устройство и способ для тренировки связок и мышц нижних конечностей

Формула изобретения

1. Устройство для тренировки связок и мышц нижних конечностей, включающее основание, отличающееся тем, что основание выполнено в виде платформы с креплением, обеспечивающим жесткую фиксацию стопы на платформе, ширина которой соизмерима с шириной стопы, при этом длина платформы от места расположения носка стопы до переднего края платформы выполнена с возможностью изменения в пределах от 100 до 350 мм, а длина платформы от места расположения пятки стопы до заднего края платформы выполнена с возможностью изменения в пределах от 50 до 150 мм.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит комплект платформ различной длины и жесткости.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что, нижняя поверхность платформы выполнена изогнутой в передней и задней частях.

4. Способ тренировки связок и мышц нижних конечностей, заключающийся в выполнении цикла упражнений, отличающееся тем, что упражнения производят с устройством для тренировки связок и мышц нижних конечностей по любому из пп.1-3, при этом в процессе тренировок длину платформы от места расположения носка до переднего края платформы постепенно увеличивают в пределах от 100 до 350 мм, а длину платформы от места расположения пятки до заднего края платформы постепенно увеличивают в пределах от 50 до 150 мм.

Описание изобретения к патенту

Комплексное изобретение относится к физической культуре и спорту, а также к лечебно-восстановительной медицине, в частности к устройствам и тренажерам, предназначенным для активных упражнений, направленных на развитие и восстановление связок, мышц, суставов и костей нижних конечностей.

Мышцы и связочно-суставной аппарат ног, как правило, несут самую длительную по времени локомоторную функциональную нагрузку, а в большинстве видов физической культуры и спорта требуют обязательной дополнительной подготовки, направленной не только на развитие мышечной силы, но и на специальный тренинг суставов стоп, голени и бедра. Развитие силы и выносливости связок, мышц, суставов и костей, сопровождаемое нагружением связочно-суставного аппарата, ведет к адаптивным морфофункциональным изменениям и благоприятно отражается на их состоянии. Это воздействие обусловлено активацией обменных процессов в тканях всех указанных элементов.

Как правило, традиционные способы тренировки нижних конечностей связаны с развитием силы мышц и имеют рефлекторно-активный характер, т.е. связанный с напряжением мышечной системы в ответ на раздражение, вызываемое внешней нагрузкой с помощью отягощений, сопротивления пружинных и резиновых амортизаторов, рычажно-блочных устройств и т.п.

В связи с тем, что костные рычаги ног являются единым совокупным звеном, то физическое нагружение ног сопровождается включением в работу практически всех мышц (синергистов и антагонистов), и поэтому все методики их нагружения с целью развития силы носят универсальный характер. Последний фактор подтверждается тем, что наиболее действенным и распространенным видом тренинга, направленного на развитие мышечной силы ног, являются упражнения со штангой, выполняющей роль внешнего сопротивления. Этот способ широко используется как эффективное средство для развития специальной и общей физической подготовки во многих спортивных дисциплинах (бег, лыжи, прыжки и т.п.). Однако вес штанги определяется не индивидуально для каждого спортсмена, а приблизительно и часто превышает физиологические возможности организма спортсмена. Кроме того, с ростом силы мышц ног требуется увеличение внешней нагрузки (веса штанги, удерживаемой на плечах), вызывающее нежелательное увеличение компрессионной нагрузки на позвоночник, что является причиной болезненных изменений в межпозвонковых дисках и связочном аппарате сегментов позвоночника, а также негативно действует на сердечно-сосудистую систему, в т.ч. способствует развитию артериальной гипертензии, что в совокупности может привести к ранней инвалидизации и смертности спортсменов в трудоспособном возрасте.

Известны способ и устройство для тренировки спортсмена, содержащее емкость с криволинейным основанием, заполненную сыпучим материалом, и установленную на ней площадку для ног (пат. РФ № 2067470). В процессе тренировки с помощью данного устройства мышцы голени и стопы ног спортсмена воспринимают скользяще-давящую реакцию со стороны песка, что обеспечивает процесс их тренировки. Причем этот процесс совмещается с тренировкой устойчивости.

Существенным недостатком данного устройства-тренажера и способа тренировки является нарушение техники безопасности, связанное с фиксацией стопы в устройстве, что при любом нарушении координации движений при стандартной работе данного тренажера может привести к падению, что в конечном итоге ведет к повышенному травматизму различной степени тяжести.

