RU2758428C1

RU2758428C1 - Safety device (options)

Info

Publication number: RU2758428C1
Application number: RU2021105785A
Authority: RU
Inventors: Андрей Викторович Гончаров
Original assignee: Андрей Викторович Гончаров
Priority date: 2021-03-07
Filing date: 2021-03-07
Publication date: 2021-10-28

Abstract

FIELD: sports equipment.

SUBSTANCE: group of inventions is intended for use on climbing walls, as well as in real conditions to protect climbers (athletes) from falling from a height. The safety device contains a drum connected to an electric motor; a climbing rope, one end attached to the drum and the second free end, when using the safety device, attached to the climber; a braking device connected to the drum through an overrunning clutch, and the braking device is made in the form of a gearbox having the property of irreversibility, connected by an input shaft to a second electric motor, both electric motors are constantly switched on, so that the first electric motor is turned on with the possibility of rotating the output shaft of the gearbox in the direction of unwinding the rope from the drum, and the second electric motor is turned on so that the drum has the possibility of rotation in the direction of winding the safety rope.

EFFECT: increase in the safety of the individual training process, as well as stabilizing the descent speed regardless of the weight of the athlete, reducing the number of necessary adjustments and settings.

8 cl, 5 dwg

Description

Настоящая группа изобретение относится к устройствам для обеспечения безопасности тренировочного процесса верхолазов - спортсменов и промышленных альпинистов. The present group of the invention relates to a device for ensuring the safety of the training process of climbers - athletes and industrial climbers.

Предназначено для применения на скалодромах, а также в реальных условиях для защиты скалолазов (спортсменов) от падения с высоты. Основное назначение — страховка от падения скалолаза (спортсмена) в процессе самостоятельной тренировки. Это электромеханическое устройство с питанием от сети или аккумуляторов позволяет проводить тренировки индивидуально (без страхующего помощника). Возможны исполнения для крепления на полу, платформе, стене, несущих конструкциях скалодрома, а также с установкой внизу или наверху маршрута.Designed for use on climbing walls, as well as in real conditions to protect climbers (athletes) from falling from a height. The main purpose is to protect the climber (athlete) from falling in the process of independent training. This electromechanical device, powered by mains or batteries, allows individual training (without a belay assistant). Executions are possible for mounting on the floor, platform, wall, supporting structures of the climbing wall, as well as with installation at the bottom or top of the route.

В настоящее время безопасность спортсмена обеспечивается напарником (страхующим) контролирующим работу страховочного оборудования. Как правило, страховочное оборудование состоит из страховочной веревки, одним концом закрепленной на обвязке тренирующегося и проходящей через закрепленные на стене блоки или карабины, второй конец веревки удерживается страхующим. Страхующий, в процессе подъема спортсмена, выбирает слабину веревки, исключая образование провисаний и петель, и таким образом защищает спортсмена от падения на землю с большой высоты. Если спортсмену нужно совершить какой-то маневр, требующий спуска по стене, то страхующий выдает веревку, позволяя спортсмену спустится самостоятельно. При падении спортсмена страхующий удерживает веревку (самостоятельно или с помощью тормозного устройства), регулируя скорость спуска спортсмена на землю. Currently, the safety of an athlete is provided by a partner (belayer) who controls the work of the belay equipment. As a rule, the belay equipment consists of a safety rope, one end fixed on the trainee's harness and passing through blocks or carabiners fixed on the wall, the other end of the rope is held by the belayer. The belayer, in the process of lifting the athlete, takes out the slack in the rope, eliminating the formation of sagging and loops, and thus protects the athlete from falling to the ground from a great height. If the athlete needs to perform some maneuver that requires descending the wall, the belayer issues the rope, allowing the athlete to descend on his own. When the athlete falls, the belayer holds the rope (independently or with the help of a braking device), adjusting the speed of the athlete's descent to the ground.

Известны верхняя и нижняя схема страховки. Отличающиеся способом фиксации страховочной веревки на маршруте. При использовании верхней страховки веревка выпускается сверху либо напарником, находящимся над верхолазом, либо напарником, находящимся на земле и выдающим веревку, проведенную через блок, находящийся на верхнем конце маршрута, а затем спускающуюся к верхолазу. При использовании нижней страховки веревка проходит снизу (от страхующего) вверх (к спортсмену) через карабины, закрепленные на стене ниже спортсмена. В обоих случаях верхолаз защищен от последствий падения своим напарником, удерживающим веревку. Если верхолаз падает, то, независимо от того, выдается ли ему веревка сверху (при лазании с верхней страховкой) или снизу (при лазании с нижней страховкой), его безопасность определяется внимательностью и квалификацией страхующего его напарника.The upper and lower insurance schemes are known. Differing in the way of fixing the safety rope on the route. When using the top belay, the rope is released from above either by a companion above the climber, or by a companion on the ground and issuing the rope through a block at the upper end of the route, and then descending to the climber. When using the bottom belay, the rope runs from the bottom (from the belayer) up (to the athlete) through the carabiners attached to the wall below the athlete. In both cases, the climber is protected from the consequences of the fall by his companion holding the rope. If a climber falls, then, regardless of whether the rope is given to him from above (when climbing with an upper belay) or from below (when climbing with a lower belay), his safety is determined by the attentiveness and qualifications of his partner protecting him.

Описанный метод страховки, который применяется как при лазании на открытом воздухе, так и при лазании в помещениях, означает, что верхолазы должны заниматься спортом вместе с напарником. The belaying method described, which is used for both outdoor and indoor climbing, means that climbers must play sports with a companion.

Трудности, связанные с поиском напарника для страховки при лазании, привели к созданию самостраховочных устройств. Обычно эти устройства выполняются на основе пружин, так что не требуют подключения к источнику питания. Подобные устройства используют вместо веревки ленту, способную нести нагрузку. Лента наматывается на центральный барабан подпружиненной инерционной катушки. Пружина всегда стремится втянуть ленту в катушку, так что если лента не нагружена, она всегда будет полностью смотана внутрь устройства. Обычно катушку закрепляют на верхнем конце маршрута, а конец размотанной ленты фиксируют на полу, у начала маршрута. Верхолаз, подходя к началу маршрута, отцепляет ленту от закрепленного в полу кольца. Он защелкивает карабин, имеющийся на конце ленты, на поясе, входящем в его обвязку, и может начинать подъем. По мере подъема верхолаза происходит втягивание ленты посредством пружины. Если верхолаз срывается, тормозное устройство, имеющееся внутри катушки, медленно спускает его на землю. The difficulty of finding a belay partner when climbing has led to the development of self-belaying devices. Typically, these devices are spring-based so they do not need to be connected to a power source. Such devices use a belt capable of carrying a load instead of a rope. The tape is wound around the center drum of a spring-loaded reel. The spring always tends to draw the tape into the spool, so that if the tape is not loaded, it will always be fully wound into the device. Usually the spool is fixed at the upper end of the route, and the end of the unwound tape is fixed on the floor at the beginning of the route. The climber, approaching the beginning of the route, detaches the tape from the ring fixed in the floor. He snaps the carabiner at the end of the strap onto the belt that goes into his harness and can start lifting. As the climber rises, the tape is drawn in by means of a spring. If the climber breaks down, the braking device inside the reel slowly lowers him to the ground.

Известные самостраховочные устройства, как правило, построены по описанному принципу. Данные устройства, использующие фрикционные тормозные диски, являются эффективными в отношении обеспечения безопасности. Однако, как правило, они пригодны только для верхолазов с массой в интервале 50-120 кг и обычно имеют ограничения по высоте маршрута, в пределах которой они способны эффективно функционировать. Обычно предел высоты для подобных устройств составляет 12 м, однако стены, предназначенные для лазанья, все чаще имеют высоту 20 м и более. Другим потенциальным недостатком известных устройств является то, что они требуют частых проверок и обслуживания, обычно через каждые 6 месяцев.Known self-belay devices are usually built according to the described principle. These devices using friction brake discs are effective in terms of safety. However, as a rule, they are only suitable for climbers with a mass in the range of 50-120 kg and usually have restrictions on the height of the route within which they can effectively function. Typically, the height limit for such devices is 12 m, but climbing walls are increasingly 20 m or more in height. Another potential disadvantage of the known devices is that they require frequent checks and maintenance, usually every 6 months.

Основным недостатком подобных устройств является увеличение силы втягивания ленты, в зависимости от вытянутой длины, ограниченная длина страховочной ленты (как правило, не более 12м). Также в подобных устройствах скорость спуска зависит от веса спортсмена.The main disadvantage of such devices is an increase in the pulling force of the tape, depending on the elongated length, the limited length of the safety tape (as a rule, no more than 12 m). Also, in such devices, the descent speed depends on the weight of the athlete.

Современное скалолазание достаточно динамичный вид спорта — скорость подъема спортсмена может достигать 3...5 м/с, при этом страховочная система не должна оставлять провисаний и петель, т. е. эффективно выбирать слабину веревки для защиты спортсмена от динамического рывка при падении, но при этом не должно создаваться излишних усилий, «помогающих» спортсмену подниматься вверх. Одновременно с этим условием требуется обеспечить безопасную, т. е. небольшую скорость спуска — 1...2 м/с, причем скорость спуска не должна увеличиваться при неисправностях системы или ошибочных действиях пользователей и не должна зависеть от веса страхуемого.Modern rock climbing is a rather dynamic sport - the speed of an athlete's ascent can reach 3 ... 5 m / s, while the belay system should not leave sags and loops, that is, it is effective to choose the rope slack to protect the athlete from a dynamic jerk when falling, but at the same time, unnecessary efforts should not be created that "help" the athlete to rise up. Simultaneously with this condition, it is required to ensure a safe, i.e., low speed of descent - 1 ... 2 m / s, and the speed of descent should not increase in case of system malfunctions or erroneous actions of users and should not depend on the weight of the insured.

Можно выделить основное техническое противоречие при создании подобных устройств — должна быть обеспечена высокая скорость подъема (до 3...6 м/с) с низким усилием на страховочной веревке и низкая скорость спуска (1..2 м/с), не зависящая от усилия на страховочной веревке.It is possible to single out the main technical contradiction in the creation of such devices - a high ascent speed (up to 3 ... 6 m / s) with a low effort on the safety rope and a low descent speed (1 ... 2 m / s), independent of efforts on the safety rope.

