RU2395322C1

RU2395322C1 - Laser exerciser for training sportsmen

Info

Publication number: RU2395322C1
Application number: RU2009109506/12A
Authority: RU
Inventors: Александр Юрьевич Есин (RU); Александр Юрьевич Есин
Original assignee: Александр Юрьевич Есин
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2010-07-27

Abstract

FIELD: sports.

SUBSTANCE: laser exerciser for training sportsmen relates to sports equipment, in particular to devices for training of swimmers. Exerciser comprises deflecting device arranged in the form of semicircular mirror and electric motor, on axis of which there is a semitransparent mirror arranged, and source of laser radiation is coaxially installed. Semitransparent mirror is installed on axis of electric motor at the angle of 45° relative to axis of electric motor. Semicircular mirror is installed perpendicularly to axis of electric motor so that centre of semitransparent mirror is available in point of beam falling onto semitransparent mirror. Control device sends pulse to laser radiator in those moments of time, when laser beam at the moment of connection will be located under requested angle relative to surface of water. Angle is adjusted by time delay between moments of laser radiation connection.

EFFECT: control device gradually varies frequency of laser radiation connection, therefore laser point moves along swimming path according to specified parametres along swimming pool bottom.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к спортивному инвентарю, в частности к устройствам для подготовки пловцов.The invention relates to sports equipment, in particular to devices for the preparation of swimmers.

Известно устройство (пат. DE №102004001389 B4, М.кл. H04N 9/31, H04N 5/74, G03B 21/28, G03B 21/00, опубликовано 26.01.2006 г., аналог), содержащее источники лазерного излучения, регулирующее зеркало, механизм отклонения, состоящий из многогранного зеркала и зеркала, работающего в режиме «день/ночь». Лазерный луч, проходя через зеркала, падает на экран, образуя лазерную точку. Движение зеркал механизма отклонения и регулирующего зеркала обеспечивает перемещения лазерной точки с большой скоростью по экрану, тем самым обеспечивается неподвижное изображение на экране ввиду инерционности зрительного восприятия.A device is known (US Pat. DE No. 102004001389 B4, M.cl. H04N 9/31, H04N 5/74, G03B 21/28, G03B 21/00, published January 26, 2006, analogue), containing laser radiation sources, regulating mirror, a deflection mechanism consisting of a multifaceted mirror and a mirror operating in the "day / night" mode. The laser beam, passing through the mirrors, falls on the screen, forming a laser dot. The movement of the mirrors of the deflection mechanism and the control mirror ensures the movement of the laser point at high speed on the screen, thereby providing a stationary image on the screen due to the inertia of visual perception.

Недостатком данного устройства является малый угол отклонения луча по горизонтали, обусловленного геометрическими размерами многогранного зеркала.The disadvantage of this device is the small horizontal angle of the beam, due to the geometric dimensions of the multifaceted mirror.

Известно устройство (пат. VIDEO PROJECTION SYSTEM USING PICTURE AND LINE SCANING US №005485225A, М.кл H04N 5/66, опубликовано 16.01.1996, прототип), содержащее источник лазерного излучения, отклоняющее устройство, состоящее из поворотного зеркала и многогранного зеркала. Лазерный луч, проходя через многогранное и поворотное зеркала, падает на экран, тем самым организуя лазерную точку на нем. Вращение многогранного и поворотного зеркал обеспечивает перемещение лазерного луча на экране. При быстром вращении зеркал на экране ввиду инерционности зрительного восприятия проецируется множество строк. Это известное устройство наиболее близко к предлагаемому устройству и выбрано за прототип.A device is known (US Pat. VIDEO PROJECTION SYSTEM USING PICTURE AND LINE SCANING US No. 005485225A, M.cl H04N 5/66, published 01/16/1996, prototype) containing a laser radiation source, a deflecting device consisting of a rotary mirror and a multifaceted mirror. A laser beam passing through a multifaceted and rotary mirror falls on the screen, thereby organizing a laser point on it. The rotation of the multifaceted and rotary mirrors provides the movement of the laser beam on the screen. With the rapid rotation of the mirrors on the screen due to the inertia of visual perception, many lines are projected. This known device is the closest to the proposed device and is selected as a prototype.

