Способы педалирования, их эффективность, освоение и применение в подготовке велосипедистов

Усилия прикладываются в задней, верхней, передней зонах - вращение без проводки.

1.3.4. Усилия прикладываются в верхней, передней, нижней зонах - вращение без подтягивания.

1.4. Усилия, направленные против направления вращения педалей, называются контрпедалированием или торможением.

2. Круговое педалирование. Эти виды педалирования характерны непрерывностью прилагаемых к педалям усилий. При этом направление приложения усилий - по касательной к окружности вращения в точке расположения педали ("тангенциальные" усилия). Существуют следующие разновидности:

Педалирование сидя в седле.

Педалирование стоя над седлом.

Педалирование "рывок" (на гоночной педали).

3. Инерционные способы педалирования. Это способы, при которых звенья кинематической цепи не изменяют направления движения, а последовательные циклы педалирования производятся по инерции, сопровождая педали.

Инерционные обороты производятся как в импульсном, так и в круговом педалировании.

4. Сочетания различных способов педалирования.

Сочетание подразумевает переключение с одного способа педалирования на другой. Применяется в сериях. Разновидности:

Импульсное с инерционным.

Импульсное с круговым.

Круговое с инерционным.

Круговое с инерционным и импульсным.

Теоретически возможно 1774 способа педалирования и их сочетаний, однако на практике наиболее распространены следующие:

1. Импульсное (двойное); 2. Круговое; 3. Сочетание импульсного с круговым;

4. Сочетание кругового с инерционным. Предложенная классификация многократно докладывалась и обсуждалась в кругу высококвалифицированных специалистов 1971 г.:

на семинаре тренеров РСФСР;

на семинаре тренеров ВЦСПС

на семинаре тренеров ЦС ДСО "Труд"

на семинаре тренеров ДСО "Локомотив"

на семинаре директоров и тренеров ДЮСШ ВЦСПС

на курсах усовершенствования преподавателей вузов - тренеров по велоспорту;

на всесоюзных курсах усовершенствования тренеров

на Всесоюзной конференции тренеров по проблемам юношеского велоспорта.

С классификацией были ознакомлены все ведущие тренеры СССР; классификация была одобрена во всех случаях.

На основе анализа специальной литературы и данных опроса велосипедистов можно сделать следующие выводы.

Описаны различные способы педалирования: импульсный и его разновидности, которые характеризуются прерывистым характером приложения усилий к шатунам; круговой, характеризуемый непрерывностью усилий, прилагаемых к шатунам; инерционный, основанный на использовании инерции движения системы велосипед-велосипедист. Исследованы способы организации усилий при педалировании этими способами, сформулированы рекомендации по их применению. Однако энергетическая стоимость этих способов не исследовалась и обоснования применения каждого из них в отдельности на основе анализа их энергетической стоимости в литературе нет. Отсутствуют детализированные рекомендации по методике обучения круговому и инерционному педалированию. Имеющиеся рекомендации ориентируют на самодеятельные пробы и поиск рациональных индивидуально пригодных вариантов.

В практике велосипедного спорта применяются различные сочетания импульсного, кругового и инерционного педалирования, однако исследований оптимального сочетания способов и соотношения количества циклов в комбинации способов не проводилось. Остается не выясненной динамика работоспособности при различных способах педалирования и ее сохранение на оптимальном уровне при сочетаниях различных способов педалирования.

Сочетания различных способов педалирования становятся эффективными только в случае владения техникой каждого отдельного способа. В этой связи разработка эффективных методик обучения педалированию - в особенности круговым и инерционным способами - представляется необходимым условием для повышения эффективности технико-тактической подготовки гонщиков, выбора оптимальных способов педалирования и наиболее экономичного их сочетания для поддержания соревновательной работоспособности на необходимом уровне в течение времени выполнения соревновательного упражнения.

Анализ специальной спортивно-педагогической литературы позволяет предположить, что определение оптимальных режимов педалирования является ключевой проблемой теории и практики подготовки велосипедистов высшего класса.

Для уточнения проблемы и формулирования гипотезы представляется целесообразным исследовать данные о биомеханических и физиологических особенностях различных способов педалирования.

