Устройство для тренировки вестибулярного аппарата

Полезная модель относится к авиации, космонавтике и может быть использована при профессиональных тренировках для лиц, деятельность которых связана с воздействием разнонаправленных ускорений, действующих на вестибулярный аппарат, а именно у космонавтов, летчиков, спортсменов, моряков, монтажников-высотников и так далее для повышения устойчивости организма человека с целью адаптации к перегрузкам и синдрому невесомости, и в частности, также может быть использованао для тренировок акробатов и гимнастов при подготовке выступлений.
Известно «Устройство для исследования влияния на человека перегрузок при вращении на центрифуге» (авт. св. № 355829, МПК А61В 5/00, B64G 7/00), содержащее вращающуюся площадку, закрепленную через муфту на валу редуктора силового привода. На вращающейся площадке неподвижно смонтирована вилка, в которой подшипниками крепится поворотная кабина. Механизм поворота кабины имеет один или несколько торсионов, соединенных одним концом через цилиндрические шестерни и вал с кабиной, а другим концом через цилиндрические шестерни, червячным редуктором - с рукояткой. На оси редуктора неподвижно закреплена стрелка, а на крпусе редуктора - шкала. На валу поворотной кабины расположены храповик и электромагнитный фиксатор, а на вилке - собачка храповика и сердечник электромагнитного фиксатора, а также подшипники, служащие опорой для торсионов. В кабине на кресле фиксируется испытуемый. На другом плече вращающейся площадки размещены балансирующие грузы.
Недостатком этого устройства является металлоемкая и громоздкая установка. Перед каждым исследованием необходимо закручивать торсионы редуктора кабины, чтобы создать запас хода вращения кабины. Из-за этого силы и нагрузки, действующие на тело человека, являются не постоянными и имеют характер затухания. Также отсутствует возможность управления вращения кабины, что сказывается на качестве исследования влияния на человека перегрузок.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является «Устройство для тренировки вестибулярного аппарата» (авт. св. №125844, МПК А63В 23/02, опубл. 23.09.86, БИ № 35, состоящее из рамы и стойки, на котором шарнирно установлено средство для размещения человека, представляющее собой кресло. Боковины кресла являются водилами планетарного механизма с неподвижными зубчатыми солнечными колесами, закрепленными на стойках, и с зубчатыми колесами-сателлитами, установленными на концах коленчатого вала. Коленчатый вал смонтирован в боковинах кресла с помощью подшипников, в середине которого выполнена рукоятка в виде трубки. Движение кресла обеспечивается за счет вращения рукоятки испытуемым.
Недостатком данного технического решения является конструктивное выполнение, при котором испытуемый сам крутит ручной привод устройства и создает неравномерное и неконтролируемое только однонаправленное вращательное движение кресла, что снижает технологические возможности тренажера вестибулярного аппарата, а отсутствие тормоза кресла приводит к последствиям, а именно к потери сознания испытуемого, вследствии невозможности экстренной остановки вращения кресла, которое также ведет к снижению безопасности, а вследствие этого к снижению качества установки, что в целом снижает эффективность тренажера.
Решаемой технической задачей полезной модели является повышение эффективности тренажера за счет расширения технологических возможностей с одновременным повышением качества, позволяющимобщать разнонаправленные и равномерные ускорения с помощью планетарно-рычажного механизма.
Техническим результатом от использования заявляемого технического решения является повышение эффективности путем расширения технологических возможностей устройства с одновременным повышением качества, позволяющих сообщать разнонаправленные и равномерные ускорения за счет пространственного планетарно-качательного вращения планетарно-рычажного механизма.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для тренировки вестибулярного аппарата, содержащем раму, средство для размещения человека, представляющее собой кресло, кинематически связанное с планетарным механизмом, и соединенные шарнирами, согласно которому введены электродвигатель, планетарный однорядный редуктор и планетарно-рычажный механизм, который выполнен в виде двух симметрично расположенных на раме и шарнирно соединенных с креслом, каждый из которых соединен по двум точкам, имеющим одинаковые геометрические размеры, состоящий из шарнирно соединенных между собой плоских шатунов, плоских ведущих стержней и плоских ведущих кривошипов, при этом плоский ведущий стержень жестко посажен на вал ведущего стержня, соединенного с водилой планетарного однорядного редуктора, на который установлена сателлита и которая входит в зацепление с венцом и центральным колесом, посаженным на вал ведущего кривошипа, причем вал связан с плоским ведущим кривошипом и электродвигателем.
Технический результат достигается тем, что электродвигатель снабжен частотным преобразователем, управляемым компьютером для регулирования разнонаправленных и равномерных ускорений.
Новым является предложенная заявленная конструкция с симметрично расположенными планетарно-рычажными механизмами тренажера вестибулярного аппарата, которая приводит к повышению эффективности тренажера за счет расширения технологических возможностей с одновременным повышением качества устройства путем введения планетарно-рычажного механизма, сообщающего разнонаправленные и равномерные ускорения при пространственном планетарно-качательном вращении.
