УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ И ТРЕНИРОВКИ МЫШЦ

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Заявленное устройство для тестирования и тренировки мышц относится к силовым тренировочным устройствам с интегрированной системой измерений, а именно к специализированным изометрическим тренажерам мышц. Заявленное устройство для тестирования и тренировки мышц позволяет имитировать позу летчика в самолете и давление ног на педали в целях создания защитного мышечного напряжения. Заявленное устройство применяется как для проведения статоэргометрического тестирования (пробы), так и для тренировки статической мышечной выносливости летного состава.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Из уровня техники известно, выбранное в качестве ближайшего аналога устройство для тренировки мышц, содержащее опорную раму с установленными на ней сиденьем, опорами для рук и педалями для ног, в котором сиденье выполнено в виде кресла антропометрической формы с привязной системой, подлокотниками и спинкой, установленной под углом 10 40° к основанию, а опорная рама выполнена в виде полого корпуса, в прорезях которого размещены педали с возможностью их продольного перемещения посредством привода, при этом педали связаны между собой штоком, закрепленным на подвижной каретке в направляющих внутри корпуса рамы и связанным посредством силового привода, размещенного на каретке, с индикатором усилий, установленным на корпусе рамы (Патент РФ на изобретение №2097835 С1, класс МПК G09B 9/10, опубл. 27.11.1997).
В данном устройстве общую нагрузку вызываемую давлением ног тренируемого на педали воспринимает шток и передает ее на рабочий орган силового привода, а от привода информация о суммарной нагрузке передается на индикатор усилий.
При данной схеме регистрации усилий невозможно определить усилие, воспринимаемое каждой педалью в отдельности.
При неравномерной нагрузке на педали вектор усилия отклоняется в сторону от рабочего органа (ротора) силового привода, при этом составляющие суммарного усилия, вызывающие изгибающие моменты рабочего органа не будут учтены при передаче от силового привода на индикатор усилий.
При восприятии усилия от давления ног тренируемого в педалях, штоке, рабочем органе силового привода возникают обратимые (упругие) деформации вызываемые силами упругости. В результате на индикаторе усилий будет отражена информация об усилии меньшем, чем суммарное усилие, прикладываемое тренируемым к педалям.
При одновременной тренировке и работе силового привода, в передаваемые от силового привода на индикатор усилий сигналы, будут вноситься искажения.
Недостатком известного устройства является то, что в нем невозможно определить усилие, воспринимаемое каждой педалью в отдельности, низкая точность измерения суммарного усилия, воспринимаемого обеими педалями.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Техническим результатом, который может быть получен в заявленной полезной модели, является создание устройства для тестирования и тренировки мышц, в котором с высокой точностью измеряется как усилие, воспринимаемое каждой педалью в отдельности, так и суммарное усилие воспринимаемого обеими педалями.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для тестирования и тренировки мышц, содержащем опорную раму с установленным на ней креслом антропометрической формы с привязной системой и спинкой, установленной под углом 10-40° к основанию, опорная рама выполнена в виде полого корпуса, в прорезях которого размещены педали с возможностью их продольного перемещения посредством привода, жестко закрепленного на раме внутри корпуса и взаимодействующего с кареткой при этом педали связаны между собой штоком, закрепленным на подвижной каретке в направляющих жестко закрепленных на раме внутри корпуса, а на корпусе установлен индикатор усилий, в нем под опорной площадкой каждой педали установлен, по меньшей мере, один тензометрический датчик, связанный с цифровым измерительным устройством, соединенным с индикатором усилий. При этом каждый тензометрический датчик является тензометрическим малоразмерным датчиком сжатия Gefran CU-K5C.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Заявленная полезная модель поясняется при помощи чертежей, представленных на фигурах 1-3.
На фиг. 1 показано устройство для тестирования и тренировки мышц.
На фиг. 2 показан разрез педали вдоль направляющих устройства для тестирования и тренировки мышц.
На фиг. 3 показан разрез педали вдоль штока устройства для тестирования и тренировки мышц.
На фиг. 1-3 приняты следующие обозначения:
- опорная рама 1 в виде полого корпуса;
- кресло 2;
- привязная система 3;
- спинка 4;
- основание 5;
- индикатор 6 усилий;
- направляющие 7;
- каретка 8;
- шток 9;
- педаль 10;
- прорези 11;
- привод 12;
- опорная площадка 13 педали 10;
- тензометрический датчик 14;
- цифровое измерительное устройство 15;
- соединительные провода 16.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Устройство для тестирования и тренировки мышц содержит опорную раму 1, установленное на опорной раме 1 кресло 2 с привязной системой 3, индикатор усилий 6 и горизонтальные направляющие 7.
Опорная рама 1 изготовлена из профилированных труб, выполненных из стали (например, из стали 45 или из стали 30ХГСА), алюминиевого сплава (например, АМг 5 или АМг 6) или композитного материала (например, ВКУ-25 или Кевлар). К раме 1 крепятся листы, выполненные из того же материала, что и трубы, образуя полый корпус.
