Устройство для силовой подготовки спортсменов

 

Р 4

В.В.Борисов, А.С.Громов и С.А.ГрЬмов изобретения удового Красного

-АА.,Жданова

Ленинградский ордена Ленина и

Знамени Государственный универ (7l) Заяаители (54) УСТРОЙСТВО ДЛ СИЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ

СПОРТСМЕНОВ

Изобретение относится к спортивным тренажерам.и снарядам, в частности к устройствам для тренировки спортсменов, например пловцов, предназначенным для развития мышц конечностеи путем их нагружения в.

5 иэокинетическом режиме в соответствии с реальными нагрузками при тренировках в воде.

Известны тренажеры Хюттеля и экн 10 эерджени", в которых для создания . сил сопротивления использовано механическое трение контактирующиХ деталей и гидравлическое сопротивле1$ ние истечению жидкости через дроссель.ное отверстие, а также:тренажер с тележкой, установленной на наклонной скамейке, где сила сопротивления пропорциональна силе веса спортсмена.

Укаэанные тренажеры применяют комплексно для силовой подготовки пловцов 1 ).

Однако силовая характеристика каждого иэ указанных тренажеров в отдель" ности существенно отличается по характеру изменения во времени от гребковых усилий спортсмена в воде, и их применение порознь в тренировочном процессе малоэффективно.

Известен тренажер "мини-джи", содержащий корпус, смонтированный в нем барабан с тяговым шнуром и центробежный тормоз, выполненный в виде фрикционных дисков, на которые воздействуют через рычажную систему грузы, размещенные на валу, кинематически связанном через храповой механизм с барабаном с помощью редуктора (2).

Однако указанный тренажер сложен по конструкции и технологии изгоеов. ления, имеет значительную стоимость, а его силовая. характеристика не является полной аналогией изменению гребковых усилий во времени спортсмена-пловца.

874080

Известно также устройство для силовой подготовки спортсменов, содержащее свободно установленный на валу барабан с заполненной жидкостью внутренней полостью и тяговьм шнуром на наружной поверхности, поршень, размещенный внутри барабана на резьбовом участке вала и связан.ный с барабанцй, и дроссель в канале, соединяющем левую и правую полости барабана f3).

Недостатком указанного устройст-. ва является несоответствие сил сопротивления (сила сопротивления здесь прямо пропорциональна скорости дви.— жения поршня, барабана и тягового шнура) реальным гребковым усилиям спортсмена и возможность. утечки жидкости из барабана, что требует надежных уплотнений и постоянного обслуживания устройства прй эксплуатации.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для развития силы мышц, со- . держащее цилиндрический корпус, свободно установленный в корпусе на валу. барабан с тяговым шнуром и центробежный тормоз, выполненный в виде, по крайней мере, одного патрона с сердечником, закрепленного на фланце барабана с возможностью взаимодействия сердечника со стенкой корпуса 14 ).

Недостатками указанного прибора являются значительные габариты (диаметр корпуса до 400 мм) и недостаточная эффективность работы.

Значительная величина диаметра корпуса объясняется тем, что требуемый диапазон нагрузочных усилий (до 14-!5 кгс) достигается в нем количеством центробежных тормозов и размещаемых в нем сердечников, массой сердечников, диаметром барабана и скоростью его вращения

Характер изменения нагрузочных усилий, обеспечиваемый в указанном приборе с помощью центробежных тор1мозов по квадрату скорости вращения барабана, не соответствует в достаточ- 50 ной мере характеру изменения гребко. вьпс усилий. пловцов. В результате . уппловцов в процессе интенсивных тренирозок с помощью указанного устройства вырабатывается новый, допол- ss нительный навык, который большей частью существенно отличается от основного, плавательного навыка. Чем

4 чаще и интенсивнее пловец трениру- ется с помощью укаэанного устройства, тем прочнее становится этот навык.

Происходит заучивание движения, которое в дальнейшем будет мешать основному навыку (интерференция навыка).

Цель изобретения — повышение эффективности тренировки путем обеспечения соответствия нагрузочных усилий гребковьк усилиям пловца.

