SU1119059A1 - Тренажер хтсмена по управлению парусной доской - Google Patents

Abstract

ТРЕНАЖЕР ЯХТСМЕНА ПО УПРАВЛЕНИЮ ПАРУСНОЙ ДОСКОЙ, содержащий корпус доски, имитатор парусного вооружени , включающий мачту с уищбоном , датчик угла поворота мачты, датчик угла и скорости ветра, вентил тор с механизмом его перемещени  по направл ю-, щей, датчик крена и дифферента доски и электронный блок управлени , состо щий из блока оценки т гового усили  грота, блока определени  крен щего момента, блока определени  привод щего момента, блока определени  циркул ции, блока определени  остойчивости доски, первый вход которого св зан с датчиком крена и дифферента доски , первый и второй входы блока оценки т гового усили  грота соответственно св заны с датчиком угла поворота мачты и датчиком угла и скорости ветра, а выход блока оценки т гового усили  грота подключен к первому входу блока определени  крен щего мо.мента , первому входу, блока, определени  привод щего момента и первому входу блока определени  циркул ции, второй вход которого соединен с датчиком угла и скорости ветра, который также подключен к второму входу блока определени  крен щего момента , третий и четвертый входы которого соответственно подсоединены к выходу блока определени  привод щего момента и к выходу блока определени  циркул ции, отличающийс  тем, что, с целью повышени  эффективности тренировки и обучени , в него дополнительно введены датчик угла наклона мачты, датчик угла поворота корпуса доски, блок определени  нат жени  гибких т г, коммутатор, серводвигатели, гибкие т ги , эластичные элементы, посто нный кольцевой магнит, закрепленный на днище корпуса доски, секционный кольцевой электромагнит , блок управлени  серводвигател ми, первый вход которого подключен к выходу блока определени  крен щего момента, вто-, рой вход блока управлени  серводвигател ми подсоединен к блоку определени  нат жени  гибких т г, механически св занному с гибкими т гами, соедин ющими через эласi тичные элементы серводвигатели и имитатор парусного вооружени , выход блока управСЛ лени  серводвигател ми через первый вход коммутатора подключен к серводвигател м, второй, третий и четвертый входы коммутатора , соответственно подсоединены к датчику угла поворота мачты, датчику угла и скорости ветра и датчику угла поворота корпуса доски, который также подключен соответственно к второму входу блока определени  привод щего момента, третьему входу блока со определени  циркул ции и второму входу блока имитации остойчивости, выход котоо рого соединен с обмотками секционного коль01 цевого электромагнита, установленного жест ко в горизонтальной плоскости под посто нным кольцевым магнитом, датчик угла наклона мачты подключен к третьему входу блока оценки т гового усили  грота,, к третьему входу блока определени  привод щего момента и четвертому входу блока определени  циркул ции, при этом корпус доски установлен шарнирно на вертикальном валу, проход щем через центр секционного кольцевого электромагнита. .

