СПОСОБ ТРЕНИРОВКИ ГОРНОЛЫЖНИКОВ И СНОУБОРДИСТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR TRAINING OF DOWNHILL SKIERS AND SNOWBOARDERS AND DEVICE FOR ITS REALISATION

Изобретение относится к спортивному инвентарю для проведения тренировок горнолыжников и сноубордистов в спортивных залах, а также может использоваться для развлечений и в аттракционах.
Известен способ тренировки горнолыжников, реализуемый в устройстве, описанном в DE №19521619 А1, МПК А63В 69/18, 19.12.1996 г., согласно которому осуществляют имитацию прохождения поворотов путем приложения усилия к имитаторам лыж или сноуборда, направленного перпендикулярно продольной оси имитаторов лыж или сноуборда, к центру имитируемого поворота.
Известно устройство для тренировки горнолыжников, описанное в DE №19521619 А1, МПК А63В 69/18, 19.12.1996 г., содержащее основание, на котором расположены имитаторы лыж, снабженные креплениями для обуви спортсмена и расположенные на основании с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном продольной оси имитаторов лыж или сноуборда, а также с возможностью их кантования спортсменом.
Недостаток указанных способа и устройства - низкая эффективность тренировок, так как не имитируется движение лыж или сноуборда по бугристому склону горнолыжной трассы, а также величина центробежной силы не связана с величинами углов кантования имитаторов лыж, что имеет место в реальных условиях.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип предлагаемого изобретения-способа, является способ тренировки горнолыжников и сноубордистов по патенту Российской Федерации №2233684, МПК А63В 69/18, 2004 г., согласно которому осуществляют имитацию прохождения поворотов путем приложения усилия к имитаторам лыж или сноуборда, направленного перпендикулярно продольной оси имитаторов лыж или сноуборда, к центру имитируемого поворота, и величину прикладываемого усилия устанавливают в прямой зависимости от величины угла кантования имитаторов лыж или сноуборда, а закон изменения величины прикладываемого усилия выбирают в соответствии с законом изменения действия на спортсмена центробежной силы, зависящей от угла кантования лыж или сноуборда, в реальных условиях.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип предлагаемого изобретения-устройства, является устройство для тренировки горнолыжников и сноубордистов по патенту Российской Федерации №2233684, МПК А63В 69/18, 2004 г., содержащее основание, имитаторы лыж или сноуборда, расположенные на основании с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном продольной оси имитаторов лыж или сноуборда, а также с возможностью их кантования спортсменом, силовой привод, механически соединенный с имитаторами лыж или сноуборда, средство для определения угла кантования имитаторов лыж или сноуборда, выход которого подключен ко входу блока управления, выход которого подключен к силовому приводу.
Недостаток указанных способа и устройства - низкая эффективность тренировок, так как не имитируется движение лыж или сноуборда по бугристому склону горнолыжной трассы, что имеет место при реальном катании. Кроме того, известное устройство не обеспечивает защиту спортсмена от травм при падении.
Задача изобретения - создание способа и устройства, обеспечивающих имитацию движения лыж или сноуборда по бугристому склону горнолыжной трассы, как при реальном катании. Кроме того, задачей изобретения-устройства является защита спортсмена от травм.
Технический результат изобретений (способа и устройства) заключается в повышении эффективности тренировок путем осуществления имитации условий тренировок, более близких к реальным. Кроме того, техническим результатом изобретения-устройства является повышение безопасности спортсмена при тренировках.
Сущность изобретения-способа состоит в следующем. Способ тренировки горнолыжников и сноубордистов предусматривает имитацию прохождения поворотов путем приложения усилия к имитаторам лыж или сноуборда, направленного перпендикулярно продольной оси имитаторов лыж или сноуборода, к центру имитируемого поворота, и зависящего от величины угла кантования имитаторов лыж или сноуборода. Способ отличается тем, что, одновременно с имитацией прохождения поворотов, осуществляют независимые перемещения вверх и/или вниз носовой и задней частей имитаторов лыж или сноуборда, при этом величину и скорость указанных перемещений устанавливают в зависимости от профиля имитируемого склона горнолыжной трассы и, реализуемого на тренажере спортсменом, траектории движения по имитируемому склону, в соответствии с выражениями:
где
1
H' - скорость перемещения носовой части имитатора лыжи или сноуборда,
2
Н' - скорость перемещения задней части имитатора лыжи или сноуборда,
V - модуль скорости движения спортсмена,
α - угол наклона между продольной осью имитаторов лыжи или сноуборда и горизонтальной плоскостью,
α' - скорость изменения угла наклона между продольной осью имитаторов лыжи или сноуборда и горизонтальной плоскостью,
L - длина имитируемых лыжи или сноуборда,
а закон перемещения вверх и/или вниз носовой и задней частей имитаторов лыж или сноуборда выбирают в соответствии с законом изменения профиля горнолыжной трассы при движении спортсмена по склону, как при реальном катании.