Эта цель достигается тем, что устройство для силовой подготовки спортсменов имеет, по крайней мере,.один башмак с выступами, расположенный между фланцем барабана и корпусом с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса и сердечниками при вращении, пружины различной жесткости, размещенные между сердечниками и башмаком, а фланцы имеют дополнительно пазы для размещения BblcTvttoB башмака, прн этом выВ ступы башмака расположены между сердечниками.

Кроме того, выступы башмака могут быть выполнены в виде конусов, вершины которых обращены к оси вращения барабана, при этом смежные образующие конусов параллельны друг другу.

Кроме того, сердечники могут иметь концевые конические участки, а башмак — лунки ппя них соответствующей формы.

При этом для обеспечения тренировки одной конечности корпус и барабан могут быть связаны между собой пружиной кручения.

На фиг. изображено устройство в аксонометрии с поперечным разрезом по центробежному тормозу и продольным вырнвом в корпусе (исходное положение),общий вид на фиг. 2 — то же, (при смещении сердечника к башмакам в центробежном тормозе); на фиг. 3 — устройство в аксонометрии с продольным разрезом вдоль барабана; на фиг. 4 — силовые характеристики устройства (кривая !) и иэвестного прибора для развития силы мышц (кривая l4). Здесь.же приведена кривая изменения гребковых усилий спортсмена пловца . во времени при плавании способом баттерфляй (кривая !!!).

Устройство для силовой подготовки спортсменов (фиг. !) содержит цилиндрический корпус !, свободно установленный в корпусе на валу 2 (сечение

874080 6 нусов параллельны смежным образумщим

15 и 16 конусов-выступов башмаков.

Благодаря этому повышена надежность действия устройства, так как каждый башмак может перемещаться как вдоль пазов 10 на своих выступах 9, так и вдоль конусов крайних сердечников при сжатых пружинах 8. Исключена возможность заклинивания, заеда ия подвижных деталей в устройстве при его работе.

Между башмаком 6 и сердечниками 7 ймеются зазоры (b), величина которь.х может быть переменной для различных сердечников. Сердечники так же, как и выступы башмака, могут быть выполнены иэ материала с большим удельным весом (например из стали, латуни)..

Число сердечников 7 может быть лю бое, а их размещение осуществляется в одной плоскости с выступами 9 башмака либо в двух и более плоскостях симметрично выступам 9. Благодаря этому также снижаются габариты и улучшаются характеристики устройства.

Башмаки имеют ограничители хода в радиальном направлении — пластины 23.

Корпус с друх сторон закрыт пластинами 24, которые сжянуты между собой с помощью стержней 25.

В корпусе выполнены продольные прорези 26 (фиг. 2), ширина которых может быть равна диаметру тягового шнура. Размещены указанные прорези в направлении намотки шнура вдоль барабана.

Барабан 3 и вал 2 могут быть связаны между собой пружиной 27 кручения (фиг. 3)- выполненной в виде цилиндрической винтовой пружины. Один конец 28 пружины 27 соединен с втулкой 29, на наружной поверхности которой выполнена винтовая нарезка 30.

Втулка 29 своим фланцем 31 (на фиг. 3 показан пунктиром) жестко связана с барабаном 3. Другой конец 32 пружины 27 соединен с втулкой 33, на на" ружной поверхности которой выполнена ,винтовая нарезка 34. Втулка 33 соединена с помощью шпонки 35 с валом 2, жестко связанным (на фиг. 3 не показано) с корпусом I .

Тяговый шнур соединен с лопаткой

36, выполненной, например по форме ладони спортсмена. вала условно смещено вдоль его оси эа плоскость поперечного сечения центробежного тормоза), барабан 3 с тяговым шнуром, имеющим левую 4 и правую 5 ветви, и центробежный тормоз, представляющий собой башмак 6, выпол» ненный в форме отрезка кольца, и сердечники 7. Между сердечниками и башмаком введены пружины 8, жесткостные характеристики которых мо- 1о гут быть различны. На башмаке выполнены выступы 9 (не менее двух штук)., которые входят в пазы 10 фланца барабана (на фиг. 1 фланцы барабана не обозначены). Наружная поверхность баш. мака покрыта лентой ll выполненной из материала с хорошими фрикционными свойствами, например из феррадо.

