RU2689445C1

RU2689445C1 - Method of imitating biathlete or skier participation in competitions of any level, in trainings and device for its implementation

Info

Publication number: RU2689445C1
Application number: RU2018100381A
Authority: RU
Inventors: Николай Павлович Кузнецов; Валентина Алексеевна Симонова; Любовь Алексеевна Симонова
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственный Центр "Зоя"
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2019-05-28

Abstract

FIELD: sports.SUBSTANCE: invention relates to sports equipment and can be used both for training of skiers and biathletes, and for imitation of participation of sportsman in competitions of any level, up to Olympic games, including in biathlon karaoke, but without using real snow routes and range. Disclosed is a method of simulating the participation of a sportsman in a competition or corresponding training, involving virtual competition or virtual training for biathletes or skiers, or participation in biathlon karaoke, in which famous sportsmen-biathletes can take part, being outside of real ski tracks and shooting ranges on individual sports complexes consisting of skier (biathlete) simulator and range training simulator. Each sportsman follows the video image on the video screen of his individual virtual helmet at the situation on the ski track, on the range and behind the rivals. Simulation of physical participation of a sportsman in a sporting situation, corresponding, for example, biathlon karaoke, and taking into account the particular sport situation, specific winter stadium and specific ski route, specific weather conditions, and so forth, is carried out on individual for each athlete exercise machines by providing their physical movement, ski race, for example, on a treadmill, on which a ski track is formed, and on its canvas a snowball simulator is applied. Simulation of other physical interactions with objects and subjects of a virtual competitive or training process is carried out by means of special devices, units and equipment, for which characteristics of actual physical action simulated on simulator are matched with characteristics of virtual process. Virtual helmet of a sportsman is commutatorically connected to a server (processor) of a training complex, having corresponding software and which controls operation of the equipment imitating physical effects on the sportsman, imitation of various types of competitions. Each individual training complex is equipped with devices for simulating real physical effects on skis depending on weather conditions, physical simulation of these conditions, climatic (weather) features of a specific competition, including imitation of geometrical and geographical profiles of the ski track. Latter is realized by imparting three angular degrees of freedom to the support carcass of the tread, which allows simulating the ski lifts and descents on the ski track and its turns. Training complex has a system of sensors which enable to determine the position of the sportsman and his/her physical state depending on the action of the sportsman on the simulator.EFFECT: method allows to simulate virtual competition with several virtual sportsmen located on their individual training complexes, wherein processors of each training complex are commutatively connected to central processor (server), which simulates virtual competition.4 cl, 3 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области спорта и может быть использовано для тренировки спортсменов лыжников и спортсменов биатлонистов, как начинающих спортсменов, так и мастеров спорта, при подготовке к соревнованиям разного уровня, вплоть до олимпийских игр, а также для лыжного и биатлонного биатлонного караоке.The present invention relates to the field of sports and can be used for training athletes skiers and biathlon athletes, both novice athletes and masters of sports, in preparation for competitions at various levels, up to the Olympic Games, as well as for ski and biathlon karaoke.

Известно, что тренировка спортсмена-биатлониста имеет две системные составляющие - стрелковая подготовка и лыжная подготовка: качество результатов стрельбы и скорость передвижения по лыжне (по трассе) определяют результативность спортсмена в соревнованиях. Современные тенденции биатлона характеризуется ростом скорости передвижения спортсменов на дистанции, повышением точности стрельбы и уменьшением времени на ее выполнение. При этом, наибольшего внимания требует стрелковая подготовка, для чего используются стрелковые тренажеры и методики, основанные на использовании искусственно создаваемой управляющей среды для повышения эффективности двигательных действий спортсмена [1]. В частности, предлагается осуществлять основные действия спортсмена при стрелковой подготовке с учетом режима тренировочной и соревновательной деятельности биатлонистов и последовательности действий на огневом рубеже: подход к огневому рубежу, изготовка к стрельбе, производство прицельных выстрелов, уход с огневого рубежа. Целевое применение тренировочных комплексов определяется задачами этапов многолетней подготовки спортсменов и направленностью тренировочного процесса в годичном цикле подготовки.It is known that the training of a biathlete athlete has two system components - shooting training and ski training: the quality of shooting results and the speed of movement on the track (on the track) determine the performance of an athlete in a competition. Current trends in biathlon are characterized by an increase in the speed of movement of athletes at a distance, an increase in the accuracy of shooting and a decrease in the time for its execution. At the same time, the rifle training requires the most attention, for which shooting simulators and techniques based on the use of artificially created control environment are used to increase the efficiency of the athlete's motor actions [1]. In particular, it is proposed to carry out the main actions of an athlete in shooting training, taking into account the training and competitive activities of biathlonists and the sequence of actions at the firing line: approach to the firing line, making to shooting, shooting aimed shots, leaving the firing line. The target application of training complexes is determined by the tasks of the stages of long-term training of athletes and the focus of the training process in the annual training cycle.

Однако известно, что наиболее эффективным является проведение тренировки в условиях максимально приближенных к полевым условиям -на стрельбищах и лыжных трассах, на которых проводится то или иное соревнование. Максимальная имитация предполагает выполнения условий соревнования с учетом не только особенностей лыжной трассы и стрельбища, но вплоть до климатических и погодных особенностей. Поэтому организация тренировки спортсмена непосредственно в полевых условиях с целью мониторинга движения спортсмена по трассе (лыжне) для максимальной отдачи спортсмена является наиболее эффективным способом организации тренировки.However, it is known that the most effective is to conduct training in conditions as close as possible to field conditions — on shooting ranges and ski slopes, on which this or that competition is held. Maximum imitation involves meeting the conditions of the competition, taking into account not only the features of the ski track and the shooting range, but even the climatic and weather features. Therefore, organizing an athlete's training directly in the field to monitor the athlete's movement on the track (track) for the maximum impact of the athlete is the most effective way to organize the training.

Так известен способ тренировки лыжников и биатлонистов, состоящий в фиксации времени прохождения лыжной трассы секундомером и последующим сравнением этого времени с известными показателями [2].So is known a way to train skiers and biathletes, consisting in fixing the time of the ski run with a stopwatch and then comparing this time with known indicators [2].

Известен способ тренировки велосипедистов «Гонка за лидером», при которой лидером для велосипедиста является мотоцикл, при этом мотоциклист должен сидеть прямо, чтобы создать эффект «аэродинамической тени» позади себя [3]. Однако такой лидер не учитывает индивидуальных особенностей конкретного спортсмена и не регламентирует скорость движения. Более того, способ тренировки по схеме движения за лидером не может быть использован для других видов спорта, в том числе не может быть использован для тренировки лыжников и биатлонистов, поскольку их маршрут движения проходит в полевых условиях.There is a known method of training cyclists “Race for the leader”, in which the leader for a cyclist is a motorcycle, while the motorcyclist must sit up straight to create the effect of an “aerodynamic shadow” behind himself [3]. However, such a leader does not take into account the individual characteristics of a particular athlete and does not regulate the speed of movement. Moreover, the way of training according to the movement pattern for the leader cannot be used for other sports, including it cannot be used for training skiers and biathletes, since their route of movement passes in the field.

От этих недостатков свободен способ тренировки лыжников по патенту РФ на изобретение №2451533 [4]. Способ состоит в организации тренировки биатлониста (лыжника) непосредственно на лыжной трассе с использованием своеобразного виртуального «лидера» на трассе в виде светового пятна. Реализация способа состоит в том, что на каждом из обозреваемых из одной точки участков лыжной трассы установлен блок светового проецирования. Блок состоит из источника светового излучения, к которому через обтюратор подсоединен торец гибкого световода, второй торец которого ориентирован на трассу движения спортсмена и закреплен пружинами по центру рамы. На наружной поверхности внешнего конца световода установлены три кольца, с внутренними желобами снаружи, в первые два из которых входят кромки двух эксцентриков, а желоб третьего опирается на кромку контура участка маршрута, вырезанного в шаблоне. Оси вращения эксцентриков лежат в одних с осью световода, но во взаимно перпендикулярных плоскостях. В каждый блок светового проецирования введен приемник сигналов, соответственно начала и окончания работы. При этом каждый приемник настроен на прием сигнала от передатчика предшествующего блока оптического проецирования по ходу движения спортсмена, а каждый передатчик настроен на подачу сигнала приемнику следующего по ходу движения спортсмена. Каждый передатчик настроен на подачу сигнала приемнику следующего по ходу движения спортсмена блока, а эксцентрики через редукторы подключены к двигателю с регулятором скорости вращения, а обтюратор соединен с общим или автономным двигателем. Тем самым способ обеспечивается тем, что предварительно лыжную трассу разбивают на отдельные, обозреваемые из одной точки участки, на которых устанавливают блоки светового проецирования, при этом соседние блоки связывают друг с другом телекоммуникационной или проводной связью.From these shortcomings free method of training skiers for the RF patent for the invention №2451533 [4]. The method consists in organizing a biathlete training session (skier) directly on the ski track using a kind of virtual "leader" on the track in the form of a light spot. The implementation of the method consists in the fact that a light projection unit is installed on each of the sections of the ski course surveyed from one point. The unit consists of a source of light radiation to which the end of a flexible light guide is connected through a shutter, the second end of which is oriented to the track of the athlete’s movement and is fixed by springs in the center of the frame. Three rings are installed on the outer surface of the outer end of the fiber, with inner grooves outside, the first two of which include the edges of two eccentrics, and the third groove rests on the edge of the contour of the route section cut into the template. The axis of rotation of eccentrics lie in the same axis of the fiber, but in mutually perpendicular planes. In each block of light projection, a signal receiver is inserted, respectively, the start and end of work. In addition, each receiver is configured to receive a signal from the transmitter of the previous optical projection unit in the direction of movement of the athlete, and each transmitter is configured to provide a signal to the receiver of the next athlete in the direction of travel. Each transmitter is configured to send a signal to the receiver of the block next in the direction of movement of the athlete, and the eccentrics through the gearboxes are connected to the engine with a speed regulator, and the shutter is connected to a common or autonomous engine. Thus, the method is ensured by the fact that the ski track is pre-divided into separate, surveyed from one point areas, on which light projection units are installed, while the neighboring blocks link telecommunications or wired communications to each other.

Способ по патенту РФ №2491533 [4] позволяет повысить спортивное мастерство лыжника или биатлониста, однако исключается соревновательная составляющая в подобном способе тренировки, отсутствует возможность сравнительного анализа спортивного мастерства конкретного спортсмена с мастерством соперников. Другим недостатком способа является невозможность достижения максимальных спортивных результатов спортсменом: условия тренировки должны быть максимально приближены к условиям соревнований, лучше всего перед соревнованием несколько раз пробежаться по трассе, на которой будут проходить соревнования. Более того, такие тренировки лучше всего начинать задолго до соревнований, но это по определению не может быть реализовано. Но даже если и будет возможность у спортсмена пробежаться по такой трассе, то эта трасса заведомо не будет оснащена системой «Гонка за лидером» в виде светового зайчика. Другим недостатком способа является достаточная громоздкость его реализации.The method according to the patent of the Russian Federation No. 2491533 [4] allows to increase the sportsmanship of the skier or biathlete, however, the competitive component in this method of training is excluded, there is no possibility of a comparative analysis of the sportsmanship of a particular athlete with the skill of rivals. Another disadvantage of the method is the impossibility of achieving maximum sports results by an athlete: training conditions should be as close as possible to the conditions of the competition, it is best to run several times on the track on which the competitions will take place before the competition. Moreover, such training is best to start long before the competition, but this, by definition, cannot be implemented. But even if the athlete has the opportunity to run along such a route, then this route will not be equipped with the “Race for the Leader” system in the form of a light hare. Another disadvantage of this method is the sufficient bulkiness of its implementation.

