Биомеханическое устройство для тренировки тяжелоатлетов

 

Изобретение позволяет повысить эффективность тренировки путем развития 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 - якорь 11 электромагнита 12. Якорь подвешен на пружинах 13. На валу установленного в полости диска двигателя 14 закреплен червяк 15. Червяк 15 установлен с возможностью взаимодействия с колесом 16. Колесо закреплено на грифе 1. Двигатель 14 и электромагнит 12 связаны кабелем с пультом управления. Пульт управления включает ЭВМ, с помощью которой регулируются параметры колебаний якоря 11 и поворота диска по заданному алгоритму. На биомеханический аппарат спортсмена воздействуют не только все штанги, но и динамическая составляющая, определяемая амплитудой, частотой, фазой и направлением колебаний инерционного элемента 11. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 А 63 В 69/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2I ) 4399897/30-12 (22) 03.03.88 (46) 30.05.90. Бюл. № 20 (75) Ф. К. Агашин (53) 685.648 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1194431, кл. А 63 В !3/00, 1985. (54) БИОМЕХАНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ТРЕНИРОВКИ ТЯЖЕЛОАТЛЕТОВ (57) Изобретение позволяет повысить эффективность тренировки путем развития упругих и спектральных свойств устойчивости биохимического аппарата спортсмена. Устройство содержит гриф I с установленными на его концах дисковыми полыми грузами 2 и обычными сменными грузами. Внутри каждого полого диска установлен

Изобретение относи ся к физической культуре и спорту и может найти применение при тренировке тяжелоатлетов и других спортсменов, связанных с развитием силы и точной динамической координации.

Цель изобретения — повышение эффективности тренировки путем обеспечения динамических и импульсно-вибрационных режимов.

На фиг. изображена тяжелоатлетическая 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 — гиря с вибратором, общий вид; на фиг. 5 — гантель с вибратором, общий вид; на фиг. 6— ехема, поясняющая возникновение тренировочного эффекта при управлении направлением колебаний; на фиг. 7 — блок-схема управления устройства.

Биомеханическое устройство для тренировкн тяжелоатлетов содержит гриф 1 с установленными иа его концах дисковыми по„„Я0„„1567225 А 1

2 инерционный элемент — якорь 11 элек тромагнита 12. Якорь подвешен на пружинах 13. На валу установленного в полости диска двигателя 14 закреплен червяк 15. Червяк 15 установлен с возможностью взаимодействия с колесом 16. Колесо закреплено на грифе I. Двигатель 14 и электромагнит 12 связаны кабелем с пультом управления. Пульт управления включает ЭВМ, с помощью которой регулируются параметры колебаний якоря 11 и поворота диска по заданному алгоритму

На биомеханический аппарат спортсмена во действуют не только все штанги, но и динамическая составляющая, определяемая амплитудой, частотой, фазой и направлением колебаний инерционного элемента II. I з. и. ф-лы, 7 ил. лыми грузами 2, а также вращающихся, как на обычной штанге, втулок 3 н сменныi tг.lр у з оoв 44, расположенных на втулках 3 и фиксируемых замками 5. На самых концах грифа 1 располагаются штеккерные разъемы 6, соединяющие устройство для тренировки кабельной связью с пультом управления 7, устанавливаемом на расстоянии от самого устройства

Число полых дисков и сменных грузов 4 выбирается в соответствии с уровнем подготовленности и собственного веса человека (спортсмена) и в зависимости от цели тренировки.

Диски 2 (фиг. 2 и 3) содержат корпус 8 с закрепляемой на нем крышкой 9.

Центральные отверстия корпуса 8 и крышки 9 выполнены в виде подшипников 10.

Внутри корпуса 8 установлен вибратор, состоягций из инерционного элемента -- якоря 1 электромагнита 12, жестко соединенного с корпусом 8.

1567225

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 червяком 15 и центральным червячным колесом 16, расположенным в подшипниках 10 корпуса 8 и крышки 9.

На червячном колесе расположен упор 17, а в корпусе два конечных выключателя 18, ограничивающие угол поворота червячного колеса жестко связанного с грифом 1.

Для исключения поломок при перегрузках двигатель 14 связан с червяком 15 через предохранительную муфту 19.

