ТРЕНАЖЕР ДЛЯ СПОРТСМЕНОВ-БАЙДАРОЧНИКОВ Российский патент 2002 года по МПК A63B69/06 

Изобретение относится к области спортивного инвентаря и может быть использовано в тренировочном процессе при первоначальном обучении, подготовке и переподготовке спортсменов-гребцов на байдарке для отработки гребной локомоции: энергетических, динамических и пространственно-временных показателей при тренировке "на берегу" на тренажерах, имитирующих греблю на байдарках.

Известно устройство для тренировки гребцов-байдарочников, содержащее установленную на колесах раму, на которой расположены сиденье, упоры для ног, руль и вертикально замкнутые направляющие, установленные под углом к продольной оси и составляющие между собой угол с геометрической вершиной в передней части устройства. Верхние передние ветви направляющих дополнительно закреплены навстречу друг другу. На направляющие изнутри опираются тележки, которые спортсмен веслом перемещает по контурам направляющих. Тележки связаны с телескопически подпружиненными штоками, которые создают сопротивление перемещению массы и через втулки и цепь приводят во вращение задние колеса устройства (СССР а.с. 1430041 от 1988 г. МКИ А 63 В 9/06). Во время тренировки внимание спортсмена отвлекается на управление передвижением устройства, что снижает эффект от тренировки.

Другое известное устройство для тренировки гребцов содержит основание с упором для ног, подвижное в продольном направлении сиденье, дугообразную направляющую для весла и нагружатель в виде моментного двигателя. Эллипсообразная направляющая смонтирована на основании с продольным расположением ее большой оси. С направляющей контактируют эластичные ролики, установленные на телескопических опорах с внутренней стороны направляющей. Сиденье расположено внутри направляющей на подшипниках и связано с телескопическими опорами. Дугообразная направляющая у весла установлена поперек основания с возможностью изменения угла наклона, а весло связано с ней в диаметрально противоположных точках с помощью охватывающих направляющую роликов (СССР а.с. 1614818 от 1990 г. МКИ А 63 В 69/06). Занятия на этом тренажере не вполне адекватно реальным условиям гребли на спортивной байдарке, т.к. в нем предусмотрена возможность перемещения сиденья.

Известно также устройство для тренировки гребцов-байдарочников, содержащее основание, несущее шарнирно установленное сиденье, вертикально замкнутые направляющие для весла, расположенные симметрично продольной оси устройства, и пружинные элементы создания сопротивления веслу. Каждая направляющая имеет круглое поперечное сечение и жестко связана с сиденьем. Пружинные элементы создания сопротивления веслу свободно установлены на нижних ветвях направляющих, а лопасть весла имеет поперечную прорезь для прохода направляющей и ограничитель перемещения весла для взаимодействия с верхней ветвью направляющей при заносе весла (СССР а.с. 1044299 от 1983 г. МКИ А 63 В 69/06). Так же, как в предыдущем аналоге, описанное устройство предусматривает подвижное сиденье, что не соответствует реальным условиям гребли.

Наиболее близким аналогом, принимаемым за прототип заявленного изобретения, является устройство для тренировки гребцов, содержащее корпус, несущий сиденье и механизм нагружения, снабженный пружинными элементами сопротивления. Пружинные элементы сопротивления связаны с эллипсообразными направляющими, расположенными одна в другой и закрепленными попарно на боковых стенках корпуса с возможностью их относительного перемещения и фиксации. На направляющих установлены тележки, шарнирно связанные с веслом (СССР а.с. 472659 от 1975 г. МКИ А 63 В 69/06). Недостатком этого устройства является отсутствие возможности управления основными параметрами движения спортсмена в процессе тренировки, а также невозможность оперативного определения работоспособности спортсмена.

Задача предлагаемого устройства заключается в том, чтобы создать условия для ломки старых характеристик движений и возникновения и закрепления более оптимального пространственно-динамического стереотипа гребли путем использования внешних управляющих добавок, в приближении кинематики движения спортсмена, занимающегося на тренажере, к кинематике его движений в реальных условиях гребли на воде, а также в облегчении настройки тренажера к индивидуальным особенностям тренирующегося.

