RU2609725C2 - Device for sports spherical equipment launching - Google Patents
Device for sports spherical equipment launching Download PDFInfo
- Publication number
- RU2609725C2 RU2609725C2 RU2015129201A RU2015129201A RU2609725C2 RU 2609725 C2 RU2609725 C2 RU 2609725C2 RU 2015129201 A RU2015129201 A RU 2015129201A RU 2015129201 A RU2015129201 A RU 2015129201A RU 2609725 C2 RU2609725 C2 RU 2609725C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- projectile
- barrel
- ball
- valve
- sports
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B69/00—Training appliances or apparatus for special sports
- A63B69/40—Stationarily-arranged devices for projecting balls or other bodies
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Настоящая заявка относится к устройствам, направленным на запуск и доставку с заданной скоростью в определенную точку пространства спортивных сферических снарядов, например футбольных, волейбольных мячей или мячей для регби и подобных спортивных снарядов.This application relates to devices aimed at launching and delivering at a given speed to a specific point in the space of sports spherical equipment, such as soccer, volleyball or rugby balls and similar sports equipment.
Описание уровня техники.Description of the prior art.
Спортсменам, занимающимся игровыми видами спорта с мячом, требуется широкий набор навыков. Например, в футболе квалифицированные полевые игроки должны иметь устойчивые навыки в использовании различных поверхностей тела для приема, контроля и передач мяча и ударов с ходу по мячу, а голкиперы кроме того еще и должны ловить, отбивать и парировать мячи руками. Каждое действие футболиста с учетом траектории полета мяча, угла и скорости движения игрока относительно мяча представляет одну уникальную способность стать мастером через репетиции и тренировки. Полная матрица всех представленных релевантных комбинаций этих переменных составляет много сотен способностей, которые должны быть усвоены. Эта матрица называется собственной «матрицей тренировок» для футбола.Athletes involved in playing sports with the ball require a wide range of skills. For example, in football, skilled field players must have stable skills in using various body surfaces to receive, control and pass the ball and kick on the ball, and goalkeepers must also catch, beat and parry balls with their hands. Each action of a football player, taking into account the trajectory of the ball, the angle and speed of the player relative to the ball, represents one unique ability to become a master through rehearsals and training. The complete matrix of all relevant combinations of these variables presented is many hundreds of abilities that need to be learned. This matrix is called its own “training matrix" for football.
Способности спортсмена, приложенные к первому касанию с мячом, известны как «первое касание». «Первое касание» рассматривается как краеугольный камень, на котором строятся другие способности футболистов, и мастерство «первого касания» является отличительным признаком между мастером и обычным футболистом. Достижение высокого уровня способностей требует многих репетиций, которые должны проводиться в короткий тренировочный период времени.The athlete’s abilities applied to the first touch with the ball are known as the “first touch”. The “first touch” is seen as the cornerstone upon which the other abilities of the football players are built, and the skill of the “first touch” is the hallmark between the master and the ordinary football player. Achieving a high level of ability requires many rehearsals, which should be carried out in a short training period of time.
Имеются препятствия для осуществления этих репетиций. Например, когда партнеры не имеют достаточных навыков для точной и повторяемой подачи мяча с требуемыми параметрами. Это особенно характерно для детских и юношеских команд, но проблемы тренировки «первого касания» имеются и в командах мастеров. Аналогичные проблемы имеют место в других игровых видах спорта с мячом. Они привели к созданию многочисленных устройств, способных имитировать доставку спортивных снарядов игрокам, например, в теннисе, бейсболе, волейболе и хоккее. Известны многочисленные пусковые устройства для теннисных мячей, например по патенту США №6167878, бейсбольных, волейбольных мячей, хоккейных шайб, например по Патенту США №5647338 и т.д.There are obstacles to these rehearsals. For example, when partners do not have sufficient skills to accurately and repeatably serve the ball with the required parameters. This is especially true for children and youth teams, but the problems of first-touch training exist in the teams of masters. Similar problems occur in other ball sports. They have led to the creation of numerous devices that can simulate the delivery of sports equipment to players, such as tennis, baseball, volleyball and hockey. Numerous triggers are known for tennis balls, for example, US Pat. No. 6,167,878, baseball, volleyballs, hockey pucks, for example, US Pat. No. 5,647,338, etc.
Распространение на футбол этой концепции является естественным и очевидным, но футбол предъявляет требования, которым не могут удовлетворить большинство из существующих устройств.The spread to football of this concept is natural and obvious, but football has requirements that most of the existing devices cannot satisfy.
В частности, футбольный мяч намного тяжелее по сравнению с теннисным или бейсбольным мячами и умеренно тяжелее по сравнению с волейбольным, при этом футбольный мяч может перемещаться значительно быстрее, чем волейбольный. Как результат, силы, задействованные на ускорение футбольного мяча, значительно превышают силы для разгона мячей в вышеупомянутых видах спорта при игре с мячом.In particular, a soccer ball is much heavier than tennis or baseball and moderately heavier than volleyball, and the soccer ball can move much faster than volleyball. As a result, the forces involved in accelerating the soccer ball significantly exceed the forces for dispersing the balls in the above sports when playing with the ball.
Кроме того, футбольное поле значительно больше по размерам, а диапазон позиций, с которых стартует и куда должен прилететь мяч, намного шире, чем в других игровых видах спорта.In addition, the football field is much larger in size, and the range of positions from which it starts and where the ball should fly in is much wider than in other game sports.
При этом для эффективного тренировочного процесса, желательно, чтобы устройство для пуска футбольных мячей обеспечивало запуски мячей со скоростями от 30 м/с до 40 м/с из различных точек тренировочного поля.At the same time, for an effective training process, it is desirable that the device for launching soccer balls ensures the launch of balls with speeds from 30 m / s to 40 m / s from various points of the training field.
Верхняя граница отмеченного диапазона скоростей (до 40 м/с) важна в тренировочном плане тем, что позволяет моделировать в том числе удары типа «knuckle ball» - это удар по мячу, при котором мяч без вращения сначала летит устойчиво, а потом начинает лететь по извилистой случайной траектории (см. Takeshi Asai et al: "A study of knuckling Effect of Soccer Ball", The Engineering of Sport 6, vol. 7, pp. 555-562. The International Sports Engineering Association).The upper limit of the marked range of speeds (up to 40 m / s) is important in the training plan because it allows you to simulate knuckle ball attacks as well - this is a hit on the ball at which the ball flies steadily without rotation and then begins to fly along winding random trajectory (see Takeshi Asai et al: "A study of knuckling Effect of Soccer Ball", The Engineering of Sport 6, vol. 7, pp. 555-562. The International Sports Engineering Association).
Кроме того, руководящие футбольные органы разрешают определенную вариацию веса и диаметра футбольных мячей, чем активно пользуются компании-производители футбольных мячей. В целях повышения зрелищности игры постоянно появляются новые модели футбольных мячей, которые имеют различия, например, по геометрии сегментов и швов, по характеристикам поверхности мяча.In addition, the governing football authorities allow a certain variation in the weight and diameter of soccer balls, which is actively used by manufacturers of soccer balls. In order to increase the entertainment of the game, new models of soccer balls constantly appear, which have differences, for example, in the geometry of segments and seams, and in the characteristics of the surface of the ball.
При этом в отличие от большинства игровых видов спорта футболисты тренируются и играют под открытым небом в разнообразных погодных условиях, в том числе при влажной или морозной погоде, поэтому в конструкцию пускового устройства должна быть заложена возможность работы с различными, в частности с мокрыми или «мерзлыми», мячами.At the same time, unlike most game sports, football players train and play outdoors in a variety of weather conditions, including in wet or frosty weather, so the design of the starting device must include the ability to work with various, in particular with wet or “frozen” ones ", Balls.
Известно устройство для метания футбольных мячей, описанное в PCT/US 2007/017371. Принцип действия данного устройства основан на ускорении мяча касательными напряжениями, возникающими при попадании упругого мяча в пространство между противоположно вращающимися роликами.A device for throwing soccer balls is described in PCT / US 2007/017371. The principle of operation of this device is based on the acceleration of the ball by shear stresses that occur when an elastic ball enters the space between oppositely rotating rollers.
Однако для достижения высоких скоростей полета мяча, например, 30 м/сек и выше, имитирующих удары профессиональных футболистов, касательные напряжения, обусловленные вращающимися роликами, должны быть столь значительными, что они будут приводить к быстрому выходу из строя мячей.However, in order to achieve high ball flight speeds, for example, 30 m / s and higher, simulating the blows of professional football players, the tangential stresses due to the rotating rollers must be so significant that they will lead to a quick failure of the balls.
Аналогичная проблема в бейсболе при использовании дисковых пусковых устройств привела к тому, что для тренировок с использованием дискового тренажера вместо кожаных мячей используют специальные пластиковые мячи, поверхность которых не чувствительна к касательным напряжениям. К сожалению, в футболе аналогичный подход не возможен. Кроме того, в данном устройстве использовано сложное устройство подачи и позиционирования мяча в стартовом положении, которое подает каждый мяч в устройство с точным размещением. Точное позиционирование мяча при каждой подаче необходимо, чтобы обеспечить одинаковые характеристики полета мяча при каждом новом пуске.A similar problem in baseball when using disc starting devices has led to the use of special plastic balls instead of leather balls for training using a disc simulator, the surface of which is not sensitive to tangential stresses. Unfortunately, in football a similar approach is not possible. In addition, this device uses a complex device for feeding and positioning the ball in the starting position, which delivers each ball to the device with precise placement. Accurate positioning of the ball at each serve is necessary to ensure the same flight characteristics of the ball at each new start.
