УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕНИРОВКИ ВЕСТИБУЛЯРНОГО АППАРАТА
DEVICE FOR TRAINING OF VESTIBULAR APPARATUS

Изобретение относится к устройствам для тренировки вестибулярного аппарата у летчиков, космонавтов, спортсменов и может быть использовано также в парках и зонах отдыха трудящихся как устройство для развлечений.
Известно устройство для тренировки вестибулярного аппарата (СССР SU №1535558 М. кл. A63G 31/02. Б.И. №40, 1980). Оно имеет шарнирно связанный с приводными кривошипами и расположенный под углом к ним дополнительный кривошип с пальцем и кинематически с ним вал с экраном, при этом кабина расположена на пальце дополнительного кривошипа, а угловые и линейные параметры противолежащих звеньев и произведения их длин на синус угла скрещивания осей шарниров смежных звеньев равны между собой.
Кроме этого устройство имеет гидроцилиндр для связи основания со станиной.
Недостаток устройства заключается в наличии двух источников для привода одной кабины - от электродвигателя и от гидроцилиндра, который приводится от гидронасоса через гидрораспределитель. Это усложняет конструкцию устройства. Кабина имеет вращение вокруг оси пальца и вращение относительно второго шарнира неподвижного звена с качанием от гидроцилиндра с небольшим углом. Эти движения не создают сильного тренировочного эффекта и развлекательности.
Наиболее близким техническим решением к предложенному является известное устройство для развлечений (СССР SU №1442241 М. кл. A63G 31/02 Б.И. №45, 1988).
Оно содержит источник привода, смонтированную на основании стойку, приводной вал, связанный с кривошипом, и кабину, шарнирно соединенный со свободным концом стойки и расположенный параллельно приводному валу дополнительный вал. При этом кривошип выполнен в виде рычагов, один из которых расположен под острым углом к стойке и шарнирно соединен одним концом с дополнительным валом, а другой - соосно приводному валу и шарнирно соединен одним концом с ним, другие свободные концы рычагов шарнирно соединены с кабиной, а длина рычагов и кабины составляет
где К - расстояние между валами.
Приводной вал кинематически соединен со стойкой, например зубчатой передачей.
Недостаток данного устройства заключается в конструктивной сложности и недостаточной надежности в работе, так как содержит шесть подвижных звеньев и три цилиндрических зубчатых колеса. Кроме того, устройство имеет только одну кабину, что снижает ее функциональные свойства. Кабина имеет ограниченную пространственную подвижность, следовательно, и тренировочный и развлекательный эффект.
Цель изобретения - упрощение конструкции устройства и повышение тренировочного эффекта и занимательности.
На фиг. 1 изображена кинематическая схема устройства для тренировки вестибулярного аппарата.
Устройство для тренировки вестибулярного аппарата включает источник привода 1 (электродвигатель с редуктором и вариатором или электродвигатель с электронным регулированием частоты вращения), выходной вал которого соединен с ведущим кривошипом 2, шатун 3, второй кривошип 4, балансир 5 и станину 6.
На концах пальца кривошипа 4 жестко закреплены две кабины 7 для пассажира или пассажиров в зависимости от назначения.
1
1
Оси вращения ведущего кривошипа 2 и балансира 5 скрещены под прямым углом, длины l балансира 5 и стойки 6 равны, геометрические оси шарниров ведущего кривошипа 2 и ведомого кривошипа 4 скрещены под углом и отстоят на кратчайшем расстоянии l, равным l=lsinα (скрещенные оси - это оси, которые не параллельны и нигде не пересекаются между собой).
Особенность кривошипов заключается в том, что кратчайшее расстояние l между осями измеряется не по материальному телу, а находится вне тела (определение этого расстояния связано с размерами подшипников шарнирных узлов и с углом а и имеет свою специфику).
1
1
1
Геометрические оси шарниров шатуна 3 параллельны, т.е. имеют угол, равный 0 или 180°, и отстоят оси на расстоянии, равном удвоенной длине балансира 5, т.е. 2l. Расстояния l и 2l, в отличии от расстояния l, измеряются по материальному телу между центрами шарниров.
Угол α скрещивания осей шарниров кривошипов можно назначать в пределах 15-55°.
Отличительными признаками предложенного устройства по сравнению с прототипом являются:
- сокращение подвижных звеньев до 4 против 9 у прототипа, следовательно, упрощение конструкции;
- наличие двух кабин, у прототипа одна кабина;
- усложненное движение двух кабин с вращением вниз головой и качанием с углом 4α, у прототипа движения проще и менее эффективны;
- параметрами кривошипов, стойки, шатуна и балансира и их взаимосвязью, обеспечивающие эффективность тренировочного эффекта - у прототипа совершенно другие параметры звеньев и меньшая эффективность.
Устройство работает следующим образом.
Пассажиры занимают место в кабинах 7 посредством трапа (на схеме не показан) и пристегиваются ремнями безопасности, затем трап убирается. Включается привод 1 или оператором, или самими пассажирами, для чего пульт управления дублируется в кабинах.
От источника привода 1 вращение передается ведущему кривошипу 2 шатуну 3 второму кривошипу 4 и балансиру 5. Кабины 7 с пассажирами будут иметь вращательное неравномерное круговое движение, причем на полуобороте головой вниз и одновременно возвратно-вращательное движение с углом качания γ=4α в другой плоскости.
Степень неравномерности вращения кабин оценивается коэффициентом δ неравномерности, определяемым выражением
Пассажиры кабин будут испытывать воздействие сложного неравномерного пространственного движения с дополнительным инерционным усилием, которые создают интенсивный тренировочный эффект или занимательность. Интенсивность воздействия можно регулировать частотой вращения ведущего кривошипа и углом а скрещивания осей шарниров кривошипов, посредством замены сменных мотылей кривошипов с разными углами скрещивания и кратчайшими расстояниями.
Устройство содержит всего 4 подвижных звена: два кривошипа, шатун и балансир, шарниры которых оформляются стандартными подшипниками качения или скольжения (как показано на фиг. 1), чем существенно упрощается его конструкция, кроме того, здесь установлены две кабины, что увеличивает в два раза пропускную способность тренировочного процесса, при высоком эффекте тренировочного воздействия на пассажира.
Пример конструктивного выполнения устройства. Отметим влияние угла скрещивания осей шарниров кривошипов на коэффициент неравномерности вращения кабин.
Примем угол α=15°, cos15°=0,9659, sin15°=0,2588, тогда по выражению (1) коэффициент будет иметь значение
Примем угол α=35°, тогда cos35°=0,8191, sin35°=0,5736
При угле α=45° cos45°=0,7071, sin45°=0,7071 и коэффициент δ равен
Как видно из примера, коэффициент δ неравномерности вращения кабин существенно возрастает с увеличением угла α скрещивания осей шарниров кривошипов от 0,5094 до 1,1767 при α=15° и соответственно при α=45°, т.е. более чем в 2 раза. Происходит и увеличение инерционного воздействия (тренировочного эффекта) более чем в два раза.