Устройство для тренировки мышц

(71)(72)(73) Заявитель, изобретатель и патентовладелец: СОТСКИЙ НИКОЛАЙ БОРИСОВИЧ (BY) Предложено устройство для тренировки мышц, содержащее последовательно соединенные посредством шаровых шарниров три жестких звена, крайние из которых снабжены средством для взаимодействия с биозвеньями спортсмена, средство для задания нагрузки, выполненное на каждом шаровом шарнире, и регулировочный блок специальной конструкции, установленный между центральным и каждым крайним звеньями на каждом резьбовом участке центрального звена и обеспечивающий возможность регулировки нагрузки в непрерывном режиме с автоматической фиксацией. 014200 Заявляемое устройство относится к области спорта, а именно к техническим средствам для тренировки различных групп мышц, а также для развития силы, силовой выносливости и других двигательных качеств, в частности, за счет преодоления сил трения. Устройство может быть также использовано в реабилитационной медицине для восстановления двигательной способности, утраченной в результате травм или вследствие различных заболеваний. Одним из направлений разработки и использования современных технологий в области массовой физической культуры и спорта является разработка новых устройств для тренировки различных групп мышц, которые имели бы небольшие габариты и массу, что обеспечивало бы их высокую мобильность и возможность использования как отдельно, так и в составе стационарных тренировочных комплексов. Такие характеристики устройств для тренировки мышц обеспечивают возможность выполнения комплекса упражнений практически для любого человека, в том числе и с ограниченными двигательными возможностями, в любом месте в любое удобное время. Для тренировки силы, силовой выносливости, техники движений и т.д. используют устройства различных типов для тренировки мышц: с движущейся кареткой, с преодолением грузов (в том числе блочные), с преодолением веса собственного тела, электро-, магнито- и вибростимуляторы, фрикционные устройства и т.д. В частности, известно устройство для тренировки мышц, содержащее последовательно и шарнирно соединенные три жестких звена, средства для создания нагрузки и средства для взаимодействия с биозвеньями спортсмена, в котором шарниры выполнены шаровыми, а средства для создания нагрузки выполнены на каждом шаровом шарнире [1]. Однако описанное устройство, несмотря на то что предназначено для тренировки большой группы мышц при достаточно высокой эффективности тренировки, все же не обеспечивает возможность изменения величины нагрузки в широком диапазоне значений и предполагает, таким образом, возможность дальнейшего расширения групп мышц, а также повышения эффективности тренировки и комфортности использования. Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является предложенное автором ранее устройство для тренировки мышц, на которое получен евразийский патент[2]. Устройство для тренировки мышц содержит последовательно соединенные посредством шаровых шарниров три жестких звена, выполненное в каждом шаровом шарнире средство для создания нагрузки,снабженное средством обеспечения сил трения между элементами шарнирного соединения, а также средство для взаимодействия с биозвеньями спортсмена. Устройство также предполагало наличие простейшего средства фиксации нагрузки, выполненное в виде контргайки. Практика использования такого устройства подтвердила его высокую эффективность в отношении достижения технических результатов,среди которых были указаны: расширение диапазона значений устанавливаемой нагрузки,расширение групп тренируемых мышц,расширение набора упражнений, выполняемых с помощью устройства,расширение спектра возможных областей применения, включая, например, реабилитационную медицину,повышение эффективности тренировки,возможность простой адаптации и/или индивидуализации в отношении сферы применения и/или программы тренировки, и/или отдельного тренирующегося. В то же время при использовании устройства для тренировки мышц описанной выше конструкции часто возникает проблема надежной фиксации заданной нагрузки. В результате изменения в процессе тренировки радиального положения звеньев относительно друг друга путем вращения с преодолением сил трения, создаваемых средством обеспечения сил трения, часто постепенно изменялось также и их осевое положение, что либо приводило к снижению нагрузки, либо требовало затрат очень высоких