Description

Изобретение относитс  к тренажерам дл  обучени  и тренировки  хтсменов управлению парусной доской (боардсейлингом). Наиболее близким к изобретению  вл етс  тренажер по технике управлени  парусной доской, содержащий корпус доски, имитатор парусного вооружени , включающий мачту с уишбоном, датчик угла поворота мачты, датчик угла и скорости ветра, вентил тор с механизмом его перемещени  по направл ющей, датчик крена и дифферента доски и электронный блок управлени , состо щий из блока оценки т гового усили  грота, блока определени  крен щего момента , блока определени  привод щего момента, блока определени  циркул ции, блока определени  остойчивости доски, первый вход которого св зан с датчиком крена и дифферента доски, первый и второй входы блока оценки т гового усили  грота соответственно св заны с датчиком угла поворота мачты и датчиком угла и скорости ветра, а выход блока оценки т гового усили  грота подключен к первому входу блока определени  крен щего момента, первому входу блока определени  привод щего момента и первому входу блока определени  циркул ции , второй вход которого соединен с датчиком угла и скорости ветра, который также подключен к второму входу блока определени  крен щего момента, третий и четвертый входы которого соответственно подсоединены к выходу блока определени  привод щего момента и к выходу блока определени  циркул ции 1. Однако подвеска корпуса известного тренажера не позвол ет спортсмену балансировать в услови х, аналогичных реальным, а силовые приводы на парусное вооружение не позвол ют воспроизводить истинные нагрузки , возникающие при движении парусной доски. Цель изобретени  - повышение эффективности тренировки и обучени   хтсменов в услови х, когда нет возможности выйти на воду (поздн   осень, зима, ранн   весна ), и повышение качества тренерского контрол  за техникой управлени  парусной доской. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в тренажер  хтсмена по управлению парусной доской (боардсейлингом), содержащий корпус доски, имитатор парусного вооружени , включающий мачту с уищбоном, датчик угла поворота мачты, датчик угла и скорости ветра, вентил тор с механизмом его перемещени  по направл ющей, датчик крена и дифферента доски и электронный блок управлени , состо щий из блока оценки т гового усили  грота, блока определени  крен щего момента, блока определени  привод щего момента, блока определени  циркул ции , блока определени  остойчивости доски , причем первый вход которого св зан с датчиком крена и дифферента доски, первый и второй входы блока оценки т гового усили  грота соответственно св заны с датчиком угла поворота мачты и датчиком угла и скорости ветра, а выход блока оценки т гового усили  грота подключен к первому входу блока определени  крен щего момента, первому входу блока определени  привод щего момента, и первому входу блока определени  циркул ции, второй вход которого соединен с датчиком угла и скорости ветра, который также подключен к второму входу блока определени  крен щего момента, третий и четвертый входы которого соответственно присоединены к выходу блока определени  привод щего момента и к выходу блока определени  циркул ции, дополнительно введены датчик угла наклона мачты, датчик угла поворота корпуса доски, блок определени  нат жени  гибких т г, коммутатор, серводвигатели, гибкие т ги , эластичные элементы, посто нный кольцевой магнит, закрепленный на днище корпуска доски, секционный кольцевой электромагнит , и блок управлени  сервод1аигател ми , первый вход которого подключен к выходу блока определени  крен щего момента , второй вход блока управлени  серводвигател ми подсоединен к блоку определени  нат жени  гибких т г, механически св занному с гибкими т гами, соедин ющими через эластичные элементы серводвигатели и имитатор парусного вооружени , выход блока управлени  серводвигател ми через первый вход коммутатора подключен к серводвигател м, второй, третий и четвертый входы коммутатора соответственно подсоединены , к датчику угла поворота мачты, датчику угла и скорости ветра и датчику угла поворота корпуса доски, который также подключен соответственно к второму входу блока определени  привод щего момента, третьему входу блока определени  циркул ции и второму входу блока имитации остойчивости , выход которого соединен с обмотками секционного кольцевого электромагнита , установленного жестко в горизонтальной плоскости под посто нным кольцевым магнитом, датчик угла наклона мачты подключен к третьему входу блока оценки т гового усили  грота, к третьему входу блока определени  привод щего момента и четвертому входу блока определени  циркул ции, при этом корпус доски установлен щарнирно на вертикальном валу, проход щем через центр секционного кольцевого электромагнита . На фиг. 1 показана функциональна  схема тренажера; на фиг. 2 - эскиз тренажера, общий вид; на фиг. 3 - конструкци  электромагнитной подвески; на фиг. 4 - то же, вид сверху.

