EA020044B1

EA020044B1 - Лыжный тренажер

Info

Publication number: EA020044B1
Application number: EA201270594A
Authority: EA
Inventors: Роман Анатольевич Пастушенко
Original assignee: Роман Анатольевич Пастушенко
Priority date: 2012-05-11
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2014-08-29
Also published as: EA201270594A1; UA99808C2

Abstract

Заявляемое изобретение относится к области спорта, а также к области лечебной физкультуры и может быть использовано для проведения тренировок профессиональных спортсменов, занимающихся на беговых лыжах, горных лыжах и на сноуборде, обучающих занятий, в качестве спортивно-развлекательного аттракциона, а также для проведения посттравматических занятий с целью реабилитации больных различного характера. Лыжный тренажер содержит ленточный транспортер в виде рамы с лентой, валами и по меньшей мере одним приводом, установленный на устройствах изменения пространственного положения рамы транспортера, при этом один конец рамы тренажера снабжен опорным элементом, который опирается на шаровой шарнир, а устройства изменения пространственного положения рамы транспортера выполнены в виде двух манипуляторов, шарнирно связанных с другими концами рамы транспортера. Таким образом, заявляемое изобретение представляет собой лыжный тренажер, который за счет простоты конструкции, а также оптимального подбора конструктивных элементов и обеспечения эффективного взаимодействия между ними обеспечивает возможность максимального приближения условий тренировки к реальным условиям катания на лыжных трассах и горнолыжных спусках с использованием техники занятий беговыми лыжами, горными лыжами и сноубордом с возможностью осуществления изменения пространственного положения тренажера в целом без необходимости синхронизации работы его отдельных элементов и без необходимости остановки ленты, обеспечивающих указанное изменение пространственного положения, надежность конструкции, а также обеспечивает высокий уровень

Description

Заявляемое изобретение относится к области спорта, а также к области лечебной физкультуры и может быть использовано для проведения тренировок профессиональных спортсменов, занимающихся на беговых лыжах, горных лыжах и на сноуборде, обучающих занятий, в качестве спортивноразвлекательного аттракциона, а также для проведения посттравматических занятий с целью реабилитации больных различного характера.

В настоящее время существует достаточно большое количество вариаций лыжных тренажеров, используемых как для тренировки начинающих и профессиональных спортсменов, так и в качестве тренажеров для проведения реабилитационных занятий, а также в качестве развлекательных аттракционов. Основными критериями при оценивании подобных тренажеров является приближенность условий тренировки к реальным условиям катания, разнообразие обеспечиваемых тренажером нагрузок, обеспечение безопасности при эксплуатации тренажера, практическую реализацию работы тренажера и снижение расходов на его изготовление. Потому актуальной задачей является разработка новых конструкций тренажера, которые бы позволили обеспечить максимальную приближенность к реальным условиям катания при проведении тренировок спортсменов, а также развлекательных мероприятий с использованием подобных тренажеров и в целом имели бы более широкий спектр функциональных возможностей.

Ближайшим аналогом заявляемого изобретения, выбранным в качестве прототипа, является лыжный тренажер, описанный в авт. св. СССР № 1583111, опубликованном 07.08.90 г., содержащий ленточный транспортер в виде рамы с лентой, валами и приводом, установленный на устройствах изменения пространственного положения рамы транспортера. Устройство изменения пространственного положения рамы транспортера в данном случае представляет собой гидроцилиндры, которые связаны с рамой и поверхностью установки конструкции шаровыми шарнирами, причем шарнир каждого цилиндра представляет собой закрепленный на нижнем его торце сферический сегмент, диаметр которого меньше диаметра цилиндра для ограничения угла наклона гидроцилиндра при взаимодействии его торца с поверхностью установки конструкции. Устройство изменения пространственного положения рамы транспортера описываемого лыжного тренажера содержит четыре гидроцилиндра, каждый из которых установлен в центре каждой из сторон рамы ленточного транспортера описываемого лыжного тренажера.

К недостаткам описываемого лыжного тренажера можно отнести сложность конструкции, необходимость синхронизации работы гидроцилиндров между собой для обеспечения изменения пространственного положения рамы транспортера в вертикальной и фронтальной плоскостях, а также в двух плоскостях одновременно, сложность обеспечения высокого уровня безопасности тренирующихся ввиду отсутствия активных и/или пассивных средств безопасности, повышенные требования к помещению для монтажа оборудования ввиду больших габаритных размеров описанного тренажера, что ведет к повышенным требованиям к высоте потолка, полезной площади, нагрузкам на перекрытия.

