Система для тренировки мышц с использованием изменения нагрузки во время выполнения движения

 

Данная полезная модель относится к спорту и предназначено для общефизической подготовки и тренировки людей, а также может использоваться в лечебных целях в восстановительный период после полученных травм. С помощью тренажера можно развивать и укреплять мышцы рук, ног, спины, груди. Технический результат, который достигается в результате заявленной системы, состоит в возможности реализации любого алгоритма изменения нагрузки во времени, в том числе с учетом зависимости силы сокращения мышцы от ее длины, эффектов утомления, травмобезопасности при тренировке в эксцентрическом режиме. Данный результат достигается за счет того, что система для тренировки мышц с использованием изменения нагрузки во время выполнения движения содержит рабочую платформу, компрессор с ресивером, блок управления, датчики рабочего давления и положения рабочей платформы, представляющих собой датчики угла и/или перемещения, пневмопривод, который используется в качестве силового нагрузочного блока, а также клапаны регулировки давления в пневмосистеме, состояние которых контролируется блоком управления, который, в свою очередь, оперируя информацией с датчиков рабочего давления и положения рабочей платформы, задает алгоритм изменения рабочего давления для реализации заданного режима тренировки, причем сжатый воздух нагнетается при помощи компрессора с ресивером. Также в качестве силового нагрузочного блока помимо пневмопривода может быть использован электрический или гидравлический, или механический привод.

Данная полезная модель относится к спорту и предназначено для общефизической подготовки и тренировки людей, а также может использоваться в лечебных целях в восстановительный период после полученных травм. С помощью тренажера можно развивать и укреплять мышцы рук, ног, спины, груди.

Для физической тренировки в массовой физической культуре и спорте применяются различные тренажерные устройства, которые позволяют тренировать различные мышечные группы в разных режимах мышечного сокращения. Недостатком обычных тренажеров является использование лишь постоянной нагрузки и невозможность ее быстрого изменения во время выполнения движения. В то же время, например, хорошо известны высокоэффективные тренировочные методы, которые предполагают изменение тренировочной нагрузки, как в процессе выполнения движения, так и в разных движениях одной серии. Кроме этого нередко возникает необходимость автоматического поддержания определенной скорости движения на протяжении выполнения упражнения.

Тренировочная целесообразность использования изменяемой тренировочной нагрузки во время движения связана с тем, что сила, развиваемая сокращающейся мышцей, зависит от ее длины. Причем зависимость «сила - длина мышцы» для разных мышц и для разных индивидов может существенно различаться. Принимая во внимание эту особенность, становится очевидным, что использование постоянной (фиксированной) нагрузки во время выполнения движения малоэффективно для полноценной физической тренировки. Некоторые попытки использования тренировочного режима, в котором внешняя нагрузка изменяется во время движения, имели место в спортивной практике. Для этих целей использовался специальный эксцентрик, изменяющий момент силы на грузоблочных тренажерах. Форма эксцентрика подбиралась такой, чтобы изменение момента силы было наиболее эффективным для тренировки данной мышечной группы. К минусам данного метода тренировки можно отнести то, что процесс замены эксцентрика крайне трудоемок. Кроме того, данный способ можно реализовывать лишь на грузоблочных тренажерах, что, в свою очередь, резко ограничивает область его применения.

Так же известно, что напряжение в мышце, развивающиеся в негативной (эксцентрической) фазе движения (опускание груза, растяжение мышцы) гораздо выше, чем в позитивной (концентрической - подъем, сокращение мышцы). Поэтому для более эффективной тренировки используется следующий методический прием: занимающийся самостоятельно

поднимает снаряд (сокращение мышц), после чего помощники добавляют дополнительной отягощение, после этого занимающийся опускает снаряд (растяжение мышц) с увеличенной нагрузкой, затем дополнительной отягощение убирается и цикл повторяется заново.

Несмотря на высокую тренировочную эффективность данного метода тренировки, очевидно, что практическое его использование крайне затруднительно.

Тренировочная целесообразность использования изменения тренировочной нагрузки в течение серии циклических движений связана с утомляемостью мышц. Хорошо известно, что скоростно-силовые возможности мышц снижаются от повторения к повторению.

