Аэродинамический тренировочный комплекс Советский патент 1992 года по МПК A63B69/00 A63G31/00 

Изобретение относится к спортивным тренажерам и может быть использовано для психологической подготовки пожарных, парашютистов, летчиков, горноспасателей и газоспасателей, по выработке у них эмоциональной устойчивости к высотам, а также в качестве игровых и увеселительных аттракционов в парках отдыха и на спортивных площадках.

Известен шотландский тренажер для подготовки парашютистов (см. журнал Изобретатель и рационализатор №5,1984 г., стр. 26-27), содержащий решетку, расположенные под ней вентиляторы и опорные стойки. Отличительной особенностью тренажера является то, что тренирующийся снабжен крыльями (как у летучей мыши), которые позволяют отрабатывать технику свободного парения на высоте 3,5 м , при этом три вентилятора мощностью по 50 л.с. гонят воздух вверх со скоростью до 75 м/с и спортсмен парит в потоке воздуха на постоянной высоте.

К недостаткам этого тренажера относится то, что на тренаж расходуется значительное (150 л.с.) количество энергии. Кроме того, ограниченная высота тренировки (до

3,5 м) не позволяет в полной мере выработать иммунитет перед высотами у тренирующегося.

Известен также Тренажер для подготовки парашютистов по а.с, № 683171, кл. В 64 D 23/00, G 09 В 9/08, содержащий решетку, расположенный под ней воздушный винте приводом, направляющий конус, закрепленный малым основанием на опорном кожухе, кольцевой козырек, установленный на свободном конце направляющего конуса, и эластичную предохранительную сетку, установленную между опорным кожухом и направляющим конусом перпендикулярно к оси последнего, при этом конус выполнен из эластичного газонепроницаемого материала.

К недостаткам данного тренажера относится то, что на тренаж расходуется значительное количество электроэнергии (более 100 кВт- ч), а также незначительная высота тренировки (не более 3-4 метров), не позволяющая эффективно вырабатывать психологическую устойчивость к высотам. Кроме того, в данном техническом решении не предусмотрено ограничение скорости спуска

СО

С

xi о о

N N

О

тренажера, что в целом снижает безопасность тренажа.

Известен немецкий аэродинамический тренажер (см. патент ФРГ № 3285488, 1982 г., кл. А 63 С 27/00, 31/00), содержащий решетку, расположенный под ней воздушный винт с приводом, стврл шахты, смотровые площадки с окЯами, предохранительные сетки в й нижней частях ствола шахты. Отличительной особенностью тренажера яв- ляетс я то, что тренирующейся может свободно парить или совершать кульбиты в стволе шахты на высоте до 7 метров, при этом воздух от воздушного винта рециркулируется по встроенным вентканалам.

К недостаткам данного тренажера следует отнести большой расход энергоресурсов (более 150 кВт ч) и значительную стоимость сооружения.

Целью изобретения является повышение безопасности тренировки и снижение энергозатрат.

С этой целью в известном аэродинамическом тренировочном комплексе, содержащем расположенные в вертикальном стволе шахты подвеску, воздушный винт с приводом и кабелем управления, решетку для выравнивания турбулентного воздушного потока и эластичную предохранительную сетку, предусмотрено тормозное приспособление и расположенный в стволе шахты зонт с направляющими тележками, аварийными ловителями, регулируемой заслонкой для изменения подъемной силы и с натяжным и тормозным противовесами, включающими несущий трос, подвижный и неподвижные блоки, причем один из неподвижных блоков установлен с возможностью взаимодействия с тормозным приспособлением, а подвижный - с возможностью поддержания натяжения кабеля управления. Подвеска содержит связанные с зонтом турникет, опорную спинку с ремнями безопасности, предохранительный обод и трапецию с гибкими подвесками, установленными с возможностью подвижного соединения с зонтом, а турникет, опорная спинка и предохранительный обод связаны между собой с возможностью вращения относительно своих осей. Тормозное устройство комплекса выполнено в виде гидравлического шестеренчатого насоса, вал приводной шестерни которого жестко соединен с колесом неподвижного блока, и гидросистема насоса имеет запорный клапан, в запорном элементе которого выполнено дроссельное отверстие. Кроме того тормозной противовес содержит демпферную пружину, трубу с размещенными в ней и связанными между собой посредством гибких связей грузом,

круглыми элементами и регулировочной пружиной, причем в круглых элементах выполнено сквозное отверстие для пропускания одной из гибких связей, один конец

которой жестко соединен с нижним круглым элементом, а другой - жестко соединен с демпферной и регулировочной пружинами, нижний конец которой несет регулировочный ограничительный фал для связи с круг0 лым элементом,

На фиг. 1 изображен аэродинамический тренировочный комплекс; на фиг. 2 - кинематическая схема аэродинамического тренировочного комплекса; на фиг. 3 - разрез

5 А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - кинематическая схема тормозного противовеса аэродинамического тренировочного комплекса.

