RU2651438C1 - Device for training skier's muscles - Google Patents
Device for training skier's muscles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2651438C1 RU2651438C1 RU2017100476A RU2017100476A RU2651438C1 RU 2651438 C1 RU2651438 C1 RU 2651438C1 RU 2017100476 A RU2017100476 A RU 2017100476A RU 2017100476 A RU2017100476 A RU 2017100476A RU 2651438 C1 RU2651438 C1 RU 2651438C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heart rate
- power
- training
- skier
- frame
- Prior art date
Links
- 238000012549 training Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 title claims description 12
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims abstract description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 30
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 claims description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 238000004904 shortening Methods 0.000 claims description 3
- 210000005239 tubule Anatomy 0.000 claims description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 abstract 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 230000006996 mental state Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000001364 upper extremity Anatomy 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 230000036642 wellbeing Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к классу спортивных тренажеров и использовано для тренировки мышц горнолыжниками как начинающими, так и опытными.The present invention relates to the class of sports simulators and is used for muscle training by skiers, both beginners and experienced.
Из уровня техники известен <PROSKI - SIMULATORPOFESSIONAL SKI - MACHINE> (http://www.Ski-simulator.com/), содержащий: имитатор склона, выполненный с неизменным углом наклона, состоящий из двух дуг, скрепленных двумя квадратными брусками, связанными между собой доской по середине, а на дугах сделаны канальцы по которым двигается тележка на четырех подшипниках, на которой установлены и фиксировано перемещаемые с возможностью вращения две площадки, на которые становится занимающийся, и которая связана с указанной доской с помощью резинового амортизатора, и на упомянутых брусках закреплена трубчатая конструкция, за которую он держится, на этой конструкции установлен специализированный компьютер.The prior art known <PROSKI - SIMULATORPOFESSIONAL SKI - MACHINE> (http://www.Ski-simulator.com/), containing: a slope simulator made with a constant angle of inclination, consisting of two arcs, fastened by two square bars connected between a board in the middle, and on the arcs there are tubules along which a trolley moves on four bearings, on which two platforms are mounted and fixedly rotatable, onto which the practitioner becomes, and which is connected to the specified board using a rubber shock absorber, and on the aforementioned kah fixed tubular structure, for which he holds, this structure dedicated computer installed.
Достоинством данного технического решения является его относительная простота.The advantage of this technical solution is its relative simplicity.
Основными же его недостатками являются:Its main disadvantages are:
- во-первых, неизменность угла наклона имитатора склона;- firstly, the invariance of the slope simulator;
- во-вторых, относительная громоздкость тренажера;- secondly, the relative bulkiness of the simulator;
- в третьих, нет регулировки и измерения воздействующей силы на мышцы занимающегося.- thirdly, there is no adjustment and measurement of the acting force on the muscles of the student.
Главной задачей предлагаемого изобретения является:The main objective of the invention is:
- во-первых, приближение силовых узлов к мышцам от пояса и ниже к ступням, плечевого пояса и рук занимающегося, на которые необходимо воздействовать организовав дифференцировнный подход к приложению и измерению параметров силовых воздействий на мышцы ног и туловища занимающегося горнолыжника;- firstly, the approach of power nodes to the muscles from the waist and lower to the feet, the shoulder girdle and the hands of the practitioner, which must be influenced by organizing a differentiated approach to the application and measurement of the parameters of the force effects on the muscles of the legs and torso of the practicing skier;
- во-вторых, расширение функциональных возможностей путем введения стабилизированного и регулируемого имитатора склона и возможности изменения его угла наклона.- secondly, the expansion of functionality by introducing a stable and adjustable slope simulator and the possibility of changing its angle of inclination.
Технический результат заключается в устранении указанных выше недостатков.The technical result consists in eliminating the above disadvantages.
Указанная задача в «Устройстве для тренировки мышц горнолыжника», содержащем средство для создания нагрузки тренирующемуся горнолыжнику, выполненное в виде двух силовых узлов на основе резиновых амортизаторов, имеющих держатели и обладающих возможностью задания отягчающей нагрузки и динамичного ее изменения при движении, а также обратного ее изменения при возвращении в исходное положение, персональный компьютер, на который приходят по электрическим проводам сигналы с измерителя частоты сердечных сокращений (ЧСС) и датчиков силы, источник электропитания, решающееся тем, что в него, введен перестраиваемый стабилизированный имитатор склона, выполненный из двух панелей: нижней и верхней, соединенные широким шарниром, обеспечивающим с помощью двух резьбовых фиксаторов регулирование и стабилизацию угла наклона имитатора склона и снабженного присосками, установленными на нижней панели для надежного прикрепления имитатора склона к полу, а на верхней его панели предусмотрены элементы резьбовых фиксаторов и крепежные элементы для установки и перемещаемых двух нагрузочных узлов, каждый из которых состоит из двух площадок, соединенных между собой с помощью пружин,: на нижней площадке, в которой предусмотрены ответные части указанных крепежных элементов, и верхней площадке, на которую становится занимающийся горнолыжник, и он фиксирует положение стопы, и в которой встроена в каждой указанной площадке в виде шарнира металлическая пластинка и при этом, к нижней панели имитатора склона прикреплены два кронштейна, перпендикулярно с каждой боковой стороны, и с которыми, во-вторых, связаны упомянутые два силовых узла так, как каждый силовой узел одним концом прикреплен к кронштейну, а вторым концом - ко второй части указанной металлической пластинки и при этом, каждый силовой узел составлен из: датчика силы, силового элемента, выполненного на основе двух резиновых амортизаторов и совмещенного с регулятором, штока-удлинителя, выполненного из трех частей: первая часть - с продольным каналом и с внутренней резьбой, вторая часть - в виде канала с наружной резьбой, с помощью которых обеспечивается удлинение или укорочение силового узла, и третья часть - спиральная пружина - его гибкое звено, выходящих из силового элемента и соединенное гибким звеном с упомянутой металлической пластинкой, в-третьих, в лыжные палки встроен датчик измерителя ЧСС, действующий только тогда, когда занимающийся держится обеими руками за рукоятки палок, кроме того, в-четвертых, в дополнительно введенном электронном блоке размещены три усилителя и источник электропитания - четыре батарейки, от которых запитаны два датчика силы измерителя силового давления и датчик измерителя ЧСС и его усилитель, на вход каждого усилителя, соответственно, поступают сигналы от указанных датчиков силы и датчика пульса измерителя ЧСС и усиленные в системный блок