CC BY
6
Педагогические науки
75
УДК 796.015
технология тренировки спортсменов-армрестлеров высшей квалификации в условиях адаптивного управления величиной нагрузки
DOI: 10.34905/PC.2021.55.27.004
Свечкарёв В. Г., доктор педагогических наук, профессор, заведующий кафедрой физвоспитания ФГБОУ ВО « Майкопский государственный технологический университет», Республика Адыгея, г. Майкоп. E-mail:vital89286686941@mail.ru
Разработан тренажер адаптивного воздействия для армспорта с управлением сопротивлением по обратной связи, позволяющий проводить тренировочные занятия в оптимальном режиме нагружения по биомеханическим параметрам движения. Исследованы методические возможности индивидуального автоматического управления сопротивлением на основе информации, поступающей по линии обратной связи по скорости движения в условиях безынерционного тренажера адаптивного управления для армспорта на основе модельных характеристик тренируемого. Доказана эффективность технологии применения автоматизированного управления адаптивного типа в тренировки армрестлеров на основе "пролонгированного" метода максимальных усилий в условиях безынерционного тренажера адаптивного управления для армспорта.
Ключевые слова: армспорт, тренажёр, автоматизированная система управления, нагрузка, армрестлер, движение, компьютер.
TECHNOLOGY OF TRAINING ATHLETES-ARMWRESTLERS OF THE HIGHEST QUAUFICATION UNDER CONDITIONS OF ADAPTIVE CONTROL OF THE VALUE OF LOAD
Svechkarev V. G., Doctor of Pedagogical Sciences, Professor, Head of the Department of Physical Education, FSBEI HE «Maikop State Technological University» of Adygea, city of Maikop. E-mail: vital89286686941@mail.ru
A simulator of adaptive influence for armwrestling with resistance control by feedback has been developed, which allows to carry out training sessions in the optimal loading mode according to biomechanical parameters of movement. The methodological possibilities of individual automatic control of resistance on the basis of information received through the feedback line on the speed of movement in the conditions of an inertia-free adaptive control simulator for armwrestling based on the model characteristics of the trainee have been investigated. The effectiveness of the technology of application of automated control of adaptive type in training arm wrestlers on the basis of the "prolonged" method of maximum efforts in the conditions of an inertialess adaptive control simulator for arm wrestling has been proved.
Key words: armwrestling, simulator, automated control system, load, armwrestler, movement, computer.
Введение. Неуклонное повышение уровня спортивных достижений вызывает необходимость поиска новых, более эффективных путей спортивной подготовки, требует еще более пристального внимания к возможностям оптимизации процессов обучения и тренировки спортсменов.
Однако добиваться необходимых положительных сдвигов в спортивной подготовке спортсменов общепринятыми средствами становится все труднее. И связывают это со значительным увеличением объемов и интенсивности тренировочных нагрузок, которые входят в противоречие с адаптационными возможностями организма спортсмена, и отрицательно сказываются на эффективности процесса специальной физической и технической подготовки [5, 6, 8, 15, 17].
Одним из наиболее перспективных направлений в решении этих проблем является использование методов повышения эффективности тренировочных занятий, основанных на применении разнообразных технических средств [7, 10, 12, 16, 18 и др.].
Применение тренажерных устройств в спорте позволяет создать недостижимые в естественных условиях режимы и условия выполнения упражнений или их основных элементов [2, 9, 13]. Конструктивные особенности таких тренажеров предполагают минимальные отклонения от рациональной техники выполнения запланированного двигательного действия [3, 11, 14]. Это создает предпосылки для предотвращения ошибок и увеличивает вероятность достижения более высоких показателей по важнейшим биомеханическим характеристикам движений. Искусственно созданные при помощи тренажеров условия для достижения оптимальной координационной структуры движения позволяют определить пути более полной реализации функциональных возможностей спортсмена, разработки модели техники, обеспечивающей выход на новый более высокий (запланированный) результат.
Для повышения спортивного мастерства и получения максимального результата в тренировочном процессе спортсменов наиважнейшее значение имеет адаптация и оптимальность задаваемой физической нагрузки [1].
Только оптимальная физическая нагрузка развивает и поддерживает функциональные резервы организма, способствующие дальнейшему стабильному росту спортивного мастерства.