Известно устройство в виде электрической лебедки, у которой имеется управляющий механизм, регулирующий натяжение веревки в процессе подъема верхолаза по маршруту. Однако управляющий механизм данного устройства обладает рядом недостатков. В частности, в случае выхода механизма управления из строя может возникнуть опасная ситуация, когда веревка непрерывно выдается с барабана. Кроме того, управляющий механизм, предложенный в данном решении, не может различить ситуации, когда верхолаз срывается и когда веревка, используемая при лазании, натянута по другим причинам, например, когда верхолаз требует наличия у веревки некоторой "слабины", чтобы совершить какой-то маневр на стене, по которой он поднимается (см. патент FR 2727026, МПК A63B29/04, 1996 г.).Known device in the form of an electric winch, which has a control mechanism that regulates the tension of the rope in the process of lifting the climber along the route. However, the control mechanism of this device has several disadvantages. In particular, in the event of a failure of the control mechanism, a dangerous situation can arise when the rope is continuously pulled out of the drum. In addition, the control mechanism proposed in this solution cannot distinguish between situations when the climber breaks and when the rope used for climbing is taut for other reasons, for example, when the climber requires some "slack" on the rope in order to make some maneuver on the wall along which he climbs (see patent FR 2727026, IPC A63B29 / 04, 1996).

Известно страховочное устройство, содержащее катушку, связанную с приводом; веревку для лазанья, одним концом прикрепленную к катушке и, при использовании устройства, прикрепленную к верхолазу на участке вблизи своего дистального конца. Устройство снабжено управляющим механизмом, содержащим средство восприятия нагрузки и электронную систему управления и диагностики. Управляющий механизм выполнен с возможностью управления указанной катушкой при осуществлении первого режима в методе лазанья, при котором катушка в процессе использования устройства обеспечивает устранение слабины веревки на ее отрезке между верхолазом и катушкой. Средство восприятия нагрузки выполнено с возможностью обнаруживать приложение веса верхолаза к веревке и переключать катушку на второй режим, соответствующий падению или спуску верхолаза. Во втором режиме катушка останавливается, а верхолаз зависает на веревке. Электронная система управления и диагностики выполнена с возможностью отслеживать функционирование указанной катушки и управляющего механизма и, при обнаружении неисправности, переключать катушку в третий, соответствующий наличию неисправности, режим, в котором катушка останавливается при выявлении несоответствия в функционировании катушки и/или управляющего механизма (см. патент РФ №2396998, МПК A63B 69/00 (2006.01), 2010 г.).Known belay device containing a coil associated with the drive; a climbing rope attached at one end to the reel and, when using the device, attached to the climber at an area near its distal end. The device is equipped with a control mechanism containing a load sensing device and an electronic control and diagnostics system. The control mechanism is configured to control the specified coil when implementing the first mode in the climbing method, in which the coil in the process of using the device ensures the elimination of the rope slack in its segment between the steeplejack and the coil. The load sensing means is configured to detect the application of the weight of the climber to the rope and switch the reel to the second mode corresponding to the fall or descent of the climber. In the second mode, the reel stops and the climber hangs on the rope. The electronic control and diagnostics system is made with the ability to monitor the functioning of the said coil and the control mechanism and, if a malfunction is detected, switch the coil to the third mode corresponding to the presence of a malfunction, in which the coil stops when an inconsistency in the functioning of the coil and / or the control mechanism is detected (see. RF patent No. 2396998, IPC A63B 69/00 (2006.01), 2010).

В данном аналоге практически все функции, обеспечивающие безопасность, реализуются с помощью программируемой системы управления, что и является основным недостатком, т. к. возможно очень много вариантов неисправности электронных программируемых систем, которые могут привести к плохо предсказуемым вариантам поведения всего страховочного устройства. В том числе возможны неконтролируемое разматывание электроприводом веревки, недопустимое увеличение скорости спуска спортсмена, а также возможность увеличения усилия подъема, до уровня превышающего вес спортсмена, что может также привести к травмам страхуемого, т. к. применяется один привод с трансмиссией как на подъем, так и на спуск.In this analogue, almost all safety functions are implemented using a programmable control system, which is the main disadvantage, since there are many possible malfunctions of electronic programmable systems, which can lead to poorly predictable behaviors of the entire safety device. Including possible uncontrolled unwinding of the rope by an electric drive, an unacceptable increase in the speed of the athlete's descent, as well as the possibility of increasing the lifting force, to a level exceeding the weight of the athlete, which can also lead to injuries to the insured, since one drive with a transmission is used both for ascent and and downhill.

Известно страховочное устройство, содержащее барабан, связанный с приводом, включающим электродвигатель и механизм передачи вращения; веревку для лазанья, одним концом прикрепленную к барабану и вторым свободным концом, при использовании устройства, прикрепленную к верхолазу; тормозным устройством, связанным с барабаном через обгонную муфту (см. заявку WO9516496A1, МПК-7 A63B69/00), A62B1/12, 1995 г.). Данное решение принято за прототип для всех вариантов изобретения. Known belay device containing a drum associated with a drive that includes an electric motor and a mechanism for transmitting rotation; climbing rope, one end attached to the drum and the other free end, when using the device, attached to the climber; a braking device connected to the drum through an overrunning clutch (see application WO9516496A1, IPC-7 A63B69 / 00), A62B1 / 12, 1995). This decision was taken as a prototype for all variants of the invention.

Недостатком данного устройства является необходимость достаточно точной настройки тормозного устройства плавного спуска, для обеспечения требуемой скорости спуска (как и в других чисто механических страховочных устройствах), а также зависимость скорости спуска от веса страхуемого. Также в некоторых исполнениях возможно ограничение скорости намотки страховочной веревки из-за действия тормозного механизма.The disadvantage of this device is the need for a sufficiently accurate adjustment of the smooth descent braking device to ensure the required descent speed (as in other purely mechanical safety devices), as well as the dependence of the descent speed on the weight of the insured. Also, in some versions, it is possible to limit the winding speed of the safety rope due to the action of the brake mechanism.

Технической проблемой, на решение которой направлена группа изобретений, является создание страховочных устройств, повышающих безопасность лазания без помощи со стороны напарника, осуществляющего страховку, а также стабилизацию скорости спуска — независимо от веса спортсмена, снижение числа необходимых регулировок и настроек.The technical problem to be solved by the group of inventions is the creation of belay devices that increase the safety of climbing without the help of a partner carrying out the belay, as well as stabilization of the descent speed - regardless of the weight of the athlete, reducing the number of necessary adjustments and settings.

Поставленная техническая проблема по варианту I решается за счет того, что в известном страховочном устройстве, содержащем барабан, связанный с электродвигателем; веревку для лазанья, одним концом прикрепленную к барабану и вторым свободным концом, при использовании страховочного устройства, прикрепленную к верхолазу; тормозное устройство, связанное с барабаном через обгонную муфту, согласно изобретению, тормозное устройство выполнено в виде редуктора, обладающего свойством необратимости, соединенного входным валом со вторым электродвигателем, причем оба электродвигателя постоянно включены. The technical problem posed according to option I is solved due to the fact that in the known safety device containing a drum associated with an electric motor; climbing rope, one end attached to the drum and the other free end, using a belay device, attached to the climber; a braking device connected to the drum through an overrunning clutch, according to the invention, the braking device is made in the form of a reducer having the property of irreversibility, connected by the input shaft to the second electric motor, and both electric motors are constantly on.

В качестве редуктора может быть применен червячный редуктор, волновой, некоторые виды цевочных и другие.A worm gear, wave gear, some types of pin gears and others can be used as a reducer.

Технический результат от использования всех существенных признаков изобретения заключается в повышении безопасности индивидуального тренировочного процесса, а также стабилизации скорости спуска — независимо от веса спортсмена, снижение числа необходимых регулировок и настроек. The technical result from the use of all the essential features of the invention consists in increasing the safety of the individual training process, as well as stabilizing the descent speed - regardless of the weight of the athlete, reducing the number of necessary adjustments and settings.

Использование устройства, в котором тормозное устройство выполнено в виде редуктора, обладающего свойством необратимости, соединенного входным валом со вторым электродвигателем, и оба электродвигателя постоянно включены позволяет обеспечить повышенную безопасность индивидуального тренировочного процесса и стабилизировать скорость спуска для спортсменов с разным весом.The use of a device in which the braking device is made in the form of a reducer having the property of irreversibility, connected by the input shaft to the second electric motor, and both electric motors are constantly on, allows for increased safety of the individual training process and stabilizes the descent speed for athletes with different weights.

Использование редуктора, обладающего свойством необратимости, соединенного входным валом со вторым постоянно включенным электродвигателем, позволяет ограничивать частоту вращения барабана при передаче крутящего момента от барабана к редуктору, который возникает при падении или спуске спортсмена, что предотвращает падение спортсмена, вне зависимости от веса спортсмена и обеспечивает повышенную безопасность индивидуального тренировочного процесса.The use of a gearbox with the property of irreversibility, connected by the input shaft with a second permanently switched on electric motor, allows limiting the drum rotation frequency when transmitting torque from the drum to the gearbox, which occurs when an athlete falls or descends, which prevents the athlete from falling, regardless of the athlete's weight and ensures increased safety of the individual training process.

Использование двух постоянно работающих двигателей с подобранными характеристиками позволяет обеспечить повышение безопасности индивидуального тренировочного процесса.The use of two permanently operating motors with selected characteristics allows to increase the safety of the individual training process.

Поставленная техническая проблема по варианту II решается за счет того, что страховочное устройство содержащее барабан, связанный с электродвигателем; веревку для лазанья, одним концом прикрепленную к барабану и вторым свободным концом, при использовании страховочного устройства, прикрепленную к верхолазу; тормозным устройством, связанным с барабаном через обгонную муфту, согласно изобретению, тормозное устройство выполнено в виде редуктора, обладающего свойством необратимости, соединенного входным валом со вторым электродвигателем, устройство снабжено блоком управления двигателями, включающим средство восприятия нагрузки на веревке. The technical problem posed according to option II is solved due to the fact that a safety device containing a drum connected to an electric motor; climbing rope, one end attached to the drum and the other free end, using a belay device, attached to the climber; braking device connected to the drum through the overrunning clutch, according to the invention, the braking device is made in the form of a reducer having the property of irreversibility, connected by the input shaft to the second electric motor, the device is equipped with a motor control unit that includes a means for sensing the load on the rope.

Средство восприятия нагрузки выполнено в виде датчика положения подпружиненного маятника, соединенного с веревкой.The load sensing device is made in the form of a spring-loaded pendulum position sensor connected to a rope.

Использование страховочного устройства, в котором тормозное устройство выполнено в виде редуктора, обладающего свойством необратимости, соединенного входным валом со вторым электродвигателем, и снабженное блоком управления двигателями, включающим средство восприятия нагрузки на веревке, позволяет обеспечить повышенную безопасность индивидуального тренировочного процесса.The use of a belay device, in which the braking device is made in the form of a reducer having the property of irreversibility, connected by an input shaft to a second electric motor, and equipped with a motor control unit, including a means for sensing the load on the rope, allows for increased safety of the individual training process.