усилий для изменения заданной нагрузки (при "заклинивании контргайки"). Таким образом, задачей изобретения является создание устройства для тренировки мышц широкого спектра применения, которое обеспечивало бы дополнительно к перечисленным выше преимуществам возможность надежной фиксации тренировочной нагрузки на заданном уровне, а также простоту изменения в непрерывном режиме заданного уровня нагрузки. Поставленная задача решается предлагаемым устройством для тренировки мышц, содержащим последовательно соединенные посредством шаровых шарниров три жестких звена, крайние из которых снабжены средством для взаимодействия с биозвеньями спортсмена, средство для задания нагрузки, выполненное на каждом шаровом шарнире и снабженное средством обеспечения сил трения между элементами шарнирного соединения, включающим фрикционный элемент, выполненный в виде цилиндра, и прижимную муфту, причем взаимодействующие поверхности центрального звена и прижимной муфты снабжены резьбовыми участками, и средство фиксации заданной нагрузки. Задача решается за счет того,что средство задания нагрузки и средство фиксации заданной нагрузки совмещены и выполнены в виде регулировочного блока, установленного на каждом резьбовом участке центрального звена и включающего стакан для размещения шарового шарнира, прижимную муфту, на внутренней поверхности которой со стороны центрального звена предусмотрен резьбовой участок, и торцевой ограничитель перемещения-1 014200 фрикционного элемента вдоль оси, при этом центральное звено содержит центральный участок, концевые участки, резьбовые участки, примыкающие к концевым участкам, и выполнено полым, по меньшей мере, на своих концевых участках, при этом в полости каждого концевого участка центрального звена содержится средство для фиксации осевого положения торцевого ограничителя, а на внешней поверхности каждого из концевых участков центрального звена предусмотрено средство для фиксации осевого положения и средство для фиксации радиального положения стакана, причем каждый стакан и прижимная муфта снабжены ответными средствами фиксации их взаимного осевого положения, а каждый стакан снабжен ответным средством фиксации его радиального положения относительно центрального звена, в то время как диаметр и резьба на внутренней поверхности прижимной муфты выбраны с возможностью навинчивания муфты на резьбовой участок центрального звена. Предпочтительно торцевой ограничитель перемещения фрикционного элемента вдоль оси выполнен в виде пластины предпочтительно круглой формы, диаметром d, при этом средство для фиксации осевого положения торцевого ограничителя выполнено в виде уступа, предпочтительно кольцевого уступа, причем диаметр D внутреннего сечения полости центрального звена до уступа и диаметр d пластины выбраны из условия Dd. Такие формы выполнения торцевого ограничителя перемещения фрикционного элемента вдоль оси и средства для фиксации осевого положения торцевого ограничителя являются максимально простыми и в высокой степени надежными с точки зрения реализации своих функций. В ряде предпочтительных форм реализации изобретения средство для фиксации осевого положения стакана выполнено в виде уступа, предпочтительно кольцевого уступа, расположенного на внешней поверхности центрального звена, предпочтительно на границе соответствующих концевого и резьбового участков, что обеспечивает высокую надежность фиксации соосности установки элементов. Средство для фиксации радиального положения стакана относительно центрального звена может быть выполнено в виде по меньшей мере одного фиксирующего выступа, расположенного на боковой поверхности конечного участка центрального звена, при этом ответное средство фиксации радиального положения стакана выполнено в виде соответствующего количества фиксирующих прорезей, открытых с торца стакана со стороны центрального звена, что обеспечивает более простое вхождение элементов в зацепление и расцепление. Средство для фиксации радиального положения стакана относительно центрального звена выполнено также в виде по меньшей мере одного фиксирующего штыря, установленного в торце стакана со стороны центрального звена, при этом ответное средство фиксации радиального положения стакана выполнено в виде соответствующего количества фиксирующих отверстий в торце центрального звена. Ответные средства фиксации взаимного осевого положения стакана и прижимной муфты выполнены в