Устройство для перемещения прыжками - RU2286191C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к спортивному инвентарю, в частности к устройствам, предназначенным для повышения скорости передвижения, и может быть использовано для перемещения прыжками.

Из уровня техники известны устройства для повышения скорости передвижения, выполненные в виде съемных механических элементов, способных накапливать энергию, которая безвозвратно теряется при перемещении человека прыжками. При обычном движении прыжками мышцы, связки и сухожилия ноги выполняют роль амортизаторов и гасят ударные нагрузки при соударении стопы ноги с опорной поверхностью. Значительная часть запасенной при прыжке энергии при этом не только теряется безвозвратно, но и дополнительно нагружает мышцы ног, сухожилия и связки, приводя их постепенно к усталости, а иногда и к травмам. С возрастом человек теряет упругость своего амортизирующего аппарата и, как следствие, даже при несильных соударениях с землей получает серьезные травмы конечностей, мышц, связок и сухожилий. Для предотвращения указанных явлений разработаны многочисленные устройства, способные в какой-то мере помочь человеку.

Известно устройство для перемещения прыжками, содержащее вертикальную упругую стяжку, шарнирно связанную концами со средствами для крепления на противоположных относительно голеностопного сустава биозвеньях ноги (см. а.с. СССР №1200916, кл. А 63 В 25/10, 1985 г.). В качестве упругой стяжки используется пружина сжатия, накапливающая энергию соударения ноги с опорной поверхностью и разжимающаяся при отталкивании ноги от земли. Это помогает сделать больший прыжок, чем при обычном беге.

К основным недостаткам известного устройства следует отнести, во-первых, наличие специального подвижного четырехзвенного аппарата, три звена которого являются звеньями постоянной длины, а четвертое звено - изменяемый по длине упругий элемент. Аппарат верхней частью жестко закрепляется на верхней части голени ноги, а нижней - на голеностопном суставе. При прыжках наличие указанного аппарата на ноге частично сковывает привычные движения ноги и создает дискомфорт при движении.

Во-вторых, известное устройство накапливает не всю энергию, которую затрачивает человек на гашение удара о землю, а только энергию голеностопного сустава. Часть энергии, которую затрачивают другие мышцы тела, безвозвратно теряется. При увеличении этой энергии и невозможности ее погашения это может приводить к травмам.

Также известно устройство для перемещения прыжками, состоящее из трех рычагов, связанных между собой шарнирами и стянутых пружинами, при этом рычаги крепятся и располагаются соответственно вдоль стопы, голени и бедра ноги человека (см. а.с. СССР №1437046, кл. А 63 В 25/10, 1988 г.). При касании земли ногой в процессе прыжка и последующем ее сгибании в голеностопном и коленном суставах рычаги поворачиваются в шарнирах, пружины натягиваются и накапливают энергию, которую затем отдают при отталкивании ноги. По мнению авторов, благодаря этому толчок становится мощнее, длина прыжка больше, а скорость перемещения увеличивается.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению (прототипом) является устройство для перемещения прыжками, содержащее трубу, в верхней части которой размещена рукоятка, а в нижней - опора для ноги, при этом внутри трубы расположен механизм накопления механической энергии, выполненный в виде подпружиненного штока с опорной пятой (см. патент США №3065962, кл. 272-70.1, 1962 г.). При помощи ремней труба закрепляется параллельно ноге человека и удерживается за рукоятку.

К основным недостаткам известного устройства следует отнести, во-первых, неудобства при применении устройства. При ходьбе или прыжках нога находится в выпрямленном положении и зафиксирована к трубе ремнями. Такая ходьба скорее напоминает ходьбу человека с несгибаемыми ногами.

Во-вторых, темп ходьбы или прыжков во многом определяется скоростью реакции механизма накопления энергии и может не совпадать с привычной скоростью перемещения ног при ходьбе или беге, что тоже вызывает определенный дискомфорт.

В-третьих, положение человека при применении данного устройства нельзя считать устойчивым, т.к. его руки фактически прижаты к бокам. Это грозит полной или частичной потерей равновесия и в результате приведет к падению и травме.

Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является создание простого и надежного устройства, лишенного вышеуказанных недостатков и пригодного для осуществления перемещения прыжками в условиях, приближенных к естественным прыжкам.

Указанная задача в устройстве для перемещения прыжками, содержащем две трубы, соединенных с телом человека, внутри каждой из которых установлен механизм накопления механической энергии, а в основании трубы расположены опорная пята и опора для ноги, решена тем, что каждая труба соединена с телом человека посредством подвижного троса, один конец которого соединен с механизмом накопления механической энергии, а другой конец пропущен через верхнее основание трубы и установленный над трубой блочок и соединен с корсетом, закрепленным на теле человека.

Указанное выполнение устройства позволяет максимальным образом приблизить человека к естественному осуществлению прыжков, т.к. отсутствуют жесткие связи между трубой устройства и телом человека. Наличие подвижного троса практически не вызывает дискомфорта при прыжке, но при этом позволяет механизму накопления механической энергии разгружать все мышцы, связки и сухожилия от возникающих при прыжках нагрузок.

Закрепление корсета посредством лямок, охватывающих грудь и/или ноги прыгуна, позволяет максимально распределить создающие тросом нагрузки на все тело человека.

