Способ тренировки горнолыжников и сноубордистов и устройство для его осуществления
Способ и устройство предназначены для проведения тренировок горнолыжников и сноубордистов в спортивных залах и позволяют повысить эффективность тренировок путем имитации условий более близких к реальным. Имитацию прохождения поворотов осуществляют путем приложения усилия к имитаторам лыж или сноуборда, направленного перпендикулярно продольной оси имитаторов лыж или сноуборда, к центру имитируемого поворота. Изменяют угол продольного наклона имитаторов лыж или сноуборда в соответствии с имитируемым углом склона. Величину прикладываемого усилия устанавливают в прямой зависимости от величин угла продольного наклона и угла кантования имитаторов лыж или сноуборда. Закон изменения величины прикладываемого усилия выбирают в соответствии с законом изменения действия на спортсмена центробежной силы, зависящей от величин угла продольного наклона и угла кантования имитаторов лыж или сноуборда, в реальных условиях. Имитаторы лыж или сноуборда расположены на основании с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном продольной оси имитаторов лыж или сноуборда, и их кантования спортсменом. Силовой привод механически соединен с имитаторами лыж или сноуборда. Выход средства для определения угла кантования имитаторов лыж или сноуборда подключен к первому входу блока управления. Первый выход блока управления подключен к силовому приводу. Вход средства для изменения угла продольного наклона каждого имитатора лыжи или сноуборда подключен ко второму выходу блока управления. Передаточная характеристика блока управления выбрана исходя из условия обеспечения прямой зависимости между величинами угла продольного наклона и угла кантования имитаторов лыж или сноуборда, и развиваемым силовым приводом усилием. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к спортивному инвентарю для проведения тренировок горнолыжников и сноубордистов в спортивных залах, а также может использоваться для развлечений и в аттракционах.
Известен способ тренировки горнолыжников, реализуемый в устройстве, описанном в авторском свидетельстве СССР №1493272, МПК А63В 69/18, 1989 г., предусматривающий имитацию возникновения центробежной силы при прохождении поворота.
Известно устройство для тренировки горнолыжников, описанное в авторском свидетельстве СССР №1493272, МПК А63В 69/18, 1989 г., содержащее основание, на котором расположены имитаторы лыж.
Недостаток указанных способа и устройства - низкая эффективность тренировок, так как величина центробежной силы не связана с величинами углов кантования и наклона имитаторов лыж, что имеет место в реальных условиях.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип предлагаемого изобретения-способа, является способ тренировки горнолыжников и сноубордистов по патенту Российской Федерации №2233684, МПК А63В 69/18, 2004 г., согласно которому осуществляют имитацию прохождения поворотов путем приложения усилия к имитаторам лыж или сноуборда, направленного перпендикулярно продольной оси имитаторов лыж или сноуборда, к центру имитируемого поворота, и величину прикладываемого усилия устанавливают в прямой зависимости от величины угла кантования имитаторов лыж или сноуборда, а закон изменения величины прикладываемого усилия выбирают в соответствии с законом изменения действия на спортсмена центробежной силы, зависящей от угла кантования лыж или сноуборда, в реальных условиях.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип предлагаемого изобретения-устройства, является устройство для тренировки горнолыжников и сноубордистов по патенту Российской Федерации №2233684, МПК А63В 69/18, 2004 г., содержащее основание, имитаторы лыж или сноуборда, расположенные на основании, возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном продольной оси имитаторов лыж или сноуборда, а также с возможностью их кантования спортсменом, силовой привод, механически соединенный с имитаторами лыж или сноуборда, средство для определения угла кантования имитаторов лыж или сноуборда, выход которого подключен ко входу блока управления, выход которого подключен к силовому приводу,
Недостаток указанных способа и устройства - низкая эффективность тренировок, так как величина прикладываемой центробежной силы не связана с величиной угла продольного наклона имитаторов лыж или сноуборда, что имеет место в реальных условиях. В связи с этим, при имитации угла склона, путем изменения угла продольного наклона имитаторов лыж или сноуборда, величина прикладываемой центробежной силы будет неадекватной положению ног и туловища спортсмена в реальных условиях катания, поскольку на более крутых склонах лыжнику или сноубордисту для сохранения баланса необходимо одновременно опускать центр тяжести корпуса и более активно подавать корпус тела по направлению движения.
Задача изобретения - создание способа и устройства, в которых прикладываемая центробежная сила будет адекватной действиям спортсмена при реальном катании.
Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности тренировок путем имитации условий тренировок, более близких к реальным.
