УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИНХРОНИЗАЦИИ ДВИЖЕНИЯ НОГ БЕГУНА Российский патент 2023 года по МПК A63B21/00 

Изобретение относится к области спорта, а именно к тренировочным устройствам и способам тренировки спортсменов бегу [A63B 21/00, A63B 21/02, A63B 21/4009, A63B 21/0618, A63B 22/00, A63B 22/02, A63B 22/12, A63B 22/20, A63B 23/00, A63B 23/02, A63B 23/04, A63B 69/0028, B62B 5/068].

Из уровня техники известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕНИРОВКИ БЕГУНОВ [RU 2046616 C1, опубликовано: 27.10.1995], содержащее пояс с закрепленными на его боковых сторонах планками, шарнирно связанными на уровне тазобедренного сустава с набедренными пластинами, несущими каждая ремни для ее крепления к бедру , направляющую с пружинами на концах и трос, отличающееся тем, что оно снабжено двумя пластинами, имеющими каждая ремни для ее крепления на внешней стороне голени и направляющую с пружинами на ее концах, и имеет нагрузочное устройство с гибкой тягой, несущей на конце С-образную скобу с установленными на ее внутренней стороне блоками, охваченными шнуром с роликами на его концах, при этом направляющие пластин установлены с возможностью изменения угла их наклона к продольной оси пластин и имеют элементы скольжения, размещенные между пружинами, а один из блоков скобы установлен с возможностью перемещения в направлении геометрического центра, причем элементы скольжения набедренных и голенных пластин соединены между собой тросами набедренных пластин, а тросы огибают соответствующие им ролики шнура.

Недостатком аналога является возможность тренировки спортсмена бегу только на месте, так как требует устройство в связи с особенностью своей конструкции требует соединения шнуром с опорной поверхностью. Кроме того, устройство синхронизирует только выброс бедра и захлест голени и не позволяет синхронизировать ноги спортсмена при беге, что делает его низкоэффективным.

Также известно УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕНИРОВКИ БЕГУНОВ [SU 1674869 A1, опубликовано: 07.09.1991], содержащее отягощение и средство для его крепления на внешней стороне бедра, включающее ремни, отличающееся тем. что, с целью повышения эффективности тренировки , средство для крепления отягощения включает две шарнирно связанные на уровне тазобедренного сустава пластины, одна из которых жестко связана с поясом, а другая несет С-образную направляющую и ролик, совмещенный с осью шарнира пластин, при этом отягощение установлено на направляющей свободно, подпружинено с обеих сторон переставными пружинами разной жесткости и несет шнур с ремнем для крепления к голени у щиколотки.

Недостатком аналога является низкая его эффективность при тренировке правильного синхронного движения ног спортсмена, так как отсутствует синхронная связь между ногами спортсмена. Данное устройство способно тренировать только способность к разгону бедра и способность к торможению.

Наиболее близким по технической сущности является ТРЕНАЖЕР ДЛЯ БЕГУНОВ [SU 1743621 A1, опубликовано: 30.06.1992], содержащий две направляющие с пружинами и средствами для крепления направляющих к бедру, включающими набедренные ремни и пояс, шнуры со скользящими элементами, размещенными в направляющих с возможностью продольного перемещения, и ремни для крепления свободных концов шнуров, отличающийся тем, что. с целью повышения эффективности тренировки, пояс имеет два диаметрально расположенных ролика, четыре упругих элемента для связи пояса с набедренными ремнями и два дополнительных шнура, а каждый из шнуров огибает передний ролик и связан с одним из упругих элементов, при этом дополнительные шнуры огибают задний ролик и каждый из них связан с одним из свободных упругих элементов и имеет ремень для крепления их к щиколотке.

Основной технической проблемой прототипа является низкая надежность и неудобство использования, обусловленные конструкцией устройства, в котором тяговыми элементами являются шнуры, смонтированные между передней и задней частью пояса через скользящие и направляющие элементы и поясом и щиколотки. Кроме того, такое устройство сложно в регулировке и обладает низкой эффективностью, так как «освобождает» усилие одной ноги на другое на участке траектории движения ног и тем самым теряется связь спортсмена с правильным движением ног, что может привести к новым ошибкам в движении ног.

