Взаимосвязь функциональной, силовой и технической подготовленности элитных пловцов на дистанции 200 метров в большом тренировочном цикле

С.В. Колмогоров1, , А.Р. Воронцов2, , О.А. Румянцева1, , 1Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова, Архангельск, Россия

S.V. Kolmogorov1, , A.R. Vorontsov2, , O.A. Rumyantseva1, , 1Northern (Arctic) Federal University, Arkhangelsk, Russia 2University of Bath, Bath, United Kingdom

Введение. Процесс трансформации метаболической мощности в скорость плавания при передвижении человека в водной среде формализован в виде математической модели [22]: v0 = Pai·eg·ep·Fr(fd)–1, где v0 – средняя скорость плавания на соревновательной дистанции или тренировочном отрезке {м·с–1}; Pai – мощность активного метаболизма {Вт}; eg – безразмерный коэффициент механической эффективности, т. е. отношение тотальной механической мощности (Pto) к Pai; ep – безразмерный коэффициент продвигающей эффективности, т. е. отношение полезной механической мощности (Puo) к Pto; Fr(fd) – фронтальная компонента силы активного гидродинамического сопротивления {Н}. Поэтому в последнее время в спортивной практике эффективно используются интегральные количественные критерии специальной подготовленности пловца (на уровне целостного организма), разработанные на основании математической модели изучаемого процесса: Pai – критерий функциональной подготовленности; eg – критерий силовой подготовленности; ep – основной критерий технической подготовленности; Fr(fd) – дополнительный критерий технической подготовленности [2, 11, 12, 14, 17].

Экспериментальное изучение переменных модели стало возможным в процессе создания новых технологий на базе междисциплинарного подхода, которые позволяют количественно оценивать эффективность изучаемого процесса в реальных условиях плавания различными способами в бассейне или гидродинамическом канале [1, 2, 4–9, 11]. Однако при одинаковых показателях развиваемой Pai пловец показывает существенно более низкую скорость плавания в гидродинамическом канале (на 8–14 %), чем в бассейне [10, 19, 20].

Цель исследования: совершенствование процесса подготовки пловцов на средние дистанции различными способами в большом тренировочном цикле на основании регулярного и взаимосвязанного анализа и оценки количественных критериев изучаемых сторон подготовленности.

Материалы и методы исследования. В исследовании принимали участие 4 элитных пловца мужского пола, которые специализировались в различных способах плавания и представляли различные национальные команды. Все спортсмены готовились к чемпионату Европы 2015 года в 25-метровом бассейне, который состоялся 2–6 декабря в городе Нетания (Израиль).

Общий план подготовки к ЧЕ в большом тренировочном цикле (15 недель, 24.08– 06.12.2015) был заранее согласован личными тренерами спортсменов и включал в себя четыре периода: подготовительный период (2 недели, 24.08–06.09.2015); период аэробносиловой подготовки (4 недели, 07.09– 04.10.2015); период специальной подготовки (6 недель, 05.10–15.11.2015); фаза сужения и соревновательный период (3 недели 16.11– 06.12.2015). Индивидуальные планы разрабатывались и реализовывались личными тренерами и поэтому существенно различались. Стандартное тестирование проводилось на последней неделе в первых трех периодах подготовки и в начале второй недели фазы сужения.

Каждый прерывистый ступенчатый тест с увеличением скорости от низкой до максимальной выполнялся дважды: первый раз в гидродинамическом канале, второй раз тестирование проводилось через 72 часа в 25метровом бассейне. Тест выполнялся основным способом 8×2 мин в канале и 8×200 м в бассейне. Интервалы отдыха в обоих случаях составляли: 1, 2, 3 и 4-й интервалы – 3 мин; 5, 6 и 7-й интервалы – 5 мин. С целью точного выполнения условий теста предварительно рассчитывались индивидуальные скорости плавания как в канале, так и в бассейне. В последнем случае использовалось свето-лиди- рующее устройство Virtual Trainer 2 (Aqvas-peed, Италия).

При тестировании в канале все необходимые газовые параметры вентилируемого воздуха в течение всего исследования непрерывно измеряли с использованием стационарной системы MetaSwim (Cortex, Германия). При тестировании в бассейне необходимые газовые параметры вентилируемого воздуха измеряли во время каждого интервала отдыха в течение первых 2 мин с использованием мобильной системы MetaMax (Cortex, Германия). До и после выполнения работы на каждой ступени теста определяли концентрацию лактата в капиллярной крови (после выполнения работы использовались его пиковые значения, которые регистрировались в различное время после окончания работы).

