устройство для тренировки спортсменов-гиревиков

Формула изобретения

1. Устройство для тренировки спортсменов-гиревиков, содержащее блок переменного сопротивления и блок регистрации и информации о параметрах движения, первый из которых состоит из основания, в которое встроен помост и на котором установлены и закреплены две П-образные стойки, жестко соединенные между собой двумя перекладинами в верхней части П-образных стоек, на каждой из этих стоек имеется держатель для штанги, дискретно переставляемый и закрепляемый на стойке с помощью кронштейнов, а также из двух цепей, одними концами закрепляемых к грифу штанги сверху, а другими концами - снизу и перекинутых через две пары вращающихся на двух осях и валу звездочек, первая пара которых закреплена на валу, установленному с помощью втулок с подшипниками на верхних перекладинах упомянутых П-образных стоек, вторая пара звездочек - на двух осях, установленных с помощью втулок с подшипниками на основании, при этом одна из цепей огибает пятую звездочку, аналогичную указанным четырем и закрепленную подвижно в вертикальной плоскости на П-образной стойке, в ее средней части, с возможностью стопорения, а также звездочку, ось которой закреплена на опоре, установленной на упомянутом основании, и на которой подвижно насажен рычаг с дискретно устанавливаемым по массе грузом, закрепленным на свободном конце этого рычага, фиксируемого с помощью подпружиненного пальца на звездочке, закрепленной на опоре под разными углами, для чего на ней предусмотрены соответствующие отверстия, а блок регистрации и информации о параметрах движения состоит из узла измерения параметров движения, содержащего тензометрические датчики, входящие в состав тензометрической платформы, встроенной в упомянутый помост, и датчики линейного перемещения и угловых измерений, подключенных через аналого-цифровой преобразователь к персональному компьютеру, отличающееся тем, что в конструкции крепления упомянутых цепей с грифом штанги предусмотрены соответствующие гнезда для его установки и в устройство дополнительно введены два приспособления, обеспечивающие закрепление двух гирь на грифе штанги и их вращение под углом, индивидуально удобном для спортсмена - гиревика, причем каждое из приспособлений содержит кольцо, жестко закрепляемое на грифе штанги, обойму, прикрепленную к гире, узел вращения, соединяющий кольцо с обоймой, и крепежный болт с гайкой, связывающий обойму с узлом вращения.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчиками угловых перемещений являются гониометры.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что узел вращения выполнен в виде болта и втулки, в которой с одной стороны по оси сделано резьбовое отверстие, в которое вкручивается указанный болт, механически связывающий ее с упомянутым кольцом, в котором предусмотрены соответствующая площадка, утопленная на высоту головки болта, а с другой стороны перпендикулярно оси втулки сделано отверстие, в которое вставлен крепежный болт с гайкой, соединяющие втулку с обоймой, служащей для крепления гири к приспособлению.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к спортивным тренажерам и может быть использовано для специальных тренировок спортсменов в гиревом спорте.

Известно “Приспособление для тренировки спортсменов” [1], содержащее две разъемные полуцапфы, расположенные по концам разрезанной вдоль оси втулки, причем каждая полуцапфа выполнена как одно целое с соответствующей ей частью втулки. Обе полуцапфы шарнирно соединены между собой. Для фиксации их на грифе перекладины используется перемычка, на которой установлен удерживающий ремень, закрепляемый на запястье спортсмена. При установке перемычки на расстоянии от грифа, соответствующем величине кисти спортсмена, она закрепляется двумя винтами типа “барашек”.

Достоинством данного приспособления является уменьшение сил трения в местах соприкосновения ладоней спортсмена и грифа перекладины.

Недостатками его являются: во-первых, ограниченность применения - его можно использовать только в гимнастике для отработки вращения спортсмена на перекладине, во-вторых, невозможность регистрации и получения информации о двигательном действии.

Известно устройство для тренировки тяжелоатлетов. Устройство содержит две пары стоек, несущих посредством двух замкнутых систем гибких тяг и трех блоков штангу, груз, эксцентрично установленный на приводном блоке, многогранный наконечник вала приводного блока и соответствующие ему отверстия в несущем упомянутый груз стержне. Это позволяет изменить исходный угол установки стержня с грузом. Гибкие тяги закреплены на каретках, размещенных между парными стойками. Упоры служат для установки штанги на исходную заданную высоту. Режим сопротивления при подъеме штанги устанавливается исходным положением стержня с грузом. На устройстве могут быть реализованы режимы возрастающего и убывающего сопротивления, возрастающего и убывающего облегчения. Комбинации режимов определяются амплитудой движения штанги и размером опорного приводного блока [2].

Достоинством данного устройства является возможность задания различных режимов сопротивления и облегчения, а также комбинированных режимов.

