Тренажер для тренировки вестибулярного анализатора

 

Использование: тренажер для тренировки вестибулярного анализатора. Сущность изобретения: тренажер включает две соосно установленные разнозаходные передачи винт-гайка вращения и регулируемые упоры. Между разнозаходными передачами винт-гайка установлена муфта свободного хода двустороннего действия. На правозаходной передаче винт-гайка закреплена рамка с опорами для рук и ног. На левозаходной гайке передачи размещена рама, связанная со штурвалом с фиксатором для поворота винта-гайки в сагиттальной плоскости. 1 ил.

Изобретение относится к спортивному инвентарю, в частности к тренажерам для тренировки вестибулярного анализатора спортсмена.

Известно, что одной из особенностей функционирования вестибулярного анализатора является асимметрия полукружных каналов в пользу правых, т.е. реакция человека на вращение в левую сторону неравноценна реакции на вращение в правую сторону.

Поскольку в спортивной деятельности постоянно встречаются ситуации, требующие последовательных вращательных движений в разные стороны без пауз отдыха, особенно в игровых видах спорта и сложнокоординационных (гимнастика, прыжки в воду, фигурное катание, фристайл, прыжки на батуте и т.п.), возникает необходимость моделирования адекватных ситуаций в тренировочном процессе. При этом современные тенденции развития большинства видов спорта, направленные на увеличение скоростей и физических нагрузок, усложнение технического арсенала, требуют от спортсмена быстроты реакции, мгновенного ориентирования в экстремальных соревновательных ситуациях, исполнения технических приемов в минимальные отрезки времени. Это ведет к необходимости расширения функциональных возможностей спортсмена, повышения его психофизиологической устойчивости, особенно развития устойчивости и выносливости вестибулярного анализатора, который играет ведущую роль в реализации перечисленных задач.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является тренажер (а. с. N 1787461, А63В 22/00, 1990; Бюл. N2, 1993), который взят в качестве прототипа.

Достоинством указанного прототипа является то, что в нем сочетается вращательное движение спортсмена относительно оси с одновременным продольным перемещением вдоль нее. При совокупности этих движений осуществляется комплексное раздражение периферического отдела вестибулярного анализатора спортсмена (рецепторов отолитового аппарата и полукружных каналов). При этом тренажер автоматически подготавливается к последующей эксплуатации, что позволяет путем непрерывных повторений создавать условия для определения верхнего порога чувствительности полукружных каналов вестибулярного анализатора, допустимой нагрузки на него и повышения его выносливости. Регулирование величины хода L₁ (L₂) позволяет обеспечить необходимое время воздействия на вестибулярный анализатор.

Однако прототип не позволяет целенаправленно воздействовать на горизонтальный и фронтальные полукружные каналы вестибулярного анализатора, а также развивать функции сагиттальных полукружных каналов.

Указанный недостаток полностью устраняется в предлагаемом тренажере для тренировки вестибулярного анализатора спортсмена.

Цель изобретения состоит в повышении эффективности тренировочного процесса за счет использования регулируемого направления вращательного движения при наличии вертикального перемещения спортсмена и от совокупности движений одновременного вращения в сагиттальной плоскости (относительно горизонтальной оси), в результате чего создаются условия для комбинированного раздражения всех полукружных каналов, включая сагиттальный, и отолитового аппарата. При этом обеспечивается возможность дифференцированно развивать и совершенствовать устойчивость и выносливость правых и левых полукружных каналов (горизонтальных, фронтальных и сагиттальных) и отолитового аппарата к действию адекватного раздражителя, а также определять допустимую нагрузку на них.

При исследовании и развитии функций сагиттальных полукружных каналов на предлагаемом тренажере действуют следующие закономерности. Переворот спортсмена в сагиттальной плоскости на 180^o обеспечивает раздражение рецепторов сагиттальных полукружных каналов, а также влечет за собой изменение действия сил гравитации на рецепторы отолитового аппарата. Последнее обстоятельство является также отличительной чертой предлагаемого тренажера, так как при этом осуществляется знакопеременное воздействие на отолитовый аппарат, тогда как во всех известных ранее тренажерах возможно воздействие лишь в одном направлении. Для дифференцированного воздействия на сагиттальные полукружные каналы исключаются вращательные движения в горизонтальной плоскости и осуществляется только вращение спортсмена в сагиттальной плоскости, посредством чего изменяется положение тела в процессе тренировки (голова вверх, вниз).