Известны также способ и устройство для скоростно-силовой подготовки прыгунов, содержащее установленную на основании опорную площадку с возможностью перемещения от привода, регулируемый анализатор усилия, связанный с опорной площадкой и средством управления режимом ее перемещения (а.с. СССР 1405855).

В указанном устройстве-тренажере спортсмен при отталкивании взаимодействует с опорной площадкой, воздействуя на нее с максимальной силой. При достижении заранее заданного уровня силы взаимодействия на опорную площадку ее резко перемещают в вертикальной плоскости, например вверх, на заданное расстояние. При этом создается дополнительная сила подъема опорной площадки, что в результате дает увеличение усилия отталкивания спортсмена, при котором возрастает высота прыжка. В процессе тренировок величину усилия перемещения опорной площадки постепенно увеличивают, устанавливая ее с учетом динамики развития скоростно-силовых качеств спортсмена. Реакция опоры при выполнении отталкивания представляет собой внешнюю силу, изменяющую характер движения центра массы тела спортсмена.

Недостатками данных устройства и способа является то, что они развивают способность управления пространственной координацией тела спортсмена во время прыжка, но не способны развивать прыжковую силу нижних конечностей, а также прыгучесть как специфическое физическое качество спортсмена.

Наиболее близкими аналогами, выбранными в качестве прототипов, являются устройство и способ для развития силы мышц ног. Устройство-тренажер содержит основание, несущее поворотные площадки для ног с бортиками, одна из которых установлена на каретке, при этом обеспечивается изменение расстояния между опорными площадками для ног, а также их поворот в горизонтальной плоскости. Поверхность площадок выполнена из материалов с высоким коэффициентом трения (а.с. СССР № 1724280).

Механизм нагружения мышечной системы заключается в использовании эффекта комплексного проявления психомоторных актов по управлению произвольным сокращением мышечных структур в сочетании с таким физическим явлением, как трение. Используя варианты позиций устройства-тренажера для различных упражнений, нагружают необходимые группы мышц в различных динамических режимах: от легкого разминочного до максимально возможной степени мышечного напряжения.

Указанное средство относится к тренажерам рефлекторно-активного действия, когда психомоторные акты совершаются в ответ на внешнюю нагрузку и адекватны ей.

Методика занятий на предлагаемом устройстве имеет произвольно-принудительный характер, т.е. относится к более высокому уровню деятельности центральной нервной системы в сочетании с активацией психофизиологических функций.

Недостатками данных устройства и способа являются следующие:

- они обеспечивают преимущественно биомеханику скользящих движений с проталкиванием ноги в горизонтальном положении, тренируют удержание ног спортсмена в параллельном положении, но не обеспечивают при этом подготовку всех групп связок и мышц нижних конечностей к выносу тела в вертикальное положение с дополнительным преодолением силы тяжести тела спортсмена в момент прыжка; другими словами, данное устройство не способно развивать прыжковую силу нижних конечностей, а также прыгучесть как специфическое физическое качество спортсмена;

- используется только статический режим тренировок (все движения совершаются в пределах одного шага);

- не обеспечивается тренировка в динамике усложняемых упражнений.

Задачей настоящего комплексного изобретения является создание тренажера и способа тренировки с его помощью, способных:

- развивать и восстанавливать связки, мышцы, суставы и кости нижних конечностей, в том числе без отягощений, как в статическом, так и в динамическом режимах;

- развивать прыжковую силу нижних конечностей, а также прыгучесть как специфическое физическое качество спортсмена, необходимое прыгунам, спринтерам, бегунам, волейболистам, баскетболистам, хоккеистам, а также многим другим;

- создание специфических биомеханических условий формирования и тренировки проприоцептивной системы прыжка.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для тренировки связок и мышц нижних конечностей, включающем основание, в соответствии с настоящим изобретением основание выполнено в виде платформы с креплением, обеспечивающим жесткую фиксацию стопы ноги человека на платформе, ширина которой соизмерима с шириной стопы, при этом длина платформы от места расположения носка стопы до переднего края платформы выполнена с возможностью изменения в пределах от 100 мм до 350 мм, а длина платформы от места расположения пятки до заднего края платформы выполнена с возможностью изменения в пределах от 50 мм до 150 мм.

Поставленная задача решается также тем, что предложенное устройство содержит комплект платформ различной длины и жесткости.

