Устройство для тренировки и контроля подготовленности яхтсменов Советский патент 1990 года по МПК A63B69/00 A63B23/02 

сл

ю о

Изобретение относится к спортивным тренажерам, в частности к устройствам для тренировки яхтсменов, и позволяет вести контроль подготовленности яхтсменов при тренировке.

Цель изобретения - повышение эффективности тренировки за счет контроля сигнала ошибки откренивания и контроля сердечной деятельности спортсмена.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - конструкция имитатора объекта тренировки, на фиг. 3 - графики записи показателей, характеризующих процесс динамического откренивания.

Устройство для тренировки яхтсменов содержит имитатор 1 яхты, установленный с возможностью откренивг ния, электропривод 2, гибкую тягу 3, датчик 4 крена, установленный на имитаторе 1 яхты, самописец 5, средство 6 закрепления спортсмена на имитаторе 1 яхпг, причем электропривод 2 через гибкую тягу 3 связан с имитатором 1 яхты, ъ датчик 4 крена связан с первым входом самописца 5. Устройство содержит также блок 7 утав- ления электроприводом, измеритель 8 ошибки откренивания, измеритель 9 частоты пульса, счетчик 10 кардиоиуп „т:ьсов, причем блок 7 управления электроприводом содержит переключатель 11, генератор 12 отор- ных частот, делитель 13 частоты, схему И НН 14, RS-триггер 15, триггер 16 запус- ка-ociaiiORa, счетчик 17 адреса, блок 18 памяти, счсмчик 19 времели эксперимента и секундомер 20.

И меритель 8 ошибки открепивания со держит преобразователь 21 напряжение- частота, звуковой индикатор 22, аналоге цифровой преобразователь 23, арифметическое устройства 24 н индикатор 25. Электропривод 2 содержит последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь 26, усилитель 27 и электродвигатель 28.

Причем выход генератора 12 опорных частот связан с входом делителя 13 частоты, первый и второй выходы которого связаны с первым и вторым входами измерителя 9 частоты пульса, третий выход делителя 13 частоты связан с первым входом электронного секундомера 20, четвертый выход делителя 13 частоты связан с первым входом схемы И---НЕ 14, с первым входом счетчика 17 адреса, с первым входом счетчика 19 времени эксперимента. Первый выход переключателя 1 связан с вторым входом усилителя 27, второй и третий выходы переключателя 11 связаны с третьим и четвертым входами триггера 16 запуска-останова, четвертый выход переключателя 11 связан с вторым входом счетчика 19 времени эксперимента, пятый вы- xo,i переключателя 11 связан с первым входом US-триггера, выход которого связан с вторым входом схемы И-НЕ 14, выход

0

0

5

5

0

5

счетчика 19 времени эксперимента связан с вторым входом RS-триггера, первый выход триггера запуска-останова связан с третьим входом счетчика 19 времени эксперимента, второй выход триггера 16 запуска- останова связан с вторым входом счетчика 17 адреса, с вторыми входами электронного секундомера 20 и счетчика 10 кар- диоимпульсов, выход счетчика 17 адреса связан с входом блока 18 памяти, выход которого связан с входом цифроаналогового преобразователя 26. Первый выход измерителя 9 частоты пульса связан с первым входом счетчика кардиоимпульсов, пятый выход делителя 13 частоты связан с вторыми входами аналого-цифрового преобразователя 23 и арифметического устройства

24,выход которого связан с индикатором

25.Выход датчика 4 крена связан через преобразователь 21 напряжение-частота со звуковым индикатором 22, выход датчика крена связан с первым входом аналого-цифрового преобразователя 23, выход которого связан с первым входом арифметического устройства 24. Выход цифроаналогового преобразователя 26 связан с вторым входом самописца 5, второй выход измерителя пульса связан с третьим входом самописца 5.

Измеритель 9 частоты пульса объединяет последовательно соединенные датчик 29 пульса, усилитель-ограничитель 30, схему 31 сравнения, арифметическое устройство 32, индикатор 33 мгновенных значений ЧСС и цифроаналоговый преобразователь 34, при этом усилитель-ограничитель 30 соединен со счетчиком 25 суммы R-импульсов кардиоимпульсов, а цифроаналоговый преобразователь 34 - с самописцем 5.

В измерителе 9 текущих значений ЧСС с датчика 29 пульса кардиосигналы поступают на усилитель-ограничитель 30, преобразующий R-зубец кардиосигнала в импульсы стандартной длительности и амплитуды. Далее они подаются на вход схемы 31 сравнения, где осуществляется заполнение R-R интервала кардиоимпульсов импульсами опорной частоты. С выхода схемы 31 сравнения сформированные пачки импульсов проходят на вход арифметического устройства 32, в котором осуществляется преооразование вида -, где m -

™L

71

0

5

число тактовых импульсов, укладывающихся в минутный интервал; п - число тактовых импульсов, уложившихся в данный R-R интервал. Результат этого преобразования в виде цифрового хода поступает на индикатор 33. Одновременно цифровой код в цифроаналоговом преобразователе 34 преобразуется в аналоговый сигнал, поступающий на самописец 5.

