СПОСОБ ТРЕНИРОВКИ ГРЕБЦОВ И ТРЕНАЖЕР-ЭРГОМЕТР ДЛЯ АКАДЕМИЧЕСКОЙ ГРЕБЛИ Российский патент 2001 года по МПК A63B69/06 

Изобретение относится к области спортивной медицины и может быть использовано в тренировочном процессе при подготовке спортсменов-гребцов на академических лодках для обработки полного среза биомеханических характеристик гребной локомоции: энергетических, динамических и пространственно-временных в функции реального времени при тренировках "на берегу" на одно- и многоместных тренажерно-эргометрических комплексах. Изобретение может быть также применено в качестве лечебного тренажера для реабилитации больных, перенесших инсульт, инфаркт миокарда, с нарушениями опорно-двигательного аппарата и, в частности, детей с церебральным параличом конечностей.

Известно устройство для тренировки гребцов на академических лодках, содержащее станину с подвижным сиденьем и упорами для ног для размещения тренирующегося, нагрузочный механизм, выполненный в виде маховика с лопатками воздушного сопротивления, связанного через цепную передачу с рукояткой, и амортизатор для возврата рукоятки в исходное положение (заявка PCT WO 87/01953 от 1987 г., МКИ A 63 B 69/06).

Недостатком этого устройства является относительно малая крутизна фронта нарастания сопротивления в момент начала тяги за рукоятку тренажера в сравнении с упором лопасти о воду в фазе "захвата" при гребле в реальных условиях (на воде), что снижает качество имитации условий работы гребца в лодке.

Известен также способ тренировки гребцов "на берегу", включающий создание нагрузки, имитирующей сопротивление водной среды при рабочем движении тренирующегося с регулированием параметров движения по заданной программе в процессе тренировки посредством программно-управляющего устройства, которым можно устанавливать временной интервал и определять энергоемкость выполненной работы, удерживать заданный темп и скорость движения. Устройство, работающее по данному способу, содержит станину, на которой расположено подвижное сиденье для размещения тренирующегося, упоры для ног и нагрузочный механизм, выполненный в виде маховика с лопатками воздушного сопротивления. Маховик установлен на валу. Внутри маховика расположена обгонная муфта, соединенная с валом посредством велосипедной шестерни-звездочкой. Нагрузочный механизм снабжен тяговым органом, соединенным с рукояткой, взаимодействующей со звездочкой маховика и выполненной в виде цепи и шнура-амортизатора. Маховик установлен с возможностью однонаправленного вращения на валу через обгонную муфту (а.с. СССР N1796227 от 1993 г., МКИ A 63 B 69/06).

Недостатком данного способа и устройства является невозможность создания условий, при которых тренирующемуся в процессе тренировки автоматически навязываются оптимальные темп, ритм, величина усилий и мощность нагрузки в зависимости от заданной программы и от физического состояния тренирующегося в любой момент тренировки.

В практике тренировки спортсменов на воде применяется способ создания внешних силовых добавок в процессе тренировки, когда лодка с работающими гребцами транспортируется за катером со скоростью, превышающей на 5-15% скорость лодки, которую могут достичь спортсмены на время форсированного режима, в котором гребец может работать не более 15-20 секунд (см. статью А. П. Ткачука "Автоматизированные системы оценки и коррекции деятельности гребца. Актуальные вопросы совершенствования системы подготовки в академической гребле". Сборник научных трудов ВНИИФК, Москва, 1984 г., стр. 33-37). Этот способ позволяет выработать у спортсменов так называемую "мышечную память", способствующую улучшению показателей гребцов на соревновательной дистанции, однако применить его можно только на открытой воде, а для тренировок "на берегу" он непригоден. Кроме того, применение описанного способа в силу отсутствия "обратных связей", мгновенно срабатывающих непосредственно во время тренировки, не может оградить тренирующегося от возникновения критических перегрузок на организм, приводящих к перетренированности спортсмена.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является способ тренировки гребцов, включающий создание нагрузки, имитирующей сопротивление водной среды при рабочем движении тренирующегося с регулированием параметров движения по заданной программе в процессе тренировки посредством программно-управляющего устройства и воздействием через него на тренирующегося дополнительно внешними силовыми добавками (см. патент США N 4840372, кл. A 63 B 21/00, 1989).