Поставленная задача решается также тем, что нижняя поверхность платформы выполнена плавно изогнутой в передней и задней частях по типу лыжного носка.

Поставленная задача решается также тем, что в способе тренировки связок и мышц нижних конечностей, заключающемся в выполнении цикла упражнений, в соответствии с настоящим изобретением упражнения производят с указанным выше устройством для тренировки связок и мышц нижних конечностей, при этом в процессе тренировок длину платформы от места расположения носка до переднего края платформы постепенно увеличивают в пределах от 100 до 350 мм, а длину платформы от места расположения пятки до заднего края платформы постепенно увеличивают в пределах от 50 мм до 150 мм.

Выполнение передней части платформы длиннее стопы в пределах диапазона 100-350 мм позволяет при очередном выполнении усложняемых действий, таких как ходьба, ходьба на носках и/или на пятках, ходьба на боковых поверхностях стоп, ходьба с ускорением, подскоки, выпрыгивания и т.п., укреплять мышечно-связочный аппарат нижних конечностей, тренировать прыжковую способность связок, мышц, суставов и костей стопы, голени и бедра, а также прыгучесть как специфическое физическое качество спортсмена.

При таких тренировках создаются специфические биомеханические условия формирования и тренировки проприоцептивной системы прыжка, позволяющие адекватно изменить кровоснабжение и иннервацию тренируемых органов и координацию движений, в том числе для прыжков.

Длина платформы от места расположения носка стопы до переднего края платформы выполнена с возможностью изменения в пределах диапазона 100-350 мм, а длина платформы от места расположения пятки стопы до заднего края платформы выполнена с возможностью изменения в пределах диапазона 50-150 мм для того, чтобы в процессе тренировок, начинающихся с минимальной длины платформы спереди и сзади, в зависимости от наступления устойчивости и способности выполнять дальнейшие усложняемые действия, такие как ходьба, ходьба на носках и/или на пятках, ходьба на боковых поверхностях стоп, ходьба с ускорением, подскоки, выпрыгивания и т.п., длина передней и задней частей платформы могла быть увеличена.

Эти размеры выбраны опытным путем в процессе многолетних тренировок и позволяют за счет изменения центра тяжести тела и длины рычага нагружать и тренировать связочно-мышечный аппарат нижних конечностей, удерживать тело человека в вертикальном положении и обеспечивать рывок вверх, что является базовым элементом для прыжка.

Для изменения в процессе тренировок длины передней и/или задней частей платформы предложено в частном случае использование комплекта платформ с различной длиной передней и/или задней частей.

Для повышения эффективности тренировок предложены платформы с различной жесткостью. Максимально жесткие, например деревянные, платформы позволяют максимально нагрузить связочно-мышечный аппарат нижних конечностей.

Платформы с большей упругостью, например из твердой армированной резины, позволяют адаптироваться к амплитуде, направленности или динамике движений.

Выбор типа платформы зависит от уровня индивидуальной физической подготовленности: для спортивных тренировок - более жесткая; для восстановительных и реабилитационных тренировок - более мягкая.

В частном случае выполнения нижняя поверхность платформы выполнена плавно изогнутой в передней и задней частях по типу лыжного носка, что обеспечивает плавный физиологичный переход на переднюю или заднюю части платформы.

Многолетний опыт испытания предложенной конструкции устройства и способа тренировки связок и мышц нижних конечностей дает основание утверждать, что применение их в спортивной и восстановительной практике повышает эффективность тренировки и восстановления всех групп мышц нижних конечностей для развития прыгучести как специфического качества.

Существенный позитивный момент предложенного комплексного изобретения заключается в том, что тренировки осуществляются без отягощений, что важно в восстановительном периоде для пациентов, в том числе спортсменов, перенесших травмы нижних конечностей и заболевания.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где изображено схематичное расположение на предложенном устройстве-тренажере 1 стопы 2 человека.

Устройство-тренажер изготавливается из обычных прочных материалов, не подвергающихся ломкости, чрезмерной гибкости, таких как, например, сухая строганная древесина, клееный щит, а также из древесных материалов марок LVL (laminated veneer lumber - материал, произведенный на основе клееного шпона хвойных пород древесины с продольным направлением волокон во всех слоях шпона), МДФ (Middle Density Fiberboard - среднеплотное волокнистое покрытие), толстой фанеры, толстой армированной резины, современных полимерных материалов, например полистирола или поликарбоната, а также из комбинаций перечисленных материалов. Древесина может быть подвергнута предварительной антисептической, гидрофобной и антипиреновой обработке.

