После небольшого срача в камментах вот этой темы их бин подумал, что тема таки не исчерпана.
Первое. За бег на месте.
Бег на месте, являясь не менее комплексным видом физической нагрузки, чем бег обычный, в то же время очень мало исследован на предмет системного влияния нагрузок на организм. Как я себе представляю необходимые исследования? Я так думаю, что следует взять две группы добровольцев, примерно одинакового уровня физподготовки. Одна группа должна пробегать некоторое расстояние - например, два километра в день для начала. Обычным способом. Вторая - пробегать такое же количество шагов на месте. Необходимо проводить комплекс измерений по дыханию, напряжению групп мышц, составы крови, уровню молочной кислоты, уровню психологического комфорта и так далее. Поскольку бег на месте отличается от нормального бега повышенной работой голеностопного сустава и напряжением икроножных мышц, а также отсутствием торсионных нагрузок на туловище, следует внимательно следить за физиологическими эффектами. В случае, если при таком исследовании (на Земле) бег на месте покажет удовлетворительные характеристики в плане тренировочной нагрузки на организм, при сопоставимом уровне физического и физиологического комфорта и безопасности, то есть потенциально окажется пригоден для использования в космосе, следует переходить к динамометрическим исследованиям, определяя возможные границы моментов, сил и прочего. Собственно говоря, "при соблюдении сих четырех условий всем здравомыслящим вино разрешено", как писал Омар Хайям - то есть, можно переходить к оценке и проектированию космического стенда для бега на месте - сперва в плане медицинского эксперимента, а затем, может быть, и в качестве космической тренировочной программы.
С бегом на месте закончили.
В камментах к вышеупомянутой статье о беге на месте прозвучала идея про тренировочный экзоскелет. Поскольку сопротивления, оказываемые мышцам при движениях, влияют на моторные навыки, простой экзоскелет с резинками-пружинками в рукавах и штанинах нам не подходит. В общем случае получается слишком отличная от нормальной моторики. Нам нужна именно что беговая дорожка, но - компактная, желательно не дающая вибраций и ударов на корпус, не требующая целого отсека в боковой панели обитаемого пространства модуля. В данном случае экзоскелет представляется довольно интересным решением. но - необычный экзоскелет.
Ну что, братья-пацаки, попробуем изобразить что-нибудь эдакое?
Ну поехали, чо...
Первое. Нахрен выкидываем беговую дорожку как таковую. Вот это вращающееся полотно, барабаны - нахрен. Просто потому, что экзоскелет.
Второе. Нам потребуется устройство, нагружающее бегуна. Таким устройством у нас будет гидроцилиндр однонаправленного действия. То есть в одну сторону благодаря однонаправленному клапану он сопротивления не оказывает - а в другую оказывает, потому что расход идет через калиброванное отверстие. Более того - это самое калиброванное отверстие у нас еще и должно быть снабжено игольчатым клапаном для регулирования нагрузки. Поскольку в невесомости, да на МКС гидроцилиндр с вероятной утечкой - слишком некрасиво смотрится, мы заменяем этот самый гидроцилиндр насосом, работающим на емкость-накопитель с барометрическим клапаном. Больше давления - больше сопротивление. Тут, правда, начинает играть роль сжимаемость воздуха... Ммм... Хрен с ним - пусть будет гидроцилиндр. Гидроцилиндр и пружина.
Вот у нас уже два компонента экзоскелета есть - гидроцилиндр и пружина. На самом деле я думал обойтись одной пружиной, но при беге положено уставать - значит, нам нужно устройство, поглощающее часть энергии бегуна. Гидроцилиндр.
Отлично. Мы здорово продвинулись в разработке! Перекур!
Дальше.
Чтобы наша пружина сжималась, а гидроцилиндр качал жидкость, нам требуется превратить комплексную моторику бега в единое возвратно-поступательное движение. Я чувствую, как зачесались руки у механиков - ну и черт с ними. Они в институтах учились, а мы по-простому. То есть - чтобы работало.
А там, где механика представляется недостаточно надежной - работает геометрия.
Представим себе скелет человека, конкретно - тазобедренные суставы на этом скелете.
Мы видим, что при беге у нас есть одно большое движение в тазобедренном суставе. Теперь представим себе шарнир, расположенный впереди этого тазобедренного сустава. Почему впереди? Потому что геометрия. Расстояние от шарнира до голеностопа ноги, когда она направлена вперед (начало шага), в такой системе меньше, чем если она закинута назад (конец шага). А это у нас значит что? А это у нас значит, дорогие мои, что по мере продвижения ноги назад (в процессе шага) наш шарнир, если зафиксировать его рассточние до голеностопа, относительно оси позвоночника будет стремиться куда? Правильно, дети - вниз.
И мы как раз получаем поступательное движение, к которому можем присобачить наш гидроцилиндр с пружиной.
Можете подвязать веревочку, которая от ноги будет дергать цилиндр с пружиной. И болтать ногами в воздухе. И это даст нагрузку. А можно сделать жесткий скелет с фиксацией голеностопа в скользящем по опоре звене с ограничителем. Ногу можно будет согнуть. В согнутом виде она не давит на опору, в выпрямленном - давит. При этом сами опоры можно связать через дифференциал, чтобы они задавали нормальную картину бега, не позволяя ноге болтаться, где она хочет.
Хинт - такая система при креплении на теле по импульсу замкнутая. И при совершенно минимальной фиксации не будет передавать нагрузки, тем более ударные, на корпус модуля.
В принципе я вижу составную из двух частей систему. Неподвижная (относительно тела) часть зафиксирована на спине, там у нас пружина и гидроцилиндр с клапаном. Подвижная часть с качающимися опорами, связанными через дифференциал, ездит по неподвижной, по направляющим. Но это уже высокие технологии.
Короче - вот что я вижу на тему тренировочного бегового экзоскелета.
Правда ужас?
УПД. Можно обойтись без гидроцилиндра, если на шарнирах опор использовать односторонний доводчик. Который, правда, тоже гидроцилиндр, только нерегулируемый.
Journal information