СЪЕМНЫЙ ТРЕНАЖЕР БЕГУНА

Область техники.
Предлагаемая полезная модель относится к области спортивных тренажеров, в частности, к спортивным съемным тренажерам для бегунов.
Уровень техники.
В настоящее время достижение бегунами результатов, соответствующих современным мировым достижениями во всех видах бега невозможно без комплексного подхода к тренировкам спортсменов, в том числе и без использования различного типа современных тренажеров как стационарных, так и съемных.
Овладение современной техникой бега в известных спортивных тренажерах производится в основном узконаправленным биомеханическим воздействием на определенную группу мышц для развития необходимого рефлекса у спортсмена.
К таким тренажерам относится стационарный тренажер (патент России на полезную модель №43468 от 24.07.2003 г. МПК: А63В, 21/055) в котором для тренировки мышц ног и улучшения динамики кровообращения в тазобедренной области использованы два упругих накопителя, закрепленных одним концом на напольном основании, а другим на поясе бегуна.
Недостатками такого тренажера являются:
- невозможность использования тренажера при реальном беге:
- невозможность имитации на тренажере комплексного силового воздействия на спортсмена-бегуна.
Известен съемный тренажер для укрепления суставов и мышц конечностей. (заявка на изобретение №2011107163 от 28.02.2011 г. МПК: А63В, 23/12), который имеет плечевую, поясную и коленную обвязки, соединенные упругими элементами, которые создают симметричную силовую нагрузку на туловище бегуна.
Недостатком данного тренажера является невозможность имитации реальных беговых нагрузок на позвоночник, ноги и руки бегуна, а также учитывать фактор «сильной ноги» при использовании тренажера.
Известен съемный тренажер бегуна (патент России на полезную модель №35984 от 16.10.2003 г. МПК: А63В, 21/065), в котором использованы две боковые силовые накопительные системы на основе упругих элементов, устанавливаемые на бегуне при помощи грудного, поясного и коленного узлов, позволяющий имитировать беговые движения и усилия, возникающие в позвоночнике и ногах спортсмена за счет формирования дополнительного усилия на подъем бедра.
Недостатком данного тренажера является низкий уровень влияния тренажера на выработку у бегуна современных биомеханических рефлексов спринтерского бега с достижением оптимального наклона позвоночника при беге с учетом фактора «сильной ноги».
Вышеуказанный съемный тренажер бегуна по патенту РФ №35984 взят автором в качестве прототипа предлагаемого тренажера, как наиболее близкий по технической сутии достигаемому техническому эффекту при использовании.
Задачей которую автор ставил перед собой, разрабатывая новый съемный тренажер для бегуна, являлось повышение эффективности его по выработке у спортсмена современных биомеханических рефлексов спринтерского бега за счет выработки оптимального наклона позвоночника при беге с учетом фактора «сильной ноги», что достигнуто в тренажере за счет формирования в нем новых дополнительных силовых факторов и обеспечения комплексного взаимосвязанного силового воздействия новых и известных факторов на бегуна при беге.