упомянутого персонального компьютера через USB-порт и, в-пятых, все соединения, измерения, алгоритмы, расчеты и картинки предусмотрены в программном обеспечении персонального компьютера, размещенном, например, на лазерном диске, причем, датчики силы каждый соединен электрически с электронным блоком с помощью двух четырехжильных кабелей и двух миниатюрных разъемов, а датчик пульса измерителя ЧСС соединен посредством двух двужильных кабелей и двух миниатюрных разъемов и выходы усилителей - со входом USB-портаThe specified task in the “Device for training the muscles of the skier”, containing a means for creating a load for the training skier, made in the form of two power units based on rubber shock absorbers, having holders and having the ability to set the aggravating load and its dynamic changes during movement, as well as its reverse change when returning to the starting position, a personal computer to which signals from a heart rate meter (HR) and force sensors come via electric wires power supply, which is decided by the fact that a tunable stabilized slope simulator is introduced into it, made of two panels: the lower and the upper, connected by a wide hinge, which provides adjustment and stabilization of the slope simulator tilt angle with two threaded clamps and equipped with suction cups mounted on the bottom panel for reliable attachment of the slope simulator to the floor, and on its upper panel there are elements of threaded clips and fasteners for installation and movable two load x nodes, each of which consists of two platforms interconnected by means of springs: on the lower platform, in which the counterparts of the indicated fasteners are provided, and the upper platform, on which the skier is engaged, and he fixes the position of the foot, and which is embedded in each indicated area in the form of a hinge a metal plate and at the same time, two brackets are attached to the bottom panel of the slope simulator, perpendicular to each side, and with which, secondly, the two power node, since each power node is attached at one end to the bracket, and the other end to the second part of the indicated metal plate, and each power node is composed of: a force sensor, a power element based on two rubber shock absorbers and combined with a regulator, an extension rod made of three parts: the first part is with a longitudinal channel and with an internal thread, the second part is in the form of a channel with an external thread, with the help of which the power unit is extended or shortened, and the third part - with the oral spring is its flexible link extending from the power element and connected by a flexible link to the aforementioned metal plate, thirdly, the heart rate sensor is integrated in ski poles, acting only when the practitioner is holding the stick handles with both hands, in addition, fourth, three additional amplifiers and an electric power source — four batteries, from which two force sensors of the force pressure measuring instrument and a heart rate meter sensor and its amplifier — are located at the input of each amplifier, are placed in the additionally introduced electronic unit; respectively, signals from the indicated force sensors and the heart rate sensor of the heart rate meter and amplified to the system unit of the said personal computer via the USB port and fifthly, all connections, measurements, algorithms, calculations and pictures are provided in the personal computer software, placed, for example, on a laser disk, moreover, the force sensors are each electrically connected to the electronic unit using two four-wire cables and two miniature connectors, and the heart rate sensor of the heart rate meter is connected immediately dstvom two two-core cable and two miniature connectors and output amplifiers - with USB-ports entrance
Отличительными признаками заявляемого технического решения являются:Distinctive features of the proposed technical solution are:
- по составу устройства: введен перестраиваемый имитатор склона и установлены на нем фиксировано перемещаемые два нагрузочных узла и в каждый нагрузочный узел встроены пружина и металлическая пластинка, выполненная в виде шарнира, а к имитатору склона прикреплены перпендикулярно два кронштейна, по одному с каждой стороны, и два упомянутых силовых узла, прикрепленные одним концом - к кронштейну, а вторым концом - к указанной металлической пластинке, в лыжные палки встроен датчик пульса ЧСС, действующий только тогда, когда занимающийся держит обеими руками за рукоятки палок, дополнительно введен электронный блок, в котором размещены три усилителя и источник электропитания, выполненный в виде четырех батареек, в системный блок упомянутого персонального компьютера сигналы подаются через USB-порт и все соединения, измерения, алгоритмы, расчеты и картинки предусмотрены в программном обеспечении персонального компьютера;- according to the composition of the device: a tunable slope simulator is introduced and two movable load nodes are fixedly mounted on it and a spring and a metal plate made in the form of a hinge are built into each load node, and two brackets are attached perpendicularly to the slope simulator, one on each side, and the two power units mentioned, attached at one end to a bracket, and at the other end to a specified metal plate, a heart rate heart rate sensor is integrated into the ski poles, which only works when the person is holding um with both hands for the sticks of the sticks, an electronic unit is additionally introduced, in which there are three amplifiers and a power source made in the form of four batteries, the signals are transmitted to the system unit of the mentioned personal computer via the USB port and all the connections, measurements, algorithms, calculations and pictures provided in the personal computer software;
- по составу и построению силового узла: в каждый узел входят датчик силы, одним концом прикрепленный к кронштейну, а вторым концом - к силовому элементу, выполненному на основе двух резиновых амортизаторов и совмещенному с регулятором, шток - удлинитель, выходящий из силового элемента, выполненного из трех составных частей: первая часть - с продольным каналом и резьбой внутри канала, вторая часть - в виде канала с наружной резьбой, с помощью которых регулируют удлинение или укорочение силового узла, третья часть - спиральная - его гибкое звено, через которое шток - удлинитель соединяется с указанной металлической пластинкой;- on the composition and construction of the power unit: each node includes a force sensor, one end attached to the bracket, and the other end to the power element, made on the basis of two rubber shock absorbers and combined with the regulator, the rod is an extension cord extending from the power element made of three components: the first part - with a longitudinal channel and a thread inside the channel, the second part - in the form of a channel with an external thread, with which they regulate the elongation or shortening of the power unit, the third part - spiral - its flexible link through which the stem extension is connected to the specified metal plate;
- по построению и работе датчика пульса ЧСС: он выполнен на двух парах электродов, размещенных на двух лыжных палках, и действует только тогда, когда тренирующийся горнолыжник держится за рукоятки обеих палок обеими руками.- on the construction and operation of the heart rate sensor: it is made on two pairs of electrodes placed on two ski poles, and only acts when the training skier holds the handles of both poles with both hands.
