SU1567225A1 - Биомеханическое устройство дл тренировки т желоатлетов - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет повысить эффективность тренировки путем развити  упругих и спектральных свойств устойчивости биомеханического аппарата спортсмена. Устройство содержит гриф 1 с установленными на его концах дисковыми полыми грузами 2 и обычными сменными грузами. Внутри каждого полого диска установлен инерционный элемент -  корь 11 электромагнита 12. Якорь подвешен на пружинах 13. На валу установленного в полости диска двигател  14 закреплен черв к 15. Черв к 15 установлен с возможностью взаимодействи  с колесом 16. Колесо закреплено на грифе 1. Двигатель 14 и электромагнит 12 св заны кабелем с пультом управлени . Пульт управлени  включает ЭВМ, с помощью которой регулируютс  параметры колебаний  кор  11 и поворота диска по заданному алгоритму. На биомеханический аппарат спортсмена воздействуют не только все штанги, но и динамическа  составл юща , определ ема  амплитудой, частотой, фазой и направлением колебаний инерционного элемента 11. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

Изобретение относи1с  к физической культуре и спорту и может найти применение при тренировке т желоатлетов и других спортсменов, св занных с развитием силы и точной динамической координации.

Цель изобретени  - повышение эффективности тренировки путем обеспечени  динамических и импульсно-вибрационных режимов .

На фиг. I изображена т желоатлетическа  штанга с вибраторами, общий вид; на фиг. 2 - разрез А -А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - гир  с вибратором, общий вид; на фиг. 5 - гантель с вибратором, общий вид; на фиг. 6 - ехема, по сн юща  возникновение тренировочного эффекта при управлении направлением колебаний; на фиг. 7 - блок-схема управлени  устройства.

Биомеханическое устройство дл  тренировки т желоатлетов содержит гриф 1 с установленными на его концах дисковыми полыми 2, а также вращающихс , как на обычной штанге, втулок 3 м сменных грузов 4, расположенных на втулках 3 и фиксируемых замками 5 На самых концах грифа 1 располагаютс  штек- керные разъемы 6, соедин ющие устройство дл  тренировки кабельной св зью с пультом управлени  7, устанавливаемом на рассто нии от самого устройства

Число полых дисков и сменных грузов 4 выбираетс  в соответствии с уровнем подготовленности и собственного веса чеюве- ка (спортсмена) и в зависимости от цели тренировки.

Диски 2 (фиг. 2 и 3) содержат корпус 8 с закрепл емой на нем крышкой 9. Центральные отверсти  корпуса 8 и крышки 9 выполнены в виде подшипников 10.

Внутри корпуса 8 установлен вибратор, состо щий из инерционного элемента -  ьо- р  11 электромагнита 12, жестко соединенного с корпусом 8.

сл

ОЭ 1 is ND СЛ

Якорь 11 соединен с пружинами 13, которые закреплены в корпусе 8 и обеспечивают заданное направление его колебаний .

В корпусе 8 установлен двигатель 14, соединенный с черв ком 15 и центральным черв чным колесом 16, расположенным в подшипниках 10 корпуса 8 и крышки 9.

На черв чном колесе расположен упор 17, а в корпусе два конечных выключател  18, ограничивающие угол поворота черв чного колеса жестко св занного с грифом 1.

Дл  исключени  поломок при перегрузках двигатель 14 св зан с черв ком 15 через предохранительную муфту 19.

Взаимна  ориентаци  инерционных элемодулнрованного управлени  (микропроцессор ) 41, согласующий модул тор 42, датчики обратной св зи 43, блок модулированного управлени  двигател ми (задающий генератор колебаний) 44, усилитель сигна лов датчиков обратной св зи 45 и блок отображени  информации 46.

Устройство работает следующим образом.

