Устройство для измерения параметров движения спортивного снаряда Советский патент 1982 года по МПК A63B65/12 

(54) УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖЕНИЯ СПОРТИВНОГО СНАРЯДА

1

Изобретение относится к области физической культуры и может быть использовано при тренировке, тестировании игровых видов спорта, например футбола, волейбола, хоккея и т. п.

Известно устройство для измерения па- 5 раметров движения спортивного снаряда, содержащее мишень и пульт управления с блоком индикации 1.

Недостаток известного устройства состоит в ограниченном числе измеряемых пара- ,Q метров.

Цель изобретения - увеличение числа измеряемых параметров.

Указанная цель достигается тем, что устройство дЛя измерения параметров движения спортивного снаряда, содержащее 5 мишень и пульт управления с блоком индикации, имеет блок световых сигнализаторов, а мишень состоит из корпуса, размещенных в нем кареток с направляющими и сетками-ловушками, установленными на 20 каретках, причем каретки подпружинены к корпусу, датчики линейных перемещений установлены на корпусе мишени у каждой каретки, а их выходы связаны с соответствующими входами вычислительного блока, выход которого подключен к блоку индикации, а блок световых сигнализаторов подключен к соответствующим выходам пульта управления, выход которого соединен с другим входом вычислительного блока.

На фиг. 1 дана схема устройства с пультом управления и табло, общий вид; на фиг. 2 - блок-схема управления; на фиг. 3 один модуль-мишень, вид спереди; на фиг. 4 6 - разрезы А-А, Б-Б, В-В на фиг. 3 соответственно.

Устройство состоит из набора одинаковых модулей-мишеней 1, образующих общую мишень 2, соответствующую, например, размерам ворот в футболе, хоккее, гандболе и других играх. Каждый модуль 1 мищени 2 соединен с пультом 3 управления, на котором располагается табло 4 для индикации данных и органы 5 управления и регулировки (фиг. 1).

Каждому модулю il мишени 2 соответствует датчик 6 перемещения и электролампа 7. Сигнал с датчика 6 модуля, который был указан, зажиганием лампы 7 этого модуля, подается при попадании мяча на вычислительный блок 8, где по соответствующему алгоритму производится преобразование сигнала датчика б в соответствующие параметры ,полета мяча. Эти параметры индицируются на табло 4.

Жесткий корпус модуля состоит из передней панели 9, задней панели 10 и направляющих 11, по которым перемещается каретка 12. К передней части каретки прикреплена сетка-ловушка 13. Верщина сетки имеет сферообразную форму, соответствующую размерам применяемых мячей. Материал сетки и размеры ее ячеек выбираются, исходя из условия наименьшей упругой деформации мяча и самой сетки. Сетка удерживается в рабочем положении с помощью эластичных растяжек 14. Между передней панелью 9 корпуса и кареткой 12 расположен амортизатор 15. Задняя рамка каретки 12 соединена с панелью 9 с помощью пружин или резиновых жгутов 16. Передняя поверхность каретки 12 соединяется с задней панелью 10 корпуса с помощью пружин 17 сжатия, располагаемых на направляющих трубках 18, образующих продольные ребра корпуса.

с

Вдоль корпуса расположен датчик о перемещения, который измеряет величину смещения каретки 12 при попадании мяча в сетку-ловушку 13.

На задней панели 10 корпуса находится лампа 7 с отражателем 19. Управление включением той или иной лампы осуществляется с помощью переключателя на пульте 3 управления. На пульте 3 также находятся органы 5 регулировки и установки предварительно измеряемых величин жесткости пружин, удерживающих каретку 12, и массы применяемых мячей.

Устройство работает следующим образом.

На пульте 3 управления с помощью органов регулировки устанавливаются значения жесткости пружин 16 и 17, а также значения массы применяемых мячей. Из модулей 1 собирается общая мищень 2 и все модули 1 через вычислительный блок 8 подключаются к пульту 3 управления.

Спортсмен в зависимости от задания выполняет один или серию бросков (ударов) мячом (щайбой) по мишени 2, стремясь попасть в тот из модулей 1, в котором горит лампа 7. Свет лампы усиливается отражателем 19. При попадании мячом (щай бой) в сетку-ловушку 13 любого модуля 1 датчик 6 выдает на мини-ЭВМ 8 сигнал о величине смешения каретки 12 и о номере модуля, в который попал мяч (щайба).

Сигнал преобразуется и подвергается математической обработке в вычислительном блоке 8 и на табло 4 индицируются параметры, характеризующие полет мяча в момент взаимодействия с мишенью.

Принцип преобразования сигнала лучения параметров основан на след положениях.

