В бобслейной гонке основной задачей разгоняющих является приведение спортивного снаряда массой 100 кг в движение с максимальной скоростью и ускорением. При этом продолжить разгон гораздо проще, чем привести в движение тяжелый снаряд. Поэтому эффективность в данном случае определяется способностью разгоняющего посредством взрывной силы передать бобу максимально возможный импульс, что определяется развитием у спортсмена физической взрывной силы, а также сил упругой деформации [1, 2]. Технику старта в бобслее можно разделить на несколько фаз [3]:

1) исходное положение;

2) принятие стартового положения;

3) реализация стартового усилия.

Рис. 1. Модель бобслеиста, выполняющего стартовый разгон в лабораторных условиях

Третью фазу можно разделить на два периода: период одноопорного отталкивания (на толчковую ногу) и период двуопорного отталкивания (на обе ноги). Подробный анализ данного фазового состава с биомеханической точки зрения позволит спортсменам и тренерам усовершенствовать технику стартового разгона, что даст большое преимущество в последующей гонке на трассе [4, 5]. Для решения данной задачи была поставлена цель исследования: проанализировать пространственно-временную последовательность фазового состава во время приведения боба в движение.

Материалы и методы исследования

Исследование проводилось на базе лаборатории анализа двигательной деятельности Кубанского государственного университета физической культуры, спорта и туризма совместно с Южным федеральным центром спортивной подготовки Юг-Спорт. В педагогическом тестировании приняла участие команда бобслеистов высокой квалификации в составе 15 спортсменов. Основной массив данных был получен посредством высокоскоростной маркерной видеосъемки. В комплекс видеоанализа входили несколько камер, количество которых можно было изменять в зависимости от задач исследования. Скорость видеосъемки и маркерной съемки можно было выставлять вплоть до 400 кадров в секунду. Полученные с камер данные поступали в программу регистрации и обработки данных на персональном компьютере под управлением операционной системы Microsoft Windows. Там происходила двухмерная и трехмерная обработка полученных сигналов с камер и строилась многозвенная биомеханическая модель (рис. 1).

За счет того, что видеокамеры располагались по углам и периметру помещения, удавалось полностью охватить участок, в котором спортсмен выполнял спортивное движение. Выявленные статистические данные, такие как среднеквадратические отклонения, средние значения и ошибки среднего, рассчитывались методами математической и статистической обработки в пакетах Microsoft Excel и Statistica. В ходе исследований были получены угловые кинематические характеристики движения и их изменение с течением времени во время стартового разгона для коленного, тазобедренного и голеностопного суставов каждого спортсмена. Также фиксировалась величина усилия на опору при отталкивании.

Результаты исследования и их обсуждение

В фазе принятия исходного положения углы в исследуемых суставах составили соответственно 100±5,4° в тазобедренном, 111±4,1° в коленном, 76,1±5,2° в голеностопном (рис. 2).

Рис. 2. Фазовый состав стартового усилия бобслеиста

В следующем за этим стартовым положением происходит сгибание во всех трех разноименных суставах. При этом в тазобедренном происходит изменение до значения 69,7±3,8º, что соответствует угловому перемещению 30,3°. В коленном суставе при осуществлении возвратного движения происходит разгибание до 139,9±9,5°, а потом сгибание, что соответствует угловому перемещению 28,9°. В то же время в голеностопном суставе изменение угла составляет 12,2±1,6°, что соответствует значению 63,9±4,6°. Особенности изменений углов в суставах делают возможной амортизацию в коленном суставе уже в начале фазы принятия стартового положения, длительность которой составила 0,71±0,04 с.

В фиксированный момент стартового положения углы в суставах составили соответственно 67,3±3,1° в тазобедренном суставе, 118,2±4,7° в коленном, 64,1±4,3° в голеностопном. В то же время, как показали результаты наблюдений, спортсмены в основном не фиксируют позу, переходя к реализации стартового усилия, что говорит об активности данной позы.

