Устройство для определения динамических характеристик спортивного инвентаря
Устройство для определения динамических характеристик теннисной ракетки содержит узел крепления теннисной ракетки, датчики, блок измерения, регистрации и индикации измеряемых параметров, соединенный с датчиками, приводной механизм в виде двигателя, который соединен с узлом крепления теннисной ракетки, а механизм крепления теннисного мяча выполнен в виде основания, упругого стержня и опорного элемента для него, причем один конец упругого стержня закреплен в основании, а на другом конце закреплен теннисный мяч. Опорный элемент также закреплен в основании, датчики размещены на сетке теннисной ракетки и теннисном мяче и электрически соединены с блоком измерения, регистрации и индикации измеряемых параметров. Узел крепления теннисной ракетки выполнен в виде цилиндрического корпуса, внутри которого размещена пружина кручения, один конец которого закреплен на выходном валу двигателя, а другой на валу механизма зажима ручки теннисной ракетки. Узел крепления теннисной ракетки снабжен стопорно-пусковым механизмом, выполненным в виде электромагнита со штоком, свободный конец которого размещен в отверстии диска, соединенного с валом узла крепления теннисной ракетки. Использование данного устройства позволит повысить точность измерения параметров струнной поверхности теннисной ракетки и степень автоматизации работы устройства. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области спортивной техники, в частности к устройствам для определения динамических характеристик спортивного инвентаря, и может быть использовано для определения изменения силы натяжения струнной поверхности теннисной ракетки и изменения упругости оболочки теннисного мяча в процессе испытаний.
Известна конструкция тренажера для игры в теннис, который снабжен средством для измерения скорости отскока мяча (патент США №4993709, А63В 67/10, 1991).
Данное устройство содержит мишень в виде сетки, элементы крепления и удержания мяча в виде гибкого троса, элементы для измерения скорости мяча после удара ракеткой.
Данное устройство удобно при использовании его как тренажера для отработки точности и силы удара, но оно не пригодно для определения динамических характеристик струн ракетки и упругости теннисного мяча.
Известно устройство для определения динамических характеристик струнной поверхности ракетки, представляющее собой теннисную ракетку со встроенным в ее обод тензодатчиками и электронной схемой, обеспечивающей получение и обработку информации, получаемой от датчиков (RU 2313380, А63В 51/12, 27.12.2007).
Данное устройство позволяет получать информацию на ободе о динамических характеристиках теннисной ракетки, о состоянии струнной поверхности сетки во время игры и передавать эту информацию тренеру для замены теннисной ракетки во время проведения соревнований.
Данное устройство не позволяет во время удара одновременно осуществлять измерение динамической характеристики струнной поверхности и мяча с достаточной степенью точности и, следовательно, получать необходимую информацию о состоянии материалов сетки и мяча.
Наиболее близким аналогом является патент FR 2562430, А63В 51/00, 1985, в котором охарактеризовано устройство для определения динамических характеристик теннисной ракетки, содержащее узел крепления теннисной ракетки, датчики, блок измерения, регистрации и индикации измеряемых параметров, соединенный с датчиками.
Недостатками известного изобретения являются сложность конструкции, низкая точность измерения динамических характеристик ракетки и недостаточная степень автоматизации процесса определения динамических характеристик.
Задачей заявленного изобретения является упрощение конструкции устройства, повышение точности измерения параметров струнной поверхности теннисной ракетки и степени автоматизации работы устройства.
Технический результат, заключающийся в устранении указанных недостатков в устройстве для определения динамических характеристик теннисной ракетки, содержащем узел крепления теннисной ракетки, датчики, блок измерения, регистрации и индикации измеряемых параметров, соединенный с датчиками, достигается за счет того, что оно снабжено приводным механизмом в виде двигателя, соединенным с узлом крепления теннисной ракетки, а механизм крепления теннисного мяча выполнен в виде основания, упругого стержня и опорного элемента для него, причем один конец упругого стержня закреплен в основании, а на другом конце закреплен теннисный мяч, при этом опорный элемент также закреплен в основании, датчики размещены на сетке теннисной ракетки и теннисном мяче и электрически соединены с блоком измерения, регистрации и индикации измеряемых параметров, узел крепления теннисной ракетки выполнен в виде цилиндрического корпуса, внутри которого размещена пружина кручения, один конец которого закреплен на выходном валу двигателя, а другой - на валу механизма зажима ручки теннисной ракетки, причем узел крепления теннисной ракетки снабжен стопорно-пусковым механизмом, выполненным в виде электромагнита со штоком, свободный конец которого размещен в отверстии диска, соединенного с валом узла крепления теннисной ракетки. Блок измерения, регистрации и индикации измеряемых параметров выполнен в виде последовательно соединенных усилителя, аналогового преобразователя и компьютера. Датчики выполнены в виде пьезоэлементов. Упругий стержень механизма крепления теннисного мяча выполнен из полипропилена.
На фиг.1 - общий вид устройства. На фиг.2 - то же, вид сверху.
Устройство содержит узел крепления теннисной ракетки, снабженный цилиндрическим корпусом 1, внутри которого размещена пружина кручения 2, закрепленная своими концами соответственно на выходном валу электромотора 3 и валу 4 механизма зажима ручки теннисной ракетки 5.
