СТАТОЭРГОМЕТРИЧЕСКИЙ ТРЕНАЖЕР

Полезная модель относится к тренажерам и может быть использована для выработки навыков работы летчиков в условиях перегрузок.
Известно устройство для тренировки мышц в условиях пилотажных перегрузок, действующих на организм в направлении голова-таз (RU 2097835 С1, ГосНИИИ МО РФ, 27.11.1997). Содержит опорную раму с установленными на ней креслом с привязной системой, педалями, опорами для рук и индикатором усилий. Рама снабжена подвижными катками, стопорными элементами и системой загрузки мышц шеи в виде троса с фиксатором головы. Известно также устройство для тренировки мышц (RU 53052 U1, "Корпорация "Русские системы", 27.04.2006), содержащее опорную раму с установленным на ней креслом с привязной системой, подлокотниками и спинкой, установленной под углом 10-40° к основанию, педали с возможностью их продольного перемещения посредством привода, трос, свободный конец которого соединен с фиксатором головы, ручку, выступающую на поверхность через крестообразную прорезь с упругими элементами, создающими сопротивление перемещениям ручки в любом направлении.
Известен также тренажер для наземной подготовки летного состава к условиям маневренного полета и проведения врачебно-летной экспертизы (Клишин Г.Ю., Филатов В.Н. ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА СТАТОЭРГО-МЕТРИЧЕСКОГО ТЕСТИРОВАНИЯ ЛЕТНОГО СОСТАВА, ж. Программные системы и вычислительные методы - №2(15), 2016, с. 136-149 (публ. DOI: 10.7256/2305-6061.2016.2.17057 - прототип). Статоэргометрический тренажер представляет собой тренировочный стенд с возможностью приложения нагрузок на мышцы ног и брюшного пресса в положении, имитирующем рабочую позу летчика в кабине самолета. Он состоит из опорной рамы, на которой установлено кресло, профилированное под позу летчика. Кресло имеет привязную систему с фиксацией плечей и бедер, а также опору руки для имитации рабочей позы летчика. Подвижный относительно рамы педальный блок имеет стопорный элемент. Он позволяет закрепить ножные педали с опорными площадками в заданном относительно кресла положении. Тензометрические датчики, измеряющие усилие нажатия на опорные площадки, расположены под опорными площадками. Имеется трособлочная система загрузки мышц шеи, связанная с тензометрическим датчиком растяжения, измеряющим силу натяжения троса системы загрузки мышц шеи. Электронный блок управления с индикатором усилий и режимов работы расположен напротив кресла, сигнал от которого через цифровой коммуникационный порт поступает к системе управления и анализа данных.
Испытания устройства-прототипа показали, что при измерении усилия возникают погрешности, связанные с трением в четырех направляющих, по которым перемещается каждая опорная площадка относительно корпусного элемента педального блока, и соответственно перекосом опорных площадок педалей.
Настоящая полезная модель направлена на решение проблемы устранения погрешности регистрации усилия, которое развивают мышцы ног испытуемого.
Патентуемый статоэргометрический тренажер содержит основание, кресло, профилированное под рабочую позу летчика, жестко связанное с основанием, привязную систему для фиксации плечей и бедер испытуемого, опору для руки, жестко связанную с основанием, трособлочную систему загрузки мышц шеи с тензометрическим датчиком натяжения троса и установленный на направляющей с возможностью продольного перемещения педальный блок со стопорным механизмом и тензометрическими датчиками, связанными с опорными площадками для ног, электронный блок управления с индикатором усилий и режимов работы.
Отличие состоит в следующем.
Педальный блок, состоящий из двух идентичных педалей, установлен на несущей поперечной планке, которая установлена на оси вращения, прикрепленной перпендикулярно направляющей к корпусу стопорного механизма; со стороны стопорного механизма к планке жестко прикреплены кронштейны, которые имеют по два соосно расположенных в них отверстия для размещения осей, на которых поворотно установлены опорные площадки для ног, выполненные в виде профилированных пластин с кронштейнами, имеющими соосные отверстия для указанных осей и ограничители поперечного смещения ног в форме вертикальных ребер, при этом рабочая поверхность опорных площадок имеет рифления, а тензометрические датчики установлены на несущей планке с возможностью контакта с тыльной поверхностью опорных площадок в их серединной части.
