CC BY
22
К ВОПРОСУ О ВЛИЯНИИ ПАРАМЕТРОВ ВЕСЛА НА КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫПОЛНЕНИЯ ГРЕБКА
А.А. ПОМЕРАНЦЕВ, В.Б. ШКЛЯРОВ, ЛГПУ им. П.П. Семенова-Тян-Шанского, г. Липецк, Россия;
А.В. ВЕДРИНЦЕВ, РАНХиГС, г. Липецк, Россия
Аннотация
Современные компании-производители предлагают большой выбор вёсел как по форме лопастей, так и по их площади. Представленная работа посвящена поиску закономерностей того, как влияют различные вёсла на кинематические характеристики техники гребли. В ходе исследования было выявлено, что увеличение площади весла (на 6,2%) существенно влияет на параметры техники: увеличивает время выполнения гребка (на 13%), снижает темп (на 10%), увеличивает смещение лодки за гребок (на 8%), снижает угловую скорость весла (на 44%). Изменение длины весла также весьма существенно. В эксперименте весло было увеличено на 1,8% (с 220 до 224 см), что привело к значительным изменениям кинематических характеристик: время гребка увеличилось на 23%, темп гребли упал на 30%, смещение лодки увеличилось на 12%, средняя скорость снизилась на 12%.
Ключевые слова: гребля на байдарках, биомеханика, выбор весла.
THE INFLUENCE OF PADDLE PARAMETERS ON THE STROKE KINEMATICS IN CANOEING
A.A. POMERANTSEV, V.B. SHKLYAROV, LSPU named after P.P. Semenov-Tyan-Shanskiy, Lipetsk, Russia;
A.V. VEDRINTSEV, RANEPA, Lipetsk, Russia
Abstract
Modern manufacturing companies offer a large selection of paddles both in the shape of the blades and in their area. The work deals with the search of the regulations of the effect of different paddles on the kinematics of kayaking technique. The study revealed that the increase in the area of the paddle (by 6.2%) significantly affects the parameters of the technique: increases the time of the stroke (by 13%), reduces the rate (by 10%), increases the displacement of the boat for the stroke (by 8%), reduces the angular velocity of the paddle (by 44%). The changes in the length of the paddle are also extremely significant. In the experiment, the paddle was increased by 1.8 % (from 220 to 224 cm), which led to significant changes in the kinematic characteristics: the stroke time increased (by 23%), the kayaking rate fell by 30%, the displacement of the boat increased
by 12%, the average speed reduced by 12%.
Keywords: canoeing, biomechanics, the choice of paddles.
Актуальность
Каждый гребец сталкивается со сложной дилеммой правильного подбора весла с учетом своих антропометрических параметров и особенностей спортивной техники. Недостаточная изученность этого вопроса в специальной литературе приводит к неопределенности выбора. В настоящее время спортсмены полагаются на «внутренние ощущения» и интуицию тренера. При этом спортсмены
на протяжении сезона используют одно весло вне зависимости от дистанции и класса лодок [1].
Весло имеет огромное количество вариантов исполнения и настройки: начиная от формы и площади лопасти и кончая его длиной. Представленная работа посвящена поиску закономерностей того, как влияют различные весла на биомеханические характеристики выполнения гребка.
Методы исследования
Для регистрации кинематических характеристик гребли применялась высокоскоростная камера Fastec Inline с максимальной скоростью съемки до 1000 кадр./с. Съемка проводилась одной видеокамерой в сагиттальной плоскости (вид сбоку) в акватории реки Воронеж в районе СШОР-10 г. Липецка [6].
Для сравнительного анализа биомеханических характеристик при использовании различного спортивного инвентаря каждый заезд был проведен в равных условиях. Спортсмену предоставлялась возможность разгона лодки и выхода на максимальную скорость. Часть акватории, попадавшей в объектив видеокамеры, была отмечена
С*)
буями. Задачей спортсмена было: после выхода на максимальную скорость выполнить гребок справа в пределах зоны, обозначенной буями. Для привыкания к особенностям каждого весла спортсмен имел 1 км свободного проката с выполнением ускорений.
Для выполнения биомеханического анализа видеоряда применялось специализированное компьютерное приложение Ктоуеа. Компьютерная программа позволила определить параметры линейной и угловой кинематики гребка, а также движения лодки.