Наиболее близким к предлагаемому решению является устройство для запуска мячей для спортивных тренировок по Патенту ЕР 1713550 А1. Известное устройство содержит резервуар для хранения сжатого газа, ствол, быстродействующий клапан, герметично соединяющий резервуар со стволом, средство управления клапаном. Разгон мяча в стволе осуществляется сжатым газом, поступающим из резервуара в ствол при открытии быстродействующего клапана, который открывается по управляющей команде от средства управления.Closest to the proposed solution is a device for launching balls for sports training according to Patent EP 1713550 A1. The known device includes a reservoir for storing compressed gas, a barrel, a quick valve, hermetically connecting the tank to the barrel, valve control means. The acceleration of the ball in the barrel is carried out by compressed gas coming from the reservoir into the barrel when the quick-acting valve is opened, which opens by a control command from the control means.
Ствол включает цилиндрический участок с выходным отверстием и задний участок с упором для снаряда в стартовом положении.The barrel includes a cylindrical section with an outlet and a rear section with an emphasis for the projectile in the starting position.
Упор для снаряда в стартовом положении выполнен в виде позиционируемого внутри ствола специального дроссельного механизма, а также втулки, выполненной с возможностью перемещения внутри ствола. Торец втулки, расположенный, внутри ствола на заданном расстоянии от внутренней стенки его задней части, образует упор - седло, в которое упирается снаряд в стартовом положении. При этом, между внутренней стенкой задней части ствола и снарядом образуется значительная по объему полость, составляющая так называемый паразитный объем.The emphasis for the projectile in the starting position is made in the form of a special throttle mechanism positioned inside the barrel, as well as a sleeve made with the ability to move inside the barrel. The end face of the sleeve, located inside the barrel at a predetermined distance from the inner wall of its rear part, forms a stop - a saddle, in which the projectile abuts in the starting position. At the same time, between the inner wall of the rear of the barrel and the projectile a significant volume cavity is formed, making up the so-called parasitic volume.
Авторами обнаружено, что наличие такой полости обусловливает снижение эффективности использования энергии сжатого газа для разгона мяча, поскольку при пуске часть этой энергии первоначально расходуется на повышение в указанной полости давления при ее заполнении.The authors found that the presence of such a cavity leads to a decrease in the efficiency of using the energy of compressed gas to disperse the ball, since when starting part of this energy is initially spent on increasing the pressure in the specified cavity when it is filled.
Известно, что в пневматическом пусковом устройстве разгон снаряда обеспечивается за счет работы расширения запасенного в резервуаре сжатого газа, движущегося по каналу: ресивер, проточная часть клапана и ствол.It is known that in a pneumatic starter the acceleration of the projectile is ensured by the work of expanding the compressed gas stored in the tank moving along the channel: receiver, valve flow section and barrel.
Поскольку футбольный мяч (запускаемый спортивный снаряд) имеет значительно большую площадь поперечного сечения (окружность диаметром 218 мм) по сравнению поперечным сечением имеющихся на рынке быстродействующих клапанов (окружность диаметром 80 мм), очевидно, что минимальное сечение вышеупомянутого канала задается проходным сечением клапана. Соответственно, исходя из условия баланса расхода, очевидно, что максимальное значение скорости сжатого газа достигается в проточной части клапана. Если стоит задача, например, разогнать футбольный мяч диаметром 218 мм до скорости 40 м/с, легко оценить, что при использовании клапана, даже с диаметром проходного сечения 40 мм, скорость движения газа в нем формально, из соотношения баланса расхода, должна достигнуть значения, превышающего скорости звука.Since a soccer ball (firing a sports projectile) has a significantly larger cross-sectional area (circumference with a diameter of 218 mm) compared to the cross-section of fast-acting valves available on the market (circumference with a diameter of 80 mm), it is obvious that the minimum cross-section of the aforementioned channel is determined by the cross-section of the valve. Accordingly, based on the condition of flow rate balance, it is obvious that the maximum value of the compressed gas velocity is achieved in the flow part of the valve. If the task is, for example, to disperse a soccer ball with a diameter of 218 mm to a speed of 40 m / s, it is easy to estimate that when using a valve, even with a bore diameter of 40 mm, the gas velocity in it formally, from the ratio of the flow rate balance, should reach the value exceeding the speed of sound.
Однако известно (см. монографию: Л.Г. Лойцянский, «Механика жидкостей и газа», 1973, М.: «Физматгиз»), что при движении газа в канале переменного сечения скорость движения газа в наиболее сжатом сечении не может превысить значения скорости звука, а, следовательно, объемный расход газа будет ограничен величиной произведения скорости звука на площадь сечения клапана. Этот феномен получил название сверхзвукового запирания канала.However, it is known (see the monograph: L.G. Loytsyansky, “Mechanics of liquids and gas”, 1973, M .: “Fizmatgiz”) that when the gas moves in a channel of variable cross section, the gas velocity in the most compressed section cannot exceed the velocity sound, and, consequently, the volumetric flow of gas will be limited by the product of the speed of sound by the cross-sectional area of the valve. This phenomenon is called supersonic channel locking.
Таким образом, в известном устройстве создание в проточной части клапана значений скорости потока, приближающихся к скорости звука, обуславливающих явления запирания канала, снижает эффективность использования сжатого газа, что препятствует разгону снаряда в стволе до требуемых скоростей - до 40 м/с.Thus, in the known device, the creation in the flow part of the valve of the flow velocity values approaching the speed of sound, causing the channel blocking phenomenon, reduces the efficiency of using compressed gas, which prevents the projectile from accelerating in the barrel to the required speeds of up to 40 m / s.
Расчеты и эксперименты авторов показали, что для оценки эффективности использования сжатого газа в пневматическом устройстве может быть использована следующая формула для давления сжатого газа, разгоняющего снаряд в стволе (Григорьев В.В. и др.: «Газодинамическое исследование пневматического линемета», Журнал Технической Физики, 2006, т. 76, вып. 3, с. 75-79):The calculations and experiments of the authors showed that in order to evaluate the efficiency of using compressed gas in a pneumatic device, the following formula can be used for the pressure of compressed gas that accelerates a projectile in a barrel (V. Grigoryev et al.: “Gas-dynamic study of a pneumatic line-thrower”, Journal of Technical Physics , 2006, v. 76,
где: Vl - объем резервуара; Vп - объем пространства между внутренней стенкой задней части ствола и мячом в стартовом положении - так называемый паразитный объем; p1 - давление сжатого газа в резервуаре до открытия клапана; Sm=0.0373 м2 - площадь поперечного сечения футбольного мяча; x - координата перемещения мяча по стволу; k - газовая постоянная, для газа k=1,4; px - давление сжатого газа, которое разгоняет мяч. Эффективность использования энергии сжатого газа в устройстве пропорциональна значениям толкающего давления рx, которое согласно формуле (1) зависит от конструктивных параметров.where: V l is the volume of the tank; V p - the amount of space between the inner wall of the rear of the barrel and the ball in the starting position - the so-called parasitic volume; p 1 - pressure of the compressed gas in the tank before the valve opens; S m = 0.0373 m 2 - the cross-sectional area of a soccer ball; x is the coordinate of the ball moving along the barrel; k is the gas constant, for gas k = 1.4; p x is the pressure of the compressed gas that accelerates the ball. The energy efficiency of compressed gas in the device is proportional to the values of the pushing pressure p x , which according to formula (1) depends on the design parameters.
В известном устройстве по Патенту ЕР 1713550 А1 паразитный объем Vп составляет значительную величину, т.к. снаряд упирается в седло, расположенное внутри ствола, чем объясняется низкая эффективность передачи мячу энергии сжатого газа.In the known device according to Patent EP 1713550 A1, the parasitic volume V p is significant, because the projectile abuts against a saddle located inside the barrel, which explains the low efficiency of transferring compressed gas energy to the ball.