Использование редуктора, обладающего свойством необратимости, соединенного входным валом со вторым электродвигателем, позволяет ограничивать частоту вращения барабана при передаче крутящего момента от барабана к редуктору, который возникает при падении или спуске спортсмена, что предотвращает падение спортсмена, вне зависимости от веса спортсмена и обеспечивает повышенную безопасность индивидуального тренировочного процесса.The use of a gearbox with the property of irreversibility, connected by the input shaft to the second electric motor, allows limiting the drum rotation frequency when transferring torque from the drum to the gearbox, which occurs when an athlete falls or descends, which prevents the athlete from falling, regardless of the athlete's weight and provides increased safety individual training process.

Наличие блока управления двигателями, включающего средство восприятия нагрузки на веревке, позволяет надежно и просто осуществлять управление двигателями, что обеспечивает быстрое реагирование на изменяющееся усилие на веревке и повышает безопасность индивидуального тренировочного процесса.The presence of the motor control unit, which includes a means of sensing the load on the rope, allows reliable and simple control of the motors, which provides a quick response to the changing force on the rope and increases the safety of the individual training process.

Поставленная техническая проблема по варианту III решается за счет того, что страховочное устройство содержащее барабан, связанный с электродвигателем; веревку для лазанья, одним концом прикрепленную к барабану и вторым свободным концом, при использовании страховочного устройства, прикрепленную к верхолазу; тормозным устройством, связанным с валом барабана через обгонную муфту, согласно изобретению, тормозное устройство выполнено в виде редуктора, обладающего свойством необратимости; электродвигатель соединен с валом барабана через обгонную муфту, а с редуктором через дополнительные элементы трансмиссии; устройство снабжено блоком управления, включающим средство восприятия нагрузки на веревке.The technical problem posed by option III is solved due to the fact that a safety device containing a drum connected to an electric motor; climbing rope, one end attached to the drum and the other free end, using a belay device, attached to the climber; a braking device connected to the drum shaft through an overrunning clutch, according to the invention, the braking device is made in the form of a reducer having the property of irreversibility; the electric motor is connected to the drum shaft through an overrunning clutch, and to the gearbox through additional transmission elements; the device is equipped with a control unit that includes a means for sensing the load on the rope.

Дополнительные элементы трансмиссии могут быть соединены с редуктором через обгонную муфту.Additional transmission elements can be connected to the gearbox through an overrunning clutch.

Использование страховочного устройства, в котором тормозное устройство выполнено в виде редуктора, обладающего свойством необратимости, управление барабаном осуществляется одним двигателем, соединенным с валом барабана через обгонную муфту, а с редуктором через дополнительные элементы трансмиссии, причем устройство снабжено блоком управления, включающим средство восприятия нагрузки на веревке, позволяет обеспечить повышенную безопасность индивидуального тренировочного процесса.The use of a belay device, in which the braking device is made in the form of a reducer with the property of irreversibility, the drum is controlled by one motor connected to the drum shaft through an overrunning clutch, and to the gearbox through additional transmission elements, and the device is equipped with a control unit that includes a means of sensing the load on rope, allows for increased safety of the individual training process.

Использование редуктора, обладающего свойством необратимости, соединенного с электродвигателем через элементы трансмиссии, позволяет ограничивать частоту вращения барабана при передаче крутящего момента от барабана к редуктору, который возникает при падении или спуске спортсмена, что предотвращает падение спортсмена, вне зависимости от веса спортсмена и обеспечивает повышенную безопасность индивидуального тренировочного процесса.The use of a gearbox with the property of irreversibility, connected to an electric motor through transmission elements, allows you to limit the speed of rotation of the drum when transferring torque from the drum to the gearbox, which occurs when an athlete falls or descends, which prevents the athlete from falling, regardless of the athlete's weight and provides increased safety individual training process.

Наличие блока управления двигателем, включающего средство восприятия нагрузки на веревке, позволяет надежно и просто осуществлять управление двигателями, что обеспечивает быстрое реагирование на изменяющееся усилие на веревке и повышает безопасность индивидуального тренировочного процесса.The presence of the motor control unit, which includes a means of sensing the load on the rope, allows for reliable and simple control of the motors, which ensures quick response to changing force on the rope and increases the safety of the individual training process.

Использование единственного электродвигателя, соединенного с валом барабана через обгонную муфту, а с редуктором через элементы трансмиссии, и управляемого блоком управления, позволяет обеспечить повышенную безопасность индивидуального тренировочного процесса.The use of a single electric motor connected to the drum shaft through an overrunning clutch, and with a gearbox through transmission elements, and controlled by a control unit, allows for increased safety of an individual training process.

Фиг.1 - принципиальная схема страховки;Fig. 1 is a schematic diagram of an insurance;

Фиг.2 - страховочное устройство вар.1;Fig. 2 - safety device var.1;

Фиг.3 - страховочное устройство вар.2;Fig. 3 - belay device option 2;

Фиг.4 - страховочное устройство вар.3;Fig. 4 - belay device option 3;

Фиг.5 - компоновка страховочного устройства по вар.2.Fig. 5 - the layout of the belay device according to option 2.

Принципиальная схема страховки с применением страховочного устройства показана на фиг.1 и включает веревку 1 страховочного устройства, которая поднимается к блоку (карабину) 2, расположенному в максимально высокой точке, и спускается вниз, где закрепляется на страховочной обвязке верхолаза 3 (это схема обычной верхней страховки). Само страховочное устройство закреплено на полу. Возможно применение с нижней страховкой. Также страховочное устройство может быть установлено в верхней части маршрута или может встраиваться в конструкции скалодромов.A schematic diagram of belay using a belay device is shown in Fig. 1 and includes a rope 1 of a belay device, which rises to the block (carabiner) 2 located at the highest point, and descends, where it is fixed on the climbing harness 3 (this is a diagram of the usual upper insurance). The belay device itself is fixed to the floor. Application with lower belay is possible. Also, a belay device can be installed at the top of the route or can be built into the structure of climbing walls.

Во всех заявляемых вариантах общим является то, что тормозное устройство выполнено в виде редуктора 4, обладающего свойством необратимости (т. е. невозможности передачи крутящего момента с выходного вала на входной) и приводящегося от двигателя, так, чтобы выходной вал редуктора 4 вращался в сторону разматывания веревки с барабана 5. В качестве редуктора 4 может быть применен червячный редуктор, волновой, некоторые виды цевочных и другие.In all the claimed options, the common thing is that the braking device is made in the form of a gearbox 4, which has the property of irreversibility (i.e., the impossibility of transferring torque from the output shaft to the input) and driven from the engine, so that the output shaft of the gearbox 4 rotates towards unwinding the rope from the drum 5. As a reducer 4, a worm reducer, wave reducer, some types of pin gears and others can be used.

Выходной вал редуктора 4 соединен с барабаном 5 через обгонную муфту 6 таким образом, что обгонная муфта 6 позволяет свободно вращаться барабану 5 относительно выходного вала редуктора 4 только в сторону наматывания страховочной веревки.The output shaft of the gearbox 4 is connected to the drum 5 through the overrunning clutch 6 in such a way that the overrunning clutch 6 allows the drum 5 to rotate freely relative to the output shaft of the gearbox 4 only in the direction of winding the safety rope.

Вращение барабана 5 в сторону разматывания страховочной веревки возможно только при приложении к веревке внешних сил, направленных в сторону её разматывания с барабана 5 (при спуске или падении спортсмена). При этом максимальная скорость вращения барабана 5 ограничена скоростью вращения выходного вала редуктора 4 из-за обгонной муфты 6, установленной так, чтобы передавать крутящий момент с барабана, возникший под действием внешних сил, приложенных к веревке 1, на выходной вал редуктора 4 только при вращении барабана в сторону разматывания веревки. При этом крутящий момент не передается (по кинематической схеме) дальше редуктора 4 из-за свойства необратимости применяемого редуктора. Таким образом, редуктор выполняет функцию тормоза. Чтобы веревка 1, даже под действием внешних сил, разматывалась с намоточного барабана требуется вращать входной вал редуктора так, чтобы выходной вал вращался в сторону разматывания веревки, тогда барабан 5 будет вращаться со скоростью выходного вала редуктора. Причем скорость вращения выходного вала редуктора 4 не может быть заметно увеличена при прикладывании дополнительных усилий к страховочной веревке, закрепленной на намоточном барабане, из-за свойства необратимости применяемого редуктора. The rotation of the reel 5 towards the unwinding of the safety rope is possible only when external forces are applied to the rope towards its unwinding from the reel 5 (when the athlete descends or falls). In this case, the maximum rotation speed of the drum 5 is limited by the speed of rotation of the output shaft of the gearbox 4 due to the overrunning clutch 6, installed so as to transfer the torque from the drum, which arose under the action of external forces applied to the rope 1, to the output shaft of the gearbox 4 only during rotation the reel towards the unwinding of the rope. In this case, the torque is not transmitted (according to the kinematic scheme) beyond the gearbox 4 due to the irreversibility property of the gearbox used. Thus, the gearbox acts as a brake. In order for the rope 1, even under the action of external forces, to unwind from the winding drum, it is required to rotate the input shaft of the gearbox so that the output shaft rotates in the direction of unwinding the rope, then the drum 5 will rotate at the speed of the output shaft of the gearbox. Moreover, the speed of rotation of the output shaft of the gearbox 4 cannot be significantly increased when additional forces are applied to the safety rope fixed on the winding drum, due to the irreversibility property of the gearbox used.

Подбирая коэффициент передачи редуктора 4 и элементов трансмиссии между двигателем и редуктором, можно добиться безопасной скорости спуска даже при максимальной частоте вращения двигателя.By selecting the gear ratio of the gearbox 4 and the transmission elements between the engine and the gearbox, you can achieve a safe descent speed even at the maximum engine speed.

Страховочное устройство по варианту I содержит барабан 5, связанный с электродвигателем 8. Веревка 1 для лазанья одним концом прикреплена к барабану 5 и вторым свободным концом, при использовании страховочного устройства, прикреплена к верхолазу. С барабаном 5 через обгонную муфту 6, соединено тормозное устройство, выполненное в виде редуктора 4, обладающего свойством необратимости. Входной вал редуктора 4 соединен со вторым электродвигателем 7, причем оба электродвигателя 7, 8 постоянно включены. According to version I, the belay device comprises a drum 5 connected to an electric motor 8. The rope 1 for climbing is attached to the drum 5 at one end and at the second free end, when using a belay device, is attached to the climber. With the drum 5 through an overrunning clutch 6, a brake device is connected, made in the form of a gearbox 4, which has the property of irreversibility. The input shaft of the gearbox 4 is connected to the second electric motor 7, and both electric motors 7, 8 are constantly on.

