УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕНИРОВКИ СПОРТСМЕНОВ Российский патент 2007 года по МПК A63B21/06 

Изобретение относится к тренировочным устройствам для обучения спортсменов, например легкоатлетов, волейболистов и баскетболистов при выполнении прыжковых упражнений.

Известно устройство [1], которое состоит из штанги, находящейся между четырьмя опорными стойками, на которых при помощи стержней, ползунов и винтов закреплены светоизлучатели и фотоприемники. Для соединения стержней между собой на их концах предусмотрены отверстия, куда пропускаются болты, с использованием которых регулируется угол наклона светоизлучателей и фотоприемников. Фотоприемники имеют электрическую связь с преобразователем и светозвуковым индикатором.

Достоинством данного устройства является то, что, получая световую и звуковую информации о параметрах перемещения штанги по ходу выполнения подъема ее от груди, тяжелоатлет корректирует свои действия в последующих движениях.

Недостатком данного устройства является то, что пары «светоизлучатель-фотоприемник» закрепляются на высоте, равной оптимальной величине перемещения штанги вниз в периоде «полуприсед», что зависит от опыта и квалификации тренера. Между этими парами устанавливается зазор (допуск погрешности перемещения), ширина которого зависит от уровня спортивной квалификации, от степени стабильности двигательного навыка спортсмена, выполняющего это упражнение.

Известна машина управляющего воздействия МУВ-1 [2], которая состоит из двух самостоятельных и взаимозависимо действующих устройств: устройства переменного сопротивления и устройства регистрации и обработки информации о параметрах движения.

Достоинством данного устройства является возможность задавать различные режимы переменных сопротивлений для облегчения и утяжеления перемещения штанги, а также возможность получать и регистрировать оперативную информацию о параметрах движения штанги, суставных перемещений и силовых характеристик при выполнении двигательных действий.

Недостатком этого устройства является ограниченное функциональное назначение (для тяжелоатлетов) и невозможность его применения в тренировочном процессе других видов спорта. Заложенные в нем возможности позволили бы повысить эффективность тренировок в легкой атлетике, волейболе, баскетболе.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является устройство для тренировки спортсменов, содержащее блок переменного сопротивления и блок регистрации и обработки информации о параметрах движения, первый из которых состоит из основания, в которое встроен помост, закрепленных на нем П-образных стоек, жестко соединенных между собой в верхней части двумя перемычками, на каждой из стоек закреплен с возможностью дискретной перестановки держатель для штанги стандартной длины, и двух цепей, имеющих гнезда для установки грифа, которые одними концами прикреплены к грифу штанги сверху, а другими - снизу и перекинуты через две пары вращающихся звездочек, из которых одна пара закреплена на валу на верхних перекладинах стоек, а другая - на двух осях, установленных на основании, при этом одна из цепей огибает пятую звездочку, аналогичную указанным четырем, подвижно закрепленную в вертикальной плоскости в средней части стойки с возможностью стопорения, и звездочку с отверстиями, ось которой консольно закреплена на основании, и на которой подвижно установлен рычаг с возможностью фиксации под разными углами с помощью подпружиненного пальца и отверстий, на концах штанги размещены диски, обеспечивающие заданный режим постоянной нагрузки, к грифу прикреплена грудная обвязка альпиниста, а блок регистрации и обработки информации о параметрах движения состоит из узла измерения параметров движения, имеющего тензометрические датчики, входящие в состав тензометрической платформы, встроенной в помост, и датчики линейного перемещения и угловых измерений, подключенные через аналого-цифровые преобразователи к персональному компьютеру (RU №2002130466, кл. А63В 21/06, 20.07.2004).