Спортсмен устанавливает необходимый

вес штанги с помощью числа дисков 2,

10 грузов 4 и замка 5, ориентирует исходное положение штанги по метке 20 на грифе 1 и с меток 21 на дисках 2. Дл  этого помощник или тренер управл ет поворотом дисков 2 путем включени  электродвигател  14. Электродвигатель 14 вращает черв к

LJoan rnnan uyncniaunn ппсрцпиппил эле- -, с-г -)i-i

ментов 11 вибраторов и грифа 1 кон- |Э 15 и поворачивает черв чное колесо 16 вместролируетс  с помощью метки 20 на гри фе и меток 21 на дисках 2. Устройство может быть выполнено в виде активной тренировочной гири или активной гантели. Тренировочна  активна  гир  (фиг. 4) и активна  гантель (фиг. 5) содержат обычно только один вибратор, хот  их может быть и больше, например, в гантели могут быть установлены два вибратора . Ориентаци  направлени  колебаний

те с грифом 1, поскольку они жестко соединены друг с другом. Вращение диска 2 относительно грифа 1 ограничено упорами 17, воздействующими на конечные выключа20тели 18, отключающие электродвигатель 14 в конце хода. Предохранение электродвигател  14 от перегрузок осуществл етс  муфтой 19, соедин ющей двигатель с черв ком 15.

Использование ограниченного угла пововибраторов имеет либо исходное заданное 25рота дисков 2 исключает скольз щий коннаправление , либо задаетс  круговой и измен етс  самим спортсменом ориентацией устройства в пространстве.

Тренировочна  активна  гир  (фиг. 4) содержит соответствующей формы массивный корпус 22 с полостью, в которой установлены электродвигатель 23, и вал 24 на подшипниках 25. Электродвигатель 23 и вал 24 соединены муфтой 26. На валу 24 жестко закреплен инерционный элемент - деба- ланс 27.

Полость в корпусе 22 закрыта крышкой 28. Штеккерный разъем 29 и кабель 30 соедин ют тренировочную гирю с блоком управлени  31. Блок управлени  31 в данном, простейшем варианте биомеханического тренировочного устройства выполнен в виде ре гул тора напр жени , обеспечивающего управление одним параметром устройства - частотой колебаний.

Активна  гантель (фиг. 5) состоит из

такт при подводе питани  на электродвигатель 14, и позвол ет использовать дл  этой цели один, полтора вигка подвод щего кабел  вокруг грифа 1.

2Q Диск вибратора 2 таким образом кинематически соединен с грифом 1 через черв чную передачу, котора  исключает их самопроизвольный поворот, а обычные грузы- блины 4 устанавливаютс , как прин то, на вращающейс  втулке 3, установленной

35 за дисками вибратора 2.

Включаютс  вибраторы путем подачи переменного напр жени  на катушки электромагнита J2

Напр жение с задаюшлчо генератора частоты , с управл емыми по заданному про40 граммой закону значени ми амплитуды, частоты и фазы колебаний подаетс  с помощью пульта 7 по кабелю через штепсельный разьем 6 на электромагниты 12. Соответственно частоте пульсации наруко тки 32, на концах которой располо- 45 пр жени   корь 11 электромагнита совершажены массивные части 33 и 34 со смен ными грузами 35.

Массивные части (обе или только одна) содержат внутри вибратор 36, который через штепсельный разъем 37, кабель 38 соединен с блоком питани  39.

Пульт управлени  7 (фиг. 7) ограничен штрих-пунктирной линией. Число его каналов определ етс  числом установленных двигателей и вибраторов. Пульт управлени  7 представл ет собой открытый пэ- сигматор (s-op) или управл емый 2-ор. В общем случае пульт управлени  7 содержит блок ввода пакета программ 40, блок сравнени , вычислени  и выработки

ет колебани , деформиру  пружины 13.

В соответствии с третьим законом. Ньютона колебани   кор  11 передаютс  на все устройство с установленной частотой.