В заявляемом устройстве отличительные признаки проявляют свойства, известные в других областях науки и техники, а взятые в совокупности с некоторыми признаками прототипа проявляют свойства, которые позволяют приблизить силовые узлы к мышцам ног от пояса и ниже к ступням, а также к мышцам рук, на которые необходимо воздействовать, то есть обеспечить дифференцированный подход к приложению и измерению параметров силовых воздействий на мышцы тела и сердца горнолыжника, что указывает на соответствие заявляемого технического решения критерию «существенные различия».In the claimed device, the distinctive features exhibit properties known in other fields of science and technology, and taken in conjunction with some of the features of the prototype exhibit properties that allow you to bring the power nodes to the muscles of the legs from the waist and lower to the feet, as well as to the muscles of the hands on which it is necessary to act, that is, to provide a differentiated approach to the application and measurement of parameters of force effects on the muscles of the body and heart of the skier, which indicates the conformity of the claimed technical solution yu "substantial differences".
Заявляемое устройство поясняется схематическими чертежами:The inventive device is illustrated by schematic drawings:
- на фиг. 1, 2, 3 показано устройство в целом в трех проекциях: вид спереди - на фиг. 1, вид сверху - на фиг. 2 и вид сбоку слева - на фиг. 3;- in FIG. 1, 2, 3 shows the device as a whole in three projections: a front view - in FIG. 1, a top view of FIG. 2 and a side view from the left - in FIG. 3;
- на фиг. 4, 5, 6 изображен резьбовой фиксатор на трех чертежах: на фиг. 4 - вид спереди, на фиг. 5 - вид сверху и на фиг. 6 - вид сбоку слева;- in FIG. 4, 5, 6 depict a threaded lock in three drawings: in FIG. 4 is a front view, in FIG. 5 is a plan view and in FIG. 6 is a side view to the left;
- на фиг. 7, 8, 9 показаны датчик силы и принципиальная электрическая схема измерителя давления: на фиг. 7 - вид датчика силы спереди, на фиг. 8 - его вид сбоку слева и на фиг. 9 - принципиальная электрическая схема измерителя давления а целом;- in FIG. 7, 8, 9 show a force sensor and a circuit diagram of a pressure meter: in FIG. 7 is a front view of the force sensor; FIG. 8 is a side view of it on the left and in FIG. 9 is a circuit diagram of a pressure meter as a whole;
- на фиг. 10, 11 рассмотрен силовой элемент, совмещенный с регулятором: на фиг. 10 - вид спереди, на фиг. 11 - вид сверху;- in FIG. 10, 11, a power element combined with a regulator is considered: in FIG. 10 is a front view, in FIG. 11 is a top view;
- на фиг. 12, 13 изображена спиральная пружина: на фиг. 12 - вид спереди, а на фиг. 13 - вид сверху;- in FIG. 12, 13 shows a spiral spring: in FIG. 12 is a front view, and in FIG. 13 is a plan view;
- на фиг. 14, 15 показан датчик пульса и усилитель измерителя ЧСС: на фиг. 14 - вид сзади, начиная с лыжных палок, а на фиг. 15 - структурно-принципиальная электрическая схема измерителя ЧСС в целом.- in FIG. 14, 15 the pulse sensor and the amplifier of the heart rate meter are shown: in FIG. 14 is a rear view starting from ski poles, and in FIG. 15 is a structural schematic diagram of a heart rate meter as a whole.
В заявляемое устройство входят: перестраиваемый имитатор склона, два фиксировано перемещаемых нагрузочных узла, два кронштейна, два силовых узла, две металлических пластинки, датчик пульса ЧСС, встроенный в лыжные палки, электронный блок, содержащий три усилителя и источник электропитания, ноутбук с USB-портом и программное обеспечение к системному блоку персонального компьютера.The inventive device includes: a tunable slope simulator, two fixedly movable load nodes, two brackets, two power nodes, two metal plates, a heart rate heart rate sensor built into ski poles, an electronic unit containing three amplifiers and a power source, a laptop with a USB port and software to the system unit of a personal computer.
