Тренажер-аттракцион
EXERCISER-ATTRACTION

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для развлекательных целей, для индивидуальных тренировок спортсменов и медицинских исследований.
Известен патент РФ №2110313 на полезную модель «Аттракцион "ШАР"», приоритет 03.03.1997 г., МПК A63G 31/00, опубликовано 10.05.1998 г.
Аттракцион содержит опору и полый шар, состоящий из двух полусфер - верхней и нижней. Каждая из полусфер образована из скрепленных между собой секций, выполненных из рам с закрепленной на них сеткой, причем, по крайней мере, одна из секций установлена с возможностью поворота на шарнирном соединении для образования прохода в полость шара и снабжена средством фиксации. Опора соединена с нижней полусферой, которая жестко соединена с верхней полусферой. Одна из секций нижней полусферы установлена с возможностью поворота на шарнирном соединении для образования прохода в полость шара. Кроме того, аттракцион снабжен, по крайней мере, одним средством фиксации полого шара, связанным с верхней полусферой и выполненным с возможностью ограничения раскачивания полого шара.
Аттракцион характеризуется достаточной зрелищностью, но для обеспечения надежности самой конструкции, а также ее устойчивости необходимы средства фиксации, которые усложняют конструкцию и увеличивают габариты устройства. В аттракционе полый шар является неподвижным, а внутри него человек перемещается, например, на мотоцикле.
Известна международная заявка WO 9205848 на изобретение «Гироскоп на базе человеческой силы», МПК A63G 1/12, опубликовано 16.04.1992 г.
Устройство содержит три соосных кольца разных диаметров, которые шарнирно соединены между собой так, что они могут вращаться относительно друг друга во взаимно перпендикулярных плоскостях. При этом внутреннее кольцо с диаметром, превышающим рост человека, шарнирно соединено только со средним кольцом в двух диаметрально противоположных точках по одной оси (X). Среднее кольцо, кроме указанного соединения с внутренним кольцом, также соединено шарнирно с внешнем кольцом в двух диаметрально противоположных точках по другой оси (Y), перпендикулярной первой оси (X).
Внешнее кольцо поддерживается и поворачивается с помощью средств поворота, расположенных на противоположных концах полукруглого опорного кронштейна, закрепленного в вертикальной плоскости на опоре (станине). Внутри внутреннего кольца расположены прикрепленные к нему средства для размещения человека: опорная пластина для ног; пояс на кронштейнах для крепления туловища и сверху поручни для рук.
Известен патент US №5060932 А1 на изобретение «Развлекательный аппарат с вращающейся капсулой», приоритет от 13.04.1990 г., МПК A63G 31/14, опубликовано 29.10.1991 г.
Устройство для развлечения содержит жестко закрепленную на опоре внешнюю раму, внутри которой последовательно и соосно расположены с возможностью вращения: промежуточная рама, внутренняя рама и сферическая капсула, снабженная сиденьем и средствами фиксации игрока.
При этом для обеспечения возможности вращения капсулы относительно первой оси (z), капсула соединена с помощью первого вала в двух диаметрально противоположных точках по этой оси (z) с внутренней рамой и снабжена средством привода капсулы для ее вращения вокруг первого вала относительно внутренней рамы;
для обеспечения возможности вращения внутренней рамы относительно второй оси (х), отличной от первой оси (z), внутренняя рама, кроме указанного соединения с капсулой, соединена с помощью второго вала в двух диаметрально противоположных точках по второй оси (х) с промежуточной рамой и снабжена средством привода внутренней рамы для ее вращения вокруг второго вала относительно промежуточной рамы;
для обеспечения возможности вращения промежуточной рамы относительно третьей оси (у), отличной от осей (z) и (х), промежуточная рама, кроме указанного соединения с внутренней рамой, соединена с помощью третьего вала в двух диаметрально противоположных точках по третьей оси (у) с внешней рамой и снабжена средством привода промежуточной рамы для ее вращения вокруг третьего вала относительно внешней рамы.
В частности, в указанном устройстве для развлечений оси первого вала (z), второго вала (х) и третьего вала (у) пересекаются под прямым углом в одной точке - центре сферической капсулы, а также центров внутренней, промежуточной и внешней рам-колец.
Капсула, внутренняя рама и промежуточная рама под действием соответствующих приводов могут вращаться независимо друг от друга, каждая - относительно своей оси.
