УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕНИРОВКИ ВЕЛОСИПЕДИСТОВ

Предлагаемая полезная модель относится к области спорта, в частности, к велоспорту и предназначена для тренировки как отдельного велосипедиста высокой квалификации (трек, шоссе), так и команды.
Отсутствие достаточного количества в Российской Федерации современных велотреков, работающих круглый год, сдерживает подготовку спортсменов высшей квалификации в велоспорте. В настоящее время возникла настоятельная необходимость разработки и изготовления групповых тренажерных комплексов для организации и проведения циклических тренировок команды (до 6 человек - 4 основных и два запасных) велосипедистов высокой спортивной квалификации круглогодично, вне зависимости от погодных условий (закрытое помещение не более 40 м.кв.).
Известно устройство для тренировки велосипедистов, описанное в патенте [1], которое содержит раму с валиками для размещения велосипеда, установленную на опоре с возможностью качания в продольной плоскости, копир в виде конического эксцентрика, ролик, установленный на раме с возможностью контактирования с копиром и перемещения вдоль его оси. На раме закреплена круговая направляющая, с установленными на ней каретками, на которых установлено не мене двух вентиляторных устройств с направлением воздушного потока на велосипедиста, при этом одна часть вентиляторных устройств установлена на каретке со стороны, противоположной ведущему валику, а другая часть - с возможностью перемещения вдоль периметра рамы. Это устройство позволяет повысить эффективность тренировки за счет воспроизведения естественных условий трассы.
Однако в данном устройстве отсутствует система управления, выполняющая организацию и управления тренировочным процессом, регулирующая нагрузку, задание рельефа местности, что снижает эффективность тренировочного процесса.
Другим недостатком этого устройства является то, что велосипедист жестко закреплен на велоренажере и тем самым происходит кардинальное изменение техники педалирования, что делает невозможным его использование в спорте высших достижений.
Наиболее близким устройством для тренировки велосипедистов к заявляемому и выбранным в качестве прототипа является устройство, описанное в патенте [2], которое содержит смонтированное на раме средство для создания нагрузки, включающее установленные на раме ролики для опоры колес велосипеда, кинематически связанные между собой, ведомый ролик имеет переменное сечение, одно из которых соответствует сечению ведущего ролика.
Кроме того, ведомый ролик может быть выполнен в виде усеченного конуса или иметь два цилиндрических участка разного сечения, соединенных между собой коническим участком.
К недостаткам прототипа следует отнести его громоздкость и ненадежность в эксплуатации за счет наличия большого количества механических деталей.
В прототипе также отсутствует система управления, выполняющая организацию и управления тренировочным процессом, регулирующая нагрузку, задание рельефа местности, что снижает эффективность тренировочного процесса.
Другим недостатком этого устройства является то, что велосипедист жестко закреплен на велотренажере и тем самым происходит кардинальное изменение техники педалирования, что делает невозможным его использование в спорте высших достижений.
Задачей, которую решает предлагаемое техническое решение, является повышение эффективности тренировочного процесса, повышение безопасности и упрощение эксплуатации за счет уменьшения механических деталей и использования электронных устройств, обладающих большей надежностью и простой заменяемостью.
Указанная задача достигается тем, что в известном устройстве для тренировки велосипедистов, включающем велотренажер, содержащий смонтированное на раме средство для создания нагрузки, включающее установленные на раме ролики для опоры колес, представляет собой систему из шести велотренажеров, и дополнительно содержит систему управления тренировочным процессом как одного ведотренажера, так и шести, а средство для создания нагрузки является регулирующим устройством, выход которого соединен с вентильными двигателями, установленными на раме, которые, в свою очередь, соединены с задним ведущим роликом средства для создания нагрузки с помощью ременной передачи, при этом один из двигателей является ускоряющим, а другой тормозящим, передний ведомый ролик и задний ведомый ролик соединены между собой также ременной передачей, ременные передачи выполнены с возможностью регулировки натяжения с помощью фиксаторов натяжителей, установленных на раме, рама имеет паз для подгонки велотренажера под индивидуальный велосипед спортсмена, кроме того, устройство дополнительно содержит систему управления тренировочным процессом как одного велотренажера, так и шести, а система управления и двигатели закрыты глухим кожухом.
Кроме того, система управления тренировочным процессом состоит из персонального компьютера тренера, устройства связи компьютера с велотренажерами и регулирующего устройства, электрическая часть которого содержит блок питания, контроллер, силовой транзисторный каскад, вентильный двигатель, датчик Холла, все составляющие системы объединены в единую сеть при помощи дифференциальной пары.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленной полезной модели, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся, признаками, тождественными всем существенным признакам заявленной полезной модели. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношения к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле полезной модели.
Следовательно, заявленная полезная модель соответствует критерию новизны.
Сущность Заявленной полезной модели поясняется с помощью чертежей, представленных на фиг.1, 2.
На фиг.1 показан отдельный велотренажер, входящий в устройство для тренировки велосипедистов, где:
1 - рама велотренажера;
2 - задний ведущий ролик;
3 - задний ведомый ролик;
4 - передний ведомый ролик;
1,2
5 - вентильные двигатели;
1,2
6 - ременные передачи ролика с вентильными двигателями;
7 - ременная передача, обеспечивающая синхронное вращение ведомых роликов;
8 - кожух, закрывающий двигатели; и электрооборудование;
9 - фиксирующая гайка;
1-6
10 - фиксаторы натяжителя приводных ремней.