P ai рассчитывалась с учетом времени работы на основании измерения энергетических затрат методом непрямой калориметрии [8, 9, 13, 16, 18, 21, 23, 25]. В канале энергия активного метаболизма ( E ai , кДж) определялась как сумма трех компонент: аэробной – E ai (Aer) (aerobic component), анаэробной алактатной – E ai (AnAl) (anaerobic alactic component), анаэробной лактатной – E ai (Anl) (anaerobic lactic component). В бассейне E ai (AnAl) и E ai (Anl) определялись также на основании прямых измерений, E ai (Aer) рассчитывалась методом обратной экстраполяции [4, 24] с учетом индивидуальных парциальных вкладов метаболических компонент в E ai , полученных ранее в канале для соответствующего уровня энергообеспечения. P to , e g , e p и F r (fd) определялись в плавательном бассейне с использованием комплекса био-гидродинамических методов [12, 14, 17, 22]. Теория, технология, верификация и оценка релевантности допущений, используемых физиологических, метаболических и биомеханических методов представлена в цитируемых выше работах данного раздела.

Результаты. На правой части рис. 1–4 представлены экспериментальные зависимости (индивидуальные метаболические кривые) между v 0exp и P ai , а на левой части – зависимости между P to и P ai , полученные при выполнении ступенчатого теста в бассейне спортивными способами плавания испытуемыми: кроль на груди (M1, рост – 1,93 м, масса тела – 84,3 кг, год рождения – 1992); кроль на спине (M2, рост – 1,78 м, масса тела – 74,5 кг, год рождения – 1994); дельфин (M3, рост – 1,81 м, масса тела – 76,2 кг, год рождения –

1998); брасс (M4, рост – 1,80 м, масса тела – 83,0 кг, год рождения – 1992). В табл. 1–4 представлены показатели тестирования этих же испытуемых на последнем отрезке теста, которые количественно определяют интегральные критерии изучаемых сторон подготовленности на соответствующей скорости плавания, достигаемой в различные периоды большого тренировочного цикла.

Анализ результатов теста 1 позволяет оценить текущий индивидуальный уровень всех изучаемых критериев подготовленности спортсменов в результате реализации тренировочной программы подготовительного периода и количественно объясняет механизмы достижения испытуемыми на последней ступени теста соответствующей v 0exp .

Поскольку исследование было неотъемлемой частью подготовки пловцов к ЧЕ, дальнейший анализ проводится строго в лонгитудинальном аспекте – экспериментальные показатели в анализируемом периоде сравниваются с аналогичными показателями в предыдущем периоде. В результате реализации индивидуальных тренировочных программ в период аэробно-силовой подготовки (тест 2) у всех испытуемых происходит сдвиг метаболической кривой в правую сторону в координатах « v 0exp – P ai », который большинством специалистов и тренеров интерпретируется как положительная динамика в подготовленности пловцов [3, 15, 18, 24], так как одинаковые показатели v 0exp во время этого теста достигаются с меньшими показателями P ai . Действительно, на последней ступени теста показатели v 0exp увеличиваются, что только частично связано с первой и очевидной причиной: повышением критерия функциональной подготовленности до соответствующих индивидуальных значений P ai . Здесь, необходимо отметить, что увеличение индивидуальных значений E_ai происходит в результате количественного повышения E ai (Aer) , E ai (Anl) и снижения E ai (AnAl) , что и приводит к закономерному изменению парциальных вкладов метаболических компонент (М1: E ai (Aer) / E ai (AnAl) / E ai (Anl) = = 68/17/15%¹; М2: {71/17/12%}; М3: {67/18/15%}; М4: {63/16/21 %}).