Наиболее близким аналогом заявленного устройства является тренажер для академической гребли, включающий станину с направляющей и подвижным сиденьем, упор для ног, блок передачи усилий с установленным на валу барабаном, рукоятку, гибкую тягу, нагрузочный механизм и программно-управляющее устройство для воздействия на тренирующегося дополнительными внешними силовыми добавками (см. заявку EP N 0214748, кл. A 63 B 69/06, 1987).

Задача предлагаемого изобретения заключается в создании возможности осваивать и закладывать в мышечную память тренирующегося оптимальную темпо-ритмовую структуру рекордных движения гребкового цикла по полному срезу его биомеханических характеристик (энергетических, динамических и кинематических - пространственно-временных) без риска функциональных перегрузок при выполнении тренирующимся заданного режима тренировки. Применительно к реабилитации больных отсутствие риска функциональных перегрузок в сочетании с принудительным "вовлечением в движение" с заданными параметрами приобретает особое задание.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности тренировки.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе тренировки гребцов, включающем создание нагрузки, имитирующей сопротивление водной среды при рабочем движении тренирующегося с регулированием параметров движения по заданной программе в процессе тренировки посредством программно-управляющего устройства и воздействием через него на тренирующегося дополнительно внешними силовыми добавками, согласно изобретению исходные параметры внешних силовых добавок по силе, частоте, амплитуде и их изменениям во времени определяют по заранее рассчитанному алгоритму движений тренирующегося для рекордных показателей на реальной дистанции, причем при проведении тренировки учитывают раздельно энергию, затрачиваемую тренирующимся и производимую внешними силовыми добавками, при этом параметры внешних силовых добавок корректируют адекватно физическому состоянию тренирующегося.

Технический результат изобретения достигается также тем, что известный тренажер для академической гребли, включающий станину с направляющей и подвижным сиденьем, упор для ног, блок передачи усилий с установленным на валу барабаном, рукоятку, гибкую тягу, нагрузочный механизм и программно-управляющее устройство для воздействия на тренирующегося дополнительными внешними силовыми добавками, согласно изобретению снабжен подвижной штангой, трубой, установленной на блоке передачи усилий и соединенным с программно-управляющим устройством электродвигателем постоянного тока с управляемыми характеристиками для создания дополнительных внешних силовых добавок, который смонтирован на валу барабана блока передачи усилий, при этом подвижная штанга пропущена сквозь трубу с возможностью продольного перемещения и поворота вокруг горизонтальной поперечной оси, барабан блока передачи усилий выполнен сменным и имеет цилиндрическую форму, а рукоятка и гибкая тяга размещены на штанге.

Изобретение поясняется чертежами, где
на фиг. 1 - общий вид тренажера-эргометра, вид сбоку;
на фиг. 2 - то же, вид сверху;
на фиг. 3 - принципиальная блок-схема управления тренажером;
на фиг. 4 - схема установки датчиков.

