RU199785U1

RU199785U1 - MAGNETIC FLUID BIKE

Info

Publication number: RU199785U1
Application number: RU2020118516U
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Лямзин; Артём Юрьевич Сергеев; Светлана Валерьевна Шевцова; Михаил Георгович Шадинянц; Алексей Алексеевич Дущенков; Родион Олегович Бузыгин; Сергей Меркурьевич Иванов; Виталий Валерьевич Сопьяненко; Игорь Григорьевич Федоров; Андрей Петрович Цырков; Виктор Николаевич Панкратов; Сергей Евгеньевич Афанасьев; Денис Викторович Шабалин
Priority date: 2020-04-15
Filing date: 2020-04-15
Publication date: 2020-09-21

Abstract

Предложение относится к классу спортивных тренажеров, в частности к велотренажерам.Техническим результатом заявляемого тренажера является возможность реализации переменной нагрузки, изменяющейся во время выполнения движения в соответствии с физиологическими особенностями тренируемой группы мышц.Технический результат достигается тем, что в герметичном корпусе нагрузочного узла расположен поршень с электромагнитной катушкой и сквозными каналами, сообщающими подпоршневую и надпоршневую полости, заполненные магнитореологической жидкостью, при этом нагрузочный узел выполнен с возможностью управления с помощью персонального компьютера.The proposal belongs to the class of sports simulators, in particular to exercise bicycles. The technical result of the proposed simulator is the possibility of implementing a variable load that changes during the movement in accordance with the physiological characteristics of the trained muscle group. The technical result is achieved by the fact that a piston with an electromagnetic coil and through channels communicating the subpiston and overpiston cavities filled with a magnetorheological fluid, while the loading unit is configured to be controlled by a personal computer.

Description

Предложение относится к классу спортивных тренажеров, в частности к велотренажерам.The offer belongs to the class of sports simulators, in particular to exercise bikes.

Известен велотренажер (Патент на изобретение SU 1301419, А63В 23/04 / Авторы В.Г. Воронин, В.Э. Воловик, Л.П. Левин и др., опубл. 07.04.87 г.). Велотренажер содержит складную раму Х-образной формы с опорными элементами и механизмом фиксации положения шарнирно соединенных звеньев рамы относительно друг друга. На звене рамы установлены педальный механизм с закрепленными на валу шатунами-педалями и нагрузочное устройство. Нагрузочное устройство содержит маховое колесо, закрепленное на валу педального механизма и выполненное в виде дугообразных грузовых элементов, взаимодействующих с тормозной лентой, с винтовым средством регулирования ее натяжения.Known exercise bike (Patent for invention SU 1301419, А63В 23/04 / Authors V.G. Voronin, V.E. Volovik, L.P. Levin and others, publ. 07.04.87). The exercise bike contains an X-shaped folding frame with supporting elements and a mechanism for fixing the position of the hingedly connected frame links relative to each other. A pedal mechanism with connecting rods-pedals fixed to the shaft and a loading device are installed on the frame link. The loading device contains a flywheel fixed on the shaft of the pedal mechanism and made in the form of arcuate load elements interacting with the brake band, with a screw means for adjusting its tension.

Недостатком известного предложения является то, что нагрузочный узел данного тренажера не позволяет обеспечить быстрое изменение нагрузки в различных положениях педалей за период цикла их вращения.The disadvantage of the known proposal is that the load unit of this simulator does not allow for a rapid change in the load in different positions of the pedals during the period of their rotation cycle.

Наиболее близким аналогом к заявленному предложению, является тренажер (Патент на изобретение RU №2334535 / Автор A.M. Архипов, опубл. 27.11.2003 г.) содержащий нагрузочный узел, складную раму с опорными элементами и механизмом фиксации положения шарнирно соединенных звеньев рамы относительно друг друга, установленный на звене рамы педальный механизм с закрепленными на коленчатом валу шатунами-педалями.The closest analogue to the claimed proposal is a simulator (Patent for invention RU No. 2334535 / Author AM Arkhipov, publ. 27.11.2003) containing a load unit, a folding frame with supporting elements and a mechanism for fixing the position of the hingedly connected frame links relative to each other, a pedal mechanism mounted on the frame link with connecting rods-pedals fixed to the crankshaft.

Недостатком данной конструкции, как и в первом случае, является отсутствие возможности регулирования закона изменения нагрузки за один цикл вращения педалей или во время выполнения последовательных движений одной серии. То есть при использовании такой конструкции сложно обеспечить индивидуальный подход к тренировке спортсмена.The disadvantage of this design, as in the first case, is the inability to regulate the law of change in the load in one cycle of pedaling or during the execution of successive movements of one series. That is, when using such a design, it is difficult to provide an individual approach to training an athlete.