В основу изобретения поставлена задача разработать лыжный тренажер, который за счет простоты конструкции, а также оптимального подбора конструктивных элементов и обеспечения эффективного взаимодействия между ними позволит обеспечить возможность максимального приближения условий тренировки к реальным условиям катания на лыжных трассах и горнолыжных спусках с использованием техники занятий беговыми лыжами, горными лыжами и сноубордом, также обеспечить возможность осуществления изменения пространственного положения тренажера в целом без необходимости синхронизации работы его отдельных элементов, обеспечивающих указанное изменение пространственного положения, надежность конструкции, а также возможность обеспечить высокий уровень безопасности тренирующегося и возможность установки тренажера в помещениях с небольшой высотой потолка с соблюдением действующих норм строительства, в том числе допустимого уровня нагрузок на перекрытия.

Поставленная задача решается тем, что разработан лыжный тренажер, содержащий ленточный транспортер в виде рамы с лентой, валами и приводом, установленный на устройствах изменения пространственного положения рамы транспортера, при этом один конец рамы тренажера снабжен опорным элементом, который опирается на шаровой шарнир, а устройства изменения пространственного положения рамы транспортера выполнены в виде двух манипуляторов, шарнирно связанных с концами рамы транспортера. В качестве шарниров могут быть использованы сферические шарниры, которые представляют собой шары, выполненные с возможностью вращения внутри сферической полости, образованной верхним и нижним основанием шарнира. Рама может представлять собой как две продольные балки, на которых закреплены валы, выполняющие функцию поперечных силовых элементов, так может иметь другое конструктивное исполнение. Возможна реализация заявляемого технического решения, при которой опорный элемент представляет собой поперечную балку, которая установлена под рамой и валом, и опирается на шарнир. Также возможен вариант реализации заявляемого решения, при котором опорный элемент представляет собой нижнее основание шарового шарнира, который верхним своим основанием упирается в жесткий настил.

Описанная реализация заявляемого изобретения позволяет обеспечить возможность имитации тренирующимся структуры биомеханики движений в реальных условиях, тем самым обеспечивая максимальное приближение условий тренировки к реальным условиям катания как на беговых лыжах, так и на горных лыжах, сноуборде, а также возможность осуществления изменения пространственного положения тренажера в целом без необходимости синхронизации работы его отдельных элементов, обеспечи

- 1 020044 вающих указанное изменение пространственного положения без остановки движения ленты. При этом описанная конструкция является простой и надежной за счет оптимального расположения опорных точек рамы транспортера, что позволяет обеспечить длительный срок эксплуатации тренажера, что, в свою очередь, влияет на экономическую целесообразность внедрения заявляемого тренажера и позволяет расширить сферу применения заявляемой конструкции и перечень мест ее размещения.

Возможен вариант реализации заявляемого изобретения, при котором лыжный тренажер содержит дополнительный манипулятор в месте установки переднего конца рамы транспортера, шарнирно связанный с рамой транспортера. Такая реализация позволяет обеспечить установку ленточного транспортера в горизонтальной плоскости для отработки упражнений с использованием беговых лыж по поверхности, параллельной поверхности установки, что в случае необходимости позволяет снизить нагрузку, обеспечиваемую тренирующемуся при работе на тренажере. Предпочтительно манипулятор представляет собой гидроцилиндр двухстороннего действия. Это позволяет плавно поднимать раму транспортера и опускать ее в вертикальной плоскости.

Также возможна реализация изобретения, при которой манипулятор представляет собой привод с винтовой передачей или привод с зубчатой передачей, что также позволяет плавно поднимать раму транспортера и опускать ее в вертикальной плоскости, при этом обеспечивая высокую надежность работы манипулятора.

Целесообразной является такая реализация изобретения, при которой ленточный транспортер снабжен жестким настилом, размещенным на раме. Это позволяет обеспечить необходимую жесткость, прочность и устойчивость конструкции, а также позволяет обеспечить простоту сборки тренажера в месте установки и экономию материалов при его изготовлении.

Предпочтительно жесткий настил выполнен в виде сэндвич-панели, содержащей верхний и нижний слои, между которыми размещены армирующие элементы. Также возможен вариант реализации изобретения, при котором жесткий настил выполнен в виде гофрированного листа. Такая реализация настила позволяет обеспечить скольжение ленты по поверхности настила при приведении ленточного транспортера в действие. В случае необходимости жесткий настил может быть снабжен накладками, выполненными с возможностью снижения трения между настилом и лентой.