Таким образом, игрок в капсуле такого устройства может вращаться одновременно относительно 3-х взаимно перпендикулярных осей в пространстве, т.е. может вращаться сразу в 3-х плоскостях.
Следует отметить конструктивную сложность данного устройства.
Известен патент РФ №2239481 на изобретение «Аттракцион», приоритет от 11.02.2003 г., МПК A63G 31/02, опубликовано 10.11.2004), который по технической сущности к заявленной полезной модели является наиболее близким и выбран в качестве прототипа.
Аттракцион предназначен не только для развлечений, но и для индивидуальной подготовки спортсменов и включает закрепленную на опорных элементах приводную кабину-шар, снабженную устройством для позиционирования пользователя, системой управления, элементами воздействующей информации, выполненными в виде взаимосвязанных мониторов световых, акустических систем, и ароматический распылитель. Опорные элементы выполнены в виде вращающихся роликов, а система управления снабжена блоком наблюдения данных о состояния пользователя, который включает датчики, закрепленные на теле пользователя.
Привод кабины-капсулы выполнен в виде охватывающей ее снаружи зубчатой обечайки, взаимодействующей с приводным зубчатым колесом, вращающимся с различной скоростью. Симметрично по разные стороны зубчатой обечайки и зубчатого колеса установлены попарно вращающиеся ролики с вогнутой поверхностью, эквидистантной поверхности капсулы. Устройство для нахождения пользователя в положении «стоя» выполнено в виде приводного ленточного транспортера, наружная поверхность которого выполнена шипованной, а под рабочей ветвью транспортера установлена опорная плита.
Аттракцион обеспечивает получение не только зрительно-психологических эмоций, но и физической нагрузки в зависимости от желания и выносливости пользователя. Но возможности аттракциона ограничены ощущениями, возникающими при ходьбе и беге по дорожке транспортера. Кроме того, конструкция аттракциона, при которой привод кабины-капсулы выполнен в виде охватывающей ее снаружи зубчатой обечайки, взаимодействующей с приводным зубчатым колесом, имеет большие габариты и является достаточно сложной.
При этом конструкция аттракциона - прототипа позволяет осуществлять колебательные движения или вращение кабины только в одной вертикальной плоскости относительно одной горизонтальной оси, хотя и с различной скоростью.
Задачей заявляемого изобретения является создание тренажера для развлечений, спорта и мед. исследований с кабиной-шаром, обеспечивающим свободное реверсивное вращение с разной скоростью относительно любой из трех взаимно перпендикулярных осей, проходящих через центр этого шара, при любом наклоне человека к оси вращения.
Задача решается за счет того, что в тренажере-аттракционе, который содержит расположенную на опорах с возможностью вращения кабину-шар с входом (выходом) и элементами фиксирования пользователя внутри нее, а также систему управления вращением кабины-шара, согласно заявляемому изобретению
опоры выполнены в виде горизонтальной станины с жестко присоединенными к ней вертикальными стойками: одной Г-образной и двумя простыми боковыми, к которым в свою очередь жестко присоединены два кронштейна: вертикальный и горизонтальный;
причем станина выполнена таким образом, что, по крайней мере, три точки ее контура расположены за пределами площади горизонтальной проекции кабины-шара, причем две из них расположены по разные стороны от прямой линии, соединяющей третью точку с центром этой проекции;
Г-образная стойка, расположенная в проходящей через центр шара вертикальной плоскости, как правило в задней части по отношению ко входу (выходу) в кабину-шар, выполнена высотой вертикальной части (ноги) не менее диаметра шара и длиной верхней горизонтальной полочки не менее половины его диаметра;
две боковые стойки, выполненные высотой не менее половины диаметра кабины-шара каждая, расположены диаметрально по обе стороны от кабины-шара в проходящей через центр шара вертикальной плоскости, которая перпендикулярна вертикальной плоскости, проходящей через Г-образную стойку;
причем станина снабжена, по крайней мере, четырьмя упорами с самоцентрирующимися элементами вращения, установленными на станине попарно симметрично по разные стороны как от вертикальной плоскости, проходящей через Г-образную стойку, так и от вертикальной плоскости, проходящей через боковые стойки;