Задача изобретения состоит в устранении недостатков аналогов и прототипа.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении возможности синхронизации частоты и амплитуды движений маховой и толчковой ног бегуна для совершенствования техники бега, повышения скорости и выносливости бегуна и эффективности проведения тренировок.

Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство для синхронизации движения ног бегуна, содержащее пояс и набедренные кольца, пояс имеет два диаметрально расположенных блока и элементы, соединяющие пояс с набедренными кольцами, отличающееся тем, что элементы, соединяющие пояс с набедренными кольцами, выполнены в виде жестких рычагов, шарнирно смонтированных своими верхними концами к поясу в районе тазобедренных суставов по бокам корпуса тела бегуна и неподвижно смонтированных своими нижними концами к набедренным кольцам, надеваемым на нижнюю треть бедер бегуна с возможностью поворота рычагов вдоль шарнира вместе с движение вперед и подъемом бедра маховой ноги и отклонением назад толчковой ноги, при этом с возможностью синхронного движения маховой и толчковой ног бегуна и оптимизации частоты и амплитуды синхронного движения ног, рычаги соединены между собой через диаметрально смонтированные вращаемые на поясе блоки пружинной тягой, с возможностью синхронизации вращения рычагов вдоль шарниров и передачи усилия от маховой ноги при подъеме бедра на толчковую для отклонения толчковой ноги назад и обратно.

В частности, рычаги могут быть выполнены регулируемыми по длине.

В частности, кольца могут быть выполнены в виде гибких ремней, обручей из пластика или металла.

В частности, кольца могут быть выполнены замкнутыми и размыкаемыми.

В частности, концы размыкаемых колец снабжены застежками.

В частности, верхний конец рычага может быть выполнен в виде неподвижного относительно рычага блока, желоб которого ориентирован вдоль плоскости рычага, параллельной поверхности бедра.

В частности, тяга содержит два отрезка троса, смонтированные одними концами к пружине, а другими к рычагам с возможностью их размещения на блоках.

В частности, рычаги смонтированы на вставках, смонтированных на поясе вниз.

Краткое описание чертежей.

На фиг.1 показан общий вид устройства для синхронизации движения ног бегуна с опущенными вниз рычагами.

На фиг.2 показан спортсмен с надетым на него устройством для синхронизации движения ног.

На фиг.3 показаны графики взаимосвязи угловых перемещений бедер спортсмена.

На фигурах обозначено: 1 - рычаги, 2 - кольца, 3 - блоки рычагов, 4 - пояс, 5 - поясные блоки, 6 - пружина тяги, 7 - тросы тяги, 8 - вставки.

Осуществление изобретения.

Сущность изобретения заключается в оптимизации параметров бегового шага на основе использования спортсменом-бегуном синхронизирующего движения ног устройства и информации, получаемой от синхронизирующего устройства о структуре движений ног.

Устройство для синхронизации движения ног бегуна содержит пару диаметрально расположенных относительно корпуса бегуна рычагов 1 по его бокам (см.Фиг.1), выполненных из твердого материала, например, металла. Рычаги 1 преимущественно выполнены плоскими. Рычаги 1 выполнены длинной, равной расстоянию от тазобедренного сустава до нижней трети бедра бегуна. В одном из вариантов реализации упомянутые рычаги 1 могут быть выполнены регулируемыми по длине, например, телескопическими или составными. Рычаги 1 содержат нижние и верхние концы.

Нижний конец каждого из рычагов 1 неподвижно смонтированы к набедренному кольцу 2, ортогонально отстоящему от рычага 1, при этом плоскость кольца 2 расположена перпендикулярно продольной оси симметрии рычага 1. Кольца 2 могут быть выполнены в виде гибких ремней, обручей из пластика или металла, охватывающими нижнюю треть бедра спортсмена. Кольца 2 могут быть выполнены замкнутыми и размыкаемыми. В случае выполнения колец 2 размыкаемыми, их концы снабжены застежками, например, ременными пряжками, фастекс и т.д.

