах спорта, как бокс, каратэ, рукопашный бой и др. и может быть использовано для тренировки спортсменов-единоборцев.

Известно устройство для тренировки спортсменов-единоборцев, содержащее установленную в опоре мишень, выполненную в виде сетки. В узлах соединения нитей сетки расположены метки болевых точек противника, имеются также накладки для конечностей (см. авторское свидетельство N 1680237, кл. А 63 В 69/00, 1991).

Недостатками этого устройства являются невысокая точность контроля попадания удара спортсмена в болевые точки противника и необходимость использования специальных накладок.

Известно также устройство для определения силы и скорости боксерских ударов, содержащее боксерскую грушу, установленную на щите с помощью пружины, к которой прикреплены металлические стержни, перемещающиеся при ударе в катушках индуктивных датчиков. Выход датчиков через преобразователь соединен с регистрирующим прибором (см. авторское свидетельство N 961725, кл. А 63 В 69/32, 1982).

Недостатком этого устройства является невысокая точность оценки при проведении боксером серии ударов, обусловленная возникновением собственных колебаний пружины.

Известно устройство для измерения скорости удара, содержащее мишень и рамку с установленными в ней оптически связанными источниками и приемниками света, при этом лучи света, идущие от источников к приемникам света, расположены в плоскости, перпендикулярной поверхности мишени (вдоль направления удара). Мишень закрепляется в центре рамки, а источники и приемники света выходами соединены с регистрирующим прибором. Устройство обеспечивает высокую точность измерения за счет применения бесконтактного метода, использующего оптически связанные источники и приемники света (см. патент РФ N 2000830, кл. А 63 В 69/00, 1993).

Недостатком этого устройства являются его ограниченные функциональные возможности, позволяющие использовать его только для измерения скорости удара. Другим недостатком устройства является необходимость поворачивать рамку в нужном направлении, что невозможно в условиях тренировочного боя. Возможность нанесения ударов в узлы крепления мишени к рамке также является недостатком устройства.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является устройство для тренировки спортсменов, содержащее расположенные в перпендикулярном направлении с противоположных сторон от мишени оптически связанные источники и приемники света, которые объединены в блоки, выполненные в виде линеек, расположенных параллельно поверхности мишени, и регистрирующий прибор (см. патент Франции N 2135512, кл. А 63 В 69/00, 1972). Техническим результатом изобретения является повышение эффективности использования.

Указанный технический результат достигается тем, что в известное устройство для тренировки спортсменов, содержащее расположенные в перпендикулярном направлении с противоположных сторон от мишени оптически связанные источники и приемники света, которые объединены в блоки, выполненные в виде линеек, расположенных параллельно поверхности мишени и регистрирующий прибор, согласно изобретению, дополнительно введены формирователь адреса, дешифраторы и мультиплексоры, при этом выход формирователя адреса параллельно подключен к информационным входам дешифраторов, входам выбора мультиплексоров и к регистрирующему прибору, источники света подключены к выходам соответствующих дешифраторов, а приемники света подключены к входам соответствующих мультиплексоров, выходы которых подключены к регистрирующему прибору.

Для обеспечения оценки времени реакции спортсмена в устройство могут быть введены световые индикаторы, подключенные к генератору случайных кодов, выход которого подключен к регистрирующему прибору.

Для определения силы (энергии) удара мишень устройства для тренировки спортсменов - единоборцев может содержать платформу, установленную на трех пружинных элементах с помощью шаровых опор и ограничителей, при этом центр платформы связан с индуктивным датчиком, подключенным к регистрирующему прибору.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 - схема взаимного расположения блоков с источниками и приемниками света; на фиг. 3 - схема выполнения мишени; на фиг. 4 - схема расположения пружинных элементов мишени.