Кроме того, в известном устройстве, описанном в патенте ЕР 1713550 A1, регулирование скорости снаряда осуществляется посредством изменения (снижения) расхода сжатого газа в стволе. Для этого использован дроссельный механизм, содержащий неподвижную часть и подвижную часть, взаимное положение которых определяет эффективное проходное сечение канала: резервуар - клапан - ствол. Этой же цели служат сменные кольцевые муфты, каждая из которых обеспечивает определенное проходное сечение вышеупомянутого канала. Таким образом, дроссельный механизм задает проходное сечение, меньшее по сравнению с проходным сечением клапана (иначе он не сможет регулировать расход сжатого газа), что приводит к дополнительному снижению наименьшего сечения в канале и, следовательно, дополнительно снижает эффективность устройства. Анализ представленных на рынке быстродействующих клапанов большого проходного сечения показывает, что с увеличением проходного сечения клапана резко растут массогабаритные характеристики, а также время открытия клапана.In addition, in the known device described in patent EP 1713550 A1, the regulation of the velocity of the projectile is carried out by changing (decreasing) the flow rate of compressed gas in the barrel. For this, a throttle mechanism is used, containing a fixed part and a moving part, the mutual position of which determines the effective passage section of the channel: reservoir - valve - barrel. Interchangeable ring couplings, each of which provides a certain passage section of the aforementioned channel, serve the same purpose. Thus, the throttle mechanism sets the flow area smaller than the flow area of the valve (otherwise it will not be able to regulate the flow of compressed gas), which leads to an additional decrease in the smallest cross section in the channel and, therefore, further reduces the efficiency of the device. An analysis of the large-flow-through quick-release valves available on the market shows that with an increase in the flow-through cross-section of the valve, the overall weight and size characteristics, as well as the valve opening time, increase sharply.
В силу перечисленных выше особенностей известные устройства, например устройство SIDE KICK компании Sports Science Inc., обеспечивающее скорость полета мячей до 20-25 м/с, весит не менее 70 кг. Для перемещения таких устройств по тренировочному полю используют специальные тележки или устанавливают устройство на колеса. Как следствие, в процессе тренировки такое устройство затруднительно перемещать в высоком темпе из одной точки поля в другую для осуществления всего необходимого спектра подач, соответствующих матрице тренировок в современном футболе.Due to the above features, well-known devices, for example, the SIDE KICK device of Sports Science Inc., which provides the flight speed of balls up to 20-25 m / s, weighs at least 70 kg. To move such devices along the training field, special trolleys are used or the device is mounted on wheels. As a result, during the training process, such a device is difficult to move at a high pace from one point of the field to another in order to carry out the entire necessary range of innings corresponding to the training matrix in modern football.
В основу настоящего изобретения поставлена задача создать малогабаритное, легко переносимое одним оператором, пусковое устройство, обеспечивающее эффективное использование потенциальной энергии сжатого газа, с тем, чтобы запускать снаряды достаточно большого размера (футбольные мячи) с заданной скоростью до 40 м/с.The basis of the present invention is the task of creating a small-sized, easy to carry by one operator, starting device that ensures the efficient use of the potential energy of compressed gas in order to launch shells of a sufficiently large size (soccer balls) with a given speed of up to 40 m / s.
Дополнительными задачами настоящего изобретения является обеспечение регулирования скорости запуска мяча с сохранением эффективного использования потенциальной энергии сжатого газа, а также обеспечение точных и стабильных пусков и возможность точного наведения на различные цели.An additional objective of the present invention is to provide control of the ball launch speed while maintaining the efficient use of the potential energy of the compressed gas, as well as providing accurate and stable starts and the ability to accurately target various targets.
Поставленная задача решается тем, что в устройство для запуска спортивных сферических снарядов, содержащее резервуар, ствол, включающий цилиндрический участок с выходным отверстием и задний участок с упором для размещения снаряда в стартовом положении, быстродействующий клапан, герметично соединяющий ствол с резервуаром, согласно предлагаемому изобретению, упор для размещения снаряда выполнен в виде опорной поверхности в форме части сферы, повторяющей форму части наружной поверхности спортивного снаряда.The problem is solved in that in a device for launching sports spherical shells containing a reservoir, a barrel including a cylindrical section with an outlet and a rear section with a stop for placing the projectile in the starting position, a high-speed valve that tightly connects the barrel to the tank, according to the invention, emphasis for placing the projectile is made in the form of a supporting surface in the form of a part of a sphere repeating the shape of a part of the outer surface of the sports apparatus.
Наличие опорной поверхности и выполнение опорной поверхности по форме, повторяющей форму части запускаемого снаряда, обеспечивает плотное прилегание поверхности запускаемого снаряда (мяча) с опорной поверхностью в стартовом положении.The presence of the supporting surface and the execution of the supporting surface in a form that repeats the shape of part of the launched projectile ensures a snug fit of the surface of the launched projectile (ball) with the supporting surface in the starting position.
Плотное соприкосновение опорной поверхности с мячом в стартовом (начальном) положении обеспечивает для предлагаемой конструкции в первом приближении нулевое значение паразитного объема Vп в.Tight contact of the supporting surface with the ball in the starting (initial) position provides for the proposed design in the first approximation, the zero value of the parasitic volume V p in .
Кроме того, из гиперболического характера приведенной выше зависимости (1) следует, что по мере перемещения мяча в стволе вдоль координаты X разгоняющее давление px падает. Вследствие большого значения площади поперечного сечения футбольного мяча, равного 0,0373 м2, падение давления в стволе до значения атмосферного давления происходит на малой длине X. Следовательно, целесообразно изготавливать ствол не длиннее того значения, когда при дальнейшем движении мяч будет не ускоряться, а тормозиться, т.к. согласно формуле (1) толкающее давление px будет ниже атмосферного.In addition, from the hyperbolic nature of the above dependence (1), it follows that as the ball moves in the barrel along the X coordinate, the accelerating pressure p x decreases. Due to the large value of the cross-sectional area of a soccer ball equal to 0.0373 m 2 , the pressure drop in the barrel to atmospheric pressure occurs over a short length X. Therefore, it is advisable to produce the barrel no longer than the value when the ball will not accelerate during further movement, but slow down because according to formula (1), the pushing pressure p x will be lower than atmospheric.
В преимущественном варианте опорная поверхность выполнена в форме полусферы с целью обеспечения большей площади плотного соприкосновения снаряда (мяча) с указанной опорной поверхностью для более эффективного использования энергии сжатого газа.In a preferred embodiment, the supporting surface is made in the form of a hemisphere in order to provide a larger area of close contact of the projectile (ball) with the specified supporting surface for more efficient use of compressed gas energy.
Целесообразно, чтобы опорная поверхность средства для размещения снаряда была образована внутренней поверхностью заднего участка ствола, что обеспечивает минимизацию полости между внутренней поверхностью ствола и мяча в стартовом положении, объем которой в основном определяет паразитный объем Vп в формуле (1).It is advisable that the supporting surface of the means for placing the projectile was formed by the inner surface of the rear portion of the barrel, which minimizes the cavity between the inner surface of the barrel and the ball in the starting position, the volume of which mainly determines the parasitic volume V p in the formula (1).
Целесообразно, чтобы пневматический быстродействующий клапан был выполнен с возможностью прохождения следующих последовательных режимов при запуске снаряда: открытия, открытого положения и закрытия, при этом общий временной интервал с момента открытия до закрытия не превышал интервал времени прохождения снарядом ствола от опорной поверхности до выходного отверстия.It is advisable that the pneumatic quick-acting valve be capable of undergoing the following successive modes when the projectile is launched: opening, open position, and closing, while the total time interval from the moment of opening to closing does not exceed the time interval for the projectile to travel from the supporting surface to the exit hole.
Такое исполнение клапана обеспечивает возможность перекрытия поступления сжатого газа из резервуара в ствол на заключительном этапе разгона снаряда в стволе. В этом случае разгон прекращается досрочно еще до вылета снаряда из ствола (при этом заданная скорость уже достигнута), а сохраненная в резервуаре часть сжатого газа может использоваться для следующего пуска.This design of the valve provides the ability to block the flow of compressed gas from the reservoir into the barrel at the final stage of acceleration of the projectile in the barrel. In this case, acceleration stops ahead of schedule even before the projectile leaves the barrel (the predetermined speed has already been reached), and the part of the compressed gas stored in the tank can be used for the next launch.
Целесообразно, чтобы пневматический быстродействующий клапан был выполнен с возможностью регулирования длительности его открытого положения. Использование клапана, которым можно управлять, в том числе закрывать до момента вылета мяча из ствола, с тем чтобы сократить время открытого состояния клапана, позволяет снизить разгон мяча на заключительном отрезке и тем самым осуществлять регулирование скорости мяча без дополнительного сокращения проходного сечения канала: резервуар - клапан - ствол. Причем при таком регулировании происходит повышение эффективности использования сжатого воздуха за счет сокращения его расхода.It is advisable that the pneumatic quick-acting valve be configured to control the duration of its open position. The use of a valve that can be controlled, including closing until the ball leaves the barrel, in order to reduce the time the valve is open, allows the ball to accelerate in the final segment and thereby control the speed of the ball without additional reduction in the channel bore: tank - the valve is the trunk. Moreover, with such regulation, there is an increase in the efficiency of using compressed air due to a reduction in its consumption.
Также целесообразно выполнять ствол из прозрачного материала, например поликарбоната или плексигласа. В этом случае спортсмен видит с расстояния 10-40 метров целиком весь мяч до удара, что способствует более натуральному восприятию спортсменом пуска мяча.It is also advisable to make the barrel of a transparent material, such as polycarbonate or plexiglass. In this case, the athlete sees the whole ball from a distance of 10-40 meters before the impact, which contributes to a more natural perception by the athlete of the ball.
Целесообразно, чтобы устройство включало звукогенерирующее устройство, выполненное с возможностью генерации звука при запуске снаряда, имитирующего звук удара спортсмена по мячу, что является важным с точки зрения привычности восприятия спортсменом пуска мяча.It is advisable that the device includes a sound-generating device configured to generate sound when the projectile is launched, simulating the sound of an athlete hitting a ball, which is important from the point of view of the athlete’s perception of starting a ball.