Тренажер  хтсмена по технике управлени  парусной доской содержит корпус доски 1, имитатор парусного вооружени  2, включающий мачту с уишбоном, датчик 3 угла поворота мачты, датчик 4 угла и скорости ветра, вентил тор 5, датчик 6 крена и дифферента доски, электронный блок 7 управлени , состо щий из блока 8 оценки т гового усили  грота, блока 9 определени  крен щего момента, блока 10 определени  привод щего, момента, блока 11 определени  циркул ции, блока 12 имитации остойчивости доски, а также имеет датчик 13 угла наклона мачты, датчик 14 угла поворота корпуса доски, блок 15 определени  нат жени  гибких т г, коммутатор 16, серводвигатели 17-19, гибкие т ги 20-22, эластичные элементы (пружины) 23-25, посто нный кольцевой магнит 26, секционный кольцевой электромагнит 27, подключенный к выходу блока 12 имитации остойчивости доски, блок 28 управлени  серводвигател ми , вал 29.

Первый вход блока 12 имитации остойчивости доски св зан с датчиком 6 крена и дифферента, второй вход блока 12 подключен к датчику 14 угла поворота доски. Первый, второй и третий входы блока 8 оценки т гового усили  грота соответственно соединены с датчиком 3 угла поворота мачты, датчиком 4 угла и скорости ветра, датчиком 13 угла наклона мачты. Первый, второй и третий входы блока 10 определени  привод щего момента соответственно подключены к выходу блока 8 оценки т гового усили  грота, датчику 14 угла поворота доски и датчику 13 угла наклона мачты. Первый; второй, третий и четвертый входы блока 11 определени  циркул ции соответственно св заны с выходом блока 8, с датчиком 4 угла и скорости ветра , датчиком 14 угла поворота доски, датчиком 13 угла наклона мачты. Первый, второй, третий и четвертый входы блока 9 определени  крен щего момента подключены к выходу блока 8 оценки т гового усили  грота, датчику 3 угла поворота мачты, выходу блока 10 определени  привод щего момента, выходу блока 11 определени  циркул ции , а выход блока 9 определени  крен щего момента св зан с первым входом блока 28 управлени  серводвигател ми, второй вход которого соединен с выходом блока 15 определени  нат жени  гибких т г, св занному с гибкими т гами. Первый, второй ,, третий и четвертый входы коммутатора 16 подключены к выходу блока 28 управлени  серводвигател ми, датчику 3 угла поворота мачты, датчику 4 угла и скорости ветра и датчику 14 угла поворота доски. Первый; второй и третий выходы коммутатора 16 соответственно св заны с обмотками серводвигателей 17-19, роторы которых через

редукторы (не показаны) св заны с гибкими т гами 20-22, которые через эластичные элементы 23-25 соедин ютс  с имитатором 2 парусного вооружени . Кольцевой посто нный магнит 26 закреплен соосно центру водоизмещени  на днище корпуса доски и расположен пр мо над секционным кольцевым электромагнитом 27, которые вместе выполн ют роль электромагнитной подвески парусной доски. Чтобы подвеска функциони0 ровала устойчиво, корпус доски 1 установлен щарнирно на вертикальном валу 29, проход щем через центр электромагнитной подвески. Таким образом, корпус доски 1 имеет возможность вращатьс  на верти5 кальном валу по электромагнитной подвеске .

Тренажер работает следующим образом .

При включении тренажера начинает вра0 щатьс  вентил тор 5, а электронна  схема 7 по сигналам датчиков подает управл ющие напр жени  на серводвигатели и электромагнитную подвеску. По сигналам датчика 3 угла поворота мачты, датчика 4 угла и скорости ветра и датчика 13 угла наклона мачты блок 8 формирует сигнал, пропорциональный т говому усилию, которое бы развивало насто щее парусное вооружение при аналогичной пространственной ориентации. Блок 10 определени  привод щего момента

0 по сигналам датчиков 4 и 13 и блока 8 оценки т гового усили  грота формирует сигнал, пропорциональный имитируемому привод щему моменту. Сигнал на выходе блока 11 определени  циркул ции соответствует величине скорости реальной циркул 5 ции парусной доски относительно ветра, которую имела бы доска при аналогичных уг ... лах атаки и наклона паруса и курсовом угле доски относительно также дующего реального ветра. Блок 12 имитации остойчивости

