ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ГРЕБЦОВ-БАЙДАРОЧНИКОВ
SIMULATOR FOR ROWING OF CANOES

Изобретение относится к спортивному инвентарю, более конкретно - к устройствам для тренировки, а именно к тренажерам для гребцов-байдарочников, предназначенным для проведения тренировок на суше.
Известные тренажеры указанного назначения содержат, как правило, наряду с основанием с сиденьем и упором для ног спортсмена, имитатор весла со средствами передачи усилия на средство для имитации сопротивления водной среды. Различия между ними обусловлены, в основном, особенностями выполнения указанных средств.
В тренажере по авторскому свидетельству СССР №1018656 (опубл. 23.05.1983) [1] функции указанных средств совмещены в двух упругих тягах, прикрепленных к концам имитатора весла и к одной из частей основания. В таком тренажере тяга, не участвующая в имитируемом гребке, может свободно провисать между точками ее крепления и мешать спортсмену, в частности, отвлекая его внимание. При этом другая тяга, участвующая в имитируемом гребке, создает усилие, увеличивающееся пропорционально ее растяжению и достигающее максимума в конце гребка, что не вполне адекватно реальной ситуации. Положительными сторонами данной конструкции являются предельная простота и то, что траектория концов имитатора весла полностью определяется самим спортсменом.
В тренажере по авторскому свидетельству СССР №1044299 (опубл. 30.09.1983) [2] имеются направляющие для концов имитатора весла и расположенные на нижних частях этих направляющих пружинные элементы для создания сопротивления движению имитатора весла. Последний в частях, имитирующих лопасти, имеет прорези для упомянутых направляющих. В данном тренажере концы имитатора весла движутся по заранее заданным траекториям, что может быть положительным фактором для начинающих спортсменов при отработке ими техники гребка. Вместе с тем, это не позволяет опытным спортсменам совершенствовать эту технику, препятствуя преодолению сформировавшихся стереотипов. Кроме того, как и в устройстве [1], усилие, которое должно быть приложено спортсменом, непостоянно и возрастает до максимального к концу гребка.
В тренажере по патентной заявке ФРГ №2639882 (опубл. 09.03.1978) [3] средством для имитации сопротивления водной среды является инерция массивного маховика, кинематически связанного с основным валом, приводимым в движение посредством системы тросов, один из которых, далее называемый основным, имеет точки крепления к нему гибких тяг, соединенных с концами имитатора весла. Этот тренажер содержит два основных шкива, установленных на общем для них основном валу с возможностью передачи ему вращающего момента при одном направлении вращения и свободного прокручивания относительно него при другом направлении вращения указанных шкивов. Последние предназначены для сматывания/наматывания указанного троса, противоположные концы которого закреплены на этих шкивах, а сам этот трос между шкивами поддерживается несколькими направляющим роликами. Тренажер содержит также два дополнительных шкива, установленных на том же валу. Каждый из них жестко соединен с одним из основных шкивов. Дополнительные шкивы предназначены для наматывания/сматывания двух дополнительных тросов, которые закреплены одними своими концами на этих шкивах, а другими - на двух вспомогательных шкивах, жестко установленных на общем для них дополнительном валу, параллельном основному. В каждом имитируемом гребке участвуют основной и оба вспомогательных троса, причем каждый из тросов сматывается с одного шкива и наматывается на другой.
К основному тросу в двух точках, находящихся в его частях, наматываемых на основные шкивы и сматываемых с них, прикреплены одними своими концами гибкие тяги, которые другими концами прикреплены к концам имитатора весла. В процессе имитации гребка участвующая в нем гибкая тяга приводит в движение основной трос, сматывая его с одного из основных шкивов, который передает вращение основному валу. Точка крепления данной гибкой тяги к основному тросу при этом перемещается по траектории, ограниченной промежутком между упомянутым основным шкивом и одним из направляющих роликов, удаляясь от этого основного шкива. Одновременно точка крепления второй гибкой тяги перемещается, приближаясь к другому основному шкиву и удаляясь от другого направляющего ролика.
В данном тренажере характер изменения усилия, прилагаемого спортсменом в процессе имитации гребка, ближе к реальному, чем в тренажерах [1] и [2]. Однако перемещение одного конца гибкой тяги по фиксированной траектории вместе с точкой ее крепления к основном тросу при зависящем от действий спортсмена положении другого конца, прикрепленного к концу имитатора весла, может быть как причиной провисания гибкой тяги, так и причиной ограничения формы траектории конца имитатора весла.
