ТРЕНАЖЕР ДЛЯ РАЗВИТИЯ МЫШЦ ЧЕЛОВЕКА
GYM APPARATUS FOR DEVELOPMENT OF HUMAN MUSCLES

Изобретение относится к области спорта, а именно к тренажерам для тренировок спортсменов, в частности тяжелоатлетов, позволяющим увеличить мышечную силу конечностей. Также он может быть использован космонавтами в невесомости для приложения человеком расчетной величины силы.
Из уровня техники известен тренажер (SU 1780777, А63В 21/06, 1992), принятый в качестве наиболее близкого аналога и содержащий систему блоков, ось, трос, узел оказания сопротивления.
Недостатком наиболее близкого аналога является отсутствие возможности безопасного прикладывания больших физических нагрузок на устройство, регулируемых в процессе упражнений по физическим возможностям человека вне зависимости от силы гравитации.
Задачей заявленного изобретения является повышение эффективности тренировки. Технический результат, заключающийся в устранении указанных недостатков в тренажере для развития мышц человека, содержащем систему блоков, ось, трос, узел оказания сопротивления, достигается тем, что система блоков включает подвижный блок и неподвижный блок, неподвижный блок установлен на оси посредством призматической шпонки, а подвижный блок посредством втулки, на концах оси выполнены лыски для установки без проворачивания сережек для подвешивания узла оказания сопротивления на перекладину, закрепленную на верхних кронштейнах, трос прикреплен планками к середине подвижного блока, а его концы, перекинутые через блок с двумя желобами, имеют ручки для переменного приложения человеком физической силы растяжения, в неподвижном блоке выполнены шпоночные пазы с прямыми боками для размещения в них шпонок с отверстиями для цилиндрических пружин, опирающихся на фигурные направляющие, для зацепления неподвижного и подвижного блока, имеющего пазы с наклонными боками для шпонок, при этом оси симметрии шпоночных пазов обоих блоков совпадают и расположены равномерно по окружности, в неподвижном блоке выполнены сквозные отверстия, являющиеся продолжение шпоночных пазов для шпонок с отверстиями для цилиндрических пружин.
Устройство поясняется чертежами.
На фиг.1 - общий вид тренажера;
На фиг.2 - сечение А-А по фиг.1;
На фиг.3. - сечение В-В по фиг.2;
На фиг.4 - вид С сбоку по фиг.2;
На фиг.5 - место Б по фиг.3.
Тренажер содержит два верхних кронштейна 1, на которых закреплена перекладина 2 при помощи шайб 3, шплинтов 4, сережек 5, сидящих на перекладине 2. К перекладине 2 с помощью сережек 5 подвешен узел 40 для оказания сопротивления приложенным усилиям человека 6, направленным вверх фиг.1, воздействуя преимущественно руками на ручки 7, прикрепленные к концам троса 8, который по середине его длины закреплен к подвижному блоку 9 системы при помощи планок 10, болтов 11, шайб 12, см. фиг.2.
Концы троса 8 перекинуты через двухжелобчатый блок 13, посаженный на нижнюю перекладину 14, закрепленную к двум нижним кронштейнам 15, которые прикреплены к стене 16, для постоянного нахождения концов троса 8 в своих желобах блока 13, на перекладину 14 вставлена рама 17, для удобства сборки состоящая из двух полурам, согнутых из листового материала и скрепленных между собой болтами 18 с шайбами 19. Узел 40 для оказания-сопротивления прилагаемым усилиям человека 6, см. фиг.2, состоит из оси 20, на концах которых выполнены лыски 21 для посадки без проворачивания сережек 5 фиг.4, сережки предохранены от выпадения из лысок 21 болтами 22, на ось 20 посажен неподвижный блок 23 системы, названный потому, что этот блок может состоять из нескольких ярусов соооных цилиндров, соединенных торцами с общим диском, на призматическую шпонку 24 фиг.2, на ось 20 посажена втулка 25 с подвижным блоком 9 системы, названная так потому, что эта система может состоять из нескольких соосных цилиндров, соединенных торцами посредством своего диска, подвижный блок и неподвижный блоки соединены и скреплены с возможностью вращения относительно друг друга с помощью кольца 27, болтов 28, шайб 29, для предохранения от неправильной намотки троса 8 на поверхность подвижного блока 9 служит кольцо 30 с диаметром, большим диаметра подвижного блока, аналогичен диаметр и у кольца 27, на неподвижном блоке 23 выполнены шпоночные пазы с прямыми боками 31, куда вставлены фигурные направляющие 32, подныривающие шпонки 33 с отверстиями 35 для цилиндрических пружин 34 отверстиями 36 для смазки фиг.5, у направляющих 32 выполнены пуклевки 37 для ориентации пружин, на подвижных блоках выполнены шпоночные пазы с наклонными боками 38 с равными углами наклона β°, шпоночные пазы 38 и 31 имеют оси симметрии, равно расположенные по фазе и окружности. К - глубина шпоночного паза с косыми боками, К=3÷4 мм. На неподвижном блоке системы выполнены сквозные отверстия 39, являющиеся продолжением шпоночных пазов для подныривающих шпонок.