при этом два кронштейна жестко присоединены к ноге Г-образной стойки на высоте расположения центра кабины-шара и снабжены элементами вращения, например, шариками. Один из этих кронштейнов в виде вертикального полукольца охватывает кабину-шар по меридиану в проходящей через центр шара вертикальной плоскости, так как его концы диаметрально по вертикальной оси (Z), проходящей через центр шара, жестко соединены с элементами опор: верхний - с полочкой Г-образной стойки, нижний - со станиной. Второй кронштейн выполнен в виде горизонтального кольца, обхватывающего кабину-шар по экватору на высоте его центра, и имеет три точки жесткого соединения с элементами опор: одну - с ногой Г-образной стойки, и две диаметральные - с боковыми вертикальными стойками. Таким образом, этот кронштейн-кольцо расположен в проходящей через центр шара горизонтальной плоскости, в которой проходят взаимно перпендикулярные оси X, Y, причем указанная горизонтальная плоскость перпендикулярна вертикальным плоскостям, пересекающимся между собой по оси Z: вертикальной плоскости, проходящей через Г-образную стойку и вертикальное полукольцо, а также вертикальной плоскости, проходящей через боковые стойки;
при этом кронштейн в виде горизонтального кольца имеет откидную секцию для входа/выхода пользователя в кабину-шар, как правило, в передней части по отношению к Г-образной стойке;
элементы опор в местах соединения обоих кронштейнов с ногой Г-образной стойки, вертикального кронштейна-полукольца с ее полочкой и горизонтального кронштейна-кольца с одной из боковых стоек снабжены прижимными роликами с мотор-редукторами, соединенными с системой управления, причем ролики имеют вогнутую, эквидистантную поверхности кабины-шара поверхность, а оси их вращения взаимно перпендикулярны в пространстве как оси X, Y, Z, пересекающиеся в центре кабины-шара.
Система управления представляет собой компьютер с соответствующей программой.
При этом станина может быть выполнена сплошной или в виде рамы любой формы при соблюдении указанных выше условий к ее размерам и конфигурации по отношению к размерам кабины-шара, например, прямоугольной, квадратной, овальной или круглой формы, с дополнительными элементами для крепления упоров с самоцентрирующимися элементами вращения, вертикальных стоек и вертикального кронштейна.
Описанная конструкция части опоры в виде горизонтальной станины с жестко присоединенными к ней тремя вертикальными стойками указанных конфигураций и размеров, снабженная упорами с самоцентрирующимися элементами вращения, обеспечивает надежность и устойчивость тренажера. Конструкция другой части опоры в виде жестко присоединенных в определенных местах к первой части двух кронштейнов, снабженных элементами вращения (шариками), один из которых в виде вертикального полукольца, охватывает кабину-шар по меридиану, а второй - в виде горизонтального кольца, обхватывает кабину-шар по экватору, обеспечивает надежную фиксацию кабины-шара в опоре, а также легкость его вращения при работе тренажера.
Установка прижимных роликов в указанных местах присоединения кронштейнов к элементам опоры с мотор-редукторами, соединенными с системой управления, обеспечивает возможность их прижатия/отжатия к кабине-шару, а также возможность вращения кабины-шара относительно любой из трех взаимно перпендикулярных осей X, Y, Z, пересекающихся в центре этого шара. При этом выполнение роликов с вогнутой поверхностью, эквидистантной поверхности кабины-шара, обеспечивает необходимую площадь их сопряжения для возможности вращения шара относительно соответствующей оси.
При этом для обеспечения возможности вращения кабины-шара относительно одной из осей (например, вертикальной оси Z), прижимной ролик (первый ролик) в месте крепления вертикального и горизонтального кронштейнов к ноге Г-образной стойки, установлен так, что направление его центральной оси совпадает с направлением этой первой оси вращения (в данном случае - вертикальной осью Z);
для обеспечения возможности вращения кабины-шара относительно второй оси (например, оси X), отличной от первой оси (например, ось X перпендикулярна оси Z), второй прижимной ролик в месте крепления горизонтального кронштейна-кольца к одной из боковых стоек установлен так, что направление его центральной оси совпадает с направлением второй оси вращения (в данном случае - горизонтальной осью X);
для обеспечения возможности вращения кабины-шара относительно третьей оси (например, оси Y), отличной от первых двух осей (например, ось Y перпендикулярна осям X и Z), третий прижимной ролик в месте крепления вертикального кронштейна к полке Г-образной стойки установлен так, что направление его центральной оси совпадает с направлением третьей оси вращения (в данном случае - горизонтальной осью Y).