Лента транспортера представляет собой многослойную композитную ленту, в которой есть верхний рабочий слой, выполненный из материала, имеющего низкий коэффициент трения, например полипропилен, нейлон и т.д.

Целесообразной является реализация изобретения, при которой ленточный транспортер снабжен системой автоматического увлажнения ленты для обеспечения лучшего скольжения за счет размещения, например, форсунок с электрическими клапанами в нижней части тренажера.

Целесообразной является реализация изобретения, при которой тренажер содержит блок управления, включающий программно-аппаратный комплекс, выполненный с возможностью управления работой привода ленточного транспортера, манипуляторов устройства изменения пространственного положения рамы транспортера, системой автоматического увлажнения ленты, а также с возможностью сбора, хранения и предоставления статистических данных. В качестве программно-аппаратного комплекса может быть использована ЭВМ с предварительно установленным программным обеспечением, обеспечивающим различные функции блока управления, например организацию базы данных, где хранятся статистические данные о работе тренажера, данные о тренирующихся, тренерах/операторах и т.п. Также возможным является осуществление регистрации данных о длительности тренировки, а также возможность осуществления оплаты за пользование тренажером путем использования специальных пластиковых карт, данные с которых считываются блоком управления. Это позволяет обеспечить удобство эксплуатации тренажера, а также повысить эффективность проведения тренировок путем анализа накопленной статистической информации.

Также предпочтительно блок управления снабжен пультом управления, выполненным с возможностью обеспечения интерфейса блок управления-оператор. Это позволяет обеспечить удобное и эффективное управление основными параметрами заявляемого тренажера, что, в свою очередь, позволяет осуществлять гибкую подстройку параметров тренажера под конкретные нужды тренирующегося, обеспечить различную интенсивность тренировки, различные типы нагрузок при занятиях на тренажере.

Предпочтительно блок управления снабжен системой автоматической остановки движения ленты ленточного транспортера, включающей датчики движения. Это позволяет обеспечить высокий уровень безопасности тренирующегося в случае потери им равновесия и падения.

Предпочтительно лыжный тренажер снабжен по меньшей мере одной стартовой планкой. Целесообразной является такая реализация изобретения, при которой лыжный тренажер снабжен активными и/или пассивными средствами безопасности, что позволяет обеспечить высокий уровень безопасности тренирующегося и свести к минимуму возможность травмирования во время тренировки или проведения реабилитационных занятий. Например, в качестве средства безопасности может быть использована стартовая планка, страховочный подвес, защитная поверхность, ограждения. Стартовая планка крепится к раме или к жесткому настилу и является неподвижной конструкцией для осуществления старта, обеспечения удобства и безопасности тренирующегося, увеличения количества тренирующихся, которые могут

- 2 020044 одновременно тренироваться. Стартовая планка может быть размещена в передней и средней частях тренажера. Защитная поверхность крепится на ограждение тренажера, которое предназначено для предотвращения падения тренирующихся за пределы тренажера. При креплении защитной поверхности в задней части тренажера она позволяет смягчить удар при падении тренирующегося; при креплении на боковых частях тренажера - предотвращает попадание снаряжения и частей тела тренирующегося между элементами ограждения; при размещении на помосте или на неподвижных участках тренажера предотвращает повреждение окружающих людей, находящихся возле тренажера.

Предпочтительно ленточный транспортер выполнен с возможностью работы в режиме реверса, что позволяет обеспечивать различные режимы проведения тренировок, особенно при занятии на беговых лыжах. Для обеспечения работы в режиме реверса устанавливают дополнительный привод на нижний вал ленточного транспортера, который осуществляет реверсивное движение ленты, что позволяет устранить собирание бугров и проскальзывание ленты, которые могут происходить в случае реверсной работы привода на верхнем валу ленточного транспортера.

Перечень графических материалов

Фиг. 1 - общий вид одного из вариантов реализации лыжного тренажера; фиг. 2 - частичный вид первого варианта реализации опорного элемента; фиг. 3 - частичный вид второго варианта реализации опорного элемента; фиг. 4 - вид сзади лыжного тренажера в положении Подъем; фиг. 5 - вид сзади лыжного тренажера в положении Наклон;

фиг. 6 - вид сзади лыжного тренажера в положении Наклон и подъем.