Однако детальный анализ механизмов наблюдаемого повышения v 0exp позволяет сделать более точную и взаимосвязанную оценку влияния индивидуальных тренировочных программ спортсменов на процесс изменений силовой и технической подготовленности. У всех испытуемых наблюдается сдвиг метаболической кривой в правую сторону координат « P to – P ai », что однозначно свидетельствует о повышении текущего уровня силовой подготовленности, так как одинаковые показатели P ai более эффективно трансформируются в P to на всем диапазоне сравнимых скоростей плавания (тест 1 и 2). Поэтому вторым фактором наблюдаемого увеличения испытуемыми v 0exp на последней ступени теста 2 является способность элитных пловцов к сохранению e g при достижении более высокой скорости плавания (незначительное увеличение e g у испытуемых М1, М2, М3 и незначительное снижение e g у испытуемого М4). Дело в том, что в аналогичных ступенчатых тестах между e g и v 0exp выявлена обратная, практически линейная зависимость [22]. Третьим, не менее значимым фактором увеличения v 0exp на последней ступени теста является существенное повышение e_p . Из математической модели процесса ясно, что повышение F r (fd) , которое происходит в связи с увеличением v 0exp , является негативным, но закономерным процессом. Поэтому проводилась специальная оценка этого показателя [22], которая в данном случае позволяет охарактеризовать индивидуальную величину F r (fd) у всех спортсменов как сохранение дополнительного критерия технической подготовленности на прежнем уровне.

В период специальной подготовки (тест 3) у испытуемых М1 и М4 происходит дальнейший сдвиг метаболич е ской кривой в правую сторону в обеих системах координат. В координатах « P to – P ai » это происходит на всем диапазоне скоростей, что свидетельствует о дальнейшем повышении текущего уровня силовой подготовленности во всех зонах энергетического обеспечения. В координатах « v 0exp – P ai » это происходит только в верхнем диапазоне скоростей плавания. У испытуемых М2 и М3 происходит сдвиг метаболической кривой в левую сторону в системе координат « v 0exp – P ai » и в правую сторону в системе координат « P to – P ai », что расценивается как негативная тенденция, требующая экстренного анализа ситуации личным тренером спортсмена [3, 15, 18, 24].

Таблица 1

Table 1

Экспериментальные показатели испытуемого M1 на последнем отрезке ступенчатого теста 8 × 200 м кролем на груди

Experimental parameters of M1 subject on the last segment in the front crawl swimming step test 8 × 200 m

№ теста	v 0exp , м·с–1/ m·s–1	E ai , кДж / kJ	Eai (Aer), кДж / kJ	Eai (AnAl), кДж / kJ	Eai (Anl), кДж / kJ	р. ai , Вт / W	P to , Вт / W	e g	e p	F r (fd) , Н / N
Test 1	1,53	242,56	154,43	40,76	47,37	1942	120,95	0,062	0,62	49
Test 2	1,59	259,51	176,86	43,62	39,04	2164	137,31	0,063	0,69	60
Test 3	1,63	282,31	178,41	42,84	61,06	2415	171,06	0,071	0,65	68
Test 4	1,68	283,20	185,33	45,74	52,13	2497	180,83	0,072	0,69	74

Таблица 2

Table 2

Экспериментальные показатели испытуемого M2 на последнем отрезке ступенчатого теста 8 × 200 м кролем на спине

Experimental parameters of M2 subject on the last segment in the backstroke swimming step test 8 × 200 m

№ теста	v 0exp , м·с–1/ m·s–1	E ai , кДж / kJ	E ai (Aer), кДж / kJ	E ai (AnAl), кДж / kJ	E ai (Anl), кДж / kJ	P ai , Вт / W	Pto , Вт / W	e g	e p	F r (fd) , Н / N
Test 1	1,47	225,79	149,93	37,93	37,93	1725	99,78	0,058	0,65	44
Test 2	1,54	234,48	166,16	40,78	27,54	1882	110,42	0,059	0,69	49
Test 3	1,53	250,20	157,26	44,83	48,12	1994	132,72	0,067	0,67	58
Test 4	1,59	244,45	167,51	46,21	30,73	2035	128,09	0,063	0,73	59

Таблица 3

Table 3

Экспериментальные показатели испытуемого M3 на последнем отрезке ступенчатого теста 8 × 200 м дельфином

Experimental parameters of M3 subject on the last segment in the dolphin stroke swimming step test 8 × 200 m

№ теста	v 0exp , м·с–1/ m·s–1	E ai , кДж / kJ	E ai (Aer), кДж / kJ	E ai (AnAl), кДж / kJ	E ai (Anl), кДж / kJ	P ai , Вт / W	P to , Вт / W	e g	e p	F r (fd) , Н / N
Test 1	1,43	225,45	140,57	37,76	47,12	1685	98,79	0,059	0,59	41
Test 2	1,49	229,15	153,78	40,23	35,13	1779	107,94	0,061	0,68	50
Test 3	1,50	232,84	146,55	43,37	42,91	1825	128,49	0,070	0,67	57
Test 4	1,52	239,02	136,42	47,92	54,68	1903	135,38	0,071	0,64	57

