ИНЕРЦИОННЫЙ ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ

толщине троса, а остальные стержни на расстояниях в несколько сантиметров от вала 1, задней стенки корпуса и один от другого. Участок 7 троса вблизи рукоятки выполнен утолщенным. Вал 1 имеет отверстие для крепления троса в своей широкой части, а также отверстия для привинчивания накладок. Технический результат предлагаемой полезной модели состоит в повышении эффективности тренировки за счет того, что в одной конструкции реализуются возможности по крайней мере трех известных высокоэффективных устройств для развития силы, а также расширяется область применения за счет повышения безопасности пользования тренажером.
Достижение указанного технического результата осуществляется за счет изменения угла охвата тросом застопоренных дополнительных валов, что проще всего реализовать изменением пути прохождения троса между валами, для чего в заявленной модели предлагается, чтобы тренирующийся при настройке нагрузки продевал трос вместе с рукояткой разными путями между валами. Для обеспечения этой возможности в предлагаемой полезной модели корпус выполнен открытым с трех сторон, а валы расположены на расстояниях один от другого и от задней стенки корпуса, больших, чем толщина рукоятки. Для обеспечения достаточного количества ступеней нагрузки в одном в полезной модели предусмотрена установка не менее трех дополнительных валов; все валы располагаются на разной высоте.
Кроме того, достижение технического результата в предлагаемой полезной модели обеспечивается определенным расположением дополнительных валов. Два дополнительных вала расположены по разные стороны от основного вала, с некоторым смещением одного из них от симметричной проекции другого относительно оси основного вала. Такое расположение дает возможность получить две величины охвата основного вала тросом, как показано на фиг.2 (позиции а и б). Угол охвата около 10 градусов при первом пути троса и около 20 градусов - при втором дает две величины небольших колебаний нагрузки в поочередных движениях. Расположение этих дополнительных валов по диагонали полезно для того, чтобы заданный вариативный режим тренировки обеспечивался при вытягивании троса в большом диапазоне направлений, отличных от горизонтального. Этим обеспечивается оптимальная величина варьирования нагрузки в вариативном режиме работы полезной модели, который состоит из чередования различных сопротивлений в поочередных движениях. А из литературы известно, что наибольшая эффективность вариативного режима тренировки достигается как раз при определенных, обычно довольно небольших (3-10 процентов) различиях сопротивлений следующих одно за другим движений 2.
Помимо этого, достижение технического результата более тонкое регулирование углов обхвата тросом основного вала реализуется за счет дополнительных валов и возможности их перемещения относительно других валов, с фиксацией основного вала в промежуточных положениях. Техническое исполнение возможности такого перемещения и фиксации может быть различным, что позволяет более точно и с более удобным контролем устанавливать различные величины сопротивлений как в обычном режиме, так и в режиме варьируемого сопротивления.
Еще одно достижение технического результата - повышение безопасности пользования тренажером, позволяет ее использование для лечебной физической культуры при реабилитации после травм мышц и суставов, а также для занятий детьми. При реабилитации после травм необходимо избежать чрезмерных усилий. В преодолевающем режиме усилие хорошо контролируется занимающимся, так как устройство приходит в движение при любом усилии. В уступающем режиме возможны перегрузки в конце движения, если уступающее усилие было
недостаточным в начале и середине движения, и при этом были установлены недостаточные величины углов охвата валов тросом. Известно, что инерционным тренажером с удовольствием пользуются дети уже с трехлетнего возраста, поскольку он дает необычные и очень привлекательные ощущения при упражнениях. Но дети склонны вообще выпускать из рук рукоятку уже раскрученного устройства, после чего и трос и рукоятка затягиваются внутрь устройства, что может вызвать поломку. Поэтому приспособление для торможения троса при перемещении рукоятки за пределы рабочей амплитуды движений следует считать полезным. В предлагаемой полезной модели такое приспособление выполнено очень простым способом. В полезной модели установлены дополнительно еще два вала, таких же, как уже присутствуют в конструкции, причем оба вала жестко закреплены. Эти два вала расположены близко один к другому, расстояние между ними лишь немного больше толщины троса. Предпочтительное место расположения валов в корпусе - вблизи задней стенки корпуса. Во всех вариантах регулирования инерционной нагрузки трос проходит между валами и всегда охватывает один из валов на заметный угол. Этот угол обеспечивает достаточное трение, чтобы исключить чрезмерные рывки в конце уступающей фазе движения. Для того же, чтобы полностью затормозить устройство при движении рукоятки за пределы рабочей амплитуды движения, участок троса вблизи рукоятки выполнен утолщенным. Размер утолщения и расстояние между близко расположенными валами подбираются так, чтобы утолщение с трудом проходило между валами и тормозило трос на пути в несколько сантиметров (при раскрученном со средней скоростью маховике).