Задачей предложенного технического решения является устранение отмеченных недостатков, а именно увеличение отклонения луча по горизонтали.The objective of the proposed technical solution is to eliminate the noted drawbacks, namely increasing the horizontal deflection of the beam.

Для решения поставленной задачи предлагается устройство, содержащее источник лазерного излучения и отклоняющее устройство, согласно изобретению дополнительно включено полупрозрачное зеркало, а отклоняющее устройство выполнено в виде полукруглого зеркала, электромотора, на оси которого расположено полупрозрачное зеркало и соосно установлен источник лазерного излучения, полупрозрачное зеркало установлено на оси электромотора под углом 45° относительно оси электромотора, полукруглое зеркало установлено перпендикулярно оси электромотора таким образом, что центр полукруглого зеркала находится в точке падения луча на полупрозрачное зеркало.To solve this problem, a device comprising a laser radiation source and a deflecting device is proposed, according to the invention a translucent mirror is additionally included, and the deflecting device is made in the form of a semicircular mirror, an electric motor, on the axis of which a translucent mirror is located and the laser radiation source is aligned, the translucent mirror is mounted on axis of the electric motor at an angle of 45 ° relative to the axis of the electric motor, a semicircular mirror is installed perpendicular to the axis of the electric so that the center of the semicircular mirror is at the point of incidence of the beam on the translucent mirror.

Существенным отличием является то, что дополнительно включено полупрозрачное зеркало, а отклоняющее устройство выполнено в виде полукруглого зеркала, электромотора, на оси которого расположено полупрозрачное зеркало и соосно установлен источник лазерного излучения, полупрозрачное зеркало установлено на оси электромотора под углом 45° относительно оси электромотора, полукруглое зеркало установлено перпендикулярно оси электромотора таким образом, что центр полукруглого зеркала находится в точке падения луча на полупрозрачное зеркало.A significant difference is that a translucent mirror is additionally included, and the deflecting device is made in the form of a semicircular mirror, an electric motor, on the axis of which a translucent mirror is located and a laser radiation source is coaxially mounted, a translucent mirror is mounted on the axis of the electric motor at an angle of 45 ° relative to the axis of the electric motor, semicircular the mirror is mounted perpendicular to the axis of the electric motor so that the center of the semicircular mirror is at the point of incidence of the beam on the translucent mirrors about.

Данное существенное отличие позволит достичь отклонения угла по горизонтали до 180°, что позволит проецировать изображение при малых расстояниях между устройством и поверхностью, на которую проецируется изображение.This significant difference will allow you to achieve a horizontal angle deviation of up to 180 °, which will allow you to project the image at small distances between the device and the surface onto which the image is projected.

На фигуре 1 и фигуре 2 представлена функциональная схема устройства лазерного тренажера для тренировки спортсменов, где введены следующие обозначения: полупрозрачное зеркало 1, соединенное с электромотором 2, источник лазерного излучения 3, излучающий лазерный луч 4, полукруглое зеркало 5, устройство управления 6, угол α между поверхностью воды и лазерным лучом 4.Figure 1 and figure 2 presents a functional diagram of a device of a laser simulator for training athletes, where the following notation is introduced: a translucent mirror 1 connected to an electric motor 2, a laser light source 3, a laser beam 4, a semicircular mirror 5, a control device 6, angle α between the surface of the water and the laser beam 4.

На фигуре 3 представлен вариант установки лазерного тренажера для тренировки спортсменов в плавательном бассейне, где показаны: лазерный луч 4, устройство управления 6, угол α между поверхностью воды и лазерным лучом 4, Y - высота установки лазерного тренажера от дна бассейна, X - расстояние от точки установки тренажера на дне до лидирующего элемента.The figure 3 shows the installation option of a laser simulator for training athletes in a swimming pool, which shows: a laser beam 4, a control device 6, the angle α between the water surface and the laser beam 4, Y is the height of the laser simulator from the bottom of the pool, X is the distance from simulator installation points at the bottom to the leading element.

Полупрозрачное зеркало 1 соединено с электромотором 2, так что угол между плоскостью зеркала и осью электромотора равен 45°. Лазерный излучатель 3 излучает лазерный луч 4 и установлен таким образом, что лазерный луч 4 всегда падает на полупрозрачное зеркало 1 под углом 45° и отражается от него либо на полукруглое зеркало 5, падая на него под прямым углом, либо падает под углом α относительно поверхности воды. Лазерный излучатель 3 подключен к устройству управления 6.The translucent mirror 1 is connected to the electric motor 2, so that the angle between the plane of the mirror and the axis of the electric motor is 45 °. The laser emitter 3 emits a laser beam 4 and is mounted in such a way that the laser beam 4 always falls on a translucent mirror 1 at an angle of 45 ° and is reflected from it either on a semicircular mirror 5, falling on it at a right angle, or falls at an angle α relative to the surface water. The laser emitter 3 is connected to the control device 6.

Тренажер работает следующим образом. Например, тренажер установлен на дне плавательного бассейна так, что через точку расположения лазерного тренажера и любую точку на дне дорожки плавательного бассейна можно провести прямую линию (см. фиг.3) (возможно использование лазерного тренажера в иных спортивных заведениях, таких как беговые дорожки, велосипедные дорожки и др.). Точка расположения лазерного тренажера находится на высоте Y от дна плавательного бассейна (см. фиг.3). В устройстве управления 6 перед началом упражнения задают параметры, например длительность дистанции, время прохождения дистанции или скорость прохождения дистанции, ускорение. Затем осуществляют запуск устройства управления 6, при запуске которого автоматически включается электромотор 2 и начинает вращать полупрозрачное зеркало 1 с частотой вращения, большей чем 12 оборотов в секунду, во избежание мерцания лидирующего элемента (лазерной точки на дне бассейна), улавливаемого человеческим глазом.The simulator works as follows. For example, the simulator is installed at the bottom of the swimming pool so that through the point of location of the laser simulator and any point on the bottom of the path of the swimming pool, you can draw a straight line (see figure 3) (you can use the laser simulator in other sports facilities, such as treadmills, bicycle lanes, etc.). The location of the laser simulator is at a height Y from the bottom of the swimming pool (see figure 3). In the control device 6 before the start of the exercise, parameters are set, for example, the duration of the distance, the time taken to go the distance or the speed of the distance, acceleration. Then, the control device 6 is started, at the start of which the electric motor 2 is automatically turned on and the translucent mirror 1 starts to rotate with a rotation speed of more than 12 revolutions per second, in order to avoid the flickering of the leading element (the laser dot at the bottom of the pool), captured by the human eye.

Устройство управления 6 с учетом введенных параметров подает импульс, который в определенный момент времени включает источник лазерного излучения 3, который при включении излучает лазерный луч 4, лазерный луч 4 падает на полупрозрачное зеркало 1 под углом 45°, при отражении лазерного луча 4 возможны два варианта:The control device 6, taking into account the entered parameters, gives a pulse, which at a certain point in time turns on the laser source 3, which when turned on, emits a laser beam 4, the laser beam 4 is incident on the translucent mirror 1 at an angle of 45 °, with the reflection of the laser beam 4 two options are possible :

1. лазерный луч 4 падает на полукруглое зеркало под прямым углом, отражается от него, проходит через полупрозрачное зеркало 1 и падает на дно плавательного бассейна под углом α относительно поверхности воды, организуя лидирующий элемент (лазерную точку), - см. фиг.1;1. the laser beam 4 falls on a semicircular mirror at a right angle, is reflected from it, passes through a translucent mirror 1 and falls on the bottom of the swimming pool at an angle α relative to the surface of the water, organizing the leading element (laser point), see Fig. 1;

2. лазерный луч 4 падает сразу на дно плавательного бассейна под углом α относительно поверхности воды, организуя лидирующий элемент (лазерную точку), - см. фиг.2.2. the laser beam 4 immediately falls to the bottom of the swimming pool at an angle α relative to the surface of the water, organizing the leading element (laser point), see Fig.2.

Зеркала 1 и 5 установлены так, что лазерный луч 4, отражаясь от зеркал (либо от зеркала), падает на дно бассейна под углом α относительно поверхности воды, тем самым организуя лидирующий элемент (лазерную точку) на дне бассейна в точке падения лазерного луча. Угол α рассчитывается исходя из параметров спортивного сооружения, например для плавательного бассейна, в котором дно на мелкой части параллельно поверхности воды, для организации лидирующего элемента (лазерной точки) на мелкой части бассейна на расстоянии X от точки установки тренажера на дне бассейна, угол α(X) рассчитывается выражением:Mirrors 1 and 5 are installed so that the laser beam 4, reflected from the mirrors (or from the mirror), falls onto the bottom of the pool at an angle α relative to the surface of the water, thereby organizing a leading element (laser point) at the bottom of the pool at the point of incidence of the laser beam. The angle α is calculated based on the parameters of a sports facility, for example, for a swimming pool in which the bottom on a shallow part is parallel to the surface of the water, to organize a leading element (laser point) on a shallow part of the pool at a distance X from the installation point of the simulator at the bottom of the pool, angle α ( X) is calculated by the expression:

α(X)=90-arctg(X/Y),α (X) = 90-arctg (X / Y),

где Y - высота установки лазерного тренажера от дна бассейна (постоянная величина) (см. фиг.3). Для иных участков плавательных бассейнов и для спортивных сооружений иного профиля формулы расчета угла α усложняются, сложность расчета зависит от параметров сооружений.where Y is the installation height of the laser simulator from the bottom of the pool (constant value) (see figure 3). For other sections of swimming pools and for sports facilities of a different profile, the formulas for calculating the angle α are complicated, the complexity of the calculation depends on the parameters of the structures.

При вращении полупрозрачного зеркала 1 и постоянно включенном источнике лазерного излучения 3 угол α изменяется (от 0° до 180°) с частотой, равной двойной частоте вращения полупрозрачного зеркала 1, так как за один оборот полупрозрачного зеркала 1 угол α меняется от 0° до 180° два раза (первый раз при прямом отражении луча 4 от полупрозрачного зеркала 1 - см. фиг.2, второй раз при отражении от полукруглого зеркала 5 и дальнейшем прохождении луча 4 через полупрозрачное зеркало 1 - см. фиг.1). Устройство управления 6 подает импульс (включает лазерный излучатель 3 на малый промежуток времени) на лазерный излучатель 3 в те моменты времени, когда лазерный луч 4 в момент включения будет находиться под нужным углом α. Угол α регулируется временной задержкой между моментами включения лазерного излучателя 3 (частота включения лазерного излучателя). Устройство управления 6 постепенно меняет частоту включения лазерного излучателя, тем самым лидирующий элемент (лазерная точка на дне) перемещается вдоль плавательной дорожки по заданным параметрам в устройстве управления 6 по дну бассейна. Спортсмен следует за лидирующим элементом (лазерной точкой на дне бассейна), не отставая и не перегоняя его, тем самым проходит дистанцию в соответствии с установленными параметрами в устройстве 6.When the translucent mirror 1 is rotated and the laser radiation source 3 is constantly on, the angle α changes (from 0 ° to 180 °) with a frequency equal to the double rotation speed of the translucent mirror 1, since the angle α changes from 0 ° to 180 in one revolution of the translucent mirror 1 ° twice (the first time when the beam 4 is directly reflected from the translucent mirror 1 - see Fig. 2, the second time when it is reflected from the semicircular mirror 5 and the beam 4 passes further through the translucent mirror 1 - see Fig. 1). The control device 6 delivers a pulse (turns on the laser emitter 3 for a small period of time) to the laser emitter 3 at those times when the laser beam 4 at the time of inclusion will be at the desired angle α. The angle α is controlled by the time delay between the moments when the laser emitter 3 is turned on (the frequency of the laser emitter). The control device 6 gradually changes the frequency of switching on the laser emitter, thereby the leading element (the laser dot at the bottom) moves along the swimming path according to the specified parameters in the control device 6 along the bottom of the pool. The athlete follows the leading element (a laser dot at the bottom of the pool), not lagging behind and not surpassing it, thereby passing the distance in accordance with the established parameters in the device 6.

