Инерционный тренажер
Полезная модель относится к области спорта, развлечений и аттракционов. Инерционный тренажер состоит из корпуса в виде усеченного конуса, вращающегося вокруг своей наклонной оси от двигателя с приводом через систему ведущих и ведомых колес, обеспечивающих переменную скорость вращения, при этом по периметру корпуса выполнен борт ограждения с приспособлением обеспечивающим удержание пользователя при подъеме. Вход и выход в тренажер осуществляется через отверстие в вершине конуса. 1 ил.
Полезная модель относится к области спорта, развлечений и аттракционов. Тренажер создает ситуации, при которых человек испытывает физические нагрузки де-факто и вынужден на них реагировать, выполняя те же действия, что и на открытой местности.
Так известен способ тренировки спортсменов для развития координации движений при выполнении сложных движений человека в пространстве, осуществляемый, например, на батуте - сетке с резиновыми амортизаторами, предназначенной для выполнения прыжков, сальто и различных поворотов (БСЭ, М., "Советская энциклопедия", 1970, изд.3, т.3, с.124).
Этот способ тренировки позволяет отрабатывать технику координации движения тела при его перемещении в пространстве, но не позволяет создать достаточные физические нагрузки на человеческий организм при его перемещении в пространстве.
Известны также различные тренажеры, позволяющие создать физические нагрузки на различные группы мышц, но не позволяющие производить тренировку координации движения (РСТ 
94/27678, опубл. 08.12.94).
Способ тренировки координации движения, заключающийся в перемещении тела в пространстве с периодическим изменением его положения с силовым нагружением, который позволяет, развивать навыки позиционной устойчивости спортсмена за счет формирования реакции спортсмена на изменяемую по направлению и величине внешнюю нагрузку, направленную на вывод его из положения устойчивого равновесия (ЕР 0488436, опубл. 07.11.91), Данный способ позволяет отрабатывать некоторые движения, сочетающие координацию и выработку навыков по сохранению позиционной устойчивости спортсмена.
Так, например, известно устройство для тренировки координации движения для развития позиционной устойчивости спортсмена внешнему воздействию, заключающейся в формировании реакции спортсмена на изменяемую по направлению и величине внешнюю нагрузку, направленную на вывод его из положения устойчивого равновесия (RU 1776420, А63В 22/00, опубл. 23.11.1992).
Известный способ тренировки реализуется с использованием вращающейся платформы, которая получает регулируемое вращательное движение от электропривода. При этом специальным устройством может изменяться угол наклона платформы. Помещаемый на платформу спортсмен за счет большего ее диаметра может выполнять различные технические приемы при ее вращении. Это может быть удар по воротам, бросок в корзину и т.п., т.е. точностно-целевые приемы, а также сложнокоординационные приемы в гимнастике, фигурном катании и других видах спорта. Путем многократных повторений технических приемов наряду с развитием статокинетической помехоустойчивости у спортсменов формируются и сложнокоординационные двигательные навыки.
Недостатком известного способа тренировки является ограниченная возможность отработки координации движения при создании соответствующей физической нагрузки на различные группы мышц. Другим недостатком этого известного способа является то, что он основан па развитии уже имеющихся у спортсмена навыков сохранения позиционной устойчивости, которые являются результатом его физического развития, состояния вестибулярного аппарата и способности реагирования на изменяющиеся условия. Таким образом, данный способ больше направлен на развитие природных данных спортсмена, чем на формирование новых способностей.
Современные тенденции развития игровых видов спорта, направленные на увеличение скоростей и физических нагрузок, требуют от спортсмена быстроты мышления: ориентирования в экстремальных соревновательных ситуациях с учетом свойств покрытия игрового поля; исполнения правильно технических приемов в минимальные отрезки времени, сохранения при этом позиционной устойчивости независимо от вида, силы и направления силового воздействия, т.е. необходим высокий автоматизм действий в условиях статокинетических помех. Это требует расширения функциональных возможностей спортсмена, особенно повышения его статокинетической помехоустойчивости (позиционной устойчивости), а также повышения устойчивости и выносливости вестибулярного анализатора, который играет ведущую роль в реализации перечисленных задач.