Амплитуда колебаний устройства будет

50 зависеть от амплитуды колебаний  кор  и соотношени  весов  кор  и всего устройства . При выбранном весе устройства амплитуду колебаний можно регулировать путем изменени  величины подаваемого на электромагнит 12 напр жени , что регули55 рует величину амплитуды колебаний  кор  и соответственно всего устройства. Спортсмен обычным образом осуществл ет движение рывка или толчка и удержание биомехамодулнрованного управлени  (микропроцессор ) 41, согласующий модул тор 42, датчики обратной св зи 43, блок модулированного управлени  двигател ми (задающий генератор колебаний) 44, усилитель сигна лов датчиков обратной св зи 45 и блок отображени  информации 46.

Устройство работает следующим образом.

Спортсмен устанавливает необходимый

вес штанги с помощью числа дисков 2,

10 грузов 4 и замка 5, ориентирует исходное положение штанги по метке 20 на грифе 1 и с меток 21 на дисках 2. Дл  этого помощник или тренер управл ет поворотом дисков 2 путем включени  электродвигател  14. Электродвигатель 14 вращает черв к

-, с-г -)i-i

|Э 15 и поворачивает черв чное колесо 16 вмес|Э 15 и поворачивает черв чное колесо 16 вместе с грифом 1, поскольку они жестко соединены друг с другом. Вращение диска 2 относительно грифа 1 ограничено упорами 17, воздействующими на конечные выключа20тели 18, отключающие электродвигатель 14 в конце хода. Предохранение электродвигател  14 от перегрузок осуществл етс  муфтой 19, соедин ющей двигатель с черв ком 15.

Использование ограниченного угла пово25рота дисков 2 исключает скольз щий контакт при подводе питани  на электродвигатель 14, и позвол ет использовать дл  этой цели один, полтора вигка подвод щего кабел  вокруг грифа 1.

2Q Диск вибратора 2 таким образом кинематически соединен с грифом 1 через черв чную передачу, котора  исключает их самопроизвольный поворот, а обычные грузы- блины 4 устанавливаютс , как прин то, на вращающейс  втулке 3, установленной

35 за дисками вибратора 2.

Включаютс  вибраторы путем подачи переменного напр жени  на катушки электромагнита J2

Напр жение с задаюшлчо генератора частоты , с управл емыми по заданному про40 граммой закону значени ми амплитуды, частоты и фазы колебаний подаетс  с помощью пульта 7 по кабелю через штепсельный разьем 6 на электромагниты 12. Соответственно частоте пульсации на45 пр жени   корь 11 электромагнита совершапр жени   корь 11 электромагнита совершает колебани , деформиру  пружины 13.

В соответствии с третьим законом. Ньютона колебани   кор  11 передаютс  на все устройство с установленной частотой.

Амплитуда колебаний устройства будет

зависеть от амплитуды колебаний  кор  и соотношени  весов  кор  и всего устройства . При выбранном весе устройства амплитуду колебаний можно регулировать путем изменени  величины подаваемого на электромагнит 12 напр жени , что регулирует величину амплитуды колебаний  кор  и соответственно всего устройства. Спортсмен обычным образом осуществл ет движение рывка или толчка и удержание биомеханического тренировочно: и i роиства, но пни этом на его биомеханический аппарат осуществл ет тренирующее действие не только вес устройства, но и динамическа  составл юща , определ ема  амплитудой, частотой , фазой и направлением колебаний. Эта составл юща  при соответствующих индивидуальных режимах согласует работу отдельных мышц и звеньев, обеспечива  за счет этого преодоление максимальных весов т желоатлетической штанги в услови х соревнований.

Кроме того, при наличии горизонтальной составл ющей (фиг. 6) динамического усили  в биохимическом аппарате спортсмена вырабатываютс  структуры, способствующие надежному удержанию штанги, т. е. росту устойчивости биомеханического аппарата.