Кроме того, технический результат предлагаемой полезной модели - также получение при ее применении нескольких эффективных режимов создания нагрузки, реализуемых в других известных устройствах для развития силы.
Так, одним из наиболее эффективных таких устройств для развития силы является изокинетический тренажер и его варианты, основанные на применении центробежного тормоза 3. Эти устройства содержат корпус, содержащий барабан с намотанным на нем тросом, соединенным с рукояткой. Барабан связан с возвратной пружиной и редуктором, а редуктор - с центробежным тормозом. Устройство позволяет получать практически постоянную скорость движения троса по всей амплитуде упражнения (кривая 1 на фиг.З позиция а), что равномерно тренирует мышцы при всех суставных углах. Эти устройства имеют достаточно сложную конструкцию.
Другим весьма перспективным приемом повышения эффективности тренировки является использование продольной вибрации при мышечном напряжении 4. Первые такие устройства работали только в режиме статического напряжения мышц (нулевая скорость движения ) А. Известны и устройства, в которых вибрация сочетается с усилием по подъему груза 5. Однако они громоздки и сложны конструкции. В известном устройстве при движении скорость увеличивается с равномерно (прямая 2 на Фиг. 3 позиция а). В изокинетическом тренажере скорость движения сначала быстро увеличивается, затем остается постоянной до конца движения (кривая 1 на фиг.З позиция а). Такой характер изменения нагрузки очень эффективен для развития силы, и практически незаменим в тренировке квалифицированных спортсменов, например пловцов. Более широкому применению изокинетических тренажеров препятствует сложность их конструкции и, следовательно, дороговизна.
В предложенной полезной модели очень близкий характер изменения скорости реализован очень простыми приемами, почти не меняющими трудоемкость изготовления и стоимость его по сравнению с известным устройством.
При общей простоте и дешевизне предложенной полезной модели результатом будет доступность высокоэффективных тренировок в изокинетическом режиме широкому кругу спортсменов. Характер изменения нагрузки, близкий к изокинетическому, реализован в предложенной полезной модели двумя разными приемами или их сочетанием. Во-первых, участок основного вала, который охвачен в исходном положении витками троса, выполнен с изменяющимся диаметром, например, в виде усеченного конуса. В начале движения спортсмен раскручивает вал с маховиком, воздействуя на широкую часть вала, в конце - на узкую. Ускорение движения пропорционально квадрату диаметра вала в том месте, где с него сбегает трос. Поэтому скорость вначале быстро нарастает. Затем, при сматывании следующих витков троса со все более узких участков вала ускорение вращения вала происходит все труднее, а трос с рукояткой перемещается с каждым витком на все меньшую величину. При постоянной скорости вращения скорость троса с рукояткой стремится к нулю при приближении к нулю диаметра вала. В средней части движения ускорение вращения маховика и уменьшение длины троса, сбегающего с вала, влияют на скорость движения рукоятки противоположно, что дает малые суммарные изменения скорости. Расчет дает вид графика изменения скорости движения, представленный кривой 3 на фиг.З позиция б. Эта кривая довольно близка к кривой для изокинетического тренажера. Еще более близкую кривую можно получить, используя прием магнитного торможения. Полезная модель, основанная на таком приеме, содержит на основном валу маховик, выполненный в виде диска из токопроводящего материала, и магнит, расположенный вблизи поверхности маховика. Известно, что при сращении такого маховика в магнитном поле, в маховике наводятся вихревые токи, которые, взаимодействуя с магнитным полем, тормозят маховик. Тормозящая сила пропорциональна скорости вращения маховика. Это значит, что при достижении определенной скорости вращения усилия спортсмена, разгоняющие маховик, будут полностью компенсированы тормозящей силой вихревых токов. График изменения скорости движения представлен кривой 4 на фиг.З позиция в (полезная модель может иметь цилиндрический основной вал и магнитный тормоз) и кривой Б на фиг.Зпозиция в (для полезной модели с совместным использованием конического вала и магнитного тормоза). Регулировать достигаемую при движении скорость и форму кривых изменения скорости можно изменением расстояния от магнита до поверхности маховика, или магнитным шунтом.