Настоящая полезная модель предназначена для использования в инерционных тренажерах, которые предназначены для создания реальных физических ощущений.
Так, например в RU 85094, А63В 22/00, опубл. 27.07.2009, описан инерционный тренажер, который содержит корпус, приводимый во вращение от двигателя с приводом, обеспечивающим переменную скорость вращения и реверсирование, корпус выполнен в виде нижней части тора и установлен на опорных колесах, по крайней мере одно из которых связано с приводом его вращения, на опорной поверхности смонтирована пропущенная через центр площадки лифтовая шахта с дверными проемами для подъема пользователя на площадку, а на лифтовой шахте неподвижно закреплена карусель, которая выполнена с каретками перемещения в радиальном направлении относительно корпуса строп, предназначенных для прикрепления к пользователю, при этом корпус выполнен с возможностью заполнения водой и перетока ее через связанные между собой трубами коллекторы, один из которых смонтирован в верхней части стенки корпуса по периметру последнего, а другой - у площадки.
В RU 83929, А63В 21/00, опубл. 27.07.2009, описан инерционный тренажер, содержащий площадку на оси, приводимую во вращение от двигателя с приводом, обеспечивающим переменную скорость вращения и реверсирование, корпус расположен под платформой и выполнен в виде нижней части тора, в центре которого расположена ось платформы, окруженная площадкой с наклоном к оси, при этом корпус связан с приводом вращения оси, ось платформы выполнена в виде ствола лифтовой шахты с дверными проемами для подъема с площадки на платформу, а корпус выполнен с возможностью заполнения водой и перетока ее через связанные между собой трубами коллекторы, один из которых смонтирован в верхней части стенки корпуса, а другой у площадки.
В известных тренажерах аутовизуальные и мышечные нагрузки на спортсмена достигаются при движении по окружности, когда на тело действует сила инерции. Создание "центробежной силы" вызывает физическое ощущение, например: движение по склону горы для сноубордиста, или на воде для серфингиста. Она стремится отбросить его тело в направлении от центра, и чем дальше спортсмен находится от центра, тем сильнее будет тянуть и клонить его наружу. При этом создается иллюзия, что он стоит на наклонной плоскости. Если на такую поверхность налить воды, то она растечется ровным слоем. Корпус тренажера, заполненный некоторым объемом воды, при вращении моделирует склон горы, или водную поверхность гребень в виде серповидного месяца. Спортсмен вынужден предпринимать действия: мускульные усилия для закладывания виражей, наклоны для фиксации центра тяжести тела в пространстве и т.д., как реакцию на условия создаваемые тренажером, имитирующим выбранную среду. Работа тренажера основана на наличии сил инерции вращения, создающих поле центробежных сил, которое в силу выбранной конфигурации корпуса придает поверхности воды требуемую кривизну.
Недостатком данного решения является то, что в рамках тренировок не могут быть достигнуты реальные условия, в которых спортсмену придется выполнять те или иные технические приемы. Это обусловлено тем, что при вращении корпуса вода формирует на стенке корпуса относительно выровненную поверхность, соответствующую спокойному состоянию водной поверхности моря (океана). Истекание воды по трубопроводам коллекторной системы не позволяет сформировать волнение на поверхности и тем более волны, которые позволяли бы проводить тренировки в динамичном режиме, приближенном к реальному состоянию поверхности воды моря.
Данное решение принято в качестве прототипа.
Технический результат, который может быть получен при реализации предложенного устройств, заключается в повышении эффективности тренировки за счет создании эффективного, достаточно простого устройства тренировки, развивающей координацию движения и статокинетическую помехоустойчивость спортсмена внешнему силовому воздействию в реальных условиях, повторяющих условия проведения спортивного состязания.
