RU202215U1 - MAGNETIC FLUID SIMULATOR - Google Patents

Abstract

Предложение относится к области спортивных тренажеров и предназначено для общефизической подготовки и тренировки, кроме того, оно может использоваться в лечебных целях во время восстановительного периода после полученных травм. С помощью тренажеров подобного типа можно развивать и укреплять мышцы рук, ног, спины и груди.Техническим результатом заявляемого магнитожидкостного тренажера является обеспечение возможности создания нагрузки в негативной фазе выполнения упражнения.Технический результат достигается тем, что дополнительно установлен ресивер, каналами сообщающийся с нагрузочным блоком, внутри которого расположен жидкостной насос.The offer relates to the field of sports simulators and is intended for general physical training and training, in addition, it can be used for therapeutic purposes during the recovery period after injuries. With the help of simulators of this type, it is possible to develop and strengthen the muscles of the arms, legs, back and chest. The technical result of the inventive magnetic-fluid simulator is to provide the possibility of creating a load in the negative phase of the exercise. The technical result is achieved by the fact that an additional receiver is installed, channels communicating with the load block, inside which the liquid pump is located.

Description

Предложение относится к области спортивных тренажеров и предназначено для общефизической подготовки и тренировки, кроме того, оно может использоваться в лечебных целях во время восстановительного периода после полученных травм. С помощью тренажеров подобного типа можно развивать и укреплять мышцы рук, ног, спины и груди.The offer relates to the field of sports simulators and is intended for general physical training and training, in addition, it can be used for therapeutic purposes during the recovery period after injuries. With this type of exercise machine, you can develop and strengthen the muscles of the arms, legs, back and chest.

Для физической тренировки в массовой физической культуре и спорте применяются различные тренажерные устройства, которые позволяют тренировать различные мышечные группы в разных режимах мышечного сокращения. Недостатком обычных тренажеров является использование лишь постоянной нагрузки и невозможность ее быстрого изменения во время выполнения одного движения, так и во время выполнения последовательных движений одной серии. В тоже время хорошо известны высокоэффективные режимы тренировки, которые предполагают изменение тренировочной нагрузки как в процессе выполнения одного движения, так и во время выполнения последовательных движений одной серии.For physical training in mass physical culture and sports, various training devices are used that allow you to train different muscle groups in different modes of muscle contraction. The disadvantage of conventional simulators is the use of only a constant load and the impossibility of its rapid change during the execution of one movement, and during the execution of successive movements of the same series. At the same time, highly effective training modes are well known, which imply a change in the training load both during the execution of one movement and during the execution of sequential movements of the same series.

Тренировочная целесообразность использования изменяемой нагрузки вовремя одного движения связана с тем, что сила, развиваемая сокращающейся мышцей, зависит от ее длины у разных людей, причем зависимость «сила-длина мышцы» для разных мышц одного человека может существенно различаться. Таким образом, становится очевидно, что использование переменной нагрузки, изменяющейся во время выполнения движения в соответствии с физиологическими особенностями тренируемой группы мышц, более эффективно для полноценной физической тренировки.The training expediency of using a variable load during one movement is associated with the fact that the force developed by a contracting muscle depends on its length in different people, and the relationship "strength-muscle length" for different muscles of one person can differ significantly. Thus, it becomes obvious that the use of a variable load that changes during the execution of a movement in accordance with the physiological characteristics of the trained muscle group is more effective for full physical training.

Попытки использования тренировочного режима, в котором внешняя нагрузка изменяется во время движения, имеют место в спортивной практике. Так, известен велотренажер (Патент на изобретение РФ №2255782 / В.Н. Чинилов. Опубл. 10.07.2005 г.), состоящий из основания на опорах, нагрузочного узла, выполненного в виде закрепленного на оси дискообразного элемента в форме эллипса с переменным радиусом и нагрузочного элемента выполненного с возможностью поворота вокруг оси основания и содержащий концентрично расположенные втулки, между которыми размещен упругий элемент.Attempts to use a training regime in which the external load changes during movement have taken place in sports practice. So, an exercise bike is known (Patent for invention of the Russian Federation No. 2255782 / VN Chinilov. Publ. 10.07.2005), consisting of a base on supports, a load unit made in the form of a disk-shaped element fixed on an axis in the form of an ellipse with a variable radius and a load element rotatable around the base axis and containing concentrically arranged bushings, between which an elastic element is located.