Сущность изобретения-способа состоит в следующем. Способ тренировки горнолыжников и сноубордистов предусматривает имитацию прохождения поворотов путем приложения усилия к имитаторам лыж или сноуборда, направленного перпендикулярно продольной оси имитаторов лыж или сноуборда, к центру имитируемого поворота. Отличительными признаками является то, что изменяют угол продольного наклона имитаторов лыж или сноуборда в соответствии с имитируемым углом склона, и величину прикладываемого усилия устанавливают в прямой зависимости от величин угла продольного наклона и угла кантования имитаторов лыж или сноуборда, а закон изменения величины прикладываемого усилия выбирают в соответствии с законом изменения действия на спортсмена центробежной силы, зависящей от величин угла продольного наклона и угла кантования лыж или сноуборда в реальных условиях, согласно выражению:
F=k mg tgα,
где F - величина центробежной сипы,
k - коэффициент, зависящий от угла продольного наклона имитаторов лыж или сноуборда,
m - масса спортсмена,
g - ускорение свободного падения,
α - угол кантования имитаторов лыж или сноуборда,
вынуждая спортсмена, с целью сохранения баланса, принимать положение, соответствующее положению при реальном катании.
Сущность изобретения-устройства состоит в следующем. Устройство для тренировки горнолыжников и сноубордистов содержит основание, имитаторы лыж или сноуборда, расположенные на основании, с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном продольной оси имитаторов лыж или сноуборда, а также с возможностью их кантования спортсменом, первый силовой привод, механически соединенный с имитаторами лыж или сноуборда, средство для определения угла кантования имитаторов лыж или сноуборда, выход которого подключен к первому входу блока управления, первый выход которого подключен к первому силовому приводу.
Отличительными признаками устройства является то, что в него введено средство для изменения угла продольного наклона каждого имитатора лыжи или сноуборда, вход которого подключен ко второму выходу блока управления, передаточная характеристика которого выбрана исходя из условия обеспечения прямой зависимости между величинами угла продольного наклона и угла кантования имитаторов лыж или сноуборда, и развиваемым первым силовым приводом усилием, согласно выражению:
F=k mg tgα,
где F - величина центробежной силы (усилия, развиваемого первым силовым приводом),
k - коэффициент, зависящий от угла продольного наклона имитаторов лыж или сноуборда,
m - масса спортсмена,
g - ускорение свободного падения,
α - угол кантования имитаторов лыж или сноуборда.
Кроме того, каждое средство для изменения угла наклона имитаторов лыж или сноуборда содержит второй силовой привод, который через зубчатый вал связан с вертикальной зубчатой рейкой, жестко соединенной с внутренним кольцом первого подшипника, внешнее кольцо которого жестко соединено с осью, концы которых жестко связаны с соответствующими внутренними кольцами второго и третьего подшипников, расположенных в направляющих, выполненных в задней части имитатора лыжи или сноуборда, при этом второй силовой привод подключен ко второму выходу блока управления.
Изобретательский уровень предлагаемых способа и устройства состоит в том, что имитируется комплексная нагрузка на действия спортсмена, учитывающая одновременно как величину угла кантования, так и величину угла продольного наклона имитаторов лыж или сноуборда, что вынуждает спортсмена принимать положения ног и туловища, соответствующие их положениям при реальном катании.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена схема предлагаемого устройства, реализующая предлагаемый способ, в исполнении, предназначенном для тренировок горнолыжников.
На фиг.2 изображен фрагмент «А», показанный на фиг.1.
На фиг.3 изображена схема предлагаемого устройства, реализующая предлагаемый способ, в исполнении, предназначенном для тренировок сноубордистов.
На фиг.4 изображен фрагмент «Б», показанный на фиг.3.
На фиг.5 показаны кривые зависимости центробежной сипы от угла кантования и угла склона.
Согласно фиг.1 и 2 устройство содержит основание 1, на котором установлены имитатор 2 левой и имитатор 3 правой лыж с установленными на них креплениями 4 и 5 для обуви спортсмена. Имитаторы 2, 3 лыж установлены с возможностью перемещения по основанию 1 в направлении, перпендикулярном направлению их продольной оси, посредством тележек 6, 7, которые снабжены колесами 8, оси которых параллельны продольной оси имитаторов 2, 3 лыж. Колеса 8 размещены в направляющих 9, 10 с возможностью перемещения по основанию 1 в направлении, перпендикулярном направлению продольной оси имитаторов лыж. На фиг.1 и 2 показаны задние части имитаторов 2, 3 лыж, передние части которых устроены аналогично. Имитаторы 2, 3 лыж могут кантоваться спортсменом. Каждое крепление 4, 5 может быть установлено на имитаторах 1, 3 лыж через подвижную платформу с возможностью свободного перемещения ее вдоль имитатора лыжи с помощью подшипников или колес.
