УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕНИРОВКИ СПОРТСМЕНОВ

Полезная модель относится к средствам индивидуальной тренировки высококвалифицированных спортсменов в циклических видах спорта.
Современная высокоэффективная подготовка в спорте высших достижений основывается на увеличении точности внешнего воздействия на спортсмена с целью вызова целевого адаптивного отклика организма. Адаптивный отклик имеет индивидуальные пределы и структуру. Для эффективной тренировки необходимо иметь тренажерные устройства, позволяющие точно выставлять, надежно удерживать и мгновенно изменять параметры воздействия на спортсмена.
Из известного уровня техники известны различные устройства для тренировки спортсменов, например из документа KR 20100062059 А известна тренировочная установка, применяемая в цикличных видах спорта.
Недостатком данного технического решения является отсутствие возможности регулирования силы, передаваемой спортсмену от двигателя.
Из документа SU 1535554 А1 известно устройство для тренировки спортсменов, содержащее канатную трассу, фал, прикрепляющий спортсмена к канатной трассе, шкивы, электродвигатель и трансмиссию.
Также из уровня техники (CN 202740743 U) известно устройство для тренировки спортсменов, содержащее трансмиссию, используемую для регулировки силы, передаваемой спортсмену от двигателя.
Однако, недостатками данных технических решений являются:
- недостаточная надежность, нет вариабельности,
- отсутствие возможности выравнивания сверхкоротких (0,3-0,7 сек.) колебаний усилия,
- узкий линейный диапазон,
- травмоопасность,
- большое потребление электроэнергии.
Таким образом, задачей настоящей полезной модели является устранение всех приведенных выше недостатков известного уровня техники.
Основным техническим результатом заявленной полезной модели является повышение надежности передачи силы от силового привода к исполнительному механизму, с возможностью выравнивания сверхкоротких колебаний (0,3-0,7 сек.) усилия.
Поставленный технический результат полностью достигается совокупностью признаков независимого пункта формулы заявленной полезной модели.
Также, указанной совокупностью признаков достигаются и следующие технические результаты:
- повышение степени точности дозирования усилий,
- повышение травмобезопасности.
Заявленное устройство представляет собой устройство скоростно-силового лидирования с управляемой трансмиссией на основе электромагнитной порошковой муфты, использование которой позволит не только регулировать скорость перемещения трассы, но и усилие, передаваемое на нее. Такой подход позволит спортсмену более корректно «прочувствовать» рекордную скорость и убережет его от травмирования.
Независимо от скорости перемещения канатной трассы появляется возможность точно выставлять силу воздействия на спортсмена. Внутри диапазана 0-150 кг появляется возможность ее регулировки с шагом в 0,1-0,3 кг, что является наиболее эффективным.
Устройство для тренировки спортсменов содержит два основания, разнесенных на расстояние, на каждом из которых закреплены шкивы с возможностью вращения в одной плоскости. Между шкивами закреплена кольцевая канатная трасса, к которой прикреплен фал одним своим концом, а на другом его конце закреплено устройство крепления спортсмена. На один шкив через вал передается скорость его вращения при помощи двигателя. На валу, состоящем из ведущей части и ведомой части, установлена регулируемая трансмиссия, которая осуществляет контроль крутящего момента. Регулируемая трансмиссия представляет собой электромагнитную порошковую муфту, состоящую из ведущей части, соединенной с ведущей частью вала и ведомой части, соединенной с ведомой частью вала. Ведущая и ведомая части муфты выполнены в виде стальных цилиндров. Кольцевой паз ведомой части содержит обмотку возбуждения, соединенную через контактные кольца и щетки с источником постоянного тока. Ведомая часть муфты установлена с зазором в соосной полости ведущей части, в котором между ведущей частью и ведомой частью муфты находится ферромагнитный порошок, вязкость которого регулируется контроллером муфты.
Фал прикреплен к кольцевой канатной трассе при помощи фиксатора с возможностью регулирования своей длины.
Скорость вращения вала регулируется и контролируется при помощи регулятора.
Далее более подробно заявленное техническое решение поясняется чертежами, на которых:
На фиг. 1 - схематичное изображение заявленного устройства,
На фиг. 2 - регулируемая трансмиссия в разрезе.
Заявленное устройство содержит силовой привод (двигатель), который может быть электрическим, ДВС и др., и исполнительный механизм (остальная часть устройства).