Целесообразно, чтобы резервуар был выполнен с возможностью соединения с источником сжатого газа и регулирования давления сжатого газа в резервуаре.It is advisable that the reservoir is configured to connect to a source of compressed gas and control the pressure of the compressed gas in the reservoir.
Возможность регулирования давления в резервуаре позволяет задавать скорость запуска снаряда. При этом регулирование давления в резервуаре может быть обеспечено при каждом запуске мяча путем задания редуцирования давления сжатого газа от источника на выходе редукционного клапана (вручную или с помощью управляющего сигнала от компьютера).The ability to control the pressure in the tank allows you to set the launch speed of the projectile. At the same time, pressure regulation in the tank can be ensured each time the ball is launched by setting the pressure reduction of the compressed gas from the source at the outlet of the pressure reducing valve (manually or using a control signal from the computer).
Целесообразно, чтобы устройство было снабжено средством для подачи снаряда к опорной поверхности, содержащим первый датчик положения снаряда, размещенный в стволе у его выходного отверстия, второй датчик положения снаряда, размещенный в области вершины опорной поверхности снаряда в стартовом положении, вакуумный эжектор, включающий всасывающий вход, соединенный через первый клапан с полостью заднего участка ствола перед опорной поверхностью и эжектирующий вход, соединенный через второй клапан с источником сжатого газа, при этом устройство снабжено средством управления указанными клапанами по показаниям указанных датчиков положения снаряда, выполненным с возможностью окрытия первого и второго клапанов с созданием разрежения в указанной полости ствола между опорной поверхностью для размещения снаряда и поданным в ствол снарядом при регистрации снаряда первым датчиком и закрытия указанных клапанов при регистрации снаряда вторым датчиком.It is advisable that the device was equipped with a means for supplying the projectile to the supporting surface, comprising a first projectile position sensor located in the barrel at its outlet, a second projection position sensor located at the top of the projectile supporting surface in the starting position, a vacuum ejector including a suction inlet connected through the first valve to the cavity of the rear portion of the barrel in front of the supporting surface and an ejection inlet connected through the second valve to a source of compressed gas, The device is equipped with a means of controlling said valves according to the testimony of said projectile position sensors, which is capable of opening the first and second valves to create a vacuum in the indicated cavity of the barrel between the supporting surface for placing the projectile and the projectile fed into the barrel when registering the projectile with the first sensor and closing the valves when registering projectile second sensor.
При этом в качестве средства для управления указанными клапанами может быть использован компьютер (бортовой компьютер), выполняющий также и другие, указанные ниже функции в предлагаемом устройстве.Moreover, as a means for controlling these valves, a computer (on-board computer) can be used that also performs the other functions indicated below in the proposed device.
Предлагаемое средство подачи обеспечивает высокую повторяемость пусков благодаря точному и устойчивому стартовому положению снаряда при каждом запуске. Снаряд в стартовом положении в результате откачки газа из полости плотно прижимается к внутренней поверхности торцевой части ствола, поэтому начальные данные полета мяча будут одинаковыми при каждом новом пуске. Даже малый перепад давления за счет большой площади соприкосновения (половина площади наружной поверхности мяча) обеспечивает силу, вполне достаточную для устойчивой фиксации снаряда в стартовом положении длительное время.The proposed means of supply provides high repeatability of launches due to the accurate and stable starting position of the projectile at each launch. The projectile in the starting position as a result of pumping gas out of the cavity is tightly pressed against the inner surface of the end part of the barrel, so the initial data of the ball’s flight will be the same with each new launch. Even a small pressure drop due to the large area of contact (half the area of the outer surface of the ball) provides a force sufficient for stable fixation of the projectile in the starting position for a long time.
Другим преимуществом является удобство зарядки, поскольку задача оператора состоит лишь в том, чтобы поднести мяч к срезу ствола. Последующая подача мяча к опорной поверхности происходит автоматически, без участия оператора, в результате усилия вакуумного разрежения в течение короткого промежутка времени. Управляется этот процесс бортовым компьютером, для которого входными датчиками являются первый и второй датчики положения мяча, а выходные сигналы управляют соленоидами пневмоэлектроклапанов, коммутирующих работу вакуумного эжектора.Another advantage is the convenience of charging, since the task of the operator is only to bring the ball to the cut of the barrel. Subsequent supply of the ball to the supporting surface occurs automatically, without the participation of the operator, as a result of the vacuum pressure for a short period of time. This process is controlled by an on-board computer, for which the input sensors are the first and second ball position sensors, and the output signals control the solenoids of the pneumatic solenoid valves switching the operation of the vacuum ejector.
Заявляемое средство подачи не чувствительно к конструктивным особенностям каждого конкретного футбольного мяча при разнообразных природных и климатических условиях, например, для мокрых или мерзлых мячей, что является важным, т.к. футбол - игра, как правило, на открытом воздухе в любых погодных условиях.The inventive means of supply is not sensitive to the design features of each specific soccer ball under a variety of natural and climatic conditions, for example, for wet or frozen balls, which is important, because football is a game, as a rule, outdoors in any weather conditions.
Также важно отметить, что средство подачи снаряда в стартовое положение не содержит ни одной тяжелой детали, которая может повлиять на массогабаритные свойства. В устройствах-аналогах средства подачи и фиксации мяча, а также средства для размещения его в стартовом положении являются наиболее массивными.It is also important to note that the means of supplying the projectile to the starting position does not contain a single heavy part, which can affect the weight and size properties. In analog devices, the means of supplying and fixing the ball, as well as the means for placing it in the starting position, are the most massive.
Также целесообразно, чтобы устройство содержало средство для указания цели запуска снаряда, содержащее датчик показания горизонтального положения устройства вдоль оси, перпендикулярной оси ствола, датчик угла оси ствола по отношению к горизонту, датчик высоты устройства от рабочей поверхности, цифровую фотокамеру, жестко соединенную со стволом и снабженную дисплеем, средство фокусировки на выбранную цель и измеритель дальности до указанной цели, при этом устройство снабжено средством управления указанными датчиками, соединенным с ними и выполненным с возможностью вычисления траектории полета снаряда на основе данных от указанных датчиков в процессе наведения оператором ствола на цель и отражения на дисплее отметки, соответствующей прогнозируемой точке прилета снаряда.It is also advisable that the device contains means for indicating the purpose of launching the projectile, comprising a sensor indicating the horizontal position of the device along an axis perpendicular to the axis of the barrel, an angle sensor to the axis of the barrel relative to the horizon, a height sensor from the working surface, a digital camera rigidly connected to the barrel and equipped with a display, means for focusing on a selected target and a range meter to a specified target, while the device is equipped with means for controlling said sensors connected to and made with the possibility of calculating the flight path of the projectile based on data from these sensors in the process of pointing the barrel at the target by the operator and displaying a mark corresponding to the predicted projectile arrival point.
В качестве средства управления указанными датчиками может быть использован тот же бортовой компьютер, что и для средства подачи мяча.As a means of controlling these sensors, the same on-board computer can be used as for the means of supplying the ball.
По известным величинам начальных параметров: угла и модуля скорости, дальности до цели и высоты над уровнем спортивной площадки, а также выполнении условия отсутствия перекоса прибора вдоль оси, нормальной к оси ствола, траектория полета снаряда и его конечная точка вычисляются с помощью программы, записанной в компьютер.According to the known values of the initial parameters: the angle and the speed module, the distance to the goal and the height above the level of the sports field, as well as the fulfillment of the condition for the device not skewing along the axis normal to the axis of the barrel, the projectile flight path and its end point are calculated using the program written in a computer.
Указанные датчики положения устройства позволяют исключить перекос устройства относительно поверхности горизонта.The indicated sensors of the position of the device can eliminate the skew of the device relative to the surface of the horizon.
Цифровая фотокамера содержит дисплей с функциями выделения требуемого фрагмента мишени и индикации дальности до него по сигналу датчика.The digital camera contains a display with the functions of highlighting the desired fragment of the target and indicating the range to it according to the sensor signal.
Вычисление траектории происходит практически в режиме реального времени (менее одной десятой секунды), после чего на дисплее появляется отметка, соответствующая конечной точке траектории мяча с учетом поправки из-за баллистической траектории полета.The trajectory is calculated almost in real time (less than one tenth of a second), after which a mark corresponding to the end point of the ball’s trajectory, taking into account the correction due to the ballistic flight path, appears on the display.
Целесообразно, чтобы устройство было снабжено баллоном высокого давления, снабженным редукционным клапаном, выполненным с возможностью регулирования давления газа в резервуаре.It is advisable that the device was equipped with a high pressure cylinder equipped with a pressure reducing valve configured to control the gas pressure in the tank.
При этом устройство в предпочтительном варианте снабжено наплечным рюкзаком для баллона высокого давления.In this case, the device is preferably provided with a shoulder backpack for a high pressure cylinder.