Например, для тренировки пловца в бассейне длиной 25 м задают дистанцию 50 м и время прохождения дистанции 30 секунд. Осуществляют запуск электронного устройства управления 6. Электронное устройство управления рассчитывает скорость изменения угла α, используя введенные ранее параметры, и подает импульсы на лазерный излучатель 3 так, что угол α изменяется от минимального значения до максимального значения (минимальное и максимальное значения угла зависят от геометрических параметров плавательного бассейна) за первые 15 секунд и обратно от максимального до минимального за вторые 15 секунд. Лазерная точка, пройдя по дну бассейна 25 метров, сменит направление движения на противоположное и, пройдя вторые 25 метров в противоположном направлении, остановится. Спортсмен будет двигаться за лазерной точкой на дне бассейна и проплывет 50 метров за 30 секунд.For example, to train a swimmer in a swimming pool 25 m long, a distance of 50 m and a travel time of 30 seconds are set. The electronic control device 6 is started. The electronic control device calculates the rate of change of the angle α using the previously entered parameters and sends pulses to the laser emitter 3 so that the angle α changes from the minimum value to the maximum value (the minimum and maximum values of the angle depend on geometric parameters swimming pool) in the first 15 seconds and back from maximum to minimum in the second 15 seconds. The laser point, having passed along the bottom of the pool 25 meters, will change the direction of movement to the opposite and, having passed the second 25 meters in the opposite direction, will stop. The athlete will move behind the laser point at the bottom of the pool and swim 50 meters in 30 seconds.

Устройство не содержит сложных в изготовлении элементов и может быть легко реализовано.The device does not contain elements difficult to manufacture and can be easily implemented.

Внедрение предлагаемого устройства позволит осваивать математически рассчитанную нагрузку на организм спортсмена, способствует обучению спортсмена распределению физических сил на длинных дистанциях. Позволяет изменять нагрузку во время выполнения упражнения. Устройство компактно, существует возможность незатруднительной транспортировки и быстрой установки устройства, например, при выезде на спортивные сборы.The implementation of the proposed device will allow you to master the mathematically calculated load on the athlete’s body, contributes to the training of the athlete in the distribution of physical forces over long distances. Allows you to change the load during the exercise. The device is compact, there is the possibility of easy transportation and quick installation of the device, for example, when leaving for sports camps.

Claims

1. Тренажер для тренировки спортсменов, содержащий источник лазерного излучения и отклоняющее устройство, отличающийся тем, что дополнительно включено полупрозрачное зеркало, а отклоняющее устройство выполнено в виде полукруглого зеркала и электромотора, на оси которого расположено полупрозрачное зеркало и соосно установлен источник лазерного излучения.1. The simulator for training athletes, containing a laser source and a deflecting device, characterized in that the translucent mirror is additionally included, and the deflecting device is made in the form of a semicircular mirror and an electric motor, on the axis of which a translucent mirror is located and the laser radiation source is coaxially mounted.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полупрозрачное зеркало установлено на оси электромотора под углом 45° относительно оси электромотора.2. The device according to claim 1, characterized in that the translucent mirror is mounted on the axis of the electric motor at an angle of 45 ° relative to the axis of the electric motor.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что полукруглое зеркало установлено перпендикулярно оси электромотора таким образом, что центр полукруглого зеркала находится в точке падения луча на полупрозрачное зеркало. 3. The device according to claim 1, characterized in that the semicircular mirror is installed perpendicular to the axis of the electric motor so that the center of the semicircular mirror is at the point of incidence of the beam on the translucent mirror.