По варианту 1 в процессе работы оба двигателя включены постоянно. Двигатель 7 включен так, чтобы выходной вал редуктора 4 вращался в сторону разматывания веревки с барабана 5, а двигатель 8 включен так, чтобы барабан 5 вращался в сторону наматывания страховочной веревки. According to option 1, both engines are constantly on during operation. The engine 7 is turned on so that the output shaft of the gearbox 4 rotates in the direction of unwinding the rope from the drum 5, and the engine 8 is turned on so that the drum 5 rotates in the direction of winding the safety rope.

Параметры двигателей 7, 8 (частота вращения и крутящий момент) выбираются из расчета максимальной скорости наматывания веревки на барабан (3...6 м/с), что определяется безопасной скоростью спуска спортсмена (1...2 м/с), которая также определяется диаметром барабана и передаточным числом редуктора, используемого как тормозное устройство. Причем в результате расчета можно получить такие коэффициенты передачи, при которых параметры обоих двигателей будут одинаковыми, т. е. можно использовать одинаковые двигатели как для привода барабана, так и для привода редуктора. The parameters of motors 7, 8 (speed and torque) are selected based on the maximum speed of winding the rope onto the drum (3 ... 6 m / s), which is determined by the safe descent speed of the athlete (1 ... 2 m / s), which is It is also determined by the diameter of the drum and the gear ratio of the gear used as a braking device. Moreover, as a result of the calculation, it is possible to obtain such transmission ratios at which the parameters of both motors will be the same, i.e., you can use the same motors both for driving the drum and for driving the gearbox.

Двигатель 8 создает небольшое усилие, достаточное только для наматывания страховочной веревки 1 на барабан 5, но недостаточное для какого-либо заметного влияния на скорость подъема спортсмена. Соответственно, при подъеме спортсмена вверх, страховочная веревка 1 наматывается на барабан 5, который вращается свободно относительно выходного вала редуктора 4 спуска благодаря обгонной муфте 6. При этом между спортсменом и барабаном 5 не образуются провисания страховочной веревки 1, так как скорость вращения двигателя 8 может быть достаточно высокой, настолько, что максимальная скорость наматывания веревки 1 может значительно превышать скорость движения спортсмена. (понятно, что двигатель 8 должен быть подобран таким образом, чтобы его момент, скорость и перегрузочная способность соответствовали поставленной задаче).The motor 8 creates a small force, sufficient only for winding the safety rope 1 on the drum 5, but insufficient for any noticeable effect on the ascent rate of the athlete. Accordingly, when the athlete lifts up, the safety rope 1 is wound around the drum 5, which rotates freely relative to the output shaft of the lowering gear 4 due to the overrunning clutch 6. At the same time, no sagging of the safety rope 1 is formed between the athlete and the drum 5, since the rotation speed of the engine 8 can be high enough so that the maximum winding speed of the rope 1 can significantly exceed the speed of the athlete's movement. (it is clear that the motor 8 must be selected in such a way that its torque, speed and overload capacity correspond to the task at hand).

Так как у каждого спортсмена своя техника и способности, скорость подъема может заметно отличаться, соответственно, двигатель 8 подбирается таким образом, чтобы крутящий момент на барабане 5 и, соответственно, сила натяжения веревки 1, не превышала некоторого минимального значения. На практике это значение определяется весом страховочной веревки 1, полностью смотанной с барабана. То есть сила натяжения должна превышать вес веревки 1 — чтобы хватило тяги намотать её на барабан — но при этом сила натяжения не должна быть слишком большой, чтобы не «помогать» спортсмену подниматься. При этом вес спортсмена не имеет никакого значения. Если спортсмен остановился (прекратил подъем), то двигатель 8, полностью намотав на барабан страховочную веревку, тоже остановится под действием силы натяжения веревки 1, но при этом будет продолжать создавать крутящий момент на барабане 5 (т. к. остается включенным и через него идет ток), поддерживая веревку 1 в натянутом состоянии. При очень быстром подъеме спортсмена двигатель 8 увеличивает обороты до тех пор, пока страховочная веревка не будет натянута и барабан остановлен силой натяжения веревки 1.Since each athlete has his own technique and abilities, the ascent speed may differ significantly, respectively, the engine 8 is selected in such a way that the torque on the drum 5 and, accordingly, the tension force of the rope 1 does not exceed a certain minimum value. In practice, this value is determined by the weight of the safety rope 1 completely reeled from the reel. That is, the tension force should exceed the weight of rope 1 - so that there is enough traction to wind it on the drum - but the tension force should not be too great, so as not to "help" the athlete to rise. In this case, the weight of the athlete does not matter. If the athlete stopped (stopped lifting), then the engine 8, having completely wound the safety rope on the drum, will also stop under the action of the tension force of the rope 1, but at the same time it will continue to create torque on the drum 5 (since it remains switched on and goes through it current), keeping the rope 1 taut. With a very fast ascent of the athlete, the engine 8 increases its revolutions until the safety rope is pulled and the drum is stopped by the force of the rope tension 1.

При приложении к веревке 1 усилия, превышающего силу, создаваемую двигателем 8 (при самостоятельном спуске или падении спортсмена), барабан 5 стремится вращаться в сторону разматывания, но обгонная муфта 6 блокирует свободное вращение барабана 5 в сторону разматывания, относительно выходного вала редуктора 4. Таким образом, скорость барабана 5 ограничивается скоростью выходного вала редуктора 4, вращающегося в сторону разматывания веревки 1 с барабана.When a force is applied to the rope 1 in excess of the force created by the engine 8 (when the athlete is independently descending or falling), the drum 5 tends to rotate in the direction of unwinding, but the overrunning clutch 6 blocks the free rotation of the drum 5 in the direction of unwinding, relative to the output shaft of the gearbox 4. Thus Thus, the speed of the reel 5 is limited by the speed of the output shaft of the gearbox 4 rotating towards the unwinding of the rope 1 from the reel.

В этот момент вал двигателя 8 начинает вращаться в обратную сторону, поскольку он постоянно связан с валом барабана 5, который под воздействием силы натяжения страховочной веревки вращается в сторону разматывания веревки. При этом его частота вращения барабана 5 будет ограничена частотой вращения выходного вала редуктора 4. Но крутящий момент, создаваемый двигателем 8, будет направлен в сторону наматывания страховочной веревки 1 на барабан 5. Соответственно, если натяжение веревки 1 пропадет (спортсмен перестал спускаться и продолжил подъем), то под действием крутящего момента от двигателя 8, барабан 5 начнет наматывать страховочную веревку 1. At this moment, the shaft of the motor 8 begins to rotate in the opposite direction, since it is constantly connected to the shaft of the drum 5, which, under the influence of the tension force of the safety rope, rotates towards the unwinding of the rope. In this case, its speed of rotation of drum 5 will be limited by the speed of rotation of the output shaft of the gearbox 4. But the torque generated by the motor 8 will be directed towards the winding of the safety rope 1 on the drum 5. Accordingly, if the tension of the rope 1 disappears (the athlete stopped descending and continued climbing ), then under the action of the torque from the motor 8, the drum 5 will start winding the safety rope 1.

Таким образом решается поставленная задача максимально быстрой намотки страховочной веревки при небольшом усилии, поддержка страховочной веревки в натянутом состоянии и медленный спуск страхуемого спортсмена при падении, что обеспечивает повышенную безопасность индивидуального тренировочного процесса.Thus, the set task of the fastest possible winding of the safety rope with a small effort is solved, the support of the safety rope in a taut state and the slow descent of the insured athlete during a fall, which ensures increased safety of the individual training process.

Дополнительно барабан 5 может быть снабжен механизмом аварийного тормоза (условно аварийный тормоз не показан на схемах), например центробежного, срабатывающего, при неисправности обгонной муфты, что приводит к увеличению скорости вращения барабана 5 и приводит к увеличению скорости спуска выше, чем максимальная скорость спуска обеспечиваемая редуктором 4 и двигателем 7. Такой тормоз предназначен для защиты от падения спортсмена при выходе из строя штатных элементов трансмиссии (не показан -известное решение из уровня техники).In addition, the drum 5 can be equipped with an emergency brake mechanism (conditionally, the emergency brake is not shown in the diagrams), for example, a centrifugal one, which is triggered when the freewheel clutch fails, which leads to an increase in the rotation speed of the drum 5 and leads to an increase in the descent speed higher than the maximum descent speed provided reducer 4 and motor 7. Such a brake is designed to protect the athlete from falling in case of failure of standard transmission elements (not shown is a known solution from the prior art).

Использование в качестве тормозного устройства редуктора 4 со свойством необратимости позволяет избавиться от регулировок тормозного механизма и обеспечить одинаковую скорость спуска для спортсменов с разным весом. При этом оптимальная скорость спуска обеспечивается подбором двигателя 7 и редуктора спуска 4, таким образом, чтобы при максимальной частоте вращения двигателя 7, скорость спуска не превышала некоторой безопасной величины. The use of a reducer 4 with the property of irreversibility as a brake device allows you to get rid of the adjustments of the brake mechanism and provide the same descent speed for athletes with different weights. In this case, the optimal descent speed is ensured by selecting the engine 7 and the descent reducer 4, so that at the maximum rotational speed of the engine 7, the descent speed does not exceed a certain safe value.

Дополнительно двигатель 7 может быть оснащен блоком управления, позволяющим настраивать скорость спуска путем изменения частоты вращения двигателя 7.Additionally, engine 7 can be equipped with a control unit that allows you to adjust the descent speed by changing the speed of the engine 7.

Двигатель 7 может быть соединен со входным валом редуктора 4 непосредственно или через дополнительные элементы трансмиссии (муфты, валы, шкивы, ременные, зубчатые цепные передачи с различными коэффициентами), предназначенные для оптимизации работы двигателя и конструкции страховочного устройства. Данные элементы условно не показаны на схеме.The engine 7 can be connected to the input shaft of the gearbox 4 directly or through additional transmission elements (couplings, shafts, pulleys, belt, toothed chain drives with different ratios), designed to optimize the operation of the engine and the design of the belay device. These elements are conventionally not shown in the diagram.

Типов редукторов со свойством необратимости достаточно много — червячные, волновые, некоторые виды цевочных и другие. Для оптимизации работы двигателя 8 также могут применяться дополнительные элементы трансмиссии, установленные между двигателем 8 и барабаном 5 (валы, муфты, ременные, цепные, зубчатые и др. передачи с различными коэффициентами). Данные элементы условно не показаны на схеме.There are a lot of types of gearboxes with the property of irreversibility - worm gear, wave gear, some types of pin gears and others. To optimize the operation of the engine 8, additional transmission elements installed between the engine 8 and the drum 5 (shafts, couplings, belt, chain, gear and other transmissions with different ratios) can also be used. These elements are conventionally not shown in the diagram.

