CC BY
10ОЦЕНКА МОЩНОСТИ ДВИЖЕНИЙ ГРЕБЦОВ-КАНОИСТОВ НА ОСНОВЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ РЕКОНСТРУКЦИИ ГРЕБКА
УДК/UDC 797.122.3
Поступила в редакцию 13.06.2023 г.
Информация для связи с автором: vlad.bakaev@gmail.com
Доктор педагогических наук, профессор В.П. Сущенко1 Кандидат педагогических наук В.Е. Васюк2 Кандидат педагогических наук Д.А. Лукашевич2 Д.И. Гусейнов2
Доктор педагогических наук, профессор В.Л. Пашута3 'Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург
2Белорусский национальный технический университет, Минск, Республика Беларусь 3Военный институт физической культуры, Санкт-Петербург
EVALUATION OF THE POWER OF MOVEMENTS OF ROWERS-CANOEISTS BASED ON THE SPATIAL RECONSTRUCTION OF THE STROKE
Dr. Hab., Professor V.P. Sushchenko1 PhD V.E. Vasyuk2 PhD D.A. Lukashevich2 D.I. Huseynov2
Dr. Hab., Professor V.L. Pashuta3
'Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, St. Petersburg 2Belarussian National Technical University, Minsk, Republic of Belarus 3Military Institute of Physical Culture, St. Petersburg
Аннотация
Цель исследования - определить биомеханические характеристики гребли и их взаимосвязей в системе «весло-вода-лодка». Показать новые методы для количественной оценки техники движений в гребле на каноэ. Методика и организация исследования. В эксперименте приняли участие элитные спортсмены (женщины в возрасте от 20 до 27 лет), специализирующиеся в гребле на каноэ: мастера спорта (2 человека) и мастера спорта международного класса (4 человека). Критерием исключения из исследования являлось отсутствие допуска врача к тренировкам. В данной работе использовали метод пространственной реконструкции гребка на основе применения инерционных датчиков, которые с высокой точностью позволяют измерять важные кинематические параметры, косвенно отражающие генерируемую спортсменом мощность гребка.
Результаты исследования и выводы. Для высокоэффективного продвижения системы «спортсмен-лодка» и реализации пропульсивного потенциала спортсмену необходимо удерживать прилагаемое к веслу усилие для обеспечения наиболее плотной и устойчивой опоры. Визуализировав данные, характеризующие динамику угловой скорости рукоятки тренажера и весла, выделено два типа кривых: один из которых является свойственным для всех спортсменов при выполнении тестовых заданий на гребном эргометре, а другой - при гребле в лодке. Для формирования целостной картины, характеризующей производительность спортсмена, прежде всего в условиях водной среды, необходимо также регистрировать кинематические параметры системы «спортсмен-весло-лодка», и динамические параметры гребка, путем использования носимых датчиков, синхронизированных между собой.
Ключевые слова: гребля на каноэ, гребной эргометр, пространственная реконструкция гребка, инерционный датчик.
Abstract
Objective of the study was to determine the biomechanical characteristics of rowing and their relationships in the "oar-water-boat" system. Show new methods for quantifying movement technique in canoeing.
Methods and structure of the study. The experiment involved elite athletes (women aged 20 to 27 years) who specialize in canoeing: masters of sports (2 people) and masters of sports of international class (4 people). The criterion for exclusion from the study was the absence of a doctor's admission to training. In this work, we used the method of stroke spatial reconstruction based on the use of inertial sensors, which with high accuracy make it possible to measure important kinematic parameters that indirectly reflect the stroke power generated by an athlete. Results and conclusions. For highly efficient promotion of the "sportsman-boat" system and the realization of the propulsive potential, the athlete needs to maintain the force applied to the oar to provide the most dense and stable support. Having visualized the data characterizing the dynamics of the angular velocity of the handle of the simulator and the oar, we identified two types of curves: one of which is typical for all athletes when performing test tasks on a rowing ergometer, and the other - when rowing in a boat. The power of canoeists' movements is one of the key factors of competitive performance. The inertial sensors we used with a high degree of accuracy make it possible to measure important kinematic parameters that indirectly reflect the stroke power generated by the athlete, on which the effectiveness of the boat's advancement directly depends. However, in order to form a holistic picture that characterizes the performance of an athlete, primarily in the aquatic environment, it is also necessary to register the kinematic parameters of the "athlete-oar-boat" system and the dynamic parameters of the stroke, by using wearable sensors synchronized with each other.
Keywords: canoeing, rowing ergometer, stroke spatial reconstruction, inertial sensor.
Введение. Отличительной особенностью гребли является взаимодействие элементов системы «весло-вода-лодка», а главная задача спортсмена заключается в наиболее эффективном прохождении соревновательной дистанции с учетом воздействия экзогенных факторов внешней среды [1, 3].