Поставленная задача решена в тренажере, включающем следующую совокупность существенных признаков:
два упругих дуговых накопителя энергии, накапливающих энергию в толчковой фазе соответствующей ноги, установленных на бегуне со стороны спины справа и слева при помощи грудного с элементами крепления верхних концов накопителей, поясного с направляющими элементами для дуг накопителей и двух коленных с элементами крепления нижних концов накопителей узлов для формирования силового воздействия на бегуна;
- два ручных узла поочередного формирования дополнительного усилия при  движении руки снизу-вверх, передаваемого через соответствующие тросы на грудной и поясные узлы тренажера при беге;
грудной узел, снабженный на плечах левыми и правыми плечевыми направляющими тросов обжимного и ручных узлов, в подмышках - левым и правым комбинрованными элементами, каждый из которых имеет кольцо для направления обжимного троса, элемент для крепления верхнего конца упругого накопителя энергии, зажим для крепления наружной ветви силового троса от соответствующего голеностопного узла, направляющую для троса от соответствующего ручного узла, а на спине между лопатками - комбинированный направляющий элемент для ручных и обжимных тросов;
- поясной узел, снабженный спереди, на животе - комбинированным элементом с направляющими для обжимных тросов и зажимами для крепления концов тросов от ручных узлов, на лобковой части - кольцом для направления обжимных тросов, а со спины, на крестце - элементом с направляющими для боковых упругих накопителей энергии, а под копчиком - зажимами для крепления внутренних ветвей силового троса от голеностопного узла, и кольцом для направления обжимных тросов левыми, а также левыми и правыми тазовыми направляющими обжимных тросов, установленными и спереди и со спины;
- два коленных узла, каждый из которых снабжен элементом для крепления нижнего конца дугового накопителя энергии, и направляющими для ветвей троса соответствующего голеностопного узла, концы которых закреплены, один - в зажиме подмышечного комбинированного элемента грудного узла, другой - в зажиме комбинированного элемента под копчиком;
- два голеностопных узла поочередного формирования дополнительного усилия, передаваемого через соответствующие тросы на поясной и грудной узлы тренажера при беге;
- узел силового обжатия бегуна, соединяющий дуговые накопители с сиговыми элементами узлов для формирования начальных параметров нагрузки на спортсмена, обеспечения дополнительного снижения центра тяжести бегуна в безопорной фазе.
Новыми существенными признаками в предложенной совокупности являются:
- два голеностопных узла поочередного формирования дополнительного усилия, передаваемого на бегуна через соответствующие тросы на поясной и грудной узлы при беге;
- два ручных узла поочередного формирования дополнительного усилия, передаваемого через соответствующие тросы на грудной и поясные узлы при беге;
- узел силового обжатия бегуна, соединяющий дуговые накопители с силовыми элементами узлов, для формирования начальных параметров нагрузки на спортсмена и обеспечения дополнительного снижения центра тяжести бегуна в безопорной фазе;
- установка в грудном узле левых и правых плечевых направляющих обжимных и ручных тросов, левых и правых подмышечных комбинированных элементов, каждый из которых содержит кольцо для направления обжимного троса, направляющую для ручного троса, зажим для закрепления конца внешней ветви голеностопного троса, а на спине между лопатками комбинированного элемента для направления ручных и обжимных тросов;
- установка в поясном узле со спины на уровне поясницы левой и правой задних тазовых направляющих обжимных тросов, под копчиком - комбинированного элемента, содержащего кольцо для направления обжимных тросов и зажимы для крепления внутренних ветвей голеностопных тросов, а спереди на животе - комбинированного элемента, содержащего зажимы для крепления концов ручных тросов и направляющие для обжимных тросов, на уровне поясницы - правой и левой передних тазовых направляющих, а на лобковой части - кольца для направления обжимных тросов;
- установка в каждом коленном узле с боковых сторон колена направляющих для ветвей голеностопного троса для закрепления последних в зажимах комбинированных элементов под мышкой и под копчиком.
Новыми существенными признаками в частных случаях реализации тренажера являются:
- выполнение каждого голеностопного узла в виде основания с П-образной, наклонной к основанию стойкой на задней части, для закрепления на нем шипованной части туфли бегуна с возможностью прокачки вокруг передка туфли (по типу прокачки ботинка в лыжном креплении), поджатия подвижной части туфли в безопорной фазе бега посредством упругих элементов к трубчатой перекладине стойки, через которую пропущен силовой трос, внешняя ветвь которого подсоединена к зажиму соответствующего комбинированного элемента под подмышкой, а внутренняя - к зажиму комбинированного элемента под копчиком;
- выполнение каждого ручного узла в виде перчатки, соединенной на запястье через упругий элемент с тросом, пропущенным сначала через соответствующие плечевую направляющую и направляющую комбинированного элемента между лопатками, а затем через направляющую комбинированного элемента под подмышкой другого плеча и закреплена в зажиме комбинированного элемента на животе:
- выполнение узла силового обжатия в виде двух, регулируемых по длине тросов, каждый из которых установлен в направляющих элементах коленного, поясного и грудного узлов зеркально по отношению друг к другу, при этом, например, трос, закрепленный, на левом коленном узле снаружи, далее пропущен через направляющий элемент на лобковой части, затем через поясные переднюю правую тазовую направляющую и направляющую комбинированного элемента на животе - на левую плечевую направляющую, далее через кольцо левого комбинированного элемента под мышкой, опять в левую плечевую направляющую, затем через направляющую комбинированного элемента между лопатками, заднюю правую газовую направляющую, лобковое кольцо и вновь к точке крепления на левом коленном узле:
- выполнение каждого коленного узла спереди в виде опорного элемента, соединенного для поджатия по бокам ремнями с витком плоской пружины, установленной на ноге сзади и снабженной стойкой для закрепления нижнего конца соответствующего дугового накопителя энергии.