Страховочное устройство по варианту II содержит барабан 5, связанный с электродвигателем 8. Веревка для лазанья 1, одним концом прикреплена к барабану 5 и вторым свободным концом, при использовании страховочного устройства, прикреплена к верхолазу. Тормозное устройство выполнено в виде редуктора 4, обладающего свойством необратимости и связанного с барабаном 5 через обгонную муфту 6. Редуктор 4 соединен входным валом со вторым электродвигателем 7. Устройство снабжено блоком 9 управления двигателями 7, 8. Блок 9 включает средство восприятия нагрузки на веревке. Средство восприятия нагрузки выполнено в виде датчика 11 положения подпружиненного маятника 10, соединенного с веревкой 1.According to version II, the safety device comprises a drum 5 connected to an electric motor 8. The climbing rope 1 is attached to the drum 5 at one end and, when using a safety device, is attached to the steepler with the second free end. The braking device is made in the form of a gearbox 4, which has the property of irreversibility and is connected to the drum 5 through an overrunning clutch 6. The gearbox 4 is connected by the input shaft to the second electric motor 7. The device is equipped with a control unit 9 for motors 7, 8. Block 9 includes a means of accepting the load on the rope. The load sensing means is made in the form of a position sensor 11 of a spring-loaded pendulum 10 connected to a rope 1.

В качестве редуктора 4 может быть применен червячный редуктор, волновой, некоторые виды цевочных и другие.As a reducer 4, a worm gear, wave gear, some types of pin gears and others can be used.

Работа по варианту II.Work on option II.

Устройство содержит редуктор 4, обладающий свойством необратимости (т. е. невозможности передачи крутящего момента с выходного вала на входной), который приводится в действие от двигателя 7. Выходной вал редуктора 4 соединен с барабаном 5 через обгонную муфту 6 таким образом, что барабан 5 может свободно вращаться относительно выходного вала редуктора 4 только в сторону наматывания страховочной веревки 1. The device contains a gearbox 4, which has the property of irreversibility (that is, the impossibility of transferring torque from the output shaft to the input), which is driven by the engine 7. The output shaft of the gearbox 4 is connected to the drum 5 through the overrunning clutch 6 in such a way that the drum 5 can rotate freely relative to the output shaft of the gearbox 4 only in the direction of winding the safety rope 1.

Свободному вращению барабана 5 в сторону разматывания препятствует обгонная муфта 6, не позволяя вращаться барабану 5 быстрее чем выходной вал редуктора 4. Free rotation of the drum 5 in the direction of unwinding is prevented by the overrunning clutch 6, which does not allow the drum 5 to rotate faster than the output shaft of the gearbox 4.

Причем скорость вращения выходного вала редуктора 4 не может быть заметно увеличена при прикладывании дополнительных усилий к страховочной веревке 1, закрепленной на барабане 5, из-за свойства необратимости применяемого редуктора 4. Двигатель 7 предназначен только для обеспечения спуска, т. е. только для задания максимальной допустимой скорости разматывания страховочной веревки 1 с барабана 5.Moreover, the speed of rotation of the output shaft of the gearbox 4 cannot be noticeably increased when additional forces are applied to the safety rope 1 fixed on the drum 5, due to the irreversibility property of the gearbox 4 used. the maximum permissible speed of unwinding the safety rope 1 from the reel 5.

Для наматывания страховочной веревки на барабан 5 и поддержания её в натянутом состоянии используется двигатель 8. Motor 8 is used to wind the safety rope on the drum 5 and keep it taut.

Усилие, создаваемое двигателем 8, должно быть достаточным только для наматывания страховочной веревки на барабан 5, но недостаточным для какого либо заметного влияния на скорость подъема спортсмена, а максимальная скорость вращения двигателя 8 должна обеспечивать такую скорость наматывания веревки 1, которая существенно превышает самую большую известную скорость подъема спортсмена. Это необходимо для исключения провисания страховочной веревки 1 при подъеме спортсмена.The force created by the motor 8 should be sufficient only for winding the safety rope on the drum 5, but insufficient for any noticeable effect on the speed of the athlete's ascent, and the maximum rotation speed of the motor 8 should provide such a speed of winding the rope 1, which significantly exceeds the highest known the lifting speed of the athlete. This is necessary to prevent the sagging of the safety rope 1 when lifting the athlete.

Соответственно, при подъеме спортсмена вверх, страховочная веревка 1 наматывается на барабан 5, который вращается свободно относительно выходного вала редуктора 4 благодаря обгонной муфте 6. Accordingly, when the athlete is lifted up, the safety rope 1 is wound on the drum 5, which rotates freely relative to the output shaft of the gearbox 4 thanks to the overrunning clutch 6.

При приложении к веревке 1 усилия, превышающего силу, создаваемую двигателем 8 (при самостоятельном спуске или падении спортсмена), барабан 5 стремится вращаться в сторону разматывания, но обгонная муфта 6 блокирует свободное вращение барабана 5 в сторону разматывания, относительно выходного вала редуктора 4. Таким образом, скорость вращения барабана 5 ограничивается скоростью выходного вала редуктора 4, вращающегося в сторону разматывания веревки 1 с барабана 5. When a force is applied to the rope 1 in excess of the force created by the engine 8 (when the athlete is independently descending or falling), the drum 5 tends to rotate in the direction of unwinding, but the overrunning clutch 6 blocks the free rotation of the drum 5 in the direction of unwinding, relative to the output shaft of the gearbox 4. Thus Thus, the speed of rotation of the drum 5 is limited by the speed of the output shaft of the gearbox 4 rotating in the direction of unwinding the rope 1 from the drum 5.

Для управления двигателем 8 и двигателем 7 используется блок управления 9, который в зависимости от силы натяжения страховочной веревки 1 включает соответствующий двигатель и управляет его скоростью.To control the motor 8 and motor 7, a control unit 9 is used, which, depending on the tension force of the safety rope 1, turns on the corresponding motor and controls its speed.

Для контроля натяжения веревки используется подпружиненный маятник 10 с роликом, связанный с датчиком положения 11 подпружиненного маятника 10. Также подпружиненный маятник 10 используется для стабилизации натяжения страховочной веревки и компенсации колебаний натяжения, возникающих при небольших и быстрых движениях страхуемого. Использование подпружиненного маятника 10 позволяет снизить быстродействие блока управления 9 и системы в целом и использовать более доступные компоненты (двигатели, электронику и др.), а также компенсировать время, требуемое для разгона барабана 5 из-за инерции.To control the rope tension, a spring-loaded pendulum 10 with a roller is used, connected to a position sensor 11 of a spring-loaded pendulum 10. Also, a spring-loaded pendulum 10 is used to stabilize the tension of the safety rope and compensate for tension fluctuations arising from small and fast movements of the insured. The use of a spring-loaded pendulum 10 allows to reduce the speed of the control unit 9 and the system as a whole and to use more accessible components (motors, electronics, etc.), as well as to compensate for the time required to accelerate the drum 5 due to inertia.

При слабом натяжении страховочной веревки, подпружиненный маятник 10 опускается вниз (по схеме) и блок управления 9, получая сигнал от датчика положения 11 подпружиненного маятника 10, включает двигатель 8, который наматывает веревку на барабан 5, увеличивая натяжение. При этом подпружиненный маятник 10 поднимается вверх (по схеме), по мере увеличения натяжения (изменения положения подпружиненного маятника 10), блок управления 9 может снижать частоту вращения двигателя 8, обеспечивая полную остановку барабана 5 примерно к середине диапазона положений подпружиненного маятника 10.With a weak tension of the safety rope, the spring-loaded pendulum 10 falls down (according to the diagram) and the control unit 9, receiving a signal from the position sensor 11 of the spring-loaded pendulum 10, turns on the motor 8, which winds the rope on the drum 5, increasing the tension. In this case, the spring-loaded pendulum 10 rises up (according to the diagram), as the tension increases (changes in the position of the spring-loaded pendulum 10), the control unit 9 can reduce the speed of the engine 8, providing a complete stop of the drum 5 to approximately the middle of the range of positions of the spring-loaded pendulum 10.

Если натяжение страховочной веревки продолжает расти (например, спортсмен решил немного спуститься), то подпружиненный маятник 10 продолжает подниматься вверх (по схеме). В этом случае блок управления 9, отслеживая сигнал с датчика 11 положения подпружиненного маятника 10, включает двигатель 7, обеспечивая разматывание веревки с барабана с небольшой скоростью. Если этого оказалось достаточно и маятник 10 вернулся в среднее положение, то оба двигателя останавливаются, и система ожидает дальнейшего развития событий. Если натяжение страховочной веревки продолжает расти (например, спортсмен сорвался и висит), подпружиненный маятник 10 окажется в верхнем (по схеме) положении и тогда блок управления 9 включит двигатель 7 до тех пор, пока подпружиненный маятник 10 не вернется в среднее (по схеме) положение. Это может случится, когда спортсмен спустится на землю, после этого натяжение страховочной веревки уменьшится, подпружиненный маятник 10 снова вернется в среднее положение и блок управления 9 выключит двигатель 7.If the tension of the safety rope continues to increase (for example, the athlete decided to descend a little), then the spring-loaded pendulum 10 continues to rise (according to the diagram). In this case, the control unit 9, monitoring the signal from the position sensor 11 of the spring-loaded pendulum 10, turns on the motor 7, ensuring the unwinding of the rope from the drum at a low speed. If this turned out to be enough and the pendulum 10 returned to the middle position, then both engines are stopped, and the system expects further developments. If the tension of the safety rope continues to increase (for example, the athlete fell off and hangs), the spring-loaded pendulum 10 will be in the upper (according to the scheme) position and then the control unit 9 will turn on the engine 7 until the spring-loaded pendulum 10 returns to the middle (according to the scheme) position. This can happen when the athlete descends to the ground, after which the tension of the safety rope will decrease, the spring-loaded pendulum 10 will return to the middle position and the control unit 9 will turn off the engine 7.

Возможность плавной регулировки скорости обоих двигателей позволяет поддерживать подпружиненный маятник 10 в среднем положении и позволяет ему компенсировать колебания натяжения страховочной веревки. Использование механической компенсации колебаний натяжения страховочной веревки за счет подпружиненного маятника 10, применения датчика положения 11 подпружиненного маятника и блока управления 9 позволяет оптимизировать работу двигателей, сократить расход энергии и увеличить ресурс механических компонентов системы и обеспечить повышенную безопасность индивидуального тренировочного процесса.The possibility of smooth adjustment of the speed of both motors allows maintaining the spring-loaded pendulum 10 in the middle position and allows it to compensate for fluctuations in the tension of the safety rope. The use of mechanical compensation for vibrations in the tension of the safety rope due to the spring-loaded pendulum 10, the use of the position sensor 11 of the spring-loaded pendulum and the control unit 9 allows to optimize the operation of the engines, reduce energy consumption and increase the resource of the mechanical components of the system and ensure increased safety of the individual training process.