Недостатком данного технического решения является ограниченное функциональное назначение - для тренировки тяжелоатлетов и отсутствие возможности получать оперативную информацию о параметрах двигательных действий спортсмена.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является машина управляющего воздействия МУВ [3], которая состоит из двух самостоятельных и взаимозависимо действующих устройств: устройства переменного сопротивления и устройство регистрации и информации о параметрах движения. Устройство переменного сопротивления содержит основание, на котором закреплены две П-образные несущие стойки и помост, две цепи, которые одними концами прикреплены к штанге сверху, а другими, перекидываясь через две пары звездочек, - к штанге снизу. Кроме того, одна цепь огибает одну из трех звездочек нужного большого диаметра. Ось этих звездочек закреплена на опоре, установленной на основании. На этой оси подвижно насажен конец рычага с грузом. Для закрепления рычага (с помощью подпружиненного пальца) на звездочке большого диаметра под разными углами предусмотрены отверстия. Звездочки, через которые переброшены упомянутые цепи, жестко насажены на концы вала, который с помощью подшипников закреплен на верхних перекладинах П-образных стоек. Для изменения силы натяжения указанных цепей предусмотрена регулировочная звездочка. Тормоз соединен с упомянутым валом и предназначен для торможения этого же вала и штанги. Рукоятка через трос соединена с тормозом. Держатели, закрепляющиеся на кронштейнах, служат для удержания штанги. Две перекладины жестко соединяют между собой П-образные стойки в верхней их части.

Устройство регистрации и информации о параметрах движения состоит из блока регистрации параметров, содержащего тензометрические датчики (динамометрическая платформа), датчики линейного перемещения и угловых изменений, 16-аналогового цифрового преобразователя (АЦП), персонального компьютера IBM PC/XT.

Недостатком этого устройства является ограниченное функциональное назначение - для тренировки тяжелоатлетов и невозможность его применения в тренировочном процессе в двух видах спорта.

Задачей заявленного изобретения является расширение функциональных возможностей устройства - использование в гиревом виде спорта и повышение эффективности тренировки спортсменов-гиревиков за счет выбора режима нагружения при выполнении двигательного упражнения с гирями и учета оперативной информации о параметрах двигательного действия.

Техническим результатом, заключающимся в устранении указанных недостатков в устройстве для тренировки спортсменов-гиревиков, содержащем блок переменного сопротивления и блок регистрации и информации о параметрах движения, первый из которых состоит из основания, в которое встроен помост и на котором установлены и закреплены две П-образные стойки, жестко соединенные между собой двумя перекладинами в верхней части П-образных стоек, на каждой из этих стоек имеется держатель для штанги, дискретно переставляемый и закрепляемый на стойке с помощью кронштейнов, а также двух цепей, одними концами закрепляемых к грифу штанги сверху, а другими концами - снизу и перекинутых через две пары вращающихся на двух осях и валу звездочек, первая пара которых закреплена на валу, установленному с помощью втулок с подшипниками на верхних перекладинах упомянутых П-образных стоек, вторая пара звездочек - на двух осях, установленных с помощью втулок с подшипниками на основании, при этом одна из цепей огибает пятую звездочку, аналогичную указанным четырем и закрепленную подвижно в вертикальной плоскости на П-образной стойке, в ее средней части, с возможностью стопорения, а также звездочку, ось которой закреплена на опоре, установленной на упомянутом основании, и на которой подвижно насажен рычаг с дискретно устанавливаемым по массе грузом, закрепленным на свободном конце этого рычага, фиксируемого с помощью подпружиненного пальца на звездочке, закрепленной на опоре под разными углами, для чего на ней предусмотрены соответствующие отверстия, а блок регистрации и информации о параметрах движения состоит из узла измерения параметров движения, содержащего тензометрические датчики, входящие в состав тензометрической платформы, встроенной в упомянутый помост, и датчики линейного перемещения и угловых измерений, подключенные через аналого-цифровой преобразователь к персональному компьютеру, в конструкции крепления упомянутых цепей с грифом штанги, предусмотрены соответствующие гнезда для его установки, и в устройство дополнительно введены два приспособления, обеспечивающие закрепление двух гирь на грифе штанги и их вращение под углом, индивидуально удобном для спортсмена-гиревика, причем каждое из приспособлений содержит кольцо, жестко закрепляемое на грифе штанги, обойму, прикрепленную к гире, узел вращения, соединяющий кольцо с обоймой, и крепежный болт с гайкой, связывающий обойму с узлом вращения.

Датчиками угловых перемещений являются гониометры. Узел вращения выполнен в виде болта и втулки, в которой с одной стороны по оси сделано резьбовое отверстие, в которое вкручивается указанный болт, механически связывающий ее с упомянутым кольцом, в котором предусмотрены соответствующая площадка, утопленная на высоту головки болта, а с другой стороны перпендикулярно оси втулки сделано отверстие, в которое вставлен крепежный болт с гайкой, соединяющие втулку с обоймой, служащей для крепления гири к приспособлению.