Устройство также содержит средство для определения угла кантования имитаторов 2, 3 лыж, включающее датчик 11 угла кантования имитатора 2 и датчик 12 угла кантования имитатора 3. Датчики 11, 12 установлены на соответствующих имитаторах лыж 2, 3 и имеют электрический выход.
Устройство также содержит средства для изменения углов продольного наклона имитаторов 2, 3 лыж, установленные в задней части последних. Средство для изменения угла продольного наклона имитаторов 2, 3 лыж включает установленный на соответствующей тележке 6, 7 второй силовой привод 13, 14, который через зубчатый вал 15, 16 связан с зубчатой рейкой 17, 18, которая установлена вертикально плоскости соответствующей тележки 6, 7, с возможностью исключения перемещения в горизонтальной плоскости относительно тележки. На фиг.2 приведен фрагмент «А», показанный на фиг.1, относящийся к имитатору 2 левой лыжи. Для имитатора 3 правой лыжи конструкция аналогична. Верхний конец рейки 17 жестко соединен через ось 19 с внутренним кольцом 20 подшипника 21, внешнее кольцо 22 которого жестко соединено с осью 23, концы которой жестко соединены с внутренними кольцами 24, 25 соответствующих подшипников 26, 27, расположенных в направляющих 28, 29, расположенных вдоль имитатора лыжи, в задней его части.
Устройство также содержит блок 30 управления, ко входам которого соответственно подключены датчики 11, 12 угла кантования. К блоку 30 управления также подключен компьютер 31, с которого поступает сигнал о величине угла продольного наклона имитаторов 2, 3 лыж. Первый выход блока 30 управления соединен с первым силовым приводом 32, второй выход блока 30 управления соединен со вторым силовым приводом 13, 14. Первый силовой привод 32 посредством троса 33, перемещающегося по роликам, соединен с тележками 6, 7, на которых установлены имитаторы 1, 3 лыж.
В устройстве используется компьютер 31, на который поступает информация от датчиков 11, 12 для выдачи команд блоку управления 30.
Конструкция описанного устройства обеспечивает одновременное изменение углов кантования и продольного наклона имитаторов 2, 3 лыж относительно основания 1.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, в исполнении, предназначенном для тренировок сноубордистов (фиг.3 и 4), построено в основном аналогично устройству для тренировки горнолыжников. Оно также содержит основание 1, направляющие 9, 10, датчик 11 угла кантования. Вместо имитаторов лыж в устройстве используется имитатор 34 сноуборда, также установленный с возможностью перемещения по основанию 1 в направлении, перпендикулярном продольной оси имитатора сноуборда и с возможностью кантоваться спортсменом. Имитатор 34 сноуборда установлен на подвижной тележке 6, имеющей колеса 8, оси которых параллельны направлению продольной оси имитатора 36 сноуборда.
Имитатор 34 сноуборда также снабжен средством для определения угла его кантования относительно основания 1. Это средство выполнено в виде датчика 11, установленного на имитаторе 34 сноуборда. Имитатор 34 сноуборда снабжен креплениями для обуви спортсмена.
Устройство также содержит средство для изменения угла продольного наклона имитатора 34 сноуборода, которое содержит установленный на тележке 6 второй силовой привод 13, который через зубчатый вал 15 связан с зубчатой рейкой 17, которая установлена вертикально плоскости тележки 6, с возможностью исключения перемещения в горизонтальной плоскости относительно тележки 6. На фиг.4 приведен фрагмент «Б», показанный на фиг.3. Верхний конец рейки 17 жестко соединен через ось 19 с внутренним кольцом 20 первого подшипника 21, внешнее кольцо 22 которого жестко соединено с осью 23, концы которой жестко соединены с внутренними кольцами 24, 25 второго 26 и третьего 27 подшипников, расположенных в соответствующих направляющих 28, 29, расположенных вдоль имитатора 34 сноуборда, в задней его части.
Устройство также содержит блок 30 управления, к первому входу которого подключен датчик 11 угла кантования. К блоку 30 управления подключен компьютер 31, с которого поступает сигнал о величине угла продольного наклона имитатора 34 сноуборда. Первый выход блока управления 30 соединен с первым силовым приводом 32, второй выход блока 30 управления соединен со вторым силовым приводом 13. Силовой привод 32 посредством троса 33, перемещающегося по роликам, соединен с тележкой 6, на которой установлен имитатор 34 сноуборда.