На фиг. 1 представлен общий вид первого варианта реализации лыжного тренажера. Лыжный тренажер содержит ленточный транспортер 1 в виде рамы 2 с лентой 3, валами 4 и 5, приводами 6 и 7, один из которых установлен на устройстве 8 изменения пространственного положения рамы 2 транспортера 1. На фиг. 1 представлен опорный элемент 9, на который установлен передний конец рамы 2 транспортера 1, опирающийся на шаровой шарнир 10 (фиг. 2, 3). Устройство 8 изменения пространственного положения рамы 2 транспортера 1 выполнено в виде двух манипуляторов 11, связанных с помощью шарниров 10 с концами рамы 2 транспортера 1. Также на фиг. 1 представлен жесткий настил 12, пульт управления 13 блока управления 14, установленный на помосте 15, неподвижные участки 16, являющиеся частью жесткого настила 12, ограждение 17, стартовая планка 18, рама 19 для крепления средств безопасности, например страховочного подвеса, датчики движения 20, защитная поверхность 21, накладки снижения трения 22, продольные балки 23, система увлажнения 24 (нумерация указана в порядке упоминания элементов при описании чертежа).

На фиг. 2 представлен частичный вид первого варианта реализации опорного элемента 9, который выполнен в виде поперечной балки, установленной под рамой 2 и валом 5, и опирается на шарнир 10.

На фиг. 3 представлен частичный вид второго варианта реализации опорного элемента 9, который представляет собой нижнее основание шарового шарнира 10, который верхним своим основанием упирается в жесткий настил 12.

На фиг. 4 представлен вид сзади лыжного тренажера в положении Подъем. Позиции на чертеже совпадают с позициями на фиг. 1.

На фиг. 5 представлен вид сзади лыжного тренажера в положении Наклон. Позиции на чертеже совпадают с позициями на фиг. 1.

На фиг. 6 представлен вид сзади лыжного тренажера в положении Наклон и подъем. Позиции на чертеже совпадают с позициями на фиг. 1.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

При введении оператором соответствующих управляющих команд на пульте управления 13 блока управления 14 последний генерирует и подает управляющий сигнал на один из приводов 6 или 7 ленточного транспортера 1 и/или манипуляторы 11. В качестве привода используются электродвигатели, которые через ременную передачу передают крутящий момент на вал 4 или 5, что приводит в движение ленту

3. В случае необходимости осуществляют регулировку скорости вращения ленты 3, а также изменяют направление её вращения.

Для изменения пространственного положения рамы 2 транспортера 1 приводят в действие манипуляторы 11, которые в свою очередь осуществляют подъём и/или наклон рамы 2 транспортёра 1 относительно плоскости установки. При подъеме манипуляторов 11 происходит подъём рамы 2 транспортёра 1 (фиг. 4). При подъеме одного из манипуляторов 11 осуществляется поперечный наклон тренажера во фронтальной плоскости (фиг. 5) влево или вправо соответственно. Также возможен одновременный подъем в вертикальной плоскости и наклон во фронтальной плоскости (фиг. 6).

Для имитации катания на горных лыжах и сноуборде тренирующийся становится лицом к стартовой планке 18 и может удерживаться за неё руками. При введении оператором соответствующих управляющих команд на пульте управления 13 блока управления 14 последний генерирует и подает управляющий сигнал на привод 6 ленточного транспортера 1 и/или манипуляторы 11. В качестве привода используются электродвигатели, которые через ременную передачу передают крутящий момент на вал 4, что приводит ленту 3 в движение. Лента 3 движется навстречу тренирующемуся. Увеличивая трение ме

- 3 020044 жду лыжами и лентой (кантами лыж или сноуборда), тренирующийся будет подниматься вверх по склону, а снижая - будет спускаться вниз под действием силы тяжести. В этом положении путем изменения направления кантов лыж или сноуборда он может совершать перемещения в поперечной плоскости движущейся ленты 3 влево-вправо, что и является предметом тренировки. Изменяя одновременно скорость вращения ленты 3, пространственное положение рамы 2 транспортера 1 в вертикальной и фронтальной плоскостях максимально приближают занятие на тренажёре к реальным условиям катания.