Одним из факторов системности движений выступает стиль гребли спортсмена, который является портретом его индивидуальности: антропометрии, уровня развития силовых и скоростно-силовых способностей, выносливости, гибкости, равновесия, стабильности и других особенностей [5].
Цель исследования - определить биомеханические характеристики гребли и их взаимосвязей в системе «весло-вода-лодка» и обосновать эффективные методы количественной оценки техники движений в гребле на каноэ.
Методика и организация исследования. В исследовании приняли участие элитные спортсмены (женщины в возрасте от 20 до 27 лет), специализирующиеся в гребле на каноэ: мастера спорта (2 человека) и мастера спорта международного класса (4 человека). Критерием исключения из исследования являлось отсутствие допуска врача к тренировкам. Исследование проводилось в два этапа: I этап - в период учебно-тренировочного сбора с 18 по 27 января 2021 года, на базе учреждения образования Белорусский государственный университет физической культуры. В ходе исследования спортсмены (п=6) выполняли тестовые задания на гребном эргометре для каноэ «Сокол». Для стандартизации условий тестирования для всех испытуемых устанавливался одинаковый уровень нагрузки (задается путем изменения величины раскрытия маховика и величиной подвесного груза к подвижному основанию - т=6 кг), с регламентированным режимом работы по частоте сердечных сокращений:
• Test 1a - 20 гребков с частотой сердечных сокращений 130140 уд/мин;
• Test 2a - 20 гребков с частотой сердечных сокращений 150160 уд/мин.
Режим работы с максимальной интенсивностью не использовался, поскольку подобные нагрузки не сочетались с планом работы, утвержденным тренером на данном этапе подготовки.
Перед тестированием все спортсмены выполняли стандартную разминку, длительность которой составляла 30 минут. Каждое тестовое задание начиналось с врабатывания до нижней границы регламентированного диапазона частоты сердечных сокращений, после чего каждый спортсмен выполнял еще 20 гребков в этом диапазоне. Время отдыха между заданиями варьировалось от 2 до 3 минут с целью восстановления пульсового режима.
Для регистрации пространственно-временных параметров гребка использовались инерционные датчики DelsysTrignoAvanti (Delsys, Inc., Massachusetts, U.S.A) со встроенными трехосевыми акселерометром, гироскопом и магнетометром. Частота регистрации данных была установлена на уровне 1000 Гц. Посредством бандажа датчик прикреплялся к дистальному концу рукоятки тренажера. Внутренняя поверхность бандажа выполнена
Таблица 1. Биомеханические показатели исследуемых параметров движений спортсменов при выполнении Test 1а и Test 2а на гребном эргометре «Сокол»
Athlete hp s ts s tc s ts Jt„ % Rate, c/min S, c.u. P, c.u.
Test 1a
1 mean±SD 0,928±0,015 1,183±0,058 2,111±0,049 44,0±1,5 28,5±0,7 35,6±3,7 89,9±7,8
2 mean±SD 1,028±0,023 1,085±0,047 2,113±0,046 48,6±1,4 28,4±0,6 55,9±1,7 133,5±4,4
3 mean±SD 0,764±0,010 0,706±0,010 1,470±0,011 52,0±0,6 40,8±0,3 46,3±1,8 142,0±2,4
4 mean±SD 0,898±0,016 1,090±0,043 1,988±0,034 45,1±1,3 30,2±0,5 46,4±3,5 110,2±2,1
5 mean±SD 0,982±0,022 1,199±0,048 2,181±0,031 45,1±1,5 27,5±0,4 58,6±3,0 137,4±11,2
6 mean±SD 1,069±0,025 1,127±0,065 2,196±0,046 48,7±2,0 27,3±0,6 50,1±9,0 82,6±15,5
Test 2a
1 mean±SD 0,753±0,011 0,788±0,041 1,541±0,031 48,9±1,6 38,9±0,8 32,3±1,2 110,2±3,7
2 mean±SD 0,805±0,011 0,731±0,026 1,536±0,022 52,4±1,1 39,1±0,6 61,6±2,0 163,0±3,0
3 mean±SD 0,839±0,011 0,730±0,022 1,569±0,017 53,5±1,0 38,2±0,4 56,7±2,2 155,0±5,0
4 mean±SD 0,713±0,018 0,866±0,048 1,579±0,041 45,1±1,7 38,1±0,9 42,2±1,5 140,2±3,1
5 mean±SD 0,936±0,028 1,112±0,079 2,047±0,061 45,7±2,4 29,4±0,9 60,1±3,8 147,5±5,0
6 mean±SD 0,966±0,036 1,081±0,057 2,037±0,055 47,0±1,6 29,5±0,8 51,5±2,9 103,0±4,0
Таблица 2. Биомеханические показатели исследуемых параметров движений экипажей 1 и 2 при выполнении тестов при гребле в естественных условиях
Экипаж 1
Athlete U s t„ns, s Ь s ts Л, % Rate, c/min S, c.u. P, c.u.