На станине 1 смонтирована направляющая 2, на которой на роликах 3 расположена подвижная каретка 4 с сиденьем 5 для размещения тренирующегося. В противоположном конце станины установлена рама 6 со смонтированным на ней нагрузочным механизмом 7, с которым кинематически связан блок 8 передачи усилий. На блоке передачи усилий установлена труба 9, сквозь которую пропущена штанга 10, снабженная на конце 11, обращенном к каретке, рукояткой 12. К рукоятке крепится конец троса 13. Блок передачи усилий снабжен установленным на валу 14 сменным барабаном 15 цилиндрической формы с навитым на него средним участком троса 16, второй конец 17 которого через амортизатор 18 закреплен на другом конце 19 штанги. На валу сменного барабана блока передачи усилий установлен электродвигатель 20 постоянного тока с управляемыми характеристиками, соединенный с барабаном муфтой 21 предельного момента. Станина снабжена закрепленными на ней с возможностью перестановки упорами 22 для ног тренирующегося. Для изменения параметров тренировочной нагрузки (темп, частота, амплитуда гребков, преодолеваемое сопротивление и проч.) тренажер снабжен программно-управляющим устройством в виде компьютера 23. Для управления процессом тренировки рабочие элементы тренажера (штанга с рукоятками, подвижная каретка с сиденьем, нагрузочное устройство и проч.) снабжены датчиками, позволяющими измерять параметры работы элементов тренажера. На рукоятке 12 расположен датчик 24 измерения усилия, а на направляющей трубе 9 - датчик 25 положения рукоятки 12. О смене направления движения штанги 10 сигнализирует датчик 26, установленный на барабане 15. Величина скорости "условной лодки" и тормозного момента измеряются датчиком 27 числа оборотов маховика и датчиком 28 тормозного момента, закрепленными в зоне расположения нагрузочного механизма 7. Усилия, возникающие на упоре 22 для ног, фиксируются датчиком 29. Кроме того, датчиком 30 замеряются горизонтальная и вертикальная составляющие силы инерции перемещения массы гребца на сиденье 5, а датчиком 31 определяется положение подвижной каретки с сиденьем 5. Для учета состояния тренирующегося в процессе тренировки предусмотрен датчик 35 контроля состояния человека, постоянно или дискретно по времени измеряющий частоту пульса, кровяное давление, температуру кожи и расчетные термодинамические критерии состояния организма (энтропия).

В качестве нагрузочного механизма может быть использован маховик с лопатками воздушного сопротивления или маховик с электромагнитной системой торможения, или магнитно-реологический нагружатель, или иное подходящее для данного тренажера устройство, которое обязательно должно быть снабжено обгонной муфтой (на чертежах не показана).

Осуществление способа показано на примере работы тренажера-эргометра. Тренирующийся садится на сиденье 5, ноги располагает на упоре 22, а руками держится за рукоятку 12. В процессе тренировки сиденье 5 вместе с кареткой 4 перемещается по направляющей 2, а рукоятка 12 вместе со штангой 10 - вдоль направляющей трубы 9. Подъехав на каретке 4 ближе к стопам, а затем оттолкнувшись ногами, тренирующийся производит движения, имитирующие греблю на академической лодке. При этом при рабочем движении тренирующегося гибкая тяга 13, навитая своим участком 16 на барабан 15, при движении штанги 10 "на себя" заставляет вращаться барабан 15, а так как он связан кинематически (например, текстропной передачей, не показанной на чертежах) с нагрузочным механизмом 7, то и нагрузочный механизм при этом движении штанги 10 также вступает в работу, создавая нагрузку, имитирующую сопротивление водной среды. Эта нагрузка может регулироваться программно-управляющим устройством 23.

Сигналы от датчиков 24-31 поступают в устройство сопряжения с объектом 32, представляющим собой аналого-цифровой преобразователь и усилитель, где они усиливаются и кодируются, а затем передаются в интерфейс 33 компьютера 23. После обработки полученных данных и их сравнения с заложенными в программу компьютера параметрами откорректированные управляющие сигналы от компьютера поступают на монитор 34 и по каналам обратной связи возвращаются на тренажер для поддержания заданных режимов тренировки и контроля за их выполнением.

При проведении тренировки на гребца дополнительно воздействуют через программно-управляющее устройство внешними силовыми добавками, в качестве которых применен электродвигатель 20 постоянного тока с управляемыми характеристиками. Эти характеристики позволяют управлять параметрами тренировочного процесса, исходные величины которых по силе, частоте, амплитуде и их изменениям во времени определяют по заранее рассчитанному алгоритму движений гребца для рекордных для него показателей на реальной дистанции. Таким образом, дополнительные нагрузки, создаваемые электродвигателем 20, направлены на принудительное вовлечение в движение ("понуждение") тренирующегося для выполнения им упражнений с заранее запрограммированными параметрами, но с постоянным контролем за физическим состоянием человека и в зависимости от этого корректировкой этих параметров. Это происходит в результате того, что при проведении тренировки учитывают раздельно работу, производимую внешними силовыми ("понуждающими") добавками и гребцом, и корректируют параметры внешних силовых добавок адекватно физическому состоянию гребца. Многократно повторенное упражнение в созданных условиях искусственной управляющей среды приводит к "мышечному" запоминанию тренирующимся ритмо-темповой структуры упражнения, которую и воспроизводит в соответствии с заданной программой "понуждающий" двигатель 20.