Устройство для тренировки спортсменов-единоборцев содержит (фиг. 1) мишень 1, источники света 2, объединенные в блок 3, и приемники света 4, объединенные в блок 5. Блоки 3 и 5 выполнены в виде линеек, расположенных с противоположных сторон от мишени 1 так, чтобы источники света 2 и приемники света 4 были оптически связаны.

В перпендикулярном направлении по отношению к блокам 3 и 5 с противоположных сторон от мишени 1 расположены источники света 6, объединенные в блок 7, и приемники света 8, объединенные в блок 9. Блоки 7 и 9 также выполнены в виде линеек и расположены так, чтобы источники света 6 и приемники света 8 были оптически связаны. Линейки источников света 2 и 6 и приемников света 4 и 8 расположены параллельно поверхности мишени 1. Источники света 2 и 6 подключены к выходам соответствующих дешифраторов 10 и 11, а приемники света 4 и 8 подключены к соответствующим выходам мультиплексоров 12 и 13, выходы которых подключены к регистрирующему прибору 14. Выход формирователя адреса 15 подключен параллельно к информационным (адресным) входам дешифраторов 10 и 11, входам выбора мультиплексоров 12 и 13 и к регистрирующему прибору 14.

На мишени 1 могут быть нанесены, например, болевые точки 16 противника. В этом случае источники света 2 и 6 и приемники света 4 и 8 должны быть размещены в блоках 3, 5, 7 и 9 так, чтобы каждая болевая точка 16 находилась на пересечении осей оптически связанных источников света и приемников света.

Оптически связанные пары источников и приемников света могут быть расположены в одной плоскости, а могут располагаться (фиг. 2) в двух параллельных плоскостях 17 и 18, находящихся на расстоянии "L" друг от друга.

Устройство может содержать (фиг.1) световые индикаторы 19, подключенные к генератору 20 случайных кодов, выход которого подключен к регистрирующему прибору 14. Световые индикаторы 19 могут быть расположены справа и слева от мишени 1.

Мишень может быть выполнена в виде настенной подушки (фиг. 3), закрепленной на жестком основании 21. Настенная подушка состоит из корпуса 22 с упругим покрытием 23. Внутри корпуса 22 размещена круглая платформа 24 с упругим покрытием 25, установленная с помощью трех шаровых опор 26 на пружинных элементах 27 и удерживаемая тремя ограничителями 28. Центр платформы 24 связан с сердечником 29 индуктивного датчика, катушка 30 которого установлена на основании 21. Катушка 30 соединена с регистрирующим прибором 14. Шаровые опоры 26, пружинные элементы 27 и ограничители 28 расположены (фиг. 4) по окружности под углом 120^o друг к другу.

В качестве источников света могут быть использованы инфракрасные излучающие диоды АЛ178 Д, в качестве приемников света - фотодиоды КФДМ. Световые индикаторы могут быть выполнены на базе светодиодов АЛ307КМ.

Блок формирования адреса может быть выполнен по схеме автогенератора на базе двух инверторов на микросхеме К155 ЛНЗ, подключенного к входу двоичного счетчика на микросхемах К155ИЕ2, емкость которого равна числу пар источников и приемников света.

Дешифраторы могут быть выполнены на микросхеме К155ИДЗ, а мультиплексоры - на микросхеме К155КП7.

Генератор случайных кодов может быть выполнен, например, по методу формирования случайных импульсов из "выбросов" шума.

Регистрирующий прибор может содержать генератор стабильных временных интервалов, формирователь временного интервала, двоичный счетчик, дешифратор двоичного кода и цифровые индикаторы, при этом генератор стабильных временных интервалов может быть реализован по схеме кварцевого генератора с периодом 1 мкс на микросхеме 531ГГ1, формирователь временного интервала может быть реализован на микросхемах серии 533, двоичный счетчик может быть реализован на микросхеме 555ИЕ5, дешифратор двоичного кода может быть реализован на микросхемах К514ИД2, а цифровые индикаторы могут быть выполнены на базе цифровых семисегментных индикаторов АЛС324Б.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

