Биомеханическое устройство для тренировки тяжелоатлетов

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19 63 В 69/(51 ИЯ ЗОБРЕ ЕТЕЛЬСТ А ВТОРСКОМУ льство ССС 3/00, 1985 КОЕ УСТРОЙСТВО ТЯЖ ЕЛОАТЛ ЕТОВ ляет повысить эффекутем развития упрувойств устойчивости та спортсмена. Устф 1 с установленковыми полыми грунными грузами. Внудиска установлен е вращающихвтулок 3 н сменных на втзамками 5почагаются штющиестройссвязью с пультемом на расст ним сменных грузов 4 с уровнем подого веса человесимости от цели содержат нем крышк пуса 8 и кры иков 10. новлен вибр элемента -жестко скорй 9 ки 9 то(, яло- еднГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Изобретение позвотивность тренировки пгих и спектральных сбиохимического аппараройство содержит гринымина его концах дисзами 2 и обычюыми сметри каждого полого Изобретение относися 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 ди. намических и пульсно-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 2инерционный 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 1. Двигатель4 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 1. 1 з. и. ф-лы, 7 ил. лыми гр) лами 2, а такжкак на обычной штанге,ных грузов 4, расположках 3 и фиксируемыхсамых концах грифа 1 раскерные разъемы 6, соединядля тренировки кабельнойуправления 7, устанавливании от самого устройстваЧисло полых дисков ивыбирается в соответствииготовленности и собственка (спортсмена) и в завитренировки.Диски 2 (фиг. 2 и 3пус 8 с закрепляемой наЦентральные отверстия корвыполнены в виде подшипВнутри корпуса 8 устасостоягц ий из инерционногоря 11 электромагнита 12ненного с корпусом 8.3Якорь 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 элементдеба- ланс 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 ре.гулятора напряжения, обеспечивающего управление одним параметром устройства частотой колебаний.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 (я-ор) или управляемый я-ор.В общем случае пульт управления 7 со держит блок ввода пакета программ 40, блок сравнения, вычисления и выработки 4модулированного управления (микропроцессор) 41, согласующий модулятор 42, датчики обратной связи 43, блок модулированного управления двигателями (задающий генератор колебаний) 44, усилитель сигна лов датчиков обратной связи 45 и блок отображения информации 46.Устройство работает следующим образом.Спортсмен устанавливает необходимыйвес штанги с помощью числа дисков 2, 10 грузов 4 и замка 5, ориентирует исходноеположение 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 выключа 20 тели 18, отключактщие электродвигатель 14в конце хода. Предохранение электродвигателя 14 от перегрузок осуществляется муфтой 9, соединяющей двигатель с червяком 5.Использование ограниченного угла пово 25 рота дисков 2 исключает скользящий контакт при подводе питания на электродвигатель 4, и позволяет использовать для этой цели один, полтора вигка подводящего кабеля вокруг грифа .Диск вибратора 2 таким образом кине.матически соединен с грифомчерез червячную передачу, которая исключает их самопроизвольный поворот, а обычные грузы- блины 4 устанавливаются, как принято, на вращаюпейся втулке 3, установленной 5 за дисками вибратора 2.Включаюгся ннбраторы путем подачи переменного напряжения на катушки электромагнита 2.Напряжение с задающего генератора частоты, с управляемыми по заданному про- "О 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 напряжения 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 50 зависеть от амплитуды колебаний якоря исоотношения весов якоря и всего устройства. Прн выбранном весе устройства амплитуду колебаний можно регулировать путем изменения величины подаваемого на электромагнит 12 напряжения, что регули рует величину амплитуды колебаний якоря исоответственно всего устройства. Спортсмен обычным образом осуществляет движение рывка или толчка и удержание биомеха 1567225нического тренировочно о у.з ройства, но цци этом на его биомеханический аппарат осуществляет тренирующее действие це 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 заданную скорость вращения электродвигателя 23 и включает его. С двигателя 2 З вращсцичрез муфту 26 передается на вал 24, установленный на тодшипниках 25 1 ебаланс 27 жестко соединен с валом 24 и вращается вместе с ним, вызывая круговую вибрацию корпуса гири 22. Крышка 28 за щищает электродвигатель 23, а цггеккерный разъем 29 и кабель ЗО обеспечивают свободное ма нипулирование активной гирсй и отклю. чецие ее блока управлцця 31. Возможс и вариант с автономным источникм питания в виде аккумулятора, устацоцлсццого ицосрдственно на гире.При тренировке с гцрс и цортсчц. изменяя ее положеццц протраптв, добивается необходимогс для тренировки направления дейсзвия колебаний В болеесложном варианте конструкции гири деба. ланс 27 может оьть вьщолцец ргулируемым, что позволят управлять цличиной амплитуды колебаний.