виде уступа, предпочтительно кольцевого уступа, расположенного на внешней поверхности стакана и выступа, предпочтительно кольцевого выступа, расположенного на внутренней поверхности прижимной муфты. Перечисленные выше существенные признаки, характеризующие особенности конструкции заявляемого устройства для тренировки мышц, были выбраны автором из ряда найденных им в многолетних разработках и экспериментально опробованных технических решениях и усовершенствованиях ранее запатентованных им аналогичных устройств, как обеспечивающие максимально эффективное достижение заявленного технического результата: надежная фиксация заданного уровня нагрузки и возможность легкого ее изменения при незначительном усложнении конструкции устройства. Ниже преимущества и достоинства заявляемого устройства для тренировки мышц будут описаны более подробно на некоторых примерах возможных предпочтительных, но не ограничивающих вариантов реализации со ссылками на позиции фигур чертежей, на которых представлены: фиг. 1 - схематичное изображение общего вида заявляемого устройства для тренировки мышц в одной из возможных предпочтительных форм реализации; фиг. 2 - схематичное устройство фрагмента заявляемого устройства во второй предпочтительной форме реализации. Схематично изображенное на фиг. 1 устройство для тренировки мышц в одном из возможных вариантов реализации состоит из центрального звена 1 с резьбовыми участками 2 и двух крайних звеньев 3,свободные концы которых выполнены в виде рукояток 4, а концы, смежные с центральным звеном 1, - в виде сфер 5. Сферы 5 являются составной частью шаровых шарнирных соединений, в состав которых также входят фрикционные элементы 6 и регулируемые прижимы, выполненные в виде прижимных муфт 7. Каждая прижимная муфта 7 снабжена с внутренней стороны резьбой 8, обеспечивающей регулируемое соединение с соответствующим резьбовым участком 2 центрального звена 1 устройства. Диаметр и резьба 8 на внутренней поверхности прижимной муфты 7 выбраны с возможностью навинчивания муфты 7 на резьбовой участок 2 центрального звена 1. Прижимная муфта 7 входит в состав соответствующего регулировочного блока, который включает также стакан 9 для размещения сфер 5 шарового шарнира и торцевой ограничитель перемещения фрикционного элемента 6 вдоль оси, выполненный в виде пластины 10 круглой формы диаметром d. Фрикционные элементы 6 установлены между пластинами 10 и сферами 5 шарнира. Центральное звено 1 содержит центральный участок (позицией на чертеже не обозначен), концевые-2 014200 участки 11, резьбовые участки 2, примыкающие к концевым участкам 11, и выполнено полым, по меньшей мере, на своих концевых участках 11. В полости каждого концевого участка 11 центрального звена 2 предусмотрено средство для фиксации осевого положения торцевого ограничителя (пластины 10 круглой формы), выполненное в виде кольцевого уступа 12. На внешней поверхности каждого из концевых участков 11 центрального звена 1 предусмотрено средство для фиксации осевого положения стакана 9, выполненное в виде кольцевого уступа 13, расположенного на внешней поверхности центрального звена 1 на границе соответствующих концевого 11 и резьбового 2 участков, и средство для фиксации радиального положения стакана 9, выполненное в виде фиксирующего выступа 14. Каждый стакан 9 и прижимная муфта 7 снабжены ответными средствами фиксации их взаимного осевого положения, выполненными в виде кольцевого уступа 15, расположенного на внешней поверхности стакана 9 и кольцевого выступа 16, расположенного на внутренней поверхности прижимной муфты. Каждый стакан 9 снабжен ответным средством фиксации его радиального положения относительно центрального звена, выполненным в виде фиксирующей прорези 17, расположенной на боковой поверхности стакана 9 со стороны центрального звена 1, на боковой поверхности концевого участка 11 центрального звена 1 предусмотрено ответное средство фиксации радиального положения стакана 9 относительно центрального звена 1, выполненное в виде фиксирующего выступа 14. На прижимных муфтах 7 предусмотрены также указатели 18 направления изменения нагрузки. На фиг. 2 схематично изображен фрагмент заявляемого устройства во второй предпочтительной форме реализации, где ответные средства фиксации радиального положения стакана 9 относительно центрального звена 1 выполнены в виде фиксирующего штыря 19, установленного в торце стакана 9 и фиксирующего