Сборка. Сначала собирают узел 40 для оказания сопротивления приложенным усилиям человека 6, см. фиг.2. Для этого в вертикальное отверстие сборочного приспособления вставляют подвижный блок 9 системы со шпоночными пазами 38, направленными вверх, в отверстие блока 9 вставляют втулку 25, вставляют ось 20 до упора так, чтобы шпоночный паз со шпонкой 24 находился сверху, на шпонку 24 насаживают неподвижный блок 23 системы так, чтобы оси симметрии шпоночных, пазов с наклонными боками 38 совпали с осями симметрии шпоночных пазов с прямыми боками 31, вставляют фигурные направляющие 32 в сборе с пружинками 34, подныривающими шпонками 33 в сквозные отверстия 39, чтобы получились шпоночное зацепления подвижного блока 9 и неподвижного блока 23, обе системы блоков соединяют и скрепляют с возможностью вращения относительно друг друга кольцом 27, болтами 28, шайбами 29, находят середину длины троса 8 и прикрепляют его по середине к подвижному блоку 9 планками 10, болтами и шайбами 11, 12 фиг.2. Вставляют серьгу 5 на лыски 21 оси 20, вставляют болт, 22, предохраняющую сережку 5 от выпадения, аккуратно снимают со сборочного приспособления, ставят на сборочный стол, собирают вторую серьгу 5, вставляют болт 22, вставляют перекладину 2 в пазы сережек, ставят его вместе с узлом 40 в посадочные места верхних кронштейнов 1, закрепляют его шайбами 3 и шплинтами 4 к кронштейнам 1. На нижние кронштейны 15, прикрепленные к стене 16, ставят нижнюю перекладину 14 в сборе с двухжелобчатым блоком 13, собирают две полурамы в одну раму 17 при помощи болтов и шайб 18, 19 так, чтобы концы тросов 8 занимали каждый свой желоб, а ручки 7 находились бы на верхней стороне рамы 17. 3акрепляют перекладину 14 к нижним кронштейнам. Тренажер готов к физическим занятиям человека.
Работа тренажера. Тренажер работает по принципу попеременного растяжения концов тросов 8, перекинутых через блок 13, воздействуя на ручки 7 приложением физической силы человека 6. При этом подвижный блок 9 системы поворачивается по фазе то по часовой стрелке, то против часовой стрелки, так как трос 8 прикреплен к нему планками 10. Подвижный блок 9 системы входит в узел 40, предназначенный для оказания сопротивления прилагаемым усилиям человека 6. Сопротивление вращению подвижного блока 9 системы оказывают элементы сцепления, представляющие собой подныривающие шпонки 33 в сборе с пружинами сжатия 34 и наклонные боковые стенки 38 шпоночных пазов, которые контактируют с гранями подныривающих шпонок. Чем больше углы наклона боковых стенок у шпоночных пазов блока 9, тем меньше сопротивление вращению оказывается узлом 40°. В то время, когда человек 6 прикладывает усилие растяжения тросу 8 посредством ручки 7, прикрепленный трос к блоку 9 стремится его повернуть по фазе на некоторый угол. Этот поворот совершается, если шпонка 33 не находится в шпоночном пазу 38 с наклонными пазами. Если же шпонка 33 находится в шпоночном пазу 38, то возможны два случая фиг.5. Первый, когда усилие, прилагаемое человеком, больше усилия сопротивления находящихся в пазах подныривающих шпонок, тогда шпонки 33 будут "тонуть", то есть скользить по наклонным боковым поверхностям 38 своими гранями, преодолевая сопротивление сжатию пружинок 34 и сопротивление наклонных боковых стенок с углом наклона β°. Будет слышан слабый звук трещотки.