Аэродинамический тренировочный комплекс содержит ствол шахты 1, в приямке 2

0 которого установлен воздушный винт 3 с приводом (вентилятор). Над воздушным винтом 3 размещена решетка 4 для уменьшения завихрений турбулентного воздушного потока и преобразования его в

5 ламинарный поток. Над решеткой 4 укреплена предохранительная эластичная сетка

5.В стволе шахты 1 расположена подвеска

6,содержащая направляющие подвижные тележки 7 и 8, на которых укреплены зонт 9

0 с регулирующей заслонкой 10 и электроприводом (на чертеже не показан), предназначенной для изменения подъемной силы, аварийные ловители 11 и 12, предотвращающие падение подвески 6 при обрыве несу5 щего троса 13, связанной подвижно с подвеской 6 трапеции 14 с гибкими подвесками, на которых закреплен предохранительный обод 15 с подвижно закрепленными турникетом 16 и опорной спинкой 17сремня0 ми безопасности для закрепления тренирующегося. Несущий трос 13 проходит через колеса неподвижных блоков 18, на другом конце которого через демпферные пружины 19 закреплены противовесы 20. Колеса теле5 жек 7 и 8 подвески 6 размещены в направляющих канавках 21, выполненных в стенках по длине шахты 1. Тормозное устройство 22 выполнено в виде шестеренчатого насоса, в трубопроводы 23 гидросистемы

0 которого встроен обратный клапан 24 с дросселирующим отверстием 25 в его запорном элементе 26, а вал приводной шестерни насоса жестко соединен с осью колеса неподвижного блока 18. Для управ5 ления электропривбдом заслонки 10 на поясе тренирующегося встроены кнопки управления (на чертеже не показаны), которые через цепи управления и электроконтактные кольца, выполненные в подвижных соединениях опорной спинки 17 с турникетом 16 и предохранительного обода 15 с подвеской 6, подключены к кабелю управления 27, подвешенному через колеса неподвижных блоков 28 и подвижного блока 29 с противовесом 30. Кабель управления 27 подключается к шкафу управления (на чертеже не показан), размещенному в помещении пульта управления 31. Для прохода в стволе шахты 1 имеется входной проем 32, а для исключения падения давления воздуха в стволе шахты 1 помещение пульта управления 31 оборудуется шлюзовой камерой 33. В верхней части ствола шахты 1 находится смотровое помещение 34 со шлюзовой камерой 35 и смотровым проемом 36 в полу помещения 34. Нагнетаемый воздух от воздушного винта 3 проходит через ствол шахты 1 и через проем 37 в его верхней части, а затем по вертикальному вентканалу 38 возвращается во всасывающий патрубок вентилятора. В вертикальном канале 39 размещены противовесы 20 и пружины 19, кабель управления 27 с подвижным блоком 29 и противовесом 30.

Тормозной противовес аэродинамического тренировочного комплекса (см. фиг. 4) содержит демпферную пружину 19, вертикальную трубу 40 с последовательно размещенными в ней круглыми элементами 41, смежные из которых соединены между собой гибкой связью 42. В круглых элементах 41 выполнены сквозные отверстия 43 под углом к оси их последовательного соединения, в которых размещена другая гибкая связь 44, одним концом соединенная с регулировочной пружиной 45 и демпферной пружиной 19, а другой ее конец 46 закреплен в сквозном отверстии 43 нижнего круглого элемента 41. Этот же круглый элемент соединен гибкой связью 42 с грузом 47. Для изменения усилия торможения и скорости спуска подвески 6 тренажера, верхний круглый элемент 41 соединен с регулировочной пружиной 45 посредством регулировочного ограничительного фала 48.