Крепление троса к корсету со стороны спины или со стороны плеч позволяет не использовать переднюю часть туловища человека, тем самым обеспечивая ему максимум удобств при прыжках.

Использование в качестве механизма накопления механической энергии упругих элементов, например набор растягивающихся пружин или резиновых жгутов, нижний конец которых закреплен в основании трубы, а верхний соединен с подвижным тросом, позволяет сделать заявляемое устройство наиболее простым и дешевым.

Использование в качестве механизма накопления механической энергии пневматического цилиндра, в качестве которого выступает часть внутреннего объема трубы, при этом поршень цилиндра соединен с подвижным тросом, позволяет максимально облегчить устройство, т.к. использование в качестве рабочего тела сжатого воздуха по критерию запасенная энергия/вес механизма в несколько раз превосходит механические накопители энергии.

Для облегчения процесса отрыва устройства от земли опорная пята выполнена подвижно подпружиненной относительно корпуса трубы, т.е. в момент отрыва ноги от земли труба не тормозит движение ноги, а под действием пружины синхронно движется вместе с ногой.

Заявляемое устройство позволяет накапливать практически всю механическую энергию, затрачиваемую при приземлении прыгуна, что не имеет аналогов среди известных устройств для осуществления прыжков, а следовательно, соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1-3 представлены чертежи, поясняющие сущность заявляемого устройства.

На фиг.1 изображен прыгун с заявляемым устройством, включающим трубу 1 с блочком 2 и тросом 3, опорную пяту 4, опору для ноги 5 и корсет 6.

На фиг.2 представлен фронтальный продольный разрез трубы 1 с пружинным накопителем энергии, включающий корпус 7, внутри которого установлена растягивающаяся пружина 8, один конец которой закреплен у нижнего основания трубы, а второй соединен с тросом 3, пропущенным через блочок 2, который установлен на верхнем основании трубы 1. Корпус трубы 7 установлен на опорной пяте 4, неподвижно соединенной с опорой для ноги 5. Внутри пяты 4 установлен подвижный, подпружиненный сжимаемой пружиной 9 шток 10 с основанием 11. Опора для ноги 5 с помощью тросика 12 дополнительно зафиксирована на корпусе 7.

На фиг.3 представлен фронтальный продольный разрез трубы 1 с пневматическим накопителем энергии. Отличительной особенностью пневматического накопителя энергии является поршень 13, передвигающийся в цилиндре 14, образованном внутренней полостью корпуса 1. Для герметизации цилиндра 14 используется сальниковое уплотнение 15. В качестве троса 3 в пневматическом варианте накопителя целесообразно использовать металлическую или капроновую струну, имеющую гладкую наружную поверхность.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

Прыгун закрепляет тросы 3 на корсете 6 и вставляет ноги в опоры для ног 5. Пружины 9 под весом прыгуна сжимаются, и прыгун фактически стоит на земле. После этого он приседает и трос 3 слегка натягивает пружину 8 (рассматриваем вариант устройства на фиг.2). Прыгун прыгает, отталкиваясь двумя ногами от земли. Натянутые пружины 8 сжимаются, как бы помогая ему прыгнуть, а пружины 9 начинают разжиматься, и уже опора 11 как бы дополнительно отталкивает трубу 1 от земли. В момент приземления прыгун, как и при обычном прыжке, приседает, увлекая за собой тросы 3, которые растягивают пружины 8 и сжимают пружины 9. При этом пружины 8 накапливают всю энергию, которую при обычном прыжке прыгун гасит за счет мышц, связок и сухожилий своего тела. При очередном прыжке, в момент отталкивания от земли, устройство своими тросами 3 помогает прыгуну осуществить более сильный и высокий прыжок.

Аналогичным образом функционирует вариант устройства с пневматическим накопителем механической энергии, но в этом случае работает газ, находящийся по обе стороны от поршня. При вытягивании поршня 13 из цилиндра 14 под поршнем 13 возникает разрежение воздуха, а над поршнем 13 - его сжатие. Таким образом, пневматический цилиндр накапливает механическую энергию при приземлении прыгуна, а при его отталкивании от земли отдает ему накопленную энергию, помогая сделать более сильный прыжок.

Отличительной особенностью заявляемого устройства является фактическое освобождение рук прыгуна. При желании он может, конечно, держаться за трубы, например при осуществлении первых учебных прыжков. В дальнейшем этого не требуется, т.к. тросы 3 постоянно контролируют положение тела прыгуна, а при естественном прыжке руки находятся в свободном положении и помогают делать махи, усиливающие прыжок.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет осуществлять прыжки простым и естественным образом и при этом накапливает всю энергию, которую имеет при прыжке тело человека, что существенно отличает данное устройство от известных аналогов.

Реферат

Устройство предназначено для использования в качестве спортивного инвентаря и для перемещения прыжками и позволяет повысить скорость передвижения. Две трубы соединены с телом человека. Внутри каждой трубы установлен механизм накопления механической энергии. В основании каждой трубы расположены опорная пята и опора для ноги. Каждая труба соединена с телом человека посредством подвижного троса, один конец которого соединен с механизмом накопления механической энергии, а другой конец пропущен через верхнее основание трубы и установленный над трубой блочок и соединен с корсетом, закрепленным на теле человека. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула