CC BY
7Ю.С. Ефимова, С.И. Логинов
ВЛИЯНИЕ СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗОК НА ВЕЛИЧИНУ ПОСТУРАЛЬНОГО ТРЕМОРА И ТОЧНОСТЬ СТРЕЛЬБЫ ИЗ ВИНТОВКИ
Стрельба является характерным примером спортивной деятельности, требующей стабильности и точности [1]. Все произведенные выстрелы должны не просто достичь цели, но и точно попасть в десятку. Точность может быть повышена за счет регулярной тренировки [2, 3], а также совершенствования вертикальной устойчивости и снижения тремора верхних конечностей в процессе прицеливания и осуществления выстрела [4, 5]. Между тем, биофизические, биомеханические и физиологические механизмы этих процессов до сих пор остаются недостаточно изученными применительно к таким видам спорта, как биатлон и зимний полиатлон. В частности, неясно, как влияет длительное удерживание винтовки (статическая нагрузка) в условиях напряженной позы.
Цель работы - изучить особенности влияния физической нагрузки в виде поддержания позы прицеливания, удержания оружия и производства выстрелов у женщин-полиатлонистов в процессе стрельбы из пневматической винтовки в сравнении с женщинами, не занимающимися зимним полиатлоном.
В сравнительном эксперименте приняли участие 7 женщин - мастеров спорта России (возраст 23±1,3 года). Группу сравнения составили 12 случайным образом отобранных женщин в возрасте 24,3±2,9 года. Каждая группа выполняла 2 серии по 10 выстрелов из пневматической винтовки массой 5,5 кг. Между выстрелами выдерживали тридцати-секундную паузу для отдыха.
Результат оценивали электронной системой «СКАТТ» с помощью оптического сенсора, фиксируемого на дистальном конце дула винтовки. Информация от датчика поступала в компьютер, где обрабатывалась специальной программой «СКАТТ» и отображалась в виде траектории перемещения точки прицеливания на фоне мишени. Момент выстрела фиксировался на мониторе в виде пробоины (рис. 1).
Полученные данные оценивали с помощью статистической программы «Б1а11-811еа_7» с использованием непараметрической статистики и однофакторного дисперсионного анализа. Рассчитывали медиану и 0,95 доверительный интервал (ДИ). Анализ данных с позиций теории хаоса осуществляли методом многомерных фазовых пространств [6]. При этом до и после стрельбы рассчитывали коэффициенты асимметрии (Ях, Яу), объемы квазиаттракторов (Ух и Уу) и расстояния между геометрическим и статистическим центрами квазиаттракторов (211) в 4-х мерном фазовом пространстве состояний у женщин-спортсменок и неспортсменок соответственно.
Рис. 1. Комплекс приборов и оборудования для исследования постурального тремора и виртуальной стрельбы из пневматической винтовки.
А - поза стрелка во время прицеливания;
Б - расположение винтовки над датчиком тремографа (стрелка);
В - положение ног на платформе; Г - визуализация прицеливания и стрельбы с помощью аппаратно-программного комплекса «СКАТТ»
Динамика показателей точности стрелковой работы женщин представлена в таблице 1. Данные этой таблицы свидетельствуют, что женщины-стрелки в 1-ой и 2-ой сериях продемонстрировали достоверно лучшие показатели, характеризующие точность стрельбы из пневматической винтовки по сравнению с женщинами, не занимающимися стрельбой в рамках занятий зимним полиатлоном. В частности, стрелки, как и ожидалось, имели существенно (р < 0,05) более короткую траекторию прицеливания, более высокую способность к удержанию оружия в десятке и точке прицеливания и, как следствие, более высокий результат. В группе женщин-стрелков во 2-й серии отмечается процентное увеличение устойчивости в центре мишени с 1% до 5%. Достоверных различий между сериями женщин-нестрелков не обнаружено.
Таблица 1
Изменение показателей стрельбы по данным электронного тренажера «СКАТТ» при выполнении двух серий выстрелов из пневматической винтовки у спортсменов и неспортсменов в зависимости от пола (Ме ± 0,95 ДИ)
Показатели Женщины-стрелки Женщины-нестрелки
До стрельбы (п=69) После стрельбы (п=70) До стрельбы (п=63) После стрельбы п=78)
Средний результат (баллы) 7,9 (7; 7,9) 7,9 (7,1; 8,1) р 2,4 3,8 (3; 4,5) р 1,3 3,4 (3; 4,3)
Устойчивость в 10.0 (%) 1 (3,1; 6,3) р 1,2 5,5 (6,4; 10,5) р 2,4 0 (0,2; 1) р 1,3 0 (0,4; 1,5)
Устойчивость в точке прицеливания 10а0 (%) 12 (7,4; 12) 10 (9,6; 14,9) р 2,4 0 (1; 2,3) р 1,3 1 (1,4; 2,7)
Длина Траектории (мм) 45,5 (45,4 53) 44,3 (44,1;49,6) р 2, 4 91,3 (87;109,5) р 1,3 86,2 (83; 100)
* Данные достоверны (р<0,05) между столбцами.