Эффективна в использовании полезная модель, в которой средняя часть основного маховика содержит как цилиндрический участок, так и конический, с креплением троса посередине - между этими участками. Ширина устройства увеличивается не более чем на треть, а сложность изготовления и цена почти не меняется. В такой полезной модели варианте можно реализовать разные изменения скорости даже в поочередных движениях, просто направляя в начале уступающей фазы движения трос в левую или правую часть вала.
Конусный участок вала позволяет получить еще один существенно новый характер изменения скорости при движении. Для этого в полезной модели предусмотрена возможность крепления троса вблизи широкой части вала. Когда трос там закреплен, при движении происходит все более быстрое увеличение ускорения и скорости движения (кривая 6 на фиг.З позиция г). Такой характер движения в спортивной тренировке носит название эффект срыва и довольно
трудно реализуется технически. Вместе с тем его эффективность и полезность в тренировке некоторых категорий спортсменов, например метателей, не вызывает сомнений.;
В предлагаемой полезной модели предусмотрена возможность сочетать мышечное движение с усилием и одновременным воздействием вибрации, причем значительно более простым приемом, чем в аналоге 5. Известно 4, что наиболее эффективно применение вибрации с частотой 10-30 герц и амплитудой 4-8 мм. При использовании предложенной полезной модели достигаемые скорости вращения вала обычно составляют 10-20 оборотов в секунду. Использование магнитного торможения позволяет стабилизировать такую скорость на большей части движения. Вариант полезной модели, в котором на основном валу вдоль вала закреплены одна, две или три накладки толщиной 4-8мм и шириной менее радиуса вала, позволяет получить вибрацию троса с амплитудой 4-8мм и частотой, равной, удвоенной или утроенной частоте вращения вала, то есть можно подобрать частоту, близкую к оптимальной, если известно, с какой примерно скоростью спортсмен способен раскрутить вал.
Для эффективного использования полезной модели ее крепят к стене или полу. Продевая рукоятку между стержнями настраивают величину инерционной нагрузки. Подбирают положение спортсмена, при котором в конечной точке тренируемого движения трос полностью размотан. Вращая вал 1 с маховиком, наматывают трос 4 на левый или правый участок вала плотно виток к винту в один слой. Начинают упражнения с силой вытягивая трос за рукоятку. В конце преодолевающего движения трос меняет направление и начинает наматываться на вал. Спортсмен прилагает уступающее усилие , контролируя наматывание троса на вал. Затормозив устройство в начальной точке, спортсмен начинает следующее усилие. Если трос наматывается на цилиндрический участок вала 1, движение спортсмена в преодолевающей фазе равноускоренное. При наматывании троса на коническую часть движение сначала быстро ускоряется затем скорость меняется незначительно. Если трос закрепить вблизи широкой части вала 1, движение значительно ускоряется в конце. Если привинтить к валу 1 накладки, при движении будут происходить продольные колебания троса. Если спортсмен не затормозил устройство в начальной точке, утолщенный участок вала попадает между близко расположенными стержнями и трение этого участка о стержни тормозит движение.
Таким образом, предложенный инерционный тренажер для физических упражнений позволяет получить четыре существенно различных режима движения, каждый из которых позволяет. эффективное развитие силы. Это позволяет спортсменам решать широкий круг задач силовой подготовки с помощью всего одного простого, компактного и недорогого тренажера, каким является предлагаемая полезная модель.
ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА