摇帆体育运动模拟装置及体能训练方法

技术领域

本发明涉及摇帆体育运动模拟装置及体能训练方法，特适合于摇帆体育运动，母案CN202010128817.2，申请日：2020-02-28。

背景技术

作为竞赛项目之一的帆板运动，训练多采取水面实训的方式，但这项运动往往受到环境、天气等诸多条件的限制，因此常常要进行陆上模拟训练以提高训练效率和训练效果。

自从国际帆联放开限制摇帆的规则后，摇帆已成为帆板竞赛中制胜的关键因素。为此，各国帆板运动员都纷纷借助于辅助训练器械，加强摇帆专项体能和专项技能的训练。已有的方法通常是运动员用手臂抓住绳索，绳索经滑轮(改变方向)与重物联接，手臂模拟摇帆的动作，做往返运动，带动重物升降，重物的重力转化为运动员手臂运动的阻力，运动员必须努力使上肢和全身协调运动，才能克服此阻力。此种模式的阻力由重物的重力产生，在运动中为固定值。除此之外，在训练过程中，亦不能对各种运动参数和身体参数进行实时、定量的监测和显示，故无法对摇帆过程进行定量分析和科学训练。

事实上，运动员在实训和比赛摇帆时的阻力随其用力的大小不断变化，是一种顺应性的阻力，近似于一种等动阻力，这与原有的陆上简易训练器械提供的固定阻力差别很大，使运动员感觉不协调不逼真，造成在实训和比赛中不能合理的利用自己的体能，不能充分发挥最佳摇帆效果，影响运动成绩，而且还极易给运动员造成运动伤害。为避免气候、天气的影响，满足科学训练的需要，研发一种可以尽量模拟风力、实现运动员反向发力的陆上摇帆模拟训练装置，最大限度的模拟实际帆板地风阻特性，是我国帆板界专家、教练和运动员多年的期求。

CN200410035580.4帆板摇帆模拟训练装置与CN201620202572.2一种摇帆器虽然提供了两种摇帆模拟器，但是其无法实现合理模拟风力，无法再现模拟水面的情形，在实际使用中，会给运动员产生错觉，从而影响运动员的在实际运动的正常发挥。

发明内容

本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种摇帆体育运动模拟装置及体育训练激发方法。本发明的创新点不限于以下，通过弹簧的弹性来模拟水面的不稳定性；本发明发现同一方向的风力在海面上基本上稳定的，可以通过推杆来替代风力，这是现有模拟器所不具备的，通过反向施力实现对风力的对抗，从而尽可能的模拟再现海面摇帆的发力与动作要点。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。

附图说明

图1是本发明整体的结构示意图。

图2是本发明爆炸的结构示意图。

图3是本发明局部的结构示意图。

图4是本发明的液路控制框图。

其中：1、机架底座；2、船板件；3、桅杆件；4、模拟组件；5、旋转齿圈组件；6、弹簧阵列；7、中心球铰接件；8、测力传感器；9、船板底座；10、船盖板；11、脚放置位置；12、调节螺杆；13、桅杆抓手；14、万向铰接球副；15、万向缓冲弹簧；16、万向下扣盖；17、万向下内槽；18、万向下卡簧；19、万向上扣盖；20、万向上内槽；21、万向上卡簧；22、桅杆下连接头；23、龙门旋转架；24、摆动翻板；25、模拟风力装置；26、摆动牵拉绳；27、摆动卷扬机；28、发力组件；29、吊环；30、发力牵引绳；31、切向位移调整组件；32、风力缓冲弹簧；33、发力器；34、发力缸体；35、发力往复阀芯；36、发力进液管路；37、发力进液口；38、发力进液单向弹簧阀门；39、发力复位弹簧；40、发力出液单向弹簧阀门；41、发力阀芯出液孔；42、发力换向阀门；43、发力单向阀；44、发力导向套；45、发力柱塞缸；46、发力复位簧；47、发力溢流阀。

