ЛАЗЕРНЫЙ ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ТРЕНИРОВКИ СПОРТСМЕНОВ
LASER EXERCISER FOR TRAINING SPORTSMEN

Изобретение относится к спортивному инвентарю, в частности к устройствам для подготовки пловцов.
Известно устройство (пат. DE №102004001389 B4, М.кл. H04N 9/31, H04N 5/74, G03B 21/28, G03B 21/00, опубликовано 26.01.2006 г., аналог), содержащее источники лазерного излучения, регулирующее зеркало, механизм отклонения, состоящий из многогранного зеркала и зеркала, работающего в режиме «день/ночь». Лазерный луч, проходя через зеркала, падает на экран, образуя лазерную точку. Движение зеркал механизма отклонения и регулирующего зеркала обеспечивает перемещения лазерной точки с большой скоростью по экрану, тем самым обеспечивается неподвижное изображение на экране ввиду инерционности зрительного восприятия.
Недостатком данного устройства является малый угол отклонения луча по горизонтали, обусловленного геометрическими размерами многогранного зеркала.
Известно устройство (пат. VIDEO PROJECTION SYSTEM USING PICTURE AND LINE SCANING US №005485225A, М.кл H04N 5/66, опубликовано 16.01.1996, прототип), содержащее источник лазерного излучения, отклоняющее устройство, состоящее из поворотного зеркала и многогранного зеркала. Лазерный луч, проходя через многогранное и поворотное зеркала, падает на экран, тем самым организуя лазерную точку на нем. Вращение многогранного и поворотного зеркал обеспечивает перемещение лазерного луча на экране. При быстром вращении зеркал на экране ввиду инерционности зрительного восприятия проецируется множество строк. Это известное устройство наиболее близко к предлагаемому устройству и выбрано за прототип.
Недостатком данного устройства является малый угол отклонения луча по горизонтали, обусловленного геометрическими размерами многогранного зеркала.
Задачей предложенного технического решения является устранение отмеченных недостатков, а именно увеличение отклонения луча по горизонтали.
Для решения поставленной задачи предлагается устройство, содержащее источник лазерного излучения и отклоняющее устройство, согласно изобретению дополнительно включено полупрозрачное зеркало, а отклоняющее устройство выполнено в виде полукруглого зеркала, электромотора, на оси которого расположено полупрозрачное зеркало и соосно установлен источник лазерного излучения, полупрозрачное зеркало установлено на оси электромотора под углом 45° относительно оси электромотора, полукруглое зеркало установлено перпендикулярно оси электромотора таким образом, что центр полукруглого зеркала находится в точке падения луча на полупрозрачное зеркало.
Существенным отличием является то, что дополнительно включено полупрозрачное зеркало, а отклоняющее устройство выполнено в виде полукруглого зеркала, электромотора, на оси которого расположено полупрозрачное зеркало и соосно установлен источник лазерного излучения, полупрозрачное зеркало установлено на оси электромотора под углом 45° относительно оси электромотора, полукруглое зеркало установлено перпендикулярно оси электромотора таким образом, что центр полукруглого зеркала находится в точке падения луча на полупрозрачное зеркало.
Данное существенное отличие позволит достичь отклонения угла по горизонтали до 180°, что позволит проецировать изображение при малых расстояниях между устройством и поверхностью, на которую проецируется изображение.
На фигуре 1 и фигуре 2 представлена функциональная схема устройства лазерного тренажера для тренировки спортсменов, где введены следующие обозначения: полупрозрачное зеркало 1, соединенное с электромотором 2, источник лазерного излучения 3, излучающий лазерный луч 4, полукруглое зеркало 5, устройство управления 6, угол α между поверхностью воды и лазерным лучом 4.
На фигуре 3 представлен вариант установки лазерного тренажера для тренировки спортсменов в плавательном бассейне, где показаны: лазерный луч 4, устройство управления 6, угол α между поверхностью воды и лазерным лучом 4, Y - высота установки лазерного тренажера от дна бассейна, X - расстояние от точки установки тренажера на дне до лидирующего элемента.
Полупрозрачное зеркало 1 соединено с электромотором 2, так что угол между плоскостью зеркала и осью электромотора равен 45°. Лазерный излучатель 3 излучает лазерный луч 4 и установлен таким образом, что лазерный луч 4 всегда падает на полупрозрачное зеркало 1 под углом 45° и отражается от него либо на полукруглое зеркало 5, падая на него под прямым углом, либо падает под углом α относительно поверхности воды. Лазерный излучатель 3 подключен к устройству управления 6.