1.2 Биомеханические и физиологические исследования различных способов педалирования

Биомеханическая структура педалирования изучалась как отечественными, так и зарубежными исследователями (Dickinson S., 1928, 1929; Е.А. Котикова, 1939; Е.Г. Котельникова, 1939; W.O. Fenn, 1937; Г. Мархольд, 1967; Hoes M.S., 1968; P.M. Раги-мов, 1966; А.В. Седов, 1966 и др.). Наиболее полно биомеханика спортивного педалирования исследовалась Л.В. Чхаидзе (1958-1970), проводившем эксперименты на сильнейших отечественных и зарубежных велосипедистах. Исследованию подвергались: координационная структура педалирования (по биомеханическим характеристикам и по данным электромиографии -ЭМГ) и экономичность педалирования - по данным ЭМГ. Показатели были получены при педалировании в различных условиях: варианты посадки, степень стабилизации двигательного навыка, различные темпы педалирования, переключения, изменения величины сопротивления.

P. Huqh - Johnes (1947) и позднее Е.А. Котикова (1953) методом газообмена обнаружили зависимость энергетической стоимости педалирования от посадки велосипедиста. Наименьший расход энергии наблюдался при расположении седла в оптимальной по вертикали и горизонтали зоне сзади оси каретки велосипедиста.

Изучая динамику усилий в зависимости от посадки велосипедиста, Л.В. Чхаидзе (1958) установил, что положение седла в переднезаднем направлении определяет угол между звеньями ног, изменяет характеристики нагрузки при вращении педалей, а также и расход энергии. Им определена наиболее приемлемая посадка - "центровая".

Исследование посадки методом ЭМГ провели Е.Г. Котельникова и Ю.З. Захарьянц (1962). На велостанке при педалировании с частотой 80 об/мин исследовалась электрическая активность мышц при трех вариантах посадки: "центровой", при смещении седла на 4 см назад и при смещении седла на 4 см вперед. Обнаружилось, что смещение седла вперед способствует более полному и длительному использованию усилий, что требуется при больших кратковременных нагрузках. Смещение седла назад выгодно для более экономного расходования сил, более равномерного распределения нагрузки на мышцы ног. Кроме того, у мастеров спорта существенно расширяется диапазон работы мышц во второй половине цикла. Нога активно поднимается вверх за счет сокращения сгибателей бедра. Сгибатели голени играют второстепенную роль; сгибатели стопы (передняя большеберцовая) активна, она направляет педаль. Для обычных локомоций (ходьба) эти движения нетипичны, в связи с чем они представляют определенную трудность при освоении и требуют при обучении специального внимания. Чем выше мастерство велосипедиста, тем короче период активности мышц и продолжительнее период расслабления в цикле, что вполне согласуется с положениями Н.А. Бернштейна о третьей стадии становления движения (1947,1966). Однако, заметим, что при более высоких нагрузках - увеличенном сопротивлении (Л.Г. Кучин (1958); Л.В. Чхаидзе (1961); Г. Мархольд (1967)) происходит расширение старых и поиск новых зон приложения усилий в цикле, повышается длительность работы и биоэлектрическая активность мышц. Л.Г. Кучин (1966) обнаружил, что при большом сопротивлении наблюдается наибольшая вариативность активности мышц, в то время как вариативность динамограмм изменяется незначительно. Это также подтверждает положение Н.А. Бернштейна о том, что вариативность координации обеспечивает стабильность результирующего движения (1947).

Наблюдалось также строгое соответствие между длительностью приложения усилий и величиной сопротивления, отмечалась нелинейная зависимость изменений максимальных значений амплитуды усилий от величины сопротивления. При относительно невысоком сопротивлении амплитуда постепенно возрастала, а в дальнейшем импульс силы увеличивался, в основном, за счет расширения зоны приложения усилий. При больших сопротивлениях использовался весь путь движения педалей и, скорее всего, почти все резервы энергии конечности как движителя. Л.Г. Кучин отмечал также, что включение в работу дополнительных двигательных единиц, использование для приложения усилий относительно менее выгодных зон траектории педалей приводит, по-видимому, к тому, что регистрируемая вариативность электроактивности мышц обеспечивала стабильность результирующих усилий конечности в целом.