Определение оптимальных параметров нагрузки остается по-прежнему одной из наиболее сложных проблем в теории и практике физической культуры и спорта [4].
Основная сложность проблемы заключается в том, что оптимум необходимой физической нагрузки у каждого спортсмена сугубо индивидуальный и подвержен постоянному изменению (иногда с очень широким диапазоном) - в зависимости от степени восстановления после предыдущей тренировки, психоэмоционального состояния и т. д. Оптимальную величину нагрузки определяет все, что имеет место во взаимодействии организма с окружающей средой во всём её многообразии. Поскольку, степень воздействия всех факторов постоянно меняется то и у каждого организма индивидуально-адекватно должна меняться и нагрузка. Границами оптимальности нагрузки является узкий коридор для каждого организма, выход, за пределы которого приобретает отрицательное значение при избытке физической нагрузки (вызывающие переутомление, перенапряжение), так и при её недостатке.
Актуальность данного исследования обусловлена потребностью спорта в разработке систем управления и сбора данных, способствующих решению проблемы выдачи экспресс - информации о качестве выполнения двигательного действия, формировании управляющих воздействий на спортсмена. Наряду с этим существуют проблемы адаптивного управления тренировочной нагрузкой на основе индивидуальных особенностей спортсмена. Недостаточно развита индустрия производства тренажерных средств, реализующих возможности современных информационных технологий.
Целью исследования является теоретико-технологическое обоснование специальной физической и технической подготовки армрест-леров высшего уровня мастерства, на основе применения искусственной управляемой среды адаптивного типа.
В исследовании автор исходит из гипотезы, что применение в тренировочном процессе арм-рестлеров высокого класса искусственной среды, позволяющей автоматически регулировать величину сопротивления по скорости движения, будет способствовать совершенствованию процесса специальной физической подготовки и повышению спортивного мастерства. Основанием для данного предположения является известные
технология тренировки спортсменов-армрестжров высшей квалификации в условиях адаптивного управления величиной нагрузки
научные законы и положения, изложенные в трудах Ю. Т. Черкесова [17], И. П. Ратова [10] и др.
Теоретическая значимость. Результаты, полученные в данной работе, углубляют знания:
• о технологии адаптивного управления тренировочным процессом на основе использования обратной связи по биомеханическим показателям;
• о закономерностях развития спортивного мастерства армрестлеров.
Практическая значимость. Разработана и внедрена технология тренировки армрестлеров высокого класса на основе использования безы-
нерционного тренажера адаптивного управления для армспорта, позволяющая регулировать нагрузку в автоматическом режиме на основе обратной связи по биомеханическим параметрам движения.
Тренировочный процесс спортсменов высокой квалификации отличается увеличением влияния их индивидуальных показателей на расчет параметров тренировочной нагрузки. Конструкция безынерционного тренажера адаптивного управления для армспорта представлена на рис. 1.
1. Стойка.
2. Стол для армспорта. 3 и 4. Ползуны.
5 и 11. Крепления.
6. Пружина.
7. Датчики перемещения. 8 и 9. Держатели.
10. Рукоятка. 12 и 13. Блоки
14. АСУ.
15. Отверстия.
16. Трос.
17. Электродвигатель.
18. Ось.
19. Фиксатор.
20. Электродомкрат.
21 и 22. Специальные ползуны. 23. Датчик силы.
Рис. 1. Безынерционный тренажер адаптивного управления для армспорта
23 • 2021 • научные известия
В состав разработанной АСУ входит машина адаптивного управления для армспорта, представляющая собой тренажер (см. рис. 1), моделирующий спортивное движение. Начальное натяжение пружин регулируется АСУ электромеханическим способом. Датчики 23 и 7, АСУ 14, блок изменения нагрузки (электродомкрат 20) образуют контур адаптивной обратной связи.
Настоящая система в качестве АСУ использует ЭВМ, что позволяет не только осуществлять автоматическое регулирование величины нагрузки, но и задавать ее индивидуально каждому спортсмену, помещать в базу данных результаты каждого выполненного упражнения. Предложенный программно-аппаратный комплекс имеет структуру, представленную на рис. 2.
Рис. 2. АСУ тренировочным процессом армрестлеров
Информация о кинематических, динамических и других параметрах движения преобразуется соответствующими датчиками в электрические сигналы. Затем они усиливаются блоком усилителей до величины, которая осуществляет аналого-цифровое преобразование поступивших на нее сигналов. После этого информация о характеристиках движения представляется в цифровом виде, и вся ее дальнейшая обработка осуществляется программно.