По мнению авторов, вышеуказанные новые признаки можно считать в предложенной совокупности существенными, т.к. до настоящего времени в известных тренажерах для бегунов еще не удавалось объединить в единую регулируемую систему комплексные силовые воздействия для формирования оптимального угла наклона позвоночника с учетом фактора «сильной ноги» спортсмена.
Краткое описание чертежей
Предложенный тренажер представлен на фиг.1-5 где:
- на фиг.1 представлен общий вид тренажера на бегущем спортсмене:
- на фиг.2 представлен вид бегуна с одетым тренажером спереди;
- на фиг.3 представлен вид бегуна с одетым тренажером сзади;
- на фиг.4 представлен вид бегуна с одетым тренажером сбоку.
На фиг.2-4 представлены следующие графические обозначения тросов:
А. (------) тросы обжимного узла;
В. (оооооооо) - тросы ручных узлов;
С.(-о-о-о-о-) - тросы голеностопных узлов.
Осуществление полезной модели.
Предлагаемый съемный тренажер (фиг.1) содержит два упругих дуговых накопителя энергии 1 и 2, накапливающих энергию в толчковой фазе соответствующей ноги, установленных на бегуне сзади справа и слева при помощи грудного 3, поясного 4 и двух коленных 5 и 6 узлов для формирования силового воздействия на подъем бедра и позвоночник бегуна при беге.
Кроме того, в состав тренажера входят еще две силовые системы в виде двух (левого и правого) голеностопных узлов - 7, 8 и двух (левого и правого) ручных узлов - 9, 10.
Голеностопные узлы 7, 8 предназначены для поочередного формирования дополнительного усилия передаваемого через соответствующие тросы на поясной 4 и грудной 3 узлы при беге.
Ручные узлы 9, 10 также предназначены для поочередного формирования дополнительного усилия, передаваемого через соответствующие тросы на грудной 3 и поясной 4 узлы при беге.
Кроме того, в состав тренажера входят два коленных узла 5 и 6, каждый из которых снабжен направляющими для тросов голеностопных узлов 7, 8 к поясному 4 и грудному 3 узлам, а также элементами для крепления нижних концов дуговых накопителей энергии 1, 2.
Соединяющим все узлы в единое целое, позволяющим обеспечить комплексное взаимосвязанное силовое воздействие на бегуна при беге, является узел силового обжатия 11 на основе двух регулируемых по длине идентичных тросовых систем.
Именно благодаря наличию в совокупности такого узла. объединяющего все формируемые в тренажере силовые факторы вместе, достигается технический эффект - повышение эффективности тренажера по выработке у бегуна современных биомеханических рефлексов спринтерского бега за счет оптимального наклона позвоночника при беге с учетом фактора «сильной» ноги.
Каждый из двух упругих дуговых накопителей энергии 1 (2), накапливающих энергию в конце опорной фазы соответствующей ноги, выполнен в виде двух, скрепленных между собой под регулируемым углом упругих дуг (левый - 12, 13 правый - 14, 15).
Нижние концы 16, 17 накопителей 1, 2 закреплены на стойках 18, 19 (фиг.4) коленных узлов 5, 6, сзади на уровне колена, а верхними концами 20, 21 - на стойках 22, 23 (фиг.2) каждого комбинированного элемента 24, 25 (фиг.3) под подмышкой грудного узла 3.
Причем в правом дуговом накопителе энергии 2 крепление осуществлено со стороны груди, а в левом 1 - со стороны спины (с учетом левой «сильной» ноги).