В работах Л.Г. Кучина (1960,1966) выявлено, что с повышением квалификации увеличивается количество навыков, которыми владеет спортсмен, и повышается способность к режиму выполняемой работы. Выяснилось, что новички уже в первой попытке демонстрируют умение развивать усилие в передней зоне (от 40° до 130°). На остальном пути усилия у них отсутствовали. Автор объяснил это переносом навыка некоторых видов ходьбы (вероятнее всего - ходьбы в гору и вверх по лестнице -Г.М.) и согласованием со смыслом двигательной задачи. У новичков отмечена также наибольшая вариативность исследуемых показателей при максимальном темпе и минимальном сопротивлении, автор объяснил это большим лимитом времени и малой внешней афферентацией по силовым характеристикам. Исследования, проведенные на велогонщиках высших разрядов, обнаружили резкие различия в динамограммах в разных режимах работы. У мастеров спорта наблюдалось строгое соответствие между длительностью прилагаемых усилий и величиной сопротивления. Вращение в максимальном темпе с малым сопротивлением характеризуется большой стереотипностью электрической активности мышц. Однако форма динамограммы в этом режиме не отличалась от формы динамограммы у начинающих велосипедистов. У спортсменов высокого класса частота появления циклов с неизменной площадью электрической активности мышц значительно больше, чем аналогичный показатель у новичков. Былa установлена практически одинаковая частота разных по времени последующих циклов у новичков и мастеров спорта, которая, как это показал автор, имеет в основе различные механизмы стабилизации времени цикла.

Влияние вариаций темпа педалирования на его биомеханическую и ЭМГ-струтктуру было предметом специальных исследований. В.М. Девишвили и М.Л. Мирский (1966) обнаружили, что переход на более высокий темп педалирования происходит за счет укорочения времени развития активных усилий при постоянстве их величины. Л.Г. Кучин (1966) отмечал, что при максимальном темпе вариативность электрической активности мышц и величина усилий наибольшие при минимальном сопротивлении характерна для новичков, а у мастеров спорта обнаружена большая стереотипность электрической активности мышц при незначительном уменьшении вариативности динамики величины усилий. Автор объясняет это тем, что сложившийся навык отражается в стереотипности электромиограмм.

М.Д. Азатян изучал влияние переключения с одного способа на другой на динамику работоспособности велосипедиста (1964). В лабораторном эксперименте он установил, что переключение с обычного на реверсивное педалирование сопровождается изменением характера ЭМГ работающих мышц: изменяются продолжительность и последовательность активации одних и тех же мышечных групп. Положительный эффект, полученный при сочетании обычного и реверсивного педалирования, имеет прямое отношение к феномену "активного отдыха". Однако, в условиях гонок увеличения скорости езды не наблюдалось - вследствие утяжеления реверсивной установки и менее экономичной передачи ею усилий.

Процессы перехода от одного режима педалирования к другому при изменении внешнего сопротивления изучали В.М. Девишвили, 1966; В.М. Девишвили и М.Л. Мирский, 1966. Ими показано, что при увеличении нагрузки на 15,5 кг, 10 кг, 25 кг наиболее существенную роль играют время падения усилий и длительность приложения сил в одном обороте. Авторы отметили, что значения коэффициента вариации длительности приложения силы определяются сопряженным варьированием ее составляющих - времени нарастания и времени падения усилий. Отмечено также, что эти два параметра демонстрируют компенсаторное сочетание изменений, приводящее к стабилизации значений суммарного показателя. Выяснилось, что наиболее быстрое достижение стабильности нового уровня суммарного показателя (времени цикла) имеет место при переключениях с "легких" режимов на "тяжелые". Это объяснялось как результат увеличения афферентной информации от работающих конечностей вследствие увеличения внешнего сопротивления. В.М. Девишвили обнаружил также, что при постоянном темпе переход от одного к другому режиму педалирования вследствие увеличения внешнего сопротивления осуществляется за счет изменения величин максимального усилия, за счет компенсаторного увеличения активных усилий. Процессы перехода на более "тяжелые" режимы педалирования характерны уменьшением "возмущений" в динамической структуре. Наконец, точность и стабильность мышечных усилий оказалась ниже при отсутствии сопротивления и возрастала с его увеличением.

И.П. Ратов (1966) отметил, что к явлениям минимизации отклонений двигательной функции можно отнести уменьшение количества изменений направлений вектора на вектородинамограммах педалирования, полученных при возрастании сопротивления на колесе велоэргометра.