От этих недостатков на первый взгляд свободен способ тренировки спортсменов и устройство для его реализации по патенту №2149667 [5]. В патенте изложены, фактически, принципы имитации реальных спортивных состязаний в виртуальном пространстве с совмещением эпизодов таких виртуальных состязаний с реальными физическими имитациями движений спортсменов, совершаемых ими на специальных тренажерах. Визуализация спортивных состязаний проводится на видеоэкранах-очках виртуальных шлемов, которым обладает каждый спортсмен. Тем не менее, в формуле по патенту №2149667 защищено только устройство для тренировки и соревнований, преимущественно в спортивных локомоциях и играх. Более того, автор патента №2149667 в своем изобретении пытается объединить в одном устройстве особенности тренировки спортсменов для различных видов спорта, что существенно снижает эффективность использования этого патента для различных тренировочных процессов в различных видах спорта.At first glance, a method of training athletes and a device for its implementation in accordance with patent No. 2149667 [5] are free from these disadvantages. The patent sets out, in fact, the principles of imitation of real sports competitions in virtual space with the combination of episodes of such virtual competitions with real physical imitations of movements of athletes performed by them on special simulators. Visualization of sports competitions is carried out on video screens-glasses of virtual helmets, which each athlete possesses. However, in the formula according to patent No. 2149667 only the device for training and competitions is protected, mainly in sports locomotion and games. Moreover, the author of patent No. 2149667 in his invention tries to combine the features of training athletes for various sports in one device, which significantly reduces the effectiveness of using this patent for various training processes in various sports.

Одним из главных факторов эффективности имитации любой тренировки или соревнования в практическом аспекте является соответствие движений спортсмена, совершаемые им на тренажере, реальным движениям спортсмена, которые он совершает при тренировке или в соревнованиях. Физические нагрузки, действующие на спортсмена при его тренировке на тренажере, должны соответствовать физическим нагрузкам, действующим на него при реальной тренировке или соревновании. Однако по патенту №2149667 имитация физических нагрузок осуществляется перемещением по беговой дорожке (третбане) и за счет крепления к спортсмену специального кронштейна с наложенными связями, который лишает его естественности движений на тренажере. Другим недостатком патента №2149667 является то, что он не учитывает особенности использования того или иного спортивного инвентаря, используемого в том или ином виде спорта, не решены и задачи позиционирования в пространстве над тренажером спортсмена и частей его тела, а также спортивного инвентаря.One of the main factors of the effectiveness of imitation of any training or competition in practical terms is the compliance of the athlete's movements, performed by him on the simulator, with the actual movements of the athlete, which he performs during training or in competitions. Physical loads acting on an athlete during his training on a simulator must correspond to the physical loads acting on him during an actual training or competition. However, according to patent No. 2149667, physical stress is simulated by moving on a treadmill (treadmill) and by attaching a special bracket to the athlete with superimposed links, which deprives him of the naturalness of movements on the simulator. Another disadvantage of patent No. 2149667 is that it does not take into account the peculiarities of using one or another sports equipment used in a particular sport, and the tasks of positioning in the space above the athlete's fitness machine and its body parts, as well as sports equipment, are not solved.

Эти недостатки устранены в материалах заявки на изобретение, где изложен способ имитации игры в футбол и способ имитации тренировки футболистов, который может быть взят за прототип для заявляемого изобретения [6]. Заявленный способ [6] позволяет имитировать на тренажерах, которые в материалах заявки названы рабочими местами, свободные движения футболиста, которые он совершает на реальном футбольном поле, и осуществлять действия с реальным футбольным мячом, для чего тренажер оборудован системой позиционирования футболиста, частей его тела и мяча в пространстве над плоскостью беговой дорожки (третбана). Однако для различных видов спорта структура тренажера будет определяться особенностями того или иного вида спорта, что выражается в особенностях тренажерного оборудования.These shortcomings are eliminated in the application materials for the invention, which sets out a way to simulate the game of football and a way to simulate the training of football players, which can be taken as a prototype for the claimed invention [6]. The claimed method [6] allows you to simulate on simulators, which in the application materials are called jobs, free movement of a football player, which he performs on a real football field, and perform actions with a real football, for which the simulator is equipped with a positioning system of a football player, parts of his body and ball in space above the treadmill (treadmill) plane. However, for different sports, the structure of the simulator will be determined by the characteristics of a particular sport, which is reflected in the features of the training equipment.

Особенностями тренировок биатлониста является участие в тренировочном или соревновательном процессе двух основных составляющих - лыжная гонка и огневая стрельба. Этот вид спорта является зимним спортом и его нельзя считать по большому счету круглогодичным видом спорта на конкретной территории. Поэтому важным является организация тренировочного процесса в спортивных залах, используя специальные тренажеры, и в тирах. Тренажеры, используемые в спортивных залах, должны максимально обеспечивать при тренировке спортсмена выполнения им тех движений тела, рук и ног, которые соответствуют реальным движениям спортсмена на лыжной трассе и на стрельбище, чтобы наиболее эффективно тренировать организм биатлониста. К сожалению, в настоящее время нет спортивных тренажеров, позволяющие комплексно реализовать физические нагрузки, испытываемые биатлонистом.The peculiarities of biathlon training are participation in the training or competitive process of two main components - the ski race and fire shooting. This sport is a winter sport and cannot be considered a year-round sport in a particular area. Therefore, it is important to organize the training process in sports halls, using special simulators, and in shooting galleries. Simulators used in sports halls should ensure, when training an athlete, that he performs body, arm and leg movements that correspond to the athlete’s actual movements on the ski track and at the shooting range in order to most effectively train the biathlonist’s body. Unfortunately, at the present time there are no sports simulators, which allow to fully implement the physical loads experienced by the biathlete.

Так известно устройство для тренировки лыжников слаломистов по а.с. СССР №1673146 [7]. Устройство содержит вертикальную ось, несущую поворотную прямолинейную направляющую с установленной на ней кареткой с поворотной дисковой площадкой, которая выполнена из двух шарнирно соединенных между собой дисков. При этом, нижний диск связан с кареткой посредством шарового шарнира и подпружинен к ней, а на направляющей установлен упругий ограничитель перемещения каретки. Благодаря тому, что направляющая имеет Т-образный профиль, основание которого в рабочей части направляющей снабжено бронзовой прокладкой, а средство перемещения по направляющей выполнено в виде каретки с ответным пазом, обеспечивается возвратно-поступательное движение подвижного основания вдоль направляющей и, тем самым, создается возможность имитации реального движения ног спортсмена-слаломиста вперед-назад относительно корпуса. Ограничитель перемещения подвижного основания в виде упругого элемента создает возможность (необходимость) правильного переноса центра тяжести тела при достижении крайних точек траектории движения спортсмена, где могут быть установлены имитаторы древков для разметки лыжных трасс. И если устройство по а.с. СССР №1673146 [7] позволяет имитировать перемещение центра тяжести спортсмена-слаломиста, но не позволяет имитировать реальное движение спортсмена по трассе, движения рук и ног.So it is known a device for training slalom skiers along. USSR №1673146 [7]. The device contains a vertical axis carrying a rotatable straight guide with a carriage mounted on it with a rotary disk platform, which is made of two disks pivotally interconnected. At the same time, the lower disk is connected with the carriage by means of a ball joint and is spring-loaded to it, and an elastic limiter for the movement of the carriage is mounted on the guide. Due to the fact that the guide has a T-shaped profile, the base of which in the working part of the guide is provided with a bronze gasket, and the means for moving along the guide is made in the form of a carriage with a counter groove, reciprocating movement of the moving base along the guide is provided imitations of the real movement of the legs of an athlete-slalomist back and forth relative to the body. The movement limiter of the movable base in the form of an elastic element creates the possibility (necessity) of correctly transferring the center of gravity of the body when reaching the extreme points of the athlete’s movement path, where shaft simulators can be installed to mark the ski slopes. And if the device is on as well. USSR №1673146 [7] allows to simulate the movement of the center of gravity of a slalomist athlete, but does not allow to imitate the actual movement of an athlete on the track, the movement of arms and legs.

У лыжников и биатлонистов есть свои особенности передвижения по трассе (лыжне), обусловленные подъемами и спусками, использованием классического или конькового хода, погодными (климатическими) и географическими особенностями (равнинные или горные условия) и т.д. Имеются свои особенности движения корпуса спортсмена биатлониста, его рук и ног, как на трассе, так и на стрельбище. Тем самым, особенности телодвижений спортсменов биатлонистов в первую очередь определяются движениями рук и ног, самого тела спортсмена, движения лыжных палок.Skiers and biathletes have their own peculiarities of movement along the track (ski track), due to the ascents and descents, the use of the classic or skating course, weather (climatic) and geographical features (flat or mountain conditions), etc. There are some peculiarities of movement of the body of the athlete biathlete, his arms and legs, both on the track and on the shooting range. Thus, the peculiarities of body movements of biathlon sportsmen are primarily determined by the movements of the arms and legs, the body of the athlete, and the movement of the ski poles.

Известен тренажер «Nordic Тгаск», состоящий из деревянного корпуса, установленного на подставку с изменяющейся высотой в передней части и с двумя колесиками в задней части. В состав тренажера входят две доски с площадками и ремнями для стоп, которые позволяют совершать возвратно-поступательные движения по четырем резиновым роликам, установленными под досками с каждой стороны. В средней части корпуса между досками расположен маховик, на оси которого смонтированы муфты одностороннего действия, раскручивающие маховик при движении досок назад. В состав тренажера входит вертикальная стойка, на которой крепятся мягкий упор для туловища, спидометр, регулятор натяжения ленты на маховике, кронштейн с устройством для работы рук и состоящим из катушки с зажимным винтом, регулирующим нагрузку для рук. Однако работа рук и ног проходит автономно при использовании тренажера. При этом, ноги производят работу с динамической нагрузкой, а руки с постоянной нагрузкой, что резко отличается от работы лыжника, когда работа рук и ног находится в тесной взаимосвязи. При этом работу рук невозможно измерить.Known simulator "Nordic TGASK", consisting of a wooden body mounted on a stand with varying height in the front and with two wheels in the rear. The simulator consists of two boards with pads and straps for feet, which allow reciprocating movements on four rubber rollers installed under the boards on each side. In the middle part of the body between the boards there is a flywheel, on the axis of which one-way couplings are mounted, unwinding the flywheel when the boards move backwards. The simulator includes a vertical stand on which a soft support for the body, a speedometer, a belt tension regulator on the flywheel, a bracket with a device for working with hands and consisting of a coil with a clamping screw regulating the load for the arms are mounted. However, the work of the arms and legs runs autonomously when using the simulator. At the same time, the legs produce work with dynamic load, and hands with a constant load, which differs sharply from the work of a skier, when the work of hands and feet is in close relationship. In this case, the work of the hands can not be measured.

Устройство для тренировки лыжников по а.с. СССР №1708370 [8] свободно от этого недостатка. Конструкция устройства позволяет выполнять движения, сходные по техническому и функциональному признаку с движениями лыжника, а также дает возможность измерять всю работу, производимую человеком в целом и дозировать нагрузку на организм, что имеет весомую значимость при тренировочном процессе.A device for training skiers along USSR №1708370 [8] is free from this disadvantage. The design of the device allows you to perform movements similar in technical and functional grounds with the movements of the skier, and also makes it possible to measure all the work done by the person as a whole and to measure the load on the body, which is of significant importance during the training process.

Маховики позволяют имитировать силовую нагрузку на спортсмена при тренировке. Но такая нагрузка в реальности меняется в зависимости от рельефа трассы (подъемы, спуски, повороты), от смены стиля скольжения (классический ход, коньковый ход), а устройство по а.с. СССР №1708370 не позволяет это имитировать.Flywheels allow you to simulate the power load on an athlete during training. But such a load in reality varies depending on the terrain of the track (ups, downs, turns), on the change of the style of sliding (classic move, ridge), and the device along a.s. USSR №1708370 does not allow it to imitate.

Естественные движения спортсмена-лыжника имитируются при использовании тренажера по а.с. СССР №1192841 [9]. Тренажер содержит горизонтально расположенную прямоугольную раму, на боковых сторонах которой смонтированы направляющие с установленными на них с возможностью возвратно-поступательного перемещения платформами для ног, каждая из которых при помощи рычага связана с ползуном, размещенным под направляющей. Для воспроизведения естественных движений спортсмена устройство имеет подпружиненные рычаги, установленные на боковых сторонах рамы с возможностью поворота в параллельных плоскостях. Плоскости имеют на свободных концах гнезда, а каждая платформа имеет горизонтальные упоры для размещения в гнездах рычагов при ее перемещении усилием спортсмена, а оси подпружиненных рычагов размещены в поперечной плоскости симметрии рамы.The natural movements of the athlete-skier are simulated when using the simulator along a.s. USSR №1192841 [9]. The simulator contains a horizontally positioned rectangular frame, on the sides of which are mounted rails with platforms for legs mounted on them with the possibility of reciprocating movement, each of which is connected with a slider located under the rail with a lever. To reproduce the athlete's natural movements, the device has spring-loaded levers mounted on the sides of the frame that can be rotated in parallel planes. The planes have sockets on the free ends, and each platform has horizontal stops for placement in the lever sockets when it is moved by the athlete’s effort, and the axes of the spring-loaded levers are located in the transverse plane of symmetry of the frame.

