ВРАЩАТЕЛЬНЫЙ ТРЕНАЖЕР
ROTARY SIMULATOR

Изобретение относится к силовым тренажерам и предназначено преимущественно для спортсменов. В более узком смысле тренажер способствует развитию силы, проявляемой при скручивании тела вокруг вертикальной оси или при повороте плечевого пояса относительно ног. Предлагается к использованию в видах спорта, где присутствуют элементы такого вращательного движения. Показательны в этом отношении единоборства и метания.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности тренировки для развития вращательной силы.
При создании тренажера была выбрана схема (i), при которой большая часть существенных элементов располагается над головой пользователя, находящегося в положении стоя, и при использовании тренажера верхняя часть тела вращается относительно ног, стоящих на полу.
Из современного уровня техники известен ряд устройств схожей направленности, в частности:
US 3926430 (дата публикации 16 дек. 1975);
US 4296924 (27 окт. 1981);
US 5050871 (24 сен. 1991);
US 20040063552 (1 апр. 2004)
US 20080004164 (3 янв. 2008);
RU 2537816 (10 янв. 2015).
По техническому результату к заявляемому тренажеру наиболее близки устройства US 4296924 и US 20040063552.
Устройство для вращательных упражнений (US 4296924) состоит из вертикально ориентированного каркаса, который удерживает вертикальную ось с колесом; присоединенных к оси и настраиваемых по ширине рукояток, при помощи которых пользователь, стоя под осью, поворачивает колесо и поднимает грузы с помощью трособлочной системы. Данное устройство и заявляемое устройство сходны по решаемой задаче - развитие вращательной силы вокруг вертикальной оси тела пользователя и частично совпадают по конструкции. Однако у данного устройства есть недостатки. Во-первых, невозможность регулировать угол, под которым ось с колесом крепится к опоре. Во-вторых, вызывает сомнение целесообразность именно такой формы рукояток при выполнении скручиваний стоя, особенно, с большой амплитудой. В-третьих, для заявляемых целей проще обходиться одним набором грузов.
Главная причина, почему устройство для вращательных упражнений (US 4296924) не может достичь того же технического результата, что и заявляемый вращательный тренажер, - недостатки в конструкции на участках, где пользователь контактирует с внешней средой при выполнении скручиваний стоя:
а) на верхнем участке (руки + рукоятки),
б) на нижнем участке (стопы + поверхность пола).
В качестве прототипа принимается тренировочное устройство для гольфа (US 20040063552), как наиболее приближающееся по конструкции. Оно состоит из каркаса, который удерживает ось с маховиком; ось соединяется с хомутом, а маховик через трособлочную систему с грузом. При поворачивании хомута маховик поворачивается и груз поднимается. Данное устройство настраивается в широких пределах по углам, которые занимает маховик относительно горизонтали, а также имеет ряд модификаций.
Данное устройство сконструировано для игроков в гольф и, возможно, для решения свойственных ему задач, ему доработки не нужны. Если же рассматривать его как средство развития вращательной силы, то можно отметить недостатки. Во-первых, чрезмерно широкий диапазон настраиваемости по углам отклонения оси от вертикали, что несколько усложняет конструкцию. Для развития вращательной силы вполне достаточно работать с углами, отклоняющимися от вертикали не более чем на 10-15°. Во-вторых, маховик в этом случае желательно рассматривать лишь как вариант менее массивного колеса тех же размеров.
Третий, самый значимый недостаток прототипа - отсутствие приспособления против крутящего момента, возникающего при выполнении скручивания и воздействующего на стопы пользователя в горизонтальной плоскости, что снижает эффективность использования данного устройства при повышении тренировочной нагрузки.
Этот недостаток общий для всех аналогов заявляемого вращательного тренажера.
Причина, почему тренировочное устройство для гольфа не может достичь того же технического результата, что и заявляемый вращательный тренажер, такая же, как и для устройства US 4296924, и она изложена выше. Следует отметить, что описываемый в прототипе хомут гораздо лучше приспособлен для передачи значительных усилий при выполнении скручиваний стоя от пользователя далее на устройство, чем рукоятки устройства US 4296924.
Задачей изобретения является повышение эффективности тренажерных устройств собранных по схеме (i), описанной выше.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в устройстве «Тренировочное устройство для гольфа» (US 20040063552), как наиболее подходящем из известных устройств для развития описанной выше вращательной силы, состоящем из: оси с маховиком; каркаса, удерживающего эту ось; хомута, соединенного с осью с маховиком и трособлочной системы с грузом, которая удерживается каркасом и устроена так, что стоящий под маховиком пользователь при повороте хомута вокруг оси с маховиком поднимает груз, предусмотрено:
1) дополнительное приспособление против крутящего момента, возникающего при выполнении скручивания и воздействующего на стопы пользователя в горизонтальной плоскости;
2) маховик заменен на менее массивное колесо тех же размеров;
3) хомут заменен на два рычага, изготовленных в форме преимущественно прямых рукоятей, присоединенных к колесу.