Е.А. Мухаммедова (1953) изучала влияние сбивающих воздействий на координацию работы мышц в циклических движениях. Испытуемым, вращавшим педали велоэргометра в невысоком темпе при малом сопротивлении, предлагалось незначительно напрягать мышцы верхних конечностей, шеи, головы. Во время напряжения темп вращения педалей увеличивался на 30%. Важно отметить, что при подаче условного сигнала о предстоящей работе и при сосредоточении внимания на темпе вращения, также было отмечено его увеличение. Автор объясняет эти явления наличием условно-рефлекторной связи между темпом вращения (его увеличением) и интенсивностью напряжения мышц тела.

Анализируя приведенные выше данные, следует отметить отсутствие стандартности условий экспериментов и сведений о мощности работы и координационных взаимоотношениях активности мышц верхних и нижних конечностей и туловища, что затрудняет исследование эффективности вращения как в случаях равномерного внешнего сопротивления, так и влияния его увеличения на поведение сложной системы (какой является вращение педалей), в частности, на поиск оптимальных вариантов вращения в различных условиях.

РА. Ахундов, И.К. Сивков (1966) в естественном эксперименте на шоссе выясняют, что, чем выше квалификация гонщика, тем с более равномерной частотой педалирования он преодолевает участки дистанции различного профиля.

В.М. Девишвили (1966), P.M. Рагимов (1966) в лабораторных исследованиях методом тензометрии обнаружил и усилия, прилагаемые руками к трубе руля, и опорно-боковые усилия на седле. Наличие усилий рук на руле подтвердил А.В. Седов (1967) в езде в естественных условиях - как в стартовом разгоне, так и в езде по прямой. Количественных характеристик этих условий автор не привел.

P.M. Рагимов (1966), основываясь на данных газообмена, выяснил, что при постоянной мощности наиболее экономично педалирование в темпе 60-90 об/мин. В этом режиме длительность педалирования больше, т.к. расход энергии на перемещение звеньев кинематической цепи относительно невелик, а КИИС - наибольший по сравнению с более "быстрыми" режимами. Этот режим рекомендован автором как оптимальный темп в индивидуальной шоссейной гонке.

Л.В. Чхаидзе, изучавший технику педалирования мастеров спорта, показал (1958, 1959), что техника встречается в двух вариантах. В первом зарегистрирована активная проводка педали в верхней зоне и длительное поддерживание этого усилия на максимуме. Подтягивание педали происходит, когда противоположная нога начинает нажим на педаль. Во втором начало нажима на педаль приходится на середину первой четверти цикла и отличается более коротким поддерживанием максимума усилия; подтягивание педали происходит после того, как другая нога завершила нажим на свою педаль. Кроме того, Л.В. Чхаидзе выяснил, что у мастеров усилия отмечаются на всем протяжении цикла, а у начинающих - только нажим в передней зоне.

Л.Г. Кучин (1966) изучал изменения электрической активности мышц и динамографических характеристик педалирования при первых признаках наступления утомления. Он обнаружил выраженные фазы врабатывания, устойчивого состояния и некоторые изменения координационной структуры движения к окончанию работы, отмечаемые в ЭМГ. Несмотря на сохранение общего рисунка движения, в ЭМГ наблюдается некоторая вариативность по отдельным параметрам, особенно - у спортсменов низкой квалификации. К сожалению, Л.Г. Кучин не рассматривал особенности динамики координации работы мышц в состоянии предельного утомления, при отказе от продолжения работы, что особенно важно для выяснения поведения сложной динамической системы в экстремальных условиях.

Л.В. Чхаидзе (1958-1961) использовал тензометрию для определения полезной и затраченной мощности при педалировании; их соотношения он обозначил индексом КИИС -"коэффициент использования импульса силы". У новичков на необорудованной педали КИИС = 52; при применении шипов, туклипсов, ремней КИИС =57; у мастеров спорта - от 71 до 90,6%. Наивысшее значение КИИС отмечено у В. Капитонова за 4 месяца до его золотого олимпийского финиша в групповой шоссейной гонке в Риме: 94,1%. Л.В. Чхаидзе установил, что при круговом педалировании у велосипедистов высшей квалификации нет принципиальных различий в последовательности напряжений и расслаблений мышц. Но из всех обследованных советских и зарубежных гонщиков только у двоих - у чемпиона СССР В. Крючкова и автора настоящей работы чемпиона СССР и рекордсмена мира Г. Мартынова обнаружен необычный способ педалирования. Максимум усилий они развивали не так, как другие - в передней зоне, а в задней, с активной проводкой и проталкиванием, в передней же зоне усилия отсутствовали. КИИС был достаточно высок - 84,2%. Отмечалось и перераспределение электрической активности мышц в цикле. Этот факт свидетельствует о том, что возможны варианты биомеханического варьирования усилий, а способность эффективно организовать усилия в различных зонах цикла педалирования создает возможность создания условий для отдыха отдельных групп мышц без прекращения рабочих движений - переключениям усилий на мышцы, менее утомленные в данный момент.