Принимая во внимание этот факт, в спортивной практике существует метод тренировки, при котором после каждого повторения (подъем-опускание снаряда) производят снижения нагрузки путем разгрузки снаряда. Трудоемкость данного метода тренировки накладывает серьезные ограничения на его использование.

Также известно, что для разных тренировочных целей (увеличение силы сокращения мышц, увеличение скорости сокращения мышц, увеличение объема мышц, повышение мышечной выносливости) существует свой, наиболее оптимальный скоростной режим выполнения тренировочных движений. Однако не все люди способны поддерживать нужную скорость движений в течение тренировки ввиду индивидуальных особенностей нервной системы.

Кроме того, следует отметить, что обычные тренажеры с отягощениями невозможно использовать при выполнении движений с большой скоростью и высоком темпе из-за их инерциальности.

Задача данной полезной модели - устранение вышеупомянутых недостатков.

Технический результат, который достигается в результате заявленной системы, состоит в возможности реализации любого алгоритма изменения нагрузки во времени, в том числе с учетом зависимости силы сокращения мышцы от ее длины, эффектов утомления, травмобезопасности при тренировке в эксцентрическом режиме.

Данный результат достигается за счет того, что система для тренировки мышц с использованием изменения нагрузки во время выполнения движения содержит рабочую платформу, компрессор с ресивером, блок управления, датчики рабочего давления и положения рабочей платформы, представляющих собой датчики угла и/или перемещения, пневмопривод, который используется в качестве силового нагрузочного блока, а также клапаны регулировки давления в пневмосистеме, состояние которых контролируется блоком управления, который, в свою очередь, оперируя информацией с датчиков рабочего давления и положения рабочей платформы, задает алгоритм изменения рабочего давления для реализации заданного режима тренировки, причем сжатый воздух нагнетается при помощи компрессора с ресивером.

Также в качестве силового нагрузочного блока помимо пневмопривода может быть использован электрический или гидравлический, или механический привод.

Краткое описание чертежей.

По биомеханическим характеристикам весь многочисленный парк тренажерных устройств условно можно подразделить на два класса: поступательные движения, вращательные движения.

На Фиг.1 представлена структурная схема размещения узлов на тренажерах реализующих поступательные движения, где 1 - платформа, 2 - пневмопривод, 3 - компрессор с ресивером, 4 - датчик угла и/или перемещения, 5 - датчики рабочего давления, 6 - пневмосистема, 7 - блок управления;

На Фиг.2 представлена структурная схема размещения узлов на тренажерах реализующих вращательные движения;

Для наглядности на рисунке представлены устройства для тренировки мышц ног.

Сущность системы

В системе используется пневмопривод (2) в качестве силового нагрузочного блока, а так же клапаны регулировки давления в пневмосистеме (6), состояние которых контролируют блоком управления (7), который, в свою очередь, оперируя информацией с датчиков рабочего давления (5) и положения (датчик угла или перемещения) (4) рабочей платформы (1) задает алгоритм изменения рабочего давления для реализации заданного режима тренировки. Сжатый воздух при этом нагнетают при помощи компрессора с ресивером (3). Следует отметить, что в качестве силового нагрузочного блока помимо пневмопривода может быть использован электрический, гидравлический, механический и любой иной способный выполнять данные тренировочные задачи. Однако использование пневмопривода является наиболее предпочтительным в связи с безопасностью для человека и высокой надежностью.

Заявляемая система может быть использована на любом типе тренажеров для тренировки следующих мышечных групп: разгибание/сгибание, ротация/супинация в голеностопном суставе; сгибание/разгибание в коленном суставе; сгибание/разгибание отведение/приведение в тазобедренном суставе; сгибание/разгибание, отведение/приведение, ротация/супинация туловища; сгибание/разгибание, отведение/приведение, ротация/супинация кисти; сгибание/разгибание, ротация/супинация в локтевом суставе;

сгибание/разгибание, отведение/приведение, ротация/супинация в плечевом суставе.