Тренажер позволяет имитировать совершаемые ногами спортсмена движения при передвижении по лыжне. Тренажер снабжен механизмом изменения угла наклона рамы, выполненным в виде установленного неподвижно на оси основания червячного сектора и кинематически связанного с ним поворотного самотормозящего червяка, что позволяет имитировать пересеченную местность путем вращения червяка. Введение в конструкцию тренажера силового привода для вращения червяка позволило бы имитировать более адекватно пересеченную местность, причем в режиме онлайн. Однако и в этом случае такой тренажер не позволяет имитировать повороты при движении спортсмена по лыжне, не позволяет имитировать и работу спортсмена лыжными палками.The simulator allows you to simulate the movements of the athlete's legs when moving on a ski track. The simulator is equipped with a mechanism for changing the angle of inclination of the frame, made in the form of an immobile mounted on the axis of the base of the worm sector and a kinematically associated rotary self-braking worm, which allows you to simulate rugged terrain by rotating the worm. An introduction to the design of a power drive simulator for rotating a worm would allow simulating more adequately rugged terrain, moreover online. However, in this case, such a simulator does not allow simulating turns when an athlete moves on a ski track, and does not allow simulating an athlete's work with ski poles.

Примером тренажера, позволяющего имитировать процесс отталкивания лыжными палками при движении спортсмена по лыжне за счет обеспечения направления движения отдельной палки может быть названо устройство для тренировки лыжников по а.с. СССР №1049071 [10]. Это реализуется тем, что в устройстве для тренировки лыжников, содержащем основание дорожки для отталкивания лыжными палками, расположенные параллельно боковым сторонам основания, средства для имитации сопротивления грунта, каждое из которых имеет тормозной механизм. Каждое средство для имитации сопротивления грунта содержит трехосную тележку, средняя ось которой расположена ниже крайних осей, упор для взаимодействия с наконечником лыжной палки, установленный на основании тележки над ее задней осью. В устройстве имеется средство возврата тележки в исходное положение, при этом каждая палка связана с тележкой через упругий пластинчатый элемент, закрепленный на противоположном упору конце тележки, а тормозные механизмы установлены на задних осях тележки. Каждая дорожка имеет направляющий желоб, в котором установлена тележка. Для обеспечения возможности отработки попеременного отталкивания палками, средство возврата тележки выполнено в виде трособлочной системы, блоки которой установлены на противоположных концах дорожки, а тросы связывают между собой соответственно передние и задние части тележки.An example of a simulator that allows you to simulate the process of pushing away with ski poles when an athlete moves on a ski track by providing the direction of movement of a separate stick can be called a device for training skiers along an alp. USSR № 1049071 [10]. This is realized in that the device for training skiers, containing the base of the track for pushing away with ski poles, located parallel to the lateral sides of the base, means for simulating the resistance of the ground, each of which has a brake mechanism. Each tool to simulate the resistance of the soil contains a three-axle cart, the middle axis of which is located below the extreme axes, the emphasis for interaction with the tip of the ski stick mounted on the base of the cart above its rear axle. The device has a means of returning the cart to its original position, with each stick connected to the cart via an elastic plate element fixed to the opposite end of the cart, and the brakes are mounted on the rear axles of the cart. Each track has a guide chute in which a cart is installed. To ensure the possibility of practicing alternate repulsion with sticks, the vehicle’s return means is made in the form of a cable-blocking system, the blocks of which are installed at opposite ends of the track, and the cables connect the front and rear parts of the trolley, respectively.

Повышение эффективности тренировки по сравнению с аналогичными устройствами достигается наличием конструктивной связи лыжной палки с основанием, обеспечивающей возможность обучения лыжника перемещению палки по заданной траектории. Крепление лыжной палки к тележке с помощью упругого эластичного элемента обеспечивает разгрузку лыжной палки при выносе ее вперед от массы средства для имитации сопротивления грунта.Improving the efficiency of training in comparison with similar devices is achieved by the presence of a constructive connection between the ski pole and the base, which provides an opportunity for the skier to learn how to move the stick along a given trajectory. Mount the ski pole to the trolley using an elastic elastic element provides unloading of the ski pole when moving it forward from the mass of means to simulate the resistance of the soil.

Основными недостатками устройства-тренажера по а.с. СССР №1049071 является ограниченная возможность и даже невозможность использования его для повышения спортивного мастерства. Устройство позволяет развивать только навыки попеременного перемещения лыжных палок, причем из-за наложенных дополнительных механических связей отсутствует необходимое соответствие тренировочной (виртуальной) ситуации реальной спортивной ситуации.The main disadvantages of the device simulator a.s. USSR №1049071 is a limited opportunity and even the impossibility of using it to improve sportsmanship. The device allows you to develop only the skills of alternating movement of ski poles, and due to the imposed additional mechanical connections there is no necessary correspondence of the training (virtual) situation to the real sports situation.

Более широкими возможностями для тренировки спортсменов лыжников и биатлонистов является устройство для тренировки по авторскому свидетельству СССР №1251935 [11]. Устройство содержит основание с опорной площадкой, направляющие для отталкивания лыжными палками, расположенные параллельно боковым сторонам площадки, установленные в направляющие ползуны, связанные с нижними концами палок и средством возврата ползуна в исходное положение. При этом, для приближения к реальной траектории движения конца лыжной палки, каждая направляющая выполнена в виде короба с вогнутым передним концом и пазами на его верхней и нижней сторонах. Ползун снабжен нижним и верхним выступами, последний из которых несет шарнирно установленную и оппозитно подпружиненную к ползуну в вертикальной продольной плоскости полую трубку. Выступы ползуна размещены в соответствующих пазах направляющей, а палка установлена в полой трубке с возможностью регулировки ее длины и фиксации. При этом опорная площадка установлена на горизонтальной оси с возможностью изменения и фиксации угла наклона, а средство возврата ползуна выполнено в виде регулируемого противовеса, связанного трособлочной системой с передней частью ползуна. Опорная площадка установлена на горизонтальной оси основания с возможностью фиксации требуемого угла наклона с помощью зажима.More ample opportunities for training athletes skiers and biathlon is a device for training on the author's certificate of the USSR №1251935 [11]. The device comprises a base with a support platform, guides for pushing away with ski poles, arranged parallel to the sides of the platform, mounted in guides of sliders associated with the lower ends of the sticks and means of returning the slide to its original position. At the same time, for approaching the end of the ski pole to the real path of movement, each rail is made in the form of a box with a concave front end and grooves on its upper and lower sides. The slider is provided with lower and upper protrusions, the last of which bears a hollow tube hinged and opposed to the slider in a vertical longitudinal plane. The tabs of the slider are placed in the corresponding grooves of the guide, and the stick is installed in a hollow tube with the possibility of adjusting its length and fixing. At the same time, the support platform is installed on a horizontal axis with the possibility of changing and fixing the angle of inclination, and the return means of the slide is made in the form of an adjustable counterweight connected by a cable-block system with the front part of the slide. The support platform is installed on the horizontal axis of the base with the possibility of fixing the desired angle of inclination with the help of a clamp.

Основным недостатком указанных выше тренажеров-аналогов для лыжников и биатлонистов является их чрезмерная кинематическая сложность, каждый из которых позволяет имитировать только одну или две функции, выполняемые спортсменами при движении по трассе. При этом, либо на спортсмене, либо на лыжи или на лыжные палки наложены дополнительные механические связи, не соответствующие реальным процессам. Поэтому, на самом деле для лыжника или биатлониста для его тренировки необходимо иметь лыжную трассу, лыжи и лыжные палки.The main disadvantage of the above simulators for skiers and biathletes is their excessive kinematic complexity, each of which allows you to simulate only one or two functions performed by athletes when driving on the track. At the same time, either on the athlete, or on the skis or on the poles, additional mechanical connections are imposed that do not correspond to the actual processes. Therefore, in fact, for a skier or biathlete, for his training it is necessary to have a ski run, skis and ski poles.

Тем самым, в качестве эффективного тренажера для спортсмена-лыжника необходимо иметь своеобразную беговую дорожку, по которой на лыжах мог бы перемещаться лыжник, используя лыжные палки, как это он делает на реальной лыжной трассе (лыжне). На такой дорожке, аналогичной беговой дорожке легкоатлета, должны быть выполнены пазы, имитирующие лыжню, а поверхность лыжни и остальная поверхность беговой дорожки должны быть покрыты материалом, имитирующим снежный наст. В качестве такого материала может быть использован длинноволокнистый искусственный мех, естественный плотный мех. Покрытие всей свободной поверхности лыжной (беговой) дорожки, в том числе и боковых поверхностей каждой лыжни, позволит более адекватно обеспечивать имитацию положения лыжи в лыжне, реальным процессам на лыжной трассе.Thus, as an effective simulator for an athlete-skier, you must have a kind of treadmill that a skier could use to ski on skis using ski poles, as he does on a real ski track (ski track). On such a track, similar to the athlete's treadmill, grooves should be made imitating the ski track, and the surface of the track and the rest of the treadmill should be covered with a material simulating a snowy crust. As such a material can be used long-fiber artificial fur, natural dense fur. Covering the entire free surface of the ski (running) track, including the side surfaces of each track, will more adequately provide for imitation of the position of the ski in the track, the actual processes on the ski track.

Такую беговую дорожку, предназначенную для имитации движения лыжника или биатлониста по лыжне (трассе) в дальнейшем будем называть лыжной дорожкой. При достаточных размерах лыжной дорожки (беговой дорожке) на ее полотне возможно выполнить несколько лыжней, что позволяет имитировать при тренировке спортсмена процесс смены лыжни. Свободная от лыжней поверхность лыжной дорожки может быть использована для имитации конькового хода. С помощью лыжной дорожки можно имитировать и особенности трассы - подъемы, спуски и повороты. Для этого лыжная дорожка должна иметь подвеску, позволяющую обеспечивать угловое перемещение плоскости лыжной дорожки относительно вертикальной оси, проходящей через центр лыжной дорожки в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Третьей степенью свободы подвески лыжной дорожки является поворот ее относительно вертикальной оси. Все указанные выше три угловых поворота лыжной дорожки должны осуществляться с помощью силовых приводов.Such a treadmill, designed to simulate the movement of a skier or biathlete on the track (track) in the future will be called a ski track. With sufficient size of the ski track (treadmill) on its canvas, it is possible to run several tracks, which allows you to simulate the process of changing the track when training an athlete. The ski-free surface of the ski track can be used to simulate a skating course. With the help of a ski track, you can simulate the features of the track - ups, downs and turns. To do this, the ski track must have a suspension that allows for the angular movement of the plane of the ski track relative to the vertical axis passing through the center of the ski track in two mutually perpendicular directions. The third degree of freedom of the suspension of a ski track is its rotation about a vertical axis. All of the above three angular rotation of the ski track must be carried out using power drives.

