ГИБКИЙ УДАРНО-ИГРОВОЙ СТЕРЖЕНЬ "САН 2000"
FLEXIBLE IMPACT-GAME BAR "SAN 2000"

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к спортивному оборудованию, а именно к устройствам, используемым в различных спортивно-тренировочных устройствах ударного типа. Устройство может быть использовано для обучения, постановки, отработки и совершенствования ударов, а также для измерения различных физических параметров удара - скорости, точности, силы удара. Устройство может также использоваться автономно, как обучающее средство в различных видах спорта.
Уровень техники
В спортивном обучающе-тренировочном процессе для всех ударных видов спорта очень важно иметь инструмент, обеспечивающий:
1. Регулярность тренировок.
2. Возможность тренировок в заданных условиях по определенному алгоритму.
3. Возможность безопасных и эффективных тренировок в самом раннем возрасте.
Эти факторы достигаются путем применения специальных устройств: тренажеров, имитаторов удара и т.д.
Главным требованием к таким устройствам является возможность нанесения технически правильного удара с естественной скоростью и траекторией, возможность многократного нанесения таких ударов, наглядность правильной и ошибочной траектории движения ударного снаряда (обычно мяча) при ударах, отсутствие риска получения травмы или повреждения спортивного инвентаря.
Все подобные устройства обязательно имеют гибкий ударный элемент - конструкцию, несущую на себе ударный снаряд, по которому наносятся удары и который обеспечивает эффект «натуральности» при ударе, для закрепления правильных тренировочных навыков.
Этот гибкий элемент должен обеспечивать гашение кинетической ударной энергии, возвращение мяча в точку контакта с ударным средством (ракетка, рука и т. д.). Отклонение-возврат гибкого ударного элемента повторяются несколько раз в колебательном режиме, соответственно конструкция гибкого элемента призвана сократить этот колебательный процесс без потери упругих и прочностных свойств самого стержня.
Известны тренажеры по изобретениям RU 1754137, опубл. 15.08.1992, RU 2050889, опубл. 27.12.1995, EP 1728536, опубл. 06.12.2006, RU 2301696, опубл. 27.06.2007, US 2713487, опубл. 19.07.1955, предусматривающие установленную мишень на подвижном кронштейне. Недостатками таких устройств является несоответствие траектории мишени полету мяча в реальной игре, сложность конструкций и их высокая стоимость, недостаточное удобство при эксплуатации.
Известны также спортивно-тренировочные устройства по патентам РФ на полезные модели № 87359, опубл. 10.10.2009 и № 95535, опубл. 10.07.2010, основными их недостатками является то, что описываемая мишенью дуга, обусловленная движением жесткого кронштейна и конструктивных элементов, к которым крепится мишень, а также само крепление мишени не обеспечивает необходимой траектории при имитации полета мяча в реальной игре, что может привести к усвоению неправильных навыков. Кроме этого, весьма велик риск поломки инвентаря (ракетки) при ошибочном попадании ракеткой по  элементам устройства.
Известно тренировочное устройство для упражнений игры в настольный теннис (патент РФ на изобретение №2460565, опубл. 10.09.2012), содержащее колесо, стойку, струбцину с площадкой для крепления к столу. При этом свободно вращающееся колесо расположено в подпружиненной относительно стойки серьге с гладким стержнем, имеющим возможность перемещаться в сквозном отверстии стойки. Стойка имеет резьбу, в которую ввинчен резьбовой стержень второй серьги, закрепленной винтами к выполненному в виде полуокружности ребру струбцины в радиальном и в центральном отверстиях ребра.
Недостатком известного устройства является неполное соответствие поведения колеса в стойке при ударе естественному удару в настольном теннисе. Игроку приходится искажать траекторию движения ракетки, что существенно снижает эффективность обучающего процесса. Кроме этого данное устройство может быть использовано только в одном тренировочном режиме, для обучения ударам одного типа.
Известно устройство для определения динамических характеристик спортивного инвентаря (патент РФ на изобретение №2370296, опубл. 20.10.2009), которое содержит узел крепления теннисной ракетки, датчики, блок измерения, регистрации и индикации измеряемых параметров, соединенный с датчиками, приводной механизм в виде двигателя, который соединен с узлом крепления теннисной ракетки, а механизм крепления теннисного мяча выполнен в виде основания, упругого стержня и опорного элемента для него, причем один конец упругого стержня закреплен в основании, а на другом конце закреплен теннисный мяч. Опорный элемент также закреплен в основании, датчики размещены на сетке теннисной ракетки и теннисном мяче и электрически соединены с блоком измерения, регистрации и индикации измеряемых параметров.