Принцип эксцентрика можно применять не только на велосипедных, но и на грузоблочных тренажерах. Однако к недостаткам такого способа программируемого изменения нагрузки следует отнести трудоемкость замены эксцентрика, так как его форма подбирается такой, чтобы изменение момента силы было наиболее эффективным для тренировки данной мышечной группы.The eccentric principle can be applied not only to cycling, but also to weight-block trainers. However, the disadvantages of this method of programmed load change should be attributed to the laboriousness of replacing the eccentric, since its shape is chosen such that the change in the moment of force is most effective for training a given muscle group.

Также из уровня техники известен способ и система для тренировки мышц с использованием изменения нагрузки во время выполнения движения (Патент на изобретение RU №2334535 / Авторы А.И. Нетреба, А.С. Боровик, О.А. Виноградов, опубл. 27.08.2014 г.) содержащий платформу, силовой нагрузочный блок, компрессор с рессивером, датчик угла и/или перемещения, датчики рабочего давления, пневмосистему и блок управления.Also known from the prior art is a method and a system for training muscles using a change in load during movement (Patent for invention RU No. 2334535 / Authors AI Netreba, AS Borovik, OA Vinogradov, publ. 27.08. 2014) containing a platform, a power loading unit, a compressor with a receiver, an angle and / or displacement sensor, working pressure sensors, a pneumatic system and a control unit.

Недостатком указанной системы является сложность конструкции и значительные массогабаритные характеристики, обусловленные необходимостью применения специальной пневматической (гидравлической) схемы. Также следует отметить высокую шумность при эксплуатации такого тренажера обусловленную работой пневматического (гидравлического) компрессора.The disadvantage of this system is the complexity of the design and significant weight and size characteristics due to the need to use a special pneumatic (hydraulic) circuit. It should also be noted that such a simulator is very noisy due to the operation of a pneumatic (hydraulic) compressor.

Наиболее близким аналогом к заявленному предложению, является магнитожидкостный универсальный тренажер, содержащий подвижную платформу, силовой нагрузочный блок, состоящий из штока поршня и корпуса в котором размещен поршень с электромагнитной катушкой и каналами, датчика перемещения, блока управления.The closest analogue to the claimed proposal is a magnetic-liquid universal simulator containing a movable platform, a power loading unit consisting of a piston rod and a housing in which a piston with an electromagnetic coil and channels, a displacement sensor, and a control unit is placed.

Недостатком магнитожидкостного универсального тренажера является отсутствие возможности создания нагрузки в негативной фазе выполнения упражнения. Так, в заявленном техническом решении динамичное возвращение подвижной платформы в начальное положение обеспечивается за счет использования потенциальной энергии пружин, растянутых при перемещении подвижной платформы в конечное положение. Такое решение позволяет возвращать подвижную платформу в начальное положение, но не позволит создать значительную нагрузку при опускании платформы из конечного в начальное положение.The disadvantage of the magnetic-liquid universal simulator is the inability to create a load in the negative phase of the exercise. So, in the claimed technical solution, the dynamic return of the movable platform to the initial position is ensured by using the potential energy of the springs stretched when the movable platform is moved to the final position. This solution allows you to return the movable platform to the initial position, but will not allow creating a significant load when lowering the platform from the final to the initial position.

Техническим результатом заявляемого магнитожидкостного тренажера является обеспечение возможности создания нагрузки в негативной фазе выполнения упражнения.The technical result of the proposed magnetic fluid simulator is to provide the possibility of creating a load in the negative phase of the exercise.

Технический результат достигается тем, что дополнительно установлен ресивер, каналами сообщающийся с нагрузочным блоком, внутри которого расположен жидкостной насос.The technical result is achieved by the fact that a receiver is additionally installed, which communicates with the load block in channels, inside which a liquid pump is located.

