Устройство для силовой подготовки спортсменов Советский патент 1981 года по МПК A63B21/22 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СИЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ CnOPTQlEHOB

Изобретение относится к спортивным тренажерам, и снарядам, в частности к устройствам для тренировки спортсменов, например пловцов, пред назначенным для развития мьшц конечностей путем их нагружения в изокинетическом режиме в соответств с реальными нагрузками при тренировках в воде. Известны тренажеры Хюттеля эерджени, в которых для создания . сил сопротивления использовано мег ханическое трение контактирующих деталей и гидравлическое сопротивле ние истечению жидкости через дрбссе нее отверстие, а также тренажер С т лежкой, установленной на наклонной скамейке, где cHJiia сопротивлени пропорциональна силе веса спортсмена.; Указанные тренажеры применяют ко плексно для силовой подготовки пловцов . Однако силовая характеристика каждого из указанных тренажеров в отдель ности существенно отличается по характеру изменения во времени от гребковых усилий спортсмена в воде, и их применение порознь в тренировочном процессе малоэффективно. Известен тренажер мини-джи, qoдержащий корпус, смонтированный в нем барабан с тяговым шнуром и центробежный тормоз, выполненный в виде фрикционных дисков, на которые воздействуют через рычажную систему грузы, размещенные на валу, кинематически связанном через храповой механизм с барабаном с помощью редуктора |2. Однако указанный тренажер сложен lio конструкции и технологии изготов ления, имеет значительную стоимость, а его силовая характеристика не является полной аналогией изменению гребковых усилий во времени спортсмена-пловца. Известно также устройство для си ловой подготовки спортсменов, содержащее свободно установленный на валу барабан с заполненной жидкостью внутренней полостью и тяговым шнуром на наружной поверхности, поршень, размещенный внутри барабана на резьбовом участке вала и связанный с барабаном, и дроссель в канале, соединяющем левую и правую по лости барабана З Недостатком указанного устройства является несоответствие сил сопр тивления (сила сопротивления здесь прямо пропорциональна скорости движения поршня, барабана и тяговоЬо шнура реальным гребковым усилиям спортсмена и возможность утечки жид кости из барабана, что требует надежных уплотнений и постоянного обслуживания устройства npi эксплуатации. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для развития силы мышц, соIдержащее цилиндрический корпус, сво бодно установленный в корпусе на ва лу барабан с тяговым шнуром и центробежный тормоз, выполненный в виде, по крайней мере, одного патрона с сердечником, закрепленного на фланце барабана с возможностью взаимодействия сердечника со стенкой корпуса 4. Недостатками указанного прибора являются значительные габариты (диаметр корпуса до 400 мм) и недостаточная зффективность работы. Значительная величина диаметра корпуса объясняется тем, что требуемый диапазон нагрузочных усилий, (до 14-15 кгс) достигается в нем количеством центробежных тормозов и размещаегфпс в нем сердечников, массой сердечников, диаметром бараб на и скоростью его вращения . Характер изменения нагрузочных усилий, oбecпeчивae вllй в указанном П1жборе с помощью центробежных торIMOSOB по квадрату скорости вращения барабана, не соответствует в достат ной мере характеру изменения гребко вых усипий. пловцов. В результате уипловцов в процессе интенсивных тр нировок с помощью указанного устройства вырабатывается новый, допол нителЬНЫЙ навык, который большей ча стью существенно отличается от основного, плавательного навыка. Чем чаще и интенсивнее пловец тренируется с помощью указанного устройства, тем прочнее становится этот навык. Происходит заучивание движения, которое в дальнейшем будет мешать основкому навыку (интерференция навыка). Цель изобретения - повышение эффективности тренировки путем обеспечения соответствия нагрузочных усилий гребковым усилиям пловца. Эта цель достигается тем, что устройство для силовой подготовки спортci eaoB имеет, по крайней мере,, один башмак