ВЕЛОТРЕНАЖЕР С ОХЛАЖДАЕМЫМ НАГРУЗОЧНЫМ УЗЛОМ

Предложение относится к классу спортивных тренажеров, предназначенных для развития основных групп мышц, и может быть использовано для тренировки общего состояния здоровья тренирующихся, а также специальной подготовки спортсменов.
Из уровня техники известен велотренажер (Патент на изобретение РФ №2255782, МПК А63В 22/06, опубл. 10.07.2005 г.), состоящий из основания на опорах, нагрузочного узла, выполненного в виде закрепленного на оси дискообразного элемента в форме эллипса с переменным радиусом и нагрузочного элемента, выполненного с возможностью поворота вокруг оси основания и содержащий концентрично расположенные втулки, между которыми размещен упругий элемент. Данное техническое решение позволяет обеспечивать изменение характера нагрузки в различных положениях педали за период цикла их вращения. Вместе с тем имеется значительный недостаток данной конструкции велотренажера заключающийся в том, что количество пиковых нагрузок за цикл вращения и их положение по длине цикла регламентируется дискообразным элементом, а именно его формой. Следовательно, при использовании такой конструкции сложно обеспечить индивидуальный подход к тренировке спортсменов. Для обеспечения индивидуального подхода необходимо иметь неограниченное количество дискообразных элементов различной формы и менять их в зависимости от задач тренировки, уровня подготовленности спортсмена и его физиологических особенностей.
Практически лишен перечисленных выше недостатков принятый за прототип велотренажер (Патент РФ №200919, МПК А63В 22/06, опубл. 18.11.2020), содержащий основание, стойки, сидение со штоком, руль со штангой, нагрузочный узел выполненный в герметичном корпусе и заполненный магнитореологической жидкостью, внутри него располагается ковшовое колесо с отверстиями в лопатках, жестко закрепленное на оси шатунов с педалями, а также электромагнитную катушку, выполненную с возможностью управления с помощью блока управления.
Вместе с тем, в качестве недостатка следует отметить его низкую эффективность, обусловленную значительным нагревом магнитореологической жидкости внутри герметичного корпуса за счет преобразования механической энергии в тепловую. Это оказывает негативное воздействие на ресурс нагрузочного узла, а также снижает комфортность выполнения упражнений на тренажере.
Техническим результатом заявляемого предложения является повышение эффективности эксплуатации велотренажера.
Технический результат достигается тем, что устанавливают жидкостно-воздушный радиатор, трубопроводами соединенный с герметичным корпусом, фронтом расположенный перпендикулярно потоку воздуха, создаваемому винтом, жестко закрепленным на валу, вращение которого обеспечивается угловым редуктором, состоящим из ведущей и ведомой конической шестерни.
Предложение поясняется рисунками.
На фиг. 1 изображена схема размещения узлов на тренажере, где 1 - основание, 2, 3 - стойки, 4 - шток, 5 - сидение, 6 - штанга, 7 - руль, 8 - нагрузочный узел, 9 - блок управления, 17 - жидкостно-воздушный радиатор, 18 - трубопроводы, 22 - винт.
На фиг. 2 представлена схема устройства нагрузочного узла с устройством охлаждения, где 10 - герметичный корпус трубопроводами 18 соединенный с жидкостно-воздушным радиатором 17. Внутри герметичного корпуса 10 заполненного магнитореологической жидкостью 13 располагается ковшовое колесо 11 с отверстиями в лопатках и электромагнитная катушка 12, 14 - ось шатунов с установленными на нее шатунами 15 с педалями 16, а также ведущей конической шестерней 20 углового редуктора. В зацепление с ведущей конической шестерней 20 входит ведомая коническая шестерня 19 жестко закрепленная на валу 21 на конце которого жестко установлен винт 22.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом работы устанавливают по высоте сидение 5 и руль 7 при помощи штока 4 и штанги 6, и по горизонтали расстояние между сидением 5 и рулем 7, изменяя положение стоек 2 и 3 поворотом их вокруг оси основания (на рисунке не показана) с последующей фиксацией. В зависимости от задач тренировки подбирают характер и величину нагрузки формируя план тренировки в блоке управления 9 тренажером.
Обеспечение изменения характера и величины нагрузки в различных положениях педалей 16 за период цикла их вращения достигается следующим образом. При круговом педалировании усилие испытуемого на педали 16 через шатуны 15 передается в виде вращения на ось шатунов 14. Вращательное движение оси шатунов 14 обуславливает вращение жестко закрепленного на ней ковшового колеса 11 расположенного в герметичном корпусе 10 полость которого заполнена магнитореологической жидкостью 13. Внутри герметичного корпуса 10 размещается электромагнитная катушка 12 управляющий сигнал на которую поступает с блока управления 9 изменяя ее магнитное поле. При увеличении магнитного поля электромагнитной катушкой 12 увеличивается вязкость магнитореологической жидкости 13 которая заполняет внутреннее пространство нагрузочного узла 8. Повышенная вязкость магнитореологической жидкости препятствует ее свободному перетеканию через отверстия в лопатках ковшового колеса 11 обуславливая, таким образом, увеличение нагрузки по ходу вращения оси шатунов.
В свою очередь в случае, когда управляющий сигнал с блока управления 9 формирует меньшее магнитное поле, вязкость магнитореологической жидкости закономерно снижается что способствуют более свободному перетеканию через отверстия в лопатках ковшового колеса 11. Свободный переток магнитореологической жидкости через отверстия в лопатках ковшового колеса 11 обуславливает снижение нагрузки на педалях 16 велотренажера.
Преобразования механической энергии в тепловую, обусловливает значительный нагрев магнитореологической жидкости 13 внутри герметичного корпуса 10, что вызывает дискомфорт при выполнении упражнения на тренажере. С целью рассеивания избыточной теплоты в окружающую среду и охлаждения магнитореологической жидкости 13 устанавливают жидкостно-воздушный радиатор 17 трубопроводами 18 соединенный с герметичным корпусом 10. Циркуляция магнитореологической жидкости 13 через жидкостно-воздушный радиатор 17 обеспечивается за счет кинетической энергии получаемой от вращения ковшового колеса 11 (см. фиг. 2). С целью повышения эффективности охлаждения магнитореологической жидкости 13 жидкостно-воздушный радиатор 17 фронтом располагают перпендикулярно потоку воздуха, создаваемому при вращении винта 22 жестко закрепленного на валу 21. Вал 21 приводится во вращение от оси шатунов через угловой редуктор, состоящий из ведущей 20 и ведомой 19 конической шестерни. При круговом педалировании усилие спортсмена на педали 16 через шатуны 15 передается в виде вращения на ось шатунов 14. Вращательное движение оси шатунов 14 обуславливает вращение жестко закрепленной на ней ведущей конической шестерни 20. Далее, вращение с ведущей конической шестерни 20 передается на ведомую коническую шестерню 19 жестко установленную на валу 21 и далее на винт 22. Вращение винта 22 создает воздушный поток, направляемый в сторону фронта жидкостно-воздушного радиатора 17. В результате происходит эффективное охлаждение магнитореологической жидкости 13.
По сравнению с прототипом предлагаемый велотренажер с охлаждаемым нагрузочным узлом обладает повышенной эффективностью при эксплуатации.