Число башмаков может быть любым, но предпочтительно три или кратное

1 трем. Барабан установлен на валу через подшипниковые втулки 12 (возможно применение подшипников качения), между которыми введено эластичное кольцо 13 (резина, войлок пластмасса ), и может быть выполнен составным из двух частей с кре- плением через дополнительные фланцы 14. Дополнительные фланцы 14 од новременно служат для разделения барабана на. участки намотки и сматывания левой и правой ветвей шнура.

Для увеличения массы подвижных деталей центробежного тормоза выступы башмаков могут быть выполнены в ви35. де двух конусов, вершины которых обращены к оси вращения барабана. Смежные образующие 15 и 16 конусов параллельны друг другу, что обеспечивает смещение каждого башмака 6 вдоль паео зов 10 ф анцев барабана в радиальном направлении. Выступы 9 башмака могут быть выполнены из материала с большим,. удельным весом (например из стали, латуни), что также увеличивает мас15 су подвижных в радиальном направлении деталей центробежного тормоза и, в конечном итоге, снижает габариты уст-. ройства.

Концы сердечников, обращенные к башмакам, имеют конические участки 17.

В башмаках напротив сердечников выполнены лунки 18, еоответствующие по форме коническим участкам 17. Образующие 19-22 конических поверхностей лу55 нок и сердечников, наиболее удален-. ных на башмаке и соответствующих сердечниках, параллельны между собой.

Одновременно указанные образующие коУстройство работает следующим образом.

Спортсмен попеременно тянет левую 4 и правую 5 ветви шнура.При применение пружины 27 кручения (Фиг. 3), которая закручивается при разматывании шнура с барабана. Далее пружина 27 возвращает аккумулированную в ней энергию, разворачивая барабан в исходное положение. Причем скорость возврата барабана в исходное положение будет несколько снижена действием центробежных тормозов (в

1,3-1,5 раза меньше, чем скорость вращения барабана при прямом ходе).

Диапазон нагрузочных усилий может быть существенно расширен эа счет выполнения поверхности барабана по копирной кривой, например бочкообразной формы. В этом случае начало дви- " жения барабана соответствует большим значениям его радиусов, когда сила сопротивления, приведенная к тяговому шнуру, сравнительно невысока, а в конце движения барабана сила сопротивления получит возрастание за счет уменьшения радиуса барабана. Такой режим работы необходим, например в случае использования предлагаемым устройством спортсменами разного раста, пола и физических возможностей.

Например, высокорослый спортсмен способен вытянуть шнур на длину 130160 см, а подросток — лишь на .длину

80-90 см, когда шнур будет смотан примерно с 60% поверхности барабана при сравнительно низких знамениях силы сопротивления устройства.

В связи с подключением в работу сердечников центробежных тормозов в определенной последовательности сила сопротивле..ия устройства формируется долж.ым образом, имитируя достаточно точно гребковое усилие спортсмена при плавании. Навыки, приобретегные спортсменом при работе на предлагаемом устройстве, практически ничем не отличаются от основ" ных, плавательных навыков. Эффективность тренировки спортсменов-пловцов существенно повьппается по сравнению с их тренировкой на известных устройствах.

Кроме того, оптимальность как фор мы башмаков (в том числе его выступов) и сердечников, так и их размещения .на барабане позволяет уменьшить габариты (диаметр ) устройства в 2-3 раза по сравнению с диаметром известного устройства и достичь величины 120-150 мм.

7 874080 8 этом барабан 3 приводится во вращение в соответствующую сторону. Одна ветвь шнура наматывается на барабан, а другая сматывается с него (фиг. 2 ), Под действием возникающей при spaщении барабана центробежной силы башмаки 6 центробежных тормозов перемещаются вдоль пазов 10 фланцев барабана на своих выступах 9 и прижимаются фрикционными лентами 11 к внут- 10 ренней стенке ципиндрического корпуса 1, создавая силу сопротивления вращению барабана (участок ОЦ силовой характеристики 1 на фиг. 4). По иере возрастания скорости вращения бараба- 15 на и увеличения центробежной си1ты сердечники 7 перемещаются от оси барабана к его наружной поверхности, сжимая пружины 8, размещенные между башмаком 6 и сердечниками. После выбора 2р зазора (6) между сердечником 7 (например средним сердечником, размещенным между выступами 9) и башмаком 6 конический участок 17 сердечника. захо- . дит в соответствующую лунку 18 баш-, 25 мака, и масса подвижных деталей центробежного тормоза становится равной сумме массы Вашмака и присоединившейся массы сердечника. Сила сопротивления вращению барабана при этом возрастает (участок t t2).

