Модульний тренажер веслярів з лінійним електромеханічним приводом (варіанти)

Реферат: Модульний тренажер веслярів з лінійним електричним приводом призначений для індивідуальних і групових тренувань веслярів. У запропонованому модульному тренажері веслярів з лінійним електричним приводом, генератором тренувального навантаження є приводний лінійний електричний двигун. На його рухомому елементі, яким може бути використаний будь-який з двох його основних складових конструктивних елементів, встановлена горизонтальна площадка з сидіннями для одного або декількох веслярів, що UA 98094 C2 (12) UA 98094 C2 тренуються. Нерухомий елемент приводного лінійного електродвигуна закріплений на плоскій основі тренажера. На цій же основі симетрично подовжній осі тренажера закріплені нерухомі вертикальні опорні стрижні, віддалені від бічних стінок та горизонтальної площадки з сидіннями, що знаходиться на рухомому елементі приводного двигуна. Вертикальні опорні стрижні розміщені один від одного та на відстані від бічних стінок рухомої горизонтальної площадки, що визначена специфікою виду гребного судна. На них можуть бути встановлені змінні поворотні бобіни для забезпечення механічного контакту з лопатями гребних весел. UA 98094 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до спортивної техніки, а саме до спеціальної тренажерної техніки спортивного і фізкультурного призначення, яка призначена як для індивідуального, так і для групового тренування веслярів з метою прискорення вироблення і закріплення у них методично правильних прийомів веслування на веслувальних судах різного типу, а також для підвищення кількісних і якісних показників рівня фізичної підготовленості веслярів під час тренувань, що проводяться в комфортних умовах закритих спортивних споруд. На теперішній час відоме досить широке коло технічних рішень в області тренажерної техніки для спортивної і фізкультурної підготовки спортсменів різноманітних спортивних напрямів, утому числі також веслярів, де у якості силових вузлів використані електромагнітні і електромеханічні пристрої, у вигляді лінійних електромагнітних двигунів, що застосовуються для генерації навантажувального зусилля. До них, зокрема, наприклад, можуть бути віднесені вузли навантаження пристрою тренажера для спорту та фітнесу згідно до патенту України №86557 від 27.04.2009 р. і двохкоординатного електромеханічного тренажера стрільця згідно до патенту України №91298 від 12.07.2010, а також інші подібні технічні рішення. Аналіз патентних матеріалів показав, що як найближчий аналог винаходу є "Універсальний електромеханічний тренажер веслярів" згідно з патентом України №90069 від 25.03.2010 р., кл. А63В 69/06, Бюлетень №6 (автори Поповіченко О.В., Толстой О.В., Беліков В.Т., Васильєв В.В.). Детальний конструктивний аналіз механізму (найближчого аналогу), який був виконаний на основі електромеханічних генераторів навантажувального зусилля опору у вигляді лінійних електричних двигунів, дозволяє зробити висновок про те, що його конструкція має недолік принципового плану, який призводить до істотного збільшення вартості виготовлення і експлуатаційних витрат тренажера, виконаного відповідно до вказаного вище патенту України №90069 від 25.03.2010 p. Недолік тренажера-прототипу полягає у тому, що в ньому кожне з весел весляра, що тренується, має окремий електромеханічний модуль навантаження у вигляді лінійного електродвигуна. Задача щодо усунення цього досить серйозного недоліку тренажера-найближчого аналогу вирішена наступним чином: Запропоновано використовувати як генератор тренувального навантажувального зусилля всього один приводний лінійний електричний двигун. На рухомому елементі цього приводного лінійного електричного двигуна, за який може бути використаний будь-який з двох його основних складових конструктивних елементів, закріплена горизонтальна площадка з сидіннями для одного або декількох веслярів, що тренуються. Нерухомий елемент приводного лінійного електродвигуна жорстко встановлений на плоскій основі запропонованого тренажера. На цій же основі симетрично до повздовжньої осі тренажера закріплені нерухомі вертикальні опорні стрижні або опорні монтажні деталі іншого типу, віддалені від бічних стінок горизонтальної площадки з сидіннями, що знаходиться на рухомому елементі