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей устройства - использование в легкой атлетике, волейболе и баскетболе - и повышение эффективности тренировки в названных видах спорта за счет выбора режима нагружения при выполнении прыжковых упражнений на основе оперативной информации о параметрах двигательного действия.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для тренировки спортсменов, содержащем блок переменного сопротивления и блок регистрации и обработки информации о параметрах движения, первый из которых состоит из основания, в которое встроен помост, закрепленных на нем П-образных стоек, жестко соединенных между собой в верхней части двумя перемычками, на каждой из стоек закреплен с возможностью дискретной перестановки держатель для штанги стандартной длины, и двух цепей, имеющих гнезда для установки грифа, которые одними концами прикреплены к грифу штанги сверху, а другими - снизу и перекинуты через две пары вращающихся звездочек, из которых одна пара закреплена на валу на верхних перекладинах стоек, а другая - на двух осях, установленных на основании, при этом одна из цепей огибает пятую звездочку, аналогичную указанным четырем, подвижно закрепленную в вертикальной плоскости в средней части стойки с возможностью стопорения, и звездочку с отверстиями, ось которой консольно закреплена на основании и на которой подвижно установлен рычаг с возможностью фиксации под разными углами с помощью подпружиненного пальца и отверстий, на концах штанги размещены диски, обеспечивающие заданный режим постоянной нагрузки, к грифу прикреплена грудная обвязка альпиниста, а блок регистрации и обработки информации о параметрах движения состоит из узла измерения параметров движения, имеющего тензометрические датчики, входящие в состав тензометрической платформы, встроенной в помост, и датчики линейного перемещения и угловых измерений, подключенные через аналого-цифровые преобразователи к персональному компьютеру, согласно изобретению к оси, консольно закрепленной на основании, подвижно с возможностью фиксации прикреплен дополнительный рычаг, к свободному концу которого одним концом прикреплена пружина-амортизатор, второй конец которой прикреплен к свободному концу первого рычага, при этом концы пружины-амортизатора связаны с концами рычагов с возможностью скольжения и вращения.

Датчиками угловых перемещений могут быть гониометры.

В оси, консольно закрепленной на основании, может быть высверлено отверстие для винта, фиксирующего ее поворот.

Держатель штанги может быть закреплен на стойках с помощью кронштейнов.

Вал первой пары звездочек и оси второй пары звездочек могут быть установлены соответственно на перекладинах и на основании посредством втулок с подшипниками.

Гриф штанги может быть уменьшен в диаметре по концам, при этом облегченный и уменьшенный в диаметре на концах гриф выполнен составным - с трубчатой средней частью, а на концах - облегченные и уменьшенные в диаметре стержни или трубки, прикрепленные к трубчатой части через ограничительные кольца.

Гриф может быть облегчен за счет выполнения его из легкого прочного материала, например из титана, или из прочной пластмассы, или из тонкостенных стальных труб диаметром 3/4 дюйма и общим весом до 4 кг.

Для дифференциации прикладываемой нагрузки используется набор пружин.

Устройство может иметь альпинистскую беседку, пристегнутую к грудной обвязке альпиниста.

При выдаче нескольких звуковых сигналов используется повышение и/или понижение тональности звукового сигнала, а при подаче нескольких световых сигналов используется яркость свечения, или цветность, или частота переключения.

Отличительными признаками заявляемого технического решения являются:

1) изменение конструкции и массы штанги и ее крепления в устройстве;

2) дополнительное введение грудной обвязки альпиниста, прикрепляемой к грифу штанги, и альпинистской беседки, пристегиваемой к грудной обвязке;

3) к упомянутой оси, закрепленной подвижно с возможностью фиксации, прикреплен дополнительно второй рычаг;

4) к свободному концу второго рычага прикреплена скользяще-вращательно одним концом пружина, второй конец которой, также скользяще-вращательно, прикреплен к свободному концу первого рычага;

5) датчики угловых измерений вместе с аналого-цифровыми преобразователями и системным блоком персонального компьютера выдают звуковые и/или световые сигналы в заданных точках датчиков.

В заявляемом техническом решении отличительные признаки проявляют в отдельности свойства, известные в других областях науки и техники, а взятые в совокупности с признаками прототипа проявляют свойства, которые позволяют расширить функциональные возможности устройства и повысить эффективность тренировок легкоатлетов, волейболистов и баскетболистов, что указывает на соответствие критерию "существенные отличия".

Конструкцию предлагаемого устройства поясняют чертежи.