Занятия с активной гац гц кцг вляется следуюгцим обра цм. Устаньцливакг необходимый всс гац 1 лц за счет чсццых грузов З 5, закрепляемых ца ч.ссивцых гайках 33 и 34, включаю г вибр;тор 36, например электрочагнитцый, ицомощьк блока питания 39 задают ему выбранную ча- тоту колебаний. Активной гангелы выполняют все те движения, какие приняты для занятий с гантельк. слива кабля 58 обс- печивает эти мацпубяции, а црц откло чении штепсельного разъема 37 активной гантелью можно пользоваться, как обычной.Работу пульт а управления 7 гассчотрим согласно блок-схемы биомхацичеко о устройства для тренировкиТяжелоатлетический биомеханический станок (фиг. 7, один канал) комплектуется ЭВМ, которая осуществляет контроль за про цессом тренировки спортсмена, выбор частоты колебаний осуществляется в соответствии с целью тренировки. Алгоритм работы ЭВМ по управлению значением частоты и направления вынужденных колебании:са)Яу,ть=ЯА,ть Зрби, ПЗСОЯ+а) 4 г+Зрбь 2) (ПЗг, + (- ГП, СОВЧрб З.(С 10 Цать.=Ко+ай, (пЗ + ( -ПЗ) СОВрбь 4),где Ю (1)- частота вынужденных колебаний ТБМС во времени; - закон изменения направле.ний, колебаний относительно горизонта;- начальный угол;- амплитуда колебаний ТБМС; яссьть 20Аь п 1, гпкоэффициенты основной часй Щтоты;гис коэффициент модуляционного изменения частоты;Ч, начальная фаза,Чрь , Чр 1 фантИЧЕСКИХ ЧатОт рабОЧ ИХбиохимичскцх циклов;и 44 УГЛОВаЯ ЧаетОта ВРаЩЕНИЯнаправления колебаний;1 - текущее время.,анцый алгоритм обеспечивает выбор режимов тренировки (частоты и направлс цця вынужденных колебаний активныхзвеньн спортсмена) ц парачетров настройки станка независимо от применяемоготица ЭВМ, датчиков и других промежуточных устройств, связывающих БМС с ЭВМ.(1 ри наличии программного блока алгоритм может реализоваться пакетом индивидуальных программ, конкретизирующих40 изченцце параметров во времени, длительность отрзков работы ц перерывов.Гакс т индивидуальных программ опредлятся, исходя из особенностей спортсмена ц пели тренировки, и может использоватья для развития с помощью био 45механического тренировочного устройствавсего комплекса физических качеств спортсмена: силы, быстроты, выносливости, ловкости, гибкости (в том числе растянутости и подвижности в суставах), а также направленносовершенствовать все свойства опорно-двигатлькго бцомехаццчекого аппарата спортсмена. балистические, упругие в том чилерастяцутость и подвижность в суставах,спектрально-волновые, адаптационцыцсвойство устойчивости.55 Взачосвязь блоков пульта управленияотображена на фиг. 7, а последоватльность действия при работе устройства состоит н следующем7Оператор (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, обеспецивающую заданный режим работы двигателей и вибраторон.Точность исполнения задания двигателями 12, 14 (23), (36) контролируется датчиками 43 обратной связи, устанавливаемыми 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 велицина 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, исключаю 5 цие 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, соединяющих устройспвос 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 обеспечивает активное согласоваиие работы всех звеньев и систем организма, а также интенсивное восстановление био потенциальной энергии с приростом, что вообще говоря, характерно для 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 общефизицеских оздоровительных занятиях. Устройстно может быть помещено н направляющие с копиром или электромагнитным управлением осу 1 цествлять изменение силы 25 сопротивления для обеспечения дополнительного облегчающего или утяжеляющего воздействия по заданному закону под любым углом (нертикальном, горизонтальном или промежуточном ) ФОр,и 5 ли и 5 005 е 1 ения1. Ьиомехани 5 еское устройство для тренировки тяжелоатлетон, содержащее гриф с писковыми гру зами, одни из которых выполнены полыми и несут установленные 35 н пих подпружиненные в радиальном направлении инерционные элементы, отличию.щеес тем, что, с целью повышения эффективности тренировки путем обеспечения динамических и импульсно-вибрационных ре жимон, инерционные элементы выполнены нвиде сердечников электромагнитов, а полые диски устанонле 5 ь 5 на грифе с возможностью поворота от смонтированных в них нриводон, при этом электромагниты и приводы связаны с дистанционным пультом 45 управления.2. Устройство по п. 1, отличающеесятем, цто н полости каждого поворотного диска смонтирована червячная передача, колесо которой закреплено на грифе, а церняк связан с валом двигателя.Составитель Г. ЦарапавРедактор И. Сегляник Техред И. Верес Корректор Л. Патаф,Заказ 282 Тираж 349 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР3035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д, 45Производственно. издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 01