Акробатическая дорожка широких возможностей

 

Сущность изобретения: дорожка содержит пневмокамеру с упругим покрытием, выполненную в форме параллелепипеда. Верхнее и нижнее основания связаны между собой стропами. Упругое покрытие выполнено за одно целое с верхним основанием камеры и имеет каналы на разных уровнях для размещения упругих прутьев. Каналы расположены в смежных слоях X-образно. Покрытие выполнено из легкого эластичного пористого материала. Поперечное сечение строп, каналов и прутьев представляет собой прямоугольник. Дорожка оснащена компенсатором потерь энергии при взаимодействии спортсмена со снарядом. Снаряд включает источник энергии, дозатор энергии, силовой элемент и промежуточную пневмокамеру для передачи механической энергии спортсмену при его отталкивании от дорожки. 9 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к техническим средствам спорта и является обычной принадлежностью спортивных залов.

В качестве аналога принята акробатическая дорожка [1] с упругим основанием в виде семейства цилиндрических пружин и армопокрытием. Главным, определяющим недостатком этой АД является отсутствие оперативной регулировки жесткости. Важнейшее требование, ныне предъявляемое к этого типа спортивным снарядам, не выполняется.

Прототипом избрана акробатическая дорожка [2] выполненная в виде пневмокамеры в форме параллелепипеда, верхнее и нижнее основания которого связаны между собой равномерно расположенными стропами связями с элементами для выборки их слабины, причем на верхнем основании камеры размещено упругое предохранительное покрытие.

Недостатки прототипа: неоправданная (для изделия данного функционального назначения) сложность при сомнительной ремонтоспособности, что указывает на непривлекательность технического решения для потенциального потребителя; ситуация травмоопасности. Она обусловлена отсутствием ровной опорной поверхности спортивного снаряда и наличием в мягком теле снаряда жестких угловатых предметов деталей выборки строп. Важнейшее требование безопасности, предъявляемое ныне к такого рода спортивным снарядам, не выполняется.

Цель изобретения состоит в создании совершенного спортивного снаряда акробатической дорожки, отвечающей требованиям как массового спорта, так и высочайшим требованиям подготовки спортсменов высокой квалификации.

Суть изобретения содержится в технических решениях, приносящих АД безопасность пользования, высокую эффективность действия, надежность в работе, а также в технологии изготовления, открывающей путь к серийному производству.

Ровная опорная поверхность обеспечивается армированием. При этом, с целью уменьшения уровня подвижных масс рабочей части АД и, таким образом, уменьшения инерционных потерь, элементы армирования выполняются в виде полос, пустотелых, с прямоугольным профилем поперечного сечения. Материал с высокой удельной прочностью. Это композит.

Выполнение армоэлементов в виде пустотелых полос является первым отличительным признаком.

С целью снижения потерь на трение при рабочих деформациях элементы армирования помещаются в "чулки прокладки" из антифрикционной резины или эластомера. Это второй отличительный признак.

С целью повышения надежности действия АД стропы выполняются в виде гибких лент, обладающих (материал, размеры) одновременно определенной способностью сопротивления деформации продольного изгиба и высокой изгибостойкостью.

Применение для строп вместо тросов лент с внесением несимметрии в выполнение (геометрия, свойства материала) строп есть третий отличительный признак. Именно наличие определенным образом внесенной несимметрии в выполнении обуславливает однонаправленность выброса стрелы прогиба.

С третьим отличительным признаком неразрывно связан четвертый взаимоориентирование строп: они своей широкой гранью (плоскостью грани) взаимно параллельны.

С целью повышения безопасности применяется демпфер безопасности: энергоемкий слой блоков пористой (открытые поры) резины, укладываемых под нижнее основание АД.

С целью уменьшения специфических потерь, обусловленных перемещением воздуха под нижним основанием дорожки при рабочих деформациях последнего, демпфер безопасности имеет верхнюю поверхность, повторяющую по форме рельеф нижнего основания пневмокамеры. Это пятый отличительный признак.

С целью предотвратить подсос и выталкивание воздуха из под нижнего основания АД при рабочих деформациях упругого основания снаряда и тем уменьшить потери энергии обмена, отбортовка камеры дополняется уплотняющий прокладкой для "герметизации по контуру". Это шестой отличительный признак.