Счетчик 10 кардиоимпульсов включает последовательно соединенные счетчик 35 R- интервалов и индикатор 36 суммарного числа сердечных сокращений за время работы и

производит суммирование импульсов R-зуб- ца кардиосигнала в счетчике 35 с последующей их регистрацией на индикаторе 36.

В блоке 8 ошибки аналоговый сигнал с датчика 4 крена поступает на аналоге- цифровой преобразователь 23, где преобразуется в цифровую форму, и поступает в арифметическое устройство 24, которое выпол(,

няет операцию вида , где k - кодовое значение угла отклонения рамы относительно заданного положения; t - значение временного интервала дискретизации преобразования аналогового сигнала угла крена в цифровой код. С выхода арифметичес- кого устройства 24 кодовые сигналы поступают на индикатор 25 ошибки по поддержанию крена. Одновременно сигнал с датчика 4 крена регистрируется самописцем 5 и подается на вход преобразователя 21 напряжение-частота, с выхода которого он поступает на электроакустический индикатор 22.

Блок 18 памяти выполнен в виде программируемого запоминающего устройства, где записаны в цифровом виде управляю- щие сигналы на электродвигатель.

Средство создания нагрузки объединяет последовательно соединенные цифроаналого- вый преобразователь 26, усилитель 27 мощности и реверсивный электродвигатель 28, который связан с имитатором 1 объекта тренировки посредстьом эластичного элемента 3, один конец которого укреплен за раму 37 с расположенной на ней опорой 38 для тела спортсмена и средством удерживания ног, а второй конец эластичного элемента 3 соединен с валом реверсивного электродвигателя 28. установленного на основании 39, к которому шарнирно крепится рама 37.

Посредством блока 7 управления тренер задает время работы тренируемого, производит запуск и экстренный останов уст- ройства. В процессе работы устройства блок ,7 управления выдает управляющие сигналы для приема, обработки и регистрации текущей информации.

Задание режимов работы устройства осуществляется узлом 11 коммутаций, состоя- щим из набора кнопочных переключателей, коммутирующих потенциалы земли и источника питания на соответствующие шины. Посредством кодовой комбинации указанных потенциалов, вводимых в счетчик 19 интервалов, устанавливается необходимое время эксперимента1. С нажатия кнопки «Пуск узла 11 коммутации формируется импульс, который осуществляет запуск триггера 15. Далее сигнал через схему 14 сравнения проходит на триггер 16 запуска-останова и запускает его. Тем самым разрешается работа счетчика 19 интервалов, служащего для отслеживания времени эксперимента, счетчика 17 адреса для выбора информации

из блока 18, электронного секундомера 20, счетчика 35 R-импульсов счетчика 10 ЧСС за счет подачи на их входы управляющих импульсов, разрешающих счет. Формирование тактовых импульсов осуществляется в генераторе 12 опорных частот. На выходах делителя 13 образуется необходимый набор частот, требующихся для работы узлов и блоков устройства в целом.

Устройство работает следующим образом.

Спортсмен располагается на опоре, на нем закрепляют датчик пульса, подают питание на устройство. По показателям индикатора 33 мгновенных значений пульса, а также характеру вариаций амплитуды пульсограммы оценивают функциональное состояние спортсмена в покое и в соответствии с ним проводят дозировку нагрузки, Для этого нажатием соответствующей кнопки переключателя 11 устанавливают требуемое время работы по выполнению откре- нивания, разворотом датчика 4 крена задают номинальное положение рамы 37, которое предстоит поддерживать спортсмену в процессе откренивания, а подачей управляющего напряжения с переключателя 11 на вход усилителя 27 мощности выставляют противодействующий момент, который компенсирует начальное влияние собственного веса тренируемого на угловое положение рамы, затем нажатием кнопки «Пуск осуществляют запуск устройства. При этом блок 7 управления вырабатывает управляющие импульсы, запускающие в работу остальные блоки устройства. Происходит синхронный запуск электронного секундомера 20, счетчика кардиоимпульсов, блока 8 измерения ошибки и средства создания нагрузки на имитаторе 1 объекта тренировки.