Взаимная ориентация инерционных элементов 11 вибраторов и грифа 1 контролируется с помощью метки 20 на грифе и меток 21 на дисках 2. Устройство может быть выполнено в виде активной тренировочной гири или активной гантели.

Тренировочная активная гиря (фиг. 4) и активная гантель (фиг. 5) содержат обычно только один вибратор, хотя их может быть и больше, например, в гантели могут быть установлены два вибратора. Ориентация направления колебаний вибраторов имеет либо исходное заданное направление, либо задается круговой и изменяется самим спортсменом ориентацией устройства в пространстве.

Тренировочная активная гиря (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 -- дебаланс 27.

Полость в корпусе 22 закрыта крышкой 28.

Штеккерный разъем 29 и кабель 30 соединяют тренировочную гирю с блоком управления 31. Блок управления 31 в данном, простейшем варианте биомеханического тренировочного устройства выполнен в виде регулятора напряжения, обеспечивающего управление одним параметром устройства ч а с тото и кол еб а н и й.

Активная гантель (фиг. 5) состоит из рукоятки 32, на концах которой расположены массивные части 33 и 34 со сменными грузами 35.

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

Пульт управления 7 (фиг. 7) ограничен штрих-пунктирной линией. Число его каналов определяется числом установленных двигателей и вибраторов. Пульт управления 7 представляет собой открытый пэсигматор (z-îð) или управляемый z-op.

В общем случае пульт управления 7 со. держит блок ввода пакета программ 40, блок сравнения, вычисления и выработки

4 модулированного управления (микропроцессор) 41, согласующий модулятор 42, датчики обратной связи 43, блок модулированного управления двигателями (задающий генератор колебаний) 44, усилитель сигна5 лов датчиков обратной связи 45 и блок отображения 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. Для этого помощник или тренер управляет поворотом дисков 2 путем включения электродвигателя 14. Электродвигатель 14 вращает червяк

"5 15 и поворачивает червячное 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 выключв20тели 18, отключактщие электродвигатель 14 в конце хода. Предохранение электродвигателя 14 от перегрузок осуществляется муфтой 19, соединяющей двигатель с червяком 15.

Использование ограниченного угла пово 5 рота дисков 2 исключ ает скользящий контакт при подводе питания на электродвигатель !4, и позволяет использовать для этои цели один, полтора вигка подводящего кабеля вокруг грифа !.

Диск вибратора 2 таким образом кинематически соединен с грифом через червячную передачу, которая исключает их самопроизвольный поворот, а обычные грузыблины 4 устанавливаются, как принято, на вращавшейся втулке 3, установленной

35 за дисками вибратора 2.

Включаются ннбраторы путем подачи переменного напряжения на катушки электромагнита 2.

Напряжение с задающего генератора частоты, с управляемыми по заданному Rpo4О граммой закону значениями амплитуды, частоты и фазы колебаний подается с помощью пульга 7 по кабелю через штепсельный разьем 6 на электромагниты 12.

Соответственно частоте пульсации на45 пряжения якорь 11 электромагнита совершает колебания. деформируя пружины 13.

В соответствии с третьим законом. Ньютона колебания якоря 11 передаются на все устройство с установленной частотой.

Амплитуда колебаний устройства будет

5р зависеть от амплитуды колебаний якоря и соотношения весов якоря и всего устройства. Прн выбранном весе устройства амплитуду колебаний можно регулировать путем изменения величины подаваемого на электромагнит 12 напряжения, что регули55 рует величину амплитуды колебаний якоря и соответственно всего устройства. Спортсмен обычным образом осуществляет движение рывка или толчка и удержание биомеха1567225 нического тренировочно) () у.з ройства, но I) f.u этом на его биомеханический аппарат осуществляет тренирующее действие Не только вес устройства, Но и динамическая составляющая, определяемая амплитудой, частотой, фазой и направлением колебаний.

Эта составляющая при соответствующих индивидуальных режимах согласует работу отдельных мышц и звеньев, обеспечивая за счет этого преодоление максимальных весов тяжелоатлетической штанги в условиях соревнований.

Кроме того, при наличии горизонтальной составляющей (фиг. 6) динамического усилия в биохимическом аппарате спортсмена вырабатываются структуры, способствующие надежному удержанию штанги, т. е. росту устойчивости биомеханического аппарата.

