Теоретические основы построения спортивной техники

рàзнообрàзные тяги, функцию исполнительных элементов выполняют отягощения рàзличной мàссы и формы. Â этом случàе, мышечную систему спортсменà нàгружàют силы грàвитàции, зàвисящие от мàссы отягощений и ускорений, придàвàемых им, спортсменом, через соответствующие преобрàзовàтели видов движения.

Ðисунок 7.15 Îбощеннàя структурнàя схемà тренировочного оборудовàния для силовых и

скоростно-силовых видов спортà

Òàк, нàпример, при силовой тренировке мышц рук в движении «жим штàнги лежà нà спине» исполнительным элементом создàющим тренировочное воздействие, является нàбор отягощений, устàнàвливàемый нà гриф штàнги. Ñàм, гриф штàнги движение, которого огрàничивàется специàльными нàпрàвляющими, является элементом взàимодействия спортсменà с тренàжером. Äàтчик движения или проявляемого усилия может быть смонтировàн непосредственно нà грифе штàнги или нà опоре, которàя является основàнием лежàкà для спортсменà. Äàлее сигнàл с выходà дàтчикà преобрàзуется в информàционный сигнàл. Åсли à процессе подобной тренировки используется более сложное тренàжерное устройство, основàнное нà системе àвтомàтического регулировàния, то сигнàл с дàтчикà, помимо информàционного сигнàлà, после соответствующего преобрàзовàния используется кàк упрàвляющий пàрàметрàми тренàжерного устройствà.

Ðеàкция исполнительного элементà нà двигàтельные действия спортсменà отрàжàется рàзличными индикàторàми нà тàбло покàзывàющими проделàнную мехàническую рàботу, рàзвивàемую мощность, время рàботы, интенсивность двигàтельных действий (двигàтельных циклов зà нужный промежуток времени), количество двигàтельных циклов, отслеживàет трàекторию двигàтельного циклà, à тàкже режимы рàботы тренàжерной системы.

© 2015 ÁÍÒÓ

Ðисунок 7.16 Ñтруктурно-кинемàтическàя схемà тренàжерной системы для скоростно-силовой

тренировки мыщц

Ïо необходимости тàкую информàцию можно получàть, кàк в процессе

одиночных двигàтельных действий, необходимого количествà двигàтельных действий, в нàкопленном состоянии зà соответствующий период тренировочного процессà.

Íà примере тренàжерной системы, структурно-кинемàтическàя схемà которой покàзàнà нà рисунке 7.16, рàбочàя нàгрузкà нà мышечную систему

спортсменà создàется сервомотором (исполнительный элемент)

противодействующим ручному элементу взàимодействия с тренàжером, состоящим из тяговой рукоятки и тягового тросà. Êонструктивно элементы взàимодействия могут быть в виде рàзличных ручных, ножных педàлей, для врàщàтельных движений, или тяговых рукояток нà конце тросà, нàмотàнного нà специàльный тросовый бàрàбàн, для линейных движений (преобрàзовàтель видà движения). Â рàссмàтривàемом тренàжере тросовый бàрàбàн жестко зàкреплен нà вàлу сервоприводà, в кàчестве которого используется электродвигàтель постоянного токà с незàвисимым возбуждением. Ñоздàвàемый нà вàлу электродвигàтеля нàгрузочный момент действует

противоположно линейному движению элементов взàимодействия.

Ëинейный тàхогенерàтор (дàтчик), мехàнически связàнный с вàлàми электродвигàтеля и преобрàзовàтеля видà движения (тросовый бàрàбàн), вырàбàтывàет электрический сигнàл пропорционàльный угловой скорости движения элементов взàимодействия, нàмотàнных нà поверхности тросового бàрàбàнà смонтировàнного нà вàлу электродвигàтеля, и дàлее передàет в

© 2015 ÁÍÒÓ

электрический сигнàл цепи обрàтной связи, предвàрительно усиленный, подàется нà усилитель мощности (преобрàзовàтель мощности), который питàет цепь якоря электродвигàтеля. Âàттметр, подключенный к двигàтелю, отрàжàет мощность рàзвивàемую спортсменом при взàимодействии с тренàжером.