Test 1b
1 mean±SD 0,637±0,021 0,275±0,024 0,912±0,023 70,0±2,0 65,4±1,6 97,1±3,2 152,6±2,9
2 mean±SD 0,642±0,042 0,278±0,053 0,918±0,026 69,7±5,1 65,5±1,9 95,8±2,8 149,6±5,9
Test 2b
1 mean±SD 0,700±0,031 0,321±0,039 1,021±0,046 68,5±3,0 58,9±2,7 101,1±3,2 144,6±4,2
2 mean±SD 0,687±0,022 0,335±0,045 1,022±0,048 67,2±3,1 58,9±2,8 96,9±3,6 141,1±6,0
Test 3b
1 mean±SD 0,580±0,028 0,259±0,024 0,839±0,024 69,2±2,6 71,4±2,0 94,2±3,2 162,6±5,9
2 mean±SD 0,579±0,019 0,260±0,025 0,839±0,024 69,0±2,4 71,4±2,0 92,7±2,9 160,3±4,1
Экипаж 2
Test 1b
3 mean±SD 0,595±0,036 0,209±0,023 0,804±0,016 73,9±3,1 74,8±1,4 104,1±3,5 175,3±6,1
4 mean±SD 0,622±0,055 0,187±0,043 0,809±0,021 76,8±5,3 74,1±1,8 108,6±4,6 175,2±7,7
Test 2b
3 mean±SD 0,787±0,025 0,328±0,027 1,115±0,029 70,656±1,9 53,7±1,4 112,3±2,3 142,7±3,6
4 mean±SD 0,795±0,018 0,324±0,032 1,109±0,031 71,1±2,2 53,6±1,5 117,2±2,6 147,6±2,7
Test 3b
3 mean±SD 0,649±0,016 0,266±0,021 0,915±0,017 70,8±1,9 65,7±1,3 106,6±2,4 164,5±4,9
4 mean±SD 0,671±0,016 0,243±0,027 0,914±0,018 73,4±2,5 65,6±1,3 109,8±2,4 163,6±3,6
Рис. 1. Характерные портреты динамики угловой скорости при выполнении тестовых заданий на гребном эргометре и в лодке
из антифрикционного материала, предотвращающего смещение датчика. Сигналы с датчика регистрировались беспроводным способом с помощью аппаратно-программного комплекса DelsysAcquisitionSoftware (Delsys, Inc., Massachusetts, U.S.A).
II этап - в период учебно-тренировочного сбора с 24 по 26 мая 2021 года, на базе Брестского областного центра олимпийского резерва по гребле. В ходе исследования спортсмены (n=4, все мастера спорта международного класса), которые принимали участие и в первом этапе исследования, выполняли тестовые задания в естественных условиях гребли в составе экипажей каноэ С-2. Задания выполнялись согласно плану подготовки спортсменов, разработанному их тренером и включали в себя выполнение трех отрезков дистанции с субмаксимальной интенсивностью интервальным методом, продолжительностью 10 (Test 1b), 30 (Test 2b) и 30 секунд (Test 3b) соответственно с отдыхом между ними 1 минута. Процесс отдыха сопровождался выполнением гребных локомоций с низкой интенсивностью.
Перед тестированием все спортсмены выполняли стандартную разминку под руководством тренера, длительность которой составляла 30 минут. Старт каждого тестового задания выполнялся по команде тренера с хода.
Для регистрации пространственно-временных параметров гребных локомоций спортсменов в составе экипажа C-2 также использовались инерционные датчики DelsysTrignoAvanti. Для регистрации особенностей изменения ускорения лодки в процессе гребли один датчик был прикреплен к корме. Сигналы с датчиков синхронно регистрировались и по каналу беспроводной передачи данных Bluetooth передавались на мобильный телефон с предустановленной программой для записи данных EMG Logger (Delsys, Inc., Massachusetts, U.S.A). Мобильный телефон помещался в лодку к спортсменам, что позволяло беспрепятственно регистрировать данные.
Критерием идентификации гребных циклов является пересечение сигнала гироскопа с изолинией (в данном случае нулевой линией). В зависимости от полярности сигнала гироскопа выделяется опорная и безопорная части гребка.
Результаты исследования и их обсуждение. Данные результатов тестирования первого (на гребном эргометре; табл. 1) и второго (в лодке; табл. 2) этапов для каждого спортсмена представлены в обобщенном виде по исследуемым параметрам с использованием среднего значения и среднеквадратического отклонения. Спортсмены в таблицах представлены в виде порядковых номеров (этот номер соответствует определенному спортсмену и на I и на II этапе). Спортсмены с порядковыми номерами 5 и 6 участия во II этапе тестирования не принимали.