Снижение расхода энергии позволяет использовать в системе автономные источники энергии, например аккумуляторы, что позволяет использовать устройство в местах, где отсутствуют другие источники энергии, в том числе для занятий на открытой местности.Reducing energy consumption allows the use of autonomous energy sources in the system, for example, batteries, which allows the device to be used in places where there are no other sources of energy, including for exercising in open areas.

Дополнительно между двигателем 7 и редуктором 4 может быть установлена дополнительная обгонная муфта 12, которая позволяет передавать крутящий момент от двигателя 7 к редуктору 4 только в одном направлении — когда вращение двигателя приводит к вращению выходного вала редуктора в сторону разматывания страховочной веревки с барабана. Если выходной вал редуктора 4 будет вращаться в сторону наматывания страховочной веревки на барабан, то это может привести к нежелательному подъему страхуемого вверх и, возможно, к получению им травм и повреждению оборудования. Additionally, an additional overrunning clutch 12 can be installed between the engine 7 and the gearbox 4, which allows the torque to be transmitted from the engine 7 to the gearbox 4 in only one direction - when the rotation of the engine causes the output shaft of the gearbox to rotate in the direction of unwinding the safety rope from the drum. If the output shaft of the gearbox 4 rotates in the direction of winding the safety rope on the drum, this can lead to unwanted lifting of the insured up and, possibly, to his injury and equipment damage.

Использование дополнительной обгонной муфты 12 позволяет механически исключить работу страховочного устройства в качестве лебедки, исключая таким образом, нежелательный подъем спортсмена вверх и использование страховочного устройства не по назначению.The use of an additional freewheel 12 allows you to mechanically exclude the operation of the belay device as a winch, thus eliminating the undesirable lifting of the athlete up and the use of the belay device for other purposes.

Такого же эффекта можно добиться без использования дополнительной обгонной муфты 12, если каким-то другим способом обеспечить вращение двигателя 7 только в одну сторону, например, применив коллекторный двигатель и схему его включения без возможности реверса (электрический способ). The same effect can be achieved without the use of an additional overrunning clutch 12, if in some other way the engine 7 rotates in only one direction, for example, by using a collector motor and its switching circuit without the possibility of reverse (electric method).

Дополнительно, для правильной укладки страховочной веревки, страховочное устройство может быть оснащено системой направляющих элементов 13, которые обеспечивают необходимое для правильной работы страховочного устройства, положение веревки 1. Additionally, for the correct laying of the safety rope, the belay device can be equipped with a system of guiding elements 13, which provide the rope position 1 necessary for the correct operation of the belay device.

К направляющим элементам 13 могут относится ролики, шкивы, системы равномерной укладки веревки на намоточный барабан, элементы, обеспечивающие требуемое направление выхода веревки из страховочного устройства и прочие компоненты.The guiding elements 13 may include rollers, pulleys, systems for evenly laying the rope on the winding drum, elements that ensure the required direction of the rope exiting the belay device, and other components.

Описанные направляющие элементы достаточно широко известны и применяются в разных областях техники.The described guide elements are widely known and used in various fields of technology.

Таким образом решается поставленная задача максимально быстрой намотки страховочной веревки при небольшом усилии, поддержка страховочной веревки в натянутом состоянии и медленный спуск страхуемого спортсмена при падении для обеспечения повышенной безопасности индивидуального тренировочного процесса. Thus, the set task of the fastest possible winding of the safety rope with a small effort is solved, the support of the safety rope in a taut state and the slow descent of the insured athlete during a fall to ensure increased safety of the individual training process.

Использование в качестве тормозного устройства редуктора 4 со свойством необратимости позволяет избавиться от регулировок тормозного механизма и обеспечить одинаковую скорость спуска для спортсменов с разным весом. При этом скорость спуска можно регулировать (с помощью блока управления 9), не опасаясь задать слишком большую скорость спуска. Последнее обеспечивается подбором двигателя 7 и редуктора 4, таким образом, чтобы даже при максимальной частоте вращения двигателя 7, скорость спуска не превышала некоторой безопасной величины.The use of a reducer 4 with the property of irreversibility as a brake device allows you to get rid of the adjustments of the brake mechanism and provide the same descent speed for athletes with different weights. In this case, the descent speed can be adjusted (using the control unit 9), without fear of setting too high a descent speed. The latter is ensured by the selection of the engine 7 and the gearbox 4, so that even at the maximum rotational speed of the engine 7, the descent speed does not exceed a certain safe value.

Типов редукторов со свойством необратимости достаточно много — червячные, волновые, некоторые виды цевочных и другие.There are a lot of types of gearboxes with the property of irreversibility - worm gear, wave gear, some types of pin gears and others.

Для оптимизации работы двигателя 8, могут применяться дополнительные элементы трансмиссии 14 (фиг. 5), установленные между двигателем 8 и барабаном 5 (валы, муфты, ременные, цепные, зубчатые и др. передачи с различными коэффициентами).To optimize the operation of the engine 8, additional elements of the transmission 14 (Fig. 5) installed between the engine 8 and the drum 5 (shafts, couplings, belt, chain, gear and other transmissions with different ratios) can be used.

Также для управления двигателем 8 может применяться блок управления 9 с функцией стабилизации тока двигателя для стабилизации и нормирования крутящего момента, такое решение позволит регулировать усилие натяжения страховочной веревки 1 (это известное решение).Also, to control the motor 8, a control unit 9 with the function of stabilizing the motor current can be used to stabilize and normalize the torque, this solution will allow you to adjust the tension of the safety rope 1 (this is a well-known solution).

Двигатель 7 может быть соединен со входным валом редуктора 4 непосредственно или через дополнительные элементы трансмиссии 15 (фиг 5) (муфты, валы, шкивы, ременные, зубчатые цепные передачи с различными коэффициентами), предназначенные для оптимизации работы двигателя и конструкции страховочного устройства.The engine 7 can be connected to the input shaft of the gearbox 4 directly or through additional elements of the transmission 15 (Fig. 5) (couplings, shafts, pulleys, belt, gear chain drives with different ratios), designed to optimize the operation of the engine and the design of the belay device.

Блок управления 9 может быть программируемым — для оптимальной подгонки параметров под особенности спортсмена или скалодрома. Также блок управления 9 может быть оснащен различными сервисными функциями, например функцией самодиагностики, диагностики двигателей, датчиков, аккумуляторов и др. элементов системы, может иметь различные варианты пользовательских интерфейсов, может быть подключен к сети передачи данных (в т.ч. Интернет). Может иметь систему приема платежей — для автоматизированной системы спортзалов и многое другое, что требуется для конкретного применения.Control unit 9 can be programmable - for optimal adjustment of parameters to the characteristics of an athlete or climbing wall. Also, the control unit 9 can be equipped with various service functions, for example, the function of self-diagnosis, diagnostics of engines, sensors, batteries and other system elements, it can have various options for user interfaces, it can be connected to a data network (including the Internet). May have a payment acceptance system - for an automated gym system and much more that is required for a specific application.

Питание такого устройства возможно как от сети, так и от аккумуляторов (или других автономных источников) — определяется типом применяемых двигателей.The power supply of such a device is possible both from the mains and from batteries (or other autonomous sources) - it is determined by the type of engines used.

Дополнительно страховочное устройство может быть оснащено механизмом ручного привода первичного вала редуктора 4, для обеспечения возможности спуска страхуемого при неисправности электродвигателя, блока управления или датчика натяжения страховочной веревки (условно не показано).Additionally, the belay device can be equipped with a manual drive mechanism for the primary shaft of the gearbox 4, to ensure the possibility of lowering the insured person in case of a malfunction of the electric motor, control unit or tension sensor of the safety rope (not shown conventionally).

Дополнительно барабан 5 может быть снабжен механизмом аварийного тормоза (например центробежного), срабатывающим, например, при увеличении скорости спуска выше, чем максимальная скорость спуска обеспечиваемая редуктором 4 и двигателем 7. Такой тормоз предназначен для защиты от падения спортсмена при выходе из строя штатных элементов трансмиссии (условно не показан).Additionally, the drum 5 can be equipped with an emergency brake mechanism (for example, a centrifugal brake), which is triggered, for example, when the descent speed increases higher than the maximum descent speed provided by the gearbox 4 and the engine 7. Such a brake is designed to protect the athlete from falling in case of failure of standard transmission elements (conditionally not shown).

Страховочное устройство по варианту III содержит барабан 4, связанный с электродвигателем 8. Веревка 1 для лазанья одним концом прикреплена к барабану 5 и вторым свободным концом, при использовании страховочного устройства, прикреплена к верхолазу. Тормозное устройство выполнено в виде редуктора 4, обладающего свойством необратимости, и связано с валом барабана 5 через обгонную муфту 6. Электродвигатель 8 соединен с валом барабана 5 через обгонную муфту 17, а с редуктором 4 через дополнительные элементы трансмиссии 16. Устройство снабжено блоком управления 9, включающим средство восприятия нагрузки на веревке. Средство восприятия нагрузки выполнено в виде датчика 11 положения подпружиненного маятника 10, соединенного с веревкой 1.According to version III, the safety device comprises a drum 4 connected to an electric motor 8. The rope 1 for climbing is attached to the drum 5 at one end and, when using a safety device, is attached to the climber with the second free end. The braking device is made in the form of a gearbox 4, which has the property of irreversibility, and is connected to the shaft of the drum 5 through the overrunning clutch 6. The electric motor 8 is connected to the shaft of the drum 5 through the overrunning clutch 17, and to the gearbox 4 through additional transmission elements 16. The device is equipped with a control unit 9 including a means of sensing the load on the rope. The load sensing means is made in the form of a position sensor 11 of a spring-loaded pendulum 10 connected to a rope 1.

Дополнительные элементы трансмиссии 18 могут быть соединены с редуктором 4 через обгонную муфту 12.Additional elements of the transmission 18 can be connected to the gearbox 4 through an overrunning clutch 12.

Работа устройства по варианту III.Device operation according to option III.