по сигналам датчика 5 крена и дифферента формирует сигнал, управл ющий секционным кольцевым электромагнитом 27, амплитуда и распределение которого по секци м таково, что создаетс  момент остойчивости доски. По сигналу.датчика 14 угла поворота

5 доски блок 12 осуществл ет управление фазой формируемых сигналов таким образом, чтобы поле секционного кольцевого электромагнита 27 поворачивалось вслед за вращением корпуса 1 парусной доски. Блок 9 определени  крен щего момента по сигналам блока 8 оценки т гового усили  грота, блока 10 определени  привод щего момента, блока 11 определени  циркул ции и датчика 4 угла и скорости ветра формирует сигнал , пропорциональный равнодействующей

5 сил давлени  ветра на парус.

Блок 28 управл ет серводвигателем таким образом, чтобы нагрузка на имитаторе парусного вооружени  (равнодействующа 

имитируемых сил давлени  ветра на парус), создаваема  гибкой т гой и эластичным элементом , соответствовала бы истинной, испытываемых в реальных услови х при аналогичном пространственном расположении парусной доски и ветра. Через блок 15 определени  нат жени  гибких т г осуществл етс  контроль за величиной нат жени  работающей в данный момент гибкой т ги, чтобы поддерживалось нат жение, определ емое сигналом блока 9. При наличии отклонени , сигнала блока 15 от величины, заданной блоком 9, блок 28 управлени  серводвигател ми вырабатывает сигнал, устран ющий это рассогласование. Это св зано с тем фактором, что парусное вооружение при управлении парусной доской описывает различные траектории внутри конуса, верщиной которого  вл етс  щпор мачты (шарнир в месте креплени  мачты, к/корпусу доски), и на разных курсах относительно ветра, когда угол атаки и пространственна  ориента.ци  парусного вооружени  мен ютс , сила нат жени  гибкой т ги может быть одинаковой . При этом серводвигатель либо стравит гибкую т гу, либо подберет. Ком.мутатор 16, сопоставл   соотношение сигналов датчика 14 угла поворота доски, датчика 4 угла и скорости ветра и датчика 3 угла поворота мачты, подключает к блоку 28 соответствующий серводвигатель 17, 18 или 19. Вентил тор 5 имеет возможность перемещатьс  в пределах небольщого сектора по направл ющей.

Спортсмен дренируетс  на тренажере следующим образом.

Встав на корпус 1 доски, он балансирует, ощуща  остойчивость корпуса, близкую к реальной. Подн в мачту имитатора 2 парусного вооружени  и закручива  ее на ветер, спортсмен будет испытыва.ь нагрузки, схожие нагрузкам на галсе. При усилении ветра , отходах и заходах электронный блок 7 управлени  будет отрабатывать изменение нагрузок на имитаторе 2 парусного вооружени , -на которые  хтсмен должен активно реагировать, чтобы не упасть с корпуса доски . Дл  поворота оверщтаг  хтсмен приводит парусную доску к ветру, нат жение гибких т г ослабевает, в соответствии с сигналом электронного блока 7 управлени  происходит переключение серводвигателей (17 на 18 или, наоборот, 19 на 17) и  хтсмен ставит парусную доску на новый галс. Дл  тренировки поворота фордевинд, например с левого галса курса бейдевинд, когда работа ет серводвигатель 17, спортсмен уваливает, коммутатор 16 подключает к блоку 28 серводвигатель 18. Увалив до курса фордевинд,  хтсмен вращает мачту против часовой стрелки (соверщает поворот относительно ветра).

0 При этом нат жение гибкой т ги 21, регулируемое электронным блоком 7 управлени  через электродвигатель, 18, ослабевает, а при «подборе паруса на ветер на новом галсе нат жение гибкой т ги 2 будет увеличиватьс .

Таким образом, в тренажере по технике управлени  парусной доской корпус доски имеет возможность вращатьс  в горизонтальной плоскости с одновременной имитацией остойчивости, а силовые приводы с по0 мощью электроники позвол ют создавать динамику реальных нагрузок на парусном вооружении.