На выходе формирователя адреса 15 (фиг. 1) появляется меняющийся с заданной частотой параллельный двоичный код, соответствующий порядковому номеру каждого источника света и оптически связанного с ним приемника света. Этот код поступает на информационные входы дешифраторов 10 и 11, вызывая поочередное включение источников света 2 и 6, на входы выбора мультиплексоров 12 и 13, вызывая поочередное синхронное включение оптически связанных с источниками света 2 и 6 приемников света 4 и 8, и на регистрирующий прибор 14. Свет от каждого источника света попадает на оптически связанный с ним приемник света, вызывая появление на его выходе сигнала определенного уровня. Эти сигналы через мультиплексоры 12 и 13 поступают на регистрирующий прибор 14. Благодаря тому, что источники 2 и 6 и приемники 4 и 8 света включаются попарно поочередно и, несмотря на то, что каждый источник света в момент включения освещает сразу несколько приемников света, электрический сигнал снимается только с приемника света, расположенного напротив соответствующего включенного источника света. Это позволяет исключить взаимное влияние источников и приемников света, исключить влияние паразитной засветки. При ударе по мишени 1 спортсмен пересекает световые лучи, идущие от источников света 2, расположенных в блоке 3, и от источников света 6, расположенных в блоке 7, перекрывая попадание света на соответствующие приемники света 4 в блоке 5 и приемники света 8 в блоке 9, в результате чего уровень сигнала на их выходах изменяется. Регистрирующий прибор 14 определяет порядковые номера приемников света, на которых изменился уровень сигнала, по поступающему на его вход текущему значению параллельного двоичного кода от формирователя адреса 15 и таким образом регистрирует попадание в определенный участок мишени 1, например, в болевую точку 16 противника.

Для определения скорости удара источники и приемники света располагаются (фиг. 2) в двух плоскостях 17 и 18. При ударе спортсмен сначала пересекает плоскость 18, вызывая изменение сигнала на приемниках света 8, а затем - плоскость 17, вызывая изменение сигнала на приемниках света 4. Сигналы с приемников света последовательно поступают через мультиплексоры 12 и 13 в регистрирующий прибор 14, который определяет интервал времени Т между моментами изменения сигналов на приемниках света 8 и 4. Скорость нанесения удара определяется по формуле V=L/T, где L расстояние между плоскостями 17 и 18.

Генератор 20 случайных кодов (фиг. 1) включает один из световых индикаторов 19 по случайному закону. Сигнал с генератора 20 случайных кодов поступает также на регистрирующий прибор 14. По световому сигналу от индикатора спортсмен наносит удар по мишени 1 соответственно правой или левой рукой. Регистрирующий прибор 14 определяет интервал времени между началом светового сигнала на индикаторе 19 и моментом пересечения при ударе плоскости 17 (фиг. 2), являющийся временем реакции спортсмена.

При ударе по мишени, выполненной в виде настенной подушки (фиг. 3) спортсмен через упругое покрытие 25 воздействует на круглую платформу 24, которая через шаровые опоры 26 передает давление на пружинные элементы 27, вызывая их деформацию. Величина деформации пружинных элементов 27 пропорциональна силе энергии удара. Круглая платформа 24 перемещается, вызывая перемещение сердечника 29 относительно катушки 30 индуктивного датчика. Сигнал с катушки 30 поступает в регистрирующий прибор 14, который определяет силу (энергию) удара. После окончания удара платформа 24 под действием пружинных элементов 27 возвращается в исходное положение до упора в ограничители 28. Нанесенное на корпусе 22 упругое покрытие 23 предохраняет спортсмена при ударе мимо мишени.

Если удар нанесен спортсменом в центр круглой платформы 24 (фиг. 4), величина деформации всех трех пружинных элементов 27 одинакова и равна перемещению сердечника 29. Если удар той же энергии по круглой платформе 24 нанесен не в ее центр, величины деформации пружинных элементов 27 будут различными, но величина перемещения сердечника 29 останется прежней.