Подпрограмма сбора и первичной обработки данных считывает с платы сбора данных информацию о движении, представляет ее в удобном для дальнейших вычислений виде и заносит в массив данных. Основная программа забирает измеренные данные из массива, вычисляет основные характеристики движения, сравнивает их со значениями, которые задал тренер, и решает вопрос об изменении тренировочной нагрузки.
Далее подпрограмма формирования управляющих сигналов для нагрузочного устройства по результатам работы основной программы выставляет на порт параллельного ввода-вывода сигнал о направлении изменения величины нагрузки. При этом, периодически получая управление через интервал времени, определенный таймером, она каждый раз проверяет соответствие величины нагрузки заданной и в случае ее достижения снимает управляющий сигнал.
Следующий блок осуществляет гальваническую развязку сигналов управления с порта ввода-вывода ЭВМ и конечной схемы электропривода.
В начале тренировки спортсмену дается нагрузка, зависящая от его индивидуальных характеристик.
Управление тренировочной нагрузкой в данной АСУ осуществляется на основе вычисления
технология тренировки спортсменов-армрестлеров вынсшей квалификации в условиях адаптивного управления величиной нагрузки
скорости выполнения движения. В начале тренировки спортсмену выставляется нагрузка, соответствующая какому-то процентному значению его максимальных возможностей, хранящихся в базе данных. Далее он выполняет упражнения по заданному тренером плану тренировки. Если спортсмен показывает «хорошие результаты», это проявляется в превышении максимальной скорости выполнения упражнения, задаваемой тренером. В этом случае АСУ увеличивает нагрузку пропорционально превышению скорости. Нарастающее в процессе тренировки утомление мышц спортсмена является причиной снижения скорости. Поэтому АСУ постепенно, от упражнения к упражнению, снижает нагрузку для поддержания заданной скорости выполнения движения. Выполнение подхода прекращается после заданного тренером количества повторений упражнения либо в случае падения скорости выполнения движения до некоторого (программируемого) минимального значения. Спортсмену подается сигнал о прекращении выполнения упражнений и необходимости отдыха.
В состав механической части системы управления входят: тренажер с нагрузочным устройством, электромеханический привод и датчики измерения физических величин.
Разработанная нами технология тренировки армрестлеров высокого класса на безынерционном тренажере адаптивного управления для армспорта состоит в следующем:
• Тренер с помощью АСУ устанавливает на безынерционном тренажере адаптивного управления сопротивление, равное 95 % (или необходимое другое) от максимального (за выбранный промежуток времени или на данный момент). С таким сопротивлением армрестлер высокого класса может выполнить рабочее движение около трех раз. Однако физиологическая нагрузка на его организм будет равна 95 % только при первом выполнении. При повторном выполнении движения она составит уже 97-98 %, причем скорость выполнения упражнения несколько уменьшится. При третьем повторении физиологическая нагрузка будет равна 100 %, причем скорость выполнения упражнения еще уменьшится. Такой вид нагрузки не всегда оправдан: организм очень быстро к нему привыкает.
• При использовании безынерционного тренажера адаптивного управления картина выполнения подхода меняется подбором АСУ
оптимальной (плавно изменяющейся по ходу выполнения движения) величины сопротивления мышцам спортсмена на основе зарегистрированной скорости движения. Таким образом, получается, что армрестлер выполняет последующие повторения с физиологической нагрузкой, также равной 95 %, за счет изменения (как правило, уменьшения) нагрузки по ходу выполнения подхода.
Повторений в подходе может быть любое количество (три, пять, семь и др.). Оно определяется тренером и заносится в АСУ. После выполнения заданного количества повторений АСУ подает звуковой сигнал о прекращении выполнения движений, что освобождает спортсмена от необходимости их считать.
Интенсивный, с переходом в экстенсивный, режим нагружения (такое название дано нами методу по рекомендации Л. П. Матвеева), реализованный нами на безынерционном тренажере адаптивного управления для армспорта, по нашему мнению, является естественным для опорно-двигательного аппарата человека. Так, при тренировке армрестлеров в естественных условиях, когда первый спортсмен выполняет (отрабатывает) атакующее действие, а второй создает ему сопротивление (и одновременно отрабатывает действия и развивает двигательные качества в проигрышном положении), происходит утомление мышц как у первого, так и у второго борца. За счет этого уменьшается сила тяги у первого армрестлера и сила противодействия - у второго, что позволяет борцам продолжать выполнение движений.