Цель достигается тем, что для обеспечения постоянного цикла тренировки тренажер выполнен таким образом, чтобы в процессе его эксплуатации он автоматически возвращался в рабочее состояние и осуществлял регулируемое направление вращательного движения при вертикальном перемещении спортсмена. Это позволяет использовать его непрерывно и не затрачивать время на подготовку тренажера к дальнейшей работе. Для исследования и развития функции сагиттальных полукружных каналов и отолитового аппарата исключаются вращательные движения в горизонтальной плоскости и осуществляется вращение спортсмена только в сагиттальной плоскости, посредством чего изменяется положение тела в процессе тренировки.

В известных из науки и техники технических решениях в объеме проведенного патентного поиска тренажеры, позволяющие осуществлять непрерывное регулируемое вращение при вертикальном перемещении спортсмена, а также обеспечивать одновременно комбинированное раздражение всех полукружных каналов (горизонтальных, фронтальных и сагиттальных) и отолитового аппарата вестибулярного анализатора спортсмена, не обнаружены, что подтверждает соответствие изобретения критерию "существенные отличия".

На чертеже изображена кинематическая схема предлагаемого тренажера.

Тренажер включает две шариковые передачи типа "винт-гайка", где 1 гайка с левозаходной резьбой; 2 гайка с правозаходной резьбой; 3, 4 винт, состоящий из двух частей: одна левозаходная (3), другая (нижняя) - правозаходная (4). Части винта 3 и 4 между собой соединены через муфту свободного хода двустороннего действия 5, управление которой осуществляется диском 6. Диск 6 можно поворачивать влево или вправо, в результате чего за счет утапливания роликов в клиновые пазы осуществляется регулирование направления вращения корпуса муфты 5 (Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. М. Машиностроение, 1987, с.560). Шариковые передачи используются для уменьшения потерь на трение в передачах "винт-гайка", что позволяет уменьшить влияние веса тела спортсмена на вертикальную скорость его перемещения. Гайки 1 и 2 снабжены стопорными винтами 7 и 8. Внешняя рама (корпус тренажера) 9 жестко связана в верхней части с гайкой 1, в нижней с направляющей 10, которая с валом 11 образует цилиндрическую пару. На валу 11 установлены два регулируемых упора 12 и 13, которые могут фиксироваться в заданном положении стопорными винтами. Внутренняя рама 14 в своей верхней части жестко связана с правозаходной гайкой 2. В нижней части рама 14 жестко связана с валом 11, посредством которого подвижно соединена с внешней рамой 9 (корпусом тренажера). В верхней части внутренней рамы 14 имеются две опорные ручки 15, в нижней части рамы 14 имеются устройства для крепления стоп ног 16. В верхней и нижней частях направляющей 10 установлены упорные подшипники 17.

С целью обеспечения непрерывного тренировочного цикла необходимо повернуть тренажер на 180^o относительно его горизонтальной оси. Для этого установлен штурвал 18, посредством которого через ось 19 осуществляется поворот внешней рамы 9 (корпуса тренажера) вместе с внутренней рамой 14. Для исключения самопроизвольных поворотов штурвала 18 установлен фиксатор 20 с пружиной 21, управление которым осуществляется рукояткой 22. На штурвале 18 имеются два гнезда 23, которые посредством фиксатора 20 обеспечивают вертикальное положение внешней раме 9 (корпусу тренажера).

Для обеспечения одновременного комбинированного раздражения всех полукружных каналов (горизонтальных, фронтальных, сагиттальных) и отолитового аппарата вестибулярного анализатора необходимо для вращения спортсмена в горизонтальной плоскости вращать внешнюю раму 9 (корпус тренажера) посредством штурвала 18 при отжатом фиксаторе 20.

Способ тренировки реализуется на предлагаемом тренажере, работа которого осуществляется следующим образом. В соответствии с программой тренировки устанавливаются регулируемые упоры 12 и 13, которые определяют величину вертикального перемещения L₁ (L₂). Величина L₁ определяет в общей совокупности нагрузку на полукружные каналы одной стороны тела, величина L₂ на каналы противоположной стороны. При изменении величины L₁ (L₂) также осуществляется регулирование нагрузки на отолитовый аппарат. Указанные величины устанавливают с учетом уровня подготовленности спортсмена.

Спортсмен становится на внутреннюю раму 14 и закрепляет стопы ног посредством крепления 16. Для обеспечения необходимой безопасности спортсмена может быть использован страховочный пояс, который в этом случае крепится к вертикальным стойкам внутренней рамы 14 (не показан). Далее спортсмен одной рукой берется за опорную ручку 15, а другой поворачивает один из стопорных винтов 7 (8). Поворотом диска 6 обеспечивается необходимое направление вращения муфте свободного хода 5. Под действием веса тела спортсмена ходовой винт 3 вместе с муфтой 5 и внутренней рамой 14 получает вертикальное перемещение со скоростью V₁, а через передачу "винт-гайка" 1-3 и вращательное движение с угловой скоростью ₁. Направление вращения определяется направлением захода резьбы в передаче "винт-гайка". В данном случае резьба является левозаходной, и спортсмен будет вращаться по часовой стрелке.