Нагрузка на спортсмена лыжника или биатлониста определяется не только траекторией трассы, но и состоянием снежного наста. На тренажерах имитация силового воздействия трассы на спортсмена осуществляется путем введения в конструкцию тренажера различного рода тормозов и маховиков, то есть дополнительных связей, которые в реальных спортивных ситуациях отсутствует. Однако на практике нагрузка на спортсмена лыжника или биатлониста определяется и механизмом скольжения лыжи по снежному насту, по лыжне. В патенте РФ на изобретение №2485992 [12] изложен способ изменения коэффициента трения скольжения рабочей поверхности лыжи по снегу, причем, не зависимо от применения разных модификаций мазей при различных типах скольжения. Это осуществляется, исходя из основного двухчленного закона трения путем исключения влияния сил притяжения, образуемых разнополярными зарядами трущихся разнородных тел (лыжи на снегу), путем индуцирования (наведения) от отдельного источника питания на скользящую поверхность лыжи однополярного со снегом электростатического заряда, что приводит к снижению коэффициента скольжения. В результате создается противоположное направлению силы тяжести направление электростатического поля за счет одноименных зарядов, образуемых на поверхности лыжи и на поверхности снега. В результате образуемых однополярных зарядов исключается притяжение (прилипание) снега к плоскости лыжи, причем независимо от температуры наста, от температуры окружающей среды, от типа вязкости снега.The load on the athlete skier or biathlete is determined not only by the trajectory of the track, but also by the condition of the snow nast. On simulators, an imitation of the force effect of a track on an athlete is carried out by introducing various kinds of brakes and flywheels into the simulator's design, that is, additional connections that are absent in real sports situations. However, in practice, the load on the athlete skier or biathlete is determined by the mechanism of sliding skis on the snow crust, on the track. In the Russian patent for invention No. 2485992 [12], a method of changing the coefficient of sliding friction of the working surface of the ski in the snow is set forth, regardless of the use of various modifications of ointments for various types of sliding. This is carried out on the basis of the basic two-term law of friction by eliminating the influence of attractive forces formed by opposite polar charges of rubbing dissimilar bodies (skis on snow), by inducing (pointing) from a separate power source to the sliding surface of a skirt unipolar with snow electrostatic charge, which leads to a decrease slip coefficient. As a result, the direction of the electrostatic field opposite to the direction of gravity is created due to like charges formed on the surface of the ski and on the surface of the snow. As a result of the unipolar charges formed, the attraction (sticking) of snow to the plane of the ski is eliminated, regardless of the temperature of the bed, from the ambient temperature, and the type of snow viscosity.

Как отмечается в [12], сила трения скольжения лыжи по снегу оценивается двухчленным законом трения скольжения с учетом влияния сил притяжения разнополярных зарядов трущихся тел (лыжи по снежному пасту), причем величина сил притяжения зависит от вязкости снега. Приведенные в патенте №2485992 [12] результаты расчета показывают, что можно изменять силы сопротивления скольжению за счет поляризации соприкасаемых тел (лыжи и снежного наста) до 5% как в сторону увеличения, так и в сторону снижения. Поэтому, поляризуя на лыжной дорожке снег и поверхности лыж, можно изменять условия скольжения лыж по лыжне, что часто на практике приводит к необходимости смены лыж при неудачном выборе лыжной мази или изменения погодных условий. Можно поляризовать на тренажере мех, которым покрыта лыжня.As noted in [12], the sliding friction force of the ski over snow is estimated by the two-term sliding friction law taking into account the influence of the attraction forces of opposite polarities of the rubbing bodies (snow ski paste), and the force of attraction depends on the snow viscosity. The calculation results given in patent No. 2485992 [12] show that it is possible to change the slip resistance forces due to the polarization of the bodies in contact (ski and snow) to 5% both upwards and downwards. Therefore, polarizing snow and ski surfaces on the ski track, it is possible to change the conditions of ski slip on the ski track, which often in practice leads to the need to change skis if a ski ointment is unsuccessful or weather conditions change. You can polarize on the simulator the fur, which covered ski track.

Сказанное выше позволяет максимально имитировать реальный процесс движения лыжника по трассе. А разместив рядом с лыжной дорожкой имитатор стрельбища - стрелковый тренажер, можно создать спортивный комплекс не только для тренировки биатлониста, но и для проведения состязаний биатлонистов, если каждый из соревнующихся биатлонистов будет использовать свой индивидуальный спортивный тренировочный комплекс.The above allows you to maximally imitate the actual process of movement of the skier on the track. And by placing a shooting range simulator next to the ski track, a shooting simulator, you can create a sports complex not only for biathlon training, but also for biathlon competitions, if each of the competing biathlon players uses their own individual training complex.

При использовании видеошлема виртуальной реальности (виртуального шлема) спортсменом на видеэкранах-очках шлема можно создать иллюзию движения лыжника по любой трассе, создать иллюзию не только движения лыжника по любой трассе, но и окружающие трассу ландшафты. Иллюзия соответствия моделируемой на тренажере трассы реальной трассе обеспечивается управлением работой силовых приводов процессором тренажера. Процессор тренажера моделирует и имитационную картину не только движения по трассе, но и стрельбу на стрельбище (на стрелковом тире). Современное развитие цифровой техники и современное программное обеспечение позволяет сымитировать виртуально на видеоэкранах-очках виртуальных шлемов спортсменов-биатлонистов любые известные трассы и стрельбища, любые погодные условия.When using a virtual reality video helmet (virtual helmet), an athlete can create an illusion of a skier's movement on any track on the video screens of his helmet, creating the illusion of not only the skier's movement on any track, but also the landscapes surrounding the track. The illusion of conformity of the real track modeled on the simulator with a real track is provided by controlling the operation of the power drives by the simulator processor. The simulator processor also simulates a simulation picture not only of movement along the track, but also shooting at the shooting range (on the shooting range). The modern development of digital technology and modern software allows you to simulate virtually on the video screens, glasses, virtual helmets of biathlon athletes any known tracks and shooting ranges, any weather conditions.

Имитация физических процессов, сопровождающих движение спортсмена по трассе, сопровождающих процесс стрельбы на стрельбище, может быть проведена непосредственно на спортивном комплексе с помощью специального дополнительного оборудования, в качестве которого могут быть использованы вентиляторы, в том числе с охладителями воздуха, источники тумана или дождя и т.д. Примером такого оборудования может быть приспособление для имитации направления ветра по полезной модели №61859 [13]. Физическое воздействие природных условий (погодных условий) на результат стрельбы на стрельбище, например, ветрового воздействия на полет пули при использовании электронных оптических тиров может быть сымитировано путем математического моделирования отклонения точки попадания лазерного луча в мишень, или от точки прицеливания.Imitation of physical processes accompanying the movement of an athlete on the track, accompanying the shooting process at the shooting range, can be carried out directly on the sports complex with the help of special additional equipment, which can be used as fans, including air coolers, sources of fog or rain, and t .d An example of such equipment can be a device to simulate the direction of the wind for utility model No. 61859 [13]. The physical impact of environmental conditions (weather conditions) on the result of shooting at the shooting range, for example, the wind impact on a bullet flight using electronic optical shooting galleries can be simulated by mathematical modeling of the deviation of the point of impact of the laser beam into the target, or from the aiming point.

При имитации силовых нагрузок, действующих на спортсмена лыжника на тренажере, для тренировки различных групп мышц используются различного рода пояса, манжеты, полотна. Так по патенту [14] тренажер содержит рабочую раму на опорах с закрепленным на раме упругоподатливым полотном и стойку - рукоятку, имеет раму, выполненную в плане в виде удлиненной трапеции с различными по длине торцевыми перекладинами (сторонами), имеющими в профиле различные радиусы кривизны, при этом одна из опор закреплена на неподвижном шарнире. Другие опоры соединены с приводами, блок управления которыми имеет выводы, соединенные с кнопками, размещенными на основной и дополнительной стойках-рукоятках, закрепленных посредством шаровых шарниров с ограниченным углом их поворота на меньшей стороне трапеции рамы. Такое конструктивное решение тренажера позволяет получить новый неожиданный эффект - высокоэффективные тренировки с максимальными активностями, исходя из биомеханических и физиологических возможностей спортсмена. Однако имитация силовых нагрузок с помощью полотна является крайне громоздким и существенно отличается от условий физической нагрузки спортсмена на трассе и на тренажере.When imitating the power loads acting on an athlete skier on a simulator, different types of belts, cuffs and webs are used to train various muscle groups. Thus, according to the patent [14], the simulator contains a working frame on supports with an elastically responsive canvas mounted on the frame and a stand — a handle; it has a frame made in the plan in the form of an elongated trapezoid with end beams (sides) of different length, having different radii of curvature in profile, while one of the supports is fixed on a fixed hinge. Other supports are connected to actuators, the control unit of which has leads connected to buttons placed on the main and additional stands-arms fixed by ball joints with a limited angle of rotation on the smaller side of the trapezium frame. Such a constructive solution of the simulator allows you to get a new unexpected effect - highly effective training with maximum activity, based on the biomechanical and physiological capabilities of the athlete. However, the imitation of power loads with the help of the canvas is extremely cumbersome and significantly differs from the conditions of physical activity of the athlete on the track and on the simulator.

По авторскому свидетельству СССР №1533710 [15] для повышения эффективности тренировки лыжников на устройстве с целью обеспечения реальных условий бега лыжника с единым скоростным режимом движения ног и рук. Средства для создания нагрузки на руки и ноги выполнены идентичными, с единым маховиком. На валу маховика установлены четыре обгонные муфты. Каретки для рук и ног связаны тросами с обгонными муфтами.According to the author's certificate of the USSR No. 1533710 [15] to improve the efficiency of training skiers on the device in order to ensure the actual running conditions of a skier with a single speed mode of the legs and arms. The means for creating loads on the arms and legs are made identical, with a single flywheel. Four overrunning clutches are mounted on the flywheel shaft. The carriages for arms and legs are connected by cables with overrunning clutches.

Аналогично по реализации физической нагрузки на мышцы ног устройство для тренировки «ОХА» по патенту РФ на изобретение №2003371 [16]. Изобретение позволяет повысить эффективность тренировки путем увеличения амплитуды шага, тем самым силовая нагрузка на стенде (тренажере) применена только к ногам и не нагружаются другие мышцы спортсмена.Similarly, for the implementation of physical activity on the muscles of the legs, the device for training “OHA” according to the patent of the Russian Federation for invention No. 20033371 [16]. The invention allows to increase the efficiency of training by increasing the amplitude of the step, thereby the power load on the bench (simulator) is applied only to the legs and the other muscles of the athlete are not loaded.

Повысить эффективность тренировочного процесса и соревновательного процесса, когда происходит смена конькового хода на классику и наоборот можно за счет использования специального шарнирного крепления, примером которого может быть патент РФ на изобретение №2414275 [17].To improve the efficiency of the training process and the competitive process, when the skating course is replaced with a classic and vice versa, it is possible to use a special hinge, an example of which can be the RF patent for invention No. 2414275 [17].

Отмеченные выше особенности организации тренировочного процесса показывают, что наиболее эффективной формой тренировочного процесса является тренировка на реальных трассах, в так называемых полевых условиях.The above features of the organization of the training process show that the most effective form of the training process is training on real tracks, in the so-called field conditions.

Тем самым можно сформулировать способ имитации тренировки биатлонистов с соответствующими физическими воздействиями на спортсмена-биатлониста, соответствующие реальным тренировочным процессам в полевых условиях, в том числе и соответствующим им погодным условиям, а в итоге реальным соревнованиям. Способ может быть полезен при подготовке к соревнованиям лыжников и спортсменов биатлонистов любого уровня, может быть использован для своеобразного лыжного и биатлонного караоке.Thus, it is possible to formulate a way to simulate the training of biathlonists with the corresponding physical effects on the athlete-biathlete, corresponding to the actual training processes in the field, including the corresponding weather conditions, and in the end real competitions. The method can be useful in preparing for competitions of skiers and athletes of biathletes of any level, can be used for a kind of ski and biathlon karaoke.

Тем самым, предлагается способ имитации лыжной составляющей тренировочного или соревновательного процесса спортсменов лыжников и спортсменов биатлонистов, а также имитации лыжного и биатлонного караоке, состоящий в визуальной имитации реальной лыжной трассы и окружающего ее ландшафта, погодных условий, а в случае необходимости и наличия других участников соревнований на лыжной трассе. Это производится путем проецирования соответствующего изображения на видеоэкраны-очки виртуального шлема, который имеется на голове у каждого спортсмена, а сам шлем коммутативно соединен с процессором, который управляет работой оборудования, имитирующего физические воздействия действительной лыжной трассы на спортсмена, побуждающие спортсмена выполнять действия для движения по трассе, используя те же приемы, которые он применяет, участвуя в реальных соревнованиях. Процессор тренажера может сымитировать на трассе и световой зайчик, аналогичный зайчику по способу, изложенному в патенте на изобретение РФ №2451533 [4].Thereby, a method is proposed for imitating the ski component of the training or competition process of skiers and biathlon athletes, as well as imitation of ski and biathlon karaoke, consisting in visual imitation of a real ski track and its surrounding landscape, weather conditions on the ski track. This is done by projecting the corresponding image on the video glasses-glasses of the virtual helmet, which is on every athlete's head, and the helmet is commutatively connected to the processor that controls the equipment that simulates the physical effects of the actual ski run on the athlete, which causes the athlete to perform track, using the same techniques that he uses, participating in real competitions. The simulator processor can simulate on the track and a light hare similar to the hare by the method described in the patent for the invention of the Russian Federation No. 2451533 [4].