Далее к башмаку 6 прижимаются следующие сердечники 7 (например оба крайних сердечника, размещенных по обе стороны от выступов 9 башмака ).

Сила сопротивления вращения барабана возрастает при этом более резко, чем на первом и втором участках (участок tyt3} .

Следовательно, величинн силы сопротивления в устройстве зависит от скорости вращения барабана и массы сердечников, присоединившихся к башмаку.

На участке t+t @ силовой характеристики (фиг. 4) имеет место постоянство силы сопротивления P во времени t так как центростремительное ускорение барабана, развиваемое усилием спортсмена, имеет на ука 59 занном участке также постоянную величину

Наконец, участок tgt< соответствует отключению из работы сердечников ..в обратной последовательности по сравнению с их подключением в работу.

В случае тренировки спортсменом одной конечности (руки или ноги) в устройстве может быть предусмотрено

Формула изобретения

9 87

Дополнительно к изложенному пре ,Г имущества предлагаемого устройства следукицие:

1) простота конструкции и высокая ее технологичность", 2) отсутствие в конструкции остродефицнтных деталей и материалов;

3) широкая возможность по регу— лировке и настройке конструкции; иа« пример на гребковые усилия при любой способе плавания (кроль, баттерфляй, брасс);

4) возможность закрепления корпуса при любой ориентировке в пространстве„

5) высокая надежность и долговечность конструкции благодаря простой кинематике движения, деталей устройства и отсутствию нх соударений в процессе работы.

Стоимость предлагаемого устройства составит в условиях мелкосерийного производства 20-25 руб за одну штуку, в то время, как стоимость прибора по авт. св. У 469473 составляет не менее 40 руб., а стоииость тренажера по патенту США В 3640530 составляет, по данным рекламы, 129,5 доллара (модель N0.180) и 89,5 доллара (модель N0.101).

С учетом возможности отказа от, комплекса тренажеров, включающего несколько известных тренажеров и эквн-! валентного пЬ воздействию на спортсмена с предлагаемым устройством, экономия от использования изобретения возрастает в несколько раз и достигает 250-300 руб.!. Устройство для силовой*подготовки спортсменов, например пловцов, содержащее цилиндрический корпус, свободно установленный в корпусе на валу барабан с тяговым шнуром

4080 10 и центробежный тормоз, имекщий, по крайней мере, три сердечник, размещенные в радиальных пазах каждого фланца барабана, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности тренировки путем обеспечения соответствия нагрузочных усилий гребковым усилиям плов ца, оно имеет по крайней мэре, один

10 башмак с выступами, располож нный между фланцем барабана и корпусом с возможностью взаимодействия с внутренней поверхностью корпуса и сердечниками при вращении, пружины различной жесткости, размещенные между сердечниками и башмаком, а фланцы имеют дополнительно пазы для размещения выступов башмака, при этом выступы башмака расположены

20 между сердечниками.

2. Устройство по п. I, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, выступы башмака выполнены в виде конусов, вершины которых обращены к оси вра25 щения барабана, при этом смежные образующие конусов параллелвны друг другу.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что серЗ0 дечники имеют концевые конические участки, а башмак — лунки для них соответствующей формы

4. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения тренировки одной конечности, корпус и барабан связаны между собой пружиной кручения.

Источники .информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Плавание" — Сб. статей. Выпуск 1, М., ФиС,. 1979, с. 25-28.

2. Патент США У 3640530, кл. 272-83, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

В 549155, кл. А 63 В 21/22, 1977.

4. Авторское свидетельство СССР

Н 469473, кл. А 63 В 21/22, 1975 (прототип).

874080

Составитель С.Громов

Редактор В.Кванова Техред Т.Иаточка Корректор Н.Швыдкая

Заказ 9114 9 Тираж 420 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4