Применение тензометрического метода регистрации усилий позволило Л.В. Чхаидзе (1961) определить величину и динамику усилий при прохождении педалью верхней и нижней зон. Усилия при прохождении этих зон оказались довольно высокими, однако значительно уступали усилиям при нажиме в передней зоне. Из этого факта следует, что усилия прикладываются к шатунам на протяжении всего цикла вращения, однако невозможно создать равномерного распределения усилий: они снижаются при проводке и проталкивании педалей. Эта неравномерность усилий сглаживается инерцией системы велосипед-велосипедист, и заметить ее визуально практически невозможно, хотя эти колебания теоретически имеют место.

Л.В. Чхаидзе исследовал также и влияние темпа педалирования на величину КИИС. Им обнаружена прямая зависимость: с увеличением темпа КИИС изменяется; высшее значение КИИС зарегистрировано при частоте 96 об/мин - 94,1%.

К сожалению, исследования КИИС, проведенные Л.В. Чхаидзе, не были обеспечены стандартными условиями: испытуемые педалировали на различных велосипедах, на различных по длине шатунах и передачах, в режимах, избираемых самим гонщиком. Поэтому сравнение техники велосипедистов и их КИИС несколько некорректно.

Л.В. Чхаидзе внес существенный вклад в исследования техники педалирования. Основные выводы по его работам:

1. Приложение в цикле усилий возможно во всех четырех зонах.

Велосипедисты высокой квалификации владеют различными способами педалирования, в том числе - круговым, с перепадом усилий, характерным для их индивидуальных особенностей, в том числе технического мастерства.

По критерию КИИС круговой способ педалирования является наиболее экономичным и эффективным.

При круговом способе педалирования минимальные значения импульса силы отмечены в верхней и нижней зонах цикла - проталкивании и проводке.

У большинства испытуемых усилия на левой и правой ноге неодинаковы по величине.

Автор рекомендует подбирать упражнения для развития слабо подготовленных групп мышц.

А.В. Седов, также проводивший исследования техники педалирования с помощью тензометрии, утверждает преимущественное использование импульсного, а не кругового педалирования: он обнаружил усилия только при нажиме и подтягивании. Согласиться с его утверждением нельзя: в своих экспериментах он использовал только датчик вертикальных усилий, в связи с чем горизонтальные усилия (при проталкивании и проводке) им просто не регистрировались, что, естественно, не означает их отсутствия. Доказательством может быть исследования педалирования ЗМС Ю. Мелихова - мастера с устойчивым навыком педалирования. В исследованиях Л.В. Чхаидзе, применявшего датчики горизонтальных и вертикальных усилий, зарегистрированы усилия во всех 4-х зонах. В исследованиях А.В. Седова, применявшего только датчики вертикальных усилий, горизонтальные усилия не обнаружены. А.В. Седов мог бы сделать вывод об отсутствии вертикальных усилий в передней и задней зонах и типичности импульсного педалирования с усилиями при проводке и проталкивании, если бы поставил на педали только датчики горизонтальных усилий.

Работы Л.В. Чхаидзе дали толчок работам Г. Мархольда (ГДР, 1967). В лабораторных экспериментах, участниками которых были члены сборной команды ГДР, использовался велостанок с гидравлическим тормозом и заданными нагрузками трех степеней - 1,5; 2,5 и 3,0 килопонд. Было отмечено: "У советских велогонщиков при известных условиях тенденция к круговому педалированию проявляется очень четко. При исследованиях наших велогонщиков были выявлены значительные отклонения векторов силы по касательной". Г. Мархольд считает, что полученные коэффициенты использования импульса силы (КИИС) изменяются с возрастанием нагрузки. Оптимум является показателем интуитивной адаптации при высокой и частично при средней степени нагрузки.

Автор приходит к следующим выводам:

1. Обнаружен недостаток в распределении сил по касательной; устранению этого следует уделять специальное внимание.

