СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОДЪЕМНОЙ СИЛЫ В ТРЕНАЖЕРАХ ИНЕРЦИОННОГО ТИПА Российский патент 2011 года по МПК A63B22/00 

Изобретение относится к области спорта, развлечений и аттракционов. Тренажер позволяет моделировать ситуации, при которых человек испытывает физические нагрузки де-факто и вынужден на них реагировать, выполняя те же действия, что и на открытой пересеченной местности.

Так, известен способ тренировки спортсменов для развития координации движений при выполнении сложных движений человека в пространстве, осуществляемый, например, на батуте - сетке с резиновыми амортизаторами, предназначенной для выполнения прыжков, сальто и различных поворотов (БСЭ, М., "Советская энциклопедия", 1970, изд.3, т.3, с.124).

Этот способ тренировки позволяет отрабатывать технику координации движения тела при его перемещении в пространстве, но не позволяет создать достаточные физические нагрузки на человеческий организм при его перемещении в пространстве.

Известны также различные тренажеры, позволяющие создать физические нагрузки на различные группы мышц, но не позволяющие производить тренировку координации движения (РСТ № 94/27678, опубл. 08.12.94).

Известен способ тренировки координации движения, заключающийся в перемещении тела в пространстве с периодическим изменением его положения с силовым нагружением, который позволяет развивать навыки позиционной устойчивости спортсмена за счет формирования реакции спортсмена на изменяемую по направлению и величине внешнюю нагрузку, направленную на вывод его из положения устойчивого равновесия (ЕР 0488436, опубл. 07.11.91). Данный способ позволяет отрабатывать некоторые движения, сочетающие координацию и выработку навыков по сохранению позиционной устойчивости спортсмена.

Недостатком известного способа тренировки является ограниченная возможность отработки координации движения при создании соответствующей физической нагрузки на различные группы мышц. Другим недостатком этого известного способа является то, что он основан на развитии уже имеющихся у спортсмена навыков сохранения позиционной устойчивости, которые являются результатом его физического развития, состояния вестибулярного аппарата и способности реагирования на изменяющиеся условия. Таким образом, данный способ больше направлен на развитие природных данных спортсмена, чем на формирование новых способностей.

Современные тенденции развития игровых видов спорта, направленные на увеличение скоростей и физических нагрузок, требуют от спортсмена быстроты мышления: ориентирования в экстремальных соревновательных ситуациях с учетом свойств покрытия игрового поля; исполнения правильно технических приемов в минимальные отрезки времени, сохранения при этом позиционной устойчивости независимо от вида, силы и направления силового воздействия, т.е. необходим высокий автоматизм действий в условиях статокинетических помех. Это требует расширения функциональных возможностей спортсмена, особенно повышения его статокинетической помехоустойчивости (позиционной устойчивости), а также повышения устойчивости и выносливости вестибулярного анализатора, который играет ведущую роль в реализации перечисленных задач.

Наиболее близким к настоящему изобретению является устройство для тренировки координации движения для развития позиционной устойчивости спортсмена внешнему воздействию, заключающейся в формировании реакции спортсмена на изменяемую по направлению и величине внешнюю нагрузку, направленную на вывод его из положения устойчивого равновесия (RU № 1776420, А63В 22/00, опубл. 23.11.1992).

Данное решение принято в качестве прототипа для всех заявленных объектов.

Известный способ тренировки реализуется с использованием вращающейся платформы, которая получает регулируемое вращательное движение от электропривода. При этом специальным устройством может изменяться угол наклона платформы. Помещаемый на платформу спортсмен за счет большего ее диаметра может выполнять различные технические приемы при ее вращении. Это может быть удар по воротам, бросок в корзину и т.п., т.е. точностно-целевые приемы, а также сложнокоординационные приемы в гимнастике, фигурном катании и других видах спорта. Путем многократных повторений технических приемов наряду с развитием статокинетической помехоустойчивости у спортсменов формируются и сложнокоординационные двигательные навыки.

Недостатком данного устройства является то, что в рамках тренировок не могут быть достигнуты реальные условия, в которых спортсмену придется выполнять те или иные отработанные на платформе технические приемы. Особенностью данного способа является то, что находящийся на платформе спортсмен в зависимости от его положения от геометрического центра попадает под действие инерционных воздействий различных величин. В силу приспосабливаемости после некоторого времени спортсмен начинает ориентироваться на платформе и заранее знает, на каком его участке удаления от центра на него будет оказано заранее ожидаемое силовое внешнее воздействие. Данный способ хорошо организует развитие вестибулярного анализатора, но способствует привыканию к заранее определенным условиям.

