УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕНИРОВКИ МЫШЦ Российский патент 2001 года по МПК A63B21/00 A63B21/12 

Изобретение относится к спортивному оборудованию, а более точно - к устройству для развития мышц, которое может широко использоваться для развития силы мышц людей, тренирующихся в группах общей физической подготовки, лечебной физкультуры, атлетизма, а также для тренировки спортсменов лыжников-бегунов, пловцов и т.п.

В настоящее время для развития силы мышц используются различные приспособления, тренажеры и устройства, в которых узлы силовой нагрузки имеют различное конструктивное выполнение и используют механические, электромагнитные, пневматические и гидравлические средства нагружения. Однако такие тренажеры и устройства громоздки, неудобны в транспортировке и требуют силовых источников (электро-, пневмо- или гидроисточников) и коммуникаций для их подвода.

Известны такие устройства для развития мышц, которые имеют узел силовой нагрузки электромеханического типа, в которых имеются вращающиеся лопасти и для создания нагрузки используется сила сопротивления воздуха при вращении лопастей. Такие устройства, по сравнению с вышеуказанными, менее громоздки, имеют небольшой вес, удобны в транспортировке.

Так, известно использование для тренировки спортсменов-гребцов устройства, в котором узел силовой нагрузки кинематически связан с исполнительным механизмом и устройством возврата исполнительного механизма в исходное положение и содержит маховик, образованный диском и радиальными лопастями, закрепленными на торцевой поверхности диска вдоль его оси.

Для расширения диапазона воспроизводимой нагрузки на одном валу с диском установлен с возможностью перемещения вдоль вала колпак, которым при необходимости закрывают радиальные лопасти и ограничивают доступ воздуха к лопастям, что позволяет уменьшить сопротивление воздуха при повороте диска с лопастями.

Основным недостатком такой конструкции является то, что она позволяет воспроизводить полную нагрузку, создаваемую тренирующимся, только в начальный момент движения одного из исполнительных органов, а все последующие движения исполнительных органов реализуются с меньшими нагрузками (усилиями), поскольку радиально расположенные лопасти на торце диска обеспечивают вихревое движение воздуха, способствующего вращению маховика по инерции. Вращению по инерции способствует и колпак, который закрывает лопасти диска.

Известен нагрузочный узел для тренировки спортсменов (1), который содержит установленный в опорах основания вал, несущий лопатки в виде крестовины, расположенной на полом цилиндрическом корпусе, заполненном электровязкой жидкостью, и снабженной электродами, соединенными через разнополярные клеммы с источником регулируемого напряжения. Электроды выполнены в виде шайб, закрепленных на внутренних торцах цилиндрического корпуса, выполненного из диэлектрического материала. Диаметр шайб соответствует диаметру крестовины. Вал снабжен барабаном с намотанным на него тросом с зажимом на конце для крепления на поясе спортсмена. Для намотки троса на барабан на свободном конце троса установлена съемная рукоятка. Корпус снабжен заливочной горловиной с пробкой.

В процессе тренировки трос замком крепится к поясу спортсмена. Установлением величины выходного напряжения источника по данным предварительной тренировки задается требуемая начальная нагрузка для спортсмена. В результате формирования между электродами электростатического поля соответствующей напряженности, определяющего коэффициент вязкости электровязкой жидкости в полости корпуса, от чего зависит степень тормозного сопротивления лопаток, приводимых во вращение за счет приводного усилия, передаваемого через трос от спортсмена. Тренер варьирует уровень выходного напряжения источника, вязкость жидкости в необходимом диапазоне и соответственно изменяет величину тормозного сопротивления лопаток.

Основным недостатком такого устройства является необходимость использования для торможения лопаток электровязкой жидкости, размещенной в корпусе, где вращаются лопатки, а также необходимость контакта этой жидкости с электродами, находящимися под напряжением, что конструктивно усложняет выполнение устройства, делает его громоздким, тяжелым и требует средств изоляции для безопасной тренировки спортсмена.

Кроме того, необходимость иметь источник напряжения и электровязкую жидкость для нормальной работы этого устройства ограничивает область его использования.

Известно также устройство для тренировки мышц (2), содержащее раму, узел силовой нагрузки, исполнительный орган, на который воздействует тренирующийся, и устройство для возврата исполнительного органа в исходное положение.