Такое выполнение источника сжатого газа является технологически простым и обеспечивает возможность автономного использования устройства, не связанным со стационарным источником сжатого газа. При этом обеспечивается мобильность устройства с сохранением достаточного количества пусков.This embodiment of a source of compressed gas is technologically simple and provides the possibility of autonomous use of the device, not associated with a stationary source of compressed gas. This ensures the mobility of the device while maintaining a sufficient number of starts.
Целесообразно, чтобы устройство было снабжено прикладом, выполненным в виде штока, один конец которого соединен с устройством, а другой конец снабжен упорной поверхностью для тела оператора, соединенной со штоком через демпфер отдачи и демпфирующую подушку.It is advisable that the device was equipped with a stock made in the form of a rod, one end of which is connected to the device, and the other end is provided with a thrust surface for the operator’s body, connected to the rod through a recoil damper and a damping pad.
Наличие приклада позволяет осуществлять упор устройства в корпус оператора, который обеспечивает удобство использования устройства. Кроме того, наличие упора с демпферными устройствами позволяют снизить отдачу от пуска снаряда и тем самым повысить точность пуска снаряда. Поскольку устройство характеризуется небольшими габаритами и весом, оно может быть использовано без обязательного для аналогов массивного лафета.The presence of the butt allows you to focus the device in the operator's housing, which provides ease of use of the device. In addition, the presence of a stop with damping devices can reduce the return on the launch of the projectile and thereby increase the accuracy of the launch of the projectile. Since the device is characterized by small dimensions and weight, it can be used without the massive carriage, which is not mandatory for analogues.
В дальнейшем предлагаемое изобретение будет более подробно раскрыто на примерах выполнения со ссылками на чертежи, на которых:In the future, the invention will be more fully disclosed in the examples with reference to the drawings, in which:
Фиг. 1 изображает общий вид устройства для запуска спортивных снарядов.FIG. 1 depicts a general view of a device for launching sports equipment.
Фиг. 2 - устройство в разрезе со схемой средства подачи спортивного снаряда и схемой упора для снаряда в стартовом положении.FIG. 2 is a sectional view of a device with a diagram of a means for supplying a sports apparatus and a diagram of an emphasis for a projectile in a starting position.
Фиг. 3 изображает стандартный быстродействующий клапан устройства.FIG. 3 depicts a standard quick valve device.
Фиг. 4 изображает схему указателя цели.FIG. 4 shows a diagram of a target pointer.
Фиг. 5 приведена зависимость скорости мяча на срезе ствола испытанного лабораторного образца в зависимости от давления в резервуаре.FIG. Figure 5 shows the dependence of the speed of the ball on a section of the trunk of a tested laboratory sample depending on the pressure in the tank.
На Фиг. 1. изображен общий вид устройства для запуска сферических снарядов, например футбольных мячей, выполненного согласно предлагаемому изобретению. Устройство содержит резервуар 1 для сжатого газа, ствол 2, включающий цилиндрический участок 3 с выходным отверстием 4 и задний участок 5 с упором 6 (см. Фиг. 2) для снаряда 7 в стартовом положении, быстродействующий клапан 8, герметично соединяющий резервуар 1 со стволом 2. Резервуар 1 во всех примерах использования имеет емкость не более 10 литров и наполняется сжатым газом под давлением не более 1,0 МПа, что согласно требованиям безопасности, принятым в разных странах, относится к категории абсолютно безопасных сосудов, работающих под давлением. В этой связи не существует особых требований к выполнению резервуара 1. Он может быть стандартным или нестандартным любой сложной формы, выполненным специально для данного устройства, обеспечивающим эффективную эргономику. В примере наилучшего использования применяется стандартный стальной ресивер сферической формы. Герметичное крепление ресивера 1 к клапану 8 в примере наилучшего использования выполнено резьбовым, но может быть любым другим, например фланцевым.In FIG. 1. shows a General view of a device for launching spherical shells, such as soccer balls, made according to the invention. The device comprises a
Как показано на Фиг. 2, упор 6 снаряда 7 выполнен в виде опорной поверхности в форме части сферы, повторяющей форму части наружной поверхности 10 спортивного снаряда 7.As shown in FIG. 2, the
Далее по тексту опорная поверхность будет указываться также под позицией 6. Благодаря указанной форме опорной поверхности 6 обеспечивается плотное прилегание к ней поверхности 10 запускаемого снаряда (мяча) 7 в стартовом положении. В преимущественном варианте реализации изобретения опорная поверхность 6 образована внутренней поверхностью заднего участка 5 ствола 2 и выполнена в форме полусферы, повторяющей форму полусферы наружной поверхности 10 спортивного снаряда 7.Further along the text, the supporting surface will also be indicated at 6. The indicated shape of the supporting
Выполнение опорной поверхности 6 внутренней поверхностью заднего участка 5 ствола 2 обеспечивает минимизацию полости 12 (Фиг. 2) между внутренней поверхностью заднего участка 5 ствола 2 и наружной поверхностью 10 мяча 7 в стартовом положении, объем которой в основном определяет паразитный объем Vп в формуле (1). Даже при использовании грязных, мокрых и мерзлых мячей (футбол - игра всепогодная, УЕФА и ФИФА разрешают проводить официальные матчи при температурах до минус 20°С на открытом воздухе при дожде, снегопаде и т.д.) объем полости 12 также минимален, хотя в этом случае он не равен нулю. При этом выполнение опорной поверхности 6 в форме полусферы обеспечивает максимальную площадь соприкосновения мяча 7 с опорной поверхностью 6, что позволяет более эффективно использовать энергию сжатого газа для разгона мяча 7, а также увеличивает требуемую степень герметизации для удержания мяча 7 стартовом положении.The implementation of the supporting
Кроме того, в преимущественном варианте, ствол 2 выполнен из прозрачного, прочного и износостойкого поликарбоната.In addition, in an advantageous embodiment, the
Быстродействующий пневматический клапан 8 выполнен с возможностью прохождения следующих последовательных режимов при запуске снаряда 7: открытия, открытого положения и закрытия, при этом общий временной интервал с момента открытия до закрытия клапана не превышает при разгоне снаряда 7 в стволе 2 интервал времени прохождения снарядом 7 от опорной поверхности 6 ствола 2 до его выходного отверстия 4.The high-speed
Такое исполнение пневматического клапана 8 обеспечивает возможность перекрытия поступления сжатого газа из резервуара 1 в ствол 2 на заключительном этапе разгона снаряда 7 в стволе 2. В этом случае разгон прекращается досрочно еще до вылета снаряда 7 из ствола 2, а сохраненная в резервуаре 1 часть сжатого газа может использоваться для следующего пуска. В варианте преимущественного использования изобретения предусмотрена возможность регулирования длительности открытого положения клапана 8 с помощью задания электрического сигнала требуемой длительности, в том числе с возможностью его закрытия до момента вылета мяча 7 из ствола 2, и тем самым осуществлять регулирование скорости мяча 7 без дополнительного сокращения проходного сечения канала: резервуар 1 - клапан 8 - ствол 2.This design of the
В качестве быстродействующего клапана 8 может быть использован стандартный быстродействующий клапан. В преимущественном варианте применен стандартный быстродействующий пневматический клапан компании SMC Corporation (Япония) серии VXF, схематически изображенный на Фиг. 3а и Фиг. 3б. Данный клапан 8 выполнен в общей сборке с управляющим пневмоэлектроклапаном 13 с возможностью регулирования длительности открытого положения клапана 8.As the high-
В преимущественном варианте устройство снабжено одним компьютером 14, осуществляющим управление быстродействующим клапаном 8 через пневмоэлектроклапан 13, а также другими средствами, описанными ниже.In an advantageous embodiment, the device is equipped with one
Клапан 8 содержит подвижный запорный орган 15, соединенный с гибкой диафрагмой 16, с возможностью перемещения из одного устойчивого положения в другое.The
В первом устойчивом положении (в нормальном состоянии клапана) запорный орган 15 под воздействием пружины 17 герметично примыкает к первому седлу 18 (см. Фиг. 3а), во втором устойчивом положении герметично примыкает ко второму седлу 19 (см. Фиг. 3б). Диафрагма 16 с малым отверстием 20 отделяет клапанную полость 21 от пилотной камеры 22, которая через выхлопной канал 23 может быть соединена с атмосферой под управлением пневмоэлектроклапана 13. В нормальном состоянии при отсутствии электрического сигнала от компьютера 14 на катушке 24 золотник 25 герметично примыкает к седлу 26 и перекрывает коммуникацию между пилотной камерой 22 и атмосферой через канал 23 (Фиг. 3а). При подаче электрического сигнала с компьютера 14 на катушку 24 золотник 25 перемещается во второе устойчивое положение (см. фиг 3б) и открывает соединение пилотной камеры 22 с атмосферой по открытому выхлопному каналу 23, что приводит к перемещению запорного органа 15 во второе устойчивое положение (см. фиг 3б), при котором резервуар 1 соединен со стволом 2. Перемещение золотника 25, приводящее также к открытию быстродействующего клапана 8, можно обеспечить также с помощью нажатия на кнопку ручного дублирования 27. Возможно иное выполнение клапана. Управление быстродействующим клапаном 8 через пневмоэлектроклапан 13 компьютером 14 осуществляют по известным алгоритмам.In the first stable position (in the normal state of the valve), the locking
Резервуар 1 герметично соединен с источником 29 сжатого газа гибким пневмопроводом 28 с запорно-регулирующей арматурой, например запорным вентилем 30 и редукционным клапаном 31, выполненным с возможностью регулирования давления в резервуаре. В предлагаемом устройстве может быть использована стандартная пневмоарматура.The
В частности, может быть использован стандартный редукционный клапан 31, выполненный с возможностью ручной и автоматической регулировки давления в резервуаре 1.In particular, a standard
Путем изменения давления в резервуаре 1 обеспечивается возможность регулирования скорости полета мяча. Для достижения требуемой скорости полета мяча редукционный клапан 31 может быть снабжен шкалой (не показана), проградуированной в масштабах скорости мяча 7 на выходе из ствола 2.By changing the pressure in the
Возможно также введение значения заданной скорости полета мяча в компьютер 14. В последнем случае компьютер 14 на основе известной зависимости вычисляет требуемое значение давления в резервуаре 1 и выдает сигнал на регулировку редукционного клапана 31.It is also possible to enter the value of the predetermined ball flight speed into the
В одном из вариантов реализации устройства источник 29 сжатого газа выполнен в виде стандартного баллона (не показаны) со сжатым до высокого давления газом или сжиженной углекислотой. Баллон соединяют с резервуаром 1 через редукционный клапан 31.In one embodiment of the device, the source of
При этом используют баллон такого объема и рабочего давления, при которых обеспечивается требуемое количество пусков снаряда 7 с заданной скоростью без перезарядки баллона, и вес устройства, удобный для переноски его оператором. Подбор баллона осуществляют по известным методикам.In this case, a cylinder of such volume and working pressure is used at which the required number of
В преимущественном исполнении данного варианта устройство снабжено рюкзаком (не показан) для указанного баллона, выполненным с возможностью надевания на оператора устройства. Устройство имеет вес 6 килограммов без учета массы баллона, что обеспечивает мобильное перемещение оператора с устройством. Использование легкого кевларового баллона в заплечном рюкзаке не приводит к существенному снижению мобильности.In an advantageous embodiment of this embodiment, the device is equipped with a backpack (not shown) for the specified cylinder, made with the possibility of putting on the device operator. The device has a weight of 6 kilograms without regard to the mass of the cylinder, which provides mobile movement of the operator with the device. The use of a light Kevlar balloon in a shoulder bag does not lead to a significant reduction in mobility.