Заявленное устройство содержит два основания (1, 2), разнесенных на расстояние, необходимое для выполнения спортсменом тренировочного процесса, на каждом из которых закреплены шкивы (3, 4) с возможностью вращения в одной плоскости. Между шкивами (3, 4) закреплена кольцевая канатная трасса (5), к которой при помощи фиксатора (6) прикреплен фал (7) одним своим концом, с возможностью регулирования своей длины, а на другом его конце закреплено устройство (8) крепления спортсмена (на фиг. не показано). На шкив (3) через вал (9) передается скорость его вращения при помощи двигателя (10) с возможностью ее контроля и регулирования при помощи регулятора. При этом, на валу (9), состоящем из ведущей части (12) и ведомой части (13), установлена регулируемая трансмиссия (11), которая осуществляется контроль крутящего момента. Регулируемая трансмиссия (11) представляет собой электромагнитную порошковую муфту, состоящую из ведущей части (14), соединенной с ведущей частью (12) вала (9) и из ведомой части (15), соединенной с ведомой частью (13) вала (9). Ведущая (14) и ведомая (15) части муфты выполнены в виде стальных цилиндров - магнитопроводов. Кольцевой паз ведомой части (15) содержит обмотку (16) возбуждения, соединенную через контактные кольца (17) и щетки (18) с источником постоянного тока U. Ведомая часть (15) муфты установлена с зазором в соосной полости (19) ведущей части (14). В зазоре между ведущей частью (14) и ведомой частью (15) муфты находится ферромагнитный порошок (20), вязкость которого регулируется контроллером муфты.
Скорость перемещения трассы (измеряемая в метрах в секунду) регулируется контроллером (регулятором) двигателя, а крутящий момент (измеряемый в килограмм силы) регулируется контроллером муфты.
Принцип работы муфты:
- при подаче постоянного напряжения U контроллером муфты на обмотку возбуждения, в последней возникает ток, генерирующий поток возбуждения, воздействуя на ферромагнитный порошок, намагничивает его. Намагниченные частицы порошка образуют магнитные цепочки, выстраивающиеся вдоль силовых линий магнитного поля. Через эти цепочки передается сила притяжения между ведущей и ведомой частями муфты. Сила сцепления ведущей и ведомой части порошковой муфты пропорциональна силе тока протекающего через обмотку возбуждения.
При этом, использование заявленной муфты в заявленном устройстве обеспечивает также возможность дистанционного регулирования величины передачи крутящего момента к шкиву.
Наличие электронного контроллера работы муфты позволяет точно выставлять, долговременно стабильно удерживать, мгновенно изменять характеристики подаваемого на спортсмена усилия в соответствии с его индивидуальными возможностями, текущим физиологическим состоянием и тренировочным планом. Например, ступенчато понижать или увеличивать воздействие в связи с накоплением утомления непосредственно в ходе выполнения упражнения и от упражнения к упражнению.
Самоускорение, характерное для порошковых муфт при условии превосходящей скорости вращения ведущей части муфты над ведомой, позволяет автоматически компенсировать нежелательные колебания внутрицикловой скорости спортсмена (к которой особенно чувствительны спортсмены высокого класса и что является отдельным направлением тренировки), а также поддерживать необходимое усилие при прохождении ненагруженных участков тренировочной трассы (повороты, изменение рельефа местности и т.п.).
Высокая степень точности дозирования усилия, вкупе с широким линейным диапазоном критична для индивидуальной подготовки высококвалифицированных спортсменов в связи с малой ступенью адаптации их физических качеств и ее вариабельной динамикой. Продуктивность применения подобных тренажеров и их востребованность тесно связаны с точностью попадания в узкие пределы текущей адаптации спортсмена.
В связи с высокими характеристиками вязкости рабочего тела муфты (ферромагнитного порошка), муфта одновременно является эффективным демпфером между приводом (двигателем) и спортсменом что снижает возможность травмирования при падениях, сбоях в спортивной технике и других нештатных ситуациях.
Наличие развитой системы дистанционного управления позволяет управлять тренировочным процессом, исключая перемещения тренера по пространным спортивным сооружениям, а также воспользоваться сетевыми решениями, включая Интернет. Возможно управление несколькими устройствами через Интернет одновременно.
Возможность проведения компьютерной фиксации индивидуального профиля тренировки, с последующим анализом, по величине управляющего тока, подающегося на муфту. Муфта выступает в качества датчика усилия, подаваемого на спортсмена.
Компактный, хорошо защищенный форм-фактор позволяет эксплуатировать заявленное устройство в условиях неблагоприятной среды - высокой влажности бассейнов (плавание), резких перепадов климатических условий при эксплуатации вне закрытых спортсооружений (открытые стадионы, зимние виды спорта).
В заявленном устройстве могут использоваться автономные источники питания, что в случае их использования по различным причинам (требования безопасности в бассейнах, эксплуатация в полевых условиях, перебои с сетевым электропитанием и т.п.) значительно снижает расход электроэнергии, что в свою очередь положительно сказывается на надежности тренировки, вследствие использования необеспеченных сетевым электричеством локаций ее осуществления.