приводного двигуна. Ці вертикальні опорні стрижні або монтажні опорні елементи іншого типу віддалені один від одного та від бічних стінок рухомої горизонтальної площадки на відстанях, визначених специфікою виду веслувального судна. На них можуть бути встановлені змінні поворотні бобіни для забезпечення механічного контакту з лопатями весел. З метою можливості використання запропонованого універсального тренажера веслярів для тренування спортсменів, що займаються, наприклад, академічним веслуванням, запропоновано кожне робоче місце-каретку весляра обладнати кочетами для фіксації весел. На кожного з веслярів, що тренуються, на нерухомій основі тренажера повинно бути закріплено по два вертикальних опорних стрижні, розміщених симетрично по обидві сторони від робочого місця весляра. Повністю аналогічну конструкцію має модифікація тренажера для веслярів-байдарочників. Для кожного із спортсменів, що готуються для веслування на каное, достатньо встановлення одного вертикального опорного елемента. Подальше підвищення функціональних можливостей запропонованого універсального електромеханічного тренажера веслярів полягає в реалізації жорстко запрограмованої силової дії вузла навантаження тренажера на лопать весла весляра, що тренується. З цією метою кожен з двох вертикальних опорних стрижнів, на які весляр, що тренується, через лопаті весел передає силову механічну дію, повинен бути забезпечений поворотною U-подібною скобою. Підстава такої U-подібної скоби закріплена на вертикальній осі, яка встановлена у вузлі з пари підшипників кочення, що знаходяться в осьовій циліндровій порожнині верхньої частини кожного з двох вертикальних опорних стрижнів. Вертикальні порожнини вказаних U-подібних скоб служать для фіксації лопатей кожної з пари весел. 1 UA 98094 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 На кресленнях, що ілюструють конструктивну суть запропонованого універсального електромеханічного тренажера веслярів, представлені: Фіг.1. Вузол навантаження універсального модульного тренажера веслярів з лінійним електромеханічним приводом, рухомим елементом якого є шляхова структура, вигляд збоку; Фіг.2. Вузол навантаження універсального модульного тренажера веслярів з лінійним електромеханічним приводом, рухомим елементом якого є шляхова структура, вигляд ззаду; Фіг.3. Вузол навантаження універсального модульного тренажера веслярів з лінійним електромеханічним приводом, рухомим елементом якого є активний елемент з якірною обмоткою управління, вигляд збоку; Фіг.4. Вузол навантаження універсального модульного тренажера веслярів з лінійним електромеханічним приводом, рухомим елементом якого є активний елемент з якірною обмоткою управління, вигляд ззаду; Фіг.5. Загальний вигляд зверху універсального модульного тренажера веслярів класичного стилю, рухомим елементом якого є активний елемент з якірною обмоткою управління; Фіг.6. Загальний вигляд зверху універсального модульного тренажера для двох веслярівбайдарочників, рухомим елементом якого є активний елемент з якірною обмоткою управління; Фіг.7. Загальний вигляд зверху універсального модульного тренажера для двох веслярів на каное, рухомим елементом якого є активний елемент з якірною обмоткою управління; Фіг.8. Вертикальний опорний стрижень з поворотною U-подібною скобою і лопаттю весла, розріз по вертикальній осі, вигляд збоку; Фіг.9. Вертикальний опорний стрижень з поворотною U-подібною скобою і елементом весла з лопаттю, вигляд ззаду; розріз скоби по А-А, розріз стрижня по вертикальній осі. На Фіг.1 і 2 представлена конструктивна компоновка силового вузла навантаження універсального модульного тренажера веслярів з лінійним електромеханічним приводом, за рухомий елемент якого використана шляхова структура приводного лінійного електричного двигуна. На пласкій основі 1 тренажера у поперечному напрямі закріплений корпусний елемент 2, на якому встановлена система корпусів 3 опорних підшипників кочення. На вказаних корпусах 3 симетрично відносно повздовжній осі тренажера жорстко закріплені один проти одного магнітопроводи 4, що несуть якірну обмотку управління. Остання на Фіг.1 і 2 не показана. На верхніх площинах магнітопроводів 4 закріплені корпуси 5 верхньої системи підшипників кочення. Між магнітопроводами 4 встановлений магнітопровід 6 плоскої