На фиг.1 изображен схематический чертеж устройства в целом.

На фиг.2 изображен схематический чертеж крепления оси на основании.

На фиг.3 схематически изображено перемещение рычага 15 при проведении двигательного действия.

Блок переменного сопротивления содержит основание 1, на котором закреплены две П-образные несущие стойки 2 и 3 и помост 4, цепи 5 и 6, которые одними концами прикреплены к грифу штанги 7, перекидываясь через звездочки 8 и 9 сверху, а другими концами, перекидываясь через звездочки 10 и 11, прикрепляются к грифу штанги 7 снизу. Кроме того, цепь 6 огибает звездочку 12 большого диаметра, ось 13 которой закреплена консольно на опоре 14. На этой оси 13 подвижно насажен конец рычага 15 и конец второго рычага с ограниченной подвижностью 16. Для фиксирования рычага 15 с помощью подпружиненного пальца 17 на звездочке 12 предусмотрены отверстия 18. Звездочки 8 и 9 жестко насажены на концы вала 19, который закреплен с помощью втулок с подшипниками на верхних перекладинах П-образных стоек 2 и 3. Для изменения силы натяжения цепи 6 предусмотрена регулировочная звездочка 20. Держатели 21 и 22 служат для удержания грифа штанги 7 в требуемом, начальном, положении. Перемычки 23 и 24 соединяют между собой П-образные стойки 2 и 3. Пружинный амортизатор 25 закрепляется скользяще-вращательно между свободными концами рычага 15 и рычага 16, создавая силовую безынерционную нагрузку. Гриф штанги 7 жестко прикреплен к альпинистской обвязке 26, соединенной реп-шнуром 27 спереди и сзади с беседкой альпиниста 28, чтобы исключить скользящее не предусмотренное перемещение грифа штанги 7. Ось 13 имеет ограниченную подвижность, задаваемую винтом 29, вкручиваемым в отверстие на оси 13 (см. фиг.2).

Блок регистрации и обработки информации о параметрах движения состоит (см. фиг.1) из узла измерения параметров двигательных действий, содержащего тензометрические датчики (динамометрическая платформа 30) и датчики линейного перемещения (на фиг.1 не показаны) и углового перемещения 31, подключенные через аналого-цифровые преобразователи 32 к персональному компьютеру 33.

Рассмотрим применение заявляемого устройства на примере выполнения прыжковых действий. Перед началом использования устройства необходимо с помощью регулирующей звездочки 20 натянуть цепь 6 до оптимальной величины. Затем гриф штанги 7 установить в исходное положение на держатели 21 и 22. Далее спортсмен надевает альпинистскую обвязку 26 и беседку альпиниста 28, связывая их реп-шнуром 27 спереди и сзади, прикрепляет гониометр 31 к коленному суставу и распрямляет туловище. Рычаг 16 устанавливают вертикально вниз, закрепив болтом 29 (см. фиг.3 и 2), а рычаг 15 поворачивают в противоположную сторону и фиксируют подпружиненным пальцем 17, растянув пружинный амортизатор 25. При таком расположении рычагов 15 и 16 реализуется режим возрастающего сопротивления с переходом на убывающее сопротивление, а затем - на облегчение (фаза полета). Задание режима сопротивления или облегчения в устройстве зависит от положения рычагов 15 и 16 в начале выполнения упражнения, направления и амплитуды вращения рычага 15. Применительно к выполнению указанного упражнения это осуществляется следующим образом. Как показано на фиг.3, начинается упражнение с исходного нулевого положения движением по часовой стрелке до момента, когда с помощью гониометрической измерительной системы спортсмен получает сигнал, что коленный сустав получил нужное перемещение. Рычаг 15 находится в положении П₁. Мышцы ног получили нагрузку. Спортсмен отталкивается от помоста, и рычаг 15 перемещается против часовой стрелки, спортсмен находится в фазе полета до положения П₂ и затем начинает опускаться. Рычаг 15 переходит по часовой стрелке в положение П₃ (отличного от нулевого положения), спортсмен начинает сгибать коленный сустав до получения сигнала от измерительной системы (П₁), отталкивается, и далее все повторяется необходимое количество раз. Здесь надо отметить, что предусмотрена контрольная проверка правильности прыжка. Теория показывает, что спортсмен должен согнуть коленный сустав на 30 угловых градусов от вертикали (или на 150 угловых градусов). Если спортсмен сгибает коленные суставы на 40 угловых градусов от вертикали (140 угловых градусов), то измерительная система подает сигнал другой тональности, предупреждая спортсмена и тренера об ошибке.