Устройство состоит, во-первых, из перестраиваемого стабилизированного имитатора склона 1 (оконтуренный на фиг. 2 сплошными линиями в трех проекциях: вид спереди, вид сверху и вид сбоку слева - на фиг. 1, 2, и 3), выполненный из двух панелей: верхней 2 и нижней 3, например, из алюминия, соединенных шарниром 4, обеспечивает с помощью двух резьбовых фиксаторов 5 и 6 (оконтуренных пунктирными линиями) регулирование и стабилизацию угла наклона имитатора склона 1 и снабжен пятью присосками - 7, 8, 9, 10, 11, установленными на нижней поверхности панели 2 для надежного прикрепления имитатора 1 к полу 12, а на верхней поверхности 3 предусмотрены элементы 13 и 14 резьбовых фиксаторов 5, 6 и крепежные элементы 15 и 16 для установки фиксировано перемещаемых двух нагрузочных узлов 17 и 18 (оконтуренные штрих - пунктирными линиями), каждый из которых состоит из двух площадок 19, 20 и 21, 22, соединенных между собой с помощью пружин 23 и 24. На нижней 19 (210, здесь и далее одноименные элементы выделяются скобками, предусмотрены ответные части 25 и 26 указанных крепежных элементов, а на верхней площадке 20 (22), на которую становится занимающийся горнолыжник, он фиксирует положение стопы ноги, например, с помощью ремня 27 (28). Кроме того, в верхней площадке 20 (22) встроена металлическая пластинка, выполненная из двух частей 29 (30) и 31 (32), скрепленные осью 33 (34). При этом, во-вторых, к нижней панели 2 имитатора склона 1 прикреплены два кронштейна 35 и 36 по одному с каждой стороны, с которыми связаны упомянутые два силовых узла 37 и 38 (оконтуренные два штриха - пунктирными линиями), так как каждый силовой узел одним концом прикреплен к кронштейну 35 (36), а вторым концом - ко второй части 30 (32) указанной металлической пластинки. Причем, каждый силовой узел 37 (38) составлен из: датчика силы 39 (40), силового элемента 41 (42), выполненного на основе резиновых амортизаторов 43, 44 и (45, 46) и совмещенного с регулятором 47 (48), штока - удлинителя 49 (50), (оконтуренного на фиг. 2 мелкими волнистыми линиями), выполненного из трех частей: первая часть 51 (52) - с продольным каналом и с внутренней резьбой, вторая часть 53 (54) - в виде канала с наружной резьбой, с помощью которых обеспечивается удлинение или укорочение силового узла 37 (39), и третья часть 55 (56), выполненная в виде спиральной пружины, выходящих из силового элемента 41 (42) и соединенным гибким звеном 55 (56) с упомянутой частью 30 (32) металлической пластинки. В-третьих, в лыжные палки 57, 58 встроен датчик пульса 59, 60 измерителя ЧСС 61, действующий только тогда, когда занимающийся горнолыжник держится обеими руками за рукоятки лыжных палок 57, 58. Кроме того, в-четвертых, в дополнительно введенном электронном блоке 62 размещены три усилителя 63, 64, 65 и источник 66 электропитания, представляющий собой четыре батарейки, от которых электрически запитаны два датчика силы 39 (40) измерителя силового давления 67 (68), образованного датчиком силы 39 (40) и усилителем 63 (64), датчик пульса 59, 60 измерителя ЧСС 61, образованного датчиком пульса 59, 60 и усилителем 65, и на вход каждого усилителя, соответственно, поступают сигналы от указанных датчиков и усиленные подаются в системный блок 69 персонального компьютера 70 (оконтуренного крупными волнистыми линиями на фиг. 2) через USB-порт 71 и, при этом, все соединения, измерения, алгоритмы, расчеты и картинки предусмотрены в программном обеспечении персонального компьютера, размещенном, например, на лазерном диске 72. При чем, компьютер 70, USB-порт 71, электронный блок 62 размещены на миниатюрном столике 73 о четырех ножках, а датчики силы 39 (40) каждый соединен электрически с помощью двух четырехжильных кабелей 74, 75 и двух миниатюрных разъемов 76 и 77, а датчик пульса 59, 60 измерителя ЧСС 61 соединен посредством двух двухжильных кабелей 78 и 79 и двумя миниатюрными разъемами 80, 81, а выходы усилителей 63, 64, 65 - со входом USB-порта 71.The device consists, firstly, of a tunable stabilized simulator of slope 1 (contoured in Fig. 2 by solid lines in three projections: front view, top view and side view from the left - in Fig. 1, 2, and 3), made of two panels : upper 2 and lower 3, for example, made of aluminum, connected by a hinge 4, provides, with the help of two threaded
Программное обеспечение для компьютера ноутбука размещено на лазерном диске и в нем заложены: операции для работы устройства в целом и его составных частей, программы и их особенности для тренировки мышц ног, рук и туловища горнолыжника.The software for the laptop computer is located on the laser disk and it contains: operations for the operation of the device as a whole and its components, programs and their features for training the muscles of the legs, arms and torso of a skier.
Подготовка устройства к работе. Перед началом тренировки горнолыжник инициирует ввод программного обеспечения в компьютер ноутбука с помощью клавиатуры и посредством соответствующих программных средств проверяет исправность и настройку вычислительных средств, а тестером - автономных источников электропитания, тарирует датчики силы и измеряет поочередно с помощью образцового динамометра силовую нагрузку на них, проверяет свой пульс посредством датчика пульса ЧСС. Убедившись в работоспособности устройства в целом, отдельных его узлов и вычислительных средств, и программного обеспечения компьютера в целом можно начинать тренировку.Preparing the device for work. Before the start of the training, the skier initiates the entry of the software into the laptop computer using the keyboard and, using the appropriate software, checks the correctness and configuration of the computing tools, and with the tester, the autonomous power sources, calibrates the force sensors and measures the force load on them one by one, checks his heart rate by heart rate sensor. After making sure that the device as a whole, its individual nodes and computing tools, and the computer software as a whole are operational, you can begin training.