В табл. 2 данные представлены в виде, соответствующем составу экипажей (экипаж 1 - спортсмены 1 и 2; экипаж 2 -спортсмены 3 и 4).
Визуализировав данные, характеризующие динамику угловой скорости рукоятки тренажера и весла, мы выделили два типа кривых (рисунок 1), один из которых является свойственным для всех спортсменов при выполнении тестовых заданий на гребном эргометре (фрагмент 1 на рис. 1), а другой -при гребле в лодке (фрагмент 2 на рис. 1).
Для первого типа кривой - фрагмент 1 характерно пико-образное начало (соответствует фазе зацепа), затем снижение
угловой скорости на 10-20% и пик в конце выполнения опорной части гребка. Как уже говорилось, при описании ключевых точек гистограммы это, на наш взгляд, связано с конструктивными особенностями гребного эргометра и интенсивностью выполнения движений спортсменом. Величина этого пико-образного изменения может зависеть от начальной скорости движения, а также уровня скоростно-силовой подготовленности спортсмена.
Для второго типа кривой - фрагмент 2 характерна колоко-лообразная форма. В своем исследовании Gomes et al. (2015) пишут, что добиться максимальной производительности гребка можно при достижении прямоугольной формы кривой [4]. Таким образом, можно сделать вывод, что для повышения про-пульсивной эффективности гребка в естественных условиях гребли спортсмену необходимо стремиться к рациональному увеличению мощности опорной части гребка и удержанию ее без значительной потери к концу гребка. Это позволит благодаря кратковременному снижению силы сопротивления окружающей среды увеличить длину проката лодки за гребок, что в свою очередь позволит увеличить среднюю скорость преодоления соревновательной дистанции [2].
Выводы. Мощность движений гребцов-каноистов является одним из ключевых факторов соревновательной результативности. Технологические инновации и внедрение их в тренировочный процесс гребцов-каноистов (высокотехнологичные лодки и весла, гребные эргометры, информационно-измерительные системы для контроля и оценки различных сторон подготовленности) открывают широкие возможности для более глубоких исследований.
Использованные нами инерционные датчики с высокой степенью точности позволяют измерять важные кинематические параметры, косвенно отражающие генерируемую спортсменом мощность гребка, от которой напрямую зависит эффективность продвижения лодки. Однако для формирования целостной картины, характеризующей производительность спортсмена, прежде всего в условиях водной среды, необходимо также регистрировать кинематические параметры системы «спортсмен-весло-лодка» и динамические параметры гребка путем использования носимых датчиков, синхронизированных между собой. Подобный подход позволит индивидуализировать процесс комплексного анализа регистрируемых данных, определять оптимальную стратегию гребли и наиболее эффективно ликвидировать двигательные ошибки спортсмена.
Литература
1. Верлин С. В. Факторы, определяющие эффективность техники гребли I С.В. Верлин, Г.Н. Семаева, И.Н. Маслова II Ученые записки ун-та им. П.Ф. Лесгафта. - 2014. - № 4 (110). - С. 29-34.
2. Иссурин В.Б. Биомеханика гребли на байдарках и каноэ I В.Б. Ис-сурин. - М.: Физкультура и спорт, 1986. - 111 с.
3. Померанцев A.A. Систематизация факторов, ограничивающих качественный биомеханический анализ I A.A. Померанцев, ВА A^-нов II Известия Тульского государственного университета. Физическая культура. Спорт. - 2021. - №. 1. - С. 105-115.
References
1. Verlin S.V., Semaeva G.N., Maslova I.N. Faktory, opredelyayushchiye effektivnost tekhniki grebli [Factors determining the effectiveness of rowing technique]. Uchenye zapiski un-ta im. P.F. Lesgafta. 2014. No. 4 (110). pp. 29-34.
2. Issurin V.B. Biomekhanika grebli na baydarkakh i kanoe [Biomechanics of kayaking and canoeing]. Moscow: Fizkultura i sport publ., 1986. 111 p.
3. Pomerantsev A.A., Aksenov V.A. Sistematizatsiya faktorov, ogranichi-vayushchikh kachestvennyy biomekhanicheskiy analiz [Systematization of the factors limiting the qualitative biomechanical analysis]. Izvestiya Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Fizicheskaya kultura. Sport. 2021. No. 1. pp. 105-115.
4. Gomes B.B. et al. Paddling force profiles at different stroke rates in elite sprint kayaking. Journal of Applied Biomechanics. 2015. Vol. 31, iss. 4. pp. 258-263.
5. Lundström P., Borgen J.S., McKenzie D. The canoeIkayak athlete. Handbook of Sports Medicine and Science Canoeing. 2019. p. 40.