отверстия, расположенного в торце центрального звена 1. Устройство работает следующим образом. При сборке заявляемого устройства для тренировки мышц в полости центрального звена 1 на кольцевые выступы 12 устанавливаются круглые пластины 10 и фрикционные элементы 6. На крайние звенья 3 устанавливают стаканы 9 и стаканы 9 устанавливают на соответствующие концевые участки 11 центрального звена 1 с опорой на кольцевые выступы 13. При этом сферы 5 крайних звеньев 3 помещают в соответствующие полости концевых участков 11 центрального звена 1 и приводят в контакт с соответствующим фрикционным элементом 6, формируя шарнирное соединение. Радиальное положение стакана 9 по отношению к центральному звену 1 фиксируют путем совмещения прорези 17 с выступом 14 (для формы реализации по фиг. 2 путем установки штыря 19 в отверстие 20). На каждый стакан 9 устанавливают соответствующую прижимную муфту 7 и посредством резьбы 8 и соответствующих резьбовых участков 2 центрального звена накручивают на центральное звено 1. Благодаря наличию кольцевого выступа 16 на прижимной муфте 7 фиксируется осевое взаимное положение стакана 9 и прижимной муфты 7. Перед началом тренировки путем соответствующего поворота обоих прижимных муфт 7 по отношению к центральному звену 1 устанавливают необходимую величину нагрузки. При этом прижимные муфты 7 путем их поворота на соответствующих резьбовых участках 2 центрального звена 1 переводят в положение заданной нагрузки (в соответствии с указателями 18 направления изменения нагрузки). С учетом описанных выше особенностей конструкции устройства в целом и регулировочного блока в частности для изменения нагрузки достаточно повернуть в соответствующем направлении прижимные муфты 7, при этом изменится осевое положение соответствующих прижимной муфты 7, стакана 9 и сферы 5 относительно центрального звена 1 и соответствующего фрикционного элемента 6. Таким образом, в непрерывном режиме и с автоматической фиксацией изменяется сила трения между сферой 5 и соответствующим фрикционным элементом 6, а следовательно, величина нагрузки на мышцы тренирующегося. Как уже было отмечено выше, направление изменения нагрузки определяется в соответствии с указателем 18 направления изменения нагрузки. При этом следует отметить, что регулировка нагрузки может быть осуществлена независимо для каждого из шарнирных соединений, а значение нагрузки может быть подобрано, в том числе, опытным путем, в том числе в зависимости от цели тренировки и от группы тренируемых мышц и особенностей функционирования нервно-мышечного аппарата тренирующегося. В зависимости от этих же условий выбирают комплекс выполняемых упражнений. После установки заданной нагрузки для каждого из звеньев 3 кистями обеих рук осуществляют прочный захват рукояток 4 звеньев 3 в положении, предусмотренном выполняемым упражнением, и в соответствии с выполняемым упражнением с усилием осуществляют перемещение рукояток 4 по заданным траекториям с последующим возвратом рукояток 4 в исходное положение. При этом сферы 5 взаимодействуют с соответствующими фрикционными элементами 6, и возникающее между ними трение создает нагрузку, причем усилие их прижима, определяемое только положением прижимной муфты на соответствующем резьбовом участке 2 центрального звена 1, определяет, в свою очередь, и уровень нагрузки. Уровень нагрузки остается неизменным благодаря фиксации радиального положения стакана 9, относительно центрального звена 1, благодаря надежности постоянного зацепления прорези 17 и выступа 14. При необходимости изменения нагрузки соответствующую прижимную муфту 7 перемещают по резьбовому участку 2 центрального звена 1 в необходимом направлении.-3 014200 Как уже было упомянуто автором в патенте-прототипе, использование в заявляемом устройстве для тренировки мышц фрикционного механизма позволяет создать эффективную тренировочную нагрузку,причем фрикционный механизм, поглощая механическую энергию движения тренирующегося, направленную на преодоление сил трения, переводит ее в тепло. Такая особенность обеспечения необходимой нагрузки позволяет заметно снизить вес устройства, повысить его безопасность, поскольку в данном случае нет необходимости рассеивания энергии, запасаемой в традиционных устройства аналогичного назначения упругим элементом или поднятым грузом. Введение в состав заявляемого устройства средства надежной автоматической фиксации заданной нагрузки также, практически, не увеличивает вес устройства. При этом обеспечивается возможность более точного (в отношении заданных нагрузок) выполнения тренировочных программ и повышение в целом надежности стабильной работы устройства, благодаря исключению нежелательных произвольных взаимных перемещений элементов. Использованная литература. 