Узел крепления теннисной ракетки снабжен стопорно-пусковым механизмом, включающим электромагнит 6 с подпружиненным штоком 7, свободный конец которого размещен в отверстии кронштейна 8, жестко соединенного с валом 4 механизма зажима теннисной ракетки.
Устройство снабжено также механизмом крепления теннисного мяча, который содержит упругий стержень 9, выполненный, например, из полипропилена с возможностью его упругого изгиба под действием удара ракеткой по мячу, и опорный элемент 10, закрепленные на основании 11. На свободном конце стержня закреплен теннисный мяч 12. На внешней поверхности стержня 9 и поверхности опорного элемента 10 размещены электроды соответственно 13 и 14 с возможностью их электрического контактирования между собой при исходном положении мяча перед ударом по нему теннисной ракеткой. На внешней поверхности мяча закреплен датчик 15, а на струнах теннисной ракетки 5 закреплен датчик 16. Оба датчика соединены с блоком измерения, регистрации и индикации измеряемых параметров 17, который выполнен в виде последовательно соединенных усилителя 18, аналого-цифрового преобразователя 19 и компьютера 20.
Представленная схема управления устройством содержит источник электрической энергии 21, элемент включения устройства в виде кнопки 22, реле 23 с контактной группой 24. Контактная группа 24 через реле времени 25 соединена с двигателем 26, а реле 25 соединено с электромагнитом 6, подпружиненный шток которого 7 свободно размещен в отверстии диска 8, соединенного с валом 4 узла крепления теннисной ракетки.
Устройство работает следующим образом.
Перед включением устройства выставляется положение мяча относительно сетки теннисной ракетки таким образом, чтобы зона контакта мяча с сеткой в момент удара по мячу проходила через центр сетки или в точно заданной зоне удара на сетке.
После этого при помощи кнопки 22 включается устройство и ток, проходя через обмотку реле 23, обеспечивает замыкание контактной группы 24. При этом начинает работать двигатель 26 и происходит закручивание пружины 2.
После закручивания пружины до заданной требуемой величины, определяемой необходимой силой удара, срабатывает реле времени 25 и через некоторое количество оборотов двигатель останавливается. При этом шток 7 электромагнита 6 втягивается, выходя из зацепления с диском 8. Накопленная энергия в пружине 2 мгновенно передает вращение валу 4. Под действием силы удара ракеткой по мячу упругий стержень 9 изгибается и происходит размыкание контактов 13 и 14, а при возвращении стержня 9 в исходное положение, а мяча в стартовое положение контакты 13 и 14 замыкаются, двигатель вновь закручивает пружину до такого же усилия и цикл нанесения ударов по мячу повторяется в автоматическом режиме.
При нанесении ударов по мячу теннисной ракеткой датчики, установленные на сетке, измеряют ускорение сетки в зоне нанесения удара и время нахождения мяча на сетке, а датчик, установленный на мяче, измеряет ускорение мяча в момент отделения от сетки.
Полученные сигналы поступают в блок 17 измерения, регистрации и индикации параметров, в котором происходит усиление, преобразование, анализ и вывод на индикаторную панель - экран компьютера.
Устройство может работать непрерывно долго с заранее задаваемой и одинаковой силой в каждой серии ударов в автоматическом режиме, производя запись динамических характеристик сетки и мяча каждого удара. Устройство обеспечивает высокую производительность его работы.
Анализ полученных данных позволяет измерять силу натяжения струн сетки, ослабление силы натяжения за время ее использования после нанесения серии ударов по мячу, изменение упругих свойств мяча, что позволяет дать рекомендации об используемых материалах и возможности дальнейшей эксплуатации инвентаря.
Данное устройство может быть использовано для определения динамических характеристик спортивного инвентаря, используемого и в других видах спорта, например гандбол, футбол, хоккей, что расширяет его функциональные возможности.
1. Устройство для определения динамических характеристик теннисной ракетки, содержащее узел крепления теннисной ракетки, датчики, блок измерения, регистрации и индикации измеряемых параметров, соединенные с датчиками, отличающееся тем, что оно снабжено приводным механизмом в виде двигателя, соединенным с узлом крепления теннисной ракетки, а механизм крепления теннисного мяча выполнен в виде основания, упругого стержня и опорного элемента для него, причем один конец упругого стержня закреплен в основании, а на другом конце закреплен теннисный мяч, при этом опорный элемент также закреплен в основании, датчики размещены на сетке теннисной ракетки и теннисном мяче и электрически соединены с блоком измерения, регистрации и индикации измеряемых параметров, узел крепления теннисной ракетки выполнен в виде цилиндрического корпуса, внутри которого размещена пружина кручения, один конец которого закреплен на выходном валу двигателя, а другой на валу механизма зажима ручки теннисной ракетки, причем узел крепления теннисной ракетки снабжен стопорно-пусковым механизмом, выполненным в виде электромагнита со штоком, свободный конец которого размещен в отверстии диска, соединенного с валом узла крепления теннисной ракетки.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок измерения, регистрации и индикации измеряемых параметров выполнен в виде последовательно соединенных усилителя, аналого-цифрового преобразователя и компьютера.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчики выполнены в виде пьезоэлементов.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что упругий стержень механизма крепления теннисного мяча выполнен из полипропилена.