Работа с активной гирей проходит следующим образом Спортсмен на блоке управлени  31 устанавливает заданную скорость вращени  электродвигател  23 и включает его. С двигател  23 вращение через муфту 26 передаетс  на вал 24, установленный на подшипниках 25 Дебаланс 27 жестко соединен с валом 24 и вращаетс  вместе с ним, вызыва  круговую вибрацию корпуса гири 22. Крышка 28 защищает электродвигатель 23, а штеккерный разъем 29 и кабель 30 обеспечивают свободное манипулирование активной гирей и отключение ее блока управлени  31. Возможен вариант с автономным источником питани  в виде аккумул тора, установленного непосредственно на гире.

iирей спортсмен, в пространстве, до- дл  тренировки наПри тренировке с измен   ее положение биваетс  необходимого правлени  действи  колебаний В более сложном варианте конструкции гири деба- ланс 27 может быть выполнен регулируемым , что позвол ет управл ть величиной амплитуды колебаний.

Зан ти  с активной пппечью вл етс  следующим обраюм. Устанавливаю необходимый вес гантели за счет сменных грузов 35, закрепл емых на массивных гайках 33 и 34, включаю вибратор 36, например электромагнитный, и с помощью блока питани  39 задают ему выбранную частоту колебаний. Активной гантелью выполн ют все те движени , какие прин ты дл  зан тий с гантелью. Длина кабел  Зй обеспечивает эти манипул ции, а при отклю чении штепсельного разъема 37 активной гантелью можно пользоватьс , как обычно}.

Работу пульта управлени  7 рассмотрим согласно блок-схемы биомеханическою устройства дл  тренировки.

Т желоатлетический биомеханический станок (фиг. 7, один канал) комплектуетс  ЭВМ, котора  осуществл ет контроль за процессом тренировки спортсмена, выбор частоты колебаний осуществл етс  в соответствии с целью тренировки. Алгоритм работы ЭВМ по управлению значением частоты и направлени  вынужденных колебаний:

(i)l

,ТЬЧ

Vpflui

),

mfcos((f« -f+vp6u2 , t) 1- m cosvpftuj, .tj)

10

JslaTb, (t) cco+wt tjnv-Hl -

- ГЦ, ) COSVpflu4)

где Mil IzlocTBM

(t)

an

AlhV

-частота вынужденных колебаний ТБМС во времени;

-закон изменени  направлений , колебаний относительно горизонта;

-начальный угол;

-амплитуда колебаний ТБМС;

5

0

5

0

5

0

V ma

mJ, m

коэффициенты основной частоты ;

V коэффициент модул ционного изменени  частоты; f« начальна  фаза, . vr iiij фактических частот рабочих

биохимических циклов; & углова  частота вращени 

направлени  колебаний; t - текущее врем .

Данный алгоритм обеспечивает выбор режимов тренировки (частоты и направлени  вынужденных колебаний активных звеньев спортсмена) и параметров настройки станка независимо от примен емого типа ЭВМ, датчиков и других промежуточных устройств, св зывающих ВМС с ЭВМ. При наличии программного блока алгоритм может реализоватьс  пакетом индивидуальных программ, конкретизирующих изменение параметров во времени, длительность отрезков работы и перерывов.

Паке индивидуальных программ опре дел етс , исход  из особенностей спортсмена и цели тренировки, и может использоватьс  дл  развити  с помощью биомеханического тренировочного устройства всего комплекса физических качеств спортсмена: силы, быстроты, выносливости, ловкости , гибкости (в том числе раст нутости и подвижности в.суставах), а также направленно совершенствовать все свойства опорно-двигательного биомеханического аппарата спортсмена , ба.тистические, упругие в том числе раст н тость и подвижность в суставах, спектрально-волновые, адаптационные и свойство устойчивости.

Взаимосв зь блоков пульта управлени  отображена на фиг. 7, а последовательность действи  при работе устройства состоит в следующем.

Оператор (тренер или сам спортсмен) измер ет на биомеханическом спектрометре диапазон частот активности данного спортсмена , выбирает индивидуальную программу тренировки и вводит ее в блок ввода программ 40. На блоке отображени  информации 46 фиксируютс  основные заданные программой параметры: частота колебаний , направление, амплитуда и фаза. Сигналы с блока ввода пакета программ 40 проход т через блок сравнени  41, который выдает сигнал на согласующий модул тор 42, обеспечивающий организацию работы вибраторов и двигателей, путем управлени  блоками 44 модулированного управлени  двигател ми (питани ), которые, получа  энергетику от сети преобразуют ее в форму, обеспечивающую заданный режим работы двигателей и вибраторов.