шляхової структури, що несе набір висококоерцитивних рідкісноземельних постійних магнітів 7, симетрично розміщених уздовж шляхової структури 6. Комплект постійних магнітів 7, закріплених на рухомому конструктиві 6 шляхової структури збуджує основне магнітне поле привідного лінійного двигуна. Як випливає із закону Біо-Савара-Лапласа, взаємодія основного магнітного поля лінійного приводного двигуна тренажера із струмами якірної обмотки, що знаходиться у вертикальних пазах магнітопроводів 4, приводить до виникнення тягового електромагнітного зусилля, яке в свою чергу приводить магнітопровід 6 шляхової структури до руху уздовж повздовжньої осі тренажера. Шляхова структура 6 розташована на опорах кочення 5, жорстко закріплених на нерухомих магнітопроводах 4. Перпендикулярно до шляхової структури 6 на її верхньому гребені жорстко закріплена пласка площадка 8, на якій встановлені сидіння або робочі місця 9 веслярів. На них залежно від специфіки тренувального процесу можуть розміщуватись один або декілька веслярів. На бортах пласкої площадки 8 для тренувань, наприклад, веслярів класичного стилю встановлені вертикальні стрижні 10 з шарнірами 11 для кріплення кочетів. На Фіг.3 і 4 показане конструктивне виконання силового вузла навантаження універсального модульного тренажера веслярів з лінійним електромеханічним приводом, рухомим елементом якого є активний модуль, що складається з магнітопроводів 4, у вертикальних пазах яких розміщена якірна обмотка управління, що не показана у вигляді окремого елемента на вказаних кресленнях. Магнітопроводи 4 об'єднані в жорсткий конструктив за допомогою вертикальних корпусних елементів 12 і горизонтальної кришки 13. На вертикальних корпусних елементах 12 і кришці 13 закріплений комплект опор кочення 5, спираючись на які рухомий елемент привідного лінійного електродвигуна тренажера отримує можливість вільного лінійного руху уздовж нерухомої шляхової структури 6, що несе постійні магніти 7 збудження основного магнітного поля двигуна. Повздовжня смуга 6 шляхової структури жорстко прикріплена до вертикальних опор 14, які, у свою чергу, встановлені в кріпильних елементах 15. Останні закріплені на пласкій горизонтальній основі 1 тренажера. Очевидно, що при такому конструктивному виконанні пропонованого силового вузла навантаження універсального модульного тренажера веслярів з лінійним електромеханічним приводом горизонтальна площадка 8 з робочим місцем (місцями) 9 веслярів, що тренуються, повинна бути встановлена на горизонтальній кришці 13 рухомої частини пропонованого тренажера. 2 UA 98094 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Тут, так само, як і у попередньому випадку, згідно з законом Біо-Савара-Лапласа, взаємодія основного магнітного поля лінійного приводного двигуна тренажера зі струмами якірної обмотки, що знаходиться у вертикальних пазах магнітопроводів 4, приводить до виникнення тягового електромагнітного зусилля, яке в свою чергу приводить пару магнітопроводів 4 з якірною обмоткою управління, об'єднаних в жорсткий корпусний конструктивними деталями 12 і 13 в рух уздовж нерухомої шляхової структури 3. На Фіг.5, 6 і 7 відповідно представлені варіанти конструктивного виконання запропонованого універсального модульного тренажера веслярів з лінійним електромеханічним приводом, для підготовки веслярів класичного стилю, веслярів-байдарочників і веслярів-каноїстів. У першому випадку площадка 9 для розміщення весляра (веслярів), що тренується, повинна бути забезпечена кочетами 11, закріпленими на вертикальних стрижнях 10. У кочетах 11 закріплені веретена 16 пар весел 17. Лопаті 18 весел 17 знаходяться у механічному контакті з нерухомими вертикальними циліндричними опорними стрижнями 19, встановленими симетрично по обидві сторони горизонтальної площадки 8 і жорстко закріпленими на пласкій основі 1 тренажера. Конструктивне виконання універсального модульного тренажера веслярів з лінійним електромеханічним приводом для веслярів-байдарочників відрізняється від попереднього тим, що з метою поліпшення функціонування вузла механічного контакту обох лопатей 20 весел 21 весляра-байдарочника з двома нерухомими вертикальними опорними елементами, кожний з останніх повинен бути забезпечений бобіною-наконечником 22 еліптичного поперечного перерізу. Очевидно, що для