А снабжение электродвигателей частотными преобразователями позволит производить регулирование скоростей вращения, тем самым расширять технологические возможности установки путем обеспечения многорежимности.
Для пояснения технической сущности заявленного технического решения рассмотрим чертеж:
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для тренировки вестибулярного аппарата, где
1 - рама; 2 - кресло; 3 - электродвигатель; 4 - планетарный однорядный редуктор; 5 - центральное колесо; 6 - вал ведущего кривошипа; 7 - сателлит; 8 - водило; 9 - венец; 10 - плоский ведущий кривошип; 11 - плоский шатун; 12 - плоский ведущий стержень; 13 - вал ведущего стержня.
Устройство для тренировки вестибулярного аппарата состоит из рамы 1, кресла 2, который шарнирно соединен с одной стороны свободным планетарно-рычажным механизмом, а с другой стороны - приводным планетарно-рычажным механизмом, кинематически связанным с электродвигателем 3 и планетарным однорядным редуктором 4, состоящим из центрального колеса 5, установленного на вал ведущего кривошипа 6 и контактирующего как минимум с двумя сателлитами 7, шарнирно установленными на водило 8 и входящими во внутреннее зацепление с венцом 9, жестко установленным на корпусе редуктора 4. На вал ведущего кривошипа 6 жестко посажен плоский ведущий кривошип 10, который шарнирно соединен с креслом 2. Также кресло 2 шарнирно соединено через плоский шатун 11 с плоским ведущим стержнем 12. Плоский ведущий стержень 12 жестко посажен на полый вал ведущего стержня 13, на который установлено водило 8. Вал ведущего кривошипа 6 шарнирно установлен внутри полого вала ведущего стержня 13 с возможностью разностороннего вращения плоского ведущего кривошипа 10 относительно плоского ведущего стержня 12. Свободный планетарно-рычажный механизм и приводной планетарно-рычажный механизм расположены симметрично на раме и имеют одинаковые геометрические размеры, состоящие из плоских ведущих кривошипов 10, плоских шатунов 11 и плоских ведущих стержней 12, соединенных шарнирно между собой. Каждый из планетарно-рычажных механизмов шарнирно соединен с креслом по двум точкам. Кресло 2 имеет пояс для крепления туловища и ремни для крепления плечевых суставов человека к спинке кресла. Также кресло снабжено подножками для ног, оснащенными ремнями. Для многорежимного воздействия разнонаправленных и равномерных ускорений устройство снабжено частотным преобразователем, управляемым компьютером.
Устройство для тренировки вестибулярного аппарата работает следующим образом:
Тренирующийся садится в кресло 2 и с помощью ремней прикрепляет ноги к подножке, затем пристегивает туловище с помощью пояса к спинке кресла и плечевые суставы перекрестными ремнями, закрепленными на спинке кресла с помощью установочных отверстий. Проверив надежность крепления, запускают электродвигатель 3. Вращательное движение от электродвигателя 3 передается планетарному однорядному редуктору 4, а именно с помощью центрального колеса 5, сателлитов 7, водила 8 и венца 9 вращательное движение передается через вал ведущего кривошипа 6 и через вал ведущего стержня 13 - к плоскому ведущему кривошипу 10 и плоскому ведущему стержню 12. Плоский ведущий стержень 12 передает движение шатуну 11, а шатун 11 и плоский ведущий кривошип 10 приводят в движение кресло 2. При этом кресло 2 вращается вокруг своей оси и получает пространственные планетарно-качательные вращения за счет разносторонних и равномерных вращений плоских ведущих кривошипов 10 и плоских ведущих стержней 12, производя воздействие разнонаправленных и равномерных ускорений на кресло 2, в котором находится человек, тем самым происходит тренировка его вестибулярного аппарата. За счет конструктивной особенности, а именно введения планетарно-рычажного механизма, сообщающего разнонаправленные и равномерные ускорения при пространственном планетарно-качательном вращении, и соединения его с креслом 2, планетарным однорядным редуктором 4 и электродвигателем 3 приводит к расширению технологических возможностей тренажера с одновременным повышением качества, а в целом к повышению эффективности.
Снабжение электродвигателей частотными преобразователями позволит производить регулирование скоростей вращения, тем самым расширять технологические возможности установки путем обеспечения многорежимности.
По своим технико-экономическим преимуществам по сравнению с известными аналогами заявляемое устройство для тренировки вестибулярного аппарата с планетарно-рычажными механизмами позволяет повысить эффективность устройства с одновременным повышением качества путем расширения технологических возможностей, позволяющих сообщать разнонаправленные и равномерные ускорения при пространственном планетарно-качательном вращении планетарно-рычажного механизма. А снабжение электродвигателя частотным преобразователем, управляемым компьютером, позволит расширить технологические возможности установки, регулируя скорости вращения ведущих звеньев планетарно-рычажных механизмов, обеспечивая многорежимность.