С целью реализации "принципа дифференциальной адаптации" спортивного снаряда к разным по уровню силового проявления упражнениям в конце дорожки выделяется участок особых рабочих свойств. Последнее обеспечивается индивидуальной установкой давления газа и типоразмера легкосменных армоэлементов. Это седьмой отличительный признак.

Суть его в целенаправленном вмешательстве в процесс силового взаимодействия спортсмена со снарядом: внесении определенной добавочной порции энергии от постороннего источника энергии в "фазе отталкивания" спортсмена от опоры. Это восьмой отличительный признак.

Изобретение поясняется фиг.1-4, где на фиг.1,а изображена предложенная АД, аксонометрия; 1, б узел I на фиг.1,а; на фиг.2,а армопокрытие АД, "слой-полуфабрикат", показ пазов 5; 2, б АД, разрез Y-Y на фиг.1,б; 2,в схема, показывающая упорядоченное поведение строп; 2,г АД, армослой, разрез поперечный по армоэлементу, показ расположения тензодатчиков; на фиг.3,а компенсатор потерь, 3,б типовая осциллограмма силового взаимодействия спортсмена с упругой опорой АД: 1 без компенсатора, 2 с ним; 3,в силокодовая характеристика предложенной АД: сплошная линия без компенсатора, штриховая с компенсатором; 3, г зависимость: напряжение датчика тензомоста от размера х стрелы прогиба армопокрытия; к выбору времени опережения; на фиг.4,а компенсатор потерь, разрез; 4,б схема размещения двигателей.

П р и м е р 1. А. Статика, назначение элементов.

Предложенная АД выполнена в габаритах типового спортивного снаряда. Однако, теперь здесь две части: основная, на которой спортсмены выполняют общую часть комплекса упражнений и выделенная для завершающих упражнений, носящих обычно характер рекордных. Именно здесь размещается компенсатор потерь. Его наличие для каждого случая применения предложенной дорожки не является обязательным и может пользователем заказываться отдельно, дополнительно, если в этом возникает необходимость, а именно, необходимость подготовки спортсменов высокого класса.

На выделенном участке давление газа устанавливается и контролируется отдельно, поскольку он отделен от основной части гермоперегородкой.

Покрытие 1 (фиг.1-3) предложенной дорожки отличается от прототипа. Резина (эластомер) 2 легких прочих сортов дополняется армированием с помощью упругих полос 3-4 из материала, отличающегося наивысшей удельной прочностью (в данном примере это композит). Взаиморасположение элементов армирования Х-образное по слоям. С целью уменьшения подвижной массы АД армоэлементы выполняются коробчатыми, пустотелыми, что хорошо согласуется с технологией изготовления изделий из композитов. Особенностью изготовления покрытия дорожки является прием раздельного каландрирования, продуктом которого являются два слоя с готовыми пазами 5 для армоэлементов, в которые при склеивании их друг с другом и пневмокамерой закладываются полосы армирования в "чулках-прокладках" 6 из антифрикционной резины или эластомера.

Особенностью крепления строп 7 является применение клея. Использование при силовых нагрузках, имеющих место, соответствующего клея (например, "пероксидный адгезив") и наличии развитых привалочных площадок 8 способно обеспечить надежность соединения и не требует прибегать к перфорации камеры с целью образования связей строп с армоэлементами.

В нашем примере одна из широких граней строп выполняется как часть боковой поверхности цилиндра, (см. сечение Х-Х, фиг.1), при этом "провоцируется", предопределяется продольный изгиб с выбросом стрелы прогиба "в одном направлении" (фиг.2, в). Альтернативное решение выполнение стропы из материалов, разнящихся механическими свойствами, в виде, например, "сдвоенных", т.е. соединенных широкими гранями двух строп из разного материала. Конструкция напоминает биметаллические пластины температурных датчиков.

Расположение строп по точкам пересечения линий, делящих площадь основания на равновеликие квадраты. Ориентирование граней широкой гранью, все стропы расположены взаимопараллельно.

Материал строп обладающий возможно меньшей плотностью, стойкий против текучести при небольших, имеющих место, статических нагрузках, надежно работающий при многократных изгибах: применен найлон из группы полиимидов, литьевой.

По концам строп мягкие прорезиненные тканевые вставки 9. Это также отличительный признак. Режим работы растяжение, сменяемое продольным изгибом ударного порядка.