Сущность изобретения-устройства состоит в следующем. Устройство для тренировки горнолыжников и сноубордистов содержит основание, имитаторы лыж или сноуборда, снабженные креплениями для обуви спортсмена и выполненные с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном продольной оси имитаторов лыж или сноуборда, а также с возможностью их кантования спортсменом, первый силовой привод, механически соединенный с имитаторами лыж или сноуборда, средство для определения угла кантования имитаторов лыж или сноуборда, выход которого подключен к первому входу блока управления, первый выход которого подключен к первому силовому приводу. Отличительным признаком устройства является то, что под носовыми и задними частями имитаторов лыж или сноуборда установлены независимые средства вертикального перемещения, каждое из которых содержит корпус, в котором установлен второй силовой привод с датчиком числа оборотов вала, который, через устройство сопряжения, жестко соединен с ходовым винтом, резьбовой конец ходового винта связан с ходовой гайкой, установленной на общей оси вращения двух рычагов, при этом второй конец первого рычага соединен через шарнир с носовой или задней частью имитатора лыжи или сноуборда, а второй конец второго рычага соединен с шарниром, закрепленным в корпусе, при этом второй силовой привод подключен ко второму выходу блока управления, а датчик числа оборотов вала подключен ко второму входу блока управления.
Кроме того, устройство сопряжения выполнено в виде карданного шарнира.
Кроме того, второй конец первого рычага соединен с носовой или задней частью имитатора лыжи или сноуборда посредством подъемной платформы, установленной на корпусе, а имитатор лыжи или сноуборда установлен на подъемной платформе.
Кроме того, на основании установлены направляющие, взаимодействующие с линейными подшипниками, на которых установлена платформа с размещенными на ней независимыми средствами вертикального перемещения, при этом платформа механически соединена с первым силовым приводом.
Кроме того, первый силовой привод выполнен в виде линейного двигателя, статор которого расположен на основании, а соленоид - на платформе.
Кроме того, на платформе, слева и справа от спортсмена, установлены страховочные амортизирующие устройства.
Кроме того, страховочные амортизирующие устройства выполнены в виде рам, с установленными в них амортизирующими элементами, выполненными, например, в виде сетки.
Кроме того, рамы соединены между собой горизонтальным поручнем.
Кроме того, рамы выполнены с возможностью изменения угла наклона относительно горизонтальной плоскости.
Изобретательский уровень предлагаемых способа и устройства состоит в том, что они имитируют условия катания по горнолыжной трассе, учитывающие одновременно как изменение угла кантования имитаторов лыжи или сноуборда, так и изменение угла наклона между продольной осью имитаторов лыжи или сноуборда и горизонтальной плоскостью, причем с реализацией ранее не используемых зависимостей (1) между параметрами горнолыжной трассы и параметрами движения лыж или сноуборда, как при реальном катании.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства, реализующая предлагаемый способ (для упрощения показан один имитатор лыжи или сноуборда).
На фиг.2 изображен вид «А», показанный на фиг.1.
На фиг.3 изображено предлагаемое устройство, осуществляющее горизонтальное перемещение имитаторов, с использованием линейных подшипников.
На фиг.4 изображен вид «Б», показанный на фиг.3, с вариантом использования линейного двигателя в качестве первого силового привода.
На фиг.5 изображено предлагаемое устройство со страховочным амортизирующим устройством.
На фиг.6 изображен вид «В», показанный на фиг.5.
На фиг.7 изображен вид «Г», показанный на фиг.5 с вариантом выполнения амортизирующего устройства в виде рамы с сеткой.
На фиг.8 показано положение имитируемых лыжи или сноуборда на имитируемом склоне горнолыжной трассы.