Следует отметить, что на сегодняшний день хорошо известны высокоэффективные режимы тренировки, которые предполагают изменение тренировочной нагрузки как в процессе выполнения одного движения, так и во время выполнения последовательных движений одной серии. Тренировочная целесообразность варьирования нагрузки во время одного движения связана с тем, что сила, развиваемая сокращающейся мышцей, зависит от ее длины у разных людей, причем зависимость «сила-длина мышцы» для разных мышц одного человека может существенно различаться. Таким образом, становится очевидно, что использование переменной нагрузки, изменяющийся во время выполнения движения в соответствии с физиологическими особенностями тренируемой группы мышц, более эффективно для полноценной физической тренировки.It should be noted that today highly effective training modes are well known, which imply a change in the training load both during the execution of one movement, and during the execution of sequential movements of the same series. The training expediency of varying the load during one movement is associated with the fact that the force developed by the contracting muscle depends on its length in different people, and the relationship "strength-muscle length" for different muscles of one person can differ significantly. Thus, it becomes obvious that the use of a variable load, which changes during the execution of a movement in accordance with the physiological characteristics of the trained muscle group, is more effective for full-fledged physical training.

Техническим результатом заявляемого магнитожидкостного велотренажера (далее по тексту тренажер) является возможность реализации переменной нагрузки, изменяющейся во время выполнения движения в соответствии с физиологическими особенностями тренируемой группы мышц.The technical result of the inventive magnetic fluid exercise bike (hereinafter referred to as the simulator) is the possibility of implementing a variable load that changes during the movement in accordance with the physiological characteristics of the trained muscle group.

Технический результат достигается тем, что в герметичном корпусе нагрузочного узла расположен поршень с электромагнитной катушкой и сквозными каналами сообщающими подпоршневую и надпоршневую полости заполненные магнитореологической жидкостью, при этом нагрузочный узел выполнен с возможностью управления с помощью персонального компьютера.The technical result is achieved by the fact that a piston with an electromagnetic coil and through channels communicating the subpiston and overpiston cavities filled with magnetorheological fluid is located in the sealed body of the loading unit, while the loading unit is configured to be controlled by a personal computer.

Предложение поясняется рисунками.The proposal is illustrated with pictures.

На фиг. 1 изображена схема размещения узлов на тренажере, где 1 - рама с двумя опорами, 2 - седло, 3 - руль. Звенья 4, 5, 6 рамы соединены шарниром 7. Механизм фиксации положения звеньев 4, 5, 6 рамы представляет собой замкнутую цепочку из шарнирно соединенных между собой стержней 8 и звеньев рамы 4, 6, ползуна 9 и фиксатора 10. На звене 4 рамы закреплен коленчатый вал 11 педального механизма с шатунами-педалями 12. Нагрузочный узел содержит шток 13 с поршнем 14, одним концом шарнирно закрепленный на коленчатом валу 11, а другим установлен с возможностью перемещения в герметичном корпусе 15, шарнирно закрепленном на звене 5 рамы. Управление тренажером осуществляется с помощью персонального компьютера 16.FIG. 1 shows the layout of the units on the simulator, where 1 is a frame with two supports, 2 is a saddle, 3 is a steering wheel. The links 4, 5, 6 of the frame are connected by a hinge 7. The mechanism for fixing the position of the links 4, 5, 6 of the frame is a closed chain of pivotally connected rods 8 and the links of the frame 4, 6, the slide 9 and the retainer 10. On the link 4 of the frame is fixed crankshaft 11 of the pedal mechanism with connecting rods-pedals 12. The loading unit contains a rod 13 with a piston 14, one end is pivotally attached to the crankshaft 11, and the other is movable in a sealed housing 15 pivotally mounted on the link 5 of the frame. The simulator is controlled using a personal computer 16.

На фиг. 2 представлена схема устройства нагрузочного узла, где 13 - шток, 15 - герметичный корпус нагрузочного узла в котором размещен поршень 14 с электромагнитной катушкой 17, связанной с персональным компьютером 16 (фиг. 1). В поршне 14 выполнены сквозные каналы 18, сообщающие подпоршневую 19 и надпоршневую 20 полости заполненные магнитореологической жидкостью.FIG. 2 shows a diagram of the device of the loading unit, where 13 is a rod, 15 is a sealed body of the loading unit in which a piston 14 with an electromagnetic coil 17 connected to a personal computer 16 (Fig. 1) is located. In the piston 14, through channels 18 are made, communicating the subpiston 19 and above the piston 20 cavities filled with a magnetorheological fluid.