Конструкция заявляемого устройства обеспечивает возможность реверсивного вращения кабины-шара относительно одной из 3-х взаимно перпендикулярных осей X, Y или Z с любым выбранным наклоном пользователя по двум другим осям относительно оси вращения, в течение определенного времени и с любой выбранной скоростью, заданного системой управления и обеспечиваемой соответствующим мотор-редуктором.
При этом из трех прижимных роликов тренажера один задает ось вращения, а два других - обеспечивают наклон пользователя относительно заданной оси вращения.
Тренажер-шар используют следующим образом. Сначала пользователь выбирает схему вращения: ось, относительно которой он хочет вращаться, наклон к этой оси, направление, скорость и время вращения, которые фиксируются в системе управления.
Перед входом пользователя в кабину-шар все три прижимных ролика приводят в прижатое к шару положение для фиксации кабины и безопасности пользователя. После позиционирования пользователя в вертикальном положении «стоя» (или «сидя») с помощью средств крепления все ролики с помощью мотор-редукторов отжимаются.
Затем для вращения стоящего в кабине пользователя относительно, например, вертикальной оси Z с любым выбранным положением наклона по отношению к вертикали, сначала прижимают к шару один из роликов, ось которого не совпадает с осью Z (например, ролик по оси X), и поворачивают кабину относительно оси X на соответствующий угол (или на определенную длину окружности Lx), после чего этот ролик отжимают.
Далее прижимают к шару другой ролик, ось которого также не совпадает с осями Z и X (в данном случае ролик по оси Y), и поворачивают кабину относительно оси Y на соответствующий угол (или на определенную длину окружности Ly), после чего этот ролик отжимают. Таким образом оператор вручную или автоматически обеспечивает заданный наклон пользователя относительно вертикальной оси Z.
После этого к шару прижимают третий ролик, ось которого совпадает с осью Z, и запускают с помощью системы управления автоматическое вращение кабины-шара относительно этой оси Z с установленным ранее наклоном пользователя относительно начальной вертикали, с выбранным заранее режимом скорости и времени вращения.
По окончании заданного времени вращения кабина-шар постепенно останавливается, оператор устанавливает его в состояние, при котором пользователь внутри занимает вертикальное положение (стоя или сидя). После этого к поверхности шара прижимают все ролики для устойчивого его положения и исключения возможности поворота при выходе пользователя из кабины.
В частном случае выполнения тренажера, место крепления горизонтального кронштейна-кольца ко второй боковой стойке (без ролика) снабжено дополнительным прижимным роликом с мотор-редуктором, соединенным с системой управления, ось вращения которого параллельна оси вращения прижимного ролика на первой боковой стойке, причем этот ролик также имеет вогнутую поверхность, эквидистантную поверхности кабины-шара. При этом происходит увеличение прикладываемой силы, обеспечивающей вращение кабины-шара при больших ее размерах или увеличении веса внутри кабины (два пользователя, дополнительная аппаратура), относительно оси ролика в месте крепления горизонтального кронштейна-кольца к первой боковой стойке (например, относительно горизонтальной оси X).
В частном случае выполнения устройства тренажера, место крепления нижнего конца вертикального кронштейна-полукольца со станиной снабжено дополнительным прижимным роликом с мотор-редуктором, соединенным с системой управления, ось вращения которого параллельна оси вращения прижимного ролика в месте крепления верхнего конца этого кронштейна-полукольца с полочкой Г-образной стойки, причем этот ролик также имеет вогнутую поверхность, эквидистантную поверхности кабины-шара. При этом происходит увеличение прикладываемой силы, обеспечивающей вращение кабины-шара при больших его размерах или увеличении веса внутри кабины (два пользователя, дополнительная аппаратура), относительно оси ролика в месте крепления конца вертикального кронштейна-полукольца к полочке Г-образной стойки (например, относительно горизонтальной оси Y).
В частном случае выполнения, тренажер дополнительно содержит верхний кронштейн-полукольцо с элементами вращения (шариками), охватывающий сверху кабину-шар по меридианам в вертикальной плоскости, проходящей через центр шара и боковые стойки, так как его концы на высоте расположения центра шара жестко диаметрально соединены с боковыми вертикальными стойками, а его середина жестко соединена с горизонтальной полочкой Г-образной стойки в месте присоединения к ней вертикального кронштейна-полукольца. Дополнительный верхний кронштейн-полукольцо увеличивает надежность фиксации кабины-шара при работе тренажера.