Так тренировались армрестлеры раньше, так они тренируются и сейчас. Однако у этого «естественного» метода есть существенный недостаток - необходимое (желанное) сопротивление невозможно удерживать за счет субъективности ощущения величины его силы и различной скорости утомления мышц у обоих армрестлеров. Поэтому величина сопротивления изменяется в большом диапазоне. Кроме того, при этом методе практически невозможно создавать переменные сопротивления.
Все вышеперечисленные недостатки отсутствуют при занятиях на предлагаемом нами тренажере для армспорта. Это достигается за счет использования АСУ тренировочным процессом на основе обратной связи по скорости выполнения движения.
Перед началом и после завершения сравнительного педагогического эксперимента было проведено тестирование армрестлеров по специальной физической подготовленности. Эти данные, а также достоверность их различия приведены в табл. 1.
В процессе сопоставительного анализа результатов, полученных в сравнительном педагогическом эксперименте, установлена эффективность методического приема, основанного на
выполнении соревновательного упражнения в тренировочном процессе на безынерционном тренажере адаптивного управления для арм-спорта за счет подбора автоматизированной системой управления тренажера оптимальной (изменяющейся бездискретно по ходу выполнения движения) величины сопротивления мышцам спортсмена на основе обратной связи по скорости движения.
Таблица 1
Показатели специальной физической подготовленности армрестлеров до и после проведения сравнительного педагогического эксперимента
Контрольная группа Эксп. группа Достоверность различий
№ Вид упражнения До эксп. После эксп. До эксп. После экср. при р<0,05
1 2 3 4 1-2 1-3 2-4 3-4
± б ± б ± б ± б
1 Статика, начало движения (Н) 643,92± 18,102 648,64± 19,232 648,64± 19,232 683,78± 19,556 > > < <
2 Статика, середина движения (Н) 675,42± 19,231 681,07± 19,387 681,07± 19,387 714,50± 19,913 > > < <
3 Статика, конец движения (Н) 816,07± 9,783 822,21± 10,090 822,21± 10,090 848,92± 9,567 > > < <
4 Время выполнения движения с сопротивлением 95 % (с) 0,44± 0,010 0,43± 0,007 0,43± 0,007 0,40± 0,005 > > < <
5 Кол-во выполнения упражнений с сопротивлением 95 % (раз) 2,85± 0,183 2,92± 0,170 2,92± 0,170 3,71± 0,130 > > < <
6 Подтягивание на одной руке (раз) 2,71± 0,169 2,78± 0,160 2,78± 0,160 2,92± 0,131 > > > >
Другим фактором результирующего воздействия на повышение специальной физической подготовленности армрестлеров в экспериментальной группе является методика тренировки в условиях адаптивного (индивидуального) формирования нагрузки. Создавая оптимальные условия (исключающие перенапряжения организма) для тренировки армрестлеров высшего уровня мастерства, мы тем самым создаем благоприятные условия для повышения адаптационных возможностей их организма. А это - одно из фундаментальных требований для
дальнейшего стабильного повышения спортивных результатов.
Высокую результативность в развитии ско-ростно-силовых способностей в экспериментальной группе мы связываем также с эффективностью применения интенсивного режима нагружения с переходом в экстенсивный режим нагружения на безынерционном тренажере адаптивного управления для армспорта за счет использования АСУ.
Анализ проведенных исследований позволяет сделать следующее заключение.
технология тренировки спортсменов-армрестлеров высшей квалификации в условиях адаптивного управления величиной нагрузки
Применение разработанной нами новой технологии тренировки армрестлеров высшего уровня мастерства на основе использования тренажера адаптивного управления для армспорта за счет подбора АСУ оптимальной величины силы сопротивления мышцам спортсмена на основе обратной связи (информации о скорости движения), делает учебно-тренировочный процесс более эффективным.
Перспективным представляется дальнейшее совершенствование АСУ безынерционного тренажера адаптивного управления для армспорта на основе учета нескольких биомеханическим показателей, а также изменения мощности нагрузки с учетом ответной реакции вегетативных систем организма.