Недостатком известного устройства является ограниченность применения данного устройства. Используемый в качестве гибкого стержня полипропиленовый стержень не способен выдержать длительные ударные нагрузки. В данном устройстве удар наносится в одной и той же плоскости, что также не удовлетворяет требованиям к полноценному тренировочному процессу.
Наиболее близким по технической сущности, по характеристикам и конструкции к заявленному устройству является гибкое полотно тренажера Теннисан (патент РФ на полезную модель №107951, опубл. 10.09.2011). Это полотно также состоит из нескольких разнородных металлических жил, однако конструктивно выполнено в виде однородного пучка прямых металлических жил, окончание которых заходит внутрь мяча и фиксирует его, не давая сниматься при ударе.
Недостатком этой конструкции является повышенная деформируемость и быстрый износ гибкого полотна. Кроме этого, подобное крепление гибкого полотна к мячу имеет весьма существенный недостаток - полотно эксплуатируется до износа металлических жил, фиксирующих мяч и являющихся частью гибкого полотна, влияющих на его общую прочность и пружинистость. Поломка этих жил приводит к полному и необратимому выходу из строя гибкого полотна с невозможностью ремонта. Недостатком такой конструкции является также невозможность иных вариантов крепления ударного снаряда - мяча, и, соответственно, существенное ограничение использования устройств на базе таких гибких полотен.
Раскрытие изобретения
Задачей предлагаемого изобретения является создание надежного гибкого ударно-игрового стержня, который может быть использован для обучения, постановки, отработки и совершенствования любых ударов под разными углами, на разной высоте, а также для измерения различных физических параметров удара - скорости, точности, силы удара. Устройство должно обеспечивать требуемую гибкость и пружинистость, удобство в эксплуатации и ремонте, длительный срок эксплуатации.
Заявленная конструкция гибкого ударно-игрового стержня «САН 2000» (ГУИС «САН 2000») обеспечивает следующий технический результат:
1. Высокая прочность и износостойкость всей гибкой конструкции и крепящегося к ней спортивного снаряда.
2. Высокий уровень упругости для гашения энергии удара.
3. Быстрое (2-3 с) затухание колебательного  процесса в ударном цикле: удар-возврат-остановка.
4. Простое, надежное и легко заменимое  крепление ударного снаряда - мяча к гибкому стержню.
А также следующие важные эксплуатационные качества гибкого стержня:
1. Возможность длительного многократного использования гибкого стержня путем замены крепежного узла.
2. Возможность применения различных крепежных узлов для расширения возможности тренировочных устройств, применяющих ГУИС «САН 2000».
3. Унификацию производства под разные типы гибких стержней, с целью  минимизации себестоимости единицы продукции.
4. Безопасность эксплуатации (минимизация риска травм и повреждения инвентаря).
Указанный технический результат достигается тем, что гибкий ударно-игровой стержень содержит несколько разнородных жил, соединенных с ударным снарядом, согласно изобретению стержень включает основную металлическую жилу, верх и низ которой закреплены кольцами, внутри которых проходят внутренние жилы, причем часть внутренних жил навивается вокруг основной жилы и остальных жил по спирали с закреплением обычными витками через небольшое расстояние по всей длине стержня, а также в начале и в конце закручивания, в окончании конструкции находится узел крепежа, на котором закреплен ударный снаряд, часть или вся конструкция гибкого стержня изолируется слоями изоляции, причем узел крепежа изолируется отдельно для обеспечения возможности легкой замены узла крепежа.
Внутри ударного снаряда или на самом гибком стержне вблизи ударного снаряда устройство может дополнительно содержать измерительный датчик, соединенный кабелем с электронным узлом обработки, причем кабель, соединяющий измерительный датчик и электронный узел обработки, расположен между слоями изоляции.
Узел крепежа гибкого стержня может быть выполнен в виде петли из гибкого троса, которая может быть выполнена из стального многожильного троса диаметром от 2 до 4 мм.
Узел крепежа гибкого стержня может быть выполнен в виде U-образной дуги с осью.
Узел крепежа гибкого стержня может быть выполнен в виде сетки.
Основная жила гибкого стержня может быть выполнена из углеродистой оцинкованной стали длиной от 200 до 700 мм и диаметром от 2,5 до 5 мм.