При этом дуги 13 левого и 14 правого накопителей энергии 1, 2 для сохранения положения накопителей при беге и обеспечения силового воздействия на корпус бегуна с учетом левой «сильной» ноги, со стороны спины размещены в направляющих 26, 27 (фиг.1, 3), размещенных на концах крестцового элемента 28, выполненного в виде двуплечего упругого качающегося рычага.
Грудной узел 3, снабжен:
- на плечах - левыми 29, 30 и правыми 31, 32 плечевыми направляющими для тросов 33, 34 (фиг.2) обжимного узла 11 и тросов 35, 36 (фиг.3) ручных узлов 9, 10:
- в подмышках - левым 24 и правым 25 комбинированными элементами, каждый из которых имеет направляющее кольцо 37 (38) для обжимного троса 33 (34), стойку 22 (23) для крепления верхнего конца 20 (21) накопителя энергии 1 (2), зажим 39 (40) для крепления наружной ветви голеностопного троса 41 (42) и направляющую 43 (44) для троса 35 (36) соответствующего ручного узла 9 (10);
а на спине между лопатками - комбинированным направляющим элементом 45 для обжимных 33, 34 и ручных 35, 36 тросов.
Поясной узел 4 имеет:
со стороны спины крестцовый комбинированный элемент 28 с направляющими 26, 27 для дуговых накопителей энергии 1, 2;
- под копчиком - комбинированный элемент 46 с зажимами 47, 48 для внутренних ветвей голеностопных тросов 41, 42 и направляющим кольцом 59 для обжимных тросов 33, 34.
а спереди, на животе - комбинированный элемент 49 с зажимами 50, 51 для крепления концов тросов 35, 36 от ручных узлов 9, 10, и направляющими 52, 53 для обжимных тросов 33, 34, а на лобковой части - кольцом 54 для направления обжимных тросов 33, 34, и кроме вышеуказанного, поясные передние - 55, 56 и поясные задние - 57, 58 направляющие для обжимных тросов 33, 34.
Каждый из двух коленных узлов 5, 6 (фиг.4) содержит:
- спереди опорную чашечку 60 (61), соединенную по бокам ремнями 62 (63) с поджимающей плоской пружиной 64 (65), установленной на ноге сзади и снабженной стойкой 18 (19) для закрепления нижнего конца 16 (17) дугового накопителя энергии 1 (2):
- с боковых сторон колена установлены направляющие 66, 67 (68, 69) для наружной и внутренней ветвей голеностопного троса 41, 42 (45, 46), подсоединяемых, соответственно, к зажиму 39 (40) подмышечного комбинированного элемента 24 (25) и зажиму 47 (48) комбинированного элемента 46 под копчиком:
- с внешней боковой стороны на ремне 62 (63) размешен элемент крепления 70 (71) кондов обжимного троса 33 (34).
Каждый из двух голеностопных узлов 7, 8 содержит:
- основание 72 (73) с П-образной наклонной к основанию стойкой 74 (75) на задней части, для закрепления на нем шипованой части туфли бегуна, с возможностью прокачки вокруг передка туфли по типу лыжного ботинка в лыжном креплении (элементы крепления не показаны);
- упругий элемент 76 (77) для поджатия туфли к трубчатой стойке 74 (75) в безопорном положении стопы бегуна;
- голеностопный трос 41 (42), пропущенный через отверстие в перекладине стойки 74 (75) с возможностью перемещения, наружная ветвь которого подсоединена к зажиму 39 (40) комбинированного элемента 24 (25) под подмышкой грудного узла 3 (4), а другая - к зажиму 47 (48) комбинированного элемента 46 под копчиком.
Каждый из двух ручных узлов 9, 10 (фиг.2, 3 , 4) содержит перчатку 78 (79), соединенную на запястье через упругий элемент 80 (81) тросом 35 (36), пропущенным через соответствующую плечевую направляющую 29 (31), затем через направляющую комбинированного элемента 45 между лопатками, далее через направляющую 43 (44) под подмышкой другого плеча и закреплена в зажиме 50 (51) комбинированного элемента 49 на животе /
Узел силового обжатия бегуна выполнен в виде двух регулируемых по длине тросов 33 (34), каждый из которых установлен в направляющих элементах коленных 5, 6, поясного 4 и грудного 3 узлов зеркально по отношению к другому.