с выступами, расположенньй между фланцем барабана и корпусом с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса и сердечниками при вращении, пружины различной жесткости, размещенные между сердечниками и башмаком, а фланцы имеют дополнительно пазы для размещения ВЫСТУПОВ башмака, при этом выступы башмака расположены между сердечниками. Кроме того, выступы башмака могут быть выполнены в виде конусов, вершины которых обращены к оси вращения барабана, при этом смежные образующие конусов параллельны друг Другу. Кроме того, сердечники могут иметь концевые конические участки, а башмак - лунки для них соответствующей формы. При этом для обеспечения тренировки одной конечности корпус и барабан могут быть связаны между собой пружиной кручения. На фиг. I изображено устройство в аксонометрии с поперечным разрезом по центробежному тормозу и продольным вырмвом в корпусе (исходное положение), общий вид на фиг. 2 - то же, (при смещении сердечника к башмакам в центробежном тормозе); на г. 3 - устройство в аксонометрии с Продольным вдоль барабана; на фнг. 4 - силовые характеристики устройства (кривая I) и известкого прибора для развития силы мышц (кривая Ц) Здесь, же приведена кривая изменения гребковых усилий спортсмена пловцах во времени при плавании способом баттерфляй (кривая III). Устройство для силовой подготовки спортсменов (фиг. 1) содержит цилиндрический корпус I , свободно установленгшй в корпусе на валу 2 (сечение вала условно смещено вдоль его оси за плоскость поперечного сечения цен тробежного тормоза), барабан 3 с тяговым шнуром, имеющим Jieayra 4 и правую 5 ветви, и центробежный тормо представлякйций собой башмак 6, вьтол ненный в форме отрезка кольца, и сердечники 7. Между сердечниками и башмаком введены пружины 8, жесткостные характеристики которых могут быть различны. На башмаке выполнены выступы 9 (не менее двух штук), которые входят в пазы 10 фланца барабана (на фиг. 1 фланцы барабана не обозначены. Наружная поверхность ба мака покрыта лентой 1, выполненной из материала с хорошими фрикционными свойствами, например из феррадо. Число башмаков может быть любым, но предпочтительно три или кратное трем. Барабан установле,н на валу через подшипниковые втулки 12 (возможно применение подшипников качения) , между которыми введено эластичное кольцо 13 (резина, войлок пластмасса), и может быть выполнен составным из двух частей с креплением через дополнительные фланцы 14. Дополнительные фланцы 14 одновременно служат для разделения барабана на участки намотки и сматывания левой и правой ветвей шнура. Для увеличения массы подвижных деталей центробежного тормоза выступы башмаков могут быть выполнены в в де двух конусов, вершины которых обращены к оси вращения барабана. Смеж ные образующие 15 и 16 конусов,парал лельны друг другу, что обеспечивает смещение каждого башмака 6 вдоль пазов 10 ф;.анцев барабана в радиальном направлении. Выступы 9 башмака могут быть выполнены из материала с больши удельным весом (например из стали, латуни), что также увеличивает массу подвижных в радиальном направлени деталей центробежного тормоза и, в конечном итоге, снижает габариты уст ройства. Концы сердечников, обращенные к башмакам, имеют конические участки 1 В башмаках напротив сердечников вьшол нены лунки 18, соответствующие по форме коническим участкам 17. Образу ющие 19-22 конических поверхностей л иок и сердечников, наиболее удален ных на башмаке и соответствующих сер дечниках, параллельны между собой. Одновременно указанные образующие ко нусов параллельны смежным образуюцим 15 и 16 конусов-выступов башмаков. Благодаря зтому повьшеиа надежность действия устройства, так как каждый башмак может перемещаться как вдоль пазов 10 на своих выступах 9, так и вдоль конусов крайних сердечников дри сжатых пружинах 8. Исключена возможность заклинивания, заедания подвижных деталей в устройстве при его работе. Между башмаком 6 и сердечниками 7 имеются зазоры (д), величина которьтх может быть переменной для различных сердечников. Сердечники так же, как и выступы башмака, могут быть выполнены из материала с большим