具体实施方式

如图1-4所示，本实施例的摇帆体育运动模拟装置，其安装在陆地即室内上，包括固定在地面上的机架底座1通过地脚螺栓等进行固定、活动设置在机架底座1上的船板件2、设置在船板件2上的桅杆件3优选摇帆组件，也可以工程塑料或铝合金等通用材料、以及设置在桅杆件3上的模拟组件4；

作为基本结构，船板件2包括船板底座9、设置在船板底座9上的船盖板10、以及在船盖板10上设置的脚放置位置11。

船板件2包括下端设置在机架底座1中心处的中心球铰接件7，从而实现高副运动，实现任意方向的摆动、以及分布在中心球铰接件7四周的弹簧阵列6可以模拟水的柔性、缓冲性以及方向不确定性，延长摆动时间，从而延长运动员摆动调整时间；

中心球铰接件7上端与船板底座9优选重心下端面铰接，受力合理；船板底座9下端与弹簧阵列6连接，在船板底座9下端与机架底座1之间连接有测力传感器8，从而实现对运动员训练结果的监测采集。

作为优选，以下技术方案可以单独或组合使用。模拟组件4通过旋转齿圈组件5旋转安装在机架底座1上；

伺服电机通过旋转齿圈组件5驱动模拟组件4绕船板件2旋转；从而实现各个方向去模拟风向。

模拟组件4对桅杆件3施力，从而模拟摇帆动作。

在船盖板10上表面一端设置有与桅杆件3下端的桅杆下连接头22连接的万向节组件；

万向节组件包括下端安装在船盖板10上的万向铰接球副14、在万向铰接球副14下部套装的万向下扣盖16、在万向下扣盖16与船盖板10上表面之间的万向缓冲弹簧15、在万向下扣盖16下端通孔处内壁上的万向下内槽17、在万向下内槽17中且卡在万向铰接球副14外侧壁上的万向下卡簧18、在万向铰接球副14上部套装且上端与桅杆下连接头22连接的万向上扣盖19、在万向上扣盖19上端通孔处内壁上的万向上内槽20、在万向上内槽20中且卡在万向铰接球副14外侧壁上的万向上卡簧21；通过设计巧妙的弹簧与卡簧从而避免万向节过度磨损，实现缓冲作用，保证受力合理平衡。

在船板底座9内腔中设置有配重；

在桅杆件3上设置有用于调节桅杆高度的调节螺杆12以及用于运动员手抓的桅杆抓手13。从而实现保持身体平衡与发力。

模拟组件4包括通过回转支撑在机架底座1上绕船板件2的中心球铰接件7中心旋转的龙门旋转架23、在龙门旋转架23上摆动且带有配重的摆动翻板24、以及在摆动翻板24内壁上设置且用于与桅杆件3侧壁接触的模拟风力装置25；

摆动翻板24的铰接轴沿回转支撑旋转水平切向方向设置，可以是电机驱动，齿轮传动等常规部件。

模拟风力装置25包括用于与绕船板件2一侧直接或间接接触的气弹簧杆或液压缸或气缸；优选液压系统。

在龙门旋转架23设置有至少两个摆动卷扬机27，其一摆动卷扬机27下端通过一摆动牵拉绳26连接摆动翻板24的上端连接，另一摆动卷扬机27下端通过另一摆动牵拉绳26连接摆动翻板24的下端连接；可以是其他摆动结构，拉绳具有良好的兼容性与柔性。