Тренажер работает следующим образом. Например, тренажер установлен на дне плавательного бассейна так, что через точку расположения лазерного тренажера и любую точку на дне дорожки плавательного бассейна можно провести прямую линию (см. фиг.3) (возможно использование лазерного тренажера в иных спортивных заведениях, таких как беговые дорожки, велосипедные дорожки и др.). Точка расположения лазерного тренажера находится на высоте Y от дна плавательного бассейна (см. фиг.3). В устройстве управления 6 перед началом упражнения задают параметры, например длительность дистанции, время прохождения дистанции или скорость прохождения дистанции, ускорение. Затем осуществляют запуск устройства управления 6, при запуске которого автоматически включается электромотор 2 и начинает вращать полупрозрачное зеркало 1 с частотой вращения, большей чем 12 оборотов в секунду, во избежание мерцания лидирующего элемента (лазерной точки на дне бассейна), улавливаемого человеческим глазом.
Устройство управления 6 с учетом введенных параметров подает импульс, который в определенный момент времени включает источник лазерного излучения 3, который при включении излучает лазерный луч 4, лазерный луч 4 падает на полупрозрачное зеркало 1 под углом 45°, при отражении лазерного луча 4 возможны два варианта:
1. лазерный луч 4 падает на полукруглое зеркало под прямым углом, отражается от него, проходит через полупрозрачное зеркало 1 и падает на дно плавательного бассейна под углом α относительно поверхности воды, организуя лидирующий элемент (лазерную точку), - см. фиг.1;
2. лазерный луч 4 падает сразу на дно плавательного бассейна под углом α относительно поверхности воды, организуя лидирующий элемент (лазерную точку), - см. фиг.2.
Зеркала 1 и 5 установлены так, что лазерный луч 4, отражаясь от зеркал (либо от зеркала), падает на дно бассейна под углом α относительно поверхности воды, тем самым организуя лидирующий элемент (лазерную точку) на дне бассейна в точке падения лазерного луча. Угол α рассчитывается исходя из параметров спортивного сооружения, например для плавательного бассейна, в котором дно на мелкой части параллельно поверхности воды, для организации лидирующего элемента (лазерной точки) на мелкой части бассейна на расстоянии X от точки установки тренажера на дне бассейна, угол α(X) рассчитывается выражением:
α(X)=90-arctg(X/Y),
где Y - высота установки лазерного тренажера от дна бассейна (постоянная величина) (см. фиг.3). Для иных участков плавательных бассейнов и для спортивных сооружений иного профиля формулы расчета угла α усложняются, сложность расчета зависит от параметров сооружений.
При вращении полупрозрачного зеркала 1 и постоянно включенном источнике лазерного излучения 3 угол α изменяется (от 0° до 180°) с частотой, равной двойной частоте вращения полупрозрачного зеркала 1, так как за один оборот полупрозрачного зеркала 1 угол α меняется от 0° до 180° два раза (первый раз при прямом отражении луча 4 от полупрозрачного зеркала 1 - см. фиг.2, второй раз при отражении от полукруглого зеркала 5 и дальнейшем прохождении луча 4 через полупрозрачное зеркало 1 - см. фиг.1). Устройство управления 6 подает импульс (включает лазерный излучатель 3 на малый промежуток времени) на лазерный излучатель 3 в те моменты времени, когда лазерный луч 4 в момент включения будет находиться под нужным углом α. Угол α регулируется временной задержкой между моментами включения лазерного излучателя 3 (частота включения лазерного излучателя). Устройство управления 6 постепенно меняет частоту включения лазерного излучателя, тем самым лидирующий элемент (лазерная точка на дне) перемещается вдоль плавательной дорожки по заданным параметрам в устройстве управления 6 по дну бассейна. Спортсмен следует за лидирующим элементом (лазерной точкой на дне бассейна), не отставая и не перегоняя его, тем самым проходит дистанцию в соответствии с установленными параметрами в устройстве 6.
Например, для тренировки пловца в бассейне длиной 25 м задают дистанцию 50 м и время прохождения дистанции 30 секунд. Осуществляют запуск электронного устройства управления 6. Электронное устройство управления рассчитывает скорость изменения угла α, используя введенные ранее параметры, и подает импульсы на лазерный излучатель 3 так, что угол α изменяется от минимального значения до максимального значения (минимальное и максимальное значения угла зависят от геометрических параметров плавательного бассейна) за первые 15 секунд и обратно от максимального до минимального за вторые 15 секунд. Лазерная точка, пройдя по дну бассейна 25 метров, сменит направление движения на противоположное и, пройдя вторые 25 метров в противоположном направлении, остановится. Спортсмен будет двигаться за лазерной точкой на дне бассейна и проплывет 50 метров за 30 секунд.
Устройство не содержит сложных в изготовлении элементов и может быть легко реализовано.
Внедрение предлагаемого устройства позволит осваивать математически рассчитанную нагрузку на организм спортсмена, способствует обучению спортсмена распределению физических сил на длинных дистанциях. Позволяет изменять нагрузку во время выполнения упражнения. Устройство компактно, существует возможность незатруднительной транспортировки и быстрой установки устройства, например, при выезде на спортивные сборы.