Обеспечение переменной нагрузки по ходу движения достигается следующим образом. В управляющее устройство (7) вводятся заранее запрограммированный профиль изменения нагрузки во время движения. Каждому показанию датчиков положения (4) соответствует определенная нагрузка (давление в пневмоцилиндре (2)), которая обеспечивается посредством клапанов сброса/накачки (6). Сжатый воздух нагнетается посредством компрессора с ресивером (3).

Обеспечение переменной нагрузки в разных фазах движения достигается за счет того, что управляющее устройство (7) имеет заранее запрограммированный режим со следующей логикой работы. В момент выполнения разгибания (перемещение рабочей платформы (1)) давление в пневмоцилинре (2) остается постоянным (установленным заранее) при достижении рабочей платформы (1) определенного положения (заранее определенным для конкретного занимающегося) в пневмоцилиндр (2) накачивается дополнительное давление (уровень которого запрограммирован заранее) посредством клапанов сброса/накачки (6). В результате этого сгибание (перемещение рабочей платформы) осуществляется с большим давлением, которое также остается постоянным на всем протяжении сгибания. При достижении рабочей платформой исходного положения информация с датчика перемещения пойдет сигнал в интегрирующий блок, после чего давление вновь снижается посредством клапана (6). Затем цикл повторяется. Сжатый воздух нагнетается посредством компрессора с ресивером (3).

Обеспечение переменной нагрузки в разных движениях реализуется следующим образом.

Управляющее устройство (7) имеет заранее запрограммированный режим со следующей логикой работы. Во время выполнения циклов сгибания/разгибания с постоянной (заранее установленной) нагрузкой посредством пневмоцилиндра (2) измеряется скорость перемещения рабочей платформы (1) посредством датчика перемещения (4). При этом испытуемому дается установка выполнять движение с максимально возможной для него скоростью. В процессе мышечного утомления скорость сокращения снижается и в момент достижения определенного порога (заранее установленного) подается сигнал в интегрирующий блок (7). С него, в свою, очередь подается сигнал на клапанов сброса/накачки (6) в результате работы которого давление снижается. Скорость мышечного сокращения несколько возрастает (ввиду сниженной нагрузки) после чего вновь начинает снижаться (ввиду утомления) пока не достигнет порогового уровня и т.д. Сжатый воздух нагнетается посредством компрессора с ресивером (3).

Поддержание постоянной скорости во время выполнения движения обеспечивается за счет того, что интегрирующее устройство (7) имеет заранее запрограммированный режим со

следующей логикой работы. В алгоритме запрограммированы (с возможностью изменения) два скоростных порога: верхний и нижний. Занимающемуся дается установка выполнять движения с максимально возможной для него скоростью. При достижении верхнего порога скорости от датчика положения (4) подается сигнал для повышения давления на определенную величину (пропорциональную уровню превышения порога). При достижении нижнего порога скорости подается сигнал для снижения давления на определенную величину (пропорциональную уровню превышения порога). Сжатый воздух нагнетается посредством компрессора с ресивером (3).

Таким образом, предложенное устройство позволяет реализовывать любой алгоритм изменения нагрузки во времени, в том числе с учетом зависимости силы сокращения мышцы от ее длины, эффектов утомления, травмобезопасности при тренировке в эксцентрическом режиме.

1. Система для тренировки мышц с использованием изменения нагрузки во время выполнения движения, отличающаяся тем, что содержит рабочую платформу, компрессор с ресивером, блок управления, датчики рабочего давления и положения рабочей платформы, представляющих собой датчики угла и/или перемещения, силовой нагрузочный блок, а также клапаны регулировки давления в пневмосистеме, состояние которых контролируется блоком управления, который, в свою очередь, оперируя информацией с датчиков рабочего давления и положения рабочей платформы, задает алгоритм изменения рабочего давления для реализации заданного режима тренировки, причем сжатый воздух нагнетается при помощи компрессора с ресивером.

2. Система для тренировки мышц с использованием изменения нагрузки во время выполнения движения по п.1, отличающаяся тем, что в качестве силового нагрузочного блока используют пневмопривод, электрический или гидравлический, или механический привод.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к спортивным тренажерам

 // 140076

Полезная модель относится к спортивной технике, а именно к тренажерам маятникого типа, предназначенных для проработки мышц ног, спины и пресса
Наверх