Устройство работает следующим образом. Горнолыжник настраивает угол наклона имитатора склона устройства посредством резьбовых фиксаторов 5, 6 и силовых узлов 17, 18, ставит ноги на верхние площадки 20 и 22, фиксирует их положение с помощью ремней 27, 28, берет в руки лыжные палки 57, 58 и начинает «качать» маятник, наблюдая на дисплее компьютера 70 за картинками и показаниями измерителей силового давления 67, 68 и измерителя ЧСС 61.The device operates as follows. The skier adjusts the tilt simulator angle of the device by means of threaded
В заявляемом устройстве несколько нестандартных узлов и элементов. Рассмотрим некоторые из них, уделив внимание на их конструктивные особенности, принцип действия и участие в работе устройства.In the inventive device, several non-standard nodes and elements. Consider some of them, paying attention to their design features, the principle of operation and participation in the operation of the device.
Резьбовые фиксаторы В устройство входят два резьбовых фиксаторов - 5 и 6 (оконтуренные на фиг. 4, 5, 6 пунктирными линиями) и они подобны. Поэтому рассмотрим подробнее один из них, например, 5.Threaded clamps The device includes two threaded clamps - 5 and 6 (outlined in dashed lines in FIGS. 4, 5, 6) and they are similar. Therefore, we consider in more detail one of them, for example, 5.
Существует несколько способов фиксации элементов и узлов. Например, ремень с отверстиями, в которые входит один или два штифта. Известна также конструкция «винт - гайка», приведенная в «Справочнике по элементарной физике» издательство «Наука» авторов Кошкина Н.И. и Ширкевича М.Г, (стр. 40-42).There are several ways to fix elements and nodes. For example, a belt with holes that include one or two pins. Also known is the screw-nut design given in the Handbook of Elementary Physics by Nauka Publishers N. N. Koshkin and Shirkevich M.G., (pp. 40-42).
Одна из возможных конструкций резьбового фиксатора 5, построенного на основе технического решения «винт - гайка», показана на трех чертежах: на фиг. 4 - вид спереди, на фиг. 5 - вид сверху и на фиг. 6 - вид сбоку слева. В состав резьбового 5 входят: винт 82, выполненный из легкого нержавеющего металла или сплава, например, титана, головка которого размещена в панели 2 и закрепляется вращательно с помощью планок 83 и 84, а его резьбовая часть проходит через панель 3 сквозь отверстие во вращающейся квадратной площадке 85, встроенной в панель 3 и закрепленной с помощью планок 86 и 87, а гайка 88, выполненная из того же материала, что и винт, накрученная на винт 82 и закрепляемая на квадратной площадке 85 посредством квадратной планки 89 и четырех втулок 90, 91, 92, 93, скрепленных с планкой 89 четырьмя болтиками 94, 95, 96, 97. На фиг. 1 эти элементы предусмотрены под номером 13 в резьбовом фиксаторе 5 (оконтурены ломанными линиями). В собранном фиксаторе 5 перемещение гайки 88, а заодно и изменение наклона панели 3 осуществляется посредством насечки 98, нанесенной на внешней боковой поверхности гайки 88, или рукояткой, на чертежах не показанной, вставляемой в отверстия 99, 100, 101, 102, 103 в гайке 88, предусмотренные для этой цели, а головка винта 82 закреплена в панели 2 пятью болтиками с отверстиями для шплинтов, вставляемых после их закручивания 104, 105, 106, 107, 108, а квадратная площадка 85 - в панели 3 десятью подобными болтиками 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118.One of the possible designs of the threaded
В устройстве данные узлы 5, 6 позволяют устанавливать в имитаторе угол наклона и стабилизировать его.In the device, these
Датчик силы и измеритель силы воздействия. В каждый силовой узел введены датчик силы 39 (40) и электронная часть измерения силы давления. Они идентичны и поэтому рассмотрим подробнее, например, датчик силы 39 и его электронную часть.Force sensor and force meter. A force sensor 39 (40) and an electronic part of the pressure force measurement are introduced into each power unit. They are identical and therefore we consider in more detail, for example, the
Существует несколько способов измерения силового воздействия, например, на основе динамометра, тензорезистивного элемента и тензорезистивного моста. Последний обладает простотой, высокой точностью и надежностью, малыми (для фольговых датчиков) температурными погрешностями. Теория и некоторые практические тензометрические измерительные системы (ТИС) приведены в подборке: «Тензометрия. Тензорезисторные измерительные системы» (Приборы и системы управления. - 1985. - №9).There are several ways to measure force effects, for example, based on a dynamometer, a strain gauge element, and a strain gauge bridge. The latter has simplicity, high accuracy and reliability, small (for foil sensors) temperature errors. The theory and some practical tensometric measuring systems (TIS) are given in the selection: “Strain measurement. Strain gage measuring systems ”(Instruments and control systems. - 1985. - No. 9).