В устройстве используется компьютер 31, на который поступает информация от датчика 11 для выдачи команд блоку управления 30.
Конструкция описанного устройства обеспечивает одновременное изменение углов кантования и продольного наклона имитатора 34 сноуборда относительно основания 1.
На фиг.5 показаны кривые зависимости центробежной силы от угла кантования и имитируемого угла склона горнолыжной трассы, где
F - величина центробежной силы;
α - угол кантования имитаторов лыж или сноуборда;
β1, β2 - имитируемые углы склона горнолыжной трассы, причем β2>β1.
При тренировках горнолыжников устройство работает следующим образом. Спортсмен становится на имитаторы 2, 3 лыж и фиксирует свою обувь в креплениях 4, 5. Имитируя прохождение горной трассы, спортсмен кантует имитаторы 2, 3 лыж в ту или другую сторону, имитируя прохождение поворотов. Одновременно с выхода компьютера 31 информация о величине угла наклона имитируемой трассы поступает на вход блока 30 управления, в котором формируется сигнал с передаточной характеристикой для реализации требуемого угла продольного наклона имитатора лыжи. Этот сигнал подается на вход второго силового привода 13, 14, усилие которого через зубчатый вал 15, зубчатую рейку 17, ось 19, первый подшипник 21, ось 23, второй и третий подшипники 26, 27 прикладывается к имитатору лыжи, к задней ее части, обеспечивая требуемый продольный угол наклона имитатора лыжи.
Датчики 11, 12 подают сигналы на первый вход блока 30 управления, соответствующие изменению величин углов кантования имитаторов 2, 3, а с выхода компьютера 31 подается сигнал на блок 30 управления о величине требуемого угла продольного наклона имитаторов 2, 3.
Блок 30 управления по сигналам датчиков 11, 12 и сигналу с выхода компьютера 31 подает сигнал о величине требуемого угла продольного наклона имитаторов 2, 3 лыж на силовой привод 32, в результате чего тот развивает усилие, соответствующее величине центробежной силы, действующей на имитаторы 2, 3 лыж в реальных условиях, согласно выражению:
F=k mg tgα,
где F - величина центробежной силы,
k - коэффициент, зависящий от угла продольного наклона имитаторов лыж,
m - масса спортсмена,
g - ускорение свободного падения,
α - угол кантования имитаторов лыж,
вынуждая спортсмена, с цепью сохранения баланса, принимать положение, соответствующее положению при реальном катании.
Это усилие через трос 33 и тележки 6, 7, прикладывается к имитаторам 2, 3. Причем развиваемое силовым приводом 32 усилие направлено в ту сторону, в которую наклонены голени спортсмена при кантовании имитаторов 2, 3.
При тренировках сноубордистов устройство работает следующим образом (фиг.3, 4). Спортсмен становится на имитатор 34 сноуборда, пристегивает обувь креплениями. При имитации прохождения поворотов спортсмен кантует имитатор 34 сноуборда, при этом величина сигнала датчика 11 угла кантования пропорциональна величине этого угла. В соответствии с величиной этого сигнала блок 30 управления вырабатывает сигнал управления силовым приводом 32, усилие которого через трос 33, ролики и тележку 6 прикладывается к имитатору 34 сноуборда. Спортсмен отклоняет корпус в сторону центра имитируемого поворота. Одновременно с выхода компьютера 31 информация о величине угла наклона имитируемой трассы поступает на вход блока 30 управления, в котором формируется сигнал с соответствующей передаточной характеристикой для реализации требуемого угла продольного наклона имитатора сноуборда. Этот сигнал подается со второго выхода блока 30 управления на вход силового привода 13, усилие которого через зубчатый вал 15, зубчатую рейку 17, ось 19, первый подшипник 21, ось 23, второй и третий подшипники 16, 27 прикладывается к имитатору 34 сноуборда, к задней его части, обеспечивая требуемый угол продольного наклона имитатора 34 сноуборда.
Датчик 11 подает сигналы на первый вход блока 30 управления, соответствующие изменениям величины угла кантования имитатора 34 сноуборда, а с выхода компьютера 31 подается сигнал на блок 30 управления о величине требуемого угла продольного наклона имитатора 34 сноуборда.
Блок 30 управления по сигналам датчика 11 и сигналу с выхода компьютера 31 подает сигнал о величине требуемого угла продольного наклона имитатора 34 сноуборда, вырабатывает сигналы управления силовым приводом 32, в результате чего он развивает усилие, соответствующее величине центробежной силы, действующей на имитатор 34 сноуборда в реальных условиях, согласно выражению:
F=k mg tgα,
где F - величина центробежной силы,
k - коэффициент, зависящий от угла продольного наклона имитатора сноуборда,
m - масса спортсмена,
g - ускорение свободного падения,
α - угол кантования имитатора сноуборда,
вынуждая спортсмена, с целью сохранения баланса, принимать положение, соответствующее положению при реальном катании.