На успешное решение поставленной задачи наиболее существенное влияние оказывает первое из перечисленных изменений.
Когда поставленная задача решена в описанном выше частном случае, обозначается вид устройств, способных решать подобные задачи на таком же или более высоком уровне, обладающих следующими существенными признаками:
а) наличие колеса, закрепленного на оси;
б) наличие опоры, которая удерживает данную ось с колесом выше головы стоящего пользователя, причем преимущественно вертикально;
в) наличие двух рычагов, присоединенных к колесу, направленных вниз и предназначенных для вращения колеса;
г) наличие средства сопротивления, которое затрудняет вращение колеса;
д) наличие приспособления против крутящего момента, возникающего при выполнении скручивания тела пользователя и воздействующего на стопы пользователя в горизонтальной плоскости.
Более подробное рассмотрение существенных признаков.
При выполнении скручивания стоя тело человека вращается вокруг оси - позвоночного столба. Если через эту ось провести прямую и на этой прямой выше головы разместить совсем другую ось - с заранее закрепленным колесом, то при вращении колеса будет имитироваться вращение тела вокруг позвоночника. Ось должна быть достаточной длины, чтобы впоследствии быть закрепленной на опоре. Это же колесо также используется при монтировании средств сопротивления в виде трособлочной системы с грузом, что описано ниже. К колесу удобно прикрепить рычаги, при помощи которых оно будет поворачиваться.
Для удержания оси с колесом над головой никак не обойтись без опоры, на которой ось будет удерживаться. Опора может быть любой известной конструкции, отвечающей следующим условиям:
а) надежность,
б) достаточная жесткость,
в) отсутствие препятствий при использовании тренажера.
Способ закрепления оси на опоре желательно выбрать такой, чтобы иметь возможность регулировать угол отклонения оси от вертикали от 0 до 15° хотя бы в одной плоскости, что не меняет принципа действия тренажера и сути выполняемых на нем упражнений, но помогает настраивать тренажер с учетом индивидуальных особенностей или потребностей пользователей. Нижняя часть оси или колеса должна быть на такой высоте, чтобы не создавать препятствий и неудобств при использовании тренажера, ориентировочно на высоте 2 м от уровня пола.
Вид опоры может зависеть от особенностей помещения, где будет размещаться вращательный тренажер. При расстоянии между стенами 3-4 м удобно фиксировать ось устройства на двух перекладинах, закрепленных на противоположных стенах и расположенных вертикально одна над другой. Другие варианты - опора в виде консоли; в виде каркаса из стоек и перекладин; непосредственное крепление к потолку или к потолочной балке. При выборе конфигурации опоры нужно считаться и с тем, какие будут средства сопротивления. К примеру, вышеописанные две перекладины могут удачно сочетаться с трособлочной системой и грузом.
Для передачи усилия рук пользователя на тренажер используются два рычага, но их количество может быть другим. Форма и свойства поверхности рычагов могут быть разными, за основу принимается преимущественно прямой рычаг. Главное требование для рычагов - возможность передавать значительные усилия от пользователя далее на устройство. Желательно, чтобы угол между осью и рычагами мог настраиваться.
Средство сопротивления необходимый существенный элемент, так как без него тренировка по развитию силы не имеет смысла. Средство сопротивления может быть любым из известных. За основу можно принять трособлочную систему с отягощениями. В таком случае можно прикрепить один конец троса к ободу колеса, а другой через блоки к отягощению. Обод колеса должен быть так подготовлен, чтобы при повороте колеса трос не мог соскочить с обода. При вращении колеса с помощью рычагов трос будет наматываться на обод и груз подниматься, создавая затруднение вращения колеса.
Последний существенный элемент конструкции тренажера - приспособление для стоп.
При тренировке на аналогах заявляемого тренажера, для решения присущих им задач, возможно, и не требуется дополнительного противодействия крутящему моменту, действующему на стопы в горизонтальной плоскости, и вполне достаточно силы трения между обычной спортивной обувью и поверхностью пола. Если пол, к примеру, бетонный, стопы не проскальзывают при выполнении известных упражнений, включающих повороты и скручивания.
Однако заявляемое устройство сконструировано с целью развивать как можно большие усилия при скручивании тела в горизонтальной плоскости и необходимость дополнительного приспособления для стоп актуальна.
Предназначение такого приспособления - препятствовать смещению (соскальзыванию, срыву) стоп при выполнении упражнений на скручивание, особенно при большой нагрузке; причем приспособление должно быть таким, чтобы его главной задачей было противодействовать именно крутящему моменту, возникающему вокруг вертикальной оси позвоночника пользователя. Противодействие данного приспособления движению стоп по другим траекториям необязательно входит в его задачу. К примеру, каждая стопа может вращаться на пятке или на носке в любой из трех плоскостей. Но движение каждой стопы как «материальной точки» вокруг вертикальной оси позвоночника должно надежно стопориться. Дополнительное требование к этому приспособлению - оно не должно препятствовать изменению ширины постановки ног пользователя при выполнении скручиваний, это повышает удобство и безопасность.