Указанный технический результат достигается тем, что в инерционном тренажере, содержащем корпус, приводимый во вращение от двигателя с приводом, обеспечивающим переменную скорость вращения и реверсирование, при этом корпус выполнен одном и боковой стенкой, расположенной наклонно к дну и установлен на систему опорных колесах на опорной поверхности, по крайней мере одно из которых связано с приводом его вращения, корпус выполнен в виде усеченного конуса с отверстием у вершины и бортиком ограждения по периметру или усеченного параболоида с отверстием у вершины и бортиком ограждения по периметру, при этом продольная ось усеченного конуса или усеченного параболоида расположена наклонно по отношению к опорной поверхности, а над отверстием расположено ограждение, а также что внутренняя поверхность конуса или параболоида выполнена с элементами различного профиля.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретным примером, представленным на фиг.1 - представлено устройство тренажера инерционного типа в виде усеченного конуса.
Настоящая полезная модель рассматривает инерционный тренажер, который содержи корпус, приводимый во вращение от двигателя с приводом, обеспечивающим переменную скорость вращения и реверсирование, при этом корпус выполнен с дном и боковой стенкой, расположенной наклонно к дну и установлен на систему опорных колесах на опорной поверхности, по крайней мере одно из которых связано с приводом его вращения. При этом корпус выполнен в виде усеченного конуса с отверстием у вершины и бортиком ограждения по периметру или усеченного параболоида с отверстием у вершины и бортиком ограждения по периметру, при этом продольная ось усеченного конуса или усеченного параболоида расположена наклонно по отношению к опорной поверхности, а над отверстием расположено ограждение. Ко всему прочему корпус выполнен с возможностью изменения угла наклона его продольной оси вращения относительно опорной поверхности.
Ниже рассматривается пример исполнения такого инерционного тренажера.
Инерционный тренажер (фиг.1) представляет собой устройство типа центрифуги, состоящее из корпуса 1, вращаемого вокруг наклонной центральной оси посредством по крайней мере одного ведущего колеса 2, смонтированного в системе опорных колес 3, расположенных как под корпусом 1, так и по его бокам. Корпус опирается наружной поверхностью на эти колеса и при вращении по крайней мере одного ведущею колеса 2 за счет контакта последнего с корпусом 1 осуществляется передача вращения от ведущего колеса 2 корпусу 1. Корпус выполнен с дном и боковой стенкой, расположенной наклонно к дну и установлен на систему опорных колесах на опорной поверхности, при этом корпус выполнен в виде усеченного конуса с отверстием у вершины и бортиком ограждения по периметру или усеченного параболоида с отверстием у вершины и бортиком ограждения по периметру, при этом продольная ось усеченного конуса или усеченного параболоида расположена наклонно по отношению к опорной поверхности. Ведущее колесо 2 своей осью 4 через приводное устройство прямого преобразования вращающего момента или реверсное 5 связано с приводным двигателем 6 (как пример, такой двигатель может быть выполнен электрическим). Опирается корпус 1 тренажера через систему ведущих колес 2 и ведомых колес 3, расположенных вокруг корпуса 1, на опоры 7, которые в свою очередь крепятся к опорной поверхности 8 и как минимум к двум колонам 9. В центре корпуса 1 тренажера выполнен входной проем 10 (может быть выполнен в виде трапа или двери). Корпус 1 тренажера, оснащен бортом 11, с приспособлениями удержания 12 для подъема пользователя наверх для последующего спуска. Площадка 13 перед входом в тренажер. Круглая, неподвижная, направляющая опора 14, по которой скользит кромка корпуса 1 тренажера при вращении имеет самостоятельное крепление и предназначена для удержания корпуса в наклонном положении. Данная площадка может быть выполнена с возможностью изменения своего наклонного положения, что позволит регулировать угол наклона корпуса 1 относительно опорной поверхности 8. Неподвижное ограждение 15 защищает попадание предметов сверху во входную зону и может быть выполнена в виде сетки.