кожного з веслярів-каноїстів, які веслують практично стоячи, спираючись одним коліном на опорну площадку 23, достатня наявність тільки одного вертикального опорного стрижня 22, закріпленого на пласкій основі 1 тренажера. Весло 24 весляра-каноїста має одну лопать 25 і рукоятку 26, розміщену перпендикулярно до веретена весла 24. Варіант конструктивного виконання вертикальних опорних стрижнів, на які весляр, що тренується, через лопаті весел здійснює силову механічну дію, який дозволяє реалізувати підвищення функціональних можливостей запропонованого універсального електромеханічного тренажера веслярів шляхом жорстко заданої силової дії вузла навантаження тренажера на лопать весла весляра, що тренується, представлений на Фіг.8 і 9. Для цього запропоновано встановити на кожному з пари вертикальних опорних стрижнів 19 поворотну U-подібну скобу 27, у вертикальній порожнині 28 якої фіксується лопать 18 весел 17. Основу 29 U-подібної скоби 27 закріплено на вертикальній осі 30, що знаходиться в парі підшипників кочення 31, у свою чергу встановлених в центральній циліндричній порожнині 32 вертикальних опорних стрижнів 19. Запропонований універсальний модульний тренажер веслярів з лінійним електромеханічним приводом працює таким чином. При підготовці веслярів академічного стилю весляр (веслярі), що тренується, займає робоче місце на сидінні 9, закріпленому на горизонтальній площадці 8. Старт тренувального процесу починається, коли весла 17 знаходяться в положенні, показаному на Фіг.5 потовщеними контурами. Тренер або сам спортсмен, що тренується, задає через командоконтролер системи управління лінійним приводом (не є предметом справжньої заявки і у зв'язку з цим на кресленнях не показаний) потрібні значення зусиль навантажень і швидкостей руху привідного лінійного електродвигуна. Після цього шляхом прикладання до весел з боку весляра обертаючих моментів, починається перший гребок. Закінчення гребка показане на Фіг.5 тонкими лініями. Далі лінійний привід автоматично повертає свій рухомий елемент і, відповідно, весляра в початкове положення, після чого починається наступний періодичний цикл роботи тренажера. Закінчення тренувального процесу так само проводиться за допомогою командної керуючої автоматичної апаратури. Очевидно, що повністю аналогічно відбувається тренування веслярів решти всіх видів веслування, що як і на Фіг.5, показано на Фіг.6 і 7 потовщеними і тонкими лініями. Підготовка весляра (веслярів) академічного профілю відповідно до повністю запрограмованого циклу гребка проводиться шляхом встановлення вертикальних опорних стрижнів, конструкція яких представлена на Фіг.8 і 9. У цьому випадку величини тягових зусиль лінійного приводу і його швидкості, а також тимчасові динамограми, що відповідають показникам кращих спортсменів-чемпіонів, задаються весляру, що тренується, директивним чином. У процесі жорстко визначеного програмою переміщення рухомих структур привідних лінійних двигунів спортсмен привчається розвивати такі ж самі зусилля і такий же самий темп веслування, як і найбільш професійно підготовлені веслярі. Очевидно, що це сприяє інтенсивному впровадженню динамічних стереотипів вищої якості у практику спортсменів порівняно нижчої кваліфікації. 60 3 UA 98094 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Модульний тренажер веслярів з лінійним електромеханічним приводом, що складається з основи, модульного вузла навантаження, у вигляді лінійного електричного двигуна, що має статор з магнітопроводами та рухомий елемент (плоска шляхова структура), на якому жорстко закріплена горизонтальна пластина, який відрізняється тим, що плоска шляхова структура містить набір висококоерцитивних рідкісноземельних постійних магнітів, а на основі 1 тренажера у поперечному напрямі закріплений корпусний елемент 2, на якому встановлена система корпусів 3 опорних підшипників кочення, при цьому на корпусах 3 симетрично відносно повздовжньої осі тренажера жорстко закріплені один навпроти одного магнітопроводи 4, що несуть якірну обмотку управління, причому на верхніх площинах магнітопроводів 4 закріплені корпуси 5 верхньої системи підшипників кочення, а горизонтальна пластина виконана у вигляді горизонтальної площадки з сидінням для одного або декількох веслярів, що тренуються, на основі тренажера закріплена парна кількість симетрично розташованих відносно його повздовжньої осі опорних вертикальних стрижнів, що віддалені від бічних стінок рухомої горизонтальної площадки на відстань, яка визначена специфікою виду греблі. 