ТРЕНАЖЕР ДЛЯ СИЛОВЫХ УПРАЖНЕНИЙ И РЕАБИЛИТАЦИИ
TRAINING SIMULATOR FOR MUSCLE-STRENGTHENING EXERCISES AND REHABILITATION

Данное изобретение относится к тренажеру для силовых упражнений и реабилитации, тип которого определен в ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Во многих известных тренажерах для аэробных тренировок пользователь тренирует определенные мышцы тела путем выполнения заданных движений, при которых набор грузов весового стека поднимается или опускается. При эффективной тренировке с движениями на один сустав, которые выполняются с помощью тренажера для сгибания двуглавых мышц или тренажера для растягивания мышц ног, а также при тренировке с движениями на несколько суставов, которое выполняют при помощи гребных тренажеров, тренажеров для жима лежа или жима ногами, важно, чтобы пользователь тренажера мог выполнять серию положительных и отрицательных рабочих циклов, предназначенных для персональной нагрузки тренирующегося. Выражение «положительная работа» означает, что грузы поднимаются, а «отрицательная работа» означает, что грузы опускаются.
В патентных документах США №4648594 и Великобритании № А-2227676 описаны известные тренажеры, в которых нагрузки возрастают во время выполнения положительной фазы движения и снижаются до своего исходного значения в конце отрицательной фазы движения.
Вместо такого изменения нагрузки, когда в процессе одного и того же общего цикла движения становится легче выполнять положительный рабочий цикл, то есть для подъема заданного набора грузов требуется меньше усилий, чем для его опускания, тренирующийся может поднять больший набор грузов, чем тот, который он может поднять на обычном тренажере или же выполнять большее количество движений во время одного и того же тренировочного занятия.
Тренажер обсужденного выше типа описан в патенте США №4563003. Данный тренажер имеет штангу, которая во время отрицательной фазы движения прижимается набором грузов, чтобы увеличить нагрузку, когда набор грузов перемещается вниз. Чтобы обеспечить постоянную повышенную нагрузку во время отрицательной фазы движения, воздействие штанги должно происходить сразу в ответ на движение тренирующегося в процессе всей отрицательной фазы движения. Если тренирующийся увеличивает или уменьшает интенсивность движения во время отрицательной работы, скорость штанги должна быть скорректирована в такой же степени. Такая подстройка очень сложна и трудна для практического исполнения.
Цель данного изобретения заключается в создании тренажера вышеупомянутого типа, который устраняет вышеуказанную проблему.
Цель достигается при помощи тренажера, обладающего характеристиками, определенными в п.1 формулы изобретения.
Предпочтительные варианты выполнения изобретения отвечают признакам, которые отражены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Когда пользователь опускает и поднимает одинаковое количество грузов из набора грузов, не учитывается тот факт, что отрицательное, то есть опускающее, усилие пользователя больше, чем положительное, то есть поднимающее усилие. Следовательно, воздействие, оказываемое тренажером, ограничено. При тренировке на обычных тренажерах число грузов должно выбираться с учетом более слабого подъемного усилия тренирующегося. Затем в отрицательной фазе движения то же самое количество грузов опускается. Следовательно, количество грузов не соответствует отрицательному усилию.
В тренажере согласно изобретению отрицательное усилие может быть выполнено с более оптимальной массой грузов в заданном наборе грузов. Это приведет к тому, что скорость утомления тренируемой мышцы будет расти. В данном изобретении имеется возможность стимулировать повышение нагрузочной способности при меньшем количестве упражнений по сравнению с обычными тренажерами. Научные исследования показали, что тренировки, на которых заданный набор грузов подобран для отрицательного усилия, дают более быстрый и сильный рост мышечной силы по сравнению с тренировками, на которых набор грузов подобран для положительного усилия.
Далее изобретение описано со ссылкой на прилагаемые чертежи, изображающие предпочтительный вариант выполнения.
Фиг.1 изображает вид спереди варианта выполнения тренажера для силовых упражнений и реабилитации согласно изобретению.
Фиг.2 изображает тренажер, представленный на фиг.1, в котором для ясности не показан пользователь и в котором кресло с опорной рамой изображено пунктиром.
Фиг.3 изображает тренажер, представленный на фиг.1, в положении, соответствующем положительной фазе движения.
Фиг.4 изображает тренажер, представленный на фиг.1, в положении, соответствующем отрицательной фазе движения.