Создаваемый ротором электродвигателя момент посредством эластичного элемента 3 передается раме 37 и приводит к ее отклонению относительно заданного положения. Начавшееся отклонение воспринимается яхтсменом за счет работы двигательного и вестибулярного анализаторов, которая подкрепляется тональными изменениями звукового сигнала, выдаваемого в соответствии с вариациями крена электроакустическим преобразователем. Ощутив характер изменения крена, яхтсмен перемещает туловище в сагиттальной плоскости в противофазе с кренящим моментом и старается как можно точнее скомпенсировать проявление изменения кренящего момента на крене рамы. Развиваемый им момент откренивания вызывает растяжение эластичного элемента и компенсацию возникшего крена. При равенстве противодействующих моментов, развиваемых средством создания нагрузки и телом яхтсмена, крен рамы остается неизменным. В случае их неполного соответствия возникают отклонения рамы относительно макси- мальной величины крена. Электрический сигнал, пропорциональный углу изменения крена, поступает в блок 8 измерения ошибки, где определяется среднее значение угловой ошибки в поддержании положения рамы, которое выводится на индикатор 25 в виде точной количественной меры. Кроме того, ведется аналоговая запись на ленте самописца трех информаторных параметров: пульсограммы, кренящих усилий и отклонений площадки от номинального крена.

В случае, если мгновенные значения частоты сердечных сокращений тренирующегося переходят допустимые границы, обусловленные возрастными и физиологическими особенностями конкретного контингента, тренер проводит экстренный останов устройства.

После остановки устройства испытуемый принимает на опоре расслабленное положение, способствующее ускоренному протеканию в организме восстановительных процессов. По характеру пульсограммы во время отдыха спортсмена после снятия нагрузки (зона С) тренер оценивает вое- станавливаемость организма, определяет возможность и целесообразность повторного нагружения спортсмена.

Формула изобретения

Устройство для тренировки и контроля подготовленности яхтсменов, содержащее имитатор яхты, установленный с возможностью откренивания,электропривод, гибкую тягу, датчик крена, установленный на имитаторе яхты, самописец, средство закрепления спортсмена на имитаторе яхты, причем электропривод через гибкую тягу связан с имитатором яхты, а датчик крена связан с самописцем, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности тренировки за счет контроля ошибки откренивания и контроля сердечной деятельности спортсмена, в устройство введены блок управления электроприйодом, измеритель ошибки крена, измеритель частоты пульса, счетчик кардиоимпульсов, причем блок управления электроприводом содержит переключатель, генератор опорных частот, делитель частоты, схему И-НЕ, RS- триггер, триггер запуска-останова, счетчик адреса, блок памяти, счетчик времени эксперимента, секундомер, а измеритель ошибки крена содержит преобразователь напря

5 0

5

0 5 с

0

жение-частота, звуковой индикатор, аналого-цифровой преобразователь, арифметическое устройство, индикатор, причем электропривод содержит последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь, усилитель, электродвигатель, при этом выход генератора опорных частот связан с входом делителя частоты, первый и второй выходы которого связаны с первым и вторым входами измерителя частоты пульса, третий выход делителя частоты связан с первым входом секундомера, четвертый выход делителя частоты связан с первым входом схемы И-НЕ, с первым входом счетчика адреса, и с первым входом счетчика времени эксперимента, первый выход переключателя связан с вторым входом усилителя, второй и третий выходы переключателя связаны с третьим и четвертым входами триггера запуска-останова, четвертый выход переключателя связан с вторым входом счетчика времени эксперимента, пятый выход переключателя связан с первым входом RS-триггера, выход которого связан с вторым входом схемы И-НЕ, выход счетчика времени эксперимента связан с вторым входом RS-триггера, первый выход триггера запуска-останова связан с третьим входом счетчика времени эксперимента, второй выход триггера запуска-останова связан с вторым входом счетчика адреса, выход которого связан с входом блока памяти, выход блока памяти связан с входом цифроаналогового преобразователя, выход триггера запуска-останова связан с вторым входом счетчика кардиоимпульсов и секундомера, первый выход измерителя частоты пульса связан с первым входом счетчика кардиоимпульсов, пятый выход делителя связан с вторыми входами аналого-цифрового преобразователя и арифметического устройства, выход которого связан с индикатором, выход датчика крена связан с первым входом аналого- цифрового преобразователя, выход которого связан с первым входом арифметического устройства, выход датчика крена связан через преобразователь напряжение - частота со звуковым индикатором, выход цифро- аналогового преобразователя связан с вторым входом самописца, второй выход измерителя частоты пульса связан с третьим входом самописца.

б

Изобретение относится к спортивным тренажерам, в частности к устройствам для тренировки яхтсменов, и позволяет вести контроль подготовленности яхтсменов. Эффективность тренировки повышается за счет контроля сигнала ошибки откренивания и контроля сердечной деятельности спортсмена. По сигналам с блока 7 управления электроприводом электропривод 2 через гибкую тягу 3 воздействует на имитатор яхты 1, отклоняя опору от начального положения. Спортсмен, изменяя положение тела, добивается минимального отклонения опоры от первоначального положения. Сигнал с датчика 4 крена записывается на самописец 5 и подается на звуковой индикатор 22 ошибки откренивания через преобразователь 21 напряжение - частота. Одновременно у спортсмена измеряется частота пульса и счетчиком 10 подсчитывается количество сердечных сокращений за время работы на тренажере. 3 ил.

Фие.2.

ФигЗ