Основная идея тренажера заключается в том, что бы создать условия тренировки спортсмена, соответствующие реальным, в виде пересеченной местности, обеспечивающей практически любой склон. Это достигается при движении корпуса тренажера вокруг своей оси, когда любая точка корпуса описывает окружность в плоскости перпендикулярной оси вращения корпуса тренажера, а на пользователя дополнительно действует сила инерции вращения. Главная задача - создание склона пересеченной местности с различным уклоном и в зависимости от режима тренировки, выбирается маршрут по сложности трассы и угловая скорость вращения тренажера.
Рассмотрим четыре характерных точки корпуса тренажера, вращающегося наподобие наклонной центрифуги. В точке "А", где угол естественного склона наибольший, обеспечивается максимальный эффект скатывания вниз. В точке "Б" и "В" (расположенных по диагонали противоположно) угол между горизонтом земли и плоскостью корпуса тренажера в два раза меньше. Отсюда разница в скорости спуска, соответственно и длине отрезка маршрута проходимые за равные промежутки времени. В точке «Г» угол ровен нулю.
Корпус 1 тренажера имеет внутреннюю поверхность с элементами 16 различного профиля, установленные в разных точках внутренней поверхности корпуса для изменения местоположения пользователя, и при вращении моделирует склон горы с различным заданным рельефом. Пользователь вынужден предпринимать действия: мускульные усилия для закладывания виражей, наклоны для фиксации центра тяжести тела в пространстве и т.д., как реакцию на условия создаваемые тренажером, имитирующим выбранную среду. Работа тренажера основана на приведение в равновесие моментов импульсов двух физических тел - лыжника и корпуса тренажера. Выше было указано на то, что внутренняя поверхность тренажера имеет в каждой точке различное угловое соотношение между горизонтом земли и плоскостью тренажера и при некотором угле наклона, когда взаимодействующие силы, с учетом коэффициента трения скольжения придут в равновесие, то при дальнейшем увеличении угла наклона, начнется скольжение вниз. В какой-то момент времени за счет перехода в зону меньшего наклона и действия коэффициента сцепления лыжника с поверхностью тренажера начнется подъем лыжника в исходную точку, до тех пор, пока снова силы вызывающие спуск спортсмена на более низкий уровень не преодолеют силы сцепления. На практике это будут действия спортсмена в постоянном поиске "золотой середины". Отсюда все действия, как при спуске с горы. Этот эффект достигается вращением корпуса тренажера навстречу скатывания лыжника. Лыжник может находиться в неподвижном состоянии относительно неподвижного предмета на земле, при этом скользить по поверхности корпуса тренажера. И чем быстрее вращение тренажера, тем больше смещение в верхнюю его точку и как следствие увеличение скорости скольжения. Смотрится как бег на месте, т.е. в идеальном случае скорость спуска лыжника и скорость вращения тренажера равны, но противонаправлены. Другая ситуация, если выполнять спуск по ходу вращения. Здесь происходит сложение моментов тренажера и спортсмена.
Настоящая полезная модель промышленна применима, может быть реализовано с использованием известных технологий построения спортивных сооружений на предстоящих играх в городе Сочи.
1. Инерционный тренажер, содержащий корпус, приводимый во вращение от двигателя с приводом, обеспечивающим переменную скорость вращения, при этом корпус выполнен с дном и боковой стенкой, расположенной наклонно к дну, и установлен на систему опорных колес на опорной поверхности, по крайней мере одно из которых связано с приводом его вращения, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде усеченного конуса с отверстием у вершины и бортиком ограждения по периметру или усеченного параболоида с отверстием у вершины и бортиком ограждения по периметру, при этом продольная ось усеченного конуса или усеченного параболоида расположена наклонно по отношению к опорной поверхности, а над отверстием расположено ограждение.
2. Инерционный тренажер по п.1, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью изменения угла наклона продольной оси усеченного конуса или усеченного параболоида по отношению к опорной поверхности.
3. Инерционный тренажер по п.1, отличающийся тем, что он имеет приспособления для удержания пользователя при изменении его положения в пространстве.
4. Инерционный тренажер по п.1, отличающийся тем, что внутренняя поверхность конуса или параболоида выполнена с элементами различного профиля.