Для кинематического анализа техники были выбраны 3 наиболее информативные точки биомеханической гребной системы (БГС): место правого хвата, место левого хвата, точка на кокпите лодки [2, 5, 7]. Прикреп-
Сравнительные характеристики вё<
ленные светоотражающие маркеры позволили анализировать движение в режиме автоматического распознавания. Окончательный анализ и построение графиков выполнялись в среде электронной таблицы MS Office Excel.
Результаты исследования и их обсуждение
Для выявления того, как влияет различный спортивный инвентарь на параметры техники, был проведен эксперимент в естественных условиях.
Гребцу предлагалось проявить максимальную скорость, используя 4 весла с различными конструктивными и размерными особенностями (табл. 1).
Таблица 1
, использованных в эксперименте*
Весло, № Длина весла, см Площадь, см2 Ширина лопасти, см Длина лопасти, см
1 220 840 17.5 52
2 220 805 17,0 51,6
3 220 790 16,8 51,5
4 224 805 17,0 51,6
* Данные указаны в соответствии с информацией сайтов компаний-производителей.
Для нивелирования влияния длины первые 3 весла имели равную длину 220 см. Для нивелирования влияние конструктивных особенностей весла № 2 и № 4 отличались только длиной.
В целях выявления временных кинематических характеристик были определены ключевые моменты, соответствующие пограничным положениям между фазами гребка, что позволило определить время фаз [2, 3, 4]. В качестве ключевых моментов рассматривались: момент касания воды веслом, полного погружения лопасти, прохождения веслом вертикали, начала извлечения весла, а также момент завершения выноса.
Из таблицы 2 видно, что с увеличением площади весла прямо пропорционально увеличивается длительность фаз подтягивания и отталкивания. В фазах захвата и извлечения строгой зависимости не наблюдается, возможно, ввиду того, что эти фазы в меньшей степени выполняют пропульсивную функцию, а в большей степени являются обеспечивающими, отвечая за сохранение равновесия гребца.
Длина весла однозначно увеличивает длительность фаз (табл. 2). При этом следует отметить, что увеличение длины весла всего на 1,82% (с 220 до 224 см) существенно замедляет выполнение гребка: захвата -на 41%, подтягивания - на 50%, отталкивания - на 44%, извлечения - на 4%.
В таблице 3 показано, что темп гребли изменялся обратно пропорционально площади весла. Таким образом, максимальный темп в 139 гребков в минуту наблюдается при использовании лопасти наименьшей площади. Увеличение длины весла на 1,82% (с 220 до 224 см) снизило темп гребли на 23%. Увеличение темпа гребли связано с уменьшением гидродинамического сопротивления весла в воде и сокращением времени выполнения гребка. Перемещение лодки также прямо пропорционально увеличению лопасти весла и увеличению его длины.
В целях анализа был выполнен расчет центра вращения весла. Он определялся как точка пересечения прямых линий, через которые проходит цевьё в последовательные моменты гребка.
Таблица 2
Длительность фаз гребка, выполненных различными вёслами
Весло, № Захват Подтягивание Отталкивание Извлечение
1 0,072 0,052 0,104 0,116
2 0,054 0,048 0,072 0,146
3 0,100 0,032 0,064 0,108
4 0,076 0,068 0,104 0,152
Таблица 3
Сравнительный анализ кинематических характеристик гребка при использовании различных вёсел
Весло, № Время гребка, с Темп, 1/мин Перемещение лодки за гребок, м Заглубление центра гребка, см Средняя скорость лодки за период опоры, м/с Угловая скорость цевья, град/с
1 0,344 125 1,82 19 5,29 125-94
2 0,320 136 1,80 15 5,62 130-103
3 0,304 139 1,69 8 5,52 221-177
4 0,396 105 2,02 12 5,01 129-97
Расчет центра заглубления выполнялся по алгоритму, включающему следующие операции [6]:
1) описание уравнения прямой линии, на которой лежит цевьё, через координаты 2-х точек:
у-ух х-хх
У2 ~У1 х2- Хг
(1)
2) расчет точки пересечения прямых путем преобразования двух уравнений, на которых лежит цевьё на соседних кадрах через общее уравнение прямой: Ах + Ву + С = 0:
Хп —
Уо —
В1 Сг А1 В1
в2 с2 В2
С1 Аг Аг Вг
С2 ¿2 ¿2 в2
(2) (3)
Рис. 1. Определение центра вращения весла
Выводы
Кучность точек центра гребка говорит о хорошем «чувстве воды» и «чувстве опоры». Мастер спорта, участвовавший в исследовании, умело сочетал заглубление и горизонтальную тягу весла, достигая оптимальных сочетаний подъемной силы и силы лобового сопротивления при использовании различных вёсел. При этом гребок происходил вокруг незначительной области, образуемой точками центров гребка.