作为优选，在机架底座1沿回转支撑旋转水平切向方向设置有切向位移调整组件31，龙门旋转架23设置在切向位移调整组件31的切向位移座上；

在模拟风力装置25端部设置有用于与桅杆件3接触的风力缓冲弹簧32。从而实现多角度多方向多部位进行模拟风力方向与角度，从而激发训练效果。

作为优选，模拟组件4包括设置在机架底座1上的发力组件28；

发力组件28包括设置在桅杆件3顶部的吊环29、下端与吊环29连接的发力牵引绳30、以及在机架底座1上的发力器33；从而实现牵拉驱动。

发力器33包括发力缸体34、风源或油箱、在发力缸体34发力进液口37与风源或油箱连接的发力进液管路36、在发力缸体34设置的发力往复阀芯35、在发力进液口37出口处设置用于密封或单向打开的发力进液单向弹簧阀门38、在发力往复阀芯35与发力进液口37侧端面之间设置的发力复位弹簧39、在发力进液单向弹簧阀门38上分布的发力阀芯出液孔41、在发力阀芯出液孔41出口处设置用于密封或单向打开的发力出液单向弹簧阀门40、在龙门旋转架23上的发力导向套44、在发力导向套44中活动且柱塞头用于与桅杆件3另一侧直径或间接接触且内置有发力复位簧46且液压腔与发力出液单向弹簧阀门40背侧出液口连通的发力柱塞缸45；从而实现间歇性供给液体，实现柱塞杆的加长来抵抗模拟风力活塞杆对桅杆件的作用下，桅杆件采用钢结构，多棱体从而可以模拟多角度的训练，但是前提必须至少有两个平行的侧面，以便正向模拟施加风力，背面模拟反力训练。

发力牵引绳30与发力出液单向弹簧阀门40的背侧连接。

在发力进液管路36上连接有辅助变量泵，从而实现预供给，避免空压产生的吸压困难；

在发力柱塞缸45的进液口与发力出液单向弹簧阀门40背侧出液口之间设置有发力换向阀门42从而多一个选择，发力单向阀43避免液体回流；

在桅杆件3两侧均在设置有发力柱塞缸45，两侧的发力柱塞缸45分别接发力换向阀门42的两个出口；

发力柱塞缸45的液压腔外接有发力溢流阀47。从而避免柱塞杆系统承受压力过大，本发明的针对活塞杆与柱塞杆长度可调，桅杆优选为正多棱柱结构，从而避免调节长度的弊端。

本实施例的体能训练方法，借助于训练管理设备；其方法包括以下模式中的至少本实施例的；

针对新运动员训练模式，包括步骤一，首先，通过单人/双人运动员调节螺杆12调节桅杆高度，调整船板底座9内腔中的配重；然后，站在对应脚放置位置11处，并用手抓着桅杆抓手13；其次，在船盖板10上，通过中心球铰接件7进行平衡练习，同时，弹簧阵列6进行缓冲，延长运动员调整平衡的时间，通过测力传感器8记录运动员调整平衡所需的作用力；

针对模拟风模式，包括步骤二，借助于模拟组件4；首先，通过伺服电机通过旋转齿圈组件5驱动模拟组件4绕船板件2旋转到指定位置、通过切向位移调整组件31调整龙门旋转架23在旋转齿圈组件5上的位置和/或通过驱动摆动卷扬机27调整摆动翻板24的倾斜角度；然后，驱动模拟风力装置25对桅杆件3施力；其次，运动员通过桅杆抓手13与中心球铰接件7调整桅杆件3的角度与船盖板10的角度，从而使得身体保持平衡；

针对发力练习模式，包括步骤三，借助于发力组件28；首先，运动员晃动桅杆件3施力，侧压发力柱塞缸45克服发力往复阀芯35与发力复位簧46的弹簧力，发力牵引绳30后拉发力出液单向弹簧阀门40远离发力进液管路36，利用负压使得发力进液单向弹簧阀门38打开，发力出液单向弹簧阀门40关闭，通过发力进液管路36向发力缸体34进液腔内补充液体或气体，同时，将发力缸体34出液腔气体或液体排出给侧压发力柱塞缸45，使得侧压发力柱塞缸45加长，对抗模拟组件4的外推力，进行对抗联系；然后，运动员反向施力，减少晃动桅杆件3摆动，在发力往复阀芯35与发力复位簧46的弹簧力作用下，使得发力进液单向弹簧阀门38闭合，发力出液单向弹簧阀门40打开，将发力缸体34进液腔内补充液体或气体补充到出液腔内。通过弹簧牵拉，实现缓冲，避免碰撞，实现辅助位置移动。

当发力柱塞缸45内压力高于设定压力后，通过发力溢流阀47将液体/气体排出。

本发明充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不再一一例举。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。