Фиг.5 изображает разрез по линии V-V, показанной на фиг.3, на котором тренажер находится в положении выполнения положительной фазы движения.
Фиг.6 изображает вид тренажера, аналогичный виду, изображенному на фиг.5, на котором тренажер находится в положении выполнения отрицательной фазы движения.
Фиг.7 изображает вид сбоку тренажера, представленного на фиг.1, в положении отдыха.
Фиг.8 изображает вид сбоку, аналогичный виду, изображенному на фиг.7, на котором пользователь выполняет либо положительную, либо отрицательную фазу движения.
Фиг.9 изображает частичный вид сверху другого варианта выполнения тренажера, в котором направляющие грузов имеют другую конструкцию.
Фиг.10 изображает частичный вид сбоку варианта выполнения, представленного на Фиг.9.
Фиг.11 изображает частичный вид сверху еще одного варианта выполнения тренажера, в котором направляющие грузов имеют еще одну конструкцию.
На фиг.1 - фиг.8 изображен предложенный тренажер 1, предназначенный для силовых тренировок и реабилитации и содержащий секцию 2 весового стека и тренажерную секцию 3, которые соединены друг с другом при помощи наклонных балок 4 и 5, а также балок 6 и 7, расположенных в горизонтальной плоскости и неподвижно закрепленных в нижней части указанных секций 2 и 3. Секция 2 весового стека имеет внутреннюю по существу прямоугольную раму 8 (см. фиг.5 и фиг.6), которая с возможностью поворота установлена на поворотных осях 9 и 10 в наружной по существу прямоугольной раме 11. Горизонтальная балка 12 с помощью вертикальных балок 12а, 12b неподвижно присоединена между балкой 7 и рамной конструкцией 13 тренажерной секции.
Нижняя часть наклонной балки 5 неподвижно присоединена к балке 12. Части, из которых состоит рамная конструкция тренажера 1 и которые неподвижно соединены друг с другом, преимущественно приварены друг к другу для получения жесткой конструкции, которая сможет выдерживать высокие нагрузки, включая тяговые и прессовые нагрузки, а также вибрации.
Между верхними и нижними горизонтальными балками внутренней рамы 8 неподвижно закреплены направляющие штанги 14 и 15. Грузы 16 весового стека расположены с возможностью скольжения вдоль направляющих штанг 14 и 15. Кроме отверстий 14а и 15а, предназначенных, соответственно, для направляющих штанг 14 и 15, грузы также имеют центральное отверстие для подъемной штанги 17 (см. фиг.5), причем блок 18, содержащий заданное количество выбранных грузов, может быть поднят путем введения штифта 19 в отверстие 20, перпендикулярное центральному отверстию, сквозь самый нижний вес 16а в поднимаемом блоке 18, и соответствующее отверстие 21, выполненное в подъемной штанге 17. Когда рама расположена вертикально, данные соответствующие отверстия 21 расположены перед всеми по существу горизонтальными отверстиями 20, проходящими сквозь грузы 16 весового стека. В отверстиях 14а и 15а, выполненных для направляющих штанг 14 и 15, могут быть установлены подшипники (не показаны), предпочтительно шариковые или роликовые, чтобы уменьшить трение при смещении грузов вдоль штанг, когда внутренняя рама находится в наклонном положении, как будет описано далее. Подъем и опускание набора 18 грузов выполняется при помощи неэластичного ремня 22, выполненного предпочтительно из материала Kevlar, при этом ремень проходит через шкивы 23 и 24, расположенные на верхней балке внутренней рамы 8. После шкива 24 ремень проходит вдоль боковой балки внутренней рамы и поворачивается на 90°, чтобы затем пройти поверх и в упор с другим шкивом 25. От шкива 25, который расположен по существу на том же самом уровне, что и поворотные оси 9 и 10, ремень поворачивает наклонно книзу по направлению к шкиву 26, установленному на балке 12 (см. фиг.1 - фиг.4). Шкив 26 установлен по существу на том же уровне, что и поворотные оси 9 и 10, так что натяжение в ремне не будет влиять на движение внутренней рамы 8, как описано далее. От шкива 26 траектория ремня проходит по существу горизонтально по направлению к следующему шкиву 27, установленному на балке 12, и далее проходит кверху через шкив 28 балансирующего устройства 29 к креплению 30, которое выполнено на выступе балки 12b. Балансирующее устройство 29 кроме шкива 28 имеет дополнительный шкив 31, который, как и шкив 28, закреплен на оси в свободно подвешенных рычажных звеньях 32 и 33. Дополнительный неэластичный ремень 34, выполненный предпочтительно из материала Kevlar, при помощи закрепляющего устройства 35 прикреплен своими концами к нижним концам изогнутых поворотных рычагов 36 и 37, соответственно. Балансирующее устройство с ремнем 34 установлено хорошо известным способом с обеспечением уравновешивания силы, переданной при нагрузке от рук тренирующегося человека к рычагам 42 и 43; таким образом, для получения эффекта рычаги не нужно перемещать на одинаковое расстояние от тренирующегося из-за того, что в большинстве случаев правая и левая рука тренирующегося обладают разной силой.