Каждый из рычагов 1 своими блоками рычагов 3 шарнирно смонтированы на гибком поясе 4, охватывающем талию спортсмена с возможностью отклонения рычагов 1 вдоль шарнира вместе с бедрами спортсмена. Упомянутый пояс 4 выполнен регулируемым по длине, для чего может быть предусмотрена ременная пряжка, застежки фастекс, кольца и т.д. для их замыкания друг с другом.

В одном из вариантов реализации верхний конец каждого из рычагов 1 выполнен в виде неподвижного относительно рычага 1 блока рычага 3, желоб которого ориентирован вдоль плоскости рычага 1, параллельной поверхности бедра.

Над рычагом 1 на поясе 4 со смещением вперед шарнирно смонтировано по одному поясному блоку 5 с возможностью их вращения на поясе.

Рычаги 1 через поясные блоки 5 связаны между собой тягой, выполненной в виде двух тросов тяги 7, между которыми смонтирована пружина тяги 6.

В варианте реализации рычагов 1 с блоками рычагов 3 тросы тяги 7 своими концами смонтированы к задним частям относительно корпуса тела спортсмена рычагов 1, пропущены по желобам блоков рычагов 3 вперед под поясные блоки 5, по желобам которых упомянутые тросы тяги 7 выведены наверх и назад относительно корпуса тела спортсмена и соединены своими вторыми концами с концами пружины тяги 6. Блоки рычагов 3 предусмотрены с возможностью снижения трения скольжения тросов тяги 7.

Для обеспечения жесткости конструкции рычаги 1 непосредственно или своими блоками рычагов 3 смонтированы на вставках 8, смонтированных на поясе 4 вниз.

Такая конструкция из рычагов 1, соединенных между собой тягой 6 посредством блоков рычагов 4 и поясных блоков 5 позволяет синхронизировать движения рычагов 1 (бедер, а значит и ног) при беге и ходьбе, а также при стартовом ускорении и финишном торможении скорости перемещения спортсмена путем передачи усилия с помощью пружины тяги 6 от маховой ноги при подъеме бедра на толчковую ногу для ее отклонения назад и обратно - передачи усилия от толчковой ноги при ее перемещении после толчка вперед на маховую ногу для ее опускания. Работа устройства основана на передаче энергии от маховой ноги к толчковой и обратно.

Устройство для синхронизации движения ног бегуна работает следующим образом.

Устройство для синхронизации ног бегуна надевают на спортсмена. В варианте реализации колец 2 в виде замкнутых обручей спортсмен сначала продевает каждую из ног в каждое из упомянутых колец 2, так, чтобы застежка пояса 4 находилась спереди. Затем спортсмен поднимает устройство вдоль ног, охватывает талию ремнем 4 и застегивает ремень спереди на талии. Также возможен вариант реализации ремня 4 изначально замкнутым и регулируемым по длине, так чтобы можно было его надеть, поднимая устройство за ремень 4 вдоль ног спортсмена и таза, размещая на талии и регулируя ремень 4 по длине для плотного охвата талии спортсмена. В варианте реализации колец 2 разомкнутыми, вначале спортсмен может надеть ремень 4 на талию указанными выше способами, а затем охватывая концами колец 2 бедра, спортсмен соединяет и застегивает кольца 2 для облегания их вокруг бедер спортсмена.

Важным условием является то, что блоки рычагов 3 при надетом устройстве должны быть расположены напротив тазобедренных суставов, кольца 2 должны охватывать бедра в нижней третьей части бедер, а пружина тяги 6 должна быть расположена вдоль поясницы спортсмена (см.Фиг.2).

Далее спортсмен переходит тренировке бега.