В нашем случае на практике мы использовали сухую строганную древесину толщиной 20-25 мм. Для более эффективной работы приспособления можно использовать армированную плотную резину, имеющую свойство к небольшой отдаче.

Длина платформы зависит от размера стопы спортсмена. На платформу можно установить и жестко закрепить ремнями или передвижными креплениями обувь спортсмена. При этом важно, чтобы пятка обуви была закреплена на платформе неподвижно.

Передняя и задняя части приспособления делаются слегка изогнутыми (форма лыжного носка), длина рабочей части от носа платформы до места расположения передней части обуви корректируется в зависимости от предполагаемой нагрузки: чем нагрузка больше, тем нос длиннее, и наоборот; то же и для задней части платформы.

Способ тренировки: обувь, жестко закрепленная на платформе 1, одевается спортсменом и выполняются подъемы на носках или пятках (на внутренней, внешней части стопы). После адаптации выполняются более сложные движения разной вариации: ходьба, подскоки, выпрыгивания, прыжки. При тренировках нагрузка подбирается индивидуально в зависимости от уровня физической подготовленности спортсмена или пациента в случае применения комплексных реабилитационных мероприятий. Арсенал упражнений многообразен, зависит от этапа подготовки спортсмена или функционального состояния пациента.

Примерные действия данного приспособления для начинающих спортсменов или пациентов реабилитационных отделений

Длина «А» передней части платформы минимальна: 100 мм; длина «В» задней части платформы - 50 мм. Упражнения начинаются только с поднятия на носках и/или пятках, а также на внутренней или внешней частях стопы, при небольшом количестве повторений. Затем после 2-4 тренировок, когда спортсмен почувствует, что нагрузка недостаточна, выполняют легкие подскоки на месте, затем с продвижением вперед, многоскоки с ноги на ногу. Этап предварительной подготовки зависит от подготовленности спортсмена, от его индивидуальных способностей к адаптационным свойствам организма, к предстоящим нагрузкам. Выбор упражнений связан с этапом индивидуальной подготовки спортсмена.

После освоения первого этапа примерно через 3-4 недели для изменения режима нагрузки длина «А» передней части платформы увеличивается до 150-200 мм, а длина «В» задней части платформы увеличивается до 100-150 мм (зависит от направления нагружаемых участков стопы). При этом происходит увеличение нагрузки, направленной на суставно-мышечный аппарат нижних конечностей. Затем по мере тренировок длина передней и/или задней частей платформы увеличивается до максимальных размеров, нагрузки при которых спортсмен может перенести в течение продолжительного периода тренировок.

Предложенные устройство и способ эффективны для целей тренировки или восстановления связочно-мышечного аппарата нижних конечностей. Устройство имеет минимальные затраты при изготовлении. Эффект от тренировок заметен уже через 3-4 занятия.

Устройство может использоваться начинающими и элитными спортсменами при всех видах спорта, где существенную роль имеет развитость связочно-мышечного аппарата нижних конечностей.

Применение предложенных тренажера и способа тренировок способствует сохранению здоровья и спортивного долголетия.

Данные устройство-тренажер и способ тренировок были разработаны и апробированы на закрытых тренировочных площадках известными советскими и российскими легкоатлетами-прыгунами, среди которых можно назвать следующих.

Маз Александр, 1978 года рождения (рост 192 см, вес 78 кг), мастер спорта, серебряный призер Чемпионата России среди юниоров в 1999 году. Его лучший результат - 2,19 м.

Макурин Алексей, 1972 года рождения (рост 188 см, вес 83 кг), мастер спорта международного класса, 9-кратный чемпион СССР и России среди молодежи с 1990 года, чемпион Малых Олимпийских игр среди студентов в 1993 году. Его лучший результат - 2,32 м. В настоящее время занимается пожарно-прикладным видом спорта, имеет звание мастера спорта в этом виде.

Камалов Марат, 1982 года рождения (рост 182 см, вес 65 кг), кандидат в мастера спорта. Вошел в список сильнейших прыгунов России среди юношей. Его результат - 2,05 м. В настоящее время занимается пожарно-прикладным видом спорта, имеет звание мастера спорта в этом виде.