МАГНИТОЖИДКОСТНЫЙ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ТРЕНАЖЕР

Предложение относится к области спортивных тренажеров и предназначено для общефизической подготовки и тренировки, кроме того, оно может использоваться в лечебных целях во время восстановительного периода после полученных травм. С помощью тренажеров подобного типа можно развивать и укреплять мышцы рук, ног, спины и груди.
Для физической тренировки в массовой физической культуре и спорте применяются различные тренажерные устройства, которые позволяют тренировать различные мышечные группы в разных режимах мышечного сокращения. Недостатком обычных тренажеров является использование лишь постоянной нагрузки и невозможность ее быстрого изменения во время выполнения одного движения, так и во время выполнения последовательных движений одной серии. В тоже время хорошо известны высокоэффективные режимы тренировки, которые предполагают изменение тренировочной нагрузки как в процессе выполнения одного движения, так и во время выполнения последовательных движений одной серии.
Тренировочная целесообразность использования изменяемой нагрузки во время одного движения связана с тем, что сила, развиваемая сокращающейся мышцей, зависит от ее длины у разных людей, причем зависимость «сила-длина мышцы» для разных мышц одного человека может существенно различаться. Таким образом становится очевидно, что использование переменной нагрузки, изменяющийся во время выполнения движения в соответствии с физиологическими особенностями тренируемой группы мышц, более эффективно для полноценной физической тренировки.
Попытки использования тренировочного режима, в котором внешняя нагрузка изменяется во время движения, имеют место в спортивной практике. Так, известен велотренажер (Патент на изобретение РФ №2255782 / В.Н. Чинилов. Опубл. 10.07.2005 г.), состоящий из основания на опорах, нагрузочного узла, выполненного в виде закрепленного на оси дискообразного элемента в форме эллипса с переменным радиусом и нагрузочного элемента выполненного с возможностью поворота вокруг оси основания и содержащий концентрично расположенные втулки, между которыми размещен упругий элемент.
Принцип эксцентрика можно применять не только на велосипедных, но и на грузоблочных тренажерах. Однако к недостаткам такого способа программируемого изменения нагрузки следует отнести трудоемкость замены эксцентрика, так как его форма подбирается такой, чтобы изменение момента силы было наиболее эффективным для тренировки данной мышечной группы.
Наиболее близким аналогом к заявленному предложению, является способ и система для тренировки мышц с использованием изменения нагрузки во время выполнения движения (Патент на изобретение RU №2334535 / Авторы А.И. Нетреба, А.С. Боровик, О.А. Виноградов, опубл. 27.08.2014 г.) содержащий платформу, силовой нагрузочный блок, компрессор с рессивером, датчик угла и/или перемещения, датчики рабочего давления, пневмосистему и блок управления.
Недостатком указанной системы является сложность конструкции и значительные массогабаритные характеристики, обусловленные необходимостью применения специальной пневматической (гидравлической) схемы. Также следует отметить высокую шумность при эксплуатации такого тренажера обусловленную работой пневматического (гидравлического) компрессора.
Техническим результатом заявляемого магнитожидкостного универсального тренажера является обеспечение простоты конструкции, снижение массогабаритных характеристик и шумности при эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что силовой нагрузочный блок снабжен электромагнитной катушкой, расположенной в поршне, в котором выполнены каналы, сообщающие подпоршневую и надпоршневую полости, заполненные магнитореологической жидкостью, при этом между корпусом силового нагрузочного блока и поршнем установлены пружины.
Предложение поясняется рисунками.
На фиг. 1 изображена схема размещения узлов на тренажере, где 1-подвижная платформа, 2 - силовой нагрузочный блок, 3 - датчик перемещения, 4 - блок управления.
На фиг. 2 представлена схема устройства силового нагрузочного блока, где 5 - шток поршня, 6 - корпус силового нагрузочного блока в котором размещен поршень 7 с электромагнитной катушкой 8, связанной с блоком управления 4 (фиг. 1). В поршне 7 выполнены каналы 10, сообщающие подпоршневую 9 и надпоршневую 12 полости, заполненные магнитореологической жидкостью, при этом между корпусом силового нагрузочного блока 6 и поршнем 7 установлены пружины 11 жестко закрепленные одним концом к поршню 3, другим к корпусу силового нагрузочного блока 2.
Предлагаемый магнитожидкостный универсальный тренажер работает следующим образом. Испытуемый занимает место в тренажере, ноги согнуты в коленях, стопы размещаются на подвижной платформе 1. Упражнение подразумевает выполнение испытуемым серию движений по разгибанию ног, для этого он усилием мышц ног перемещает подвижную платформу 1 из начального в конечное положение (см. фиг. 1).
Обеспечение переменной нагрузки по ходу движения платформы достигается следующим образом. Поступательное движение подвижной платформы 1 обуславливает перемещение штока 5 и, следовательно, жестко соединенного с ним поршня 7. На поршне 7 размещается электромагнитная катушка 8 управляющий сигнал, на которую поступает с блока управления 4, изменяя ее магнитное поле. При увеличении магнитного поля электромагнитной катушкой 8 увеличивается вязкость магнитореологической жидкости, которая заполняет внутреннее пространство силового нагрузочного блока. Повышенная вязкость магнитореологической жидкости препятствует ее свободному перетеканию из подпоршневой полости 9 в надпоршневую 12 по каналам 10 в поршне 7, обуславливая, таким образом, увеличение нагрузки по ходу движения подвижной платформы 1.
В свою очередь в случае, когда управляющий сигнал с блока управления 4 формирует меньшее магнитное поле, вязкость магнитореологической жидкости закономерно снижается и более свободно перемещается из подпоршневой полости 9 в надпоршневую 12 по каналам 10 в поршне 7 при воздействии испытуемого на подвижную платформу 1. Свободный переток магнитореологической жидкости из подпоршневой полости 9 силового нагрузочного блока в надпоршневую полость 12 обуславливает снижение нагрузки по ходу движения подвижной платформы 1.
Таким образом за счет изменения магнитного поля имеется принципиальная возможность реализации практически любого закона изменения нагрузки.
Динамичное возвращение подвижной платформы 1 в начальное положение обеспечивается за счет использования потенциальной энергии пружин 11 растянутых при перемещении подвижной платформы в конечное положение. В это время сигнал с блока управления 4 обеспечивает минимальную вязкость магнитореологической жидкости. После возвращения подвижной платформы 1 в начальное положение информация об этом с датчика перемещения 3 поступает на блок управления 4. Затем цикл повторяется.
По сравнению с прототипом предлагаемый магнитожидкостный универсальный тренажер позволяет обеспечить упрощение конструкции устройства, снижение массогабаритных характеристик и шумности при его эксплуатации.