Одна из возможных конструкций датчика силы 39, построенного на основе тензорезисторного моста и узел измерения силы воздействия в целом, показаны на трех чертежах: на фиг. 7 - вид датчика спереди, на фиг. 8 - его вид сбоку слева и на фиг. 9 - принципиальная электрическая схема измерителя давления в целом. Датчик силы состоит из: каркаса 119, выполненного из нержавеющего прочного металла или сплава, двух защитных крышек - передней 120 и задней 121, выполненные из того же материала, что и каркас 119, и установленные на нем, причем, в верхней части каркаса 119 передняя 120 и задняя 121 крышки закрепляются винтами 122, 123 124, 125 неподвижно, а в нижней его части - с некоторой слабиной винтами 126 и 127. В верхней части каркаса 119 сделан каналец 128 для прокладки гибкого тонкого четырехжильного кабеля 74. Датчик силы данной ТИС выполнен на четырех одинаковых фольговых тензорезисторных элементах 129, 130, 131, 132, соединенных по схеме Уитстона. Два элемента 129 и 130 закреплены в верхней утолщенной части каркаса 119, в той его части, сто находится в нише 133 каркаса, а два других элемента 131 и 132 - на его внутренних поверхностях боковых тонких стенках каркаса 119. Электронная часть данной ТИС размещена в усилителе 63, установленном в электронном блоке 62. Электрически датчик силы 39 и усилитель 63 запитаны от четырех автономных батареек 134 и 135, Е1 и Е2, а механически датчик силы соединен с одной стороны с кронштейном 35, а с другой стороны с силовым элементом 41 (см. фиг. 1, 2) - посредством отверстий 136, 137 и 138, 139, выполненных в каркасе 119 (фиг. 7).One of the possible designs of the
Электронная часть измерителя давления реализуется следующим образом. Мостовая схема датчика силы Д (см. на фиг. 9), запитанная от двух автономных батареек 134 и 135, выполнена на четырех тензорезисторных элементах 129, 130, 131, 132 (оконтурена на фиг. 9 сплошными линиями - Д), усилитель 63 (оконтурен пунктирными линиями) построен по схеме подавления синфазной помехи на трех операционных усилителях Д1, Д2 и Д3, например, типа К 544 УД 2. Усилитель 63 и батарейки 134 и 135, Е1 и Е2 помещены в электронном блоке 62 (оконтурен штрих - пунктирными линиями). Линия связи 74, соединяющая датчик силы Д и усилитель 63, представляет собой кабель с четырьмя электрическими проводами.The electronic part of the pressure meter is implemented as follows. The bridge circuit of the force sensor D (see Fig. 9), powered from two
В устройстве данный узел позволяет получить информацию о прикладываемом горнолыжником силовом воздействии.In the device, this node allows you to obtain information about the force applied by the skier.
Силовой элемент. В каждый силовой узел устройства введен дополнительно силовой элемент 41 и 42, соответственно. Они идентичны и поэтому рассмотрим подробнее один из них, например, 41.Power element. An
Одна из возможных конструкций силового элемента 41, выполненного, на основе резиновых амортизаторов и совмещенного с регулятором: на фиг. 10 - вид спереди, а на фиг. 11 - вид сверху. В силовой элемент 41 входят: квадратный 140, выполненный из нержавеющего прочного металла или сплава, регулятор 47 (оконтуренный на фиг. 10 пунктирными линиями), включающий в себя ось 141, выполненную из нержавеющего металла с наличием резьбы на части ее, колесика для ее вращения и стопорного выступа для предотвращения произвольного перемещения этой оси в продольном направлении, первые две щечки 142 и 143 для закрепления положения оси 141 в патрубке 140 и связи с датчиком силы 39 посредством четырех винтов: 144, 145 с одной стороны и 146, 147 - с другой, первый ползунок 148 с внутренней резьбой, обеспечивающей его заданное перемещение по оси 141 и крепления на нем резиновых амортизаторов 149 и 150 с помощью двух планок 151 и 152 и четырех винтов: 153, 154 с одной стороны и 155, 156 - с другой стороны (винты 154 и 155 на фиг. 10 не показаны) и штифт 157, препятствующий сползанию первого ползунка 148 с оси. Другие концы резиновых амортизаторов 149 и 150, огибающие миниатюрные подшипники 158 и 159, установленные на двух щечках 160 и 161 посредством кронштейнов 162, 163, 164, 165 и четырех винтов: 169, 170 с одной стороны второго ползунка 166 и 171, 172 - с другой его стороны. Во втором ползунке 166 сделано отверстие 173, в которое вставляется первая часть 51 штока - удлинителя 49 с продольным каналом и внутренней резьбой в ней штока - удлинителя 49 (см. фиг. 2) и фиксируется в нем втором ползунке 166 с помощью винта 174 без головки, но с пропилом в торце его, для чего в ползунке 166 и указанной первой части штока - удлинителя 49 делается отверстие с резьбой 175. Указанные кронштейны 162, 163, 164 и 165 закрепляются на вторых щечках 160, 161 с помощью винтов 176, 177, 178 и 179 через отверстия в патрубке 140.One of the possible designs of the power element 41, made on the basis of rubber shock absorbers and combined with a regulator: in FIG. 10 is a front view, and in FIG. 11 is a plan view. The power element 41 includes: square 140, made of durable stainless metal or alloy, regulator 47 (outlined in dashed lines in FIG. 10), including an axis 141 made of stainless metal with a thread on its part, a wheel for its rotation and a locking protrusion to prevent arbitrary movement of this axis in the longitudinal direction, the first two
Работает силовой элемент следующим образом. Вращением колесика оси 141 регулятора 47 первый ползунок 148 перемещается по оси 141, изменяя первоначальное натяжение амортизаторов 149 и 150, так как второй ползунок 166 упирается во вторые щечки 160, 161, тем самым создается изменение натяжение амортизаторов 149 и 150 и изменение силовой нагрузки силового элемента 41.The power element works as follows. By rotating the wheel of the axis 141 of the
В устройстве данный узел позволяет регулировать силовое воздействие, которое оказывается на мышцы ног горнолыжника.In the device, this unit allows you to adjust the force effect that is on the muscles of the legs of the skier.
Спиральная пружина. В каждый силовой узел устройства входит спиральная пружина 55 и 56, соответственно. Они идентичны и поэтому рассмотрим одну из них подробнее, например, 55 и сопутствующие ей элементы.Spiral spring. Each power unit of the device includes a
Одна из возможных конструкций спиральной пружины, выполненной из пружинящей металлической проволоки показана на двух чертежах: на фиг. 12 - вид спереди и на фиг. 13 - вид. Сверху.One of the possible designs of a spiral spring made of a spring metal wire is shown in two drawings: in FIG. 12 is a front view and in FIG. 13 is a view. From above.
