Кошелева А.А., Шишко И.М. СЕКЦИЯ "ПРОМЫШЛЕННЫЙ ДИЗАЙН"

[Королева С.В.]

УДК 7.05 УДК 658.512.2
Кошелева А.А., д.т.н., доц., Шишко А.М. (Россия, г. Тула, Тульский государственный университет)

ОПЫТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ТРАНСФОРМЕРА НА ОСНОВЕ ТРЕНАЖЕРА

Рассмотрен опыт учебного проектирования велотренажера-трансформера, совмещения в одном объекте функций спортивного инвентаря и мебели.

В настоящее время для проектировщиков достаточно актуальной является задача разработки спортивного оборудования и инвентаря, предназначенного для активного использования широким кругом потребителей. В частности, оборудуются спортивные уголки в жилых помещениях, офисах, административных учреждениях, в комнатах отдыха при производственных помещениях и т. д. Одним из возможных путей решения задачи популизации спортивного образа жизни среди населения является проектирование новых видов спортивного оборудования, совмещение нескольких функций в одном изделии. Например, проектирование трансформирующихся конструкций, совмещающих в себе функции спортивного инвентаря и мебели.
Согласно статистическим данным, одним из наиболее популярных и востребованных видов тренажеров является велотренажер. Тренировки на велотренажере улучшают работу сердечнососудистой системы, укрепляют различные группы мышц, повышают выносливость организма. Ввиду вышесказанного целесообразным представляется разработка велотренажера-трансформера.
Действительно, в повседневной жизни не хватает многофункциональной мебели. Эта проблема особенно актуальна в малогабаритных квартирах, а также на малых предприятиях, где стоит задача оптимизации затрат, их окупаемости. При этом открывается возможность замены множества громоздких и неудобных предметов одним - компактным и функциональным. Многофункциональные трансформеры позволяют не только сэкономить место в небольших помещениях. Они имеют дополнительные функциональные возможности: при трансформации создаются удобные системы хранения, при необходимости сиденье велотренажера превращается в рабочее место, компьютерное кресло с подставкой под ноутбук и т.д. Да и сам процесс превращения одного изделия в другой вызывает положительные эмоции у людей и способен привлечь потребителей – открываются возможности неожиданного изменение объемно-пространственной структуры. Да и открывается возможность использовать каждый сантиметр даже небольшого помещения!
При проектировании трансформера будем опираться на стандартную компоновку велотренажера: рама, седло, педали и руль. Можно использовать следующие типы привода от педалей к маховику: цепной, ременной, комбинированный с промежуточным валом.
При расчете размеров рамы учитывали механические характеристики материалов, возможность работать при различных видах нагрузки. Конструкция подвергается сложной деформации: изгиб, растяжение-сжатие, кручение. С учетом видов нагружения целесообразным представляется использование конструкции на основе труб. Расчет проводится для человека весом до 100 кг с коэффициентом запаса.
Рабочие параметры:
— Габариты тренажера (ДхШхВ): 102 х 55 х 110 см
— Вес : 15 кг
— Максимальная масса пользователя: 110 кг;
— Система нагружения: магнитная;
— Седло: комфортабельное с регулировкой по высоте и расстоянию до руля;
— Руль с расстоянием между ручками более 46 см (по ширине плеч мужчины 95-ого перцентиля);
— Педали снабжены с фиксирующими ремнями;
— Дисплей: жидкокристаллический с одним информационным окном;
— Параметры, выводящиеся на экран: уровень нагрузки, скорость бега, пройденное расстояние, время тренировки, расход килокалорий;
— режим отображения параметров тренировки: сканирующий.
Сформулируем основные требования к конструкции велотренажера, позволяющие повысить эргономическую привлекательность изделия:
- возможность регулировки сиденья (седла) по горизонтали и вертикали с целью соблюдения антропометрических требований и обеспечения удобства посадки самых широких групп населения: женщин и мужчин, людей разного возраста. При этом желательно, чтобы тренажер булл удобен для 95-98 % населения и охватывал людей ростом от 153 см до 190 см;
- регулировка опор,
- наличие микроконтроллера;
- удобные руль и сиденье. Учитываем оптимальный диаметр захвата руля с учетом размеров ладони человека; материал, его шероховатость, наличие рифлений, теплопроводность, экологичность и т.д.; конфигурация седла должна соответствовать анатомическому строению тела человека и обеспечивать свободу движения ног при вращении педалей;
- нескользкие педали. Можно использовать специальные фиксаторы для ног, которые призваны обезопасить суставы ног.
При проработке узлов тренажера учитывались групповые эргономические параметры:
- антропометрические – соответствие размеров и формы элементов тренажера размерам и анатомическому строению человека. Тренажер должен быть удобным для женщин и мужчин, а также подростков. Разрабатываемое изделие должно соответствовать 90-95 % населения (от 5-его до 95-ого перцентиля). Это достигается регулировкой положения сиденья, руля, наклоном дисплея;
- психологические – соответствие изделия психологическим особенностям человека, учет особенностей мышления, восприятия, памяти человека. Это достигается проработкой кнопок, их информативностью, а также интерфейса. С точки зрения психологического комфорта играет роль и цветовое решение. предложено несколько вариантов цветового решения тренажера;
- физиологические – соответствие нагрузок силовым возможностям человека, его выносливости. Отсутствие скользких поверхностей уменьшает вероятность травматизма;
- психофизиологические – удобные углы обзора, регулируемый угол наклона ЖКД с целью оптимального направления взгляда пользователя. Дисплей имеет оптимальную подсветку. Акустический комфорт достигается выбором бесшумных передач, плавным регулированием и переключением параметров нагрузки;
- гигиенические – тренажер легко моется, чистится. Поверхности не задерживают жир, влагу.
- социально-психологические. Разработанные фактурные решения позволяют легко выбрать оптимальную модификацию тренажера для офиса или жилого помещения, для студента, бизнесмена или домохозяйки.
На руле располагаем: миниатюрный компьютер, необходимый для программирования целесообразной тренировки с учетом силовых, возрастных и других данных пользователя; датчики, отслеживающие пульс и другие физиологические характеристики состояния человека. Можно предложить следующий набор функций компьютера: время бега, пройденная дистанция, фактическая скорость, расход энергии. Для замера пульса во время занятия на велотренажере используют кардиологические датчики (проводные, беспроводные и встроенные). Для создания плавности хода, надежности применяем трансмиссию с бесщеточным генератором.
Конструктивно велотренажер разделан на две части: передняя стационарная и задняя мобильная, которая, поворачиваясь вокруг оси, позволяет преобразовать тренажер в рабочее сиденье для работы за компьютером.
Велотренажер снабжаем подставкой под ноутбук. Это расширяет функциональные возможности изделия. Действительно, трудно представить современного человека без компьютера. Представляется, что наличие такой дополнительной функции привлечет потребителя именно к данной модели тренажера.
Разработанный велотренажер-трансформер с дополнительной приставкой под ноутбук, снабженный поворотным сиденьем позволяет не только заниматься спортом круглый год, но и расширяет функциональные возможности оборудования, позволяя совмещать в одном зональном пространстве спортивный уголок и рабочий кабинет.