Направляющие 7 крепятся к раме 1 и расположены внутри полого корпуса. Направляющие 7 выполнены из закаленной стали, например, из стали 45 или из стали 30ХГСА. Направляющие 7 располагаются перед отрытой кромкой (противоположной кромке сопряженной со спинкой 4) основания 5 кресла 2, образуя совместно с креслом симметричное изделие, плоскость симметрии которого проходит через центральные линии спинки 4 и основания 5. При этом одни свободные концы направляющих 7 располагаются у основания 5, а другие свободные концы направляющих 7 отстоят от основания 5 на всю длину направляющих 7. Направляющие 7 располагаются ниже основания 5 на 10-50 см, что зависит от конструкции направляющих 7 и каретки 8.
Кресло 2 крепится к опорной раме 1 при помощи крепежных элементов, например, болтов и гаек, имеет антропометрическую форму и состоит из основания 5 и спинки 4, установленного под углом 10-40° к основанию 5.
В направляющих 7 с возможностью продольного перемещения в горизонтальной плоскости перпендикулярно центральной точке на внутренней поверхности спинки 4 и фиксации размещена подвижная каретка 8. Каретка 8 может быть кареткой скольжения (скользящей по направляющим 7) или кареткой качения (катящейся на роликах по направляющим 7).
В каретке 8 закреплен шток 9. Шток 9 выполнен из закаленной стали, например, из стали 45 или из стали 30ХГСА. Шток 9 размещен горизонтально в каретке 8 и перпендикулярно (расположен поперек) направляющим 7, таким образом, что его свободные концы симметрично выступают за пределы каретки 8 и, через прорези 11, за пределы полого корпуса. Причем свободные концы штока 9 снабжены педалями 10.
Под опорной площадкой каждой педали 10 установлен, по меньшей мере, один тензометрический датчик 14, связанный с цифровым измерительным устройством 15, соединенным с индикатором 6 усилий. Для этого каждая педаль 10 выполнена в виде корпуса коробчатой формы, а опорная площадка из тонколистового полимерного материала соприкасается с тензометрическим датчиком 14. В качестве тензометрического датчика 14 наиболее предпочтительно использовать тензометрический малоразмерный датчик сжатия Gefran CU-K5C с диапазоном измерений 0 - 500 кг, точностью 0,2%, степенью защищенности IP67, устойчивый к коррозии. Данный датчик обладает высокой точностью измерений и высокой надежностью при эксплуатации.
Для повышения достоверности определения усилия воздействующего на педаль 10, предпочтительно устанавливать в каждую педаль 10 несколько датчиков. Это обусловлено тем, что стопа тренируемого может неплотно прилегать к опорной площадке или надавливать на ребро педали 10.
Каретка 8 взаимодействует с приводом 12, жестко закрепленным внутри корпуса на раме 1. Привод 12 предназначен для перемещения каретки 8. Предпочтительно, что бы привод 12 был выполнен в виде электрического двигателя. При этом на ротор электрического двигателя может быть снабжен винтовым стержнем (на чертежах не показан), взаимодействующим с резьбовым отверстием в каретке 8 (на чертежах не показано). При работе электрического двигателя упомянутый резьбовой стержень вращается в резьбовом отверстии, перемещая каретку 8 вдоль по направляющим 7.
Работает устройство следующим образом.
Тренируемый садится на основание 5 кресла 2. Для принятия заданного положения тренируемый располагает стопы ног на опорных поверхностях педалей 10, прижимается спиной к спинке 4 и фиксируется привязной системой 3 на кресле 2.
Затем тренируемый устанавливает необходимый угол в коленных суставах, включая привод 12 и перемещая каретку 8 вдоль по направляющим 7, тем самым приводя педали 10 на нужное расстояние.
Затем тренируемый надавливает стопами ног на опорные площадки педалей 10, задавая величину мышечной нагрузки ног. При этом тензометрический датчик 14 в каждой из педалей 10 принимают нагрузку от каждой из стоп тренируемого, преобразуя эту нагрузку в электрический сигнал, который по соединительным проводам 16 передается на цифровое измерительное устройство 15.
Цифровое измерительное устройство 15 преобразует каждый полученный электрический сигнал в числовое значение и передает информацию о давления каждой стопой на соответствующую педаль 10 на индикатор 6 усилий. Цифровое измерительное устройство 15 может также суммировать нагрузку на обе педали 10 и передавать результат на индикатор 6 усилий.
Тренируемый контролирует величину давления визуально на индикаторе 6 усилий и, в зависимости от заданной программы тренировки, удерживает заданную нагрузку в течение заданного интервала времени.
Таким образом, за счет того, что в устройстве для тестирования и тренировки мышц под опорной площадкой каждой педали установлен, по меньшей мере, один тензометрический датчик, связанный с цифровым измерительным устройством, соединенным с индикатором усилий, а каждый тензометрический датчик является тензометрическим малоразмерным датчиком сжатия Gefran CU-K5C, с высокой точностью измеряется как усилие, воспринимаемое каждой педалью в отдельности, так и суммарное усилие воспринимаемого обеими педалями.