Работа с активной гиреи проходит следующим образом. Спортсмен на блоке управления 31 устанавливает заданнук> скорость вращения электродвигателя 23 и включает его. С двигателя 2З вращсни«через муфту 26 передается на вал 24, установленный на т)одп)ипниках 25 1ебаланс 27 жестко соединен с валом 24 и «рашается вместе с ним, вызывая круговую вибрацию корпуса гири 22. Крышка 28 за щищает электродвигатель 23, а цггеккерный разъем

29 и кабель ЗО обеспечивают свободное манипулирование активной ги рс и и от кл ючение ее блока управления 31. Возможс и вариант с автономным источник >м питания в виде аккумулятора, уста (>ил(нного )цпо(редственно на гире.

При тренировке (гирей спортсмен изменяя ее положение н пространстве, добивается необходимог() гьзя тренировки направления дейсз вия колебаний. В более сложном варианте конструкции гири деба. ланс 27 может быть выпоa)ICH регулируемым, что позвочяет управлять величиной амплитуды колебаний.

Занятия с dhTHBH()H г;;и ге )ью осх)ц(«г вляется следующим обра.н>м. У(таис) нливак) г необходимый Bt ñ гант сли If) «чет (чс нных грузов З5, закрепляемых на ч,>ссивных гайках 33 и 34, вклк>чаю г вибр )тор 36, например электрочагнитный, и (Il()Moll(I f() блока питания 39 задаюг ему выбранную частоту колебаний. Активной гантель ) выполHHIoT все те движения, какие приняты д IH занятий с гантельк>. 1лина кабеля 38 обсепечивает эти манипуляции, а при отклю чении штепсельного разъема 37 актинн(>й гантелью можно пользоваться, как обычной.

Работу пульт а управлении 7 расечогрим согласно блок-схемы биом«ханичееко) о устройства для тренировки.

Тяжелоатлетический биомеханический станок (фиг. 7, один канал) комплектуется

ЭВМ, которая осуществляет контроль за процессом тренировки спортсмена, выбор частоты колебаний осуществляется в соответствии с целью тренировки. Алгоритм работы ЭВМ по управлению значением частоты и направления вынужденных колебаний: (а)

Яъ,тг» () =ЦА,тг» х>рб >), ° пз соя (((х +

a) (г

+хргг, t) {пз, +(1 — гп. совхрг з,. -(4)) 10

Я()(тьи<. (t) = O(,à+ Щ, ° t(ftl» + (!— пз ) COSVp()u4) гдето (t) — частота вынужденных колебаний ТБМС во времени; — закон изменения направлений, колебаний относительно горизонта; — начальный у го.l; — амплитуда колебаний TbMC;

ГЯ((хтг:к>

Атр м ш, fTI -- коэффициенты основной час(4) (ф

3" У тоты; ти,, коэффициент модуляционного изменения частоты; у, начальная фаза; х>) . ). хрг фа,<тических частот рабочих биохимических циклов; (44(угловая частота вра щения направления колебаний;

4 — текугцее время. .)(анный алгоритм обеспечивает выбор режимов тренировки (частоты и направлс ния вынужденных колебаний активных звеньев спортсмена) и парачетров настрой35 ки с таHHH независимо оТ применяемого типа ЭВМ, датчиков и других промежуточных устройств, связывающих БМС с ЭВМ.

При наличии программного блока алгоритм может рс ализоваться пакетом индивидуальных программ. конкретизирующих

40 изченение параметров во времени, длительность отрезков работы и перерывов.

Г!ак(т HHuHHHдуальных программ опре деляется, исходя из особенностей спортcMåHа и пели треHировки, и может иcпользовать(я для развития с помощью био45 механического тренировочного устройства всего комплекса физических качеств спортсмена: силы, быстроты, выносливости, ловкости, гибкости (в том числе растянутости и подвижности в суставах), а также направленно совершенствовать все свойства опорно-двигательH()го биомехапического dппарата спортсмена: балистические, упругие в том числе растянутость и подвижность «cycTaf)aх, спектра IhMo-волновые, адаптационные и свойство устойчивости.