2. Модульний тренажер за п. 1, який відрізняється тим, що горизонтальна площадка має борти, на яких розміщені вертикальні стрижні 10 з шарнірами 11 для кріплення кочетів. 3. Модульний тренажер за п.1 або п.2, який відрізняється тим, що на кожному з двох нерухомих вертикальних опорних стрижнів встановлена поворотна U-подібна скоба, основа якої закріплена на вертикальній осі, встановленій в опорному вузлі у вигляді пари підшипників кочення, що знаходяться в осьовій циліндричній порожнині верхньої частини кожного з двох вертикальних опорних стрижнів. 4. Модульний тренажер за п. 1, який відрізняється тим, що на вертикальні стрижні встановлюють бобіну-наконечник, щоконтактує з лопатями гребних весел. 5. Модульний тренажер веслярів з лінійним електромеханічним приводом, що складається з основи, модульного вузла навантаження, у вигляді лінійного електричного двигуна, що має статор з магнітопроводами та рухомий елемент (плоска шляхова структура), на якій жорстко закріплена горизонтальна пластина, який відрізняється тим, що плоска шляхова структура містить набір висококоерцитивних рідкоземельних постійних магнітів, а на пласкій основі 1 тренажера у поперечному напрямі закріплений корпусний елемент 2, на якому встановлена система корпусів 3 опорних підшипників кочення, при цьому на корпусах 3 симетрично відносно повздовжньої осі тренажера жорстко закріплені один навпроти одного магнітопроводи 4, що несуть якірну обмотку управління, причому на верхніх площинах магнітопроводів 4 закріплені корпуси 5 верхньої системи підшипників кочення, а горизонтальна пластина виконана у вигляді горизонтальної площадки з сидінням для одного весляра (каноїста), що тренується, на основі тренажера закріплено один нерухомий вертикальний стрижень, який віддалений від бічної стінки рухомої горизонтальної площадки на відстань, яка визначена специфікою виду греблі. 6. Модульний тренажер за п. 5, який відрізняється тим, що на вертикальний стрижень встановлюють бобіну-наконечник, що контактує з лопатями гребних весел. 7. Модульний тренажер веслярів з лінійним електромеханічним приводом, що складається з основи, модульного вузла навантаження, у вигляді лінійного електричного двигуна, що має статор з магнітопроводами та плоску шляхову структуру, який відрізняється тим, що магнітопроводи 4 встановлені з можливістю лінійного руху вздовж плоскої шляхової структури, тому об'єднані в жорстку конструкцію вертикальними корпусними елементами 12 і горизонтальною кришкою 13, при цьому на вертикальних корпусних елементах 12 закріплений комплект опор кочення 3,5, а на кришці 13 - опора кочення 5, причому плоска шляхова структура прикріплена до вертикальних опор 14, які встановлені в кріпильних елементах 15, закріплених на плоскій горизонтальній основі 1 тренажера та містить набір висококоерцитивних рідкісноземельних постійних магнітів, а на кришці 13 жорстко встановлена горизонтальна площадка 8 з сидінням для одного або декількох веслярів, що тренуються, а на основі тренажера закріплена парна кількість симетрично розташованих відносно його повздовжньої осі опорних вертикальних стрижнів, що віддалені від бічних стінок рухомої горизонтальної площадки на відстань, яка визначена специфікою виду греблі. 8. Модульний тренажер за п. 7, який відрізняється тим, що горизонтальна площадка має борти, на яких розміщені вертикальні стрижні 10 з шарнірами 11 для кріплення кочетів. 9. Модульний тренажер за п. 7 або п. 8, який відрізняється тим, що на кожному з двох нерухомих вертикальних опорних стрижнів встановлена поворотна U-подібна скоба, основа якої закріплена на вертикальній осі, встановленій в опорному вузлі у вигляді пари підшипників 4 UA 98094 C2 кочення, що знаходяться в осьовій циліндричній порожнині верхньої частини кожного з двох вертикальних опорних стрижнів. 10. Модульний тренажер за п. 7, який відрізняється тим, що на вертикальні стрижні встановлюють бобіну-наконечник, що контактує з лопатями гребних весел. 5 UA 98094 C2 6 UA 98094 C2 7 UA 98094 C2 Комп’ютерна верстка А. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8