При этом конструкция тренажера и процесс функционирования его механизма сложны. Как можно видеть, движение всех тросов и шкивов, связанных тросами фиксированной длины, в частности вспомогательных тросов, обеспечивающих чередование режимов сматывания и наматывания основных тросов, должно быть строго согласовано. Для обеспечения такой согласованности укладка тросов при их наматывании на шкивы в каждом цикле, соответствующем имитации пары гребков, должна происходить одинаково, что предъявляет повышенные требования к точности изготовления узлов тренажера. Например, если наматывание одного из тросов на соответствующий шкив случайно произойдет с образованием дополнительного слоя, то величины возможных перемещений точек крепления гибких тяг могут оказаться неодинаковыми, и не исключено возникновение у спортсмена ощущения асимметрии правого и левого гребков. Кроме того, принцип действия тренажера [3] предусматривает обязательное чередование имитации правого и левого гребков, при имитации двух гребков подряд с одной той же стороны адекватность имитации может быть нарушена. Наконец, использование данного этого тренажера предусмотрено в статическом (без перемещения) положении, при котором производимые тренирующимся спортсменом действия не ассоциируются с движением относительно окружающей среды, имеющим место при реальной гребле на байдарке.
Тренажер по патентной заявке ФРГ [3] наиболее близок к предлагаемому.
Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в упрощении конструкции тренажера при снижении требований к точности изготовления его узлов, в обеспечении большей свободы формы траекторий концов имитатора весла с одновременным исключением возможности провисания гибкой тяги, а также в достижении независимости условий имитации правого и левого гребков (в том числе с возможностью имитации нескольких гребков подряд с одной и той же стороны) в сочетании с возможностью перемещения по суше тренажера вместе со спортсменом.
Ниже при раскрытии сущности изобретения и рассмотрении примеров его осуществления могут быть названы и другие виды достигаемого технического результата.
Предлагаемый тренажер для гребцов-байдарочников, как и наиболее близкий к нему известный [3], содержит основание с сиденьем и упором для ног спортсмена, имитатор весла с присоединенными к его концам гибкими тягами, установленный на основании приводной вал с двумя парами шкивов, один из которых в каждой паре является основным, а другой - дополнительным. Оба шкива каждой из указанных пар жестко соединены друг с другом и установлены на приводном валу с возможностью передачи ему вращающего момента при одном направлении вращения и свободного прокручивания относительно него при противоположном направлении вращения. Каждая из гибких тяг имеет кинематическую связь с основным шкивом одной из указанных пар, с каждым из дополнительных шкивов соединен трос, закрепленный на этом шкиве одним из своих концов.
Для достижения названного выше технического результата тренажер по предлагаемому изобретению, в отличие от указанного наиболее близкого к нему известного, снабжен тремя или более колесами, выполненными и установленными с возможностью перемещения тренажера вместе с использующим его спортсменом, причем два из этих колес установлены на приводном валу и жестко соединены с ним. Основной и дополнительный шкивы в каждой паре имеют одинаковые диаметры, упомянутая кинематическая связь гибкой тяги с основным шкивом выполнена путем непосредственного закрепления на последнем конце гибкой тяги, перекинутой через установленный на основании направляющий ролик, с предварительной намоткой на основном шкиве части данной гибкой тяги. Указанный трос, закрепленный на дополнительном шкиве каждой пары одним своим концом, выполнен в виде упругого эластичного шнура с предварительной намоткой его на данный шкив в направлении, противоположном направлению намотки гибкой тяги на основном шкиве, при длине намотанной части менее длины намотки гибкой тяги. При этом оба упругих эластичных шнура либо непосредственно зафиксированы их другими концами на основании, либо перекинуты через дополнительные направляющие ролики и зафиксированы на основании другими своими концами или соединены этими концами друг с другом.