литература
1. Ашхамахов К. И., Козлов Р. С., Иващенко Т. А. Оздоровительная гимнастика в секции по общей физической подготовке // Майкоп, 2016.
2. Базоркин А. М. Безынерционный тренажер адаптивного воздействия для армспорта с управлением сопротивлением по биомеханическим параметрам движения// Новые технологии. 2005. С. 261.
3. Базоркин А. М. Специальная физическая подготовка армрестлеров высшего уровня мастерства в условиях применения безынерционного тренажера адаптивного управления // Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук / Кабардино-Балкарский государственный университет. Нальчик, 2005.
4. Базоркин А. М. Специальный тренажер для армспорта с адаптивной системой управления по ответной реакции организма спортсмена // В сборнике: Актуальные проблемы совершенствования системы непрерывного физкультурного образования. Материалы II Международной научно-практической конференции. Чеченский государственный педагогический университет. 2018. С. 56-65.
5. Гончаров Я. А., Демонова Н. Д., Козлов Р. С. Влияние физических упражнений в тренировочном процессе на опорно-двигательный аппарат спортсменов // В сборнике: Актуальные проблемы физического воспитания студентов. Материалы Международной научно-практической конференции. 2019. С. 150-154.
6. Гордеева В. Е., Ашхамахов К. И. Регулирование физических нагрузок в процессе физического воспитания студентов // В сборнике: Актуальные проблемы физического воспитания студентов. Материалы Международной научно-практической конференции. 2019. С. 64-68.
7. Жуков В. И. Оптимизация условий выполнения силовых упражнений при различных внешних управляющих воздействиях // Теория и практика физической культуры. 2011. № 10. С. 73-76.
8. Козлов Р. С. Индивидуализация нагрузки на занятиях по физической культуре в учебных заведен иях // В сборнике: Олимпийский спорт, физическая культура, здоровье нации в современных условиях. Материалы XVII Международной научно-практической конференции. В 2-х т. ГОУ ВПО «Луганский национальный университет имени Тараса Шевченко». 2020. С. 394-401.
9. Кочкаров Э. Э. Оптимизация двигательных действий армрестлеров в условиях управляющей предметной среды // Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук / Адыгейский государственный университет. Майкоп, 2006.
10. Ратов И. П. Анализ возможностей преобразования системы подготовки высококвалифицированных спортсменов на основе использования тренажерных устройств // Матер. итог. конф. за 1975 год / ВНИИФК. М., 1976. С. 90-92.
11. Реутова Л. П., Кочкаров Э. Э., Джанкетов А. Э. Использование безынерционного тренажера управляющего воздействия в подготовке армрестлеров среднего уровня мастерства // Kant. 2017. № 2 (23). С. 54-58.
12. Свечкарев В. Г., Черкесов Ю. Т. Оздоровительная направленность тренировочного процесса при использовании машин адаптивного воздействия // Теория и практика физической культуры. 2005. № 12. С. 26.
82
в. г. свечкарев
13. СвечкарёвВ. Г. Подготовка армрестлингистов с использованием тренировочно-исследовательского комплекса // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук. Адыгейский государственный университет. Майкоп, 1997.
14. Свечкарёв В. Г. Подготовка армрестлингистов с использованием тренировочно-исследовательского комплекса // Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук. Адыгейский государственный университет. Майкоп, 1997.
15. Свечкарёв В. Г. Совершенствование двигательных возможностей человека посредством современных автоматизированных систем управления в физическом воспитании и спорте // Социальная политика и социология. 2013. № 2-2 (93). С. 319-330.
16. Черкесов Т. Ю. Сопряженное развитие двигательных возможностей спортсменов в условиях, создаваемых модернизированной машиной управляющего воздействия // Автореферат дис. ... кандидата педагогических наук. Майкоп, 2000.
17. Черкесов Ю. Т. Машины управляющего воздействия // Теория и практика физической культуры. 1993. № 1. С. 34-37.
18. ЭбзеевМ. М. Специальная силовая подготовка армрестлингистов высокого класса с использованием машины безынерционного управляющего воздействия // Диссертация на соискание ученой степени кандидата педагогических наук. Адыгейский государственный университет. Майкоп, 1999.