В другом варианте реализации изобретения в качестве источника сжатого газа 29 может быть использован удаленный компрессор или удаленная промышленная магистраль сжатого газа (не показаны), которые соединяют с устройством протяженным стандартным гибким пневмопроводом 28. В этом варианте может быть использован известный гибкий пневмопровод 28 наружным диаметром 8-10 мм длиной до 100 метров, что позволяет пользоваться источниками 29 сжатого газа, расположенными за пределами футбольного поля, например, в подтрибунном помещении. Такая схема питания сжатым газом позволяет обеспечивать неограниченное количество пусков без перезарядки.In another embodiment, a remote compressor or a remote industrial compressed gas line (not shown) can be used as a source of
В преимущественном варианте реализации изобретения устройство снабжено средством 32 (Фиг. 2) для подачи снаряда 7 к опорной поверхности 6 в стволе 2, схематически показанным на Фиг. 2. Указанное средство 32 основано на создании пониженного давления в полости 44, образованной полостью 12 и полостью канала, образованного отверстием 33 входной втулки 34 ствола 2 и отверстием 35 выходной втулки 36 закрытого клапана 8, схематически изображено на Фиг. 2.In an advantageous embodiment of the invention, the device is provided with means 32 (FIG. 2) for supplying the projectile 7 to the supporting
Указанное средство 32 содержит первый датчик 37 мяча 7, размещенный в стволе 2 у его выходного отверстия 4, и второй датчик 38 мяча 7 в стволе 2, размещенный в области вершины опорной поверхности 6 для размещения снаряда 7 в стартовом положении.The specified
В качестве таких датчиков 37 и 38 могут быть использованы, например, стандартные светодиодные оптоволоконные пары, которые подают сигналы при пересечении мячом их оптических осей 39 и 40 на компьютер 14.As
Кроме того, средство 32 содержит вакуумный эжектор 41, например известный стандартный эжектор, описанный в каталоге SMC Corporation, 2011 год, на с. 8-9, изделие с артикулом ZH10B. Эжектор 41 содержит всасывающий вход 42, соединенный пневмопроводом 43 с первым пневмоэлектроклапаном 45, эжектирующий вход 47, соединенный пневмопроводом 48 со вторым пневмоэлектроклапаном 46.In addition, means 32 comprises a
Первый пневмоэлектроклапан 45 коммутирует соединение полости 44 с всасывающим входом 42 эжектора 41 путем открытия/закрытия пневмопровода 43, а второй пневмоэлектроклапан 46 коммутирует открытия/закрытия эжектирующего входа 47, соединенного пневмопроводом 48 с резервуаром 1. Компьютер 14, получая сигналы от датчиков 37 и 38, управляет соленоидами 49 и 50 первого 45 и второго 46 клапанов, соответственно, с возможностью окрытия клапанов 45 и 46 с созданием разрежения в полости 44 при регистрации снаряда 7 первым датчиком 37 и закрытия указанных клапанов 45, 46 при регистрации снаряда 7 вторым датчиком 38. Объем полости 44 при размещении мяча 7 в стартовом положении, как показано на Фиг. 2, образует так называемый паразитный объем в формуле (1), который при завершении подачи и фиксации мяча 7 минимален.The
Также в преимущественном варианте реализации устройство снабжено указателем цели 52 (Фиг. 4) для запуска снаряда 7, содержащим датчик 53 показания горизонтального положения устройства вдоль оси, перпендикулярной оси ствола 2, датчик 54 угла оси ствола 2 по отношению к горизонту, датчик 55 высоты устройства от рабочей поверхности, датчик давления 56 сжатого газа в резервуаре 1, соединенное с ними средство управления указанными датчиками 51, цифровую фотокамеру 57, жестко соединенную со стволом 2 и снабженную дисплеем 58, средством фокусировки на выбранную цель (не показано) и измерителем дальности до указанной цели (не показано).Also, in an advantageous embodiment, the device is equipped with a target indicator 52 (Fig. 4) for launching a
В качестве датчиков 53-56 могут быть использованы стандартные известные датчики для измерения угла по отношению к горизонту, расстояния и давления.As sensors 53-56 can be used standard known sensors for measuring angle with respect to the horizon, distance and pressure.
В качестве фотокамеры 57 могут быть использованы известные фотокамеры, обладающие функцией выделения заданного фрагмента изображения (мишени) на экране и функцией определения дальности до него, с возможностью передавать и принимать сигнал от компьютера и выдавать на дисплее отметку, изображающую конечную точку полета снаряда 7. Указатель цели 52 позволяет осуществлять точное и однозначное вычисление траектории полета снаряда 7 на основе данных от объединенных средством управления датчиков: вышеуказанных датчиков 53-56, сигнала дальности до мишени от цифровой камеры 57. Вычисление траектории производится каждый раз автоматически в процессе наведения оператором ствола 2 на цель, фокусировки и отражения на дисплее 58 отметки 60, соответствующей прогнозируемой точке прилета в цель снаряда 7 (до вычисления поправки на баллистический характер полета).As the
В примере наилучшего использования в указанных средствах 32 для подачи снаряда 7 и в указателе цели 52 в качестве средства управления использован компьютер 14, выполненный с возможностью управления соленоидами 49 и 50 клапанов 45 и 46 средства 32 для подачи снаряда 7 и датчиками 53-56 указателя 52 цели.In the example of the best use in the indicated means 32 for supplying the
Компьютер расположен внутри корпуса устройства (не показан) и выполнен в виде устройства, совместимого с датчиками 53-56 и фотокамерой 57. В компьютер записана программа управления вышеупомянутыми датчиками 53-56 и фотокамерой 57 и программа вычисления траектории полета мяча. Указанные программы могут быть построены на известных алгоритмах.The computer is located inside the device case (not shown) and is designed as a device compatible with sensors 53-56 and a
В компьютере 14 также может быть запрограммирован известный алгоритм, позволяющий вычислять время досрочного закрытия быстродействующего клапана, при котором обеспечивается требуемая скорость мяча. Например, может быть использован известный алгоритм, описанный статье: В.В. Григорьев и др. «Газодинамическое исследование пневматического линемета», Журнал технической физики, 2006, т. 76, вып. 3, с. 75-80.A well-known algorithm can also be programmed in
Также в преимущественном варианте реализации, показанном на фиг. 1, устройство снабжено прикладом 61, выполненным в виде штока 62, один конец 63 которого соединен с резервуаром 1, а другой конец 64 снабжен упорной поверхностью 65 для тела оператора (не показано), соединенной со штоком 62 через демпфер 66 отдачи и демпфирующую подушку 67.Also in the preferred embodiment shown in FIG. 1, the device is equipped with a
Кроме того, в преимущественном варианте реализации устройство снабжено звукогенерирующим устройством (не показано), синхронизированным спусковым триггером 27. Может быть использовано любое известное портативное звукогенерирующее устройство.In addition, in an advantageous embodiment, the device is equipped with a sound generating device (not shown), a
В соответствии с описанным выше вариантом реализации устройства был изготовлен образец со следующим параметрами: масса 6,8 кг, максимальный габарит 560 мм и диаметр ствола 218 мм, скорость запуска мячей до 50 м/сек.In accordance with the above-described embodiment of the device, a sample was made with the following parameters: weight 6.8 kg, maximum dimension 560 mm and barrel diameter 218 mm, ball launch speed up to 50 m / s.