1. SU1556692 А 1, МПК А 63 В 21/00, 1990. 2. EA004347 C, МПК А 63 В 21/00, 2004. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для тренировки мышц, содержащее последовательно соединенные посредством шаровых шарниров три жестких звена, крайние из которых снабжены средством для взаимодействия с биозвеньями спортсмена, средство для задания нагрузки, выполненное на каждом шаровом шарнире и снабженное средством обеспечения сил трения между элементами шарнирного соединения, включающим фрикционный элемент, выполненный в виде цилиндра, и прижимную муфту, причем взаимодействующие поверхности центрального звена и прижимной муфты снабжены резьбовыми участками, и средство фиксации заданной нагрузки, отличающееся тем, что средство задания нагрузки и средство фиксации заданной нагрузки совмещены и выполнены в виде регулировочного блока, установленного на каждом резьбовом участке центрального звена и включающего стакан для размещения шарового шарнира, прижимную муфту, на внутренней поверхности которой со стороны центрального звена предусмотрен резьбовой участок, и торцевой ограничитель перемещения фрикционного элемента вдоль оси, при этом центральное звено содержит центральный участок, концевые участки, резьбовые участки, примыкающие к концевым участкам, и выполнено полым, по меньшей мере, на своих концевых участках, при этом в полости каждого концевого участка центрального звена содержится средство для фиксации осевого положения торцевого ограничителя, а на внешней поверхности каждого из концевых участков центрального звена предусмотрено средство для фиксации осевого положения и средство для фиксации радиального положения стакана, причем каждый стакан и прижимная муфта снабжены ответными средствами фиксации их взаимного осевого положения, а каждый стакан снабжен ответным средством фиксации его радиального положения относительно центрального звена, в то время как диаметр и резьба на внутренней поверхности прижимной муфты выбраны с возможностью навинчивания муфты на резьбовой участок центрального звена. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что торцевой ограничитель перемещения фрикционного элемента вдоль оси выполнен в виде пластины, предпочтительно круглой формы, диаметром d, при этом средство для фиксации осевого положения торцевого ограничителя выполнено в виде уступа, предпочтительно кольцевого уступа, причем диаметр D внутреннего сечения полости центрального звена до уступа и диаметр d пластины выбраны из условия Dd. 3. Устройство по любому из пп.1 или 2, отличающееся тем, что средство для фиксации осевого положения стакана выполнено в виде уступа, предпочтительно кольцевого уступа, расположенного на внешней поверхности центрального звена, предпочтительно на границе соответствующих концевого и резьбового участков. 4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что средство для фиксации радиального положения стакана относительно центрального звена выполнено в виде по меньшей мере одного фиксирующего выступа, расположенного на боковой поверхности конечного участка центрального звена, при этом ответное средство фиксации радиального положения стакана выполнено в виде соответствующего количества фиксирующих прорезей, открытых с торца стакана со стороны центрального звена. 5. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что средство для фиксации радиального положения стакана относительно центрального звена выполнено в виде по меньшей мере одного фиксирующего штыря, установленного в торце стакана со стороны центрального звена, при этом ответное средство фиксации радиального положения стакана выполнено в виде соответствующего количества фиксирующих отверстий в торце центрального звена. 6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что ответные средства фиксации взаимного осевого положения стакана и прижимной муфты выполнены в виде уступа, предпочтительно кольцевого уступа, расположенного на внешней поверхности стакана и выступа, предпочтительно кольцевого выступа, расположенного на внутренней поверхности прижимной муфты.