Демпферный слой 10 имеет профиль, повторяющий рельеф нижнего основания пневмокамеры.

Компенсатор потерь (фиг.3). Эта часть спортивного снаряда включает в себя следующие конструктивные образования: резервуар сжатого воздуха 11, служащий разовым источником "рабочего тела", клапан 12, быстродействующий с электроуправлением 12, раструб, образующий служебную камеру 14 с секциями решеток 15 формирования фронта волны давления.

Крепление пневмокамеры 16 к основанию совмещено с "герметизацией по контуру" применение уплотняющей прокладки 17.

Опорой для пневмокамеры служит стойкая против поперечного изгиба стальная конструкция решетка 18.

Динамика, взаимодействие элементов.

В основной части дорожки использование сп. снарядом происходит так же, как и традиционным. Особенность поведения имеет место на выделенном участке, а именно, с момента начала "фазы отталкивания", т.е. с момента, когда начинается движение опорной части снаряда после прохождения максимума стрельбы прогиба основания, его армослоя.

Эта программа действия реализуется с помощью одной из многих известных типовых схем управления пневмоклапанами, оснащенных пусковым органом.

Реализуется принцип: включение клапана, впуск воздуха на "заданное время" с наперед "заданным опережением".

"Заданное время" ставится в соответствии с длительностью "фазы отталкивания", точнее ее части при движении вверх опоры ног спортсмена.

"Время опережения" ставится в соответствии с общей инерционностью цепи элементов: электросхема-клапан-газ.

От какого момента делает отсчет "опережения" Какое событие используется Использована идея выработки "импульса на срабатывание" по факту образования ямки продавливания" армопокрытия АД.

"Время опережения" выбирается так, чтобы сжатый воздух, его волна давления, поступила в служебную камеру к моменту уменьшения стрелы прогибания армослоя.

Датчиком появления "ямки продавливания" является тензорезистор 19. Он и его провода 20 хорошо защищены механически и заэкранированы электрически (фиг.2, г).

С целью сделать условия пуска независимыми от разброса мест соударения, в тензомост введено несколько датчиков от разных по расположению армоэлементов.

Импульс на срабатывание по факту появления ямки продавливания "фабрикуется" срабатыванием микросхемы компаратора.

Органы контроля и управления компенсатором потерь выведены к рабочему месту тренера. Первоначальная установка компенсатора, его параметров срабатывания и профилактический контроль работы производится с помощью устройства, известного из патента N 013597,1991 "Способ контроля рабочих свойств акробатических дорожек и устройство для его осуществления".

Об отличительных признаках по примеру 1.

Характерным является наличием в нем: 1 резервуара сжатого воздуха с объемом, достаточным для разового действия устройства компенсации потерь энергии обмена при рабочем соударении спортсмена с сп.снарядом (как источника энергии для "компенсатора потерь").

2 служебной камеры, подвижная стенка которой является одновременно основанием рабочей камеры, т.е. "выделенного участка", (служащей звеном сп. снаряда, связующим с источником энергии резервуаром сжатого воздуха).

3 клапана пневматического, в "фазе отталкивания" спортсмена обеспечивающим с помощью управляющей схемы дозированную подачу сжатого воздуха, (т.е. рабочего тела как носителя энергии от постороннего источника).

П р и м е р 2.

Устройство, основные элементы, взаимодействие.

Данное техническое решение (фиг.4) также использует рабочую 16 и служебную 16' камеры: при этом служебная, лежащая под рабочей, обращена армослоем "вниз". Фиксация камер, как и в примере 1, осуществляется путем крепления отбортовки 21.

В этом техническом решении для покрытия потерь энергии применен другой источник энергии электpосеть (трехфазного тока).

Вмешательство же в процесс силового взаимодействия спортсмена со снарядом осуществляется с помощью силовых элементов семейства линейных (с "развернутым статором") трехфазных двигателей 22 (типовых, малой мощности, одинаковых, с ротором штоком в виде выдвижной малоинерционной, алюминиевого сплава пластины с профилем, обеспечивающим требуемый здесь закон изменения усилия "по ходу штока" и штатными "мягкими" ограничителями хода в 200 мм).

При включении линейных двигателей (соединенных параллельно) пластины-штоки (нормально закрепленные верхней своей частью в ответной части резины армослоя) производят организованное (фиг.4) силовое воздействие на основную пневмокамеру через служебную, повышая при деформации в них давление и этим увеличивая реакцию опоры для ног спортсмена "происходит явление компенсации".