Эта задача решается тем, что тренажер для спортсменов-байдарочников содержит раму с сиденьем и упором для ног, нагружатель и связанный с нагружателем имитатор весла. На концах имитатора весла шарнирно смонтированы продольные штанги, средние части и концы которых соединены установленными параллельно друг другу первым и вторым двухкривошипно-ползунными механизмами, выполненными в виде горизонтальных валов с установленными на их торцах развернутыми на 180^o относительно друг друга кривошипами, одни из которых, принадлежащие первому валу, снабжены смонтированными в средней части штанг с возможностью перемещения вдоль них ползунами, а другие, принадлежащие второму валу, связаны со штангами посредством шарнира. Оба коленчатых вала соединены посредством передачи зацепления с нагружателем, выполненным в виде регулируемого электропривода. Первый вал установлен в закрепленных на раме подшипниках, а его кривошипы насажены на вал на шлицах с возможностью перемещения вдоль вала и подпружинены относительно подшипника, причем на торце кривошипа со стороны подшипника жестко смонтирован копир, рабочая поверхность которого взаимодействует с жестко закрепленным на раме роликовым упором. Кривошипы валов смонтированы с возможностью перестановки относительно штанг. Сиденье с подставкой для ног смонтированы на раме с возможностью перестановки вдоль рамы. На валу электропривода смонтирована муфта предельного момента, роликовый упор закреплен на раме с возможностью перестановки относительно продольной оси первого вала.

Сопоставительный анализ заявленного изобретения с прототипом показывает, что оно отличается тем, что на концах имитатора весла шарнирно смонтированы продольные штанги, средние части и концы которых соединены установленными параллельно друг другу первым и вторым двухкривошипно-ползунными механизмами, выполненными в виде горизонтальных валов с установленными на их торцах развернутыми на 180^o относительно друг друга кривошипами, одни из которых, принадлежащие первому валу, снабжены смонтированными в средней части штанг с возможностью перемещения вдоль них ползунами, а другие, принадлежащие второму валу, связаны со штангами посредством шарнира. Оба коленчатых вала соединены посредством передачи зацепления с нагружателем, выполненным в виде регулируемого электропривода. Первый вал установлен в закрепленных на раме подшипниках, а его кривошипы насажены на вал на шлицах с возможностью перемещения вдоль вала и подпружинены относительно подшипника, причем на торце кривошипа со стороны подшипника жестко смонтирован копир, рабочая поверхность которого взаимодействует с жестко закрепленным на раме роликовым упором. Кривошипы валов смонтированы с возможностью перестановки относительно штанг. Сиденье с подставкой для ног смонтированы на раме с возможностью перестановки вдоль рамы. На валу электропривода смонтирована муфта предельного момента, роликовый упор закреплен на раме с возможностью перестановки относительно продольной оси первого вала.

Этот анализ дает основание утверждать, что заявленное изобретение обладает новизной.

Сравнение предложенного тренажера с другими известными техническими решениями того же назначения показывает, что кинематическая схема работы тренажера позволяет жестко связать движения рук тренирующегося через имитатор весла, продольные штанги и кривошипно-ползуные механизмы с работой регулируемого двигателя. Амплитуда движения рук задается кривошипами и ползунами валов, благодаря соединению которых с продольными штангами при помощи шарниров и ползунов руки тренирующегося совершают движение по эллипсу, а наличие копира и роликового упора дают возможность центру имитатора весла совершать небольшие движения поперек продольной оси тренажера. Все описанные технические решения позволяют, во-первых, максимально приблизить кинематику движения спортсмена, занимающегося на тренажере, к кинематике его движений в реальных условиях гребли на воде и, во-вторых, благодаря возможности регулировать при помощи двигателя-нагружателя частотные характеристики тренажера, регламентировать движения тренирующегося и навязывать ему при тренировке оптимальный пространственно-динамический стереотип гребли и закреплять его в процессе тренировки.

Проведенное сравнение показывает, что предложенный тренажер превышает известный уровень техники и решает поставленные перед изобретением задачи.

Изобретение поясняется на примере его выполнения, на чертежах изображено:
на фиг.1 - вид тренажера сверху;
на фиг.2 - то же, вид сбоку.