Узел силовой нагрузки содержит маховик, закрепленный на валу и имеющий два шкива, упруго отжимаемых один от другого, и лопасти, закрепленные на торцевой поверхности маховика с возможностью взаимодействия своими хвостиками при вращении маховика с одним из шкивов для его прижатия к другому шкиву, что создаст дополнительную силовую нагрузку.

В этом устройстве для расширения диапазона воспроизводимой нагрузки и увеличения сопротивления воздуха движению лопастей предусмотрен поворот под воздействием центробежных сил лопастей, хвостики которых воздействуют на шкив и прижимают его к другому шкиву, что делает такое устройство сложным в исполнении и регулировке, а значительный шумовой эффект, возникающий при взаимодействии шкивов, создает дискомфортные условия для тренирующихся.

Кроме того, поскольку исполнительный орган связан с узлом нагрузки через общий для них вал, то это не позволяет воспроизводить одновременно различную нагрузку, а при одновременной работе двух исполнительных органов реально воспроизводимая нагрузка достигается с меньшими усилиями тренирующегося, что ограничивает область использования тренажера.

Задачей настоящего изобретения является создание устройства для тренировки мышц, в котором конструктивное выполнение узла силовой нагрузки позволит уменьшить инерционность вращения его маховика, а также обеспечить идентичность воспроизводимой нагрузки усилиям тренирующегося во всех последующих его движениях.

Технический результат, заключающийся в устранении указанных недостатков в изобретении, содержащем часть, включающую смонтированные на раме узел силовой нагрузки, образованный из маховика, установленного поворотно на оси, исполнительный механизм, на который воздействует тренирующийся, и устройство возврата исполнительного механизма в исходное положение, кинетически соединенное с маховиком узла силовой нагрузки и с исполнительным механизмом, выполненным в виде гибкого тягового органа, намотанного на барабан, имеющий обгонную муфту, достигается тем, что маховик узла силовой нагрузки имеет по меньшей мере одну пару лопастей, а лопасти пары смонтированы на боковой поверхности маховика, расположены напротив друг друга и имеют узел крепления, обеспечивающий возможность изменения их угла наклона относительно образующей маховика, а также съема с него.

На боковой поверхности маховика установлены две пары лопастей, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Устройство дополнительно содержит вторую часть, расположенную симметрично первой на общей для них раме и имеющую исполнительный механизм, узел силовой нагрузки и устройство для возврата исполнительного механизма в исходное положение.

Размещение лопастей по образующей на боковой поверхности маховика позволяет при вращении маховика создавать большое сопротивление воздуха движению лопастей и тем самым максимально снизить инерционность вращения маховика, что позволяет сразу же остановить его вращение после снятия нагрузки, создаваемой тренирующимся на исполнительный орган, и при каждом движении исполнительного органа воспроизводить нагрузку, идентичную предшествующему движению тренирующегося.

Наличие двух частей устройства позволяет максимально использовать физические возможности тренирующегося для повышения уровня его физической подготовки, поскольку на каждом из узлов можно воспроизводить одновременно или поочередно разную нагрузку.

Размещение на боковой поверхности маховика лопастей дает возможность менять количество пар лопастей пропорционально воспроизводимой нагрузке. Возможность поворота лопастей относительной образующей позволяет уменьшить усилие сопротивления вращению маховика, что, в свою очередь, позволяет регулировать уровень воспроизводимой нагрузки, так как расположение двух пар во взаимно перпендикулярных плоскостях позволяет создать большой момент сопротивления вращению лопастей для их торможения.

Предлагаемый тренажер имеет небольшие габариты и вес, что позволяет перевозить, переносить и располагать его в удобном для тренировки месте.

Размещение в предполагаемом устройстве более двух пар лопастей нецелесообразно, так как это не способствует увеличению сопротивления воздуха, кроме того, устройство становится тяжелее. Это связано с тем, что между близко расположенными лопастями создаются движущиеся потоки воздуха, способствующие инерционному движению маховика.

Далее изобретение поясняется подробным, но не ограничивающим настоящее изобретение описанием примера его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, из которых:
фиг. 1 изображает схематично общий вид устройства;
фиг. 2 - то же, вид сбоку;
фиг. 3 - крепление лопастей на маховике;
фиг. 4 - другой вариант крепления лопастей.

Устройство для тренировки мышц образовано из двух симметрично расположенных независимых частей 1 и 2 (фиг. 1), смонтированных на общей раме 3 и имеющих каждая один исполнительный механизм 4.