Аэродинамический тренировочный комплекс работает следующим образом,

В исходном положении опорная спинка 17 тренажера с ремнями безопасности для закрепления тренирующегося находится в стволе шахты 1 на высоте около одного метра от уровня пола (эластичной предохранительной сетки 5) и удерживается в этом положении от подъема вверх противовесами 20 и 30 механической защелкой (на чертеже не показана). Тренирующиеся (два-три человека) вместе с инструктором проходят через шлюзовую камеру 33 и входят в помещение 31 пульта управления, а затем один из тренирующихся вместе с инструктором

входят через входной проем 32 в ствол шахты и тренирующийся закрепляет себя ремнями безопасности к опорной спинке 17. Затем инструктор проверяет крепление, дает команду приготовиться и нажимает на пульте управления кнопку пуска воздушного винта 3. Одновременно с включением воздушного винта 3 включается и сблокированная с ним система освобождения меха0 нической защелки, удерживающей подвеску 6 от подъема. Поток воздуха от воздушного винта 3, проходя через решетку 4, устремляется вверх.к зонту 9 и создает подъемную силу. Если регулирующая за5 слонка 10 зонта 9 находится в открытом положении, то основной поток воздуха будет проходить через проем заслонки 10, создавая минимальную подъемную силу на подвеске 6 тренажера, недостаточную для

0 подъема тренирующегося вверх. В этом случае тренирующийся нажимает на закрепленную на поясе кнопку, в результате чего через электрические цепи управления включается электропривод, осуществляющий за5 крытие заслонки 10. При закрытии заслонки 10 возрастает соответственно и подъемная сила от потока воздуха, действующего на зонт 9. Попеременно нажимая кнопки закрытие и открытие заслонки 10, трениру0 ющийся добивается соответственно то подъемадо опускания подвески 6. Изменяя положение рук и ног в набегающем потоке воздуха, тренирующийся добивается вращения трапеции 14 как вокруг оси ствола

5 шахты 1, так и вращения турникета 16 перпендикулярно оси ствола шахты 1. Кроме того происходит вращение тренирующегося вокруг оси опорной спинки 17 на укрепленном в ней подшипнике. Предохранительный

0 обод 15 при раскачивании трапеции 14 ударяется о стенки ствола шахты 1 и предохраняет тренирующегося от ударов о стенку и нанесения возможных травм. Колеса подвижных тележек 7 и 8 подвески 6, разме5 щенные в направляющих канавках 21, выполненных по длине ствола шахты 1, во время их движения исключают вероятность перекоса и заклинивания подвески 6 внутри ствола шахты 1. При подъеме подвижных

0 тележек внутри ствола шахты 1 до верхней отметки, до приема 37 в стене шахты, воздушный поток от воздушного винта 3 будет частично создавать подъемную силу на зонте 9, а часть воздушного потока будет уходит

5 в проем 37 и по вентканалу 38 поступать во всасывающий патрубок воздушного винта 3. В результате этого подъем тренажера прекращается. Кроме того, противовесы 20, достигнув пола шахты, ослабляют подъемную силу, действующую на несущий трос 13,

в результате чего тренажер зависнет в верхней точке ствола шахты. Для спуска тренажера тренирующийся нажимает на кнопку открывание привода регулируемой заслонки 10, подъемная сила от воздушного потока уменьшается и тренажер начнет опускаться вниз. При достижении подвижными тележками 7 и 8 нижней отметки ствола шахты 1 срабатывает конечный выключатель и механическая защелка для удержания тренажера от подъема вверх (на чертеже не показаны). Электропривод воздушного винта 3 отключается и тренирующийся встает ногами на эластичную предохранительную сетку 5, освобождаясь при этом от ремней безопасности. Для ограничения скорости спуска тренажера и тем самым обеспечения безопасности тренажа колесо неподвижного блока 18 жестко скреплено с валом приводной шестерни тормозного устройства 22, выполненного в виде шестеренчатого насоса. При подъеме тренажера несущий трос 13 под действием противовесов 20 заставляет вращаться колесо неподвижного блока 18 и жестко скрепленный с ним вал приводной шестерни шестеренчатого насоса,в результате чего жидкость (масло) будет циркулировать через обратный клапан 24 и соединительные трубопроводы 23 по замкнутому кольцу. При этом запорный элемент 26 обратного клапана открывается и не оказывает препятствия движению потока жидкости. Поэтому скорость подъема тренажера вверх не ограничивается. При движении несущего троса 13 вниз колесо неподвижного блока 18 и соответственно приводной вал тормозного устройства 22 будут вращаться в обратную сторону и гнать жидкость по трубопроводам 23 в противоположном направлении, В результате этого запорный элемент 26 обратного клапана 24 закроет его проходное сечение и жидкость будет проходить в ограниченном количестве через дросселирующее отверстие 25, выполненное в запорном элементе 26 обратного клапана 24. В результате этого скорость вращения колеса неподвижного блока 18 замедлится и соответственно замедлится скорость спуска тренажера. В случае обрыва несущего троса 13 аварийные ловители 11 и 12 под действием натяжных пружин провернутся вокруг своих осей на некоторый угол и своими тормозными устройствами застопорят подвижные тележки 7 и 8 в стволе шахты 1 и исключает падение тренажера вниз. Для наблюдения за ходом тренировок зрители проходят в смотровое помещение 34 со смотровым проемом 36, причем для более лучшего наблюдения корпус зонта 9 и регулируемую заслонку 10 необходимо изготовить из прозрачного материала, например из листового поликарбоната. Кабель управления 27, предназначенный для управления приводом регулируемой заслонки 10, постоянно