В частном случае выполнения, тренажер дополнительно содержит верхнюю рамку, жестко присоединенную к полочке Г-образной стойки, снабженную, по крайней мере, одним упором с самоцентрирующимся элементом вращения. Это увеличивает надежность фиксации кабины-шара в опоре при работе тренажера.
В частном случае выполнения тренажера кабина-шар может быть снабжена внутри каркасом, который поддерживает форму шара и предотвращает его деформацию при вращении, например, в виде вписанного в шар куба. Кроме того, на каркас может устанавливаться оборудование, необходимое для обеспечения комфортного пребывания человека внутри кабины-шара во время вращения, а также средства фиксации его положения.
В частности, каркас может быть выполнен с дисбалансом, при котором нижняя часть кабины-шара будет тяжелее верхней, т.е. со смещенным вниз центром тяжести, что позволяет ей после вращения легко возвращаться в исходное состояние, когда пользователь находится в вертикальном положении, а также сохранять его в состоянии покоя.
В других частных случаях выполнения тренажера:
- кабина-шар может быть выполнена с отверстиями, размеры которых меньше диаметра элементов вращения на кронштейнах, что улучшает вентиляцию и свободу дыхания человека внутри кабины-шара;
- кабина-шар может быть выполнена из полимерного материала толщиной стенок от 12 мм до 15 мм, что позволяет обеспечить надежность конструкции при эксплуатации;
- кабина-шар может быть выполнена из прозрачного материала, что увеличивает зрелищность для пользователя и позволяет следить за его состоянием при вращении.
Кабина-шар для разных возрастных категорий пользователей может быть изготовлена:
- для взрослых людей и подростков - диаметром до 2,0 м;
- для детей до 7 лет - диаметром до 1,5 м.
Кабина-шар может быть выполнена с нанесением на ее поверхность узора или рисунка, например, изображения Земли, звездного неба, цветов, футбольного мяча и т.д.
В качестве дополнительных опций внутри шара, на уровне головы может быть установлен дисплей с GPS-навигатором типа GARMIN (контроль горизонта при вращении), а также для просмотра каких-либо развлекательных программ. Также может быть установлено различное оборудование для получения виртуального пространства, что позволяет получить совершенно иные ощущения при вращении человека в различных плоскостях.
Заявляемый тренажер - аттракцион может быть использован как для развлекательных целей, так и для индивидуальных тренировок спортсменов и лиц, выступающих в аттракционах с комбинированным движением в пространстве, а также в области медицины при исследовании влияния осевых нагрузок на человека, возникающих при реверсивном его вращении в различных плоскостях и с различной скоростью.
Заявляемый тренажер - аттракцион поясняется следующими схемо-чертежами.
На фиг. 1 - представлен тренажер-аттракцион в общем случае выполнения:
а) общий вид в сборе, б) вид тренажера без кабины-шара (опоры);
на фиг. 2 - представлены виды тренажера-аттракциона в общем случае выполнения:
а) спереди, б) сбоку, в) сверху - с приоткрытой дверцей у кабины и откидной секцией у горизонтального кронштейна-кольца опоры;
на фиг. 3 - представлен тренажер-аттракцион в частных случаях выполнения с дополнительными прижимными роликами без кабины-шара;
на фиг. 4 - представлен тренажер-аттракцион в частном случае выполнения с дополнительным верхним кронштейном-полукольцом без кабины-шара;
на фиг. 5 - представлен тренажер-аттракцион в частном случае выполнения с дополнительной верхней рамкой на полочке Г-образной стойки.