Для таких видов спорта, как слалом, фристайл, важнейшими являются выносливость вестибулярного анализатора и сохранение позиционной устойчивости независимо от окружающих условий, времени и величины силового воздействия. Таким образом, для развития данных компонент у спортсмена условия тренировки должны быть максимально приближены к реальным действиям. Так как использование механических тренировочных устройств в силу их конструкций не позволяет выработать алгоритм воздействия на спортсмена, адекватный реальным условиям на местности, то представляется целесообразным изменить условия тренировок. Изменение условий заключается в том, что тренировка должна представлять собой совокупность действий, направленных на формирование силовых опорных конструкций, определенное положение которых организует у спортсмена высокую позиционную устойчивость внешнему воздействию.

Технический результат, который может быть получен при реализации предложенного устройств, заключается в повышении эффективности тренировки за счет создании эффективного, достаточно простого устройства тренировки, развивающей координацию движения и статокинетическую помехоустойчивость спортсмена внешнему силовому воздействию в реальных условиях, повторяющих условия проведения спортивного состязания.

Указанный технический результат в тренажерах инерционного типа достигается тем, что способ имитации горнолыжной трассы при спуске пользователя, заключающийся во вращении наклонной замкнутой по кругу опорной поверхности, на которой размещен пользователь, вокруг своей наклоненной оси вращения, на которой размещен пользователь, отличается тем, что для имитации рельефа горнолыжной трассы имеются элементы различного профиля, установленные в разных точках опорной поверхности для изменения местоположения пользователя.

При этом в качестве наклонной замкнутой по кругу опорной поверхности используют выполненный с возможностью вращения корпус тренажера в виде усеченного конуса или усеченного параболоида.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата,

Настоящий способ регулирования подъемной силы в тренажерах инерционного типа рассматривается на конкретном примере выполнения такого тренажера. На чертеже представлено устройство инерционного тренажера в виде усеченного конуса.

Согласно настоящему изобретению рассматривается способ имитации горнолыжной трассы при спуске пользователя, который заключается во вращении наклонной замкнутой по кругу опорной поверхности, на которой размещен пользователь, вокруг своей наклоненной оси вращения, при этом для имитации рельефа горнолыжной трассы изменяют угол наклона оси вращения опорной поверхности относительно земли. А в качестве наклонной замкнутой по кругу опорной поверхности используют выполненный с возможностью вращения корпус тренажера в виде усеченного конуса или усеченного параболоида.

Данный способ может быть рассмотрен на примере инерционного тренажера, пример исполнения которого описан ниже.

Инерционный тренажер (см. чертеж) представляет собой устройство типа центрифуги, состоящее из корпуса 1, вращаемого вокруг наклонной центральной оси посредством по крайней мере одного ведущего колеса 2, смонтированного в системе опорных колес 3, расположенных как под корпусом 1, так и по его бокам. Корпус опирается наружной поверхностью на эти колеса и при вращении по крайней мере одного ведущего колеса 2 за счет контакта последнего с корпусом 1 осуществляется передача вращения от ведущего колеса 2 корпусу 1. Корпус выполнен с дном и боковой стенкой, расположенной наклонно к дну, и установлен на систему опорных колес на опорной поверхности, при этом корпус выполнен в виде усеченного конуса с отверстием у вершины и бортиком ограждения по периметру или усеченного параболоида с отверстием у вершины и бортиком ограждения по периметру, при этом продольная ось усеченного конуса или усеченного параболоида расположена наклонно по отношению к опорной поверхности. Ведущее колесо 2 своей осью 4 через приводное устройство прямого преобразования вращающего момента или реверсное 5 связано с приводным двигателем 6 (как пример, такой двигатель может быть выполнен электрическим). Опирается корпус 1 тренажера через систему ведущих колес 2 и ведомых колес 3, расположенных вокруг корпуса 1, на опоры 7, которые, в свою очередь, крепятся к опорной поверхности 8 и как минимум к двум колонам 9. В центре корпуса 1 тренажера выполнен входной проем 10 (может быть выполнен в виде трапа или двери). Корпус 1 тренажера оснащен бортом 11, с приспособлениями удержания 12 для подъема пользователя наверх для последующего спуска. Площадка 13 перед входом в тренажер. Круглая неподвижная направляющая опора 14, по которой скользит кромка корпуса 1 тренажера при вращении, имеет самостоятельное крепление и предназначена для удержания корпуса в наклонном положении. Данная площадка может быть выполнена с возможностью изменения своего наклонного положения, что позволит регулировать угол наклона корпуса 1 относительно опорной поверхности 8. Неподвижное ограждение 15 защищает от попадания предметов сверху во входную зону и может быть выполнена в виде сетки, для имитации рельефа горнолыжной трассы имеются элементы 16 различного профиля (например, выступы, впадины), установленные в разных точках опорной поверхности для изменения местоположения пользователя, что позволяет получать любой рельеф пересеченной местности с любым заданным ландшафтом.

Основная идея тренажера заключается в том, чтобы создать аутовизуальные и мышечные нагрузки на спортсмена, что достигается при движении спортсмена по наклонной поверхности конусообразного корпуса, с любым заданным ландшафтом, обеспечивающим практически любой рельеф пересеченной местности. Главная задача - регулирование подъемной силы при скольжении по наклонной поверхности корпуса тренажера, как против направления вращения тренажера, так и по ходу.