Устройство содержит редуктор 4, обладающий свойством необратимости (т. е. невозможности передачи крутящего момента с выходного вала на входной), который приводится в действие от двигателя 8 через элементы трансмиссии 16. Выходной вал редуктора 4 соединен с барабаном 5 через обгонную муфту 6 таким образом, что барабан 5 может свободно вращаться относительно выходного вала редуктора 4 только в сторону наматывания страховочной веревки. Вращение барабана 5 в сторону разматывания страховочной веревки 1 возможно только при приложении к веревке внешних сил, направленных в сторону её разматывания с барабана. При этом максимальная скорость вращения барабана в сторону разматывания ограничивается скоростью вращения выходного вала редуктора 4, из-за обгонной муфты 6, установленной так, чтобы передавать крутящий момент с барабана 5, возникший под действием внешних сил, приложенных к веревке, на выходной вал редуктора 4 только при вращении барабана 5 в сторону разматывания веревки. При этом крутящий момент не передается (по кинематической схеме) дальше редуктора 4 из-за свойства необратимости применяемого редуктора. Таким образом редуктор 4 выполняет функцию тормоза. Чтобы веревка, даже под действием внешних сил, разматывалась с барабана 5, требуется вращать входной вал редуктора так, чтобы выходной вал вращался в сторону разматывания веревки 1, тогда барабан 5 будет вращаться со скоростью выходного вала редуктора. Подбирая коэффициент передачи редуктора 4 и элементов трансмиссии 16 между двигателем 8 и редуктором 4, можно добиться безопасной скорости спуска даже при максимальной частоте вращения двигателя 8, что позволит обеспечить повышенную безопасность индивидуального тренировочного процесса.The device contains a gearbox 4, which has the property of irreversibility (that is, the impossibility of transferring torque from the output shaft to the input), which is driven from the engine 8 through the transmission elements 16. The output shaft of the gearbox 4 is connected to the drum 5 through the overrunning clutch 6 in this way that the drum 5 can rotate freely relative to the output shaft of the gearbox 4 only in the direction of winding the safety rope. Rotation of the drum 5 in the direction of unwinding the safety rope 1 is possible only when external forces are applied to the rope, directed towards its unwinding from the drum. In this case, the maximum speed of rotation of the drum in the direction of unwinding is limited by the speed of rotation of the output shaft of the gearbox 4, due to the overrunning clutch 6, installed so as to transmit the torque from the drum 5, which arose under the action of external forces applied to the rope, to the output shaft of the gearbox 4 only when the drum 5 rotates in the direction of unwinding the rope. In this case, the torque is not transmitted (according to the kinematic scheme) beyond the gearbox 4 due to the irreversibility property of the gearbox used. Thus, the gearbox 4 performs the function of a brake. In order for the rope, even under the action of external forces, to unwind from the drum 5, it is required to rotate the input shaft of the gearbox so that the output shaft rotates towards the unwinding of the rope 1, then the drum 5 will rotate at the speed of the output shaft of the gearbox. By selecting the gear ratio of the gearbox 4 and transmission elements 16 between the engine 8 and the gearbox 4, it is possible to achieve a safe descent speed even at the maximum engine speed 8, which will ensure increased safety of the individual training process.

Двигатель 8 используется как для наматывания страховочной веревки 1 на барабан, так и для задания скорости вращения барабана 5 при разматывании страховочной веревки 1. При наматывании страховочной веревки 1 двигатель 8 вращается условно вперед приводя во вращения барабан 5 через обгонную муфту 17, установленную таким образом, что при вращении вала двигателя 8 вперед, передает его крутящий момент на барабан 5, наматывая страховочную веревку 1. При этом барабан 5 может свободно вращаться относительно выходного вала редуктора 4, благодаря обгонной муфте 6, которая установлена так, что передает крутящий момент с барабана 5 на выходной вал редуктора 4 только при вращении барабана 5 в сторону разматывания страховочной веревки. При спуске страхуемого (самостоятельно или при падении) требуется разматывать страховочную веревку с барабана, для этого нужно включить двигатель 8 в обратную сторону. Тогда крутящий момент с двигателя 8 перестанет передаваться обгонной муфтой 17 на барабан, а через элементы трансмиссии 16 будет передаваться на входной вал редуктора 4, в результате чего выходной вал редуктора 4 начнет вращаться, позволяя барабану разматывать страховочную веревку. При этом частота вращения барабана 5 будет ограничена частотой вращения выходного вала редуктора 4 из-за действия обгонной муфты 6.Motor 8 is used both for winding the safety rope 1 on the drum and for setting the rotation speed of the drum 5 when unwinding the safety rope 1. When winding the safety rope 1, the motor 8 rotates conditionally forward driving the drum 5 through the freewheel 17, installed in this way, that when the motor shaft 8 rotates forward, it transfers its torque to the drum 5, winding the safety rope 1. In this case, the drum 5 can rotate freely relative to the output shaft of the gearbox 4, thanks to the overrunning clutch 6, which is installed so that it transmits torque from the drum 5 on the output shaft of the gearbox 4 only when the drum 5 rotates in the direction of unwinding the safety rope. When lowering the insured (independently or in case of a fall), it is required to unwind the safety rope from the drum, for this you need to turn on the engine 8 in the opposite direction. Then the torque from the engine 8 will cease to be transmitted by the overrunning clutch 17 to the drum, and through the transmission elements 16 it will be transmitted to the input shaft of the gearbox 4, as a result of which the output shaft of the gearbox 4 will begin to rotate, allowing the drum to unwind the safety rope. In this case, the rotational speed of the drum 5 will be limited by the rotational speed of the output shaft of the gearbox 4 due to the action of the overrunning clutch 6.

Момент, создаваемый двигателем 8, должен быть достаточным только для наматывания страховочной веревки на барабан 5, но недостаточным для какого-либо заметного влияния на скорость подъема спортсмена. Максимальная скорость вращения двигателя 8 должна обеспечивать такую скорость наматывания веревки 1, которая существенно превышает самую большую известную скорость подъема спортсмена. Это необходимо для поддержания натяжения страховочной веревки 1 при подъеме спортсмена. Для спуска страхуемого также не требуется большого крутящего момента двигателя 8, требуется только момент, необходимый для преодоления сил трения в элементах трансмиссии и редукторе 4, так как спуск происходит под действием внешних сил, приложенных к страховочной веревке 1. Поэтому для привода редуктора 4 можно использовать тот-же двигатель, что и для наматывания и натяжения страховочной веревки.The moment created by the motor 8 should be sufficient only for winding the safety rope on the drum 5, but not sufficient for any noticeable effect on the ascent speed of the athlete. The maximum speed of rotation of the engine 8 should provide such a speed of winding the rope 1, which significantly exceeds the highest known speed of ascent of the athlete. This is necessary to maintain the tension of the safety rope 1 while lifting the athlete. For the descent of the insured, a large torque of the engine 8 is also not required, only the torque is required to overcome the friction forces in the elements of the transmission and gearbox 4, since the descent occurs under the action of external forces applied to the safety rope 1. Therefore, to drive the gearbox 4, you can use same motor as for winding and tensioning the safety rope.

Для управления двигателем 8 используется блок управления 9, который в зависимости от силы натяжения страховочной веревки 1 включает соответствующее направление вращения двигателя 8 и управляет его скоростью.To control the motor 8, a control unit 9 is used, which, depending on the tension force of the safety rope 1, turns on the corresponding direction of rotation of the motor 8 and controls its speed.

Для контроля натяжения веревки используется подпружиненный маятник 10 с роликом, связанный с датчиком положения 11 подпружиненного маятника 10. Также подпружиненный маятник 10 используется для стабилизации натяжения страховочной веревки и компенсации колебаний натяжения, возникающих при небольших и быстрых движениях страхуемого. Использование подпружиненного маятника 10 позволяет снизить быстродействие блока управления и системы в целом и использовать более доступные компоненты (двигатели, электронику и др.), а также компенсировать время, требуемое для разгона намоточного барабана из-за инерции.To control the rope tension, a spring-loaded pendulum 10 with a roller is used, connected to a position sensor 11 of a spring-loaded pendulum 10. Also, a spring-loaded pendulum 10 is used to stabilize the tension of the safety rope and compensate for tension fluctuations arising from small and fast movements of the insured. The use of a spring-loaded pendulum 10 allows to reduce the speed of the control unit and the system as a whole and to use more accessible components (motors, electronics, etc.), as well as to compensate for the time required to accelerate the winding drum due to inertia.

При слабом натяжении страховочной веревки, подпружиненный маятник 10 опускается вниз (по схеме) и блок управления 9, получая сигнал от датчика положения 11 подпружиненного маятника 10, включает двигатель 8 вперед, обеспечивая наматывание страховочной веревки на барабан и увеличивая её натяжение. При этом подпружиненный маятник 10 поднимается вверх (по схеме), по мере увеличения натяжения (изменения положения маятника), блок управления 9 может снижать частоту вращения (и ток) двигателя 8, обеспечивая полную остановку намоточного барабана примерно к середине диапазона положений подпружиненного маятника 10.With a weak tension of the safety rope, the spring-loaded pendulum 10 falls down (according to the diagram) and the control unit 9, receiving a signal from the position sensor 11 of the spring-loaded pendulum 10, turns on the motor 8 forward, ensuring the winding of the safety rope on the drum and increasing its tension. In this case, the spring-loaded pendulum 10 rises up (according to the scheme), as the tension increases (changes in the position of the pendulum), the control unit 9 can reduce the speed (and current) of the motor 8, ensuring a complete stop of the winding drum to approximately the middle of the range of positions of the spring-loaded pendulum 10.

Если натяжение страховочной веревки продолжает расти (например, спортсмен решил немного спуститься), подпружиненный маятник 10 продолжает подниматься вверх (по схеме) и блок управления 9, отслеживая сигнал с датчика положения 11 подпружиненного маятника 10, включает двигатель 8 в обратную сторону, обеспечивая разматывание веревки с барабана с небольшой скоростью. Если этого оказалось достаточно и подпружиненный маятник 10 вернулся в среднее положение, двигатель останавливается, и система ожидает дальнейшего развития событий. Если натяжение страховочной веревки продолжает расти (например, спортсмен сорвался и висит), маятник окажется в верхнем (по схеме) положении и тогда блок управления переключит вращение двигателя 8 в обратную сторону до тех пор, пока подпружиненный маятник 10 не вернется в среднее (по схеме) положение. Это может случится, когда спортсмен спустится на землю, после этого натяжение страховочной веревки уменьшится, маятник снова вернется в среднее положение и блок управления 9 выключит двигатель 8.If the tension of the safety rope continues to increase (for example, the athlete decided to descend a little), the spring-loaded pendulum 10 continues to rise (according to the diagram) and the control unit 9, monitoring the signal from the position sensor 11 of the spring-loaded pendulum 10, turns on the motor 8 in the opposite direction, ensuring the unwinding of the rope from the drum at low speed. If this was enough and the spring-loaded pendulum 10 returned to the middle position, the engine stops, and the system expects further developments. If the tension of the safety rope continues to increase (for example, the athlete fell off and hangs), the pendulum will be in the upper (according to the diagram) position and then the control unit will switch the rotation of the motor 8 in the opposite direction until the spring-loaded pendulum 10 returns to the middle (according to the diagram ) position. This can happen when the athlete descends to the ground, after which the tension of the safety rope will decrease, the pendulum will return to the middle position and the control unit 9 will turn off the engine 8.