Заявляемый тренажер-аттракцион в общем случае выполнения (фиг. 1, 2) содержит кабину-шар 1 с дверцей для входа/выхода 2, со средствами фиксирования пользователя внутри кабины-шара 1 (не показано), расположенную в опорах 3 с возможностью вращения, и систему управления вращением (не показано). Причем одна часть опор 3 выполнена в виде горизонтальной станины (рамы) 4 с жестко присоединенными к ней вертикальными стойками: одной Г-образной 5 (задней по отношению ко входу/выходу в кабину-шар) и двумя простыми боковыми 6 и 7. При этом Г-образная стойка 5 выполнена высотой вертикальной части (ноги) не менее диаметра шара 1 и длиной верхней полочки более половины его диаметра; а две одинаковые боковые стойки 6 и 7 выполнены высотой не менее половины диаметра кабины-шара 1 каждая и расположены диаметрально по обе стороны от кабины-шара 1 в плоскости, перпендикулярной вертикальной плоскости, проходящей через Г-образную стойку 5. Горизонтальная станина (рама) 4 снабжена, по крайней мере, четырьмя упорами 8 с самоцентрирующимися элементами вращения 9, установленными попарно симметрично по разные стороны от вертикальной плоскости с Г-образной стойкой 5 и от вертикальной плоскости, проходящей через боковые стойки 6 и 7. Другая часть опоры 3 выполнена в виде двух кронштейнов, жестко присоединенных на высоте центра кабины-шара 1 к ноге Г-образной стойки 5. Причем один из этих кронштейнов в виде вертикального полукольца 10 охватывает кабину-шар 1 по меридиану и концами диаметрально по вертикали жестко соединен: верхним - с полочкой Г-образной стойки 5, а нижним- со станиной 4. Второй кронштейн в виде горизонтального кольца 11, обхватывающего кабину-шар 1 по экватору, на высоте центра кабины-шара 1 жестко соединен как с ногой Г-образной стойки 5, так и по горизонтали диаметрально - с боковыми вертикальными стойками 6 и 7, и выполнен с откидной секцией 12 для входа/выхода пользователя в кабину-шар 1 в передней части по отношению к Г-образной стойке 5. При этом кронштейны 10 и 11 снабжены элементами вращения (шариками) 13. Место соединения обоих кронштейнов 10 и 11 с ногой Г-образной стойки 5 снабжено прижимным роликом 14 с мотор-редуктором; место соединения вертикального кронштейна-полукольца 10 с полочкой Г-образной стойки 5 снабжено прижимным роликом 15 с мотор-редуктором; место соединения горизонтального кронштейна-кольца 11 с одной из боковых стоек, например, стойкой 6, снабжено прижимным роликом 16 с мотор-редуктором, причем мотор-редукторы прижимных роликов 14, 15, 16 соединены с системой управления вращением кабины-шара (не показано); эти прижимные ролики 14, 15, 16 имеют вогнутую поверхность, эквидистантную поверхности кабины-шара 1, а оси их вращения взаимно перпендикулярны в пространстве, как оси X, Y, Z, пересекающиеся в центре кабины-шара 1.
В частном случае выполнения тренажера (фиг. 3), место крепления горизонтального кронштейна-кольца 11 ко второй боковой стойке 7 без ролика дополнительно снабжено прижимным роликом 17 с мотор-редуктором, соединенным с системой управления вращением кабины-шара (не показано), ось вращения которого параллельна оси вращения прижимного ролика 16 на первой боковая стойке 6, причем дополнительный ролик 17 имеет вогнутую поверхность, эквидистантную поверхности кабины-шара 1.
В частном случае выполнения (фиг. 3), место крепления нижнего конца вертикального кронштейна-полукольца 10 со станиной (рамой) 4, дополнительно снабжено прижимным роликом 18 с мотор-редуктором, соединенным с системой управления вращением кабины-шара (не показано), ось вращения которого параллельна оси вращения прижимного ролика 15 в месте крепления верхнего конца этого кронштейна-полукольца 10 с полочкой Г-образной стойки 5, причем дополнительный ролик 18 также имеет вогнутую поверхность, эквидистантную поверхности кабины-шара 1.
В частном случае выполнения (фиг. 4) тренажер дополнительно снабжен верхним кронштейном-полукольцом 19 с элементами вращения (шариками) 13, охватывающим сверху кабину-шар 1 по меридианам, середина которого жестко соединена с горизонтальной полочкой Г-образной стойки 5 в месте присоединения к ней конца вертикального кронштейна-полукольца 10, а его концы на высоте расположения центра шара 1 диаметрально по горизонтали жестко соединены с боковыми стойками 6 и 7.