При беге при движении первой ноги вперед, например, правой, являющейся в этот момент времени маховой, и подъема бедра этой ноги вверх вместе с подъемом бедра поворачивается рычаг 1, закрепленный кольцом 2 на правой ноге. Рычаг 1 поворачивается относительно блока рычага 3. Вместе с поворотом рычага 1 и соответственно блока рычага 3 трос тяги 7 скользит вместе с вращением блока рычага 3 и поясничного блока 5 и натягивает пружину тяги 6. Конечная длина пружины тяги 6 рассчитана исходя из правильного положения ног и корпуса тела спортсмена при беге (длина шага, высота подъема бедра, положение корпуса). За счет того, что ноги спортсмена взаимосвязаны посредством тяги, в момент максимального натяжения пружины тяги 6 вторая нога спортсмена, которая находится в опущенном на пол положении, «получает сигнал» для начала движения от первой поднятой ноги спортсмена, которая находится в этот момент в максимально поднятом положении, необходимом для правильной техники бега. С «получением сигнала», вторая нога спортсмена «стремясь» снизить усилие, созданное на нее тягой с учетом того, что бедро первой ноги находится в максимально поднятом для совершения правильного бега положении, толчковая нога максимально правильно отклонена назад и совершает толчок для отталкивания и ускорения бегуна, при этом длина шага в этот момент также максимальная для совершения правильного бега. После отталкивания бегуна толчковой ногой при беге бедро этой ноги начинает движение вперед и тем самым через тягу передает усилие на бывшую до этого момента маховую ногу для ее движения назад и опускания бедра этой ноги, бывшая толчковая нога становится маховой, идет ее движение вперед, нога сгибается в колене и бедро поднимается. Теперь уже происходит поворот рычага 1 относительно блока рычага 3 второй ноги вверх, а рычаг 1 первой ноги поворачивается вниз. Вместе с поворотом рычагов 1 тросы тяги 7 скользят вместе с вращением блоков рычагов 3 и поясничных блоков 5. За счет синхронного движения рычагов 1 натяжение пружины тяги 6 сохраняется, что является постоянным информационным сигналом для спортсмена о том, что взаимное перемещение его ног и бедер правильное.

На фиг.3 пунктирной линией показан график взаимосвязи угловых перемещений бедер бегуна, имеющего типичную ошибку при выполнении раннего маха, что создает невыгодные условия взаимодействия ног с опорой. На графике видно (участок 1-2), что фаза амортизации проходит при уменьшении величины углового перемещения бедра толчковой ноги, что не может не повлиять на увеличение времени «тормозного» участка горизонтальной составляющей опорного усилия. При этом величина углового перемещения бедра маховой ноги достигает больших величин задолго до завершения амортизации, тем самым создавая дополнительные перегрузки в первой половине опоры. Анализируя график, наглядно показывающий наличие у спортсмена типичных ошибок, таких как задержка ноги после отталкивания и неправильное складывание ее (штрих-пунктирная линия) (с «захлестом» голени «вверх-назад», что увеличивает время нахождения ноги в задней крайней точке). На графике это отражается формой отрезка кривой 4-5-6, когда после отталкивания бедро в течение определенного времени не перемещается относительно туловища. В это же время спортсмен начинает активно опускать другую ногу на опору, что ведет к рассогласованию движений ног и отражается на эффективности бега. Следствием этих типичных ошибок является невысокая частота беговых движений, так как в обоих описанных случаях время цикла увеличивается. Формирование правильной структуры движений ног изменяющей реальный график (в виде «восьмерки») в сторону модельного графика (форма «гиперболы») (сплошная линия) возможно с помощью заявленного устройства путем синхронизации движения бедер (ног) при беге, ходьбе, при стартовом ускорении и финишном торможении скорости перемещения спортсмена путем создания усилия с помощью рычагов 1, соединенных между собой пружиной тягой 6, передающие энергию от маховой ноги к толчковой и обратно при подъеме одной ноги для отклонения второй ноги назад.

Испытание устройства для синхронизации движения ног бегуна проводилось десятью добровольцами из числа студентов-первокурсников факультета физической культуры. После пяти занятий добровольцы смогли полностью изменить форму графика, избавившись от индивидуальных ошибок в структуре бегового шага. Выполнение добровольцами задания с устройством для синхронизации движения ног бегуна, направленного на изменение («уплощение восьмерки»), характерных реальных особенностей взаимосвязи угловых перемещений бедер при беге (приближение к модели более квалифицированного бегуна), привело к увеличению темпа движений на 4.1% (p<0.01) при уменьшении длины беговых шагов на 3.2% (p<0.05) и улучшении коэффициента ритмовой активности на 2.8% (p<0.05), а также при уменьшении величин внутрицикловых колебаний скорости бега на 3.9% (p<0.01). Формирование техники бега с повышенной частотой происходит путем исправления ошибок в структуре движений ног, что показывает на высокую эффективность устройства, так как интенсификация бега связана с рациональными перестройками целостного движения.