удельным весом (например из стали, латуни). Число сердечников 7 может быть любое, а их размещение осуществляется в одной плоскости с выступами 9 башмака либо в двух и более плоскостях симметрично выступам 9. Благодаря этому также снижаются габариты и Улучшаются характеристики устройства. Башмаки имеют ограничители хода в радигшьном направлении - пластины 23. Корпус с двух сторон закрыт пластинами 24, которые скянуты между собой с помощью стержней 25. В корпусе выполнены продольные прорези 26 (фиг. 2), ширина которых может быть равна диаметру тягового шнура. Размещены указанные прорези в направлении намотки шнура вдоль барабана . Барабан 3 и вал 2 могут быть связаны между собой пружиной 27 кручения (фиг. 3)- выполненной в виде цилиндрической винтовой пружины. Один конец 28 пружины 27 соединен с втулкой 29, на наружной поверхности которой выполнена винтовая нарезка 30. Втулка 29 своим фланцем 31 (на фиг. 3 показан пунктиром) жестко связана с барабаном 3. Другой конец 32 пружины 27 соединен с втулкой 33, нз наружной поверхности которой выполнена винтовая нарезка 34. Втулка 33 соединена с помсицью шпонки 35 с валом 2 естко связанным ( на фиг. 3 не показано) с корпусом Г. ТаГовый пшур соединен с лопаткой 36, выполненной, например по форме адони спортсмена. Устройство работает следующим обазом.. Спортсмен попеременно тянет ле- JTO 4 и правую 5 ветви шнура.При этом барабан 3 приводится во вращение в соответствующую сторону. Одна ветвь шнура наматывается на барабан, а другая сматывается с него (фиг. 2 ) Под действием возникающей при вращении барабана центробежной силы баш маки 6 центробежных тормозов перемещаются вдоль пазов 10 фланцев бара бана на своих выступах 9 и пркш маются фрикционными лентами 11 к внутренней стенке цилиндрического корпуса 1, создавая силу сопротивления вр щению барабана (участок Otu пиловой характеристики I на фиг. 4). По мере возрастания скорости вращения бдраба на и увеличения центробежной сиЬы сердечники 7 перемещаются от оси бар бана к его наружной поверхности, сжи мал пружины 8, размещенные между баш маком 6 и сердечниками. После выбора зазора (Л) мезщу сердечником 7 (например средним сердечником, размещен ным мезеду выступами 9) и башмаком 6 конический участок 17 сердечника зах дит в соответствующую лунку 18 башмака, и масса подвижных деталей центробежного тормоза становится равной массы башмака и присоединившейся массы сердечника. Сила сопроти вления вращению барабана при этом возрастает (участок t, t). Далее к башмаку 6 прижимаются сле дующие сердечники 7 (например оба крайних сердечника, размещенных по обе стороны от выступов 9 башмака). Сила сопротивления вращения барабана возрастает при этом более резко, чем на первом и втором участках (участок t2tj). Следовательно, величина силы сопротивления в устройстве зависит от скорости вращения барабана и масс сердечников, присоединившихся к башмаку . На участке д. силовой характеристики (фиг. 4) имеет место постоянство силы сопротивления Р во Бремени t, так как центростремительное ycKOpeiffle барабана, развиваемое усилием спортсмена, имеет на ук занном участке также постоянную величину . Наконец, участок tjtj, соответству ет отключению из работы сердечников а обратной:последовательности по сра нению с их подключением в работу. В случае тренировки спортсменом одной конечности (руки или ноги) в устройстве может быть предусмотрено 8 применение пружины 27 кручения (фиг. 3), которая закручивается при разматывании шнура с барабана. Далее пружина 27 возвращает аккумулирован- ную в ней энергию, разворачивая барабан в исходное положение. Причем скорость возврата барабана в исходное положение будет несколько снижена действием центробежных тормозов ( в 1,3-1,5 раза меньше, чем скорость вращения барабана при прямом ходе). Диапазон нагрузочных усилий может быть существенно расширен за счет выполнения поверхности барабана по копирной кривой, например бочкообразной формы. В этом случае начало дви- жения барабана соответствует большим значениям его радиусов, когда сила сопротивления, приведенная к тяговому шнуру, сравнительно невысока, а в конце движения барабана сила сопротивления получит возрастание за счет уменьшения радиуса барабана. Такой режим работы необходим, например в случае использования предлагаемым устройством спортсменами разного раста, пола и физических возможностей. Например, высокорослый спортсмен способен вытянуть шнур на длину 130160 см, а подросток - лишь на .длину 80-90 см, когда шнур будет смотан примерно с 60% поверхности барабана при сравнительно низких значениях силы сопротивления устройства. В связи с подключением в работу сердечников центробежных тормозов в определенной по ледовательности сила сопротивлеиия устройства формируется образом, имитируя достаточно точно гребковое усилие спортсмена при плавании. Навыки, приобрете}ные спортсменом при работе на предлагаемом устройстве, практически ничем не отличаются от основных, плавательных навыков. Эффективность тренировки спортсменов-пловцов существенно повьшгается по сравнен ю с их тренировкой на известных устройствах. Кроме того, оптимальность как фор мы башмаков (в том числе его выступов) и сердечников, так и их размещения -на барабане позволяет уменьшить габариты (диаметр устройства в 2-3 раза по сравнению с диаметром известного устройства и достичь величины 120-150 мм. Дополнительно к изложенному преимущества предлагаемого устройства следующие: 1)простота конструкции и высокая ее технологичностьf 2)отсутствие в конструкции остродефигщтных деталей и материалов; 3)широкая возможность по регу - лировке и настройке конструкции; на пример на гребковые усилия при любо способе плавания (кроль, баттерфляй брасс); 4)возможность закрепления корпу са при любой ориентировке в пространстве i 5)высокая надежность и долговеч ность конструкции благодаря простой кинематике движения, деталей устрой ства и отсутствию их соударений в процессе работы. Стоимость предлагаемого устройст ва составит F. условиях мелкосерийно производства 20-25 руб за одну штуку, в то время, как стоимость прибо ра по авт. св. № 469473 составляет не менее 40 руб., а стоиность тренажера по патенту США № 3640530 сос тавляет, по данным рекламы, 129,5 до лара (модель N0.180) и 89,5 доллара (модель N0.101). С учетом возможности отказа от. комплекса тренажеров, включакицёго не 1 сколько известных тренажеров и эквивалентного пЬ воздействию на спортсмена с предлагаемым устройством, зкономия от использования изобретени возрастает в несколько раз и достигает 250-300 руб. Формула изобретения 1. Устройство для силовой подготовки спортсменов, например пловцов, содержащее цилиндрический корпус, свободно установленный в корпу.се на валу барабан с тяговым шнуром И центробежный тормоз, имеющий, по крайней мере, три сердечнику, размещенные в радиальных пазах каждого фланца барабана, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективностиiтренировки путем обеспечения соответствия нагрузочных усилий гребковьм усилиям пловп ца, оно имеет по крайней маре, один башмак с выступами, расположенный между фланцем барабана и корпусом с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностыб корпуса и сердечниками при вращении, пружины различной жесткости, размещенные между сердечниками и башмаком, а фланцы имеют дополнительно пазы для размещения выступов бавшака, при этом выступы башмака расположены между сердечниками. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, выступы башмака выполнены в виде конусов, вершины которых обращены к оси вращения барабана, при этом смежные образующие конусов параллельны друг другу. 3.Устройство по П1|.. и 2, отличающееся тем, что сердечники имеют концевые конические участки, а башмак - лунки для них соответствующей формы .. 4; Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения тренировки одной конечности, корпус и барабан связаны между собой пружиной кручения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Плавание - Сб. статей. Выпуск 1,М., ФиС,. 1979, с. 25-28. 2.Патент США № 3640530, кл. 272-83, 1972. 3.Авторское (свидетельство СССР № 549155, кл. А 63 В 21/22, 1977. 4.Авторское свидетельство СССР 469473, кл. А 63 В 21/22, 1975 (прототип).

Фиг,.