В частном случае выполнения (фиг. 5) тренажер дополнительно снабжен рамкой 20, жестко соединенной с полочкой Г-образной стойки 5 в месте присоединения к ней конца вертикального кронштейна-полукольца 10, которая снабжена (по крайней мере, одним) на фиг.5 - четырьмя упорами 8 с самоцентрирующимися элементами вращения 9
В других частных случаях выполнения тренажера:
- кабина-шар 1 снабжена внутри каркасом 21 (фиг. 2 - пунктир), например, в виде вписанного в шар куба; который, в частности, может быть выполнен с дисбалансом - со смещенным вниз центром тяжести (не показано);
- кабина-шар 1 выполнена с отверстиями для вентиляции, размеры которых меньше диаметра элементов вращения 13 (шариков) на любом из кронштейнов (не показано);
- кабина-шар 1 выполнена из прозрачного материала (не показано);
- кабина-шар 1 выполнена из полимерного материала толщиной 12-15 мм (не показано);
- кабина-шар 1 выполнена диаметром 1,5-2,0 м (не показано).
Тренажер-аттракцион в общем случае выполнения работает следующим образом.
Сначала пользователь выбирает параметры вращения: ось (X, Y или Z), относительно которой он хочет вращаться, наклон по двум другим осям относительно выбранной оси, направление, скорость и время вращения. Они заносятся в систему управления.
Перед входом пользователя в кабину-шар 1, все три прижимных ролика 14, 15 и 16 прижимают к поверхности кабины-шара 1 для ее фиксации и безопасности пользователя. При откинутой секции 12 горизонтального кронштейна-кольца 11 пользователь через дверцу 2 заходит внутрь кабины-шара 1. После позиционирования пользователя в вертикальном положении «стоя» (или «сидя») с помощью средств крепления (не показано), все ролики 14, 15 и 16 отжимают от поверхности кабины-шара 1.
x
Y
Затем для вращения стоящего в кабине пользователя относительно, например, вертикальной оси Z, с любым выбранным положением наклона по отношению к начальному своему положению (в данном случае - к вертикали), сначала прижимают к шару один из роликов, ось которого не совпадает с осью Z (например, ролик 16 по оси X в месте соединения горизонтального кронштейна-кольца 11 с боковой стойкой 6), и поворачивают кабину-шар 1 с пользователем в ту или иную сторону относительно оси X на определенный угол (или на определенную длину окружности L, соответствующую выбранному наклону), после чего этот ролик 16 отжимают. Далее прижимают к шару другой ролик, ось которого не совпадает с осью Z и не совпадает с осью X (в данном случае ролик 15 по оси Y в месте соединения вертикального кронштейна-полукольца 10 с полочкой Г-образной стойки 5), и поворачивают кабину-шар 1 с пользователем относительно оси Y на угол (или на определенную длину окружности L, соответствующую выбранному наклону), после чего этот ролик 15 отжимают. Таким образом оператор вручную или автоматически обеспечивает заданный наклон пользователя по осям X и Y относительно начального его вертикального положения (в данном случае - оси Z).
После этого к шару прижимают третий ролик, ось которого совпадает с осью Z (в данном случае ролик 14 в месте соединения кронштейнов 10 и 11 с ногой Г-образной стойки 5), и запускают с помощью мотор-редуктора этого ролика и системы управления (не показано) автоматическое вращение кабины-шара 1 относительно этой оси Z с установленным ранее наклоном пользователя по двум другим осям X и Y относительно начального его вертикального положения, с выбранным заранее направлением, скоростью и временем вращения.
По окончании заданного времени вращения, кабина-шар 1 постепенно останавливается. Оператор с помощью мотор-редукторов отжимает все ролики 14, 15 и 16 и устанавливает кабину-шар 1 в состояние, при котором пользователь внутри занимает вертикальное положение (стоя или сидя). После этого к поверхности шара прижимают все ролики 14, 15 и 16 для устойчивого положения кабины и исключения возможности поворота кабины-шара 1 при выходе из нее пользователя.
Таким образом, тренажер обеспечивает возможность реверсивного вращения пользователя, находящегося внутри кабины-шара 1, относительно одной из 3-х взаимно перпендикулярных осей X, Y, Z с любым выбранным наклоном по двум другим осям, в течение определенного времени, с любой выбранной скоростью, задаваемой системой управления и обеспечиваемой мотор-редуктором соответствующего прижимного ролика.
В частных случаях выполнения, когда тренажер дополнительно снабжен прижимным роликом 17 или 18 (фиг. 3), тренажер работает также, как и в общем случае, за исключением того, что каждый из этих дополнительных роликов прижимается одновременно с диаметрально симметричным ему роликом 16 или 15 соответственно и вращается синхронно с ним, увеличивая приложенную для вращения силу к кабине-шару 1.