Внутренние жилы гибкого стержня могут быть выполнены из гибкой углеродистой оцинкованной стали диаметром от 0,5 до 2 мм и длиной от 500 до 1000 мм.
В качестве изоляции может быть использована мягкая изоляционная лента и/или термоусадочная пластиковая оболочка.
Технический результат достигается тем, что в конструкции гибкого стержня ГУИС «САН 2000» используется сочетание витых прямого участка и спиралевидного участка, в совокупности обеспечивающих высокую прочность, требуемую гибкость и достаточно быстрое затухание ударных колебаний. Конструкция ГУИС «САН 2000» позволяет применять разные типы креплений различных ударных снарядов, обеспечивает легкий ремонт, восстановление, длительный срок эксплуатации.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1-3 в качестве примера показан вариант ГУИС «САН 2000» с использованием в качестве ударного снаряда теннисного мяча, на фиг. 4 - волейбольного мяча.
На фиг. 1 показан общий вид гибкого ударно-игрового стержня «САН 2000» с выделением основных зон конструкции стержня.
На фиг. 2 показана конструкция гибкого ударно-игрового стержня «САН 2000» без изоляции с разрезами в основных зонах, узел крепежа реализован в виде петли из гибкого троса.
На фиг. 3 показан вид гибкого ударно-игрового стержня «САН 2000» с узлом крепежа в виде U-образной дуги с осью.
На фиг 4 показан вид гибкого ударно-игрового стержня «САН 2000» с узлом крепежа в виде сетки.
На фигурах приняты следующие обозначения: основная металлическая жила 1, внутренние жилы 2, 3, изоляция 4, поверхностная изоляция 5, узел крепежа в виде петли из гибкого троса 6, нижнее 7 и верхнее 8 кольца стержня, измерительный датчик 9, ударный снаряд 10, узел крепежа в виде U-образной дуги 11 с осью 13, узел крепежа в виде сетки 12, кабель 14, электронный узел обработки 15, основные зоны конструкции стержня: прямая 16, спиралевидная 17, зона 18 крепежа.
Осуществление изобретения
Устройство представляет собой гибкую конструкцию из нескольких металлических жил разного диаметра и марок стали, свитых между собой поочередно по всей длине стержня. В окончании конструкции находится узел крепежа, предназначенный для крепления мячей различного типа и измерительных датчиков.
В отличие от приведенных аналогов гибкий ударно-игровой стержень «САН 2000» конструктивно состоит из основных зон: прямой 16 и спиралевидной 17, имеющих высокую надежность, требуемую гибкость и пружинистость, и зоны 18 крепежа, на которую приходится основная ударная нагрузка. Узел крепежа может легко заменяться при выходе из строя, соответственно в несколько раз продлевая сроки эксплуатации всего гибкого стержня.
Кроме этого, конструкция аналога - гибкого полотна тренажера «Теннисан», как и конструкции других изделий подобного назначения подразумевает только один способ крепления мяча и только один тип мяча, а следовательно, только один вариант эксплуатации таких тренировочных устройств.
В отличие от известных устройств ГУИС «САН 2000» предназначен для различных вариантов и режимов использования, его конструкция позволяет крепить мячи различных размеров как с помощью узла крепежа в виде петли из гибкого троса 6 (фиг. 2), так и с использованием сетки 12 для более крупных мячей или других подобных спортивных снарядов ударного назначения (см. фиг. 4). Один из вариантов использования ГУИС «САН 2000» - крепление на конце гибкого стержня U-образной дуги 11 с вращающимся на оси 13 мячом, как показано на фиг. 3. Это позволяет совместить все достоинства гибкого стержня для обеспечения натуральности удара с возможностью тренировать различные удары с вращением мяча.
Отдельным направлением является возможность крепления на конце гибкого стержня ГУИС «САН 2000» различных измерительных датчиков. При этом удается совместить возможность нанесения удара любой силы по ударному снаряду 10 на конце гибкого стержня и снятие показаний с размещенного внутри этого ударного снаряда 10 или на самом гибком стержне вблизи этого ударного снаряда измерительного датчика 9 и передачи их по кабелю 14 на электронный узел обработки 15.