Конструкцию предлагаемого устройства поясняют чертежи.

На фиг.1 изображен схематический чертеж устройства с измененным грифом штанги, к которому прикреплены гири с помощью дополнительно введенных двух приспособлений.

На фиг.2 изображен схематический чертеж приспособления, с помощью которого гиря прикрепляется к грифу штанги.

На фиг.3 изображено положение рычага с грузом в устройстве при выполнении упражнения “толчок 2-х гирь от груди”.

Блок переменного сопротивления содержит основание 1, на котором закреплены две П-образные несущие стойки 2 и помост 3, цепи 4 и 5, которые одними концами прикреплены к грифу штанги 6 сверху, а другими, перекидываясь через звездочки 7 и 8, прикрепляются к штанге 6 снизу. Кроме того, цепь 5 огибает звездочку 9 большого диаметра, ось 10 которой закреплена на опоре 11. На этой оси 10 подвижно насажен конец рычага 12 с грузом 13. Для фиксирования рычага 12 с помощью подпружиненного пальца 14 на звездочке 9 предусмотрены отверстия 15. Звездочки 7 жестко насажены на концы вала 16, который закреплен с помощью втулок с подшипниками на верхних перекладинах П-образных стоек 2. Для изменения силы натяжения цепи 5 предусмотрена регулировочная звездочка 17. Держатели 18 и 19 служат для удержания грифа штанги 6 в требуемом начальном положении. Перекладины 20 и 21 жестко соединяют между собой П-образные стойки 2.

Блок регистрации и информации о параметрах движения состоит из узла измерения параметров двигательных действий, содержащего тензометрические датчики (динамометрическая платформа 22) и датчики линейного перемещения и углового измерения 23, подключенного через аналого-цифровой преобразователь 24 к персональному компьютеру 25.

Гири 26 с помощью введенных двух приспособлений 27 закреплены на штанге 6. Каждое приспособление 27 содержит (фиг.2) кольцо 28 для закрепления приспособления 27 на грифе штанги, обоймы 29 для прикрепления гири к приспособлению, узла вращения 30, болта крепежного 31 и гайки 32 для крепления обоймы 29 к узлу вращения 30 и двух зажимных болтов 33 и 34 для жесткой фиксации кольца 28 на грифе штанги.

Рассмотрим применение заявляемого устройства на примере выполнения классического в гиревом спорте упражнения “толчок 2-х гирь от груди”. Перед началом использования устройства необходимо с помощью натяжной звездочки 17 натянуть цепь 5 до оптимальной величины. Затем гриф штанги 6 с гирями 26 устанавливают в положение, соответствующее окончанию фазы торможения в толчке. После этого рычаг 12 с грузом 13 устанавливают в верхнем положении, близком к вертикальному (положение П1 на фиг.3). При таком расположении рычага 12 в толчке двух гирь от груди реализуется режим возрастающего сопротивления с переходом на убывающее сопротивление в первом периоде движения - “толчок” и убывающего сопротивления с переходом на возрастающее облегчение во втором периоде - “уход”.

Задание того или иного режима сопротивления или облегчения в устройстве зависит от положения рычага 12 в начале выполнения упражнения, направления и амплитуды его вращения. Применительно к выполнению указанного упражнения это осуществляется следующим образом. Как показано на фиг.3, в режиме возрастающего сопротивления рычаг 12 с грузом 13 перемещается против часовой стрелки из положения П1 до положения П2, затем с переходом на убывающее сопротивление перемещается по часовой стрелке из положения П2 до положения П1. В дальнейшем еще большее убывание сопротивления - перемещение по часовой стрелке из положения П1 до положения П3, а затем с переходом на возрастающее облегчение - перемещение по часовой стрелке из положения П3 до положения П4. И возвращение в исходное положение - перемещение против часовой стрелки рычага 12 с грузом 13 из положения П4 в положение П1 (показано пунктирной стрелкой на фиг.3). Затем двигательное действие повторяется.

Разработанный комбинированный режим с применением заявляемого устройства реализует оптимальный для тренирующегося спортсмена биомеханический режим. Во время полуприседа рычаг 12 с грузом 13, двигаясь против часовой стрелки из положения П1 до положения П2, создает мышцам спортсмена возрастающее сопротивление. Наибольший момент сопротивления, создаваемый устройством в конце полуприседа (положение П2), способствует проявлению максимального напряжения мышц у спортсмена. Напряженные мышцы сокращаются с большей скоростью (доказано И.М.Сеченовым) при выталкивании гирь в условиях преодоления уменьшающегося сопротивления - перемещение рычага 12 с грузом 13 из положения П2 в положение П1. Затем спортсменом выполняется уход при уменьшающемся сопротивлении - перемещение по часовой стрелке рычага 12 с грузом 13 из положения П1 в положение П3, и выпрямление туловища осуществляется в условиях возрастающего облегчения - перемещение по часовой стрелке рычага 12 с грузом 13 из положения П3 в положение П4. После этого рычаг 12 с грузом 13 (и спортсмен) возвращается в исходное положение П1, двигаясь против часовой стрелки из положения П4 в положение П1, вначале в условиях уменьшающегося облегчения, а затем - некоторого возрастающего сопротивления.