находится в натянутом положении под действием противовеса 30. Выполнение тормозного противовеса в виде последовательно размещенных в вертикальной трубе 40 круглых элементов 41 также позволяет ограни0 чивать скорость спуска тренажера. Так при движении подвижных тележек 7 и 8 вверх, груз 47 соответственно опускается вниз и увлекает за собой круглые элементы 41 и скрепленный с ними несущий трос 13. В этом

5 случае торможения между стенками вертикальной трубы 40 и круглыми элементами 41 не происходит. При движении подвижных тележек 7 и 8 вниз регулировочная пружина 45 под воздействием троса 13 сжимается и увле0 кает за собой скрепленную с ней гибкую связь 44, в результате чего круглые элементы 41 смещаются от осевой линии вертикальной трубы 40 и прижимаются к ее стенкам, благодаря чему происходит торможение. Чем

5 выше будет ускорение движения тренажера вниз, тем с большим усилием круглые элементы 41 будет прижиматься к стенкам трубы 40 и вызывать большее затормаживание. Для регулирования усилия торможения исо0 ответственно скорости спуска в тормозном противовесе предусмотрен ограничительный фал 48. Изменяя длину фала, можно ограничивать величину сжатия регулировочной пружины 45 и тем самым изменять уси5 лие торможения круглых элементов 41. Длина регулировочного фала 48 предварительно тарируется (опытным путем), за счет чего достигается необходимое усилие торможения и соответственно достигается опти0 мальная скорость спуска тренажера.

Выполнение в аэродинамическом тренировочном комплексе подвески с зонтом, снабженным регулируемой заслонкой и противовесом, позволяет снизить энерго5 затраты на тренаж, а снабжение комплекса тормозным приспособлением, выполненным в виде шестеренчатого насоса, а также выполнение тормозного противовеса в виде последовательно соединенных гибкими свя0 зями круглых элементов, размещенных в вертикальной трубе, позволяет ограничивать скорость спуска тренажера, чем достигается повышение безопасность тренирующегося и исключается травматизм.

5 Формула изобретения

1. Аэродинамический тренировочный комплекс, содержащий расположенные в вертикальном стволе шахты подвеску, воздушный винт с приводом и кабелем управления, решетку для выравнивания турбулентного воздушного потока и эластичную предохранительную сетку, отличающий- с я тем, что, с целью повышения безопасности тренировки и снижения энергозатрат, оно имеет тормозное приспособление и расположенный в стволе шахты зонт с направляющими тележками, аварийными ловителями, регулируемой заслонкой для изменения подъемной силы и с тормозным и натяжным противовесами, включающими несущий трос, подвижный и неподвижные блоки, причем один из неподвижных блоков установлен с возможностью взаимодействия с тормозным приспособлением, а подвижный - с возможностью поддержания натяжения кабеля управления, при этом подвеска содержит связанные с зонтом турникет, опорную спинку с ремнями безопасности, предохранительный обод и трапецию с гибкими подвесками, установленными с возможностью подвижного соединения с зонтом, а турникет, опорная спинка и предохранительный обод связаны между собой с возможностью вращения относительно своих осей,.

Zo

35

2. Комплекс поп. 1,отличающий- с я тем, что тормозное приспособление выполнено в виде гидравлического шестеренчатого насоса, вал приводной шестерни которого жестко соединен с колесом неподвижного блока, а гидросистема насоса имеет запорный клапан, в запорном элементе которого выполнено дроссельное отверстие.

3. Комплекс по пп. 1 и2,отличаю- щ и и с я тем, что тормозной противовес содержит демпферную пружину, трубу с размещенными в ней и связанными между

собой посредством гибких связей грузом, круглыми элементами и регулировочной пружиной, причем в круглых элементах выполнено сквозное отверстие для пропускания одно из гибких связей, один конец

которой жестко соединен с нижним круглым элементом, а другой жестко соединен с демпферной и регулировочной пружинами, нижний конец последней несет регулировочный ограничительный фал для связи с круглым элементом. 22 з

Риг.2

18

4%

J&

/3

Изобретение относится к аэродинамическому тренировочному комплексу и позволяет повысить безопасность тренировки и снизить энергозатраты за счет наличия тормозного приспособления. 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

Фиг.З