Îсобенностью дàнной тренàжерной системы является то, что видоизменяя конструкцию только одних элементов взàимодействия спортсменà с тренàжером можно приспособить его к тренировке ведущих групп мышц в рàзличных видàх спортà. Ïричем, все остàльные структурные элементы остàются неизменными.

Ñтруктурнàя схемà тренировочного оборудовàния для циклических

видов спортà

Ãлàвнàя зàдàчà тренàжеров тàкого типà – нàгрузить мышцы спортсменà при циклическом хàрàктере движений и дàть информàцию о реàкции оргàнизмà спортсменà нà соответствующую циклическую нàгрузку, и по этой реàкции выбрàть и подерживàть в течение нужного циклà требуемую по величине тренировочную нàгрузку.

Ðисунок 7.17. Ñтруктурнàя схемà тренировочного оборудовàния для циклических видов спортà

 принципе, структурнàя схемà тренировочного оборудовàния для

циклических видов спортà, покàзàннàя нà рис 7.17, мàло чем отличàется от

принцип выборà и упрàления тренировочной нàгрузкой. Çàчàстую в этих системàх используются àнàлогичные по принципу действия исполнительные элементы.

Ïринципиàльное отличие одной системы от другой являеетя то, что в кàчестве информàционного и упрàляющего сигнàлà использеуется биометрическàя информàци о состоянии функционàльных систем

© 2015 ÁÍÒÓ

спортсменà, получàемàя с дàтчиков рàсположенных нà теле спортсменà.

Ñтруктурнàя схемà тренировочного оборудовàния для видов

спортà, основàнных нà двигàтельных взàимодействиях спортсменов

Äвигàтельные взàимодействия спортсменов – это вид двигàтельной деятельности спортсменà, когдà от него требуется решàть зàдàчи àфферентного контроля и эфферентного регулировàния двигàтельных взàимодействий. Ýто относится, прежде всего к рàзличным видàм единоборств и игровым видàм спортà, где спортсмены состязàются между собой индивидуàльно, либо комàндно.

Òàкие же зàдàчи решàют и спортсмены, взàимодействующие друг с другом в кàчестве пàртнерà, или группы пàртнеров одной комàнды.

Îсновой для создàния тренàжерного оборудовàния для спортивной тренировки спортсменов состязàющихся в видàх спортà, основàнных нà двигàтельных взàимодействиях, является обобщеннàя структурнàя схемà изобрàженнàя нà рисунке 7.18.

Ðисунок 7.18 Ñтруктурнàя схемà тренировочного оборудовàния для видов спортà, основàнных нà

двигàтельных взàимодействиях спортсменов

Äля этой кàтегории тренàжеров, элементàми взàимодействия тренàжерà

трубуемый промежуток времени. Òàкие устройствà иммитирут действия противникà или пàртнерà в соответствующем движении или серии движений.

© 2015 ÁÍÒÓ

Ôункцию преобрàзовàтеля видà движения выполняют дàтчики, рàсположенные нà теле спортсменà. Èсполнительным элементом рàссмàтрмвàемого тренàжерà является информàционнàя системà (индикàтор), отрàжàющàя режимы рàботы тренàжерà, двигàтельные зàдàчи спортсмену, кàчество ответных действий спортсменà при решении зàдàнных двигàтельных зàдàч. Äругим исполнительным элементом не покàзàнным нà рисунке 7.18, является сервопривод приводящий в движение элемент формирующий двигàтельную зàдàчу спортсмену. Êоличество тàких элементов зàвисит от специфики видов спортà и видà взàимодействий спортсменà.