Согласно фиг.1 и 2 устройство содержит основание 1, на котором установлены имитаторы 2 лыжи или сноуборда с креплениями (не показано) для обуви спортсмена. Имитаторы 2 могут быть установлены на платформе 3, с возможностью перемещения ее по основанию 1 в направлении, перпендикулярном направлению продольной оси имитаторов 2. Для этого платформа 3 может быть установлена на линейных подшипниках 4 и механически соединена с первым силовым приводом 5 посредством троса (ремня) и роликов. Имитаторы 2 могут кантоваться спортсменом. Устройство также содержит средство для определения угла кантования имитаторов 2, выполненное в виде датчика 6 угла кантования имитатора 2. Датчик 6 угла кантования установлен на соответствующем имитаторе 2 и имеет электрический выход, подключенный к первому входу блока 7 управления, первый выход которого подключен к первому силовому приводу 5.
Устройство содержит независимые идентичные средства вертикального перемещения носовой и задней частей имитаторов 2, и установленные, например, на платформе 3 под носовыми и задними частями имитаторов 2. Каждое средство вертикального перемещения содержит корпус 8, в котором установлен второй силовой привод 9 с датчиком 10 числа оборотов вала второго силового привода 9. Вал привода 9, через устройство 11 сопряжения, жестко соединен с концом ходового винта 12. Другой резьбовой конец ходового винта 12 связан с ходовой гайкой 13, установленной на общей оси 14 вращения двух рычагов 15 и 16. Второй конец первого рычага 15 через шарнир 17 соединен с носовой или задней частью имитатора 2 лыжи или сноуборда, а второй конец второго рычага 16 соединен с шарниром 18, закрепленным в корпусе 8, при этом второй силовой привод 9 подключен ко второму выходу блока 7 управления, а датчик 10 числа оборотов вала второго силового привода 9 подключен ко второму входу блока 7 управления.
Устройство 11 сопряжения может быть выполнено в виде карданного шарнира (фиг.2).
Второй конец первого рычага 15 может быть соединен через шарнир 17 с подъемной платформой 19 (фиг.1 и 2), установленной на корпусе 8, а имитатор 2 лыжи или сноуборда установлен на соответствующей подъемной платформе 19.
На основании 1 могут быть установлены направляющие 20 (фиг.3 и 4), выполненные, например, в виде рельсов, взаимодействующих с линейными подшипниками 4, на которых установлена платформа 3 с размещенными на ней имитаторами 2 лыж или сноуборда и средствами вертикального перемещения. При этом платформа 3 механически связана с первым силовым приводом 5.
Первый силовой привод 5 может быть выполнен в виде линейного двигателя (фиг.3 и 4), статор 21 которого выполнен в виде линии и расположен на основании 1, а соленоид 22 линейного двигателя расположен на платформе 3, на которой установлены имитаторы 2 лыжи или сноуборда.
Имитаторы 2 лыж или сноуборда могут быть установлены на платформе 3, механически связанной с первым силовым приводом 5, при этом на платформе 3 слева и справа от спортсмена установлены страховочные амортизирующие устройства 23 (фиг.5).
Страховочные амортизирующие устройства 23 могут быть выполнены в виде рам 24 (фиг.7) с установленными в них амортизирующими элементами, выполненными, например, в виде сетки 25.
Рамы 24 могут быть соединены между собой горизонтальным поручнем 26 (фиг.5).
Рамы 24 могут быть выполнены с возможностью изменения угла наклона относительно горизонтальной плоскости, например, с помощью шарнира 27 (фиг.4). Горизонтальный поручень 26 при этом может быть выполнен регулируемым по длине.
К блоку 7 (фиг.1) управления может быть подключен компьютер 28, с которого поступает сигнал о величине угла наклона между продольной осью имитаторов 2 лыж или сноуборда и горизонтальной плоскостью основания 1. Компьютер 28 соединен со средством 6 определения угла кантования и датчиком 10 числа оборотов вала второго силового привода 9 для выдачи команд блоку 7 управления.
На фиг.8 показано положение имитируемых 29 лыжи или сноуборда на имитируемом склоне 30 горнолыжной трассы, где:
1
H - величина перемещения носовой части имитатора лыжи или сноуборда,
2
Н - величина перемещения задней части имитатора лыжи или сноуборда,
V - модуль скорости движения спортсмена,
α - угол наклона между продольной осью имитаторов лыжи или сноуборда и горизонтальной плоскостью,
L - длина имитируемой лыжи или сноуборда,
29 - имитируемая лыжа или сноуборд,
30 - имитируемая линия склона горнолыжной трассы.