Из рассмотренного видно, что при выполнении указанного упражнения в тех положениях, где формируются технические особенности двигательного действия данного упражнения - полуприсед и уход, устройством задается оптимальный тренировочный режим для спортсмена. В те моменты двигательного действия, где техника не так важна - выпрямление туловища и возвращение в исходное положение, создается режим облегчения. Это экономит спортсмену-гиревику до 30-40% энергетических затрат, т.е. спортсмен-гиревик за время тренировки сможет выполнить больший на 30-40% объем тренировочной работы с теми же энергетическими затратами, что существенно влияет на формирование его спортивно-силовых качеств и выносливость при выполнении упражнения.

Получение достоверной и объективной оперативной информации с помощью блока регистрации и информации о параметрах движения помогает спортсмену и тренеру анализировать двигательные действия спортсмена и оперативно вводить корректировки в тренировочный процесс.

Работает данный блок следующим образом. Перед выполнением упражнения свободный конец нити, идущей от датчика перемещения узла измерения 23, прикрепляется к ручке 26 или к поясу спортсмена, который становится на динамометрическую платформу 22 и выполняет упражнение.

Электрические аналоговые сигналы с силовых датчиков, датчиков перемещения штанги и корпуса спортсмена и датчиков угловых измерений в его суставах подаются на вход аналого-цифрового преобразователя 24, где преобразуются в цифровые коды, которые через интерфейс системного блока поступают в память персонального компьютера 25 для последующей обработки, осуществляемой с помощью комплекса программ. Это позволяет практически сразу после выполнения упражнения (серии двигательных действий) получить цифровую и графическую информацию о параметрах движений, которые выводятся по требованию на экран дисплея персонального компьютера или с помощью принтера на бумажный носитель информации.

Узел вращения, обеспечивающий вращение гири при выполнении указанного упражнения, выполнен в виде болта и втулки, в которой, с одной стороны, по оси сделано резьбовое отверстие, в которое вкручивается указанный болт, механически соединяющий ее с упомянутым кольцом, в котором предусмотрены соответствующая площадка, утопленная на высоту головки болта, а с другой стороны - втулка, перпендикулярно ее оси сделано отверстие, в которое вставлен крепежный болт с гайкой, соединяющий втулку с обоймой, служащей для прикрепления гири к приспособлению. При выполнении спортсменом-гиревиком двигательного действия узел вращения способствует требуемому повороту гири.

Применение блока регистрации и информации о параметрах движения. Перед выполнением упражнения свободный конец нити от датчика перемещения, идущей от узла датчиков 23, прикрепляется к грифу штанги 6. Затем спортсмен, надев наколенный сустав любой ноги гониометрический датчик с узла датчиков 23, становится на динамометрическую платформу 22 и выполняет упражнение с использованием блока переменного сопротивления или без него. Электрические аналоговые сигналы с динамометрической платформы 22, гониометрического датчика и датчика перемещения узла датчиков 23 подаются на вход аналого-цифрового преобразователя 24, где они преобразуются в цифровые коды, которые через интерфейс поступают в память персонального компьютера 25 для последующей обработки с помощью комплекса программ.

В комплекс программ автоматизированной обработки информации входят: автоматический ввод регистрации данных, предварительная обработка сигналов (сглаживание), тарировка входных сигналов, вывод графического изображения входных сигналов, математическая обработка характеристик выполняемых спортивных упражнений.

Программа математической обработки характеристик спортивного упражнения позволяет выполнять расчет следующих биомеханических параметров: длительности всего движения и отдельных фаз и периодов, величины угловых изменений в суставах, величины перемещения и скорости движения штанги или тела спортсмена, силы реакции опоры по пиковым значениям, импульса силы реакции опоры всего движения, его фаз и периодов.

Применение устройства с приспособлениями позволяет существенно повысить эффективность тренировочного процесса спортсменов-гиревиков за счет увеличения объема выполняемой работы во время тренировок и расширить функциональные возможности прототипа за счет его использования с усовершенствованиями в гиревом виде спорта.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Авторское свидетельство СССР №515515, БИ №20, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР №1673142, МПК А 63 В 21/062, БИ №32, 1991.

3. Черкесов Ю.Т. Машина управляющего воздействия и спорт. Майкоп, 1993.