Точность исполнени  задани  двигател ми 12, 14 (23), (36) контролируетс  датчиками 43 обратной св зи, устанавливаемыми в соответствующих местах устройства, но функционально принадлежащими пульгу управлени . Сигнал с датчиков после усилени  в усилителе 45 поступает в блок 41 сравнени  (ЭВМ микропроцессор) дл  обработки и на блок 46 дл  отображени  фактического режима работы устройства при тренировке и состо ни  спортсмена.

В блоке 41 сравнени  сигналы с программы и датчиков обратной св зи сравниваютс , вычисл етс  величина ошибки, котора  отображаетс , и формируетс  новый сигнал в блоке 42 дл  выведени  уст ройства, а следовательно, и спортсмена на заданный режим работы. Алгоритм этого выведени  по каждому параметру: частоты колебаний, направлению, фазе и амплитуде повтор етс  непрерывно в соответствии с длительностью и другими пределами опре дел емыми программой, установленной в блоке 40.

Это наиболее полна  схема пульта управлени  7. Возможны и его более простые варианты, например, исключающие цепь обратной св зи, датчики и блок сравнени .

В простейшем случае активной гири весь пульт управлени  может быть сведен к управл емому источнику питани  электродвигател  (блок 44),. при этом управление осуществл етс  вручную самим спортсменом .

0

Ь

3

5

0

5

Длина кабелей, . оедин ющих устройство с пультом 7, должна обеспечивать перемещение шганги при подъеме.

Придание вынужденных колебаний известным спортивным снар дом штанге, гире, гантели превращает их в активные биохимические тренировочные устройства. Эти устройства создают режим вынужденных колебаний активных биомеханических цепей, что способствует интенсивному излучению человеком биопотенциальной энергии в согласованной структуре. Такой режим излучени  обеспечивает активное согласование работы всех звеньев и систем организма, а также интенсивное восстановление биопотенциальной энергии с приростом, что вообще говор , характерно дл  любого вида тренировки. Однако зан ти  с активными биомеханическими снар дами интенсифицируют этот процесс, что позвол ет достигнуть более высоких результатов как при спортивных тренировках, так и при общефизических оздоровительных зан ти х. Устройство может быть помещено в направл ющие с копиром или электромагнитным управлением осуществл ть изменение силы сопротивлени  дл  обеспечени  дополнительного облегчающего или ут жел ющего воздействи  по заданному закону под любым углом (вертикальном, горизонтальном или промежуточном)

Claims (2)

1. Формула изобреи ни 

   1 Биомеханическое устройство дл  тренировки т желоатлетов, содержащее гриф с дисковыми грузами, одни ил которых выполнены полыми и несут установленные ч них подпружиненные в радиальном направлении инерционные элементы, отличаю щеес  тем, что, с целью повышени  эффективности тренировки путем обеспечени  динамических и импульсно-вибрационных ре- лимов, инерционные элементы выполнены в виде сердечников электромагнитов, а полые диски установлены на грифе с возможностью поворота от смонтированных в них приводов, при этом электромагниты и приводы св заны с дистанционным пультом управлени .
2. 2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что в полости каждого поворотного диска смонтирована черв чна  передача , колесо которой закреплено на грифе, а черв к св зан с валом двигател .

   1

   16

   Фиг. 1

   Фиг. 2

   См

   s

   с:

   го

   Сл

   I

   fci

   ел

   O5

   to

   Ю

   СП

   to

   do

   JJ

   /

   J4

   37 38

   39

   I

   Фаг. 6

   Спортсмен

   (6АС)

   1 (22) (32)

   /4

   12 (13) (3d)

   л

   М

   40

   Оператор, тренер

   /

   эл.сеть

   42

   U

   Фиг. 7