При работе описанных устройств на спортсмена оказывает действие как центробежная сила, направленная внутрь имитируемого поворота, так и полностью соответствующая реальному катанию на склоне сила тяжести, вектор которой направлен под углом к плоскости имитаторов лыж или сноуборда и равен углу имитируемого склона горнолыжной трассы. В результате это приводит к формированию спортсменом правильной стойки для сохранения баланса при действии не только центробежной силы, но силы тяжести. Например, при увеличении угла склона горнолыжной трассы спортсмен вынужден подать корпус вперед и принять более низкую стойку, а при уменьшении угла склона трассы, наоборот - отклонить корпус назад и принять более высокую стойку.
Для того чтобы спортсмен адекватно реагировал на изменение углов кантования и продольного наклона имитаторов 2, 3, 34 компьютер 31 может быть снабжен устройством для видеографического отображения имитируемой трассы, например видеомонитором или видеопроектором с экраном.
В практике тренировок могут применяться также и другие виды зависимости развиваемого силовым приводом 32 усилия от угла склона и его состояния, в том числе, не описываемые простыми функциями. Такие виды зависимости могут экспериментально подбираться для более точной имитации различных условий тренировки (например, различное состояние снежного покрова).
Заявляемый способ и устройство могут использоваться не только для тренировки спортсменов, но и могут быть основой увлекательного аттракциона, в том числе для проведения соревнований по Интернету в реальном масштабе времени, вне зависимости от места расположения заявляемого устройства.
1. Способ тренировки горнолыжников и сноубордистов, при котором осуществляют имитацию прохождения поворотов путем приложения усилия к имитаторам лыж или сноуборда, направленного перпендикулярно продольной оси имитаторов лыж или сноуборда, к центру имитируемого поворота, отличающийся тем, что изменяют угол продольного наклона имитаторов лыж или сноуборда в соответствии с имитируемым углом склона, и величину прикладываемого усилия устанавливают в прямой зависимости от величин угла продольного наклона и угла кантования имитаторов лыж или сноуборда, а закон изменения величины прикладываемого усилия выбирают в соответствии с законом изменения действия на спортсмена центробежной силы, зависящей от величин угла продольного наклона и угла кантования имитаторов лыж или сноуборда, в реальных условиях согласно выражению
F=k mg tgα,
где F - величина центробежной силы;
k - коэффициент, зависящий от угла продольного наклона имитаторов лыж или сноуборда;
m - масса спортсмена;
g - ускорение свободного падения;
α - угол кантования имитаторов лыж или сноуборда, вынуждая спортсмена, для сохранения баланса, принимать положение, соответствующее положению при реальном катании.
2. Устройство для тренировки горнолыжников и сноубордистов, содержащее основание, имитаторы лыж или сноуборда, расположенные на основании, с возможностью перемещения в направлении, перпендикулярном продольной оси имитаторов лыж или сноуборда, и их кантования спортсменом, силовой привод, механически соединенный с имитаторами лыж иди сноуборда, средство для определения угла кантования имитаторов лыж или сноуборда, выход которого подключен к первому входу блока управления, первый выход которого подключен к первому силовому приводу, отличающееся тем, что в него введено средство для изменения угла продольного наклона каждого имитатора лыжи или сноуборда, вход которого подключен ко второму выходу блока управления, передаточная характеристика которого выбрана, исходя из условия обеспечения прямой зависимости между величинами угла продольного наклона и угла кантования имитаторов лыж или сноуборда, и развиваемым силовым приводом усилием согласно выражению:
F=k mg tgα,
где F - величина центробежной силы (усилия, развиваемого силовым приводом);
k - коэффициент, зависящий от угла продольного наклона имитаторов лыж или сноуборда;
m - масса спортсмена;
g - ускорение свободного падения;
α - угол кантования имитаторов лыж или сноуборда.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что каждое средство для изменения угла продольного наклона имитаторов лыж или сноуборда содержит второй силовой привод, который через зубчатый вал связан с вертикальной зубчатой рейкой, жестко соединенной с внутренним кольцом первого подшипника, внешнее кольцо которого жестко соединено с осью, концы которых жестко связаны с соответствующими внутренними кольцами второго и третьего подшипников, расположенных в направляющих, выполненных в задней части имитатора лыжи или сноуборда, при этом второй силовой привод подключен ко второму выходу блока управления.
