УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТРАБОТКИ УДАРОВ В ЕДИНОБОРСТВАХ (MODUS)

1. Область техники
Устройство для отработки ударов в единоборствах (MODUS: MO-модель, D-динамики, U-ударных, S-сил) относится к области спортивных и боевых единоборств, а 10 именно к тренажерам для отработки и повышения эффективности ударов рукой или ногой, в частности, при разбивании твердых элементов, например, кирпичей или досок.
2. Уровень техники
Известен спортивный тренажер для отработки техники нанесения ударов «камертон Шилова», (Патент на полезную модель RU №95534, 2010), содержащий приемник ударов, основание, соединенный с упругой рабочей частью, регулятор жесткости рабочей части.
Недостаток устройства состоит в том, что моделирование нагрузок устройством не обеспечивает идентичность ударных характеристик в соответствии с условиями раскалывания предметов.
Известно также, принятое авторами за наиболее близкое техническое решение, устройство (патент на изобретение RU 2300406, МПК A63B 69/00, 2007) для тренировки спортсменов-единоборцев, включающее твердый элемент для нанесения по нему ударов, размещенный на вильчатых гнездах, выполняющих функцию замковых соединений и расположенных на опорах, выполненных с обеспечением возможности изменения расстояния между ними, измерительные элементы.
Недостатком известного устройства является выполнение замковых соединений ограничивающие его функциональные возможности (что связано, в частности, с выполнением замковых соединений в виде жесткого узла), так как достижение требуемого характера ударных нагрузок обеспечивают только в условиях разрушения твердого элемента, то есть отсутствует возможность многократного использования одного и того же твердого элемента, что требует применения значительного количества разбиваемых элементов при отработке ударов (включающей совершенствование техники и эффективности ударов, укрепление ударных звеньев и их поверхностей) и создает большие неудобства при массовом и многократном использовании устройства.
3. Раскрытие полезной модели
3.1. Результат решения технической задачи
Поставленная техническая задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, состоит в создании устройства, адекватно моделирующего ударную нагрузку, характерную для условий раскалывания твердых элементов и реализующего, в частности, способ моделирования ударных характеристик по заявке на изобрение RU 2013124219 от 28 мая 2013 г.). Кроме того, конструкция устройства должна обеспечивать его высокую долговечность (высокий эксплуатационный ресурс) и удобство эксплуатации.
Решение технической задачи и технический результат достигаются путем реализации в устройстве способа, обеспечивающего смещение неразрушаемого макета твердого элемента (приемника ударов) под действием ударной нагрузки, максимально приближенное к деформации разбиваемых твердых элементов, что позволяет неразрушающим методом моделировать ударную нагрузку, характерную для условий раскалывания твердых элементов, при этом имеет место также повышение удобства эксплуатации устройства в условиях его многократного применения.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность проводить с помощью заявляемого устройства отработку ударов с использованием одного неразрушаемого макета твердого элемента в условиях регулируемых ударных рабочих характеристик, соответствующих характеристикам разрушения различных разбиваемых твердых элементов. При применении устройства отпадает необходимость использования множества разбиваемых твердых элементов, что существенно упрощает его эксплуатацию по сравнению с известными аналогами.
3.2. Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена схема общего вида устройства, на фиг. 2 - схема замкового соединения с прилегающими деталями (вид по стрелке A на схеме фиг. 1), где 1 - накладка, 2 - несущая панель, 3 - индикаторная линейка, 4 - индикаторная разметка, 5 - продольные пазы в панелях, 6 - прижимная планка, 7 - гибкая пластина, 8 - неразрушаемый макет твердого элемента, 9 - опора; L - свободная часть пластины, h - захлест
3.3. Отличительные признаки
В отличие от известного технического решения, устройство характеризуется совокупностью признаков, обеспечивающих решение поставленной технической задачи и включает две опоры (9), жестко связанные друг с другом (например, общим жестким основанием), две несущие панели (2), фиксируемые на опорах на заданном расстоянии друг от друга, измерительные элементы (3, 4) для индикации рабочих характеристик устройства, размещенные на панелях (2), неразрушаемый макет твердого элемента (8), установленный в два замковых соединения (6, 7), закрепленных на панелях (2) друг против друга и раскрывающихся под действием заданной регулируемой нагрузки. Расстояние между панелями выбирают в соответствии с длиной макета.
Замковое соединение может быть выполнено в виде гибкой пластины (7), на которую частично опирается неразрушаемый макет твердого элемента (8), изготовленной, например, из пружинистого закаленного сплава металла, прижатой к нижней поверхности панели жесткой накладкой (1) с возможностью продольного смещения накладки относительно панели и пластины, а также продольного смещения пластины относительно панели, при этом к верхней части панели жестко закреплена прижимная планка (6), частично накладываемая сверху на макет твердого элемента.
Неразрушаемый макет твердого элемента (8), как правило, выполняют из ударопрочного материала, например, из сплава легких металлов, иметь такие же размеры в плане, как и у разбиваемого твердого элемента и массу, близкую к массе одного или нескольких элементов (при моделировании процесса раскалывания стопки из нескольких элементов, например, стопки досок).
Измерительные элементы могут включать индикаторную линейку (3), которая может перемещаться вдоль поверхности панели при смещении накладки, и индикаторную разметку (4) на поверхности панелей.
Каждая из двух опор (9) может состоять из комплекта четырех стоек выполненных с возможностью изменения высоты (например, на винтовом соединении или применением сменных комплектов стоек) для более удобной отработки ударов различными звеньями (рукой, ногой и прочее) - на схемах не отражено. Конструктивно стойки связанны друг с другом общим жестким основанием и закрепленны на нем.