Цифровые данные динамографических и миографических исследований дают основание для оценки уровня специальных навыков;

Работа над техникой возможна при наличии средств мгновенной (в отечественной литературе - "сверхсрочной" /напр. М. Боген (1985), В. Филиппович, Э. Петросян (1974)/ информации, которую нужно подавать в простом для восприятия виде.

Результаты исследования можно использовать для применения в тренировочной работе и в других видах спорта.

Проблема экономичности техники педалирования в зависимости от величины амплитуды работы стопой в голеностопном суставе активно обсуждается специалистами (П.Д. Миронов, 1956; G. Costa, 1960; Ж. Рюффье, 1960). Эта группа авторов отдает предпочтение динамичной работе стопы - тыльному разгибанию в верхней и подошвенному сгибанию в нижней зонах, считая, что эти движения способствуют формированию усиленного проталкивания и проводки. Н.И. Петров (1965) не давая экспериментального подтверждения или биомеханического обоснования, утверждает, что движение в голеностопном суставе неэкономичны, являются лишними, а активные воздействия на педаль в верхней и нижней зонах - утомительными и нецелесообразными. Он предлагает выдерживать угол стопа-голень около 110° на протяжении полного цикла и применять только импульсный способ, развивать лишь в передней и задней зонах.

Р. Чижиков, обладающий центровой посадкой, реализовал рекомендации Н.И. Петрова. Его КИИС, определенный Л.В. Чхаидзе, - 58,7%. Другой гонщик такого же класса, В. Капитонов, педалировавший круговым способом с широкой амплитудой работы стопы показал КИИС 91,4%, а его усилия были зарегистрированы во всех точках цикла с направлением, близким к касательным к окружности вращения. Явно преимущество В. Капитонова в экономичности педалирования.

Л.Г. Кучин (1960) исследовал технику и экономичность педалирования при езде по равнине и при подъеме в гору с регистрацией усилий динамометром собственной конструкции , определявшим суммарные тангенциальные усилия на велоцепи (индикатор равномерности). Выявлено, что при езде по равнине суммарные тангенциальные усилия регистрируются на протяжении цикла (что определяется как относительно равномерное натяжение цепи), а при езде в гору возрастают максимальные усилия и усилия в верхней я нижней зонах. При этом, если гонщик использует работу стопы с широкой амплитудой, то по сравнению с работой при фиксированном положении стопы, количество пиковых значений усилий в цикле уменьшается, а усилий в верхней и нижней зонах увеличивается. При педалировании с фиксированной стопой увеличиваются максимальные усилия в передней и задней зонах, а в нижней и в верхней их прирост незначителен. Регистрация усилий двух членов сборной СССР - С.М-ина (стопа фиксирована) и Г. М-ва (стопа активно работает с широкой амплитудой) при одинаковой скорости подъема в гору длиной 2 км (финиш групповой гонки) обнаружила, что С.М-н развивает максимальное усилие в цикле 220 кг, а Г.М-ов - лишь 180, т.е. экономичнее на 18%, что и обусловило победу второго в гонке. Эти данные позволяют утверждать, что работа стопы с широкой амплитудой обеспечивает увеличение тангенциальных усилий и продвижение педалей в верхней и нижней зонах, усреднение усилий в цикле при снижении затрат усилий и энерготрат.

Эти результаты Л.Г. Кучина, полученные в естественном эксперименте, подтверждаются результатами, которые получил Г. Мархольд (1967) в лабораторных исследованиях. Применяя тензометрическое измерение усилий, автор обнаружил, что увеличение амплитуды движения стопы при выполнении стандартной работы сопровождается увеличением касательных компонентов усилий (тангенциальных составляющих - Г.М.) на 5-10%, т.е. экономизацией педалирования. При увеличении нагрузки эта экономизация становится более выраженной. Как и Л.Г. Кучин, Г. Мархольд исследовал технику велосипедистов высшего класса - членов сборных команд СССР и ГДР, что позволяет считать результаты их исследований подтверждающими концепцию экономичности и биомеханической целесообразности кругового педалирования.

Работы отечественных и зарубежных авторов наводят на мысль, что при исследованиях техники в лабораторных условиях целесообразно моделировать нагрузку, адекватную соревновательной.