55 Вз IH «>cnHзь блоков пульта управления отображена на фиг. 7, а последовательность (ействия при работе устройства состоит н cледую(цем.

1567225

Оператор (тренер или сам спортсмен) измеряет на биомеханическом спектрометре диапазон частот активности данного спортсмена, выбирает индивидуальную программу тренировки и вводит ее в блок ввода программ 40. На блоке отображения информации 46 фиксируются основные заданные программой параметры: частота колебаний, направление, амплитуда и фаза.

Сигналы с блока ввода пакета программ

40 проходят через блок сравнения 41, который выдает сигнал на согласующий модулятор 42, обеспечивающий организацию работы вибраторов и двигателей, путем управления блоками 44 модулированного управления двигателями (питания), которые, получая энергетику от сети преобразуют ее в форму, обеспечивающую заданный режим работы двигателей и вибраторон.

Точность исполнения задания двигателями 12, 14 (23), (36) контролируется датчиками 43 обратной связи, устананливаемыми в соответствующих местах устройства, но функционально принадлежащими пульту управления. Сигнал с датчиков после усиления в усилителе 45 поступает в блок 41 сравнения (ЭВМ микропроцессор) для обработки и на блок 46 для отображения фактического режима работы устройства при тренировке и состояния спортсмена.

В блоке 4! сравнения сигналы с программы и датчиков обратной связи сравниваются, вычисляется величина ошибки, которая отображается, и формируется новый сигнал в блоке 42 для выведения устройства, а следовательно, и спортсмена на заданный режим работы. Алгоритм этого выведения по каждому параметру; частоты колебаний, направлению, фазе и амплитуде повторяется непрерывно в соотнетствии с длительностью и другими пределами определяемыми программой, установленной н блоке 40.

Это наиболее полная схема пульта управления 7. Возможны и его более простые варианты, например, исключающие цепь обратной связи, датчики и блок сравнения, В простейшем случае активной гири весь пульт управления может быть сведен к управляемому источнику питания электродвигателя (блок 44), . при этом упранление осуществляется вручную самим спортсменом.

Длина кабелей, < oединяющих . стройсl во с пультом 7, должна обеспечивать перемещение штанги при подъеме.

Придание вынужденных колебаний известным спортивным снарядом штанге, гире, гантели превращает их в активные биохимические тренировочные устройства. Эти устройства создают режим вынужденных колебаний активных биомеханическнх цепей, что способствует интенсивному излучению человеком биопотенциальной энергии в согласованной структуре. Такой режим излучения обеспеч ивает активное согласоваиие работы всех звеньев и систем организма, а также интенсивное восстановление био)5 потенциальнОЙ энергии с приростом, что вообще говоря, характерно д.пя любого вида трениронки. Однако занятия с активными биомеханическими снарядами интенсифицируют этот процесс, что позволяет достигнуть более высоких результатов как при спортивных тренировках, так и при общефизических оздоровительных занятиях. Устройстно может быть помещено н направляющие с кониром или электромагнитным управлением осуlllgcтвлять изменение силы

25 сопротивления для Обеспечения дополнительного облегчающего или утяжеляющего воздействия НО заданному закону под любым углом (вертикальном, горизонтальном или промежуточном) .

Фор,иуда и <об >е> ения

1. Ьиомеханическое устройство для тренировки тяже.гоатлетон, содержащее гриф с дисконы ми г1I, за ми, Одни из IcoTophl x выполнены полыми и несут установленные

З5 н них подпружиненные в радиальном направлении инерционные элементы, отличающеес» тем, что, с целью повышения эффективности тренировки путем обеспечения динами цoкнх и импульсно-вибрационных ре40 жимон, инерционные элементы выполнены н виде сердечников электромагнитов, а полые диски установя llbl на грифе с возможностью поворота от смонтированных в них нриводон, при этом электромагниты и приводы связаны с дистанционным пультом

45 управления.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, ITo н полости каждого поворотного диска смонтирована червячная передача, колесо которой закреплено на грифе, B ЧЕРНЯК Снязан С ВаЛОМ ДВИГатЕЛЯ.

1567225 ф1/2. 2

Б — б

1567225

1567225

Составитель Г. Царапав

Редактор И. Сегляник Техред И. Верес Корректор Л. Пата@

Заказ 1282 Тираж 349 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101