Ôукционàльнàя взàимосвязь структурных элементов схемы изобрàженной нà рисунке 7.18 покàзывàет следющее. Ïрогрàммное устройство моделирует и через информàционную систему предлàгàет спортсмену ситуàцию соответствующих двигàтельных взàимодействий. Äля этого используются специàлизировàнные информàционные устройствà, которые по комàнде поступàющей из прогрàммного устройствà моделируют ситуàцию взàимдействия в требуемый промежуток времени. Ðеàкция спортсменà нà эту ситуàцию фиксируется дàтчикàми, зàкрепляемыми нà его теле или снàряжении. Âидимàя сторонà ответного движения может фиксировàться рàзличными дàтчикàми движения или специàльными мехàногрàфàми. Ñкрытое подготовительное, для соответствующей ответной реàкции, действие фиксируется нà основе электромиогрàфии по времени проявления электрической àктивности мышц учàствующих в подготовке тàкого действия. Ñхемà срàвнения, кàк один из вàжнейших элементов системы, сопостàвляет зàпрогрàммировàнное действие с действием спортсменà и сигнàлизирует об их совпàдении нà тàбло информàционной системы. Óпрàвляющее устройство зàпускàет соответствующую прогрàмму смены ситуàций и упрàвляет чàстотой и периодом смены зàпрогрàммировàнных ситуàций.

Ñтруктурнàя схемà тренировочного оборудовàния для сложно-

координàционных видов спортà

Ñовременнàя спортивнàя тренировкà в сложнокоординàционных видàх спортà àкцентирует особое внимàние нà проведение тренировочных зàнятий в соревновàтельно-модельном и контрольно-модельном режимàх, когдà осуществляется многокрàтное выполнение отдельных элементов, упрàжнений, комбинàций в усложненных условиях, моделирующих, в основных чертàх соревновàтельную деятельность. Ýто ознàчàет, что основными структурными элементàми тренировочного оборудовàния для сложно-координàционных видов спортà, покàзàнного нà рисунке 7.19, дожны быть прогрàммно-моделирующее устройсво и электроннàя схемà срàвнения.

© 2015 ÁÍÒÓ

Ðисунок 7.19 Ñтруктурнàя схемà тренировочного оборудовàния для сложно-координàционных видов спортà

Çдесь прогрàммно-моделирующее устройство зàдàет прогрàмму

действий спортсменà, моделируя его взàимодействия с внешней

упрàвляющей средой и информирует тренерà или спортсменà, через

информàционную систему, о кàчестве этих взàимодействий. Ñигнàл

соответствия с выходà схемы срàвнения и выходà прогрàммно-

моделирующего блокà отрàжàется информàционной системой (исполнительный элемент) в удобной для восприятия спортсменом форме с

учетом зàтрудненной реàкции, проявляющейся нà фоне нàступàющих утомлений. Â информàционную систему могут входить рàзличные специàлизàвàнные предметы, зоны, спортивные снàряды и пр., оснàщенныне сенсорными дàтчикàми кàсàния, присутствия, попàдàния в зону, дàтчикàми рàспределения усилий или ускорения, à тàкже дàтчикàми реàгирующими нà

приспособлениях (элементàх взàимодействия с устройством), нà которые воздействует спортсмен. Êоммутирующее устройство подключàет нужные дàтчики движения к входу схемы срàвнения, à упрàвляющее устройство зàпускàет оборудовàние, упрàвляя периодом выполнения спортсменом зàдàнных взàимодействий.

© 2015 ÁÍÒÓ

спортà и туризмà Ðеспублики Áелàрусь, Ãосудàрственное учреждение «Ðеспубликàнский нàучно-методический центр физического воспитàния нàселения», Áелорусскàя инженернàя àкàдемия, Èнститут современных

знàний, 2001. – 124 с.: ил.

5.Òимошенков, Â.Â. Òренàжеры в велосипедном спорте / Â.Â. Òимошенков. – Ìн.: Èздàтель Òруш Ë.Í. Ëицензия ËÂ 478, 1994. – 126 с.

6.Þшкевич, Ò.Ï. Ïрименение технических средств в обучении и тренировке спортсменов: Ìетод. Ïособие / Ò.Ï. Þшкевич, Â.Å. Âàсюк, Â.À. Áулàнов; под ред. Ò.Ï. Þшкевичà. – Ìн.: Ïолымя, 1987. – 240 с.

7.Þшкевич, Ò.Ï. Òренàжеры в спорте / Ò.Ï. Þшкевич, Â.Å. Âàсюк, Â.À. Áулàнов; под ред. Ò.Ï. Þшкевичà. – Ì.: Ôизкультурà и Ñпорт, 1989. – 320 с.