Предположим, что мяч, подлетая шени, имеет кинетическую энергию, деляемую выражением , . nWr VT

F - 1ЯУ - J

С-К 1 ч- 2 2ni

где m - масса мяча;

V - скорость полета мяча в момент контакта с мищенью;

Р - импульс мяча.

При соприкосновении мяча с мишенью 2 кинетическая энергия мяча переходит в потенциальную энергию пружин 16 и 17 и определится формулой

Е КЬ Е.П 2

где К - жесткость пружин модуля;

h - максимальная величина смещения рамки модуля.

Величина h фиксируется датчиком 6 и передается на вычислительный блок 8, где при известном значении К определяется значение импульса Р и энергии ЕП, которые индицируются на гнездо табло 4.

Зная ЕП и приравнивая ее ЕК- кинетической энергии мяча, легко сделать расчет скорости прилета мяча

V

Значение m определяется предварительно и вводится в вычислительный блок.

Зная скорость мяча V и его массу m легко определить импульс в момент прилета мяча к мищени 2

Р m-V.

Чтобы вся энергия мяча передалась каретке, мяч не должен отскакивать от сетки. Для этого в ряде случаев на каретке выполняются захваты, которые пропускают мяч в сетку-ловушку и удерживают его там.

Естественно, что предлагаемое устройство обладает, как и любое другое, погрешностями, вносимыми различными элементами этого устройства. Наиболее существенные из этих погрешностей определяются трением каретки 12 о направляющие И и 18. Для уменьщения трения и его стабилизации необходимо скользящие втулки каретки 12 выполнять из материала с малым коэффициентом трения, а в ряде случаев для повышения точности вместо направляющих скольжения нужно использовать направляющие качения. Во всех случаях систематическая ошибка, определяемая трением, может быть учтена в программе работы мини-ЭВМ.

Колебания жесткости пружин 16 и 17, а также массы мячей могут учитываться с помощью специальных регулировочных органов 5 на пульте 3 устройства путем введения соответствующих коэффициентов в мини-ЭВМ. Таким образом, с помощью предлагаемого устройства непосредственно в игровой обстановке можно определить энергетический, кинематический и динамический параметры полета мяча, которые индицируются в соответствующих гнездах табло 4, если ввести в программу вычислительного блока 8 оценку точности поражения мищени 2, например, по совпадению сигнала датчика 6 с сигналом, полученным при зажигании указательной электролампы 7 модуля, а при несовпадении оценку удаления точки попаДания мяча от заданного с пульта управления модуля. В случае выполнения серии попыток с помощью вычислительного блока 8 можно сразу получить статистические обработанные данные точности и эффективности поражения мишени (эффективность может определяться по величине энергетических параметров полета мяча). Эти данные также выводятся на табло 4. Предлагаемое устройство позволяет фиксировать Б процессе игровой тренировки время, необходимое команде или отдельному спортсмену на поражение мишени. Это осуществляется при одновременном включении электросекундомера с лампой 7, остановка электросекундомера происходит при срабатывании датчика 6 данного модуля 1 мишени 2. Значение времени может сниматься непосредственно с электросекундомера или индицироваться на табло 4. В зависимости от целей тестирования мишень модулей 1 может выполняться различной величины 1,2-2 диаметров мячей, при высоком классе спортсменов и до 5-6 и более диаметров мяча, для начинающих спортсменов и игровых вариантов тестирования. Модуль 1 может использоваться в единичном экземпляре без набора в общую мишень 2. В результате использования предлагаемого устройства значительно расширяются возможности н повышается удобство определения комплексных (учитывающих одновременно силовые и точностные показатели движения) и дифференцированных показателей бросков (ударов) мячом (шайбой) по воротам, как в процессе специального тестирования, так и непосредственно в игровой обстановке при взаимодействии спортсменов с реальным противником и при различном удалении от мишени. Формула изобретения Устройство для измерения параметров движения спортивного снаряда, содержащее мищень и пульт управления с блоком индикации, отличающееся тем, что, с целью увеличения числа измеряемых параметров, оно имеет блок датчиков линейных перемещений, вычислительный блок и блок световых сигнализаторов, а мишень состоит из корпуса, размещенных в нем кареток с направляющими и сетками-ловушками, установленными на каретках, причем каретки подпружинены к корпусу, датчики линейных перемещений установлены на корпусе мишени у каждой каретки, а их выходы связаны с соответствующими входами вычислительного блока, выход которого подключен к блоку индикации, а блок световых сигнализаторов подключен к соответствующим выходам пульта управления, выход которого соединен с другим входом вычислительного блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2804744/28-12, кл. А 63 В 65/12, 1979.

5577Фиг.1

-/4

/ / f8 Г7

510

f

J 15