С помощью дисперсионного анализа была установлена зависимость между длиной траектории и результатом стрельбы у женщин стрелков Г(8, 60) = 3,22, р = 0,004 (рис. 1А), у нестрелков такой зависимости не было обнаружено (рис. 1Б). Во второй серии выстрелов дисперсионный анализ в обеих группах показал аналогичные зависимости.
Current effect: F(8, 60)=3,2212, p=,00412
4
5
6
7
8
Средний результат выстрелов
Current effect: F(11, 51)=,65524, p=,77275
Б
23456789 10 11 Средний резултат выстрелов
150
100
0
2
3
9
01
Рис. 2. Зависимость результата стрельбы от длины траектории до выстрела в группе женщин-стрелков (А) и женщин-нестрелков (Б)
В рамках системного анализа и синтеза нами проанализирована динамика параметров квазиаттракторов в четырехмерном фазовом пространстве у представительниц двух групп - участниц нашего исследования. В группе женщин-неспортсменок в 1 -ой и 2-ой серии показатели асимметрии Ях и Яу (расстояния между геометрическим и стати-
стическим центрами квазиаттракторов) почти не отличались и составляли 21.046 и 28.462, тогда как общие объемы квазиаттракторов отличались более чем в два раза и составляли 27,3*104 и 66,7*104 соответственно (рис. 3А, 3Б).
Таблица 2
Результаты системного анализа и синтеза параметров квазиаттракторов в четырехмерном фазовом пространстве показателей стрельбы у женщин в двух сериях выстрелов
Объем первого квазиаттрактора (1 серия) Объем второго квазиаттрактора (2 серия) Различия между объемами Относительная погрешность, % Ъ - показатель
Женщины, не занимающиеся спортом
Уу0 = 27,3*104 Ух0 = 66,7*104 Ш = 38,2*104 Я0 = 58,3 70 = 6.6220
Уу1 = 2,5*104 Ух1 = 6,4*104 БШ = 3,8*104 Я1 = 60,2 71 = 6.6210
Уу2 = 3,0*104 Ух2 = 3,9*104 БЮ =0,9*104 И2 = 21,3 72 = 6.6114
Уу3 = 2,3*104 Ух3 = 4,0*104 КС = 1,7*104 Я3 = 44,5 73 = 6.6101
Уу4 = 0,1*104 Ух4 = 0,3*104 Ш4 = 0,2*104 Я4 = 58,3 74 = 0.5584
Женщины, занимающиеся спортом
Ух0 =102,5*104 Уу0 =71,1 *104 Ш = 31,4*104 Я0 = 30,6 70 = 5.1232
Ух1 = 12,8*104 Уу1 = 8,1*104 БШ =4,7*104 Я1 = 36,1 71 = 5.1198
Ух2 =3,0*104 Уу2 = 2,4*104 БЮ =0,6*104 И2 = 21,4 72 = 3.5892
Ух3 =2,6*104 Уу3 =1,4*104 БЮ =1,2*104 Я3 = 44,5 73 = 4.4566
Ух4 = 1,1*104 Уу4 =1,3*104 Ш4 =-0,2*104 Я4 = 19,9 74 = 4.4481
В группе женщин, занимающихся зимним полиатлоном, в 1 -ой и 2-ой сериях показатели асимметрии Ях и Яу отличались в 1,5 раза и составляли 26.290 и 16.274; общие объемы квазиаттракторов отличались также в 1,5 раза и составляли 102,5*104 и 71,1*104, соответственно (рис. 3В, 3Г).
У женщин-нестрелков объем и показатель асимметрии 2-го квазиаттрактора преобладал над объемом и показателями асимметрии 1-го квазиаттрактора, тогда как у женщин-стрелков наблюдается обратная картина.
У женщин-нестрелков частные объемы квазиаттракторов всех параметров увеличились в 1,5-3 раза, у женщин-стрелков частные объемы квазиаттракторов почти всех параметров уменьшались в среднем в 1,5 раза при увеличении объема квазиаттрактора длины траектории до выстрела.
В группе женщин, не занимающихся спортом, ведущим параметром порядка, который существенно влиял на поведение вектора осуществления стрельбы, оказалась длина траектории до выстрела.
В группе женщин-полиатлонистов таким параметром оказалась способность удерживать винтовку в центре мишени, а также способность удерживать винтовку в точке прицеливания и длина траектории до выстрела. Именно эти параметры представлены в трехмерном фазовом пространстве состояний (рис. 3).
Рис. 3. Изменение вектора осуществления стрельбы женщин-неспортсменок (А, Б) и женщин-спортсменок (В, Г) под влиянием статической физической нагрузки в виде удержания позы для стрельбы в 1-ой и 2-ой сериях выстрелов.