Предложение поясняется рисунками.The proposal is illustrated with pictures.

На фиг. 1 изображена схема размещения узлов на тренажере, где 1 - подвижная платформа, 2 - силовой нагрузочный блок с ресивером 3, 4 - датчик перемещения, 5 - блок управления.FIG. 1 shows the layout of the units on the simulator, where 1 is a moving platform, 2 is a power load unit with a receiver 3, 4 is a displacement sensor, 5 is a control unit.

На фиг. 2 представлена схема устройства силового нагрузочного блока, где 6 - шток поршня, 7 - корпус силового нагрузочного блока в котором размещен поршень 8 с электромагнитной катушкой 9, связанной с блоком управления 5 (фиг. 1). В поршне 8 выполнены каналы 10, сообщающие подпоршневую 11 и надпоршневую 12 полости, заполненные магнитореологической жидкостью. В надпоршневой 12 и подпоршневой 11 полости выполнены каналы 14 и 13 соответственно соединяющиеся с ресивером 3. Внутри ресивера 3 установлен жидкостной насос 15.FIG. 2 shows a diagram of the device of the power loading unit, where 6 is the piston rod, 7 is the body of the power loading unit in which the piston 8 is located with an electromagnetic coil 9 connected to the control unit 5 (Fig. 1). In the piston 8, channels 10 are made, which communicate the subpiston 11 and overpiston 12 cavities filled with a magnetorheological fluid. In the above-piston 12 and sub-piston 11 cavities, channels 14 and 13 are made, respectively, connected to the receiver 3. A liquid pump 15 is installed inside the receiver 3.

Предлагаемый магнитожидкостный тренажер работает следующим образом. Испытуемый занимает место в тренажере, ноги согнуты в коленях, стопы размещаются на подвижной платформе 1. Упражнение подразумевает выполнение испытуемым серию движений по разгибанию ног, для этого он усилием мышц ног перемещает подвижную платформу 1 из начального в конечное положение (см. фиг. 1).The proposed magnetic fluid simulator works as follows. The subject takes a place in the simulator, the legs are bent at the knees, the feet are placed on a movable platform 1. The exercise involves the subject performing a series of movements to extend the legs, for this he moves the movable platform 1 from the initial to the final position with the effort of the leg muscles (see Fig. 1) ...

Обеспечение переменной нагрузки по ходу движения платформы достигается следующим образом. Поступательное движение подвижной платформы 1 обуславливает перемещение штока 6 и, следовательно, жестко соединенного с ним поршня 8. На поршне 8 размещается электромагнитная катушка 9, управляющий сигнал на которую поступает с блока управления 5, изменяя ее магнитное поле. При увеличении магнитного поля электромагнитной катушкой 9 увеличивается вязкость магнитореологической жидкости, которая заполняет внутреннее пространство силового нагрузочного блока. Повышенная вязкость магнитореологической жидкости препятствует ее свободному перетеканию из подпоршневой полости 11 в надпоршневую 12 по каналам 10 в поршне 8, обуславливая таким образом увеличение нагрузки по ходу движения подвижной платформы 1.The provision of variable load in the direction of movement of the platform is achieved as follows. The translational movement of the movable platform 1 causes the movement of the rod 6 and, therefore, the piston 8 rigidly connected to it. An electromagnetic coil 9 is located on the piston 8, the control signal to which is received from the control unit 5, changing its magnetic field. With an increase in the magnetic field, the electromagnetic coil 9 increases the viscosity of the magnetorheological fluid, which fills the inner space of the power load unit. The increased viscosity of the magnetorheological fluid prevents its free flow from the sub-piston cavity 11 to the above-piston 12 through channels 10 in the piston 8, thus causing an increase in the load along the movement of the movable platform 1.