Нанося удар по заданному участку мишени 1, спортсмен предварительно пересекает лучи, идущие от источников света, перекрывая попадание света на соответствующие фотоприемники. Это позволяет оценить силу (энергию) удара в совокупности о точностью и скоростью удара, селектируя таким образом статическое давление на мишень (удар при низкой скорости) и удары, не попавшие в заданный участок мишени,
Возможность реализации устройства подтверждается приведенным расчетом. Если скорость удара составляет 5...10 м/с, то при расстоянии между плоскостями 17 и 18 (фиг. 2), в которых расположены оптически связанные источники и приемники света, имеющие разные направления, равном 50 мм, время прохождения этого расстояния составит 5. ..10 мс. Чтобы поочередное включение пар источников и приемников света не вносило значительной погрешности, необходимо, чтобы время цикла последовательного подключения источников и приемников света в одном блоке не превышало 0,5. . . 1 мс. При количестве источников (приемников) света в блоке, равном 10, тактовая частота их переключения не должна быть ниже 20 кГц. Реализация устройства с такой частотой переключения источников (приемников) не представляет технической сложности.

Предлагаемое устройство для тренировки спортсменов-единоборцев обладает расширенными функциональными возможностями и позволяет оценить технико-тактические действия спортсмена, регистрируя точность удара, скорость удара, силу (энергию) удара и время реакции спортсмена; позволяет производить оценку действий спортсмена в совокупности параметров удара, что дает возможность селектировать, например, удары, нанесенные с высокой скоростью, но не попавшие в заданный участок мишени, удары большой силы, но нанесенные с малой скоростью и др.; в устройстве исключается влияние паразитной внешней засветки приемников света благодаря попарно поочередному включению источников и приемников света; устройство обеспечивает возможность регистрации параметров удара по каждой из нанесенных на мишени точек (участков) без перестройки устройства.

Устройство предназначено для тренировки в таких видах спорта, как бокс, каратэ, рукопашный бой и др. и позволяет повысить эффективность тренировки. Оптически связанные источники и приемники света расположены в двух взаимно перпендикулярных направлениях, с противоположных сторон от мишени. Источники и приемники света объединены в блоки, выполненные в виде линеек, расположенных параллельно поверхности мишени. Выход формирователя адреса параллельно подключен к информационным входам дешифраторов, входам выбора мультиплексоров и к регистрирующему прибору. Источники света подключены к выходам соответствующих дешифраторов. Приемники света подключены к входам соответствующих мультиплексоров, выходы которых подключены к регистрирующему прибору. Световые индикаторы подключены к генератору случайных кодов, выход которого подключен к регистрирующему прибору. Мишень содержит платформу, установленную на трех пружинных элементах с помощью шаровых опор и ограничителей. Центр платформы связан с индуктивным датчиком, подключенным к регистрирующему прибору. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для тренировки спортсменов-единоборцев, содержащее расположенные в перпендикулярном направлении с противоположных сторон от мишени оптически связанные источники и приемники света, которые объединены в блоки, выполненные в виде линеек, расположенных параллельно поверхности мишени, и регистрирующий прибор, отличающееся тем, что в него дополнительно введены формирователь адреса, дешифраторы и мультиплексоры, при этом выход формирователя адреса параллельно подключен к информационным входам дешифраторов, входам выбора мультиплексоров и к регистрирующему прибору, источники света подключены к выходам соответствующих дешифраторов, а приемники света подключены к входам соответствующих мультиплексоров, выходы которых подключены к регистрирующему прибору. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в него введены световые индикаторы, подключенные к генератору случайных кодов, выход которого подключен к регистрирующему прибору. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что мишень содержит платформу, установленную на трех пружинных элементах с помощью шаровых опор и ограничителей, а центр платформы связан с индуктивным датчиком, подключенным к регистрирующему прибору.