Так, при закреплении конца обжимного троса 33 (фиг.4) на ремне 62 левого коленного узла 5 в зажиме 70, далее трос пропускается через направляющее кольцо 54 на лобковой части поясного узла 4, затем через поясную переднюю правую направляющую 56 и направляющий комбинированный элемент 49 на животе - на левую плечевую направляющую 30, далее через левое подмышечное кольцо 37, опять в левую плечевую направляющую 29, затем через направляющую межлопаточного комбинированного элемента 45, заднюю правую поясную направляющую 58, лобковое кольцо 54 и вновь к точке крепления в зажиме 70 на ремне 62 левого коленного узла 5.
Конец второго обжимного троса крепится в зажиме 71 на ремне 63 правого коленного ума 6 снаружи и зеркально повторяет все вышеописанные направляющие элементы для троса на левой стороне.
Как показала практика, одевание тренажера на бегуна, подгонка и отладка всех его элементов производится в помещении с обязательным участием тренера или другого компетентного ответственного лица, в соответствии с планом тренировок.
Натяжение дуговых накопителей энергии 1 и 2 регулируются в соответствии с индивидуальными антропологическими данными бегуна путем изменения фиксированного угла между дугами 12, 13 и 14, 15.
Величина силового обжатия бегуна обжимными тросами 33, 34 (изменение длины тросов) может изменяться, например, резьбовым элементом, включенным в цепь каждого обжимного троса, или отдельным натяжным ремнем (на чертежах не указаны).
Величина прижатия опорных коленных чашечек 60, 61 к коленке осуществляется поджатием или ослаблением пружинных элементов 64, 65 винтами 90 (91).
Регулировка натяжения ручных 35, 36 и голеностопных 41, 42 тросов соединенных соответственно с упругими накопителями энергии 80, 81 и или 76, 77, осуществляется индивидуально тренером зажимами 50, 51, 39, 40 и 47, 48 комбинированных элементов на животе 49, под подмышками 24, 25 и под копчиком 46.
После данного этапа, в зависимости от поставленных тренером задач, производятся имитация бега на месте, небольшие проходы с подпрыгиванием, потом пробежки и т.п.
Особенностью разработанного тренажера является то, что в нем на фоне формирования комплекса взаимосвязанных силовых регулируемых факторов воздействия на бегуна при беге учтен фактор «сильной ноги» спортсмена (в отраслевой литературе - толчковая», что очень важно при выработке биомеханических рефлексов, соответствующих современной динамике бега.
рассмотрим взаимодействие узлов тренажера для бегуна, v которого более «сильной ногой» является левая нога.
Предположим, что спортсмен выполняет опорную фазу левой ногой.
Происходит энергичное выпрямление левой ноги (бедро - вниз), а правая рука энергично идет назад-вниз, одновременно бедро правой ноги идет вперед-вверх, а левая рука движется вперед-вверх.
При этом в левом дуговом накопителе энергии 1 концы 20 и 16 разводятся за счет движения левого коленного узла 5 и происходит накопление энергии дугами 12, 13, а в правом дуговом накопителе 2 наоборот - производится отдача энергии накопителем (концы дуг 14, 15 сходятся).
В левом голеностопном узле 7 растягивается упругий элемент 76 (накопление энергии), в правом упругом элементе 77 наоборот - в безопорной фазе производится его сжатие, т.е идет отдачи энергии.
В левом ручном узле 9 сжимается растянутый на предыдущем шаге упругий элемент 80 (фаза отдачи энергии), а в правом ручном узле 10 рука при движении вниз-назад растягивает через трос 36 соответствующий упругий элемент 81.
Распределение сил следующее.
Верхний конец 20 правого накопителя энергии 2 «давит»» на корпус бегуна справа со стороны груди. Нижний конец 17 правого накопителя 2 «давит» на коленный узел 6 сзади, помогая движению правого бедра (более слабой ноги спортсмена) вверх.
При движении правой руки назад вверх упругий элемент 81 растягивается (накопление энергии), напрягая через трос 36 правую руку, что приводит к дополнительному давлению на корпус бегуна вниз.