Академическая гребля - командный вид спорта, в котором, за исключением одиночек, выступают экипажи из 2, 4 или 8 человек, и здесь особое значение приобретает отработка слаженных, синхронных действий всех членов экипажа как друг относительно друга, так и в соответствии с оптимальной ритмо-темповой структурой гребкового цикла при рекордных режимах деятельности всего экипажа как единого организма. Для решения этой задачи эргометры могут соединяться в комплексный стенд из двух и более агрегатов, управляемых по одной программе, что позволяет подбирать перспективные пары гребцов, оптимизировать рассадку этих пар по номерам в крупных экипажах с позиций биомеханической совместимости, а также сократить время на отработку синхронности их действий, в том числе при тренировках "на берегу" в осенне-зимний период.

Способ и тренажер предназначены для подготовки спортсменов-гребцов и позволяют повысить эффективность тренировки. С помощью программно-управляющего устройства создают дополнительные внешние нагрузки, имитирующие сопротивление водной среды. Исходные параметры внешних силовых добавок по силе, частоте, амплитуде и их изменениям во времени определяют по заранее рассчитанному алгоритму движений тренирующегося для рекордных показателей на реальной дистанции. При проведении тренировки учитывают раздельно энергию, затрачиваемую тренирующимся и производимую внешними силовыми добавками. Параметры внешних силовых добавок корректируют адекватно физическому состоянию тренирующегося. Программно-управляющее устройство соединено с электродвигателем постоянного тока с управляемыми характеристиками для создания дополнительных внешних силовых добавок. Электродвигатель смонтирован на валу барабана блока передачи усилий. Подвижная штанга несет рукоятку и гибкую тягу и пропущена сквозь трубу с возможностью продольного перемещения и поворота. Труба установлена на блоке передачи усилий. На станине смонтированы подвижное сиденье и упор для ног. 2 с.п.ф-лы, 4 ил.

1. Способ тренировки гребцов "на берегу", включающий создание нагрузки, имитирующей сопротивление водной среды при рабочем движении тренирующегося с регулированием параметров движения по заданной программе в процессе тренировки посредством программно-управляющего устройства и воздействием через него на тренирующегося дополнительно внешними силовыми добавками, отличающийся тем, что исходные параметры внешних силовых добавок по силе, частоте, амплитуде и их изменениям во времени определяют по заранее рассчитанному алгоритму движений тренирующегося для рекордных показателей на реальной дистанции, причем при проведении тренировки учитывают раздельно энергию, затрачиваемую тренирующимся и производимую внешними силовыми добавками, при этом параметры внешних силовых добавок корректируют адекватно физическому состоянию тренирующегося. 2. Тренажер-эргометр для академической гребли, включающий станину с направляющей и подвижным сиденьем, упор для ног, блок передачи усилий с установленным на валу барабаном, рукоятку, гибкую тягу, нагрузочный механизм и программно-управляющее устройство для воздействия на тренирующегося дополнительными внешними силовыми добавками, отличающийся тем, что он снабжен подвижной штангой, трубой, установленной на блоке передачи усилий и соединенным с программно-управляющим устройством электродвигателем постоянного тока с управляемыми характеристиками для создания дополнительных внешних силовых добавок, который смонтирован на валу барабана блока передачи усилий, при этом подвижная штанга пропущена сквозь трубу с возможностью продольного перемещения и поворота вокруг горизонтальной поперечной оси, барабан блока передачи усилий выполнен сменным и имеет цилиндрическую форму, а рукоятка и гибкая тяга размещены на штанге.