На раме 1 установлены сиденье 2 и упор для ног 3. Нагружатель в виде электродвигателя с редуктором 4 также установлен на раме и через управляющую муфту предельного момента 5 связан с ведущим валом 6, на котором установлены две звездочки 7 и 8 цепных передач 9 и 10, связывающих двигатель с первым 11 и вторым 12 валами. Валы снабжены расположенными по их концам кривошипами 13 и 14, причем на каждом из валов кривошипы развернуты на 180^o относительно друг друга. Каждый кривошип снабжен водилами 15 и 16, шарнирно соединенными с продольными штангами 17, также посредством шарниров связанными с имитатором весла 18. Водила 16 второго вала 12 смонтированы на штангах 17 напрямую, а водила 15 первого вала 11 смонтированы на штангах посредством ползунов 19, установленных с возможностью продольного перемещения вдоль штанг. Валы установлены в смонтированных на раме подшипниках 20. Кривошипы 13 первого вала 11 насажены на вал на шлицах (на чертежах не показано) с возможностью перемещения вдоль вала и поджаты пружиной 21 к корпусу подшипника 20. На торце кривошипа со стороны подшипника жестко смонтирован копир 22, рабочая поверхность которого взаимодействует с жестко закрепленным на раме роликовым упором 23. Водила кривошипов валов смонтированы с возможностью перестановки вдоль кривошипа, для чего в кривошипах выполнены отверстия 24, в которых закрепляются водила. Сиденье с подставкой для ног смонтированы на раме также с возможностью перестановки вдоль рамы. Для регулировки отклонений центра 25 имитатора весла от оси 26 тренажера положение роликового упора 23 может меняться, приближаясь или удаляясь от оси 26. В шарнирных сочленениях 27 имитатора весла 18 со штангами 17 вмонтированы тензодатчики, связанные с управляющим пультом (тензодатчики и управляющий пульт на чертежах не показаны) и позволяющие "считывать" усилия тренирующегося, направленные на преодоление заданной ритмотемповой структуры тренировки. В тренажере предусмотрена также регистрация эффекта последствия тренировки в заданном режиме: на втором валу 12 установлена звездочка 28, связанная цепной передачей 29 с ветротурбиной 30, причем управляющая муфта предельного момента 5 позволяет по команде тренирующегося или тренера работать либо двигателю 4, либо ветротурбине 30.

Тренажер работает следующим образом. Тренирующийся 31 садится на сиденье 2, ноги располагает на упорах 3. При необходимости сиденье и упор могут быть передвинуты вдоль рамы 1 относительно друг друга и имитатора весла 18, подгоняя под рост тренирующегося. Руки тренирующегося располагаются на имитаторе весла 18 так же, как на байдарочном весле в реальных условиях. Усилие от двигателя 4 передается через муфту 5, цепную передачу 9, 10 на валы 11, 12, которые благодаря цепным передачам работают в синхронном режиме. Кривошипы 13 и 14 совершают принудительные вращательные движения, описывая окружности разного диаметра. Но если конец штанги 17 в точке ее соединения с водилом 16 описывает окружность в строго вертикальной плоскости, то благодаря тому, что длина кривошипа 14 больше длины кривошипа 13, условная точка "а", принадлежащая штанге и расположенная в месте ее пересечения с ползуном 19 в крайнем верхнем его положении, описывает эллипс (при этом ползун перемещается вдоль штанги). В результате этих движений шарнирное соединение имитатора весла 18 и штанг 17 также описывает сложное движение, максимально приближенное к движению соответствующих точек весла в реальных условиях. Величина траекторий описываемых точек может быть изменена в зависимости от установки тренера путем перестановки водил 16 и 17 в отверстиях 24 штанг 17. Наличие копира 22 и роликового упора 23 делает движение тренирующегося еще более приближенными к реальным условиям: копир 22, обкатываясь вокруг роликового упора 23, отклоняет штанги 17 в горизонтальной проекции от оси 26 тренажера, возврат штанг в первоначальное положение происходит под действием пружин 21.

Амплитуда движений тренирующегося определяется положением точек пересечения водил 13, 14 со штангами 17 и взаимным расположением копира 22 и роликового упора 23, а частота взмаха веслом зависит от частоты вращения двигателя 4. Таким образом, спортсмен, не прикладывая усилий, описывает руками заданную ему траекторию движения имитатора весла, воспринимая установленные перед началом тренировки параметры этой траектории или расшатывая уже сложившийся динамический стереотип гребкового движения и одновременно воспринимая новый, более совершенный.