Для имитации катания на беговых лыжах тренирующийся становится спиной к передней части тренажера. При введении оператором соответствующих управляющих команд на пульте управления 13 блока управления 14 последний генерирует и подает управляющий сигнал на привод 7 ленточного транспортера 1 и/или манипуляторы 11, при этом ленточный транспортер 1 работает в режиме реверса. В качестве привода используются электродвигатели, которые через ременную передачу передают крутящий момент на вал 5, что приводит ленту 3 в движение. Лента 3 движется в режиме реверса. Совершая типичные движения для движения на беговых лыжах, тренирующийся может/будет оставаться на месте относительно участков 16, а лента 3 будет проскальзывать под ним. Для приближения к реальным условиям катания можно изменять угол поперечного наклона рамы 2 таким образом, чтобы тренирующийся двигался с более или менее крутым уклоном под гору; изменять угол продольного наклона рамы 2, чтобы имитировать боковые наклоны трассы. Изменяя одновременно скорость вращения ленты 3, пространственное положение рамы 2 транспортера 1 в вертикальной и фронтальной плоскостях максимально приближают занятие на тренажере к реальным условиям катания.

Для обеспечения безопасности на ограждении 17 рамы 2 транспортера 1 установлены датчики движения 20, при срабатывании датчика происходит остановка движения ленты 3.

Для уменьшения трения между лыжами и лентой 3 и максимального приближения коэффициента трения между лыжами и лентой 3 к коэффициенту трения между лыжами и реальным снегом могут использовать автоматическую систему увлажнения 24 ленты 3, управляемую блоком управления 14, например распыление воды или жидкости другого типа, или осуществлять увлажнение вручную.

Монтаж лыжного тренажера осуществляется следующим образом.

Осуществляется сбор несущей конструкции, которая в данном случае представляет собой раму 2 и жесткий настил 12, закрепляемый на раме 2. На раме 2 в верхней части устанавливают привод 6 и вал 4, в нижней части на несущей конструкции крепят вал 5 и, в случае необходимости, привод 7. В случае необходимости, жесткий настил 12 снабжают накладками 22, выполненными с возможностью снижения трения между настилом 12 и лентой 3. Между валами 4 и 5 натягивают ленту 3. Далее передний конец рамы 2 тренажера снабжают опорным элементом 9, который опирается на шаровой шарнир 10, и монтируют устройство 8 изменения пространственного положения рамы 2 транспортера, выполненное в виде двух манипуляторов 11, шарнирно связанных с задними концами рамы 2 транспортера 1. Осуществляют предварительное регулирование устройства 1. Далее тренажер снабжают блоком управления 14, системой автоматической остановки движения ленты 3 ленточного транспортера 1, включающей датчики движения 20, автоматической системой увлажнения 24 ленты 3, активными и/или пассивными средствами безопасности. После осуществления монтажных работ проводят окончательную настройку тренажера и его испытания, после чего тренажер запускают в эксплуатацию.

Таким образом, заявляемое изобретение представляет собой лыжный тренажер, который за счет простоты конструкции, а также оптимального подбора конструктивных элементов и обеспечения эффективного взаимодействия между ними обеспечивает возможность максимального приближения условий тренировки к реальным условиям катания на лыжных трассах и горнолыжных спусках с использованием техники занятий беговыми лыжами, горными лыжами и сноубордом с возможностью осуществления изменения пространственного положения тренажера в целом без необходимости синхронизации работы его отдельных элементов и без необходимости остановки ленты, обеспечивающих указанное изменение пространственного положения, надежность конструкции, а также обеспечивает высокий уровень безопасности тренирующегося и возможность установки тренажера в помещениях с соблюдением действующих норм строительства.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Лыжный тренажер, содержащий ленточный транспортер в виде рамы с лентой, валами и по меньшей мере одним приводом, установленный на устройствах изменения пространственного положения рамы транспортера, отличающийся тем, что один конец рамы транспортера снабжен опорным элементом, представляющим собой поперечную балку, которая опирается на шаровой шарнир, размещенный по ее центру, а устройства изменения пространственного положения рамы транспортера выполнены в виде двух манипуляторов, шарнирно связанных с другими концами рамы транспортера.
2. Лыжный тренажер по п.1, отличающийся тем, что манипулятор представляет собой гидроцилиндр двухстороннего действия.
3. Лыжный тренажер по п.1, отличающийся тем, что манипулятор представляет собой привод с винтовой передачей.

- 4 020044
4. Лыжный тренажер по п.1, отличающийся тем, что манипулятор представляет собой привод с зубчатой передачей.
5. Лыжный тренажер по п.1, отличающийся тем, что ленточный транспортер снабжен жестким настилом, размещенным на раме.
6. Лыжный тренажер по п.5, отличающийся тем, что жесткий настил выполнен в виде сэндвичпанели, содержащей верхний и нижний слои, между которыми размещены армирующие элементы.
7. Лыжный тренажер по п.5, отличающийся тем, что жесткий настил выполнен в виде гофрированного листа.