Кинематические характеристики техники реализации стартового усилия в бобслее

ские характеристики; бобслей; угловые перемещения; стартовое усилие.

Совершенствование методики тренировки разгоняющих в бобслее неразрывно связано с получением объективной информации о технике стартового разгона. Задача разгоняющего – обеспечить бобу наибольшую скорость. При этом привести в движение снаряд весом более 100 кг значительно труднее, чем продолжить разгон. В этой связи ключевым моментом стартового разгона является реализация стартового усилия, эффективность которого обуслов- лена высоким уровнем физической подготовленности, внешнее проявление которого имеет определенный пространственно-временной порядок угловых перемещений в кинематических цепях двигательного аппарата спортсмена [1, 2]. В этой связи изучение кинематических характеристик стартового усилия спортсменов различной квалификации позволит определить наиболее эффективный способ его выполнения. Объективным методом определения кинематических характеристик является система трехмерного видеоанализа движений.

Изучены угловые кинематические характеристики реализации стартового усилия у 15 бобслеистов, принимающих участие в тренировочных сборах для отбора в сборную команду РФ, и 15 спортсменов, начинающих овладевать специализацией разгоняющих в бобслее. Предполагалось, что определение различий в технике реализации стартового усилия позволит установить направление методики подготовки разгоняющих в бобслее [4].

Исследование проведено на основе методики маркерной высокоскоростной съемки на комплексе Quali-sys, состоящем из 12 синхронизированных высокоскоростных видеокамер, управляемых программным обеспечением Qualisys Track Manager (QTM). Камеры позволяют производить как маркерную съемку (технология Motion capture), благодаря тому, что каждая камера оснащена инфракрасными светодиодами и процессором для вычисления двухмерных координат, так и видеосъемку. Маркерная съемка может осуществляться данными камерами с частотой в диапазоне от 1 до 500 кадров в секунду с шагом 1 кадр/с. QTM – это программа регистрации и обработки данных, которая работает на базе операционной системы Windows и позволяет пользователям выполнять двух– и трехмерную обработку собранных данных о движениях объектов. Камеры располагались по периметру помещения, в верхней его части, их объективы направлены в центр и сфокусированы в том месте, где испытуемым выполняется основной набор движений.

Перед каждым исследованием осуществлялась калибровка камер, которую необходимо проводить перед проведением съемки. Для отслеживания и выполнения пересчета двухмерных данных в трехмерные, программное обеспечение QTM должно иметь информацию об ориентации и позиции каждой камеры. Калибровка делается четко определенной процедурой измерения в QTM. Калибровочное устройство состоит из двух объектов: 1) референтного объекта – неподвижной, имеющей L-форму эталонной структуры, с четырьмя прикреплёнными маркерами, которая определяет начало и направленность системы координат, используемой системой камер, и 2) стержня калибровки, состоящего из двух маркеров, расположенных на фиксированном расстоянии друг от друга. Этот объект перемещали в пространстве измерения для получения данных, по которым определяют положение и направление камер. Затем производилось прикрепление светоотражающих маркеров на определенные точки на теле испытуемого. В этом эксперименте использовались пассивные маркеры, от которых отражается инфракрасный свет камер. Маркеры размещались на теле испытуемого в соответствии с выработанной моделью. Датчики должны быть размещены на объекте в стратегически и геометрически уместных позициях, чтобы определить геометрические сегменты. Кроме того, необходимо учитывать, что маркеры должны быть прикреплены так, чтобы они были видимы в течение измерения так долго, насколько возможно, минимум двумя камерами, поэтому при каждом конкретном эксперименте модель может несколько изменяться. В ходе эксперимента было рассмотрено несколько моделей расположения маркеров. Каждый раз перед прикреплением маркеров испытуемые выполняли разминку. Затем производилась съемка испытуемого в статическом положении. Затем приступали к съемке необходимых в эксперименте движений. Для удобства оператора при проведении съемки заполнялся протокол, куда вносились названия записываемых файлов видеосъемки.

Рис. 1. Исследование кинематических характеристик стартового усилия в бобслее

Во время исследований использовалась методика обработки данных видеозаписи при помощи программы QTM. Обработка заключалась в идентификации траекторий маркеров, заполнении разрывов траекторий, если они имели место, и сохранении полученного файла в формате c3d. Данные о кинематике движений человека, которые позволяет получать Qualisys, в формате c3d могут быть использованы для дальнейшей обработки в других программах.

В результате обработки полученных видеозаписей были построены графические рисунки изменения углов в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах. Сопоставительный анализ графических изображений изменения суставных углов у участников тренировочных сборов сборной команды РФ и спор- тсменов, начинающих овладевать специализацией разгоняющих, выявил различия в технике реализации стартового усилия [3, 5].

Изменение угла в тазобедренном суставе толчковой ноги позволяет установить, что в исходном положении достоверных различий в параметрах углов в изучаемых группах испытуемых нет (рис. 2). У спортсменов сборной угол в тазобедренном суставе составляет 98,6±4,5 градуса, а у начинающих овладевать специализацией разгоняющих 83,7±12,1 градуса.