На противоположных верхних концах рычагов 36 и 37 установлены рычажные звенья 38 и 39, которые могут двигаться во всех направлениях, например, при помощи сферического шарнира. В свою очередь рычаги 38 и 39 на своих других концах могут быть соединены с возможностью свободного движения во всех направлениях с соединительными втулками 40 и 41, установленными на тяговых и прессовых рычагах 42 и 43, которые в свою очередь своими верхними концами присоединены с возможностью свободного поворота к рамной конструкции 12 в местоположениях 44 и 45, соответственно. На нижних концах рычагов 42 и 43 выполнены рукоятки 46. Поворотные рычаги 36 установлены на общем сквозном валу 47, закрепленном в рамной конструкции 13. Поворотные рычаги 36 установлены на указанном валу 47 с возможностью свободного поворота независимо друг от друга. Ограничитель 47а ограничивает движения поворотных рычагов в одном направлении поворота.
На фиг.1 - фиг.6 изображен гидравлический цилиндр 48, который своим одним концом 49 установлен на балке (не показана), неподвижно закрепленной между балками 6 и 7. Другой конец 50 цилиндра 48 входит в нижнюю поперечную балку 51 внутренней рамы 8. За счет приведения в действие цилиндра 48 внутренняя рама 8 части 2 обоймы с грузами поворачивается вокруг поворотных осей 9 и 10, что лучше всего видно из фиг.3 и фиг.5. Цилиндр 48 приведен как образец устройства, применяемого для поворота внутренней рамы 8 относительно наружной рамы 11. Разумеется, для выполнения этой функции могут использоваться другие известные устройства, соответствующие раме, описанной в прилагаемой формуле изобретения, например линейный электродвигатель и тому подобное.
Как видно из фиг.1, человек, которому предстоит заниматься на тренажере 1, выполненном согласно изобретению, садится на кресло 52, а затем захватывает рукоятки 46, выполненные на рычагах 42 и 43. Для облегчения положительной фазы движения, а именно когда человек выжимает рычаги 42 и 43 в наружном направлении от своего корпуса, внутренняя рама поворачивается согласно фиг.3 таким образом, что сила, которая требуется для подъема верхнего набора 18 грузов, уменьшается за счет наклона внутренней рамы 8, при этом верхний набор 18 грузов скользит по направляющим штангам 14 и 15, и сила, которая требуется для отжатия рукояток вперед, может быть уменьшена более чем на 50%. Положительная сила, которая требуется для подъема грузов, будет существенно меньше, чем отрицательная сила, а именно, более чем на 30%, точнее, около 40%. Когда человек начинает отрицательную фазу движения, то есть перемещает рычаги 42 и 43 во внутреннем направлении к своему корпусу, к положению остановки/начальному положению, в котором ограничитель 47а упирается в рамную конструкцию 13, внутренняя рама 8 поворачивается обратно в свое исходное вертикальное положение, в котором человек испытывает полную нагрузку от весового набора 18. Поворот внутренней рамы при помощи цилиндра 48 происходит соответственно автоматически за счет управляющего блока (не показан), который посредством датчиков контролирует движение ремня 22 и поворачивает внутреннюю раму к положению, представленному на фиг.3, если ремень движется в направлении стрелок 53, и к положению, представленному на фиг.4, если ремень движется в направлении стрелок 54.