Предлагаемый магнитожидкостный велотренажер работает следующим образом. Испытуемый занимает место в седле 2 тренажера, стопы размещаются на площадках шатунов-педалей 12, руки на руле 3. Упражнение подразумевает выполнение испытуемым педалирования с требуемой продолжительностью и темпом. В зависимости от задач тренировки подбирают характер и величину нагрузки формируя план тренировки в персональном компьютере 16.The proposed magnetic fluid exercise bike works as follows. The subject takes a place in the saddle 2 of the simulator, the feet are placed on the platforms of the connecting rods-pedals 12, hands on the handlebars 3. The exercise involves the subject performing pedaling with the required duration and pace. Depending on the tasks of training, the nature and value of the load are selected by forming a training plan in a personal computer 16.

Обеспечение изменения характера и величины нагрузки в различных положениях шатунов-педалей 12 за период цикла их вращения достигается следующим образом. При педалировании вращательное движение шатунов-педалей 12 вокруг оси коленчатого вала 11 преобразуется в поступательное движение штока 13 с поршнем 14, которые перемещаются в герметичном корпусе 15, шарнирно закрепленном на звене 5 рамы. На поршне 14 размещается электромагнитная катушка 17, управляющий сигнал на которую поступает с персонального компьютера 16, изменяя ее магнитное поле. При увеличении магнитного поля электромагнитной катушкой 17 увеличивается вязкость магнитореологической жидкости, которая заполняет внутреннее пространство силового нагрузочного блока. Повышенная вязкость магнитореологической жидкости препятствует ее свободному перетеканию из подпоршневой полости 19 в надпоршневую 20 (и/или в обратном направлении) по сквозным каналам 18 в поршне 14 обуславливая таким образом увеличение нагрузки по ходу вращения оси коленчатого вала 11.Provision of changes in the nature and magnitude of the load in various positions of the connecting rods-pedals 12 during the cycle of their rotation is achieved as follows. When pedaling, the rotational movement of the connecting rods-pedals 12 around the axis of the crankshaft 11 is converted into the translational movement of the rod 13 with the piston 14, which move in the sealed housing 15, hinged to the link 5 of the frame. An electromagnetic coil 17 is placed on the piston 14, the control signal to which is supplied from a personal computer 16, changing its magnetic field. With an increase in the magnetic field, the electromagnetic coil 17 increases the viscosity of the magnetorheological fluid, which fills the inner space of the power load unit. The increased viscosity of the magnetorheological fluid prevents its free flow from the sub-piston cavity 19 to the above-piston cavity 20 (and / or in the opposite direction) through the through channels 18 in the piston 14, thus causing an increase in the load along the direction of rotation of the crankshaft axis 11.

В свою очередь в случае, когда управляющий сигнал с персонального компьютера 16 формирует меньшее магнитное поле, вязкость магнитореологической жидкости закономерно снижается и более свободно перемещается из подпоршневой полости 19 в надпоршневую 20 (и/или в обратном направлении) по сквозным каналам 18 в поршне 14 при воздействии испытуемого на педали 12. Свободный переток магнитореологической жидкости между полостями 19 и 20 нагрузочного узла обуславливает снижение нагрузки по ходу вращения оси коленчатого вала 11.In turn, in the case when the control signal from the personal computer 16 forms a smaller magnetic field, the viscosity of the magnetorheological fluid naturally decreases and moves more freely from the sub-piston cavity 19 to the above-piston 20 (and / or in the opposite direction) through the through channels 18 in the piston 14 at the influence of the subject on the pedals 12. The free flow of the magnetorheological fluid between the cavities 19 and 20 of the loading unit causes a decrease in the load in the direction of rotation of the crankshaft axis 11.

Таким образом за счет изменения магнитного поля электромагнитной катушкой имеется принципиальная возможность реализации практически любого закона изменения нагрузки.Thus, due to the change in the magnetic field by the electromagnetic coil, there is a fundamental possibility of realizing practically any law of changing the load.

По сравнению с прототипом предлагаемый магнитожидкостный велотренажер имеет возможность реализации переменной нагрузки, изменяющейся во время выполнения движения в соответствии с физиологическими особенностями тренируемой группы мышц.In comparison with the prototype, the proposed magnetic fluid exercise bike has the ability to implement a variable load that changes during the movement in accordance with the physiological characteristics of the trained muscle group.

Claims

Magnetic fluid exercise bike containing a loading unit, a folding frame with supporting elements and a mechanism for fixing the position of the hingedly connected frame links relative to each other, a pedal mechanism mounted on the frame link with connecting rods-pedals attached to the crankshaft, characterized in that a piston is located in the sealed housing of the loading unit with an electromagnetic coil and through channels communicating the sub-piston and over-piston cavities filled with a magnetorheological fluid, while the loading unit is configured to be controlled by a personal computer.