Рис. 2. Изменения угла в тазобедренном суставе при реализации стартового усилия у членов сборной команды страны по бобслею и спортсменов, начинающих овладевать специализацией разгоняющих

В фазе принятия стартового положения члены сборной производят сгибание в тазобедренном суставе до 63,5±5,3 градуса, тогда как спортсмены, начинающие овладевать специализацией разгоняющих, наоборот, производят разгибание данного сустава до 107,3±15,1 градуса. Параметры суставных углов позволяют установить достоверные различия (Р<0,001) в угловых характеристиках тазобедренного сустава в момент старта в исследуемых группах испытуемых.

В фазе реализации стартового усилия отмечается интенсивное разгибание в тазобедренном суставе у всех испытуемых, однако в группе высококвалифицированных спортсменов оно реализуется до 163,7±2,25 градуса, при угловом перемещении 100,2 градуса, а в группе начинающих бобслеистов до 149,1±5,9 градуса при угловом перемещении 41,8 градуса (Р<0,05). В последующих фазах стартового разгона траектория изменения угла в тазобедренном суставе у опытных и начинающих разгоняющих совпадает.

Изучение работы толчковой ноги также позволяет установить, что в исходном положении угол в коленном суставе у представителей сборной составляет 112,4±3,35 градуса, а у начинающих бобслеистов 76,8±11,5 градуса, что достоверно ниже (Р<0,001) (рис. 3).

В фазе принятия стартового положения спортсмены сборной выполняют возвратное движение, производя разгибание коленного сустава до 142,8±10,2 градуса, а потом сгибание до 120,4±1,4 градуса. Такой способ принятия стартового положения позволяет произвести амортизационное движение в коленном суставе в начале реализации фазы стартового усилия. Начинающие бобслеисты не используют преимущество амортизационного движения и принимают стартовое положение путем постепенного разгибания коленного сустава до 97,2±8,5 градуса.

Рис. 3. Изменения угла в коленном суставе при реализации стартового усилия у членов сборной команды страны по бобслею и спортсменов, начинающих овладевать специализацией разгоняющих

В фазе реализации стартового усилия у всех спортсменов отмечается интенсивное разгибание в коленном суставе, при этом у спортсменов сборной разгибание осуществляется до 170±3 градусов, при угловом перемещении – 57,6 градуса, а у начинающих бобслеистов всего до 131,8±14,2 градуса, при угловом перемещении – 34,6 градуса, что достоверно ниже (Р<0,001). Представляет интерес изменение графических траекторий изменения угла в коленном суставе в фазе последующей реализации стартового усилия. Направление траектории углового перемещения в коленном суставе между первым и вторым отталкиванием от опоры у представителей сборной и начинающих бобслеистов совпадает при сгибании и разгибании коленного сустава как в опорной, так и в безопорной фазах [6]. После постановки ноги на опору разгибание в коленном суставе прекращается в группе высококвалифицированных спортсменов на 0,03±0004 с, а в группе начинающих бобслеистов 0,044±0,008 с. Далее оно вновь возобновляется и реализуется до момента второго отталкивания.

При изучении работы голеностопного сустава толчковой ноги установлено, что направление траектории изменения угла у опытных и начинающих разгоняющих преимущественно совпадает (рис. 4).

В исходном положении достоверных различий в параметрах углов в голеностопном суставе в группах профессиональных и начинающих бобслеистов не обнаруживается. У спортсменов сборной РФ он составляет 75,8±4,3 градуса, а у начинающих 77,5±7,2 градуса.

В фазе реализации стартового усилия установлено, что разгибание голеностопного сустава у высококвалифицированных спортсменов реализуется до 88,2±5,1 градуса, при угловом перемещении – 12,4 градуса, а у начинающих бобслеистов до 106,2±7,1 градуса, при угловом перемещении – 30,4 градуса, что достоверно выше (Р<0,05).

Рис. 4. Изменения угла в голеностопном суставе при реализации стартового усилия у членов сборной команды страны по бобслею и спортсменов, начинающих овладевать специализацией разгоняющих

Изучение кинематических характеристик стартового усилия в группе спортсменов сборной команды России по бобслею и начинающих бобслеистов дало возможность установить, что:

– реализация стартового усилия осуществляется преимущественно путем угловых перемещений в тазобедренном, коленном и голеностопном сустава;

– структура техники реализации стартового усилия включает последовательную реализацию исходного положения, фазы принятия стартового положения, стартового положения и фазы реализации стартового усилия;

– достоверных различий в параметрах суставных углов при реализации исходного положения в выделенных группах испытуемых выявлено не было;

– стартовое положение в группе спортсменов сборной команды России реализуется путем сгибания тазобедренного и амортизационного движения в коленном суставе, а в группе начинающих бобслеистов путем разгибания тазобедренного и коленного суставов;

– начинающие бобслеисты не используют преиму- щество амортизационного движения в коленном суставе и принимают стартовое положение путем постепенного его разгибания;

– стартовое усилие реализуется высококвалифицированными спортсменами в большей степени за счет углового перемещения в тазобедренном суставе, а начинающими бобслеистами за счет углового перемещения в коленном суставе;

– в ходе реализации стартового усилия в группе спортсменов сборной команды России установлены достоверно большие параметры разгибания и угловых перемещений в тазобедренном и коленном суставах;

– достоверных различий угловых перемещений в работе голеностопного сустава в структуре техники реализации стартового усилия выявлено не было.