В каждой части 1 и 2 устройства на каждый исполнительный механизм 4 установлены узел 5 силовой нагрузки и устройство 6 для возврата исполнительного механизма 4 в исходное положение.

Каждый узел 5 силовой нагрузки содержит ось 7, маховик 8, выполненный вместе со шкивом 9, одну или две пары лопастей 10, размещенных на боковой поверхности маховика 8. Ось 7 (фиг. 2) закреплена на передней балке 11 рамы 3. Маховик 8 установлен на оси 7 (фиг. 1) посредством подшипников, что обеспечивает вращение маховика 8 вместе со шкивом 9 относительно оси 7. В каждой паре лопасти 10 расположены напротив друг друга и в процессе работы устройства в зависимости от силовой подготовки тренирующегося лопасти 10 могут размещаться как в одной плоскости (фиг 2, 3), так и в разных плоскостях (фиг. 4). При размещении на маховике двух пар плоскостей эти пары лопастей 10 расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях (фиг. 2). Причем для создания максимальной силовой нагрузки лопасти 10 расположены на боковой поверхности маховика 8 вдоль его образующей, в результате лопасти испытывают максимальное сопротивление воздуха для его торможения.

Для крепления лопастей (фиг. 1) в боковой поверхности маховика 8 выполнены резьбовые отверстия 12, в которые ввинчены стержни 13, несущие лопасти 10, и зафиксированы гайками 14. Такое крепление лопастей дает возможность развернуть их относительно маховика 8 и зафиксировать в повернутом положении, что позволяет регулировать (уменьшать или увеличивать) усилие сопротивления воздуха при повороте маховика 8, а также съем или установку на маховик.

Каждый исполнительный механизм 4 содержите вал 15, установленный посредством подшипниковых узлов 16 в верхней передней балке 17 рамы 3 (фиг. 2); барабан 18 с обгонной муфтой известной конструкции, установленный на валу 15; гибкий тяговый орган, выполненный в виде шнура 19, намотанного на барабан 18 и имеющего петлю или рукоятку на одном конце для хвата его руками тренирующегося, при этом другой конец шнура 19 закреплен на барабане 18 (фиг. 1).

Устройство 6 для возврата исполнительного механизма 4 в исходном положении содержит две параллельно расположенные оси 20 и 21, смонтированные на горизонтальных задних планках рамы 3; ролики 22, установленные с зазором один относительно другого на осях 20 и 21, что обеспечивает их независимое вращение; эластичный резиновый шнур 23, поочередно охватывающий ролики 22, размещенные на осях 20 и 21.

Ролики 22 на осях 20 и 21 расположены напротив друг друга, а эластичный резиновый шнур 23 охватывает ролики 22 со смещением по винтовой линии. Один конец резинового шнура 23 в каждой части 1 и 2 через подшипниковый узел 24 закреплен на горизонтальной задней планке рамы 3, а другой конец резинового шнура 23 через подшипниковый узел 25 закреплен на барабане 18 исполнительного механизма 4, обеспечивая тем самым кинематическую связь между исполнительным механизмом 4 и устройством 6. Крепление концов резинового шнура 23 через подшипниковые узлы 24 и 25 обеспечивает поворот концов шнура в этих уздах при его растягивании и перемещении по винтовой линии, что исключает образование узлов на шнуре 23, поскольку в процессе перемещения шнур совершает поворот вокруг своей оси.

В каждой части 1 и 2 устройства исполнительный механизм кинематически связан с узлом 5 силовой нагрузки, причем кинематическая связь может иметь различное конструктивное выполнение, например, осуществляется посредством ременной передачи 26, охватывающей шкив 9 маховика 8 и шкив 27, закрепленный на валу 15 исполнительного механизма 4, причем шкивы 27 и 9 выполнены с передаточным отношением 4:1.