Наряду с освоением тренирующимся ритмотемповой структуры рекордных режимов гребли при высоком темпе гребли, задаваемой перед началом тренировки, тренажер позволяет развивать силу задействованных мышечных групп во время работы с низким темпом гребли, когда жестко заданное число "оборотов" весла тренирующийся стремится повысить за счет больших усилий, развиваемых в изокинетическом режиме мышечных сокращений (без ускорения), наиболее продуктивном для развития силы. Величина этих усилий "считывается" на пульте управления по показателям тензодатчиков, встроенных в шарниры 27.

В процессе тренировки по команде тренера или самого тренирующегося управляющая муфта 5 может отключить работу двигателя 4 и одновременно включить ветротурбину 29; тогда нагрузка от ветротурбины, имитирующая реальное сопротивление водной среды при гребле, будет передаваться через имитатор весла 18 на тренирующегося, при этом на управляющем пульте можно считывать результаты регистрации эффекта последействия - как запомнились тренирующимся частотно-амплитудная и ритмотемповая структуры гребной локомоции, наработанные при тренировке с включенным двигателем 4. Муфта предельного момента 5 предупреждает появление перегрузок у тренирующегося в процессе тренировки.

Описанные параметры тренировочного процесса создают условия для ломки старых характеристик движений и возникновения и закрепления более оптимального пространственно-динамического стереотипа гребли путем использования внешних силовых добавок.

Изобретение предназначено для использования в тренировочном процессе при первоначальном обучении, подготовке и переподготовке спортсменов-гребцов на байдарке. Тренажер содержит раму с сиденьем и упором для ног, нагружатель и связанный с нагружателем имитатор весла. На концах имитатора весла шарнирно смонтированы продольные штанги, средние части и концы которых соединены установленными параллельно друг другу первым и вторым двухкривошипно-ползунными механизмами, выполненными в виде горизонтальных валов с установленными на их торцах развернутыми на 180^o относительно друг друга кривошипами, одни из которых, принадлежащие первому валу, снабжены смонтированными в средней части штанг с возможностью перемещения вдоль них ползунами, а другие, принадлежащие второму валу, связаны со штангами посредством шарнира. Оба коленчатых вала соединены посредством передачи зацепления с нагружателем, выполненным в виде регулируемого электропривода. Первый вал установлен в закрепленных на раме подшипниках, а его кривошипы насажаны на вал на шлицах с возможностью перемещения вдоль вала и подпружинены относительно подшипника, причем на торце кривошипа со стороны подшипника жестко смонтирован копир, рабочая поверхность которого взаимодействует с жестко закрепленным на раме роликовым упором. Кривошипы валов смонтированы с возможностью перестановки относительно штанг. Сиденье с подставкой для ног смонтированы на раме с возможностью перестановки вдоль рамы. На валу электропривода смонтирована муфта предельного момента, роликовый упор закреплен на раме с возможностью перестановки относительно продольной оси первого вала. Тренажер позволяет повысить эффективность тренировочного процесса. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Тренажер для спортсменов-байдарочников, содержащий раму с сиденьем и упором для ног, нагружатель и связанный с нагружателем имитатор весла, отличающийся тем, что на концах имитатора весла шарнирно смонтированы продольные штанги, средние части и концы которых соединены установленными параллельно друг другу первым и вторым двухкривошипно-ползунными механизмами, выполненными в виде горизонтальных валов с установленными на их торцах развернутыми на 180^o относительно друг друга кривошипами, одни из которых, принадлежащие первому валу, снабжены смонтированными в средней части штанг с возможностью перемещения вдоль них ползунами, а другие, принадлежащие второму валу, связаны со штангами посредством шарнира, при этом оба коленчатых вала соединены посредством передачи зацепления с нагружателем, выполненным в виде регулируемого электропривода. 2. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что первый вал установлен в закрепленных на раме подшипниках, а его кривошипы насажены на вал на шлицах с возможностью перемещения вдоль вала и подпружинены относительно подшипника, причем на торце кривошипа со стороны подшипника жестко смонтирован копир, рабочая поверхность которого взаимодействует с жестко закрепленным на раме роликовым упором. 3. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что кривошипы валов смонтированы с возможностью перестановки относительно штанг. 4. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что сиденье с подставкой для ног смонтированы на раме с возможностью перестановки вдоль рамы. 5. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что на валу электропривода смонтирована муфта предельного момента. 6. Тренажер п. 1 или 2, отличающийся тем, что роликовый упор закреплен на раме с возможностью перестановки относительно продольной оси первого вала.