В результате продольного движения рама 14 будет опускаться вниз до тех пор, пока упор 12 не дойдет до упорного подшипника 17. После чего рама 14 остановится, но будет совершать вращательное движение относительно вертикальной оси по инерции, так как включается муфта 5.

После остановки спортсмена тренер с помощью рукоятки 22 освобождает фиксатор 20 и посредством штурвала 18 поворачивает внешнюю раму 9 (корпус тренажера) на 180^o. Затем рама 9 фиксируется в вертикальном положении, после чего тренажер вновь готов к дальнейшей работе. Теперь спортсмен, находясь головой вниз, вновь будет вращаться с угловой скоростью ₁ и вертикально перемещаться со скоростью V₁. При этом винт 3 будет под весом тела спортсмена вворачиваться в гайку 1. Вертикальное перемещение будет продолжаться до тех пор, пока упор 13 не дойдет до второго упорного подшипника 17. После чего рама 14 прекратит продольное перемещение, но будет совершать вращательное движение по инерции, так как вновь включается муфта 5.

В соответствии с программой тренировки указанные циклы можно повторять. Для изменения направления вращения на противоположное (₂) необходимо стопорным винтом 7 зафиксировать винт 3 в гайке 1, а стопорным винтом 8 освободить винт 4 в гайке 2. Поворотом диска 6 обеспечивается переключение муфты 5 на необходимое направление вращения. В дальнейшем тренажер работает аналогично сказанному.

Путем изменения величин L₁ и L₂ регулируется время воздействия на вестибулярный анализатор спортсмена, а путем непрерывных повторений при регулировании направления вращения создаются условия для повышения его устойчивости и выносливости, особенно к нагрузкам, изменяющемся как по величине, так и по направлению действия раздражителя.

Для дифференцированного исследования и развития функции сагиттальных полукружных каналов и отолитового аппарата посредством стопорных винтов 7 и 8 исключается вращательное движение рамы 14. При отжатом фиксаторе 21 штурвалом 18 вращается рама 9 (корпус тренажера), в результате чего изменяется положение тела спортсмена в процессе тренировки.

Предложенный способ тренировки и сам тренажер для его реализации позволяют достичь следующего: существенно повысить эффективность тренировочного процесса за счет использования поступательного перемещения и вращательных движений в горизонтальной и сагиттальной плоскостях; использование этих движений позволяет повысить устойчивость и выносливость вестибулярного анализатора спортсмена к знакопеременным нагрузкам в более короткое время и с учетом особенностей функционирования полукружных каналов, то есть создать условия, позволяющие дифференцированно развивать функции правых и левых полукружных каналов в трех плоскостях и повышать их устойчивость к действию адекватного раздражителя; исследовать и развивать функции сагиттальных каналов и отолитового аппарата вестибулярного анализатора спортсмена; определить допустимые нагрузки на все элементы вестибулярного анализатора; развивать устойчивость и выносливость вестибулярного анализатора спортсмена в условиях одновременного комбинированного раздражения всех полукружных каналов и отолитового аппарата, то есть всех рецепторов вестибулярного анализатора. Одновременное комбинированное воздействие на все полукружные каналы должно осуществляться только после дифференцированного развития функций всех каналов (горизонтальных, фронтальных, сагиттальных) и достижения уровня устойчивости вестибулярного аппарата, позволяющего переносить одновременное комбинированное раздражение всех элементов вестибулярного анализатора.

Формула изобретения

Тренажер для тренировки вестибулярного анализатора, содержащий передачу винт-гайка вращения для придания спортсмену вращательного движения относительно вертикальной оси с одновременным перемещением вдоль нее, связанную с элементами для взаимодействия со спортсменом, регулируемые упоры и штурвал с фиксатором для поворота винта-гайки в ее сагиттальной плоскости, отличающийся тем, что он имеет дополнительную передачу винт-гайка с закрепленной на гайке рамой и муфту свободного хода двухзаходного действия, а средство для взаимодействия со спортсменом выполнено в виде рамки с опорами для рук и ног, при этом дополнительная передача винт-гайка выполнена левозаходной и установлена соосно первой передаче винт-гайка, последняя выполнена правозаходной, а муфта свободного хода установлена между этими передачами, причем рамка с опорами для рук и ног закреплена на правозаходной гайке, а штурвал с фиксатором связан с рамкой левозаходной передачи.

РИСУНКИ

Рисунок 1