Для достижения вышеуказанных технических результатов и эксплуатационных качеств ГУИС «САН 2000» конструктивно можно выделить три зоны (см. фиг. 1, фиг. 2 в разрезах):
1-я зона - зона агрегатного крепления, включает основную металлическую жилу 1 из углеродистой оцинкованной стали длиной от 200 до 700 мм и диаметром от 2,5 до 5 мм (размеры определяются моделью и назначением модификации ГУИС «САН 2000»). Эта основная жила 1 начинается и заканчивается кольцами: нижним 7 и верхним 8, внутри которых проходят все остальные металлические элементы: внутренние жилы 2, 3 - жилы из гибкой углеродистой оцинкованной стали диаметром от 0,5 до 2 мм и длиной от 500 до 1000 мм (количество и размеры которых определяются моделью и назначением модификации ГУИС «САН 2000»).
Каждая из металлических внутренних жил 3 навивается вокруг основной металлической жилы 1 и остальных жил 2 по спирали с закреплением обычными витками через небольшое расстояние: например через каждые 2-4 витка, а также в начале и в конце закручивания (см. фиг. 2).
Применяемая схема навивки существенно повышает общую прочность, гибкость и величину предела упругости всей конструкции ГУИС «САН 2000».
На участке конструкции после верхнего кольца 8 (зона 17) количество внутренних жил 2 может, в зависимости от модификации, быть уменьшено, но общая пространственная конфигурация внешних и внутренних жил 2, 3 имеет спиралевидную форму и навивается по тому же принципу, как показано на фиг. 2. Применяемое сочетание прямой зоны 16 высокой прочности и спиралевидной зоны 17 с повышенной гибкостью позволяет добиться быстрого затухания колебаний всего гибкого стержня и, соответственно, возврата ударного снаряда 10 (мяча) в исходное состояние с готовностью к следующему удару.
Третья зона - зона крепежа 18 конструктивно содержит узел крепежа ударного снаряда и (или) измерительного датчика 9.
На фиг. 2 показан узел крепежа на базе гибкого стального многожильного троса 6 диаметром от 2 до 4 мм. Расположение троса относительно гибкого стержня позволяет легко вставить трос 6 в мяч 10 через одиночное отверстие в мяче диаметром 4-5 мм с последующим распрямлением троса 6 в мяче и расположением его по внутренней поверхности мяча. При этом мы получаем внутри мяча дополнительную упругую конструкцию, которая надежно фиксирует мяч на гибком стержне при ударе,  а также принимает на себя часть кинетической энергии удара, продлевая срок службы ударного снаряда и всего гибкого стержня.
При износе троса 6 достаточно заменить его и изоляцию 4, 5 только на участке крепежа, существенно продлив общий срок службы всего гибкого стержня.
Для придания дополнительной упругости, эстетичности, а также для травмобезопасности и сохранности инвентаря часть или вся конструкция гибкого стержня изолируется несколькими слоями изоляции (1-2 слоя). В качестве изоляции 4 может быть использована мягкая изоляционная лента, в качестве поверхностной изоляции 5 может быть также использована термоусадочная цветная пластиковая оболочка. Причем узел крепежа изолируется отдельно для обеспечения возможности легкой замены узла крепежа.
В измерительной модификации гибкого стержня между слоями изоляции располагается кабель 14, соединяющий измерительный датчик 9 и электронный узел обработки 15.
На фиг. 3, 4 показаны схемы крепления к гибкому стержню узла крепежа в виде U - образной дуги с осью 13 для ударного снаряда 10 - теннисного мяча, для отработки ударов с вращением, а также способ крепления к гибкому стержню ударного снаряда 10 - волейбольного мяча с помощью сетки 12.
Таким образом, разработанное устройство обеспечивает требуемую гибкость и пружинистость, удобство в эксплуатации и ремонте, длительный срок эксплуатации, многофункционально в применении.
Проведенный анализ уровня техники показал, что заявленная совокупность существенных признаков, изложенная в формуле изобретения, неизвестна. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявленного технического решения условию патентоспособности «новизна».
Сравнительный анализ показал, что в уровне техники не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявленного изобретения, а также не подтверждена известность влияния этих признаков на технический результат. Таким образом, заявленное техническое решение удовлетворяет условию патентоспособности «изобретательский уровень».
Приведенные сведения, а также опыт успешного использования гибкого стержня в спортивных тренажерах для тенниса, волейбола, бокса (www.tennisan.com), подтверждают возможность применения заявленного гибкого ударно-игрового стержня «САН 2000» в качестве спортивного оборудования, которое может быть использовано для обучения, постановки, отработки и совершенствования ударов, а также для измерения различных физических параметров удара, поэтому заявленное изобретение соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».