На Фиг. 5 представлена экспериментальная кривая скорости мяча 7 на выходе из ствола 2 в зависимости от давления газа в резервуаре 1 для указанного образца.In FIG. 5 shows the experimental curve of the speed of the
Из кривой на Фиг. 5 видно, что представленный портативный образец позволяет запускать мячи со скоростями до 50 м/сек.From the curve in FIG. Figure 5 shows that the presented portable sample allows you to run balls with speeds up to 50 m / s.
Также по характеру кривой (Фиг. 5) видно, что существует однозначная связь между давлением в резервуаре 1 и скоростью мяча 7 на выходе из ствола 2, что подтверждает возможность градуирования редукционного клапана 31 в терминах скорости.Also, the nature of the curve (Fig. 5) shows that there is an unambiguous relationship between the pressure in the
Устройство работает следующим образом. В первом варианте исполнения устройства, где в качестве источника сжатого газа 29 использован баллон со сжатым газом или сжиженной углекислотой в заплечном рюкзаке (не показаны) оператор надевает удерживающий ремень (не показан) устройства и ранец с баллоном (не показан), так что оператор относительно комфортно может перемещаться с зафиксированным на туловище (не показано) устройством с помощью ремня и упертую в туловище упорную поверхность 65 демпфирующей подушки 67 приклада 61.The device operates as follows. In the first embodiment of the device, where a container of compressed gas or liquefied carbon dioxide in a shoulder bag (not shown) is used as a source of
Во втором варианте, когда в качестве источника сжатого газа использован удаленный источник, например компрессор или удаленная промышленная магистраль сжатого газа, при перемещении нужно учитывать наличие гибкого пневмопровода 28, соединяющего устройство с удаленным источником.In the second embodiment, when a remote source, such as a compressor or a remote industrial line of compressed gas, is used as a source of compressed gas, when moving, it is necessary to take into account the presence of a flexible
Затем оператор по проградуированной в терминах скорости шкале редукционного клапана 31 вручную настраивает его на обеспечение требуемой скорости полета мяча 7 или задает на дисплее 58 требуемую скорость полета мяча 7. В последнем случае компьютер 14 по введенному оператором значению скорости с помощью запрограммированной в него зависимости (аналогичной представленной на Фиг. 5), вычисляет значение давления и выдает сигнал на регулировку редукционного клапана 31. Таким образом, обеспечивается заданное значение давления в резервуаре 1, необходимое для достижения заданной скорости.Then the operator manually adjusts the scale of the
Перед началом серии пусков оператор открывает запорный вентиль 30 источника сжатого газа 29. При этом сжатый до заданного давления с помощью регулируемого редукционного клапана 31 газ, уровень которого контролируется с помощью датчика 56, заполняет резервуар 1 и поступает в клапанную полость 21. Через отверстие 20 в диафрагме 16 газ заполняет пилотную камеру 22. Запорный орган 15 в допусковом положении герметично прижат к первому седлу 18 клапана 13 силой давления в пилотной камере 22 и усилием сжатой пружины 17. Быстродействующий клапан 8 является нормально закрытым и не пропускает сжатый газ в ствол 2.Before starting a series of starts, the operator opens the shut-off
Затем оператор рукой помещает мяч 7 в ствол 2 со стороны выходного отверстия 4 ствола 2. При этом происходит перекрытие светодиодной оси 39 первого датчика 37, что приводит к выдаче сигнала через компьютер 14 на запитывание соленоидов 49 и 50, а следовательно, на синхронное открытие пневмоэлектроклапанов 45 и 46. Сжатый газ из резервуара 1 поступает по пневмопроводу 48 и открытому порту клапана 46 на эжектирующий вход 47 эжектора 41, который инициирует отсос газа в полости 44 по каналу: пневмопровод 43, открытый порт пневмоэлектроклапана 45, всасывающий вход 42 эжектора 41. Возникшее разрежение обеспечивает перемещение мяча 7 внутри ствола 2 до конечного положения (см. Фиг. 2), характеризуемого соприкосновением полусферических поверхностей: опорной поверхности 6 заднего участка 5 ствола 2 и поверхности мяча 7. При соприкосновении мяча 7 с опорной поверхностью 6 второй датчик 38 (датчик конечного положения) выдает сигнал через компьютер 14 на соленоиды 49 и 50 для закрытия пневмоэлектроклапанов 45 и 46, что приводит к герметизации полости 44 по каналу 43 и к остановке работы эжектора 41. Благодаря упругим свойствам поверхности мяча 7 и большой площади полусферической поверхности соприкосновения с опорной поверхностью 6 мяч 7 находится в стартовом положении весьма устойчиво. Если по каким-либо причинам требуемое разрежение нарушается, мяч 7 сместится вдоль ствола 2 и произойдет повторное срабатывание датчика 38 конечного положения, которое приведет к включению через компьютер 14 эжектора 42 с синхронным срабатыванием клапанов 45, 46 до возвращения мяча 7 в стартовое положение.Then the operator puts the
Компьютер 14 контролирует процесс наполнения резервуара 1, сравнивая показания датчика давления 56 с заданным значением, а также процесс подачи и фиксации мяча 7 в стартовом положении на основании сигналов от датчиков 37 и 38, после чего выдает сигнал готовности на включение средства прицеливания 52. Оператор с помощью изображения 69, на дисплее 58, полученного от камеры 57, направленной вдоль оси ствола 2, позиционирует устройство на предполагаемую цель (не показана), которая отражается в виде отметки 60 выделенного фрагмента изображения 69.The
Во время тренировки оператор при каждом пуске определяет цель. Это может быть, например, вратарь или полевой игрок или выбранный участок ворот. При этом компьютер 14 получает сигналы от датчиков 53-56. В случае отклонения устройства от горизонтального положения вдоль оси, перпендикулярной оси ствола 2, зафиксированного с помощью датчика 53, срабатывает звуковой сигнал с индикацией соответствующей надписи на дисплее 58. Оператор меняет положение устройства до устранения отклонения до приемлемого горизонтального уровня, что сопровождается прекращением звуковой сигнализации и соответствующей надписи на дисплее 58, затем фиксирует это положение в течение времени обработки вышеупомянутых сигналов компьютером 14. При позиционировании и фиксации устройства в определенное положение изображение цели 69, полученное с помощью камеры 58 и преобразованное в компьютере 14, отображается на дисплее 58 с выделением фрагмента цели 60, до которого определяется дальность.During training, the operator determines the goal at each start. This may be, for example, a goalkeeper or a field player or a selected goal area. In this case, the
Компьютер 14 ведет обработку следующих данных: угол вылета мяча 2 (угол оси ствола по отношению к горизонту) от датчика 54, высота стартового положения мяча от датчика 55, дальность до мишени от камеры 57 и начальная скорость полета мяча, на основе которых по заданному алгоритму вычисляет траекторию полета и положение мяча 7 в конечной точке полета. По специальному алгоритму вычисляется баллистическая поправка, отражающая отклонение реального положения мяча от предсказанного положения, зафиксированного при последнем позиционировании отметкой 60. На дисплее 58 отображается отметка 68 конечной точки, рассчитанной на основе вышеупомянутой поправки, которая не совпадает с ранее выделенным фрагментом 60.The
В предпочтительном варианте в компьютер 14 записана программа расчета траектории полета мяча, составленная автором на основе известного алгоритма, описанного в работе (John Eric Goff, Matt J. Carre. "Trajectory analysis of a soccer ball", American Journal of Physics. Vol. 77, #11, p. 1020-1026, 2009), которая позволяет вычислять поправку и выставлять отметку конечной точки 68 на дисплее 58.In a preferred embodiment,
Если отметка 68 не удовлетворяет оператора в качестве конечной точки полета мяча 7, он плавно перенацеливает устройство и фиксирует его в новом положении до окончания нового расчета вплоть до тех пор, пока положение отметки 68 на дисплее не будет соответствовать требованиям оператора.If the
В устройстве также предусмотрена возможность регулирования скорости полета мяча 7 путем регулирования длительности открытого положения быстродействующего клапана 8. В частности, путем закрытия быстродействующего клапана 8 по команде компьютера 14 в заданный момент времени еще до момента вылета снаряда 7 из ствола 2 обеспечивается досрочное прерывание процесса разгона мяча 7.The device also provides the ability to control the speed of the
В компьютере 14 может быть запрограммирован известный алгоритм, позволяющий вычислять время досрочного закрытия быстродействующего клапана, при котором обеспечивается требуемая скорость мяча. Например, может быть использован известный алгоритм, описанный статье: В.В. Григорьев и др. «Газодинамическое исследование пневматического линемета», Журнал технической физики, 2006, т. 76, вып. 3, с. 75-80.In