Основанием для семейства двигателей является прочная платформа 23, опирающаяся на гидроцилиндр 24. С помощью дистанционного управления маслонасосом 25 можно изменять высоту размещения платформы, значит, возможный ход штоков двигателей и этим устанавливать нужную степень компенсации (указатель высоты платформы выводится на рабочее место тренера и градуируется в процентах степени компенсации). Выполняется это с помощью выше упомянутого устройство контроля рабочих свойств АД.

Как в примере 1, здесь применена типовая схема управления эл. двигателями (операции "включено выключено"), бесконтактные элементы которой обеспечивают необходимое быстродействие и точность выбора моментов включения и отключения.

Пусковые органы выполняются так же, как выше.

Об отличительных признаках устройства компенсации по примеру 2.

Характерным является наличие в нем: 1 источника энергии в виде сети трехфазного тока для компенсации потерь энергии обмена при силовом воздействии спортсмена с дорожкой.

2 служебной пневмокамеры с семейством линейных двигателей силовых элементов, равномерно размещенных под армослоем служебной камеры на регулируемой (по высоте положения) опоре, (выполняющей с "семейством" функцию связующего звена рабочей камеры с источником энергии).

3 электровыключателя включателя со схемой управления на бесконтактных быстродействующих элементах, обеспечивающего дозированную подачу энергии от сети питания к спортивному снаряду в "фазе отталкивания" спортсмена.

Экономическая или иная эффективность.

Предложенная АД обладает низкой себестоимостью и технологической приготовленностью к массовому производству (в облегченном варианте без компенсатора), она привлекательна для производителей сп. оборудования.

Широкие возможности как тренировочного средства делают предложенную акробатическую дорожку привлекательной для массового спорта.

Способностью удовлетворить требованию подготовки спортсменов высшего класса она привлекательна для профессионалов.

Формула изобретения

1. АКРОБАТИЧЕСКАЯ ДОРОЖКА ШИРОКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ, содержащая пневмокамеру с упругим покрытием, выполненную в форме параллелепипеда, верхнее и нижнее основания которого связаны между собой стропами, распределенными равномерно по площади, отличающаяся тем, что она снабжена компенсатором потерь энергии, а упругое покрытие выполнено за одно с верхним основанием пневмокамеры из легкого эластичного пористого материала с каналами на разных уровнях для размещения упругих прутьев с возможностью их замены, при этом каналы в разных уровнях расположены Х-образно друг относительно друга, а поперечное сечение строп, каналов и прутьев представляет собой прямоугольник.

2. Дорожка по п.1, отличающаяся тем, что прутья армирования выполнены полыми из прочного, изгибостойкого материала, например композита.

3. Дорожка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что прутья армирования помещены в оболочку, выполненную из антифрикционного эластичного материала, например из антифрикционной резины.

4. Дорожка по пп.1 - 3, отличающаяся тем, что стропы расположены одна относительно другой с соблюдением параллельности одноименных граней.

5. Дорожка по пп.1 - 4, отличающаяся тем, что, с целью получения одного, наперед заданного направления выброса стрелы прогиба строп, предотвращающего явление самоудерживания строп, последние выполнены с несимметричной фигурой прямоугольника в поперечно-продольном сечении и/или из разных по свойствам материалов в частях строп, прилегающих к широким граням последних.

6. Дорожка по пп.1 - 5, отличающаяся тем, что стропы соединяются с основаниями пневмокамеры через мягкие прорезиненные тканевые вставки.

7. Дорожка по пп.1 - 6, отличающаяся тем, что она снабжена демпфером, расположенным под нижним основанием пневмокамеры и повторяющим его профиль.

8. Дорожка по пп.1 - 7, отличающаяся тем, что она снабжена по периметру упругой прокладкой для герметичного крепления к полу.

9. Дорожка по пп.1 - 8, отличающаяся тем, что она имеет отдельно регулируемый по свойствам участок для выполнения упражнений, наиболее полно соответствующих физическим и профессиональным данным спортсмена.

10. Дорожка по пп.1 и 9, отличающаяся тем, что компенсатор потерь энергии содержит источник энергии, дозатор энергии и промежуточную пневмокамеру для передачи механической энергии спортсмену при его отталкивании от акробатической дорожки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4