устройство для тренировки альпинистов

Формула изобретения

1. Устройство для тренировки альпинистов, 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 прикрепленных 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, установленном с помощью втулок с подшипниками на верхних перекладинах П-образных стоек, а вторая пара звездочек - на двух осях, установленных с помощью втулок с подшипниками на основании, при этом на концах штанги размещены диски, обеспечивающие заданный режим постоянной нагрузки, одна из этих 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 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 выполнены 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, отличающееся тем, что в конструкции крепления упомянутых цепей с грифом штанги предусмотрены соответствующие гнезда для его установки, и в устройство дополнительно введено приспособление, обеспечивающее механическую связь альпиниста с грифом штанги, и тестовая ступенька, установленная на динамометрической платформе.

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

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приспособление, обеспечивающее связь альпиниста с грифом штанги, содержит грудную обвязку альпиниста и тросик, соединяющий грудную обвязку с грифом штанги.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что в упомянутом приспособлении применен механический узел изменения и фиксации длины используемого тросика.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что тестовая ступенька выполнена регулируемой по высоте.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к спортивным тренажерам и может быть использовано для тренировок альпинистов в межсезонье.

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, который закрепляется 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.

Недостатком этого приспособления является ограниченность применения - его можно использовать только в гимнастике для отработки вращения спортсмена-гимнаста на перекладине.

Известно устройство для тренировки тяжелоатлетов, которое содержит: две пары стоек, несущих посредством 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 изменять исходный угол установки стержня с грузом. Гибкие тяги закреплены на каретках, размещенных между парными стойками. Упоры служат для установки 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.

Недостатками данного технического решения являются: 1) ограниченное функциональное назначение - для тренировки тяжелоатлетов и 2) отсутствие возможности получить оперативную информацию о параметрах двигательных действий спортсмена.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является машина управляющего воздействия МУВ-1 [3], которая состоит из двух самостоятельных и взаимозависимо действующих устройств: устройства переменного сопротивления и устройства 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. На этой оси подвижно посажен 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 предусмотрены регулировочные звездочки. Тормоз соединен с упомянутым валом и предназначен для заторможения этого же вала и штанги.

Рукоятка через трос соединена с тормозом. Держатели, закрепляющиеся на кронштейнах, служат для удержания штанги. 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-канального аналого-цифрового преобразоввателя (АЦП), персонального компьютера IBM PC/XT.

Достоинством данного устройства является возможность задавать различные режимы переменных сопротивлений для облегчения и утяжеления перемещения штанги, а также возможность получать и регистрировать оперативную информацию о параметрах движения штанги, суставных перемещений атлета и силовые характеристики при выполнении им двигательных действий.

Недостатком этого устройства является ограниченное функциональное назначение - для тренировки тяжелоатлетов и невозможность его применения в тренировочном процессе в других видах спорта, хотя имеющиеся в нем возможности изменения режимов представляют для них интерес.

Целью данного изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, использование в тренировочном процессе альпинистов и повышение эффективности тренировок альпинистов, отрабатывающих двигательные действия - подъем в гору и спуск с горы, за счет выбора оптимального режима нагружения при выполнении указанных двигательных действий спортсменом.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве, 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 кроншейнов, а также из двух цепей, одними концами прикрепленных 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, установленном с помощью втулок с подшипниками на верхних перекладинах упомянутых П-образных стоек, а вторая пара звездочек – на на двух осях, установленных с помощью втулок с подшипниками на основании, при этом на концах штанги размещены диски, обеспечивающие заданный режим постоянной нагрузки, одна из этих 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, ось которой закреплена на опоре, под разными углами, для чего на ней выполнены 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, согласно изобретению в конструкции крепления упомянутых цепей с грифом штанги предусмотрены соответствующие гнезда для его установки, и в устройство дополнительно введено приспособление, обеспечивающее механическую связь альпиниста с грифом штанги и тестовая ступенька, установленная на динамометрической платформе.

Датчиками угловых перемещений являются гониометры.

Приспособление, обеспечивающее связь альпиниста с грифом штанги, содержит грудную обвязку альпиниста и тросик, соединяющий грудную обвязку с грифом штанги.

В упомянутом приспособлении применен механический узел изменения и фиксации длины используемого тросика.

Тестовая ступенька выполнена регулируемой по высоте.

Отличительными признаками заявляемого технического решения являются:

1. Изменение конструкции крепления облегченного грифа.

2. Дополнительное введение приспособления, обеспечивающего механическую связь альпиниста с облегченным грифом штанги.

3. Дополнительное введение тестовой ступеньки, установленной на тезометрической платформе и выполненной переменной по высоте.

В заявляемом техническом решении отличительные признаки проявляют в отдельности известные в других областях науки и техники свойства, которые позволяют расширить функциональные возможности устройства и повысить эффективность тренировок спортсменов-альпинистов, что указывает на соответствие технического решения критерию “Существенные отличия”.

Конструкцию предлагаемого устройства поясняют чертежи.

На фиг.1 изображен схематический чертеж устройства с измененным грифом штанги, к которому прикреплено дополнительно введенное приспособление, с помощью которого альпинист механически связан с грифом штанги.

На фиг.2 и фиг.3 изображены схематические чертежи положений рычага 12 с грузом 13 при подъеме в гору и спуске с горы.