Рассмотрим три характерные точки корпуса тренажера, вращающегося наподобие наклонной центрифуги.

В точке "А" угол естественного склона наибольший и обеспечивается максимальный эффект скатывания вниз. В точке "Б" и "В" склон пологий, угол между землей и плоскостью корпуса тренажера в два раза меньше. Отсюда разница в скорости, соответственно и длине отрезка маршрута, проходимые за равные промежутки времени. Если движение осуществляется против вращения корпуса тренажера, то лыжник остается на месте, а снежная трасса на него набегает, а поскольку трасса замкнута, то при желании спортсмен может находиться в этом режиме сколько угодно долго, регулируя силу сцепления с плоскостью, демонстрируя технологии слаломиста. В точке «Г» наклон отсутствует, что характерно для движения по равнине.

Корпус 1 тренажера при вращении моделирует склон горы с различным заданным рельефом. Пользователь вынужден предпринимать действия: мускульные усилия для закладывания виражей, наклоны для фиксации центра тяжести тела в пространстве и т.д., как реакцию на условия, создаваемые тренажером, имитирующим выбранную среду. Работа тренажера основана на взаимодействии моментов импульсов двух физических тел - лыжника и корпуса тренажера. Внутренняя поверхность тренажера имеет в каждой точке различное угловое соотношение между горизонтом земли и плоскостью тренажера и при некотором угле наклона, когда взаимодействующие силы с учетом коэффициента трения скольжения придут в равновесие, то при дальнейшем увеличении угла наклона начнется скольжение вниз. В какой-то момент времени за счет перехода в зону меньшего наклона и продолжения действия сцепления лыжника с поверхностью тренажера начнется подъем лыжника в исходную точку, до тех пор, пока снова силы, вызывающие спуск спортсмена на более низкий уровень, не преодолеют силы сцепления. На практике это будут действия спортсмена в постоянном поиске "золотой середины". Отсюда все действия, как при спуске слаломиста. Этот эффект достигается при движении лыжника навстречу вращению корпуса тренажера.

Лыжник может находиться в неподвижном состоянии относительно неподвижного предмета на земле, при этом скользить по поверхности корпуса тренажера. И чем быстрее вращение тренажера, тем большее смещение в верхнюю его зону и, как следствие, увеличение скорости скольжения. Другая ситуация будет при спуске в сторону вращения корпуса тренажера, когда скорости корпуса тренажера и лыжника суммируются. Здесь возможны трюки фристайла.

Конструктивные особенности тренажера позволяют образовывать рельеф с любыми углами склона, начиная от горизонтального и до вертикального.

Приводим во вращение вокруг наклонной оси корпус 1 в виде усеченного конуса, тогда спортсмен, ступивший на поверхность корпуса, приобретает начальное ускорение и имеет возможность приблизиться к борту 11, где имеются устройства 12, обеспечивающие удержание спортсмена при подъеме его на требуемую высоту для начала отработки спуска или выполнения других спортивных упражнений. Подъем и перемещение в верхнюю зону можно осуществить, используя удержание на поверхности корпуса за счет сцепления его поверхности с лыжами при вращении корпуса тренажера вокруг своей наклонной оси.

Способ имитации условий движения при спуске по наклонной плоскости корпуса тренажера, выполненного в виде усеченного конуса, заключается во вращении корпуса вокруг своей наклонной оси, когда его вращение меняет положение пользователя в пространстве, что приводит к изменению соотношения сил, действующих на пользователя.

Настоящее изобретение промышленно применимо, может быть реализовано с использованием известных технологий построения спортивных сооружений, для проведения игр в г. Сочи.

Изобретение относится к области спорта, развлечений и аттракционов. Способ имитации условий движения при спуске по наклонной плоскости корпуса тренажера, выполненного в виде усеченного конуса, заключается во вращении корпуса вокруг своей наклонной оси, когда его вращение меняет положение пользователя в пространстве, что приводит к изменению соотношения сил, действующих на пользователя. Способ имитации горнолыжной трассы заключается во вращении наклонной замкнутой по кругу опорной поверхности, на которой размещен пользователь, вокруг своей наклоненной оси вращения. Для имитации рельефа горнолыжной трассы имеются элементы, установленные в разных точках опорной поверхности для изменения местоположения пользователя. Технический результат заключается в повышении эффективности тренировки за счёт развития координации движения и статокинетической помехоустойчивости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ имитации горнолыжной трассы при спуске пользователя, заключающийся во вращении наклонной замкнутой по кругу опорной поверхности, на которой размещен пользователь, вокруг своей наклоненной оси вращения, отличающийся тем, что для имитации рельефа горнолыжной трассы имеются элементы, установленные в разных точках опорной поверхности для изменения местоположения пользователя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве наклонной замкнутой по кругу опорной поверхности используют выполненный с возможностью вращения корпус тренажера в виде усеченного конуса или усеченного параболоида.