В случае реализации способа, как лыжной составляющей тренировочного процесса спортсмена биатлониста или спортсмена лыжника, на теле спортсмена могут быть установлены датчики контроля физического состояния спортсмена - анализаторы выдыхаемого воздуха (газа), датчики потовыделения, датчики пульса, датчики кровяного давления и т.д.If the method is implemented as a ski component of the athlete’s biathlonist or skier’s athlete’s training, the athlete’s physical condition sensors — expiratory air analyzers (gas), sweat sensors, pulse sensors, blood pressure sensors, etc. can be installed on the athlete’s body.

Особенностью способа имитации тренировочного или соревновательного процесса для спортсменов биатлонистов, а так же имитации биатлонного караоке за счет создания с помощью ЭВМ виртуальной лыжной трассы, виртуального ландшафта и виртуальных соперников-биатлонистов в среде 3D путем визуализации имитационных картин на видеоэкранах - очках виртуальных видеошлемов, закрепленных на голове спортсмена является следующее.The peculiarity of the method of simulating a training or competitive process for athletes of biathlon, as well as simulating biathlon karaoke by creating a virtual ski track using a computer, a virtual landscape and virtual rivals biathlon in 3D by visualizing imitation pictures on video screens - virtual video glasses attached to The athlete's head is the following.

При этом одновременно производятся совмещения виртуальных соревновательных эпизодов с действиями реального спортсмена биатлониста, которые он производит на индивидуальных тренажерных комплексах, состоящих из тренажера лыжника (биатлониста) и тренажера стрельбища. Виртуальный шлем спортсмена-биатлониста коммутативно связан с сервером (процессором) тренажерного комплекса, имеющим соответствующее программное обеспечение, позволяющим моделировать виртуальное соревнование, виртуальную тренировку, как на лыжном тренажере, так и на тренажере - стрельбище. Процессор (сервер) управляет работой оборудования, имитирующего физические воздействия на спортсмена, и позволяет моделировать виртуальные соревнования и адаптировать (совмещать) эпизоды реального и виртуального соревновательных процессов. Физические воздействия связанны с движением по трассе или на стрельбище, в том числе и с взаимодействиями (наездами) спортсменов, или столкновениями спортсменов друг с другом. Физические воздействия и физическое состояние спортсмена определяются по показаниям системы датчиков, в том числе датчики частично позволяют определить и позиционирование спортсмена на тренажере лыжной трассы и на тренажере стрельбища в зависимости от его действий на тренажерах. Процессор может смоделировать и различные тренировочные процессы на трассе, например, гонку за лидером, своеобразным «оптическим зайчиком», а также климатические (погодные) особенности конкретного соревнования, если их возможно только сымитировать в виртуальной постановке.At the same time, virtual competitive episodes are combined with the actions of a real biathlete athlete, which he performs on individual training complexes consisting of a skier's (biathlonist's) simulator and a shooting range simulator. The biathlete athlete’s virtual helmet is commutatively associated with the server (processor) of the training complex, which has the appropriate software, which allows simulating a virtual competition, a virtual training session, both on a ski simulator and on a simulator - shooting range. The processor (server) controls the operation of equipment that simulates the physical effects on an athlete, and allows you to simulate virtual competitions and adapt (combine) episodes of real and virtual competitive processes. Physical impacts are associated with movement on the track or at a shooting range, including interactions (arrivals) of athletes, or collisions of athletes with each other. Physical effects and physical condition of an athlete are determined by the indications of the sensor system, including sensors that partially determine the positioning of an athlete on a ski track simulator and on a shooting range simulator, depending on his actions on the simulators. The processor can simulate various training processes on the track, for example, the race for the leader, a kind of “optical bunny”, as well as the climatic (weather) features of a particular competition, if they can only be simulated in a virtual setting.

Способ не только позволяет проводить спортивные состязания спортсменов-биатлонистов, но и проводить тренировки спортсменов с полноценной физической нагрузкой по развитию отдельных спортивных навыков с учением особенностей того или иного биатлонного комплекса, биатлонного караоке, для чего необходимо иметь соответствующее программное обеспечение. Способ позволяет моделировать в среде 3D реальные соревнования, в том числе с имитацией физических (погодных) условий окружающей среды на спортсмена.The method not only allows sports competitions of biathlon athletes, but also conducts training for athletes with full physical activity on the development of individual sports skills with the characteristics of a particular biathlon complex, biathlon karaoke, for which it is necessary to have appropriate software. The method allows simulating real competitions in the 3D environment, including simulating physical (weather) environmental conditions for an athlete.

Однако для качественного совмещения виртуальных сцен и реальных процессов, совершаемых на тренажерах спортсменом, важнейшим является точное позиционирование спортсмена, его частей тела и спортивного оборудования, например, винтовки, в пространстве над тренажерами. Датчиков, размещенных на оборудовании тренажеров, на теле спортсмена не достаточно для точного позиционирования спортсмена и частей его тела, и особенно проблематично позиционировать винтовку спортсмена, позиционирование лыж, позиционирование лыжных палок. Если на последних указанных позициях размещать какие-либо датчики, то лыжи, как таковые, перестанут быть просто лыжами, лыжные палки - тем более не будут похожи на лыжные палки. Лыжные палки на практике пытаются максимально облегчить, а установленные на лыжных палках датчики увеличат вес (массу) этих палок. Такие датчики в своем составе имеют не только чувствительные (измерительные) блоки физических величин (скорость, ускорение), но и средство передачи информации (коммутации). Проводная связь наиболее простая, но усложняет движения спортсмена -спортсмен окажется как в тенетах в проводах. Радиопередатчики в датчиках физических величин увеличивают вес каждого датчика. Используя систему позиционирования, предложенную в аналоге-прототипе [5], позволяет разрешить эту проблему. Для позиционирования спортсмена и спортивного оборудования на тренажерах необходимо на спортсмена, части его тела, а также на лыжи, лыжные палки и винтовку нанести светоотражательные метки и разместить по периметру тренажера видеокамеры, оппозитно которым размещены координатные сетки. Все это в совокупности позволяет решить проблему позиционирования светоотражательных меток, а, соответственно и объектов, на которые они нанесены. Светоотражательные метки могут иметь и дополнительную подсветку. Светоотражательные метки могут быть нанесены и на полотно беговой дорожки, для фиксации положения которых сверху также располагаются видеокамеры.However, for the qualitative combination of virtual scenes and real processes performed by the athlete on simulators, the most important is the precise positioning of the athlete, his body parts and sports equipment, such as a rifle, in the space above the simulators. Sensors placed on the equipment of the simulators on the athlete’s body are not sufficient for accurate positioning of the athlete and parts of his body, and it’s especially problematic to position the athlete’s rifle, positioning the skis, positioning the ski poles. If at the last specified positions to place any sensors, then skis, as such, will no longer be just skis, ski poles - all the more they will not look like ski poles. In practice, ski poles try to make it as easy as possible, and sensors mounted on ski poles will increase the weight (mass) of these poles. Such sensors include not only sensitive (measuring) blocks of physical quantities (speed, acceleration), but also a means of transmitting information (switching). Wired communication is the most simple, but complicates the movement of an athlete - an athlete will be in the same way as in the wires in the wires. Radio transmitters in sensors of physical quantities increase the weight of each sensor. Using the positioning system proposed in the prototype analogue [5], this problem can be solved. To position an athlete and sports equipment on simulators, it is necessary to put reflective marks on the athlete, parts of his body, as well as skis, ski poles and a rifle and place a video camera along the perimeter of the simulator, which is located opposite to the coordinate grids. All this together allows us to solve the problem of positioning the reflective marks, and, accordingly, the objects on which they are applied. Reflective tags may have additional lighting. Reflective markings can be applied to the treadmill as well, for fixing the position of which the video cameras are also placed on top.

Эффективность реализации способа тренировки биатлониста-спортсмена, или биатлонного караоке, зависит от структуры оборудования, реализующего способ.The effectiveness of the implementation of the method of training biathlon athlete, or biathlon karaoke, depends on the structure of the equipment that implements the method.

Устройство, реализующее предлагаемый способ тренировки или участия в соревновании, состоит из следующих узлов и блоков, в дополнении к лыжам, лыжным палкам и винтовке, причем оптической или электронной винтовке. Это лыжная дорожка, электронный тир, устройства физического (метео) воздействия на человека, процессор (сервер), виртуальный шлем с видеоэкранами-очками, узлы имитации столкновения (возможного столкновения) спортсмена-биатлониста с другими спортсменами участниками соревнований, системы позиционирования спортсмена и частей его тела на трассе, датчики контроля его физического состояния. При этом электронная (оптическая) винтовка по своим геометрическим и весовым характеристикам соответствует спортивным биатлонным винтовкам.A device that implements the proposed method of training or participating in a competition consists of the following units and blocks, in addition to skis, ski poles and a rifle, with an optical or electronic rifle. This is a ski track, an electronic shooting gallery, physical (meteo) human impact devices, a processor (server), a virtual helmet with glasses-video screens, collision imitations (possible collisions) of a biathlete athlete with other athletes participants bodies on the track, sensors monitoring its physical condition. In this case, an electronic (optical) rifle in its geometrical and weight characteristics corresponds to a sports biathlon rifle.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для тренировки спортсмена лыжника и спортсмена биатлониста или для участия в виртуальном соревновании с имитацией физической нагрузки на спортсмена. На фиг. 1 позициями обозначено: 1 - спортсмен-биатлонист (спортсмен -лыжник); 2 - винтовка; 3 - лыжные палки; 4 - лыжи; 5 - виртуальный шлем; 6 - сервер (процессор); 7 - лыжная дорожка; 8, 9 - узлы имитации физических (метео) воздействий на спортсмена и условия проведения соревнования; 10 - стрельбище (электронный тир); 11, 12 - система позиционирования спортсмена на стрельбище и лыжной дорожке тренажера; 13 - блок мишеней стрельбища.FIG. 1 shows a block diagram of a device for training an athlete skier and athlete biathlete or to participate in a virtual competition with an imitation of physical load on an athlete. FIG. 1 position indicated: 1 - athlete-biathlete (athlete-ski); 2 - rifle; 3 - ski poles; 4 - skis; 5 - virtual helmet; 6 - server (processor); 7 - ski track; 8, 9 - nodes simulate physical (meteo) effects on the athlete and the conditions of the competition; 10 - shooting range (electronic shooting range); 11, 12 - the positioning system of the athlete on the shooting range and the ski track of the simulator; 13 - block targets shooting range.

На фиг. 1 светоотражательные метки не показаны.FIG. 1 reflective marks are not shown.

Процессор (сервер) коммутационно связан с виртуальным шлемом спортсмена и его винтовкой, которая является оптической (электронной) винтовкой, которая используется для стрельбы в оптических (электронных) тирах, причем габаритные и весовые параметры соответствуют спортивным винтовкам спортсменов-биатлонистов.The processor (server) is connected to the athlete’s virtual helmet and his rifle, which is an optical (electronic) rifle, which is used for shooting in optical (electronic) shooting galleries, the overall and weight parameters corresponding to the sports rifles of biathlon athletes.

Лыжная дорожка имеет систему силовых приводов, непоказанных на фиг. 1, работа которых управляется сервером (процессором). Кроме видеошлема 5, сервер 6 (процессор) связан коммутативно еще с узлами и блоками имитации физического воздействия на спортсмена и имитации погодных условий 8, 9, а также с узлами системы позиционирования 11, 12 спортсмена и спортивного оборудования, в том числе и мишеней 13 стрельбища. Силовые приводы лыжной дорожки позволяют имитировать с ее помощью реальные особенности лыжной трассы. При этом коммутационная беспроводная связь винтовки, используемой по предлагаемому способу, коммутируется с сервером (процессором) на стрельбище - электронном тире.The ski track has a power drive system, not shown in FIG. 1, which is controlled by the server (processor). In addition to video helmet 5, server 6 (processor) is connected commutatively with nodes and blocks of physical impact simulation on an athlete and weather conditions 8, 9, as well as with nodes of a positioning system 11, 12 of an athlete and sports equipment, including targets 13 of the shooting range . The power drives of the ski track allow you to imitate with it the real features of the ski track. In this case, the switching wireless connection of the rifle used by the proposed method is switched with the server (processor) at the shooting range - an electronic dash.