Устройство (фиг.1) состоит из двух самостоятельных и взаимодействующих блоков: блока переменного сопротивления, блока регистрации и информации о параметрах движений, а также приспособления, с помощью которого альпинист механически связан с грифом штанги, и тестовой ступеньки, установленной на динамометрическую платформу устройства.

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 б 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.

Введенное приспособление содержит грудную обвязку альпиниста 26, которой он механически связан с грифом штанги 6 с помощью тросика 27.

Тестовая ступенька 28, переменная по высоте, установлена на динамометрическую платформу 22.

Работает устройство следующим образом.

Рассмотрим случай имитации подъема в гору. Альпинист становится на динамометрическую платформу 22 и одевает на себя грудную обвязку альпиниста 26, связанную механически с помощью тросика 27 со штангой 6. Штанга 6 занимает положение, соответствующее росту спортсмена, что достигается подбором длины тросика 27. Грудная обвязка альпиниста 26 не должна иметь перемещения на теле спортсмена при его подъеме или спуске, т.к. это нарушит распределение нагрузки при выполнении двигательного действия. В случае необходимости используют альпинистскую беседку (на фиг.1 не показано), сблокированную с грудной обвязкой альпиниста 26, что практически исключает перемещение последней. После этого рычаг 12 с грузом 13 фиксируют на звездочке 9 большого диаметра с помощью подпружиненного пальца 14 в положении, соответствующем реализации требуемого режима сопротивления. В рассматриваемом случае при согнутой ноге, поставленной на ступеньку 28, в момент подъема спортсмена на ступеньку на его мышцы ноги воздействует наибольшая нагрузка (фиг.2) - положение рычага 12 с грузом 13 в положении П1. По мере выпрямления ноги нагрузка уменьшается - рычаг 12 с грузом 13 перемещается против часовой стрелки и при выпрямлении ноги, когда спортсмен встанет на ступеньку обеими ногами, рычаг 12 с грузом 13 займет положение П2 (перемещение показано сплошной стрелкой). При возвращении спортсмена в исходное положение нагрузка изменится в обратном направлении - по мере опускания ноги нагрузка на мышцы ноги увеличивается, рычаг 12 с грузом 13 займет положение П1 (перемещение показано пунктирной стрелкой). Когда опускаемая нога станет на динамометрическую платформу 22, спортсмен опускает нанес вторую ногу. Сменив ногу, альпинист повторяет двигательное действие. Поочередно ставя на ступеньку левую и правую ноги и поднимаясь на нее, альпинист нагружает мышцы обеих ног. Изменяя величину груза 13 и высоту ступеньки 28, альпинист добивается необходимой тренированности мышц ног при подъеме на гору.

Рассмотрим случай, имитирующий спуск альпиниста с горы. Альпинист становится на ступеньку обеими ногами. Штанга 6 с дисками занимает соответствующее положение. После этого рычаг 12 с грузом 13 фиксируют на звездочке 9 большого диаметра с помощью подпружиненного пальца 14 в положении, соответствующем реализации режима тренировки при спуске с горы. В первый момент при опускании одной ноги со ступеньки 28 и сгибании другой, находящейся на ступеньке 28, нагружение сгибаемой ноги минимальное - положение П1 на фиг.3. По мере сгибания ноги нагружение мышц увеличивается - рычаг 12 с грузом 13 перемещается по часовой стрелке. При полностью согнутой ноге, когда спортсмен станет одной ногой на динамометрическую платформу 22, а затем - обеими ногами, рычаг 12 с грузом 13 займет положение П2 (перемещение показано сплошной стрелкой). При возвращении спортсмена в исходное положение нагрузка изменяется в обратном направлении. Альпинист ставит согнутую ногу на ступеньку 28 и поднимается на нее. По мере подъема туловища нагрузка уменьшается - рычаг 12 с грузом 13 займет положение П1, когда обе ноги будут стоять на ступеньке 28 (перемещение рычага 12 с грузом 13 показано пунктирной стрелкой). Сменив ногу, альпинист повторяет двигательное действие. Поочередно опуская левую и правую ноги и опускаясь со ступеньки и поднимаясь на нее, альпинист нагружает мышцы обеих ног. Изменяя величину груза 13 и высоту ступеньки 28, альпинист добивается необходимой тренированности мышц ног при спуске с горы.

Применение блока регистрации и информации о параметрах движения. Перед выполнением упражнения свободный конец нити от датчика перемещения узла датчиков 23 прикрепляется к грифу штанги 6 или к поясу альпиниста. Затем спортсмен, прикрепив наколенный сустав любой ноги гониометрический датчик узла датчиков 23, становится на динамометрическую платформу 22 или на тестовую ступеньку 28 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 штанги, скорости движения штанги или тела спортсмена, силы реакции опоры по пиковым значениям, импульса силы реакции опоры всего движения, его фаз и периодов.

Во введенном приспособлении предусмотрен узел изменения и фиксации длины используемого тросика 27 (на схематическом чертеже фиг.1 не показано). Оно позволяет подбирать необходимую длину тросика 27 и его фиксацию.

Применение устройства с приспособлением и тестовой ступенькой позволит повысить эффективность тренировочного процесса в межсезонье и расширить функциональные возможности прототипа за счет его использования с усовершенствованиями в альпинизме.

Список литературы

1. Авторское свидетельство СССР №515515.

2. Авторское свидетельство СССР №1673142, кл. А 63 В 21/062.

3. Черкесов Ю.Т. Машины управляющего воздействия, Майкоп, 1993.