© 2015 ÁÍÒÓ

Òемà 8. Òехнические средствà кàк элементы систем

àвтомàтического регулировàния

8.1 Àвтомàтическое регулировàние, кàк основà функционировàния

применения тренàжеров в спортивной тренировке

Óпрàвление спортивной тренировкой осуществляется по тàким же зàкономерностям, кàк и упрàвление в технических системàх лишь с той рàзницей, что к физическим добàвляются и биологические величины, знàчения которых необходимо изменять строго определенным обрàзом, или

поддерживàть постоянными.

Ïри эксплуàтàции технических устройств оперàтор взàимодействует со средствàми упрàвления объектом рукàми или ногàми, когдà мощные энергии упрàвляются его мàлыми мускульными усилиями. Ïричем, здесь оперàтор нàходится в специàльно создàнных для него комфортных условиях, à процесс регулировàния может осуществляться ручным или àвтомàтическим обрàзом, реàлизуясь через функции «человек-оперàтор» в системе «человек-мàшинà-

средà».

 отличие от функций оперàторà в системе «человек-мàшинà-средà», спортсмен в системе «спортсмен-тренàжер-средà» нàоборот, зà счет собственных усилий вынуждàет свои мышцы рàботàть нà мàксимуме возможностей при àктивном влиянии внешних фàкторов. Ïри этом он своими «упрàвляющими» действиями нà выходе тренàжерà создàет нужный тренирующий эффект, à системà реàгирует нà эти действия, вырàбàтывàя

соответствующий отклик.

Åсли спортивный тренàжер предстàвить кàк систему регулировàния, у которой выходнàя величинà создàет тренирующее или обучàющее воздействие, à входнàя величинà – это специфическое двигàтельное действие или состояние зàнимàющегося, то тàкую систему целесообрàзно рàссмàтривàть в виде специфической системы регулировàния (упрàвления),

упрощеннàя функционàльнàя схемà которой покàзàнà нà рисунке 8.1.

Çдесь спортсмен своими двигàтельными действиями X(вх), через

элемент взàимодействия, величиной X(t), упрàвляет системой,

исполнительный элемент которой подстрàивàется под эти действия и вырàбàтывàет соответствующий отклик Y(вых) пропорционàльный Y(t).

Íàпрàвленность этого откликà может быть тренировочной, либо обучàющей. Ñоотношение Y(t)=Y(вых) ознàчàет, что коэффициент передàчи элементà

взàимодействия спортсменà с исполнительным элементом системы

«спортсмен-тренàжер-средà» рàвен 1,0. Â случàе ручного регулировàния откликом Y(вых) и величиной Z(t) упрàвляет тренер, подàвàя нà

© 2015 ÁÍÒÓ

исполнительный элемент через зàдàющее устройство упрàвляющую величину

Z(вх). Ñледует обрàтить внимàние, что зàдàющее устройство может рàботàть и в àвтомàтическом режиме (без учàстия тренерà) в соответствии с имеющейся прогрàммой регулировàния величины Z(t).

рàзомкнутые.

Ðàзомкнутые системы хàрàктеризуются отсутствием упрàвляющей обрàтной связи с выходà системы нà ее вход. Âследствие этого протекàние процессà упрàвления в рàзомкнутых системàх не зàвисит от того, кàк системà выполняет свои функции. Â рàзомкнутой àвтомàтической системе имеет место только прямое воздействие, нàпример, когдà спортсмен взàимодействует с тренàжером, в исполнительный элемент комàнды поступàют из зàдàющего устройствà.

Ñ точки зрения теории регулировàния, функционàльнàя схемà рàзомкнутой системы регулировàния, применительно к тренàжеру, может иметь вид, изобрàженный нà рисунке 8.2.

Ðисунок 8.2 Ôункционàльнàя схемà рàзомкнутой системы àвтомàтического регулировàния

Ïредстàвленнàя схемà, при отсутствии информàционной обрàтной связи, отрàжàет конструктивные особенности простейших тренировочных устройств и приспособлений. Ê примеру, это могут быть всевозможные блочно-рычàжные системы с рàзличными видàми и кàтегориями отягощений, и т.п. Çдесь входной величиной X(вх) является специфическое действие

© 2015 ÁÍÒÓ