Тем самым, тренировочный комплекс (индивидуальный спортивный тренажер) спортсмена биатлониста или спортсмена лыжника, в соответствии с предлагаемым способом, имеет две составляющие подсистемы - имитатор лыжной трассы и имитатор стрельбища. При этом, в структуре имитатора стрельбища может быть комплексно реализованы те или иные технические решения для электронных (лазерных) стрелковых комплексов, примерами которых могут быть патенты на изобретения РФ2063605 [18] №2046272 [19], №, №2074372 [20], или полезные модели, примером которых является полезная модель №74458 [21]. Могут быть использованы готовые лазерные стрелковые комплексы, разновидность которых образует большую линейку комплексов, примером которых могут быть комплексы «Рубин» [22]. Однако эти комплексы должны быть адаптированы к задачам, стоящим при имитации стрельбы биатлониста-спортсмена на стрельбище при соревнованиях или стрелковой тренировке. Основная проблема адаптация состоит в имитации реальных климатических, погодных и природных факторов, влияющих на эффективность стрельбы. Такими факторами является ветер, осадки, освещенность, туман и т.д. Примером имитатора ветровых воздействий на стрелка может быть приспособление для имитации направления ветра по полезной модели №61859 [13]. При этом, эти имитаторы физического воздействия природных условий на результативность стрельбы в первую очередь воспринимается стрелками и с учетом этого воздействия стрелок корректирует свои действия на стрельбище. Но эти воздействия (состояние окружающей среды) оказывают влияние на внешнюю баллистику винтовочной пули при стрельбе по мишени на стрельбище. При имитации стрельбы на тренажерном биатлонном стрельбище, используя лазерные (электронные) стрелковые тренажеры, на луч света факторы окружающей среды практически не оказывают влияние, т.е. не оказывают влияние на координаты точки следа луча света на плоскость мишени. Поэтому необходимо моделировать отклонение точки попадания пули в плоскость мишени от точки прицеливания, что на практике (на реальном стрельбище) как раз определяется параметрами окружающей среды и особенностями конкретной винтовки. Моделирование осуществляется процессором 6.Thus, the training complex (individual sports simulator) of an athlete biathlete or skier athlete, in accordance with the proposed method, has two components of the subsystem - a simulator of a ski track and a simulator of a shooting range. At the same time, in the structure of the shooting range simulator, various technical solutions for electronic (laser) rifle complexes can be implemented, examples of which can be patents for inventions of the Russian Federation 2063605 [18] No. 2046272 [19], No., No. 2074372 [20] utility models, an example of which is utility model No. 74458 [21]. Ready-made laser rifle complexes can be used, a variety of which forms a large line of complexes, an example of which can be Rubin complexes [22]. However, these complexes must be adapted to the tasks involved in simulating the shooting of a biathlon athlete at a shooting range during competitions or shooting training. The main problem of adaptation is the imitation of real climatic, weather and natural factors affecting the effectiveness of shooting. These factors are wind, precipitation, light, fog, etc. An example of a wind simulator on an arrow can be a device to simulate wind direction using utility model No. 61859 [13]. At the same time, these simulators of the physical impact of natural conditions on the effectiveness of shooting are primarily perceived by the shooters, and taking into account this impact, the shooters correct their actions on the shooting range. But these effects (state of the environment) have an impact on the external ballistics of a rifle bullet when firing at a target at a shooting range. When simulating shooting at a biathlon shooting range using laser (electronic) shooting simulators, environmental factors have practically no effect on the light beam, do not affect the coordinates of the point of trace of the light beam on the target plane. Therefore, it is necessary to simulate the deviation of the point of a bullet hit in the plane of the target from the aiming point, which in practice (at a real shooting range) is determined by the environmental parameters and features of a particular rifle. Simulation is carried out by the processor 6.

Таким образом, при имитации стрельбы биатлонистом на лазерном стрелковом тренажере с помощью оптической (электронной) винтовки 2, винтовка имеет коммутативную связь с процессором (сервером) 6. Сервер коммутативно связан с мишенью стрельбища 13 и с узлами и оборудованием стрельбища, имитирующих физическое воздействие окружающей среды на биатлониста при стрельбе на стрельбище 8 и 9.Thus, when simulating the shooting of a biathlete on a laser shooting simulator using an optical (electronic) rifle 2, the rifle has a commutative connection with the processor (server) 6. The server is commutatively connected with the target of the shooting range 13 and with the nodes and equipment of the shooting range simulating the physical effects of the environment on biathlete when shooting at shooting range 8 and 9.

Свои особенности и свою структуру имеет подсистема реального спортивного биатлонного комплекса - лыжная трасса. В тренировочный биатлонный комплекс входит имитатор лыжной трассы, который должен позволять имитировать лыжную трассу и погодные условия на ней. Для имитации лыжной трассы, ее траектории (подъемы, спуски, виражи и т.д.) тренажер лыжника-биатлониста состоит из двух основных узлов - силового каркаса и самой лыжной дорожки, которая вывешена на силовом каркасе.The subsystem of the real sports biathlon complex - the ski track - has its own characteristics and structure. The training biathlon complex includes a ski course simulator, which should allow to simulate a ski track and the weather conditions on it. To simulate a ski track, its trajectories (ascents, descents, bends, etc.), the biathlete skier's simulator consists of two main nodes - the power frame and the ski track itself, which is hung on the power frame.

Схема силового каркаса приведена фиг. 2.The power frame diagram is shown in FIG. 2

Силовой каркас представляет собой две вложенные друг в друга силовые рамки 14 и 15, причем рамка 14 на осях 21 вывешена внутри рамки 15, при этом оси 21 вложены в подшипниковые узлы, установленные на рамке 15, что позволяет вращать рамку 14 относительно рамки 15 по углуThe power frame consists of two power frames 14 and 15 nested in each other, with the frame 14 on the axes 21 hung inside the frame 15, while the axes 21 are embedded in the bearing assemblies mounted on the frame 15, which allows the frame 14 to rotate relative to the frame 15 in the angle

ϕ₂ Поворот рамки 14 относительно рамки 15 обеспечивается шаговым электродвигателем 17. В свою очередь, рамка 15 вывешена на осях 22, проходящих через подшипниковые узлы, непоказанные на фиг.2, и установленные в рамку 16. При этом плоскость рамки 16 перпендикулярнаϕ _{2 The} rotation of the frame 14 relative to the frame 15 is provided by a stepper motor 17. In turn, the frame 15 is hung on axles 22 passing through bearing assemblies, not shown in FIG. 2, and mounted in frame 16. At the same time, the plane of the frame 16 is perpendicular

плоскостям рамок 14 и 15 при<р₂=0. Рамка 16 выполнена в виде вилки, опорная ось которой 20 базируется в подшипниковом узле, необозначенном специальной позицией на фиг.2. Расположение осей 22 в подшипниковыхthe planes of frames 14 and 15 with <р ₂ = 0. The frame 16 is made in the form of a fork, the supporting axis of which 20 is based in a bearing unit, not designated by a special position in FIG. 2. The location of the axles 22 in the bearing

узлах позволяет вращать рамку 15 по углу ϕ₁ за счет силового привода 18. Расположение оси 20 в подшипниковом узле позволяет вращать вилкообразную рамку 16 с помощью силового электрического шагового двигателя 19. Управление работой шаговых электродвигателей 17, 18, 19 осуществляется сервером (процессором) 6 на фиг. 1 тренировочногоnodes allows you to rotate the frame 15 angle ϕ ₁ due to the power actuator 18. The location of the axis 20 in the bearing unit allows you to rotate the forked frame 16 using a power electric stepper motor 19. The operation of the stepper motors 17, 18, 19 is controlled by the server (processor) 6 on FIG. 1 training

биатлонного комплекса. При этом, управляя по углам ϕ₁, ϕ₂, ϕ₃ положениемbiathlon complex. At the same time, controlling the angles ϕ ₁ , ϕ ₂ , ϕ ₃

рамок 14, 15, 16 силового каркаса, можно имитировать особенности траектории любой лыжной трассы. Имитация лыжной трассы осуществляется с помощью лыжной дорожки, вывешенной внутри рамки 14 на осях, непоказанных на фиг. 2.frames 14, 15, 16 of the power frame, you can simulate the characteristics of the trajectory of any ski slopes. The imitation of the ski track is carried out with the help of a ski track hung inside the frame 14 on the axes not shown in FIG. 2

На фиг. 3 показана схема конструкции лыжной дорожки. Лыжная дорожка состоит из ленточного силового полотна 23, на которой нанесено меховое покрытие 24, имитирующее снежный наст. На ленточном полотне выполнены углубления 25, имитирующие лыжни, контур которых также покрыт мехом 24. Остальная поверхность ленточного полотна может использоваться для конькового хода. Спортсмен - лыжник (биатлонист) 1 позиционируется на лыжной дорожке, в том числе на лыжне. На голове спортсмена 1 закреплен виртуальный шлем 5 с видеоэкранами-очками, которые не выделены на фиг. 3 отдельными позициями. На спине биатлониста находится спортивная лазерная (электронная) винтовка 2. Для движения по лыжной дорожке (по полотну 23) используются обычные лыжные палки, которые поэтому на фиг. 3 не обозначены отдельными позициями.FIG. 3 shows the design of the ski track. The ski track consists of a belt power belt 23, on which a fur coating 24 is applied, imitating a snow crust. On the ribbon canvas there are recesses 25, imitating the ski tracks, the contour of which is also covered with fur 24. The rest of the surface of the ribbon canvas can be used for the ridge. Athlete - skier (biathlete) 1 is positioned on the ski track, including on the track. On the head of the athlete 1, a virtual helmet 5 is fixed with video glasses-glasses, which are not highlighted in FIG. 3 separate positions. On the back of the biathlete there is a sports laser (electronic) rifle 2. For movement along the ski track (on track 23), ordinary ski poles are used, which are therefore in FIG. 3 are not designated by separate positions.

Лыжное полотно базируется на роликовых опорах-осях, установленных внутри силового каркаса 14 на фиг. 2. Привод лыжного полотна осуществляется за счет своеобразной реечной передачи. Для этого на внутренней поверхности лыжного полотна по периметру выполнена внутренняя зубчатая рейка 26, воздействуя на которую шестеренкой 27, установленной на оси силового привода, который не показан на фиг. 3, осуществляется движение лыжного полотна.The ski canvas is based on roller bearings-axles installed inside the power frame 14 in FIG. 2. The drive of a ski cloth is carried out at the expense of a peculiar rack gear. For this purpose, an internal gear rail 26 is made on the inner surface of the ski run around the perimeter, acting on it by a gear 27 mounted on the axis of the power drive, which is not shown in FIG. 3, the movement of the ski runway.

На описанных выше патентах-аналогах лыжных тренажеров во многих из них в структуру тренажера входит маховик, который имитирует силовую нагрузку, воспринимаемую спортсменом при тренировке на тренажере. В устройстве на фиг. 3 в качестве такого силового тормоза может использоваться шаговый электродвигатель, необозначенный на фиг. 3 отдельной позицией. Силовое (тормозное) действие на лыжное полотно от двигателя осуществляется через шестерню 28.In the above-described patents-analogues of ski simulators in many of them the flywheel is included in the structure of the simulator, which simulates the power load perceived by an athlete during training on the simulator. In the device of FIG. 3, a stepper motor, not indicated in FIG. 2, may be used as such a power brake. 3 separate item. Power (brake) effect on the ski track from the engine through gear 28.

На корпусе лыжника (биатлониста) установлены датчики физического состояния лыжника (биатлониста), которые коммутативно связаны с сервером (процессором) 6 на фиг. 1, а сами датчики на фиг. 3 позициями не обозначены. Сервером 6 коммутативно связаны и все силовые приводы лыжной дорожки. К поверхности лыжного полотна подведен электрический потенциал 29, позволяющий поляризовать мех 24. Сервер 6 коммутативно связан с видеошлемом спортсмена и с оборудованием, имитирующим погодные условия: туман - 30; дождь или снег - 31; ветер - 32. По периметру лыжного тренажера установлены цифровые видеокамеры 33, которые коммутативно связаны с процессором (сервером) 6. Позиционирование биатлониста 1 на лыжном полотне определяется с помощью координатных сеток 34, оппозитно установленных соответствующим видеокамерам 33.On the body of a skier (biathlete) there are installed sensors of physical condition of the skier (biathlete), which are commutatively connected with the server (processor) 6 in FIG. 1, and the sensors themselves in FIG. 3 positions are not indicated. Server 6 is commutatively connected and all the power drives of the ski track. An electric potential 29 is brought to the surface of the ski run, allowing polarization of the fur 24. Server 6 is commutatively connected with the athlete's video helmet and with equipment simulating weather conditions: fog — 30; rain or snow - 31; wind - 32. Digital video cameras 33 are installed around the perimeter of the ski simulator, which are commutatively connected to the processor (server) 6. The positioning of the biathlete 1 on the ski track is determined using coordinate grids 34, which are installed opposite to the corresponding video cameras 33.

Работает устройство следующим образом.The device works as follows.

Сервером записывается программа в среде 3D с описанием той ли иной трассы или выбирается из пакета известных программ. Спортсмен далее водружает на себя видеошлем, становится на лыжи, забрасывает за спину винтовку и позиционируется на лыжном полотне. По сигналу начинается лыжная гонка. Переставляя ноги с лыжами, и отталкиваясь лыжными палками, биатлонист (лыжник) оказывает силовое воздействие на лыжное полотно. Величина этого усилия определяется процессором (сервером), как по показаниям датчиков физической нагрузки, так и по величине вращающего усилия, в зависимости от которого, воздействуя на силовые приводы, осуществляющие вращения лыжного полотна и его торможение сигналами управления с сервера (процессора). Имитация основных особенностей выбранной лыжной трассы осуществляется процессором (сервером) 6, путем управления работой двигателей 17, 18, 19, что позволяет имитировать подъем или спуск, варьируя угол ϕ₁ на фиг. 2: Варьируя углами ϕ₂ и ϕ₃, имитируются не только повороты по трассе, но и виражи, когда каждая из лыж находится в разных гравитационных плоскостях.The server records the program in a 3D environment with a description of whether it is a different route or is selected from a package of known programs. The athlete then sets himself up with a video send, stands on the skis, throws a rifle over his back and positions himself on the ski run. At the signal, the ski race begins. Rearranging legs with skis, and pushing off with ski poles, biathlete (skier) has a power effect on the ski run. The magnitude of this effort is determined by the processor (server), both according to the indications of physical load sensors and the magnitude of the rotational force, depending on which, acting on the power drives, making the rotation of the ski track and its braking control signals from the server (processor). The imitation of the main features of the selected ski course is carried out by the processor (server) 6, by controlling the operation of the engines 17, 18, 19, which allows to simulate the ascent or descent, varying the angle ϕ ₁ in FIG. 2: By varying the angles ϕ ₂ and ϕ ₃ , not only turns along the track are simulated, but also turns, when each of the skis is in different gravitational planes.

Имитация погодных условий на тренажере проводится путем использования специального оборудования (имитатор дождя или снега - 31, имитатор тумана - 30, имитатор ветра - 32), приведенные на фиг. 3. На одежде спортсмена размещены оптические метки, которые имеются и на лыжных палках 3, которые не показаны на фиг. 3. Все движения спортсмена на лыжном тренажере фиксируются цифровыми видеокамерами 33, а оптические метки на одежде и лыжных палках позволяет преобразовать с помощью сервера 6 на фиг. 1, с которыми связаны видеокамеры 33, изображения с видеокамер в мультимедийный формат 3D. Тем самым, на очках-экранах видеошлема 5 могут появляться и отдельные элементы лыжника или его оборудования - руки с лыжными палками, лыжи, винтовка и т.д. Спортсмен в ходе имитации движения на тренажере может менять лыжни, переходить на коньковый ход и т.д.Simulation of weather conditions on the simulator is carried out by using special equipment (simulator of rain or snow - 31, simulator of fog - 30, simulator of wind - 32), shown in FIG. 3. Optical marks are placed on the athlete's clothing, which are also found on the ski poles 3, which are not shown in FIG. 3. All movements of an athlete on a ski simulator are recorded by digital video cameras 33, and optical marks on clothes and ski poles can be converted using server 6 in FIG. 1, which are associated with the camcorder 33, the image from the camcorder in the multimedia format 3D. Thus, on the glasses-screens of video helmet 5, individual elements of a skier or his equipment can appear - hands with ski poles, skis, a rifle, etc. An athlete during the simulation of movement on the simulator can change the tracks, go to the ridge, etc.

После завершения движения по лыжной трассе и при подходе к стрельбищу лыжное полотно выводится в одну плоскость с плоскостью стрельбища, которая образует незначительный зазор с лыжной дорожкой. Спортсмен сходит с лыжной дорожки, переходит на стрельбище 10 фиг. 1, где снимает винтовку и занимает позицию для стрельбы по мишени, обозначенной позицией 13 на фиг. 1. С помощью соответствующего имитационного оборудования погодных условий 9, аналогичных оборудованию, используемому на лыжном тренажере, имитируются погодные особенности стрельбы. Процессор 6 на фиг. 1 не только фиксирует результаты стрельбы из винтовки 2, по мишени 13, но и моделируют отклонения точки попадания светового луча от точки прицеливания с учетом особенностей стрелка, винтовки и имитируемых погодных условий.Upon completion of the movement along the ski track and when approaching the shooting range, the ski track is displayed in one plane with the shooting range plane, which forms a slight gap with the ski track. The athlete comes off the ski track, goes to shooting range 10 FIG. 1, where it removes a rifle and occupies a position for firing at a target, indicated by the position 13 in FIG. 1. With the help of appropriate weather simulation equipment 9, similar to the equipment used on the ski simulator, weather shooting features are simulated. The processor 6 in FIG. 1 not only captures the results of rifle shooting 2, at target 13, but also simulates the deviations of the point of contact of the light beam from the aiming point, taking into account the features of the shooter, rifle, and simulated weather conditions.

Описанный выше тренажерный спортивный комплекс для тренировки биатлонистов может быть использован для тренировки и спортсменов-лыжников. Причем при имитации движения по лыжной трассе можно по аналогии со способом [5] имитировать на лыжной трассе помехи, создаваемые другими участниками соревнований.The above-described gym sports complex for biathlon training can be used for training and skiers. Moreover, when simulating movement along a ski track, it is possible, by analogy with the method [5], to simulate on a ski track the interferences created by other competitors.

Изложенный способ имитации лыжных и биатлонных тренировок и соревнований, соответствующих караоке, может быть использован для проведения виртуальных соревнований, в которых физическое участие принимают спортсмены, имеющие в своем распоряжении описанные выш тренажерные комплексы, каждый из которых имеет свой процессор (сервер).The described method of simulating ski and biathlon trainings and competitions corresponding to karaoke can be used for virtual competitions in which athletes take part, having the training complexes described above, each of which has its own processor (server).

Коммутация этих серверов через центральный процессор позволит по аналогии с [6] предложить новый вид спорта - интернет соревнования лыжников и биатлонистов. Согласование участия в подобных соревнованиях отдельных спортсменов осуществляется центральным процессором.Switching these servers through the central processor will allow, by analogy with [6], to offer a new sport - the Internet competition of skiers and biathletes. The coordination of participation in such competitions of individual athletes is carried out by the central processor.

Таким образом, изложенный выше способ имитации тренировки спортсмена-биатлониста или имитации участия в соревнованиях различного уровня, причем имитация проводится в среде 3D путем анимационной обработки видеозаписей соревнований или тренировок на реальных лыжных трассах и стрельбищах. Эта операция может проводиться как процессором (сервером), тренировочного комплекса, либо виртуальная анимационная модель лыжной трассы (реальной трассы) может быть «вшита» (записана) в память процессора. Это позволяет использовать спортивный тренажерный комплекс по предлагаемому изобретению в качестве своеобразного лыжного или биатлонного караоке, когда можно имитировать соревновательный процесс, в том числе с другими спортсменами, или вместе с ними может посоревноваться любой спортсмен либо лыжник, либо биатлонист. В ходе своего развития предлагаемый способ имитации реальных соревнований или тренировок на реальных трассах и стрельбищах и состав устройств для его реализации будут претерпевать дальнейшие совершенствования, могут быть оснащены дополнительным оборудованием и узлами, позволяющими физически моделировать более сложные спортивные ситуации.Thus, the above method of simulating a biathlete athlete’s training or simulating participation in competitions at various levels, the simulation being carried out in 3D by animated processing of video recordings of competitions or training on real ski slopes and shooting ranges. This operation can be carried out as a processor (server), a training complex, or a virtual animation model of a ski track (real track) can be “stitched” (recorded) into the processor’s memory. This allows you to use the sports training complex according to the invention as a kind of ski or biathlon karaoke, when you can imitate the competitive process, including with other athletes, or any athlete or skier or biathlete can compete with them. In the course of its development, the proposed method of simulating real competitions or training sessions on real tracks and shooting ranges and the composition of devices for its implementation will undergo further improvements, may be equipped with additional equipment and components that allow physically simulating more complex sports situations.

Исходя из современного состояния техники, вполне реально реализовать предлагаемый способ имитации тренировочного или соревновательного процесса лыжников и биатлонистов.Based on the current state of technology, it is realistic to implement the proposed method of simulating the training or competitive process of skiers and biathletes.

Источники информации, принятые во вниманиеSources of information taken into account

1. Фарбей В.В. Управление стрелковой подготовкой биатлонистов на основе применения технических средств с аутоконтролем движений / В.В. Фарбей / Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта, 2012, выпуск 11(93).-С. 117-121.1. Farbey V.V. Management of shooting training of biathlonists based on the use of technical means with auto-control of movements Farbey / Uchenye zapiski universiteta imeni PF Lesgaft, 2012, Issue 11 (93) .- С. 117-121.

2. Финн А.И. Система тренировки спортсменов-лыжников / А.И. Финн / М.: ФиС, 1978. - 348 с.2. Finn A.I. Training system for skiers / A.I. Finn / M .: FiS, 1978. - 348 p.

3. http://veiorama.ru/g3. http://veiorama.ru/g

4. Патент РФ на изобретение №2451533. Система для тренировки лыжников и способ ее реализации. МПК А63С 5/00 /А.П. Ефимочкин, Ю.В. Ефимочкин, Г.Б. Сидоров, Н.А. Сидорова. - Опубл. 27.06.2012.4. RF patent for the invention №2451533. System for training skiers and how to implement it. IPC А63С 5/00 / А.П. Efimochkin, Yu.V. Yefimochkin, GB Sidorov, N.A. Sidorov. - Publ. 27.06.2012.

5. Патент РФ на изобретение №214966. Устройство для тренировки и соревнований, преимущественно в спортивных локомоциях и играх. МПК А63В 69/00; А63В 22/02; А63В 24/00; G06Т 15|70. / А.Г. Рязанов. - Опубл. 27.05.2000.5. RF patent for the invention №214966. Device for training and competition, mainly in sports locomotion and games. IPC A63B 69/00; AV 22/02; AVB 24/00; G06T 15 | 70. / A.G. Ryazanov. - Publ. 05/27/2000.

6. Заявка на изобретение №2013105987/12(008912). Способ имитации игры в футбол для игровой тренировки футболистов, для игры в футбольное караоке непосредственного проведения виртуальных футбольных матчей и устройства для его реализации. МПК А63В 69/00; 60/34; 23/00; 24/00; 63/00; 69/38; 61/00. / Н.П. Кузнецов, М.А. Пермяков.6. Application for the invention №2013105987 / 12 (008912). A way to imitate a football game for a game of training football players, to play football karaoke directly to conduct virtual football matches and devices for its implementation. IPC A63B 69/00; 60/34; 23/00; 24/00; 63/00; 69/38; 61/00. / N.P. Kuznetsov, M.A. Permyakov.

7. Авторское свидетельство СССР №1673146. Устройство для тренировки лыжников-слаломистов / А.Г. Воробьев, А.В. Елютин. МПК А 63 В 69/18. Опубл. 30.08.91.-Бюл.32.7. USSR author's certificate №1673146. A device for training slalom skiers / A.G. Vorobev, A.V. Elyutin. IPC A 63 B 69/18. Publ. 08.08.91.-Byul.32.