1
2
1
2
Устройство работает следующим образом. Спортсмен становится на имитаторы 2 лыж или сноуборда, установленные, например, на платформе, и фиксирует свою обувь в креплениях (не показаны). Имитируя прохождение горной трассы, спортсмен кантует имитаторы 2 в ту или другую стороны, имитируя прохождение поворотов. При этом средство 6 определения угла кантования подает сигнал на блок 7 управления, который подает сигнал на первый силовой привод 5. Усилие первого силового привода 5 передается через платформу 3 к имитаторам 2. Величина усилия, приложенного к имитаторам 2, зависит от угла кантования и направлена к центру имитируемого поворота. Одновременно с выхода компьютера 28 информация о профиле имитируемого склона горнолыжной трассы поступает на вход блока 7 управления, в котором формируется сигнал с передаточной характеристикой, необходимой для реализации требуемого вертикального перемещения H и Н носовых и задних частей имитаторов 2 и скоростей H' и Н' этих перемещений (фиг.8). Этот сигнал блока 7 управления подается на вход второго силового привода 9, усилие которого через устройство 11 сопряжения (карданный вал), ходовой винт 12, рычаги 15 и 16, шарниры 17 и 18 прикладывается к носовым и/или задним частям имитаторов 2, обеспечивая требуемый угол наклона между продольной осью имитаторов 2 и горизонтальной плоскостью основания 1, согласно выражениям (I):
1
H'=Vsinα-α'L/2
2
Н'=Vsinα+α'L/2
где
1
H' - скорость перемещения носовой части имитатора лыжи или сноуборда,
2
Н' - скорость перемещения задней части имитатора лыжи или сноуборда,
V - модуль скорости движения спортсмена,
α - угол наклона между продольной осью имитаторов лыжи или сноуборда и горизонтальной плоскостью,
α' - скорость изменения угла наклона между продольной осью имитаторов лыжи или сноуборда и горизонтальной плоскостью,
L - длина имитируемой лыжи или сноуборда,
при этом закон перемещения вверх и/или вниз носовой и задней частей имитаторов лыж или сноуборда выбирают в соответствии с законом изменения профиля горнолыжной трассы при движении спортсмена по склону, как при реальном катании.
С датчика 10 числа оборотов вала второго силового привода 9 подается сигнал на второй вход блока 7 управления.
Усилие первого рычага 15 (фиг.1, 2) к носовой или задней части имитатора 2 может передаваться через шарнир 17 и подъемную платформу 19, установленную на корпусе 4. При этом имитатор 2 расположен на соответствующей подъемной платформе 19.
Имитаторы 2 (фиг.6) со средствами вертикального перемещения могут быть установлены на платформе 3 и перемещаться по основанию 1 в направлении, перпендикулярном своей продольной оси, по направляющим рельсам 20, установленным на основании 1, и взаимодействующими с линейными подшипниками 4, на которых установлена платформа 3. При этом усилие первого силового привода 5 приложено к имитаторам 2 через платформу 3.
Первый силовой привод 5 может быть выполнен в виде линейного двигателя (фиг.3 и 4), статор 21 которого выполнен в виде линии и расположен на основании 1, а соленоид 22 линейного двигателя расположен на платформе 3, на которой установлен имитатор 2. В этом случае перемещение имитатора 2 в горизонтальной плоскости основания осуществляется за счет электромагнитного поля.
Имитаторы 2 лыж или сноуборда могут быть установлены на платформе 3, механически связанной с первым силовым приводом 5, при этом на платформе 3, слева и справа от спортсмена установлены страховочные амортизирующие устройства 23 (фиг.5). Страховочные амортизирующие устройства 23 могут быть выполнены в виде рам 24 (фиг.7) с установленными в них амортизирующими элементами, выполненными, например, в виде сетки 25. Рамы 24 могут быть соединены между собой горизонтальным поручнем 26 (фиг.5).
Страховочное амортизирующее устройство 23 перемещается на платформе вместе со спортсменом, с той же скоростью и в непосредственной близости от него, поэтому травмы при падениях практически исключены. Кроме того, спортсмен может подстраховываться, держась за горизонтальный поручень 26. В зависимости от габаритов спортсмена рамы 24 амортизирующего устройства имеют возможность изменения угла наклона относительно горизонтальной плоскости с помощью, например, шарниров 27. Горизонтальный поручень 26 в этом случае выполняется, например, из двух частей, соединенных между собой с помощью резьбовой муфты, с возможностью изменения длины поручня, который соединяется с рамами с помощью шарниров.