В частных случаях выполнения, когда тренажер дополнительно снабжен верхним кронштейном-полукольцом 19 (фиг. 4) с элементами вращения 13 (шариками) или дополнительной верхней рамкой 20 (фиг. 5) с упорами 8 и самоцентрирующимися колесами 9, тренажер работает также, как и в общем случае, за исключением того, что указанные дополнительные конструктивные элементы увеличивают надежность фиксации кабины-шара 1 в опорах 3 при работе тренажера.
В частном случае выполнения, когда кабина-шар 1 внутри снабжена каркасом 21, например, в виде вписанного куба (фиг. 2 - пунктир), тренажер работает также, как и в общем случае, за исключением того, что каркас поддерживает форму шара и предотвращает его деформацию при вращении, а также позволяет размещать на нем средства фиксации пользователя внутри кабины-шара 1 и устанавливать оборудование, необходимое для его комфортного пребывания во время вращения. В частности, выполнение каркаса 21 со смещенным вниз центром тяжести, позволяет кабине-шару 1, после вращения легко возвращаться в исходное состояние, при котором пользователь находится в вертикальном положении, а также сохранять его в состоянии покоя.
Во всех других описанных частных случаях выполнения тренажера (не показано):
- при выполнении кабины-шара 1 с отверстиями, по размеру меньшими, чем элементы вращения 13 (шарики) на кронштейнах, для улучшения вентиляции внутри кабины;
- при выполнении кабины-шара 1 из прозрачного материала для обеспечения обзора окружающей среды для пользователя и возможности для оператора наблюдать за состоянием пользователя при вращении кабины-шара;
- при выполнении кабины-шара 1 из полимерного материала, обеспечивающего технологичность ее изготовления;
- при выполнении кабины-шара 1 толщиной 12-15 мм, обеспечивающей ее надежность;
- при выполнении кабины-шара 1 диаметром 1,5-2,0 м, являющимся оптимальным в зависимости от возраста, роста и веса пользователя,
заявляемый тренажер работает также, как и в общем случае с учетом указанных конструктивных уточнений, изменений и дополнений.
Заявляемый тренажер-аттракцион может быть собран из готовых составных частей, блоков, узлов с использованием известных материалов, крепежа и технологий.
Так, кабина-шар 1 с дверцей 2 может быть изготовлена, например, из прочных, но легких прозрачных полимерных материалов (акриловое оргстекло PLEXIGLAS) толщиной от 12 до 15 мм и диаметром шара 1,5-2,0 м.
Опоры 3 могут быть изготовлены, например, из стали (Ст 3) или легких алюминиевых сплавов А5Е, в частности, станина 4 может быть выполнена, например, в виде квадратной рамы 2×2 м из швеллера 10 или трубы профильной 100×100×6, а вертикальные стойки 5, 6, 7 могут быть выполнены, например, из трубы 80×80 квадратного профиля по ГОСТ 8639-82.
В качестве упоров 8 могут быть использованы, например, винт M16 в сборе с муфтой из стали марки Ст20.
В качестве самоцентрирующихся элементов вращения 9 могут быть использованы, например, колеса аппаратно-поворотные артикул: 9776 (внешний диаметр 100 мм, ширина колеса 26 мм, грузоподъемность 55 кг).
Вертикальный кронштейн-полукольцо 10, горизонтальный кронштейн-кольцо 11 с откидной секцией 12, верхний кронштейн-полукольцо 19, верхняя рамка 20 могут быть изготовлены, например, из указанных стальных гнутых профилей или из алюминиевых сплавов.
В качестве элементов вращения 13, установленных на кронштейнах 10, 11, 19, могут быть использованы, например, шариковые опоры HLX-KSM-25 VKE с нержавеющим стальным шариком.
В качестве прижимных роликов 14, 15, 16, 17 и 18 могут быть использованы, например, приводные ролики для трейлера с концевыми втулками из нейлона (HKR 9003) длиной 250 мм с мотор-редукторами NMRV50 110ZYT. 12 v. 500 W. до 1500 об/мин.
Каркас 21 внутри кабины-шара 1 может быть выполнен, в частности, в виде куба, изготовленного, например, из уголка 32 сплава дюралюминия марки Д16Т по ГОСТ 4784-97.