Технический результат - обеспечение возможности синхронизации частоты и амплитуды движений маховой и толчковой ног бегуна для совершенствования техники бега, повышения скорости и выносливости бегуна и эффективности проведения тренировок достигается за счет соединения бедер бегуна неподвижно закрепленными на его бедрах с внешней стороны рычагах 1, соединенных между собой вдоль поясницы бегуна пружинной тягой, обеспечивающей передачу усилия от маховой ноги толчковой и обратно при беге и исключения индивидуальных ошибок в структуре бегового шага и изменения графика движения ног.

Изобретение относится к области спорта, а именно к тренировочным устройствам и способам тренировки спортсменов бегу. Технический результат - обеспечение возможности синхронизации частоты и амплитуды движений маховой и толчковой ног бегуна для совершенствования техники бега, повышения скорости и выносливости бегуна и эффективности проведения тренировок достигается за счет того, что устройство для синхронизации движения ног бегуна содержит пояс и набедренные кольца, пояс имеет два диаметрально расположенных блока и элементы, соединяющие пояс с набедренными кольцами, согласно изобретению элементы, соединяющие пояс с набедренными кольцами, выполнены в виде жестких рычагов, шарнирно смонтированных своими верхними концами к поясу в районе тазобедренных суставов по бокам корпуса тела бегуна и неподвижно смонтированных своими нижними концами к набедренным кольцам, надеваемым на нижнюю треть бедер бегуна с возможностью поворота рычагов вдоль шарнира вместе с движением вперед и подъемом бедра маховой ноги и отклонением назад толчковой ноги, при этом с возможностью синхронного движения маховой и толчковой ног бегуна и оптимизации частоты и амплитуды синхронного движения ног рычаги соединены между собой через диаметрально смонтированные вращаемые на поясе блоки пружинной тягой, с возможностью синхронизации вращения рычагов вдоль шарниров и передачи усилия от маховой ноги при подъеме бедра на толчковую для отклонения толчковой ноги назад и обратно. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для синхронизации движения ног бегуна, содержащее пояс и набедренные кольца, пояс имеет два диаметрально расположенных блока и элементы, соединяющие пояс с набедренными кольцами, отличающееся тем, что элементы, соединяющие пояс с набедренными кольцами, выполнены в виде жестких рычагов, шарнирно смонтированных своими верхними концами к поясу в районе тазобедренных суставов по бокам корпуса тела бегуна и неподвижно смонтированных своими нижними концами к набедренным кольцам, надеваемым на нижнюю треть бедер бегуна с возможностью поворота рычагов вдоль шарнира вместе с движением вперед и подъемом бедра маховой ноги и отклонением назад толчковой ноги, при этом с возможностью синхронного движения маховой и толчковой ног бегуна и оптимизации частоты и амплитуды синхронного движения ног рычаги соединены между собой через диаметрально смонтированные вращаемые на поясе блоки пружинной тягой, с возможностью синхронизации вращения рычагов вдоль шарниров и передачи усилия от маховой ноги при подъеме бедра на толчковую для отклонения толчковой ноги назад и обратно.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рычаги могут быть выполнены регулируемыми по длине.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольца могут быть выполнены в виде гибких ремней, обручей из пластика или металла.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что кольца могут быть выполнены замкнутыми и размыкаемыми.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что концы размыкаемых колец снабжены застежками.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что верхний конец рычага может быть выполнен в виде неподвижного относительно рычага блока, желоб которого ориентирован вдоль плоскости рычага, параллельной поверхности бедра.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тяга содержит два отрезка троса, смонтированные одними концами к пружине, а другими к рычагам с возможностью их размещения на блоках.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что рычаги смонтированы на вставках, смонтированных на поясе вниз.