Спиральная пружина соединена с одной стороны со второй частью 53 штока - удлинителя 49, оконтуренного на фиг. 12 пунктирными линиями, а с другой стороны - со второй частью 30 металлической пластинки и представляет собой цилиндрическую спираль, намотанную виток к витку, и с обеих сторон имеет проволочные отгибы для крепления с указанными второй частью 53 штока - удлинителя 49 и со второй частью 30 металлической пластинки. При этом соединение второй части 53 штока - удлинителя 49 закреплено развальцованной заклепкой 180, а со второй частью 30 металлической пластинки - шпилькой 181 и фиксированное шплинтом 182 с помощью предусмотренных отверстий.A spiral spring is connected on one side to the second part 53 of the rod -
Датчик пульса и усилитель измерителя ЧСС. Измеритель ЧСС является необходимым узлом, входящим в это устройство, так как он позволяет определять физическое и психическое состояние человека. Способов измерения пульса известно несколько: пульпация артерии человека, применение фотометрических и электрических средств. Природа предоставила человеку еще один способ измерения пульса: сердце человека на 2/3, как правило, смещено в левую сторону груди, и на 1/3 - в правую и поэтому в верхних конечностях человека пульс в правой руке отстает от пульса в левой руке и измерить это отставание возможно. Дело в том, что активное сопротивление - это сопротивление цепи переменному току, вызывающее безвозвратные потери энергии переменного тока. Причины этого, во-первых, потери за счет излучения электромагнитной энергии (любой проводник, в том числе и кровеносный, по которому идет переменный ток, сопровождаемый электрическими импульсами, излучает электромагнитные волны, уходящие в пространство); во-вторых, в радиоаппаратуре провода, размещенные близко друг от друга, при протекании переменного тока по одному проводу индуцирует токи в близлежащих проводах. Только надо это выявить. Можно воспользоваться идеей, изложенной в книге Гурвича И.С. «Защита электронных вычислительных машин от внешних помех». М. издательство «Энергия», 1975., с. 20. Для этого в устройство введены дополнительно датчик пульса 59, 60 и усилитель 65 измерителя ЧСС 61. Одна из возможных конструкций измерителя ЧСС 61 показана на фиг. 14 - вид сзади, начиная с лыжных палок, и на фиг. 15 - его структурно-принципиальная схема.Heart rate sensor and heart rate meter amplifier. The heart rate meter is a necessary node included in this device, since it allows you to determine the physical and mental state of a person. There are several known methods for measuring pulse: pulsation of a human artery, the use of photometric and electrical means. Nature has provided humans with yet another way to measure their pulse: a person’s heart is 2/3 usually shifted to the left side of the chest, and 1/3 to the right side, and therefore in the upper limbs of a person, the pulse in the right hand lags behind the pulse in the left hand and it is possible to measure this lag. The fact is that the active resistance is the resistance of the circuit to alternating current, causing irreversible loss of AC energy. The reasons for this, firstly, are losses due to the emission of electromagnetic energy (any conductor, including the blood, through which an alternating current is accompanied by electric pulses, emits electromagnetic waves that go into space); secondly, in radio equipment, wires located close to each other, when AC flows through one wire, induces currents in nearby wires. Only it is necessary to reveal it. You can use the idea presented in the book of I. Gurvich. "Protection of electronic computers from external interference." M. publishing house "Energy", 1975., p. 20. For this, the
Датчик пульса 59, 60 расположен в двух рукоятках лыжных палок 57, 58 (оконтурен пунктирными линиями 183 на фиг. 14) и представляет собой в каждой рукоятке размещено по два металлических лепестка: 184, 185 в лыжной палке 57 и 186, 187 - в лыжной палке 58, соединенные двухжильными кабелями 78 и 79 и миниатюрными разъемами 80, 81 с электронным блоком 62, в котором размещены аналоговая усилительная и импульсная части измерителя ЧСС 61. Указанная идея электрически реализуется следующим образом (см. на фиг. 15). Аналоговая часть усилителя выполнена в виде двух аналоговых усилительных элементов на основе двух транзисторов 188, 189 и 190, 191 каждый усилительный элемент (оконтуренные сплошными линями - 192 и 193). Посредством двух дифференцирующих звеньев (оконтурены штрих - пунктирными линиями - 194 и 195) выделяются из усиленного сигнала переменные составляющие диодами 196, 197, из которых двумя элементами 2И - НЕ - 198, 199 формируются импульсные сигналы, управляющие триггером Т - 200 (импульсная цифровая часть усилителя оконтурена два штриха - пунктирными линиями - 201) и на выходе получают необходимый импульсный сигнал. Усилитель 65 измерителя ЧСС 61 оконтурен волнистыми линиями.The
Программное обеспечение персонального компьютера. Составная часть устройства - блок программ. Конструктивно он может быть выполнен, например, на лазерном диске и копируется на жесткий диск персонального компьютера. Программное обеспечение условно можно разделить на три основные группы: служебные и тестовые программы, информационно-регистрационные и математические.Personal computer software. An integral part of the device is a program block. Structurally, it can be performed, for example, on a laser disk and copied to the hard disk of a personal computer. The software can be conditionally divided into three main groups: utility and test programs, information-registration and mathematical.
Служебные и тестовые программы обеспечивают работу персонального компьютера и проверку его составных узлов и устройства в целом.Utility and test programs ensure the operation of a personal computer and verification of its components and the device as a whole.
Регистрационные и информационные программы обеспечивают обработку, автоматический ввод и регистрацию данных с периферийных датчиков, предварительную обработку входных сигналов и первичную математическую обработку характеристик физических упражнений.Registration and information programs provide processing, automatic input and registration of data from peripheral sensors, preliminary processing of input signals and primary mathematical processing of the characteristics of physical exercises.