По сравнению с базовым объектом-дощечкой , установленной в двух местах щарнирно на роликах, которую примен ют дл  отработки балансировки и координации движений при помощи ног и корпуса спортсмена при подготовке  хтсмеров-досочников, предлагаемый тренажер обладает следующими преимуществами.

0 Корпус доски имеет остойчивость, близкую к реальной. Наличие имитатора парусного вооружени , позвол ющего посредством силовых приводов и электроники воспроизводить в динамике нагрузки, близкие к реальным , дает возможность обучать навы5 кам управлени , тренировать и отрабатывать реальные движени  и нагружать необходимые группы мыщц. Позвол ет тренировать повороты относительно ветра; оверщтаг и фордевинд, так как имитирует разворот

парусной доски, который осуществл етс  по траектории с центром в центре бокового сопротивлени . Весь тренажер, в совокупности , позвол ет воспроизводить услови  тренировки , близкие к тренировке на воде, тем самым увеличиваетс  качество подготовки

5  хтсмена-досочника в осенне-зимний период, когда в силу климатических условий нельз  проводить тренировки на воде.

1в

Фиг. 2

/////////// ////V//////.

79 .3

7777727

ЛЛМ/

7T&

24

18

Claims (1)

1. ТРЕНАЖЕР ЯХТСМЕНА ПО УПРАВЛЕНИЮ ПАРУСНОЙ ДОСКОЙ, содержащий корпус доски, имитатор парусного вооружения, включающий мачту с уишбоном, датчик угла поворота мачты, датчик угла и скорости ветра, вентилятор с механизмом его перемещения по направляющей, датчик крена и дифферента доски и электронный блок управления, состоящий из блока оценки тягового усилия грота, блока определения кренящего момента, блока определения приводящего момента, блока определения циркуляции, блока определения остойчивости доски, первый вход которого связан с датчиком крена и дифферента доски, первый и второй входы блока оценки тягового усилия грота соответственно связаны с датчиком угла поворота мачты и датчиком угла и скорости ветра, а выход блока оценки тягового усилия грота подключен к первому входу блока определения кренящего момента, первому входу блока, определения приводящего момента и первому входу блока определения циркуляции, второй вход которого соединен с датчиком угла и скорости ветра, который также подключен к второму входу блока определения кренящего момента, третий и четвертый входы которого соответственно подсоединены к выходу блока определения приводящего момента и к выходу блока определения циркуляции, отли- чающийся тем, что, с целью повышения эффективности тренировки и обучения, в него дополнительно введены датчик угла наклона мачты, датчик угла поворота корпуса доски, блок определения натяжения гибких тяг, коммутатор, серводвигатели, гибкие тяги, эластичные элементы, постоянный кольцевой магнит, закрепленный на днище корпуса доски, секционный кольцевой электромагнит, блок управления серводвигателями, первый вход которого подключен к выходу блока определения кренящего момента, вто-. рой вход блока управления серводвигателями подсоединен к блоку определения натяжения гибких тяг, механически связанному с гибкими тягами, соединяющими через эластичные элементы серводвигатели и имитатор парусного вооружения, выход блока управления серводвигателями через первый вход коммутатора подключен к серводвигателям, второй, третий и четвертый входы коммутатора. соответственно подсоединены к датчику угла поворота мачты, датчику угла и скорости ветра и датчику угла поворота корпуса доски, который также подключен соответственно к второму входу блока определения приводящего момента, третьему входу блока определения циркуляции и второму входу блока имитации остойчивости, выход которого соединен с обмотками секционного кольцевого электромагнита, установленного жестко в горизонтальной плоскости под постоянным кольцевым магнитом, датчик угла наклона мачты подключен к третьему входу блока оценки тягового усилия грота,, к третьему входу блока определения приводящего момента и четвертому входу блока определения циркуляции, при этом корпус доски установлен шарнирно на вертикальном валу, проходящем через центр секционного кольцевого электромагнита. .

   SU „„ 1119059