На передней балке 11 рамы 3 закреплены направляющие ролики 28 (фиг. 1, 2) для прохода через них гибкого тягового узла - шнура 19, причем направляющие ролики 28 расположены парами, которые установлены во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Передняя нижняя часть устройства закрыта защитной сеткой 29, что не мешает доступу воздуха в устройство.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Тренирующийся, например лыжник - бегун, захватывает одной рукой рукоятку шнура 19 исполнительного механизма 4 одной части 1 устройства, а другой рукой - рукоятку шнура 19 исполнительного механизма другой части 2 устройства и совершает одновременные или попеременные движения руками, аналогичные движениям рук при отталкивании палками при ходьбе или беге на лыжах. При этом усилия, который создает тренирующийся, передаются через гибкий шнур 19 на барабан 18. Последний под действием прикладываемого усилия поворачивается, при этом с него сматывается тяговый орган - шнур 19 (фиг. 1) и поворачивает вал вместе с барабаном 18. Вращение последнего приводит к растягиванию резинового шнура 23. Одновременно с этим вращение вала 15 через шкив 27 и ременную передачу 26 передается на шкив 9 маховика 8, последний раскручивается, преодолевая сопротивление воздуха, воздействующего на лопасти 10 маховика при его повороте.

При снятии нагрузки резиновый шнур 23, сжимаясь, возвращает в исходное положение барабан 18, который, вращаясь, наматывает на себя гибкий шнур 19, а маховик 7 за счет сопротивления воздуха, воздействующего на его лопасти 10, останавливается, причем, чем больше количество лопастей в парах будет расположено параллельно оси (образующей) маховика 8 (фиг.2, 3), тем быстрее маховик 8 будет остановлен. Причем количество лопастей 10, устанавливаемых на маховике 8 (одна или две пары лопастей), зависит от физической подготовки тренирующегося, что позволяет регулировать (увеличивать) воспроизводимую нагрузку по мере роста силовой подготовки тренирующегося.

Поскольку после выполнения каждого движения происходит остановка маховика 8, то это позволяет создавать при каждом следующем движении нагрузку на мышцы, аналогичную предыдущей нагрузке.

Меняя угол поворота лопастей 10 относительно образующей маховика 8 или количество лопастей, можно существенно расширить диапазон воспроизводимых нагрузок.

Поскольку предлагаемое устройство имеет малые габариты и вес и практически безопасно в работе, то его можно стационарно устанавливать в удобном месте или переносить в другое место для тренировки, что позволяет расширить область его использования для оздоровления населения любого возраста, устанавливать в лечебных учреждениях для реабилитации больных, а также в спортивных залах для тренировки спортсменов.

Предлагаемое устройство имеет приспособления для контроля выполняемой работы механического и электронного типов.

Источники информации
1. Авторское свидетельство N 1625504, МКИ A 63 B 21/005, опубл. 1991 г - аналог.

2. Патент ФРГ N 2016652, МКИ A 63 B 21/00, опубл. 1982 г - прототип.

3. Патент США N 4784385, A 63 B 21/00, 1998 г.

4. Патент США N 4537396, A 63 B 21/00, 1985 г.

Устройство содержит часть, включающую смонтированные на раме узел силовой нагрузки, образованный из маховика, установленного поворотно на оси, исполнительный механизм, на который воздействует тренирующийся, и устройство для возврата исполнительного механизма в исходное положение, кинематически соединенное с маховиком узла силовой нагрузки и с исполнительным механизмом, выполненным в виде гибкого тягового органа, намотанного на барабан, имеющий обгонную муфту. Маховик узла силовой нагрузки имеет по меньшей мере одну пару лопастей, а лопасти пары смонтированы на боковой поверхности маховика, расположены напротив друг друга и имеют узел крепления, обеспечивающий возможность изменения их угла наклона относительно образующей маховика, а также съема с него. Использование данного изобретения позволяет уменьшить инерционность вращения маховика, а также обеспечить идентичность воспроизводимой нагрузки усилиям тренирующегося. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для тренировки мышц, содержащее часть, включающую смонтированные на раме узел силовой нагрузки, образованный из маховика, установленного поворотно на оси, исполнительный механизм, на который воздействует тренирующийся, и устройство для возврата исполнительного механизма в исходное положение, кинематически соединенное с маховиком узла силовой нагрузки и с исполнительным механизмом, выполненным в виде гибкого тягового органа, намотанного на барабан, имеющий обгонную муфту, отличающееся тем, что маховик узла силовой нагрузки имеет по меньшей мере одну пару лопастей, а лопасти пары смонтированы на боковой поверхности маховика, расположены напротив друг друга и имеют узел крепления, обеспечивающий возможность изменения их угла наклона относительно образующей маховика, а также съема с него. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на боковой поверхности маховика установлены две пары лопастей, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит вторую часть, расположенную симметрично первой на общей для них раме и имеющую исполнительный механизм, узел силовой нагрузки и устройство для возврата исполнительного механизма в исходное положение, при этом части являются независимыми.