В математические, в том числе и в углубленную математическую обработку спортивных упражнений, входят программы, которые позволяют определять биомеханические параметры: длительность всего движения и отдельных его фаз и периодов, величин перемещения, скорости и ускорения спортсмена. Кроме того, выполнение психологических заданий совершенствует волевую подготовку спортсмена.Mathematical programs, including in-depth mathematical processing of sports exercises, include programs that allow you to determine biomechanical parameters: the duration of the entire movement and its individual phases and periods, the values of movement, speed and acceleration of the athlete. In addition, the implementation of psychological tasks improves the volitional training of the athlete.
По сравнению с прототипом заявляемое устройство обладает новыми качествами: во-первых, обеспечивает возможность определять самочувствие горнолыжника во время выполнения им физических упражнений и психологических заданий; во-вторых, предупреждать его об опасных параметрах его организма за пределы «коридора здоровья» и, в-третьих, постепенно увеличивать тренировку в пределах этого «коридора» и, тем самым, сберечь здоровье горнолыжнику, особенно молодому.Compared with the prototype, the claimed device has new qualities: firstly, it provides the ability to determine the well-being of the skier while he performs physical exercises and psychological tasks; secondly, to warn him about the dangerous parameters of his body outside the "corridor of health" and, thirdly, to gradually increase training within this "corridor" and, thereby, preserve the health of the skier, especially the young one.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017100476A RU2651438C1 (en) | 2017-01-09 | 2017-01-09 | Device for training skier's muscles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017100476A RU2651438C1 (en) | 2017-01-09 | 2017-01-09 | Device for training skier's muscles |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2651438C1 true RU2651438C1 (en) | 2018-04-19 |
Family
ID=61976995
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017100476A RU2651438C1 (en) | 2017-01-09 | 2017-01-09 | Device for training skier's muscles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2651438C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU995822A1 (en) * | 1979-08-16 | 1983-02-15 | Предприятие П/Я В-8662 | Device for training mountain skiers |
SU1655526A1 (en) * | 1989-06-05 | 1991-06-15 | Э.А.Судаковский, А.А.Чернышев и С.Э.Судаковский | Device for training mountain skiers |
US5443433A (en) * | 1994-08-24 | 1995-08-22 | Krag; Niels | Ski pole enhancement for cross-country ski simulator |
RU93003440A (en) * | 1993-01-02 | 1995-09-10 | В.А. Спичкин | UNIVERSAL TRAINING EQUIPMENT |
US5665033A (en) * | 1994-10-21 | 1997-09-09 | Dennis D. Palmer | Ski simulating exercise machine |
US20030013586A1 (en) * | 2001-05-10 | 2003-01-16 | Rothschild Keith R. | Exercise device and method of use |
-
2017
- 2017-01-09 RU RU2017100476A patent/RU2651438C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU995822A1 (en) * | 1979-08-16 | 1983-02-15 | Предприятие П/Я В-8662 | Device for training mountain skiers |
SU1655526A1 (en) * | 1989-06-05 | 1991-06-15 | Э.А.Судаковский, А.А.Чернышев и С.Э.Судаковский | Device for training mountain skiers |
RU93003440A (en) * | 1993-01-02 | 1995-09-10 | В.А. Спичкин | UNIVERSAL TRAINING EQUIPMENT |
US5443433A (en) * | 1994-08-24 | 1995-08-22 | Krag; Niels | Ski pole enhancement for cross-country ski simulator |
US5665033A (en) * | 1994-10-21 | 1997-09-09 | Dennis D. Palmer | Ski simulating exercise machine |
US20030013586A1 (en) * | 2001-05-10 | 2003-01-16 | Rothschild Keith R. | Exercise device and method of use |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9526451B1 (en) | Force measurement system | |
US9168420B1 (en) | Force measurement system | |
Moe-Nilssen | Test-retest reliability of trunk accelerometry during standing and walking | |
Gardner-Morse et al. | Trunk stiffness increases with steady-state effort | |
US7764990B2 (en) | Method and device for measuring exercise level during exercise and for measuring fatigue | |
Reschke et al. | Postural reflexes, balance control, and functional mobility with long-duration head-down bed rest | |
Carroll et al. | Tetanic responses of electrically stimulated paralyzed muscle at varying interpulse intervals | |
Alkurdi et al. | A biomechanical assessment of isometric handgrip force and fatigue at different anatomical positions | |
Marín et al. | The addition of synchronous whole-body vibration to battling rope exercise increases skeletal muscle activity | |
Schram et al. | Laboratory-and field-based assessment of maximal aerobic power of elite stand-up paddle-board athletes | |
Lin et al. | A comparative study of smart insole on real-world step count | |
KR20200093185A (en) | Mulit-exercise apparatus with smart mirror | |
RU2651438C1 (en) | Device for training skier's muscles | |
Orsini et al. | Development and preliminary characterization of a novel system for the force platforms dynamic calibration | |
Florence Tse et al. | Postural sway and EMG analysis of hip and ankle muscles during balance tasks | |
CA2778501A1 (en) | Medical suit of axial loading with automatic control system | |
Uimonen et al. | A comparison of three vibrators in static posturography: the effect of vibration amplitude on body sway | |
US11490828B2 (en) | Bioelectrical impedance measurement device and method thereof | |
Li et al. | Simulation study of the cardiovascular functional status in hypertensive situation | |
RU2408404C1 (en) | Device to train leg muscles | |
Minvaleev et al. | Postural influences on the hormone level in healthy subjects: I. The cobra posture and steroid hormones | |
RU2634243C2 (en) | Muscle training device for skaters | |
Cosentino et al. | Knee extensor muscular activity estimation during different walking patterns: flat normal and brisk walking, stair climbing | |
TWI674554B (en) | Motion assessing method and motion assessing system | |
Melnikov et al. | Comparative analysis of vertical posture control in athletes differing in expertise |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190110 |