Чтобы снизить вероятность повреждения устройства (в том числе неразрушаемого макета) при отработке ударов, целесообразно использовать амортизирующие защитные накладки для внутренних стоек и основания опор (на схемах не представлены)..
4. Описание устройства
Устройство включает (фиг. 1) две опоры 9, две несущие панели 2, фиксируемые на опорах на заданном расстоянии друг от друга, измерительные элементы (индикаторная линейка 3, индикаторная разметка 4, расположенные на панелях, замковые соединения (отдельными позициями не обозначены), сформированные на внутренних торцах панелей прижимными планками 6 и участками гибких пластин 7, прижимаемых к нижней поверхности панелей накладками 1 с помощью винтовых пар (на схеме не показаны), проходящих через пазы 5 в панелях и отверстия в индикаторных линейках, неразрушаемый макет твердого элемента 8, устанавливаемый в замковые соединения.
Макет укладывается с «захлестом» h на края пластин 7 (фиг. 2). Над макетом, частично закрывая его края, располагаются прижимные планки 6, жестко скрепленные с панелями. Смещая накладки 1 относительно панелей и гибких пластин 7 (при этом происходит также смещение индикаторных линеек), можно изменять длину свободной (не прижатой) части гибкой пластины L. При этом изменяется жесткость свободной части пластины и усилие, требуемое для ее изгиба. Смещая в продольном направлении пластину 7 относительно панели 2, можно изменять величину «захлеста» h макета твердого элемента на пластину. По положению индикаторной линейки 3 относительно индикаторной разметки 4 (фиг. 1) можно судить о длине свободной части пластины L.
Устройство работает следующим образом. Неразрушаемый твердый элемент 8 устанавливается в замковые соединения между гибкой пластиной 7 и прижимной планкой 6. Затем по центральной части макета производится удар рукой или ногой, в результате чего начинается перемещение макета вдоль его центральной поперечной (вертикальной) оси. Перемещение макета происходит за счет прогиба пластин 7, при этом на первом этапе величина силовой нагрузки P (фиг. 2) на макет возрастает пропорционально величине смещения. В процессе прогиба края пластин отодвигаются друг от друга и расстояние между ними увеличивается. Когда это расстояние будет равно длине макета, начнется его проскальзывание вдоль торцевых частей пластин, при этом силовая нагрузка перестает возрастать и выходит на своеобразную полку (схематично положение макета и пластин на этом этапе показано пунктирными линиями на фиг. 2). После выхода макета из зоны контакта с пластинами, он свободно проваливается между ними с резким снижением силовой нагрузки до нуля. Характер изменения силовой нагрузки при ударе по неразрушаемому макету твердого элемента (прямолинейное возрастание - «полка» - резкий спад) подобен характеру изменения нагрузки при разрушении разбиваемых твердых элементов, устанавливаемых на жестких опорах. Конкретные параметры рабочих характеристик устройства, например, амплитуду силовой нагрузки, обеспечивающей раскрывание замков, можно плавно регулировать за счет изменения геометрических размеров L и h (амплитуда возрастает со снижением L и с увеличением h).
5. Осуществление полезной модели и промышленная применимость
Рабочие характеристики устройства могут быть сопоставлены путем тарировочных испытаний с характеристиками разрушения конкретных разбиваемых элементов (в частности, досок).
На изготовленном опытном образце устройства была проведена его динамическая тарировка путем сбрасывания груза массой 2 кг на неразрушаемый макет твердого элемента с различной высоты в условиях варьирования длины свободной части L закаленной гибкой пластины толщиной 1 мм, выполненной из стального сплава. В результате тарировки была получена зависимость минимальной кинетической энергии Wk, при которой начинается раскрывание замковых соединений с проваливанием макета, от длины L. Аналогичным путем были определены значения кинетической энергии, необходимой для разбивания одной доски, а также стопок из двух и трех досок с типичными размерами 285×215×22 мм, изготовленных из древесины хвойных пород. Эти значения составили соответственно Wk=9, 20 и 45 Дж. Этот диапазон соответствует требуемым значениям кинетической энергии падающего груза, необходимым для раскрывания замковых соединений с проваливанием макетов, при длине L, равной 80, 65 и 40 мм соответственно.
С целью испытания опытного образца устройства на долговечность (рабочий ресурс) оно было подвергнуто ударным воздействия в количестве не менее 1000 раз. Заметных повреждений, препятствующих эксплуатации устройства, после испытаний обнаружено не было, однако было отмечено небольшое снижение кинетической энергии падающего груза (примерно на 10%), необходимой для продавливания неразрушаемого макета.
Практическое использование устройства не только упрощает тренировочный процесс по отработке ударов (отпадает необходимость приобретения раскалываемых элементов, их транспортировки, складирования, утилизации фрагментов после раскалывания), но может также обеспечить существенный экономический выигрыш. Например, 1000-кратное применение устройства позволит сэкономить 1000 раскалываемых элементов при моделировании на устройстве условий раскалывания одного элемента и 2000 элементов, если моделировалось раскалывание стопки из двух элементов, например, двух досок. Коммерческая стоимость досок составляет примерно
50 руб/шт. Таким образом, затратная часть тренировочного процесса при указанных условиях может снизиться на 50-100 тыс. руб. При этом предполагаемая рыночная стоимость самого устройства оценивается в диапазоне 20-30 тыс.руб.
При применении устройства по его назначению обязательным является использование прочных прижимных планок, жестко скрепленных с панелями. В случаях заметного отклонения удара от центра твердого макета возможно появление действующего на него сильного крутящего момента, что может привести при отсутствии прижимных планок к ушибам ударных конечностей.