Как видно из рис. 2, в момент реализации стартового усилия при двуопорном отталкивании спортсмен воздействует на опору одновременно и толчковой, и маховой ногами. В этот момент происходит практически синхронное изменение угловых параметров в обеих конечностях. Это так же видно из графиков на рис. 3 – в первые секунды движения они практически совпадают (рис. 3). В тазобедренных суставах толчковой и маховой ног угловые перемещения составляют 41,3°, с 63,3±2,8 до 104,6±6,4°. В коленных суставах угол меняется со 119,3±1,4 до 124,2±3,6° при угловом перемещении в 4,9° и в голеностопном 62,4±5,4 до 90,1±4,3° при угловом перемещении 27,7°. При этом длительность двуопорной фазы отталкивания составила примерно 0,3±0,04 с.

Рассмотрение особенностей одноопорного и двуопорного отталкивания позволило установить несколько закономерностей распределения угловых перемещений в исследуемых суставах. В фазе одноопорного отталкивания основное угловое перемещение происходит за счет тазобедренного и коленного суставов, в которых доли перемещения составляют 42 % и 37 % соответственно. Вклад же голеностопного сустава составляет 21 %, что говорит о том, что во время одноопорного отталкивания происходит нарастание перемещения в коленном суставе и сокращение вклада тазобедренного и голеностопного. В периоде двуопорного же отталкивания наблюдается несколько иная картина. На 66 % оно происходит за счет перемещения в тазобедренном суставе, на 27 % в голеностопном и на 7 % в коленном. То есть основной вклад в перемещение снаряда вносят мышцы, осуществляющие разгибание тазобедренного сустава (рис. 4).

Так же в ходе исследований было рассмотрено изменение угловых скоростей при разгибании ключевых суставов спортсменов (рис. 5). Было установлено, что при разгибании тазобедренного сустава в двуопорном отталкивании угловая скорость достигает 315,7±27,6 град/с. Она ощутимо отличается от угловых скоростей, регистрируемых в коленном и голеностопном суставах. В фазе одноопорного отталкивания скорости примерно на том же уровне (330±26,9 град/с), что говорит об отсутствии достоверных изменений.

Рис. 3. Изменение угловых характеристик в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах толчковой и маховой ног в момент стартового разгона

1 – фаза принятия исходного положения; 2 – фаза принятия стартового положения; 3 – двуопорное отталкивание; 4 – одноопорное отталкивание

По данным скоростной маркерной видеосъемки максимальная скорость разгибания зафиксирована в голеностопном суставе, которая составила 498,9±27,3 град/с. В коленном же суставе скорость разгибания составила 418±22,5 град/с, что достоверно ниже. Таким образом, при максимальном из выявленных угловых перемещений в тазобедренном суставе скорость разгибания в нем остается меньшей из зафиксированных во всех суставах. В то же время самая высокая скорость была зафиксирована в голеностопном суставе при наименьшем угловом перемещении.

Рис. 4. Процентное соотношение углового перемещения в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах при различных видах отталкивания

Рис. 5. Изменение скоростных характеристик в тазобедренном, коленном и голеностопном суставах толчковой и маховой ног в момент стартового разгона

1 – фаза принятия исходного положения; 2 – фаза принятия стартового положения; 3 – двуопорное отталкивание; 4 – одноопорное отталкивание

Заключение

За время исследования были определены основные угловые биомеханические характеристики для тазобедренного, коленного и голеностопного суставов толчковой и маховой ног и их изменение во время выполнения стартового разгона квалифицированными бобслеистами. В момент реализации техники старта были выделены периоды одноопорного и двуопорного отталкивания, которые имеют некоторые отличия по процентному соотношению угловых перемещений, а также величине угловых скоростей при разгибании ключевых суставов спортсменов. В то же время было установлено, что полученную в ходе двуопорного отталкивания скорость можно увеличить посредством разгибания суставов в фазе одноопорного отталкивания.