Возможность плавной регулировки скорости двигателя в обоих направлениях позволяет поддерживать подпружиненный маятник 10 в среднем (по схеме) положении и позволяет ему компенсировать колебания натяжения страховочной веревки. Использование механической компенсации колебаний натяжения страховочной веревки за счет подпружиненного маятника 10, применение датчика положения 11 подпружиненного маятника и блока управления 9 позволяет оптимизировать работу двигателя, сократить расход энергии и увеличить ресурс механических компонентов системы и обеспечить повышенную безопасность индивидуального тренировочного процесса.The possibility of smooth adjustment of the engine speed in both directions allows the spring-loaded pendulum 10 to be maintained in the middle (according to the scheme) position and allows it to compensate for fluctuations in the tension of the safety rope. The use of mechanical compensation for oscillations of the tension of the safety rope due to the spring-loaded pendulum 10, the use of the position sensor 11 of the spring-loaded pendulum and the control unit 9 allows to optimize the engine operation, reduce energy consumption and increase the resource of the mechanical components of the system and ensure increased safety of the individual training process.

Так как у каждого спортсмена своя техника и способности, скорость подъема может заметно отличаться, соответственно, двигатель 8 подбирается таким образом, чтобы крутящий момент на барабане 5 и, соответственно, сила натяжения веревки 1, не превышала некоторого минимального значения. На практике это значение определяется весом страховочной веревки, полностью смотанной с барабана. т. е. сила натяжения должна превышать вес веревки — чтобы хватило тяги намотать её на барабан — но при этом сила натяжения не должна быть слишком большой, чтобы не «помогать» спортсмену подниматься. При этом вес спортсмена не имеет никакого значения. Если спортсмен остановился (прекратил подъем), то намоточный двигатель, полностью намотав на барабан страховочную веревку, тоже остановится под действием силы натяжения веревки, но при этом будет продолжать создавать крутящий момент на барабане (т. к. остается включенным и через него идет ток), поддерживая веревку в натянутом состоянии. При очень быстром подъеме спортсмена двигатель увеличивает обороты до тех пор пока страховочная веревка не будет натянута и барабан остановлен силой натяжения веревки.Since each athlete has his own technique and abilities, the ascent speed may differ significantly, respectively, the engine 8 is selected in such a way that the torque on the drum 5 and, accordingly, the tension force of the rope 1 does not exceed a certain minimum value. In practice, this value is determined by the weight of the safety rope fully reeled from the reel. that is, the pulling force must exceed the weight of the rope - so that there is enough traction to wind it on the drum - but the pulling force must not be too great so as not to "help" the athlete to climb. In this case, the weight of the athlete does not matter. If the athlete stopped (stopped lifting), then the winding motor, having completely wound the safety rope on the drum, will also stop under the action of the rope tension, but at the same time it will continue to create torque on the drum (since it remains switched on and current flows through it) keeping the rope taut. When the athlete is lifted very quickly, the engine revs up until the safety rope is pulled and the drum is stopped by the force of the rope pull.

Дополнительно в трансмиссии 16 привода редуктора 4 может быть установлена обгонная муфта 12, которая позволяет передавать крутящий момент от двигателя к редуктору 4 только в одном направлении — когда вращение двигателя 8 приводит к вращению выходного вала редуктора в сторону разматывания страховочной веревки с барабана.Additionally, an overrunning clutch 12 can be installed in the transmission 16 of the drive of the gearbox 4, which allows the transmission of torque from the engine to the gearbox 4 in only one direction - when the rotation of the engine 8 causes the output shaft of the gearbox to rotate in the direction of unwinding the safety rope from the drum.

Дополнительно, для правильной работы датчика положения 11 подпружиненного маятника 10, страховочное устройство может быть оснащено системой направляющих элементов 13, которые обеспечивают необходимое для правильной работы страховочного устройства, положение веревки 1. Additionally, for the correct operation of the position sensor 11 of the spring-loaded pendulum 10, the belay device can be equipped with a system of guiding elements 13, which ensure the position of the rope 1 necessary for the correct operation of the belay device.

При использовании вместо веревки текстильной ленты или ленты другого типа, могут применяться направляющие элементы 13, обеспечивающие правильный вход ленты в страховочное устройство, гасители колебаний ленты, устройства и механизмы, препятствующие закручиванию ленты вокруг продольной оси.When a textile tape or tape of another type is used instead of a rope, guiding elements 13 can be used to ensure the correct entry of the tape into the belay device, tape vibration dampers, devices and mechanisms that prevent the tape from twisting around the longitudinal axis.

Таким образом решается поставленная задача максимально быстрой намотки страховочной веревки при небольшом усилии, поддержка страховочной веревки в натянутом состоянии и медленный спуск страхуемого спортсмена при падении.Thus, the set task of the fastest possible winding of the safety rope with little effort is solved, the support of the safety rope in a taut state and the slow descent of the insured athlete when falling.

Дополнительно барабан 5 может быть снабжен механизмом аварийного тормоза (например центробежного), срабатывающего, при увеличении скорости спуска выше, чем максимальная скорость спуска, обеспечиваемая редуктором 4 и двигателем 8. Такой тормоз предназначен для защиты от падения спортсмена при выходе из строя штатных элементов трансмиссии (условно не показан).Additionally, the drum 5 can be equipped with an emergency brake mechanism (for example, a centrifugal brake), which is activated when the descent speed increases higher than the maximum descent speed provided by the gearbox 4 and the engine 8. Such a brake is designed to protect the athlete from falling in case of failure of the standard transmission elements ( conventionally not shown).

Использование в качестве тормозного устройства редуктора 4 со свойством необратимости позволяет избавиться от регулировок тормозного механизма и обеспечить одинаковую скорость спуска для спортсменов с разным весом. При этом скорость спуска можно регулировать (с помощью блока управления 9), не опасаясь задать слишком большую скорость спуска. Последнее обеспечивается подбором двигателя 8 и редуктора 4, таким образом, чтобы даже при максимальной частоте вращения двигателя 8, скорость спуска не превышала некоторой безопасной величины, что позволяет обеспечить повышенную безопасность индивидуального тренировочного процесса.The use of a reducer 4 with the property of irreversibility as a brake device allows you to get rid of the adjustments of the brake mechanism and provide the same descent speed for athletes with different weights. In this case, the descent speed can be adjusted (using the control unit 9), without fear of setting too high a descent speed. The latter is ensured by the selection of the engine 8 and the gearbox 4, so that even at the maximum rotational speed of the engine 8, the descent speed does not exceed a certain safe value, which makes it possible to ensure increased safety of the individual training process.

Для оптимизации работы двигателя 8 и конструкции страховочного устройства, могут применяться дополнительные элементы трансмиссии, установленные между двигателем 8 и барабаном 5 (валы, муфты, ременные, цепные, зубчатые и другие передачи с различными коэффициентами, условно не показаны). Также вместо внешних элементов трансмиссии 16 для передачи крутящего момента от двигателя к редуктору могут использоваться конструкции со скрытыми элементами, например вал внутри вала и т.п.To optimize the operation of the engine 8 and the design of the safety device, additional transmission elements installed between the engine 8 and the drum 5 can be used (shafts, couplings, belt, chain, gear and other transmissions with different ratios are not conventionally shown). Also, instead of the external elements of the transmission 16, structures with hidden elements, for example, a shaft within a shaft, etc., can be used to transmit torque from the engine to the gearbox.

Также для управления двигателем может применяться блок управления с функцией стабилизации тока двигателя для стабилизации и нормирования крутящего момента, такое решение позволит регулировать усилие натяжения страховочной веревки (это известное решение).Also, a control unit with the function of stabilizing the motor current can be used to control the engine to stabilize and normalize the torque, such a solution will allow you to adjust the tension of the safety rope (this is a well-known solution).

Заявленные варианты страховочного устройства могут быть изготовлены с применением известных элементов – двигателей, редукторов, барабанов, обгонных муфт и прочих элементов и собраны как в заводских условиях, так и мелкосерийном производстве.The claimed variants of the safety device can be manufactured using known elements - motors, gearboxes, drums, overrunning clutches and other elements and assembled both in the factory and in small-scale production.

Заявленные варианты страховочного устройства могут быть использованы на скалодромах, а также в реальных условиях для защиты скалолазов (спортсменов) от падения с высоты.The declared options of the belay device can be used on climbing walls, as well as in real conditions to protect climbers (athletes) from falling from a height.

Claims

1. A belay device containing a drum associated with an electric motor; climbing rope, one end attached to the drum and the other free end, using a belay device, attached to the climber; a braking device connected to the drum through an overrunning clutch, and the braking device is made in the form of a gearbox having the property of irreversibility, connected by the input shaft to the second electric motor, and both electric motors are constantly on, so that the first electric motor is turned on with the possibility of rotation of the output shaft of the gearbox in the direction of unwinding rope from the drum, and the second electric motor is turned on so that the drum can rotate in the direction of winding the safety rope.

2. The safety device according to claim 1, characterized in that a worm gear, wave, pin gear can be used as a reducer.

3. A belay device containing a drum associated with an electric motor; climbing rope, one end attached to the drum and the other free end, using a belay device, attached to the climber; a braking device connected to the drum through an overrunning clutch, and the braking device is made in the form of a reducer having the property of irreversibility, connected by the input shaft to the second electric motor, the device is equipped with a motor control unit, which includes means for sensing the load on the rope.

4. The safety device according to claim. 3, characterized in that the load sensing means is made in the form of a position sensor of a spring-loaded pendulum connected to the rope.

5. The safety device according to claim 3, characterized in that a worm gear, wave, pin gear can be used as a reducer.

6. A belay device containing a drum associated with an electric motor; climbing rope, one end attached to the drum and the other free end, using a belay device, attached to the climber; a braking device connected to the drum shaft through an overrunning clutch, the braking device being made in the form of a reducer having the property of irreversibility; the electric motor is connected to the drum shaft through an overrunning clutch, and to the gearbox through additional transmission elements; the device is equipped with a control unit that includes a means for sensing the load on the rope.

7. The safety device according to claim 6, characterized in that the load sensing means is made in the form of a spring-loaded pendulum position sensor connected to the rope.

8. The safety device according to claim 6, characterized in that a worm gear, wave, pin gear can be used as a reducer.