Интересным фактом является то, что чем меньше площадь весла, тем ближе к поверхности воды находится центр вращения весла (не стоит путать с заглублением самого весла). Так как центр гребка - нематериальная точка, она может располагаться на цевье, на лопасти, и даже выходить за пределы длины весла.
На наш взгляд, центр вращения весла является ключевым в анализе техники гребли на байдарках и поэтому должен рассматриваться как наиболее информативный индикатор техничности.
Литература
1. Гребной спорт: Учебник для ИФК / под редакцией А.К. Чупруна. - М.: Физкультура и спорт, 1987. -288 с.
2. Иссурин, В.Б. Биомеханика гребли на байдарках и каноэ / под редакцией В.М. Зациорского. - М.: Физкультура и спорт, 1986. - 112 с.
3. Иссурин, В.Б., Краснов, ЕА, Бегак, В.М, Разумов, Г.Г. Гидродинамика гребка веслом в гребле на байдарках и каноэ // Сб. Управление процессом подготовки гребцов. - Л.: ЛНИИФК, 1980. - С. 22-26.
4. Иссурин, В.Б., Краснов, Е.А., Разумов, Г.Г., Саносян, ХА. Наиболее существенные компоненты техники гребли на байдарках и каноэ // Гребной спорт: Ежегодник. - М.: ФиС, 1981. - С. 32-35.
5. Померанцев, А.А. Компьютерное моделирование взаимодействия биомеханической гребной системы (БГС) со средой // На рубеже XXI века. Год 2004-й. Научный альманах МГАФК. Том VI. - Ред.-составитель В.Б. Коренберг. - Малаховка: Московская государственная академия физической культуры, 2004. - С. 360-367.
6. Померанцев, А.А. Исследования по спортивной биомеханике с применением оптико-электронных методов регистрации параметров движения: монография / авт. Померанцев А.А. - Липецк: ЛГПУ им. П.П. Семенова-Тян-Шанского, 2018. - 233 с.
7. Померанцев, А.А. Методика пространственной реконструкции гребка в гребле на байдарках / А.А. Померанцев // Вестник спортивной науки. - 2016. - № 1. -С. 24-28.
References
1. Chuprun, A.K. (Ed.) (1987), Canoeing: Textbook for Institutes of physical education, Moscow: Fizicheskaya kul'tura i sport, 288 p.
2. Issurin, V.B., Edited by V.M. Zatsiorskiy (1986), Biomechanics of canoeing, Moscow: Fizicheskaya kul'tura i sport, 112 p.
3. Issurin, V.B., Krasnov, E.A., Begak, M.V. and Razu-mov, G.G. (1980), Hydrodynamics of the stroke paddle in canoeing, In: Proc. Managing the training of kayakers, Leningrad: LNIIFK, pp. 22-26.
4. Issurin, V.B., Krasnov, E.A., Razumov, G.G. and Sano-syan, H.A. (1981), The most essential components of canoe technique, In: Rowing sport: Yearbook, Moscow: Fizicheskaya kul'tura i sport, pp. 32-35.
5. Pomerantsev, A.A. (2004) Computer simulation of the interaction of the canoe biomechanical system (CBS) with the environment, In: On a boundary of XXI century. 2004. Scientific almanac MGAFK. Volume VI. Edited by V.B. Korenberg, Malakhovka: Moscow State Academy of physical education, pp. 360-367.
6. Pomerantsev, A.A. (2018), Research on sport biomechanics with application in optoelectronics methods of registration of movement parameters: Monograph, Lipetsk: LSPU named after P.P. Semenov-Tyan-Shanskiy, 233 p.
7. Pomerantsev, A.A. (2016), Method of spatial reconstruction of canoeing stroke, Vestnik sportivnoy nauki, no. 1, pp. 24-28.
e*)