Один из простых вариантов - две прямоугольных трубы или два бруса высотой 5-8 см и длиной 120-140 см крепятся к полу параллельно друг другу на расстоянии немного большем, чем длина стопы, т.е. около 35 см, по месту расположения стоп при выполнении скручивания.
Заявляемое устройство, кроме описанной выше конфигурации, имеет еще одну модификацию. Здесь колесо отсутствует в качестве необходимого элемента. В ней рычаги прикрепляются не к колесу, а к оси так, чтобы они могли вращаться только в плоскости, перпендикулярной оси. В этом случае колесо может входить, при необходимости, в конструкцию как часть средства, затрудняющего вращение рычагов вокруг оси. Такая модификация может использоваться, к примеру, при использовании в качестве средства сопротивления упругого элемента в виде пружины подходящей жесткости.
Еще одна особенность данной модификации - средство сопротивления необязательно должно быть регулируемым по нагрузке.
В остальном данная модификация не отличается от первой и приводит к такому же техническому результату.
Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно, что только при использовании всех перечисленных существенных признаков в одном тренажерном устройстве достигается повышение эффективности силовой подготовки, что и является достигаемым техническим результатом.
Изобретение позволяет выходить на уровни вращательной силы, недостижимые при использовании прототипа и других аналогов.
Техническая сущность и принцип действия предложенного устройства поясняются чертежами.
Фиг. 1 - общий вид.
Сам вращательный тренажер как совокупность обозначен 1; опора, схематично обозначенная областью 3; колесо 6, закрепленное на оси 4; средство сопротивления, затрудняющее вращение колеса, условно обозначено как область 5; рычаги 7 и 8, прикрепленные к колесу; приспособление 9, препятствующее смещению стоп пользователя.
Фиг. 2 - общий вид спереди с пользователем; модификация без колеса, пользователь 2; опора 3; ось 4; средство сопротивления 5, затрудняющее вращение рычагов 7 и 8; приспособление 9, препятствующее смещению стоп пользователя.
Фиг. 3, вид сверху для приспособления 9, препятствующего смещению стоп пользователя, обозначает расположение ступней при вращении рычагов 7 и 8 (здесь не показаны) в направлении по часовой стрелке, обозначенном 100. На стопы действует крутящий момент в направлении 101. Приспособление 9 здесь представлено двумя прямоугольными трубами 91 и 92, прикрепленными к полу на расстоянии около 35 см не менее, чем в двух точках (не показаны) каждая. Контур левой стопы обозначен 21, правой - 22. Участки соприкосновения стоп с приспособлением 9 обозначены как 210 для левой стопы и 220 для правой стопы. Точка 40 обозначает место пересечения прямой, проходящей через ось 4, и плоскости пола. Стопы располагаются примерно на равном расстоянии от нее.
Фиг. 4, вид сверху для приспособления 9, обозначает расположение ступней при вращении рычагов 7 и 8 (здесь не показаны) в направлении против часовой стрелки, обозначенном 102. Здесь на стопы действует крутящий момент в направлении 103. Участки соприкосновения стоп с приспособлением 9 обозначены как 211 для левой стопы и 221 для правой стопы. Остальные обозначения аналогичны обозначениям на фиг. 3.
Возможность осуществления изобретения показывается на следующем примере.
Сначала собирается простейший вариант вращательного тренажера:
а) ось 4 длиной около 1 м крепится вертикально с помощью консоли, как варианта опоры 5 так, чтобы расстояние от оси 4 до ближайшей стены было не менее 1,5 м, а нижний край оси 4 был на высоте 2 м,
б) ближе к нижнему краю оси крепится любым известным способом два рычага 7 и 8 длиной около 1,4 м так, чтобы они могли свободно вращаться только в плоскости, перпендикулярной оси 4,
в) в конструкцию добавляется устройство 5, затрудняющее вращение рычагов 7 и 8, к примеру, упругий элемент в виде пружины нужной жесткости,
г) крепится приспособление для стоп 9, состоящее из двух прямоугольных труб 91 и 92, как показано на фиг. 3, и тренажер 1 установлен.
Применяется вращательный тренажер так:
пользователь 2 становится под осью 4, размещает одну руку на один рычаг, вторую руку на другой рычаг, располагает стопы так, чтобы использовать приспособление 9 по его назначению, как показано на фиг. 3 или 4, и поворачивает эти рычаги на определенный тренировочной задачей угол. Такой порядок действий соблюдается как при вращении по часовой стрелке, так и против часовой стрелки. Для достижения более высоких результатов рекомендуется разделять вращения в противоположные стороны не только в подходах, но и в сериях подходов.
Важное примечание.
При использовании заявляемого вращательного тренажера следует помнить о принципе постепенности при увеличении тренировочной нагрузки.