Подвижный блок 9 будет совершать вращательное движение, другой конец троса 8 будет наматываться на наружную поверхность блока 9, а первый конец будет размываться. Второй случай, когда усилие человека не достаточно для преодоления сопротивления узла 40. Подвижный блок 9 остается без вращения. Это значит, что человеку 6 необходимо снять некоторое числю подныривающих шпонок 33 со своих пазов и продолжать выполнять упражнения, прилагая меньшую величину силы на ручки 7. Узел сопротивления усилиям 40 работает скачкообразно, максимум сопротивления оказывается в тот момент, когда грань подныривающей шпонки контактирует с наклонной поверхностью шпоночного паза 38.
Неподвижный блок 23 не имеет возможности вращаться вместе с подвижным блоком 9, потому что блок 23 посажен на ось 20 на призматическую шпонку 24, а сама ось 20 посажена на пазы/зев/ сережек 5. Сережки 5 подвешены на перекладину 2 кронштейнов 1, которые гасят прилагаемые силы вращения на себя.
к
к
пр
Конструкции узла 40 могут быть разными в зависимости от того, на какое усилие сопротивления рассчитывается тренажер. Для начинающих спортсменов это одна конструкция подныривающих шпонок 33, вмещающая меньшее число пружинок 34, с большим углом наклона стенок шпоночных пазов β°. Для спортсменов со стажем и с большей физической силой - это другая конструкция узла 40 с расширенной толщиной стенок и большей общей шириной узла, для вмещения шпонок с большим количеством пружинок на одной шпонке, имеющей и большую длину. М - крутящий момент, необходимый для приложения к подвижному блоку, определяют по формуле М=РД·ctg/2, где
пр
Р - суммарное усилие сжатиям пружинок,
пр1
пр1
пр/н
Р - для отдельной пружинки допустимое усилие, вычисляется Р=Р,
где н - число пружинок.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. - М.: Машиностроение. том 2. 1978 г. стр.228.
Подбирают допустимое усилие сжатия для отдельной пружины, находят необходимый угол наклона боковых стенок β° шпоночных пазов подвижного блока 9 системы, находят по числу пружинок "н" длину подныривающих шпонок 33, определяют количество шпонок 33, необходимых вместить в узел 40 для оказания сопротивления прилагаемым усилиям человека 6.
Для примера на фиг.3 представлен одноярусный вариант исполнения узла 40 с количеством заменяемых подныривающих шпонок 33, равным 12. Предположим, что одна подныривающая шпонка в сборе с пружинками оказывает сопротивление усилию человека, равное 5 кг. Тогда 2 шпонки в сборе окажут сопротивление 5×2=10 кг прилагаемому усилию человека. Если же все 12 шпонок помещены в свои шпоночные пазы, то узлом 40 будет оказано максимальное противодействие усилиям человека, равное 5×12=60 кг. Для более подготовленных спортсменов можно предложить 3-х ярусное исполнение шпонок узла 40 со сменными подныривающими шпонками 33, расположенными по 12 шпонок в 1 ярусе. Тогда общее количество шпонок в узле будет 12×3=36 шт. При возможности удержать усилие одной шпонкой в 5 кг, суммарное сопротивление такого узла составит 5×36=180 кг. С таким узлом 40 можно выполнять все приемы, характерные для поднятия штанги, например "рывок", "жим", "удержание". Ручка 7 изготовлена такой, что позволяет прикладывать силу двумя руками, эмитируя поднятие штанги, снабженной тяжелыми дисками. Возврат ручки 7 в исходное положение осуществляют приложением усилия к другой второй ручке 7, попеременно меняют их положение местами. Сопротивление пружинок и наклонных стенок шпоночных пазов не зависит от гравитационных сил, поэтому узел 40 может быть использован для тренировок в космическом полете.
Экономический эффект
Экономический эффект от применения тренажера для развития мышц человека состоит из следующих факторов: 1/ устройство малогабаритно, для его изготовления требуется меньше материала, 2/ устройство не тяжелое, но способно заменить тяжелую штангу, 3/ малогабаритный тренажер можно использовать в спортзалах школ, институтов, воинских частей, больших кораблей, космонавтами на космическом корабле, 4/ в отношении безопасности при пользовании он не имеет инерционной отдачи, пружинки закрыты, неприхотливо в обращении.
Использованная литература
1/ Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. - М.: Машиностроение. том 2. 1978 г. стр.228.
2/ Авторское свидетельство №1024742 А Y01Y 3/00 - Прототип.