На фиг.2 показана структурная схема устройства; для тренировки велосипедистов (4 основных и два запасных), где:
11 - ПК тренера;
12 - устройство для связи компьютера с велостанками RS232↔RS485;
1-6
13 - велостанки с принудительным педалированием (см. Фиг.1);
14 - регулирующее устройство для создания нагрузки - система управления и контроля;
15 - дифференциальная пара (RS-485);
16 - блок питания;
17 - контроллер;
18 - задающий транзисторный каскад;
19 - обратная связь;
20 - датчик Холла.
1-6
Устройство для тренировки велосипедистов представляет собой систему из велотренажеров, управляемых с одного компьютера, каждый велотренажер состоит из рамы велотренажера (1), жестко закрепленной на горизонтальной поверхности. На раме велотренажера (1) установлены опорные ролики: задний ведущий ролик (2), задний ведомый ролик (3), передний ведомый ролик (4). Ведомые ролики (3) и (4) жестко соединены ременной передачей (7), обеспечивающей синхронное вращение ведомых роликов (3) и (4). Вращение на эти ролики передается посредством заднего колеса велосипеда, тем самым обеспечивается равновесие велосипедиста, находящегося на велотренажере, Натяжение приводных ремней регулируется фиксаторами натяжителя приводных ремней (10). При помощи фиксаторов осуществляется также подгонка велотренажера к индивидуальному велосипеду спортсмена.
1
2
1
2
Вентильные двигатели (5) и (5) соединены.с задним ведущим роликом (2) ременными передачами (6) и (6). Один из двигателей обеспечивает ускорение, второй торможение. Использование только одного двигателя невозможно, вследствие резкой потерей мощности при смене направления вращения двигателя и нарушением управляемости конструкции.
Двигатели и система управления и контроля закрыты глухим кожухом (8), обеспечивающим электро и механическую безопасность-велосипедиста, находящего на велотренажере.
Велосипедист поддерживает равновесие на велотренажере самостоятельно, тем самым сохраняется техника педалирование и поза велосипедиста на велотренажере.
Фиксирующая: гайка (9) регулирует горизонтальное положение велотренажера и служит креплением велотренажера к полу.
Устройство работает следующим образом.
1-6
На каждый из велотренажеров (13) задается программа тренировки как команды в целом, так и каждого велосипедиста по отдельности с одного Пульта ПК тренера (11) посредством устройства связи компьютера с велотренажерами (12) в систему управления и контроля (14) в реальном масштабе, времени.
1,2
1,2
1,2
Система и управления и контроля велотренажерами (14) - однотипны и состоят из шины на основе дифференциальной пары (15), 'передающей, на контроллеры (17) сигнал от ПК. Преобразованный управляющий сигнал от контроллера (17) поступает на вход силового транзисторного каскада (18), который формирует сигнал управления двигателем (21). Датчик Холла (20) снимает величину скорости вращения двигателя (5) и по контуру обратной связи (19) возвращает ее значение на контроллер (15) с целью контроля правильности выполненного управляющего сигнала. Двигатели (5) передают крутящий момент на устройство передачи вращения (6) (ременная передача). Блок питания (16) подает рабочее напряжение на электрооборудование системы (17, 18).
Тренер, работающий с велотренажерами, имеет возможность в процессе тренировки менять нагрузку и получать информацию по каждому спортсмену (скорость, произведенная работа, пройденный путь, ЧСС). На управляющем компьютере ведется база данных тренировочного процесса по каждому спортсмену и команды в течение года, Каждый велотренажер имеет кнопку, позволяющую немедленно прекратить тренировку в случае возникновения нештатной ситуации.
Использование данного устройства позволяет обеспечить дозирование нагрузки на велосипедиста за счет изменения скорости вращения ведущего валика, присоединенного к двум электродвигателям, обеспечивающим ускорения и замедление скорости вращения ведущего валика, управление вращением двигателями происходит при помощи компьютера, и системы управления электроприводом, что позволяет организовать тренировочный процесс, согласно разработанного тренером задания.
Велосипедист проводит тренировку на собственном велосипеде, подобранном в соответствии с антропометрическими характеристиками спортсмена. Велосипед не фиксируется ни в продольной, ни в поперечной плоскостях, тем самым обеспечивается сохранение, а при необходимости коррекция техники педалирования.
Принудительное педалирование обеспечивает полноценную имитацию движения на треке или шоссе, за счет задания программы принудительного педалирования, что позволяет обеспечить полноценную тренировку, как любителей, так и велосипедистов высокой квалификации круглогодично.
Соединенные в группу до 6 устройств и присоединенные к одному компьютеру, данное устройство обеспечивает организацию тренировочного процесса команды (4 основных и два запасных) за счет задания единой программы тренировочного процесса (принудительного педалирования) на все шесть устройств.
Устройство позволяет реализовать полноценный тренировочный процесс как команды в течение всего года, так и группы отдельных велосипедистов, тренирующихся по индивидуальным программам, регулировать скорость прохождения спортсменами различных участков дистанции за счет задаваемого программным образом скорости вращения ведущих роликов.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:
1. Патент №1574233РФ, МКИ А63В 69/16. Велостанок / А.Н.Клейнер - Заявлено 04.04.1988, Опубл. 30.06.1990
Патент №677755РФ, МКИ А63В 69/16. Велотренажер / А.А.Крестинин - Заявлено 10.02.1978, Опубл. 05.08.1979 - прототип