Благодаря тому, что обе гибкие тяги непосредственно намотаны каждая на свой основной шкив, передача движения этому шкиву и от него - приводному валу с колесами, что, в свою очередь, обусловливает перемещение тренажера вместе со спортсменом, происходит в результате разматывания предварительно намотанной на основной шкив гибкой тяги под действием усилия спортсмена, прилагаемого к имитатору весла, конец которого соединен с концом данной тяги. Одновременно происходит намотка упругого эластичного шнура на дополнительный шкив, соединенный с данным основным шкивом. Наматывание и разматывание гибких тяг и упругих эластичных шнуров с одной стороны тренажера никак не ограничивает возможности намотки или размотки с другой стороны благодаря независимости гибких тяг друг от друга и наличию предварительной намотки этих тяг на основные шкивы, а упругих эластичных шнуров - на дополнительные шкивы в сочетании с их способностью к растяжению и указанным соотношением длин предварительной намотки. Описанная конструкция тренажера никак не ограничивает также длину предварительной намотки тяг. Поэтому она может быть не менее расстояния от основного шкива до точки наибольшего возможного удаления от него другого конца наматываемой на шкив гибкой тяги, закрепленного на одном из концов имитатора весла, приводимого в движение спортсменом. Эти факторы в совокупности обусловливают нечувствительность функционирования механизма тренажера к неточностям изготовления его узлов и к характеру размещения на шкивах витков намотки. Благодаря этому, в частности, никакие особенности выполнения спортсменом имитации предыдущего гребка практически не ощущаются им при имитации следующего гребка, что соответствует реальным условиям гребли, причем могут имитироваться несколько гребков подряд с одной и той же стороны. При этом возможность выполнения намотки гибкой тяги, имеющей указанную длину, позволяет спортсмену осуществлять практически любые движения. Какие-либо ограничения формы траектории конца имитатора весла отсутствуют, так как этот конец может перемещаться в любое положение, ограничиваемое только длиной намотки прикрепленной к нему гибкой тяги на основной шкив, а эта длина в предлагаемой конструкции может быть любой, в том числе превышающей максимально возможное удаление конца имитатора весла от шкива (зависящее от размера самого имитатора весла, размера основания, роста спортсмена, длины его рук и других легко учитываемых факторов). Вместе с тем, гибкая тяга на стороне, противоположной стороне имитируемого гребка, не провисает, так как постоянно находится в состоянии натяжения: упругий эластичный шнур, который во время имитации предыдущего гребка приобрел намотку на дополнительный шкив, стремится размотаться и повернуть этот шкив и вместе с ним - основной шкив, наматывая на последний гибкую тягу и постоянно поддерживая ее в натянутом состоянии. Сказанное справедливо для всех трех альтернативных видов фиксации конца упругого эластичного шнура, противоположного соединенному с дополнительным шкивом. При этом фиксация данного конца к основанию в случае, когда упругий эластичный шнур перекинут через дополнительный направляющий ролик, позволяет увеличить длину свободной (не намотанной на дополнительный шкив) части этого шнура. Фиксация, при которой свободные концы обоих шнуров, перекинутые через дополнительные направляющие ролики, соединены друг с другом, увеличивает эту длину в еще большей степени, в том числе за счет возможности сматывания упругого эластичного шнура с одного дополнительного шкива во время намотки на другой.
Описанные альтернативные возможности обеспечивают дополнительную свободу выбора для разработчика и изготовителя тренажера, в зависимости от их технологических предпочтений, свойств материала упругого эластичного шнура и иных факторов.
Установка на приводном валу каждой пары указанных жестко соединенных друг с другом основного и дополнительного шкивов может быть осуществлена, например, с использованием обгонной муфты, являющейся надежным средством для реализации функции передачи валу вращающего момента при одном направлении вращения и свободного прокручивания относительно него при противоположном направлении вращения.
Указанные гибкие тяги и упругие эластичные шнуры могут быть выполнены с использованием простейших средств. Первые могут представлять собой, например, прочные веревки, а вторые - резиновые жгуты.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, на которых представлены:
- на фиг. 1 - упрощенное изображение общего вида тренажера;
- на фиг. 2-4 - кинематические схемы механизма тренажера, соответствующие трем альтернативным видам фиксации концов свободных (не намотанных на дополнительные шкивы) частей упругих эластичных шнуров;
- на фиг. 5 - вид сбоку на элементы кинематических схем, приведенных на фиг. 2-4.
Общий вид предлагаемого тренажера упрощенно представлен на фиг. 1 применительно к первому из описанных выше альтернативных видов фиксации концов свободных частей упругих эластичных шнуров, а кинематические схемы подвижных частей механизма тренажера представлены на фиг. 2-4 для всех трех видов указанной фиксации. Ниже предлагаемый тренажер описывается сначала только со ссылками на фиг. 1 и 2, иллюстрирующие именно первый вид фиксации. Другие альтернативные виды выполнения тренажера, иллюстрируемые фиг. 3, 4, имеющие отличия от тренажера по фиг. 2, описываются путем сопоставления с нею. В этом описании используется также фиг. 5, на которой представлены вид справа и вид слева для частей механизма тренажера, показанных на фиг. 2-4, одинаковые во всех трех случаях. В иллюстрируемом фиг. 1 случае тренажер имеет четыре колеса.