Как описано выше, внутренняя рама 8 установлена на поворотных осях 9 и 10 с возможностью поворота, так что рама может наклоняться в разные положения в зависимости от разницы в нагрузке, получаемой при отрицательных и положительных фазах движений, как описано выше. Подвешивание внутренней рамы 8 в поворотных осях, проиллюстрированное на чертежах, не является ограничением, в действительности важным моментом является то, что рама 8 может поворачиваться вокруг по существу горизонтальной оси. Вместо поворотных осей можно использовать один вал, предпочтительно выходящий за пределы основного контура рамы 8.
В следующем варианте выполнения предложенного тренажера, который изображен на фиг.9 и фиг.10, грузы 16 направляются при помощи противоположных направляющих роликов 61, которые расположены на обоих коротких концах груза. Каждый ролик 61 установлен на валу 62 и может двигаться вперед и назад в рельсах 63, выполненных с каждой стороны наклонной рамы 8 тренажера. Направляющие ролики 61 могут быть выполнены в виде твердых круглых рукояток, выполненных предпочтительно из материала с низким коэффициентом трения или покрытых таким материалом. Кроме того, ролики 61 могут представлять собой небольшие колесики, которые могут перемещаться в рельсах 63. Подъемная штанга 17 проходит сквозь центральное отверстие 16а, выполненное в грузах 16.
В варианте выполнения, который не показан на чертежах, направляющие ролики, представленные на фиг.9 и фиг.10, могут быть выполнены в других местах грузов, например оба ролика могут быть выполнены на любой длинной стороне груза, а не на противоположных коротких сторонах. В данном случае рельсы установлены не на наклонной раме, а поперек длинных сторон грузов и прикреплены к раме.
В следующем варианте выполнения, представленном на фиг.11, предложенный тренажер имеет дополнительное усовершенствование, заключающееся в том, что набор грузов с роликами, представленный на фиг.9 и фиг.10, выполнен как можно короче относительно его высоты. В данном варианте выполнения грузы 16 направляются при помощи двух направляющих роликов 71, расположенных на каждом конце груза, при этом указанные ролики установлены таким образом, что на одном грузе ролики установлены на противоположных концах, но в диаметрально противоположных углах, причем следующий груз повернут на 180°, поэтому ролики двух следующих друг за другом грузов отчасти дублируют друг друга. Каждый ролик 71 установлен на валу 72 и может перемещаться вперед и назад в двух параллельных рельсах 73 и 74, выполненных с каждой стороны поворотной рамы 8 тренажера. Направляющие ролики 71 могут быть в виде твердых круглых рукояток, выполненных предпочтительно из материала с низким коэффициентом трения или покрытых таким материалом. Кроме того, ролики 71 могут представлять собой небольшие колесики, которые могут перемещаться по рельсам 73. Для направления роликов в рельсе при наклоне рамы 8 во внутренней боковой стенке каждого рельса выполнена продольная выемка. Подъемная штанга 17 проходит сквозь центральное отверстие 16а, выполненное в грузах 16.
В варианте выполнения, который не показан на чертежах, направляющие ролики, представленные на фиг.11, могут быть выполнены в других местах, например все ролики могут быть выполнены на любой длинной стороне груза, а не на противоположных коротких сторонах. В данном случае рельсы установлены не на наклонной раме, а поперек длинных сторон грузов и прикреплены к раме. Если рельсы в вариантах выполнения, изображенных на фиг.9 - фиг.11, ориентированы таким образом, что грузы будут висеть на направляющих роликах, каждый ролик можно заменить двумя параллельными колесиками, а для размещения указанных параллельных колесиков рельсы будут иметь выступы, расположенные на их наружных ребрах.
В обоих вариантах выполнения, изображенных на фиг.9 - фиг.11, по меньшей мере, один груз, находящийся между грузами, на которых установлены ролики, может быть выполнен без ролика, поскольку определенного количества грузов с роликами будет достаточно для того, чтобы направлять все грузы взад и вперед. Чтобы грузы без роликов не поворачивались вокруг подъемной штанги, они могут быть выполнены с выемками, в которые входят выступы следующего груза, имеющего направляющие ролики.
В представленном и описанном выше предпочтительном варианте выполнения тренажера согласно изобретению обеспечено то, что тренирующийся получает возможность либо поднять больший груз, чем это возможно при помощи обычного тренажера известного типа, либо выполнить большее количество подъемов того же груза, который использовался ранее.
Несмотря на то, что в описании и чертежах представлены разные варианты выполнения, тренажер, выполненный согласно изобретению, может быть видоизменен в рамках прилагаемой формулы изобретения.