8. Авторское свидетельство СССР №1708370. Устройство для тренировки лыжников. МПК А63В 69/18 / В.Я. Дронов. - Опубл. 30.01.92. Бюл. №4.8. USSR author's certificate №1708370. Device for training skiers. IPC A63B 69/18 / V.Ya. Drones. - Publ. 01/30/92. Bul №4.

9. Авторское свидетельство СССР №1192841. Тренажер. МПК А63В 69/18 / Х.А. Татевосянц, А.Х. Татевосянц. - Опубл. 23.11.85.9. USSR author's certificate No. 1192841. Training apparatus. IPC A63B 69/18 / X.A. Tatevosyants, A.Kh. Tatevosyants. - Publ. 11/23/85.

10. Авторское свидетельство СССР №1049071. Устройство для тренировки лыжников. МПК А63В 69/18 / В.Г. Девальд. - Опубл. 23.10.83. Бюл. №39.10. USSR author's certificate No. 1049071. Device for training skiers. IPC A63B 69/18 / V.G. Devald - Publ. 10/23/83. Bul №39.

11. Авторское свидетельство СССР №1251935. Устройство для тренировки лыжников. МПК А63В 69/18. / Х.А. Татевосянц, А.Х. Татевосянц. - Опубл. 23.08.86. Бюл. №31.11. USSR author's certificate №1251935. Device for training skiers. IPC A63B 69/18. / X.A. Tatevosyants, A.Kh. Tatevosyants. - Publ. 08.23.86 Bul №31.

12. Патент РФ на изобретение №2485992. Способ повышения качества скольжения. МПК А63С 5/00./ Г.Н. Малышев, Л.М. Куликов, Ю.А. Федорчук. - Опубл. 27.06.2013.12. RF patent for the invention №2485992. The way to improve the quality of slip. IPC A63S 5/00. / G.N. Malyshev, L.M. Kulikov, Yu.A. Fedorchuk. - Publ. 06/27/2013.

13. Патент на полезную модель №61859. Приспособление для имитации и направления ветра. МПК F04D; F41G / В.В. Власов и др. -Дата публ. 10.03.2007.13. Patent for utility model No. 61859. Device for imitation and wind direction. IPC F04D; F41G / V.V. Vlasov et al. -Date publ. 10.03.2007.

Н.Патент РФ на изобретение №1795901. Тренажер. МПК А63В 68/18. / Е.А. Баженов, А.И. Плугин, П.Н. Темнов, В.К. Васильев. - Опубл. 15.02.1993. Патент РФ на изобретение №2046272. Способ тренировки стрелка на стенде и устройство для его осуществления. МПК F41J 9/00; А63В 69/00 / А.Н. Баранов и др. - Опубл. 20.10.1995.N.Patent of the Russian Federation for the invention №1795901. Training apparatus. IPC A63B 68/18. / E.A. Bazhenov, A.I. Plugin, P.N. Temnov, V.K. Vasiliev. - Publ. 02/15/1993. RF patent for the invention №2046272. The way to train the shooter on the stand and the device for its implementation. IPC F41J 9/00; АВВ 69/00 / А.Н. Baranov and others. - Publ. 10/20/1995.

15. Авторское свидетельство СССР №1533710. Устройство для тренировки лыжников МПК Ф63В 69/18 / Г.А. Коноплянко. - Опубл. 07.01.90. Бюл.№1.15. USSR author's certificate №1533710. Device for training skiers IPC F63V 69/18 / G.A. Konoplyanko. - Publ. 07.01.90. Bul.No.1.

16. Патент на изобретение РФ №2003371. Устройство для тренировки «ОКА» МПК А63В 69/18; А63В 22/16; А63В 23/04. / М.Н. Колеванов -Опубл. 30.11.93. Бюл. №43-44.16. The patent for the invention of the Russian Federation №2003371. Device for training "OKA" MPK AV-69/18; АВВ 22/16; АВВ 23/04. / M.N. Kolevanov - Publ. 11/30/93. Bul No. 43-44.

17. Патент РФ на изобретение №2414275. Тренажерное средство (варианты): лыжа, лыжероллеры, шарнирное лыжное крепление, лыжные ботинки и способы хода на тренажерном средстве МПК А63С 5/00. / Н.И Максимов. - Опубл. 20.05.2011.17. RF patent for the invention №2414275. Training equipment (options): ski, roller skis, hinged ski bindings, ski boots and methods of running at the MPC A63C 5/00 gym. / N.I. Maksimov. - Publ. 20.05.2011.

18. Патент РФ на изобретение №2063605. Стенд тренировочный стрелковый МПК F41J 9/02 / Б.П. Таланов - Опубл. 10.07.1996.18. RF patent for the invention №2063605. Stand training shooting IPC F41J 9/02 / B.P. Talanov - Publ. 07/10/1996.

19. Патент РФ на изобретение №2046272. Способ тренировки стрелка на стенде и устройство для его осуществления. МПК F41J 5/00; F41J 9/00; А63В 69/00. / А.Н. Баранов и др. - Опубл. 20.10.1995.19. RF patent for the invention №2046272. The way to train the shooter on the stand and the device for its implementation. IPC F41J 5/00; F41J 9/00; АВВ 69/00. / A.N. Baranov and others. - Publ. 10/20/1995.

20. Патент РФ на изобретение №2074372. Устройство для тренировки стрелка на стенде. МПК F41J 9/02 / А.Н. Баранов, Ю.К. Блохин, А.Н. Евтусов, И.А. Голубкова, Г.В. Софронов. - Опубл. 27.02.1997.20. RF patent for invention №2074372. Device for training an arrow on the stand. IPC F41J 9/02 / A.N. Baranov, Yu.K. Blokhin, A.N. Evtusov, I.A. Golubkova, G.V. Sofronov. - Publ. 02.27.1997.

21. Полезная модель №74452. Автономный источник тепловой энергии. МПК F34J / В.Н. Иванов, В.Г. Янов. - Опубл. 27.06.2008.21. The utility model number 74452. Autonomous source of heat energy. IPC F34J / V.N. Ivanov, V.G. Yanov. - Publ. 27.06.2008

22. Учебно-методический стрелковый тренажерный комплекс «Рубин».www.lasertools.ru/…/doc/statiatrenai er.pdf22. Training and methodical shooting training complex "Rubin" .www.lasertools.ru / ... / doc / statiatrenai er.pdf

Claims

1. A way to simulate the participation of an athlete biathlete or skier in competitions of any level, as well as in training, consisting in a visual imitation of real ski slopes and their respective shooting ranges, being outside of real ski slopes and shooting ranges, and the athlete judges the sports situation by video images on the video reproducing equipment, which is available to each athlete, which can be used as a video screen-glasses of virtual helmets, using video footage from the relevant tracks and shooting ranges, sample Tested with methods of animation graphics, and simultaneously with virtual imitation of sports competitive situations or virtual training, an imitation of real actions and processes corresponding to real competition or training produced by athletes participating in a virtual competition or virtual training is carried out by performing the corresponding movements on the corresponding simulators, different the fact that the adaptation of the features of a separate sports situation in a virtual competition and and virtual training for real actions of athletes at the simulators is performed by allowing the athlete to physically move along the virtual ski track with the determination of its positioning on it, as well as shooting at a virtual shooting range using a real biathlon sports equipment, which consists of a light (rifle) and overall dimensions corresponding to the biathlon rifle, as well as skis and ski poles, for which the characteristics of real physical impact for real This sports situation is combined with the characteristics of a virtual sports situation, which is carried out by an individual sports simulator processor consisting of a ski simulator in the form of a ski track like a treadmill, and a shooting range simulator, which uses an athlete positioning system in the space above the simulators, consisting of reflective, for example, reflective tags put on the athlete's clothing and free of clothing parts of his body and on sports equipment, as well as from fixed The position of these marks in the space of video cameras and opposite them to the located coordinate grids, and both of them are located outside the simulators, and the general control of simulating a virtual competition with the participation of many athletes participants is carried out by the central processor.

2. The method of imitation of a separate sports situation according to claim 1, characterized in that a separate sports situation on a ski track or biathlon is simulated, including with the participation of ski sports stars or biathlon stars, for which the virtual sports situation is simulated by processing an individual sports simulator video materials of the chosen sporting situation corresponding to the real ski track and real shooting range, including for a real competition, which are recorded on a video disc, using animation methods fics for further physical involvement of the real performance of a specific athlete in a particular sport situation.

3. A device for implementing a method of virtual imitation of athlete participation in virtual ski or biathlon competitions of any level, in imitation of a skier or biathlete training, consisting of an individual sports simulator and equipment for physical imitation of loads acting on an athlete with a virtual helmet on his head, commutative associated with the processor of an individual sports simulator, characterized in that a ski simulator is part of the individual sports simulator and a shooting simulator, the ski simulator being designed as a ski track like a runner’s athlete’s treadmill, but with grooves imitating the pistes in the canvas, and the plane of the ski track and the shooting range are in the same gravitational plane, while simulating the effects of snow Nasta on the athlete's ski is a ski track and the skis are covered with fur, and the ski simulator has equipment that allows for electrical polarization of the fur, which allows you to simulate the nature of the interaction snow nast and ski, and for a complete physical imitation of the athlete's participation in a competition or training in a real sports situation, real skis and ski poles are used, with which the athlete moves the ski track, and for real imitation of shooting at the shooting range electronic shooting galleries with rifles, but in terms of weight and dimensions corresponding to sports biathlon rifles, and the combination of a virtual sports situation with real physical participation The exchange is provided by the processor (server) of an individual sports simulator, based on the positioning of the athlete, parts of his body and sports equipment on a virtual ski track or shooting range, taking into account his movements in space on the simulators, which are fixed by sensors and equipment with which the individual sports simulator is equipped, and for positioning the athlete and the corresponding individual sports equipment on the athlete's clothing and body parts that are free from clothing, as well as ski poles and screws reflective marks are applied, the position of which in time and space is fixed by video equipment placed outside the ski track and shooting range and commutatively associated with the processor of an individual sports simulator, which allows, based on the geometric characteristics of the location of video cameras and using coordinate grids located opposite to the video camera, athlete and his individual sports equipment on simulators and combining physical real sports situation with a virtual picture, which allows the athlete to not only monitor the sports situation with the help of his virtual helmet video screen, but also to actually participate in it, while the device has equipment that simulates weather conditions and natural phenomena such as precipitation (snow) , wind, fog, light effects, whose influence on the process of shooting is modeled by the processor of an individual sports simulator, and the processor can simulate a race for the leader on the ski track, and for the most realistic imitation sports situations, individual sports simulators include models of sportsmen’s bodies that are entered as subjects of a sports situation using special drives by the processor to simulate possible collisions of an athlete with other athletes on a ski track or a shooting range that occur in actual training and competition. account of the special performance of the ski simulator.

4. A ski simulator containing a ski track, which is made like a treadmill, which is used in the device according to claim 3, with sensors with a skier positioning system on it, as well as the positioning of the athlete’s corresponding personal sports equipment, as well as a sensor system for determining physical condition athlete and equipment to simulate weather and climatic conditions corresponding to the simulated sports situation, and a simulator processor, characterized in that to simulate a real ski races with its ascents, descents, bends, the ski simulator consists of a power frame on which the ski track is hung, the power frame being the power frames nested in each other, the planes of which are parallel to each other, and one frame is hung inside the other frame on the bearing units and the rotation of the plane of one frame relative to the plane of the other frame is provided by a stepper motor, the operation of which is controlled by a processor, while the outer frame is hung on the bearing inside the third frame, the plane of which is perpendicular to the planes of the first two frames, and this frame itself can rotate in a vertical plane due to an additional power drive in the form of a stepping motor, while the operation of the stepper motors is controlled by the server (processor) of the ski simulator, which allows you to simulate features of the trajectory of any ski track, and the imitation of the ski track is carried out with the help of a ski track based on roller axle supports on the external force frame, and the ski track itself consists of a belt power belt, on which a fur belt is imitated, simulating a snow crust, while on the belt canvas there are recesses imitating the ski run, the contour of which is also covered with fur, and the rest of the belt surface can be used for skating , and the drive of the ski cloth is carried out by a rack and pinion transmission from a power stepper motor, for which an internal toothed rack is made along the inner surface of the ski cloth, on which The gear acts on the axis of the power drive, which is controlled by the processor (server) of the simulator depending on the simulated sports situation in real time.