Тренажер (фиг. 1, 2, 5) содержит основание 100 с сиденьем 102 и упором 103 для ног спортсмена, передние (ведущие) колеса 4.1, 4.2, установленные на приводном валу 20, пару установленных на валу 21 задних колес (колесо 4.3 и установленное симметрично ему другое колесо, не показанное на чертежах), имитатор весла 1 с присоединенными к его концам гибкими тягами 2 и 3. Валы 20, 21 установлены на основании 100 с помощью элементов крепления 106, 108. На приводном валу 20 наряду с жестко связанными с ним колесами 4.1, 4.2 установлены также две пары жестко связанных друг с другом шкивов одинакового диаметра: основной 5.1 и дополнительный 6.1; основной 5.2 и дополнительный 6.2. Оба шкива каждой пары установлены на приводном валу 20 с возможностью передачи ему вращающего момента при одном направлении вращения и свободного прокручивания относительно него при противоположном направлении вращения. Для этого связь каждой из указанных пар шкивов с валом 20 осуществлена через обгонную муфту. Наличие такой муфты для каждой пары шкивов условно показано позициями 7.1, 7.2.
Каждая из гибких тяг 2, 3 имеет связь с основным шкивом (соответственно, 5.1 и 5.2). С каждым из дополнительных шкивов 6.1, 6.2 соединен трос, выполненный в виде упругого эластичного шнура и закрепленный на дополнительном шкиве одним своим концом (соответственно, шнур 8 закреплен на шкиве 6.1, а шнур 9 - на шкиве 6.2). В исходном положении гибкие тяги 2, 3 и упругие эластичные с шнуры 8, 9 имеют предварительную намотку соответственно на шкивах 5.1, 5.2 и 6.1, 6.2. Длину предварительно намотанной части гибкой тяги выбирают не менее расстояния от основного шкива, с которым связан данная тяга, до точки наибольшего принципиально возможного при пользовании тренажером удаления от основного шкива другого конца данной гибкой тяги, закрепленного на соответствующем конце имитатора весла. При этом длина предварительной намотки упругого эластичного шнура менее длины намотки гибкой тяги, а направления их намотки противоположны. Такое соотношение длин предварительной намотки гарантирует постоянное наличие натяжения упругого эластичного шнура и возможность обратного наматывания гибкой тяги на основной шкив при разматывании шнура под действием этого натяжения после окончания имитируемого гребка и перехода к имитации следующего гребка, безразлично, с какой стороны (Очевидно, что направление предварительной намотки гибких тяг должно быть таким, чтобы при их сматывании возникал вращающий момент на основном шкиве, приводящий к повороту связанного с ним через обгонную муфту колеса в направлении, соответствующем движению тренажера вперед, см. фиг. 5, вид А).
Свободные (не намотанные на шкивы) части гибких тяг 2 и 3 перекинуты через направляющие ролики 11, 12 и закреплены своими концами на концах имитатора весла 1. Направляющие ролики 11, 12 установлены на элементах их крепления к основанию 100 (на элементе 107 и расположенном симметрично ему другом элементе, не показанном на чертежах). Эти ролики установлены посредством не показанных на чертежах подвижных обойм с возможностью изменения в небольших пределах направления оси вращения роликов для того, чтобы при разных углах отклонения гибких тяг 2, 3 в сторону от продольной геометрической оси основания 100 концы этих тяг, спускающиеся к шкивам 5.1, 5.2, не могли выйти из зацепления с данными шкивами (см. фиг. 5, где показано взаимное расположение направляющих роликов 11, 12 и шкивов 5.1, 5.2). На всех упоминавшихся и других фигурах стрелками показаны направления вращения шкивов, колес и направления движения гибких тяг и упругих эластичных шнуров, соответствующие показанным стрелками направлениям перемещения концов имитатора весла 1. Концы свободных частей упругих эластичных шнуров 8 и 9 зафиксированы относительно основания 100 в точках 15 и 16, находящихся, соответственно, на элементе крепления 104 и установленном симметрично ему на основании 100 другом элементе крепления, не показанном на чертежах.