Таблица 4

Table 4

Экспериментальные показатели испытуемого M4 на последнем отрезке ступенчатого теста 8 × 200 м брассом

Experimental parameters of M4 subject on the last segment in the breaststroke swimming step test 8 × 200 m

На последней ступени теста у испытуемых М1 и М4, несмотря снижением e p , v 0exp повышается, что связано с увеличением P ai , e g и сохранением F_r (_fd) на прежнем оценочном уровне. Такое снижение e p в период специальной подготовки у средневиков наблюдалось специалистами ранее и объясняется увеличением объема в данный период предельно жестких тренировочных упражнений в зоне

максимального анаэробного метаболизма [2, 12, 15, 16], что, в свою очередь, и приводит к закономерному увеличению парциального вклада анаэробной лактатной компоненты ( E ai (Anl) ) в E ai (М1: {63/15/22 %}; М4: {59/17/24 %}. У испытуемых М2 и М3 v 0exp сохраняется практически на прежнем уровне (что происходит несмотря на увеличение P ai и e g ). Двумя основными факторами такого

№ теста v0exp, м·с–1/ m·s–1 Eai, кДж / kJ Eai(Aer), кДж / kJ Eai(AnAl), кДж / kJ Eai(Anl), кДж / kJ Pai, Вт / W Pto, Вт / W eg ep Fr(fd), Н / N Test 1 1,29 258,56 166,33 47,47 44,75 1736 100,40 0,058 0,55 43 Test 2 1,37 289,68 180,13 47,46 62,09 2056 115,42 0,056 0,67 56 Test 3 1,39 299,54 177,76 49,99 71,80 2172 144,04 0,066 0,64 66 Test 4 1,42 297,65 180,05 50,01 67,59 2206 139,22 0,063 0,71 70 сложного феномена являются: снижение ep и значительное увеличение Fr(fd), которое оценивается как не адекватно резкое ухудшение дополнительного критерия специальной технической подготовленности. Кроме того, у испытуемого М2 отмечено значительное снижение парциального вклада аэробной компоненты (Eai(Aer)) в Eai (М2: {63/18/19 %}; М3: {63/19/18 %}.

В фазе сужения у испытуемых М1, М2 и М4 (тест 4) происходит дальнейший сдвиг метаболической кривой в правую сторону в координатах « v 0exp – P ai », который наблюдается в высшем диапазоне скоростей, а также сохранение или оптимальный сдвиг в левую сторону в координатах « P to – P ai ». На последней ступени теста v 0exp повышается, причем это происходит при незначительном повышении или даже незначительном снижении P ai , что связано с оптимизацией парциальных вкладов метаболических компонент в данный период (М1: {66/16/18 %}; М2: {68/19/13 %}; М4: {60/17/23 %}). В то же время существенно повышается e p (до максимальных величин в анализируемом тренировочном цикле), при сохранении или оптимальном снижении e g . Одновременное повышение e g и e p в данной фазе наблюдается достаточно редко, так как эти показатели отрицательно взаимосвязаны друг с другом [2, 7, 12, 15]. F r (fd) закономерно увеличилась и оценивается у данных спортсменов как сохранение критерия на прежнем уровне.

Анализ парциальных вкладов метаболических компонент за весь цикл подготовки позволяет оценить метаболизм испытуемых М1, М2 и М4 как аэробный, т. е. с преобладающим вкладом окислительной энергетической системы в суммарный метаболизм [13, 18]. Реализация эффективных индивидуальных тренировочных программ приводит к оптимально сбалансированным уровням изучаемых сторон подготовленности накануне ЧЕ, что и позволило каждому из спортсменов установить личный рекорд на дистанции 200 м основным способом. В то же время реализация индивидуальной тренировочной программы испытуемым М3 в фазе сужения не привела к устранению двух негативных факторов подготовленности, отмеченных выше при анализе в период специальной подготовки. Наоборот, произошло дальнейшее снижением вклада E ai (Aer) , который оказался минимальным за весь цикл подготовки {57/20/23 %} и существенное снижение продвигающей эффективности, что не позволило спортсмену успешно выступить на ЧЕ.

Заключение. Реализация эффективных тренировочных программ элитных пловцов на средних дистанциях в различных способах плавания приводит к целенаправленному, жестко взаимосвязанному и иногда существенному изменению текущих количественных критериев функциональной, силовой и технической подготовленности в различные периоды большого тренировочного цикла.