В свою очередь в случае, когда управляющий сигнал с блока управления 5 формирует меньшее магнитное поле, вязкость магнитореологической жидкости закономерно снижается и более свободно перемещается из подпоршневой полости 11 в надпоршневую 12 по каналам 10 в поршне 8 при воздействии испытуемого на подвижную платформу 1. Свободный переток магнитореологической жидкости из подпоршневой полости 11 силового нагрузочного блока в надпоршневую полость 12 обуславливает снижение нагрузки по ходу движения подвижной платформы 1.In turn, in the case when the control signal from the control unit 5 forms a smaller magnetic field, the viscosity of the magnetorheological fluid naturally decreases and moves more freely from the sub-piston cavity 11 to the sub-piston cavity 12 through channels 10 in the piston 8 when the subject is exposed to the movable platform 1. Free overflow magnetorheological fluid from the sub-piston cavity 11 of the power loading unit into the above-piston cavity 12 causes a decrease in the load along the movement of the movable platform 1.

Таким образом, за счет изменения магнитного поля имеется принципиальная возможность реализации практически любого закона изменения нагрузки, а позитивной фазе выполнения упражнения.Thus, due to the change in the magnetic field, there is a fundamental possibility of realizing practically any law of change in the load, and in the positive phase of the exercise.

Нагрузка в негативной фазе упражнения обеспечивается за счет работы жидкостного насоса 15, который установлен в ресивере 3. Управляемый блоком управления 5 жидкостной насос 15 перекачивает магнитореологическую жидкость, поступающую в ресивер 3 из надпоршневой полости 12 силового нагрузочного блока 2 по каналу 14 в подпоршневую полость 11 по каналу 13, создавая в ней избыточное давление. В это же время блок управления 5 увеличивает магнитное поле электромагнитной катушки 9, за счет этого увеличивается вязкость магнитореологической жидкости, которая заполняет внутреннее пространство силового нагрузочного блока 2, препятствуя ее свободному перетеканию из подпоршневой полости 11 в надпоршневую 12 по каналам 10 в поршне 8. Это позволяет избыточному давлению, создаваемому жидкостным насосом 15, вытеснять поршень со штоком, который воздействуя на подвижную платформу 1 обеспечивает создание нагрузки в негативной фазе выполнения упражнения. После возвращения подвижной платформы 1 в начальное положение информация об этом с датчика перемещения 3 поступает на блок управления 4. Затем цикл повторяется.The load in the negative phase of the exercise is provided due to the operation of the liquid pump 15, which is installed in the receiver 3. The liquid pump 15, controlled by the control unit 5, pumps the magnetorheological fluid entering the receiver 3 from the above-piston cavity 12 of the power loading unit 2 through channel 14 into the sub-piston cavity 11 along channel 13, creating excess pressure in it. At the same time, the control unit 5 increases the magnetic field of the electromagnetic coil 9, thereby increasing the viscosity of the magnetorheological fluid, which fills the internal space of the power loading unit 2, preventing its free flow from the sub-piston cavity 11 to the above-piston 12 through channels 10 in the piston 8. This is allows the excess pressure created by the liquid pump 15 to displace the piston with the rod, which, acting on the movable platform 1, provides a load in the negative phase of the exercise. After returning the movable platform 1 to its initial position, information about this from the displacement sensor 3 is sent to the control unit 4. Then the cycle is repeated.

По сравнению с прототипом предлагаемый магнитожидкостный тренажер позволяет обеспечить возможность создания нагрузки в негативной фазе выполнения упражнения.In comparison with the prototype, the proposed magnetic-fluid simulator makes it possible to create a load in the negative phase of the exercise.

Claims (1)

Магнитожидкостный тренажер, содержащий подвижную платформу, силовой нагрузочный блок с электромагнитной катушкой, расположенной в поршне, в котором выполнены каналы, сообщающие подпоршневую и надпоршневую полости, заполненные магнитореологической жидкостью, датчик перемещения, пружины и блок управления, отличающийся тем, что дополнительно установлен ресивер, каналами сообщающийся с нагрузочным блоком, внутри которого расположен жидкостной насос.Magnetic-fluid simulator containing a movable platform, a power loading unit with an electromagnetic coil located in the piston, in which channels are made, communicating the sub-piston and above-piston cavities filled with magnetorheological fluid, a displacement sensor, springs and a control unit, characterized in that an additional receiver is installed, channels communicating with the load block, inside which the liquid pump is located.

Images