Упругий элемент 80 левого ручного узла 9 помогает левой руке энергично двигаться вверх (упругий элемент сжимается, отдает энергию), т.е. как бы «расслабляет» левую половину корпуса бегуна от усилия силового троса 35.
Всвязи с тем, что туфля левой ноги спортсмена прижата к основанию 72, перекладина 74 ослабляет натяжение троса 41, и соответственно уменьшает натяжение левого обжимного троса 33, а, стало быть, и давление на корпус бегуна с левой стороны.
В правом голеностопном узле 8 (туфель упругим элементом 77 прижат к перекладине стойки 75), что вызывает натяжение троса 42 и, как следствие, обеспечивает натяжение правой ветви обжимного троса 34, которое перед тренировкой было выставлено тренером.
Результат этих силовых воздействий - обеспечение «планового» наклона корпуса бегуна вперед под определенным углом, ускоренное продвижение вперед-вверх правого бедра «слабой» правой ноги.
Рассмотрим безопорную фазу бега после толчка левой «сильной» ногой (фаза когда обе ноги не касаются беговой дорожки).
Как только левая нога поднимается в безопорную фазу упругий элемент 76 сжимается, поджимает туфель левой ноги к перекладине стойки 74, в результате чего возрастает натяжение троса 41, и, как следствие, усиливается натяжение левой ветви обжимного троса 33.
Верхний конец 20 левого дугового накопителя 1 давит со стороны спины на левое плечо (начинается процесс отдачи накопленной энергии) и на коленный узел 5 сзади, помогая подъему левого бедра.
В тоже время правая нога при движении вниз начинает сжимать дуговой накопитель 2, при этом упругий элемент 77 голеностопного правого узла 8 также сжат, что обеспечивает натяжение троса 42, дополнительное подтяг правой ветви обжимного троса 34. не давит на плечевую петлю обжимного троса 34.
Ручные упругие элементы 80, 81 в середине безопорной фазы бега также находятся в силовом равновесии.
Таким образом, в середине безопорной фазы 34 к силовому воздействию на корпус спортсмена со стороны левого дугового накопителя 1 добавляются дополнительные (по отношению к первичному, до тренировки выставленному натяжению) обжимных тросов 33, 34 от голеностопных узлов 7 и 8, что позволяет понизить центр тяжести бегуна и сформировать дополнительный наклон туловища к дорожке.
Рассмотрим опорную фазу правой ноги.
Как только опорная часть основания 73 с правой ногой бегуна коснется беговой дорожки упругий элемент 77 начинает растягиваться, ослабляя натяжение троса 42, и ослабление плечевой петли обжимного троса 34 до априорно настроечной.
В это же время верхний конец 21 дугового накопителя 2 начинает усиливать давление спереди на грудь бегуна, что помогает ему к концу данной фазы бега вновь принять положение в соответствии с настройками дуговых накопителей 1, 2.
Т.Е. при опорной фазе бега тренажер обеспечивает более высокое положение центра тяжести бегуна относительно беговой дорожки, чем в безопорной, что является одной из составляющих решаемой тренажером задачи.
Далее цикл повторяется.
Т.о. конструкция тренажера позволяет связать все силовые воздействия на корпус бегуна в единую взаимосвязанную систему, при которой на последнего кроме боковых накопителей 1, 2 дополнительно воздействуют вышеуказанные силовые факторы, заставляющие в результате уменьшать угол наклона корпуса бегуна безопорной фазе бега (понижать центр тяжести бегуна), что в сочетании с уменьшением времени на подъем и опускание ног при беге и повышения нагрузки на слабейшую ногу является условием повышения эффективности тренажера по формированию биомеханических рефлексов, соответствующих современной динамике бега.
При изготовлении деталей и узлов тренажера используются общеизвестные в индустрии спортивных изделий материалы и технологии.
Авторами изготовлен опытный образец тренажера, испытания которого в реальных условиях подтвердили положительный, технический эффект, изложенный в материалах заявки.
В настоящее время проводится работа по изготовлению опытной партии тренажеров для использования в группах спортсменов высокой спортивной квалификации.