Получение достоверной и объективной оперативной информации с помощью блока регистрации и обработки информации о параметрах движения помогает спортсмену и тренеру анализировать двигательные действия спортсмена и оперативно вводить корректировки в тренировочный процесс.

Работает блок следующим образом. Электрические аналоговые сигналы с датчиков силы 30, с датчика перемещения штанги и корпуса спортсмена и датчика угловых изменений 31 в коленных суставах подается на вход аналого-цифровых преобразователей 32, где преобразуются в цифровые коды, которые через интерфейс системного блока персонального компьютера 33 поступают в память для последующей обработки, осуществляемой с помощью комплекса программ. Это позволяет практически сразу после выполнения упражнения (серии двигательных действий) получить цифровую и графическую информацию о параметрах движений, которая выводится по требованию на экран дисплея персонального компьютера 33 или с помощью принтера на бумажный носитель информации.

В комплекс программ автоматической обработки информации входят: автоматический ввод и регистрация данных, предварительная обработка сигналов (сглаживание), тарировка входных сигналов, вывод графического изображения входных сигналов, математическая обработка характеристик выполняемых спортивных упражнений.

Программа математической обработки характеристик спортивного упражнения позволяет выполнять расчет следующих биомеханических параметров: длительность всего движения и отдельных его фаз и периодов, величины угловых изменений в суставах, величины перемещения и скорости движения штанги или тела спортсмена, силы реакции опоры по пиковым значениям, импульса силы реакции опоры всего движения, его фаз и периодов.

Уточним выполнение и применение отдельных узлов.

Наиболее просто применить в качестве датчиков угловых изменений гониометры.

Также просто можно сделать закрепление оси консольно на основании и в самой оси сделать засверловки, в которые вкручивается фиксирующий винт.

Гриф штанги должен быть как можно легче. Поэтому он должен быть выполнен составным: средняя часть грифа - трубчатая, а на концах его - облегченные и уменьшенные в диаметре стержни или трубки, прикрепляемые к трубчатой части грифа штанги через ограничительные кольца.

Сама методика тренировки спортсмена предусматривает плавное увеличение нагрузки, поэтому в устройстве должен быть набор пружин различной жесткости и, кроме того, предусмотрена возможность быстрой их замены.

Особенность выдачи звуковых сигналов, а именно при выдаче нескольких звуковых сигналов, состоит в использовании повышения или понижения тональности звукового сигнала.

Аналогично нужна дифференциация светового сигнала, т.е. при выдаче нескольких световых сигналов следует использовать или различную яркость свечения, или цветность, или частоту переключения.

В компьютеризованном комплексе, каким является заявляемое устройство, большие задачи возлагаются на программное обеспечение. Например, получаемый с датчика углового измерения сигнал преобразуется в цифровой код аналого-цифровым преобразователем, и в программе заложены точки, в которых подается тот или иной сигнал.

Применение устройства с приспособлениями позволяет существенно повысить эффективность тренировочного процесса спортсмена-легкоатлета за счет увеличения объема выполняемой во время тренировок работы и расширить функциональные возможности прототипа за счет использования, с усовершенствованиями, в легкой атлетике.

Источники информации

1. Патент RU №2085338 C1: 6 A63В 21/06.

2. Черкесов Ю.Т. Машины управляющего воздействия и спорт. - Майкоп, 1993. - С.62-71.