Тензометрические датчики могут быть подсоединены к электронному блоку управления по гибкому кабель-каналу, прикрепленному к корпусу стопорного механизма.
Технический результат - повышение точности измерения усилия за счет исключения погрешностей, вызванных трением в направляющих и перекосом педалей.
Существо полезной модели поясняется на чертежах, где:
фиг. 1 показана конструкция статоэргометрического тренажера, вид сбоку;
фиг. 2 - то же, что на фиг. 1, вид спереди;
фиг. 3, 4 - виды на педальный узел, крупно, сзади и спереди;
фиг. 5 - блок-схема механизма педали.
Статоэргометрический тренажер (фиг. 1-4) содержит основание 10, кресло 12, профилированное под рабочую позу летчика, жестко связанное с основанием 10, привязную систему 14 для фиксации плечей и бедер испытуемого, опору 16 для руки, жестко связанную с основанием 10, трособлочную систему 18 загрузки мышц шеи с тензометрическим датчиком (не показан) натяжения троса.
Педальный блок 20 со стопорным механизмом 22, имеющим рукоятки 221, установлен на направляющей 23 с возможностью продольного перемещения. Тензометрические датчики 24, 26 связаны с опорными площадками 28 для ног. Электронный блок 30 управления с индикатором усилий и режимов работы установлен на штанге 301, прикрепленной к основанию 10.
Педальный блок 20, состоящий из двух идентичных педалей 201 и 202 установлен на несущей поперечной планке 32, имеющей кронштейны 33, жестко прикрепленные к планке 32 со стороны стопорного механизма 22. Кронштейны 33 имеют по два соосно расположенных в них отверстия 331 для размещения осей 34, например, в виде болтов, на которых поворотно установлены опорные площадки 28 для ног. Несущая планка 32 установлена на оси 321 вращения, прикрепленной к корпусу стопорного механизма 22 перпендикулярно направляющей 23, что дает возможность обеспечить удобное положение ступней ног на опорных площадках 28 в процессе тренировки.
Площадки 28 выполнены в виде профилированных пластин 35 с кронштейнами 36, имеющими соосные отверстия 361 для указанных осей 34 и ограничители поперечного смещения ног испытуемого в форме вертикальных ребер 38. Рабочая поверхность 351 пластин 35 опорных площадок 28 имеет противоскользящие рифления.
Тензометрические датчики 24(26) установлены на несущей планке 32 с возможностью контакта с тыльной поверхностью 352 пластин 35 опорных площадок в их серединной части. Кинематическая схема условно показана на фиг. 5, направление измеряемого усилия показано стрелкой F.
Сигнальные провода тензометрических датчиков подсоединены к электронному блоку 30 управления по гибкому кабель-каналу 302, прикрепленному к корпусу стопорного механизма 22.
Устройство работает аналогично описанному в прототипе. Тренируемый садится в кресло 12, фиксируется привязной системой 14, при этом ноги размещают на опорных площадках 28 педального блока 20, а руку (любую) - на опоре 16. Для принятия заданной позы тренируемый устанавливает необходимый угол в коленных суставах посредством продольного перемещения педального блока 20 по направляющей 23 и последующей фиксации при помощи рукояток 221 стопорного механизма 22.
Надавливая ногами на педали, тренируемый задает величину мышечной нагрузки и контролирует ее визуально посредством электронного блока 30 управления с индикатором усилий левой и правой ног и режимов работы. В качестве индикатора усилий при данном виде тренировки удобно использовать линейные светящиеся индикаторы. Зрительная обратная связь позволяет испытуемому отслеживать усилие в реальном времени. Линейные индикаторы (фактически индикаторы рассогласования, т.к. «зеленая зона» динамически меняется в зависимости от требуемой в данный момент нагрузки) позволяют точнее решать задачу отслеживания величин усилия в условиях сильного мышечного напряжения.
Суть тренировки заключается во времени удержания заданной мышечной нагрузки, которая по характеру может быть непрерывной или прерывистой с различными временными и нагрузочными показателями. Аналогичным образом после выполнения тренировок мышц ног проводится тренировка мышц шеи трособлочной системой.
Патентуемое конструктивное выполнение педального блока позволяет повысить точность измерения усилия за счет исключения погрешностей, вызванных трением в направляющих и перекосом педалей.