А — неспортсменки, 1 серия выстрелов и Б — неспортсменки, 2 серия выстрелов;
В — спортсменки, 1 серия выстрелов и Г — спортсменки, 2 серия выстрелов. По оси Х представлена способность удерживать винтовку в центре мишени; по оси У — способность удерживать винтовку в точке прицеливания; по оси Z — длина траектории до выстрела.
В рамках представлены коэффициент асимметрии (Ех) и общий объем квазиаттрактора (Vэ)
Известно, что одним из наиболее информативных показателей качества стрельбы является путь, пройденный траекторией прицеливания за одну секунду до выстрела. Его можно определить как устойчивость оружия стрелка в заключительной фазе выстрела. Чем меньше длина, тем лучше устойчивость стрелка. Зарубежные исследователи отмечают, что «в последние секунды до выстрела профессиональные спортсмены, вероятно, достигают автоматического режима обработки информации, в течение которого стрелок делает критические изменения в изготовке» [7]. Полученные результаты свидетельствуют о том, что элитные стрелки не нажимают на спуск до тех пор, пока они не достигнут устойчивого положения винтовки. У новичков наблюдается совершенно другая стратегия. Они пытаются воспользоваться первым подходящим моментом устойчивости, чтобы нажать на спуск, несмотря на то, что винтовка еще не находится в устойчивой позиции. Данное исследование подтверждает, что успешная стратегия прицеливания, в основном, базируется на устойчивом постуральном балансе.
Сходные исследования стратегии стрельбы провели V.M. Zatsiorsky и A.V. Aktov [8]. Они изучили положение линии прицеливания при стрельбе из винтовки по отношению к центру мишени. Было установлено, что в процессе прицеливания квалифицированные стрелки применяют стратегию «фиксации» (удержания). С повышением уровня квалификации снижаются, в целом, колебания винтовки и хаотичность стрельбы.
В. А. Пугачев [9] показал, что у спортсменов второго разряда техника выполнения выстрела носит случайный характер, полностью отсутствует удержание оружия перед выстрелом и после него, уровень устойчивости не более 20%, амплитуда колебаний оружия большая. При достижении спортсменами первого спортивного разряда и нормы KMC показатели техники значительно изменяются. Начинает проявляться индивидуальный стиль стрельбы. В дальнейшем при выполнении нормы мастера спорта и мастера спорта международного класса показатели техники изменяются незначительно. Данные корреляционного анализа позволили констатировать, что у всех элитных спортсменов результативность стрельбы связана с уровнем постуральной устойчивости стрелка и скоростью движения точки прицеливания.
На основании вышеизложенного можно сделать некоторые выводы.
Выявлена существенная зависимость между длиной траектории и результатом стрельбы у женщин-стрелков как в первой, так и во второй сериях выстрелов, в отличие от женщин-нестрелков.
По данным описательной статистики достоверных различий между сериями выстрелов женщин-нестрелков не обнаружено, в то же время объемы квазиаттракторов (как общих, так и частных) увеличивались более чем в 2 раза, что говорит о большей степени хаотичности системы прицеливания во время второй серии упражнений и развитии утомления под влиянием статической работы, направленной на удержание массы винтовки и сохранение напряженной позы. У женщин-спортсменок достоверные различия по статистике отмечены только в работе по удержанию в центре мишени. По данным объемов квазиаттракторов различия выявлены по всем параметрам, характеризующим качество стрельбы из пневматической винтовки, что говорит о высокой чувствительности метода многомерных фазовых пространств.
Примечания
1. Пугачев А.В. Фазы выстрела в стрельбе из пневматической винтовки // Теория и практика физической культуры. - 2005. - № 2. - С. 18-20.
2. Каширцев Ю.А. Повышение эффективности стрелковой подготовки в биатлоне с использованием пневматического оружия: автореф. дис. ... канд. пед. наук. - М., 1980.
3. Зверева С.Н. и др. Технические средства в подготовке юных биатлонистов // Физическая культура: Воспитание, образование, тренировка. - 2001. - № 4. - С. 46-47.
4. Peterka R.J., Loughlin P.J. Dynamic regulation of sensorimotor integration in human postural control // J. Neurophysiol. - 2004. - V. 91. - P. 410-423.
5. Mathiyakom W., McNitt-Gray J.L. Regulation of angular impulse during fall recovery // J. Rehab. Res. Develop. - 2008. - V. 45. - № 8. - P. 1237-1248.
6. Mononen K., Konttinen N., Viitasalo J., Era P. Relationships between postural balance, rifle stability, and shooting accuracy among novice rifle shooters // Scandinavian Journal of Medicine & Science in Sports. - 2007. - № 17. - P. 180-185.
7. Konttinen N., Lyytinen H., Viitasalo J. Preparatory heart rate patterns in competitive rifle shooting // Journal of Sports and Science. - 1998. - № 16. - P. 235-242.
8. Zatsiorsky V.M., Aktov A.V. Biomechanics of highly precise movements: The aiming process in air rifle shooting // Journal of Biomechanics. - 1990. - № 23 (Suppl. 1). - P. 35-41.
9. Пугачев А.В. Указ. соч.