Изобретение относится к тренировочным устройствам. Блок переменного сопротивления состоит из основания с помостом, закрепленных на нем П-образных стоек и двух цепей, имеющих гнезда для установки грифа. На каждой из стоек закреплен с возможностью дискретной перестановки держатель для штанги стандартной длины. Цепи одними концами прикреплены к грифу штанги сверху, а другими - снизу и перекинуты через две пары вращающихся звездочек. На концах штанги размещены диски, обеспечивающие заданный режим постоянной нагрузки. К грифу прикреплена грудная обвязка альпиниста. Блок регистрации и обработки информации о параметрах движения состоит из узла измерения параметров движения, имеющего тензометрические датчики, и датчики линейного перемещения и угловых измерений. Датчики подключены через аналого-цифровые преобразователи к персональному компьютеру. К свободному концу дополнительного рычага прикреплена пружина-амортизатор, второй конец которой прикреплен к свободному концу первого рычага. Концы пружины-амортизатора связаны с концами рычагов с возможностью скольжения и вращения. Техническим результатом изобретения является повышение информативности о параметрах двигательных действий пользователя. 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для тренировки спортсменов, содержащее блок переменного сопротивления и блок регистрации и обработки информации о параметрах движения, первый из которых состоит из основания, в которое встроен помост, закрепленных на нем П-образных стоек, жестко соединенных между собой в верхней части двумя перемычками, на каждой из стоек закреплен с возможностью дискретной перестановки держатель для штанги стандартной длины, и двух цепей, имеющих гнезда для установки грифа, которые одними концами прикреплены к грифу штанги сверху, а другими - снизу и перекинуты через две пары вращающихся звездочек, из которых одна пара закреплена на валу на верхних перекладинах стоек, а другая - на двух осях, установленных на основании, при этом одна из цепей огибает пятую звездочку, аналогичную указанным четырем, подвижно закрепленную в вертикальной плоскости в средней части стойки с возможностью стопорения, и звездочку с отверстиями, ось которой консольно закреплена на основании, и на которой подвижно установлен рычаг с возможностью фиксации под разными углами с помощью подпружиненного пальца и отверстий, на концах штанги размещены диски, обеспечивающие заданный режим постоянной нагрузки, к грифу прикреплена грудная обвязка альпиниста, а блок регистрации и обработки информации о параметрах движения состоит из узла измерения параметров движения, имеющего тензометрические датчики, входящие в состав тензометрической платформы, встроенной в помост, и датчики линейного перемещения и угловых измерений, подключенные через аналого-цифровые преобразователи к персональному компьютеру, отличающееся тем, что к оси, консольно закрепленной на основании, подвижно с возможностью фиксации прикреплен дополнительный рычаг, к свободному концу которого одним концом прикреплена пружина-амортизатор, второй конец которой прикреплен к свободному концу первого рычага, при этом концы пружины-амортизатора связаны с концами рычагов с возможностью скольжения и вращения.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчиками угловых перемещений являются гониометры.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в оси, консольно закрепленной на основании, высверлено отверстие для винта, фиксирующего ее поворот.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что держатель штанги закреплен на стойках с помощью кронштейнов.5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вал первой пары звездочек и оси второй пары звездочек установлены соответственно на перекладинах и на основании посредством втулок с подшипниками.6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гриф штанги уменьшен в диаметре по концам.7. Устройство по пп.1 и 6, отличающееся тем, что облегченный и уменьшенный в диаметре на концах гриф штанги выполнен составным - с трубчатой средней частью, а на концах - облегченные и уменьшенные в диаметре стержни или трубки, прикрепленные к трубчатой части через ограничительные кольца.8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гриф облегчен за счет выполнения его из легкого прочного материала, например из титана, или из прочной пластмассы, или из тонкостенных стальных труб диаметром 3/4 дюйма и общим весом до 4 кг.9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем для дифференциации прикладываемой нагрузки используется набор пружин.10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно имеет альпинистскую беседку, пристегнутую к грудной обвязке альпиниста.11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем при выдаче нескольких звуковых сигналов используется повышение и/или понижение тональности звукового сигнала.12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в нем при подаче нескольких световых сигналов используется яркость свечения, или цветность, или частота переключения.