После завершения настройки устройства оператор нажимает на спусковой триггер 27 или нажимает на кнопку (не показана), замыкающую электрическую цепь управляющего пневмоэлектроклапана 13, что приводит к перемещению золотника 25 соленоида 24 во второе устойчивое положение и к открытию основного клапана 8. Сжатый газ из резервуара 1 через проходное сечение основного клапана 8 устремляется в ствол 7 для разгона мяча 2.After completing the setup of the device, the operator presses the
При запуске снаряда 7 звукогенерирующее устройство выдает звук, имитирующий звук при реальном ударе ноги футболиста по мячу в момент открытия клапана 8. После вылета снаряда 7 из ствола 2 клапан 8 автоматически возвращается в нормально закрытое состояние. Автоматически сразу после возвращения клапана 8 в нормально закрытое состояние (см. Фиг. 3а) происходит повторное наполнение резервуара 1 сжатым газом. Устройство готово к зарядке его новым мячом 7 с последующим наведением на очередную мишень из новой точки поля, в которую перешел оператор вместе с устройством.When the
Claims (13)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015129201A RU2609725C2 (en) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | Device for sports spherical equipment launching |
| PCT/RU2016/000389 WO2017010914A1 (en) | 2015-07-16 | 2016-06-27 | Device for launching sports equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015129201A RU2609725C2 (en) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | Device for sports spherical equipment launching |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015129201A RU2015129201A (en) | 2017-01-20 |
| RU2609725C2 true RU2609725C2 (en) | 2017-02-02 |
Family
ID=57757547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015129201A RU2609725C2 (en) | 2015-07-16 | 2015-07-16 | Device for sports spherical equipment launching |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2609725C2 (en) |
| WO (1) | WO2017010914A1 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106932290A (en) * | 2017-04-27 | 2017-07-07 | 聊城鑫泰机床有限公司 | A kind of robot angle ball bounce-back testing agency |
| CN110013660B (en) * | 2019-05-14 | 2023-12-22 | 沈阳体育学院 | Positioning service device for football hook |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU133131A1 (en) * | 1959-07-06 | 1959-11-30 | А.И. Теличенас | Device for injecting solid and liquid radioactive substances |
| SU545363A1 (en) * | 1975-04-18 | 1977-02-05 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Тонкой Химической Технологии Имени М.В. Ломоносова | A device for discarding |
| SU1333805A1 (en) * | 1985-12-05 | 1987-08-30 | Белорусская сельскохозяйственная академия | System for regulating suppyl of additional air to diesel engine |
| RU2046272C1 (en) * | 1992-05-06 | 1995-10-20 | Научно-исследовательский машиностроительный институт | Method of shooter training on test bed and device for its accomplishment |
| RU2067774C1 (en) * | 1993-07-01 | 1996-10-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Поиск Ltd" | Bottle pressure regulator |
| US5733209A (en) * | 1994-12-09 | 1998-03-31 | Mcintyre, Iv; James O. | Pneumatic ball launching apparatus |
| JP2000342737A (en) * | 1999-06-03 | 2000-12-12 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | Ball shooting machine |
| US6807959B1 (en) * | 2000-01-31 | 2004-10-26 | Douglas B. Murdock | Device using a pneumatically-actuated carrier to eject projectiles along a trajectory |
| US7028682B1 (en) * | 2004-10-14 | 2006-04-18 | Hansen Christopher L | Sports ball launcher |
| KR20060114534A (en) * | 2005-05-02 | 2006-11-07 | 주식회사 퓨처웍스 | Apparatus for shooting a ball |
| EP1731550A1 (en) * | 2004-03-31 | 2006-12-13 | Yasuhiko Tabata | Novel water-soluble fullerene, process for producing the same and active oxygen generator containing the fullerene |
| RU2290211C2 (en) * | 2004-09-10 | 2006-12-27 | Алексей Михайлович Репин | Portable tool for enriching air inhaled by patient with oxygen |
| CN202427123U (en) * | 2012-02-13 | 2012-09-12 | 德州学院 | Basketball shooting training device |
| RU2477164C1 (en) * | 2011-06-21 | 2013-03-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК)" (РГУФКСМиТ) | Training simulator for golf |
| RU2502000C2 (en) * | 2011-04-01 | 2013-12-20 | ЭсЭмСи КОРПОРЕЙШН | Hydraulic shock absorber |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005063344A1 (en) * | 2003-12-30 | 2005-07-14 | Benetti, Claudio | An apparatus for launching balls for sports practice |
-
2015
- 2015-07-16 RU RU2015129201A patent/RU2609725C2/en active IP Right Revival
-
2016
- 2016-06-27 WO PCT/RU2016/000389 patent/WO2017010914A1/en active Application Filing
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU133131A1 (en) * | 1959-07-06 | 1959-11-30 | А.И. Теличенас | Device for injecting solid and liquid radioactive substances |
| SU545363A1 (en) * | 1975-04-18 | 1977-02-05 | Московский Ордена Трудового Красного Знамени Институт Тонкой Химической Технологии Имени М.В. Ломоносова | A device for discarding |
| SU1333805A1 (en) * | 1985-12-05 | 1987-08-30 | Белорусская сельскохозяйственная академия | System for regulating suppyl of additional air to diesel engine |
| RU2046272C1 (en) * | 1992-05-06 | 1995-10-20 | Научно-исследовательский машиностроительный институт | Method of shooter training on test bed and device for its accomplishment |
| RU2067774C1 (en) * | 1993-07-01 | 1996-10-10 | Товарищество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Поиск Ltd" | Bottle pressure regulator |
| US5733209A (en) * | 1994-12-09 | 1998-03-31 | Mcintyre, Iv; James O. | Pneumatic ball launching apparatus |
| JP2000342737A (en) * | 1999-06-03 | 2000-12-12 | Sumitomo Rubber Ind Ltd | Ball shooting machine |
| US6807959B1 (en) * | 2000-01-31 | 2004-10-26 | Douglas B. Murdock | Device using a pneumatically-actuated carrier to eject projectiles along a trajectory |
| EP1731550A1 (en) * | 2004-03-31 | 2006-12-13 | Yasuhiko Tabata | Novel water-soluble fullerene, process for producing the same and active oxygen generator containing the fullerene |
| RU2290211C2 (en) * | 2004-09-10 | 2006-12-27 | Алексей Михайлович Репин | Portable tool for enriching air inhaled by patient with oxygen |
| US7028682B1 (en) * | 2004-10-14 | 2006-04-18 | Hansen Christopher L | Sports ball launcher |
| KR20060114534A (en) * | 2005-05-02 | 2006-11-07 | 주식회사 퓨처웍스 | Apparatus for shooting a ball |
| RU2502000C2 (en) * | 2011-04-01 | 2013-12-20 | ЭсЭмСи КОРПОРЕЙШН | Hydraulic shock absorber |
| RU2477164C1 (en) * | 2011-06-21 | 2013-03-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет физической культуры, спорта, молодежи и туризма (ГЦОЛИФК)" (РГУФКСМиТ) | Training simulator for golf |
| CN202427123U (en) * | 2012-02-13 | 2012-09-12 | 德州学院 | Basketball shooting training device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015129201A (en) | 2017-01-20 |
| WO2017010914A1 (en) | 2017-01-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6749528B2 (en) | Apparatus and method for playing golf using a ball launcher | |
| US3739764A (en) | Inflatable balloon pneumatic propulsion device | |
| US7849725B1 (en) | Air cannon apparatus and system for golf ball testing | |
| US5980399A (en) | Ball toss apparatus | |
| US20110303207A1 (en) | Sports training apparatus for launching sports balls | |
| RU2609725C2 (en) | Device for sports spherical equipment launching | |
| US20220233942A1 (en) | Method and system of replicating ball trajectories using an automated ball throwing machine | |
| US20170266530A1 (en) | Ball tossing and training device and system | |
| US9889364B1 (en) | Golf ball landing simulator | |
| KR102312181B1 (en) | System for practising shooting using drone | |
| GB2619212A (en) | Training systems and methods | |
| US20050115548A1 (en) | A Mobile Device to Launch a Golf Ball Pneumatically and Play Golf [Robogolfer] | |
| KR101755632B1 (en) | System for screen bow game | |
| EP1713550B1 (en) | An apparatus for launching balls for sports practice | |
| US20070107711A1 (en) | Low velocity projectile marker | |
| JP6448240B2 (en) | Ball launcher using air pressure | |
| CN111870920A (en) | Multi-angle launching device for air volleyball training | |
| Briggs | Methods for measuring the coefficient of restitution and the spin of a ball | |
| US10914546B1 (en) | Pneumatic ball launcher for facilitating launching of a ball | |
| US6416428B1 (en) | Pneumatic golf ball launching device | |
| Flemmer et al. | A humanoid robot for research into kicking rugby balls | |
| US10821349B1 (en) | Training and aiming device for cue sports | |
| US20230241456A1 (en) | Training system and method of using same | |
| Flemmer et al. | A humanoid kicking robot | |
| CN118341058A (en) | Goal device for football shooting training |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180717 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190605 |