Альтернативный частный случай, иллюстрируемый фиг. 3, отличается от рассмотренного выше только тем, что свободные части эластичных упругих шнуров 8, 9 перекинуты через дополнительные направляющие ролики 13, 14, находящиеся примерно в тех же местах, что и точки 15, 16 фиксации шнуров в частном случае по фиг. 2 на элементах крепления, аналогичных элементу 104, и зафиксированы относительно основания в других местах (точки 17, 18 на фиг. 3, принадлежащие установленным на основании 100 не показанным на чертежах элементам крепления, аналогичным элементу 104), находящихся ближе к приводному валу 20. Благодаря этому свободная часть упругих эластичных шнуров имеет большую длину, чем в предыдущем случае.
Другой альтернативный частный случай, иллюстрируемый фиг. 4, отличается от рассмотренного случая по фиг. 3 только тем, что концы свободных частей упругих эластичных шнуров 8, 9 вместо фиксации относительно основания 100 соединены друг с другом. Такое соединение создает эффект, аналогичный удлинению этих шнуров в случае по фиг. 3, но без фактического увеличения их суммарной длины. Возникающая при этом связь части шнура, относящейся к дополнительному шкиву одной пары, с таким же шкивом другой пары, вращающимся в процессе имитации гребка в противоположном направлении, способствует дополнительному натяжению упругого эластичного шнура.
При изготовлении предлагаемого тренажера могут быть использованы простые и недорогие материалы. В частности, гибкие тяги 2, 3 могут представлять собой прочные веревки, а упругие эластичные шнуры 8, 9 - резиновые жгуты. Колеса тренажера могут быть обрезинены. Кроме того, тренажер может быть снабжен не показанными на чертежах средствами для торможения и изменения направления движения.
В исходном состоянии (тренажер стоит на месте) обе гибкие тяги 2, 3 намотаны на основные шкивы 5.1, 5.2, а упругие эластичные шнуры 8, 9 - на дополнительные шкивы 6.1, 6.2 (при противоположном направлении намотки и меньшей ее длине по сравнению с гибкими тягами). Спортсмен размещается на сиденье 102, ноги ставит на упор 103, берет в руки имитатор весла 1 и приближает его к себе. В результате производимых им движений начинают разматываться гибкие тяги 2, 3 на обоих основных шкивах 5.1, 5.2, вследствие чего возникает крутящий момент, передаваемый через обгонные муфты 7.1, 7.2 на приводной вал 20 с установленными на нем колесами 4.1, 4.2. Тренажер трогается с места. При этом упругие эластичные шнуры 8, 9 начинают наматываться на оба дополнительных шкива 6.1, 6.2 и натягиваются.
При продолжении имитации гребка перемещения концов имитатора весла относительно продольной геометрической оси основания 100 тренажера становятся несимметричными. Тот конец имитатора весла 1, который находится внизу, натягивает на своей стороне гибкую тягу, продолжая сматывание ее с соответствующего основного шкива, который при данном направлении вращения продолжает передавать вращающий момент через обгонную муфту приводному валу 20, а на связанный с этим основным шкивом дополнительный шкив продолжает наматываться упругий эластичный шнур.
В это время с другой стороны основания 100 натянутый упругий эластичный шнур получает возможность разматываться с соответствующего дополнительного шкива, поскольку этому не препятствует обгонная муфта. Вращающийся вследствие этого разматывания дополнительный шкив приводит во вращательное движение жестко соединенный с ним основной шкив, не передающий при данном направлении вращения через обгонную муфту вращающий момент на приводной вал 20. На упомянутый основной шкив наматывается соединенная с ним гибкая тяга, подготавливая его к состоянию, которое будет исходным в начале имитации следующего гребка.
При имитации следующего гребка, проводимой с другой стороны основания 100, основной и дополнительный шкивы правой и левой пар и связанные с ними гибкие тяги и упругие эластичные шнуры меняются ролями. В остальном процесс протекает аналогично описанному.
Предлагаемый тренажер может быть использован как начинающими, так и опытными спортсменами-байдарочниками для проведения тренировок, не требующих наличия водоема, с реализацией возможности перемещения относительно окружающей среды. Благодаря отмеченной выше особенности принципа действия механизма тренажера, позволяющей осуществлять имитацию нескольких гребков подряд с одной стороны, тренажер может быть использован для тренировки не только байдарочников, но и спортсменов-каноистов.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1018656, опубл. 23.05.1983.
2. Авторское свидетельство СССР №1044299, опубл. 30.09.1983.
3. Патентная заявка ФРГ №2639882, опубл. 09.03.1978.