Выяснение рациональной техники педалирования породило проблему перестройки сложившихся двигательных навыков у спортсменов - как начинающих, так и опытных. Для этого потребовалось и методы, обеспечивающие освоение новых вариантов педалирования, в частности, кругового с более равномерным распределением усилий в цикле. Такого рода переучивание связано с формированием "сенсорных коррекций" при сложившихся двигательных стереотипах. Возможность сенсорных коррекций при формировании требуемых свойств двигательных структур и их особенностей при освоении техники педалирования была показана Л.В. Чхаидзе (1964, 1966), а затем - В.М. Девишвили (1969) и Л.В. Чхаидзе с сотр. (1970).

В.М. Девишвили исследовал эффективность визуальной информации для формирования корректирующих сигналов. Он использовал для этого осциллоскоп, на экран которого по ходу педалирования поступали сведения о векторах усилий, приложенных к педалям, а также визуальную информацию, сочетаемую со звуковой, подаваемой электромеханическим лидером и, наконец, сочетание визуальной информации о векторах усилий со звуковой информацией от электромеханического лидера. Также исследовалась эффективность коррекции по огибающим (интегрирующим) кривым электрической активности мышц-антагонистов в векторной форме. Было показано, что коррекция по визуальной информации о векторах интегрированной электрической активности мышц, полученной с использованием средств экспресс-анализа, позволяет добиваться формирования устойчивой координации работы мышц в требуемых режимах и существенного уменьшения вариативности кинематических и динамических характеристик педалирования.

В экспериментах Л.В. Чхаидзе с сотр. (1970) испытуемые осваивали круговой способ педалирования, наблюдая на экране осциллоскопа динамическую структуру своего педалирования - величину и характер суммированных усилий от датчиков вертикальных и горизонтальных составляющих усилий на правой и левой педалях. Испытуемые, ранее не знакомые с круговым педалированием, осваивали этот способ по специально разработанной программе, улучшая педалирование от занятия к занятию, а к концу эксперимента овладели этим способом. К сожалению, авторы публикации не указали мощность и длительность работы в каждом занятии, не привели сведений о величине и характере тангенциальных (полезных) составляющих, о стабильности выработанных навыков. Несмотря на малое число испытуемых (5 человек II и I разряда) и малое количество занятий (всего 5), можно утверждать, что применение наглядной и звуковой информации о характере и распределении усилий в цикле вращения позволяет повысить качество сенсорных коррекций, а время формирования исправленного или нового навыка значительно укоротить по сравнению с временем переучивания (изучения) традиционными методами (без сверхсрочной информации о характере усилий).

Анализ литературы по проблемам биомеханических основ и энергетики различных способов педалирования выявил недостаточность имеющихся данных для обоснования оптимальной техники и тактики соревновательной деятельности. Данные, полученные различными авторами, говорят о преимуществах того или иного способа, однако они получены в различных условиях, не отражают общих закономерностей регулирования работоспособности, а поэтому пригодны лишь для ограниченного круга исполнителей и ситуаций.

1.3 Проблема и гипотеза исследования

В свете сказанного выше, мы следующим образом уточняем проблему: выявить интегральные закономерности оптимизации педалирования на основе совокупности использования законов биомеханической, биоэнергетической и педагогической организации тренировочной и соревновательной деятельности.

В качестве гипотезы мы принимаем предположение о наибольшей эффективности кругового педалирования для достижения максимальной скорости, сочетания кругового и инерционного педалирования для обеспечения высшей дистанционной скорости при минимальном расходе энергии в расчете на 1 км пути. Наиболее эффективным путем освоения кругового и инерционного педалирования является метод раздельного обучения в сочетании с методами срочной информации об основных характеристиках динамики педалирования.

ГЛАВА II. ЗАДАЧИ, МЕТОДЫ, ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Задачи исследования

Гипотеза о решении проблемы, сформулированная в гл.1, требует проверки. Исходя из этого, мы наметили решить следующие задачи:

Выявить способы педалирования, наиболее часто применяемые в практике велосипедного спорта и определить особенности их техники, биомеханической организации и экономичности.

Выявить оптимальные сочетания способов педалирования, позволяющие поддерживать высшую среднюю дистанционную скорость при минимальных энерготратах на единицу пройденного пути.

Выявить основные пути успешной реализации найденных решений в условиях тренировочной и соревновательной деятельности.

Обосновать систему освоения и совершенствования рациональных способов педалирования.

2.2 Методы исследования

Для решения поставленных задач нами применялись следующие методы исследования:

Изучение, теоретический анализ и обобщение данных научной и методической литературы.

Изучение, анализ и обобщение практического опыта велосипедистов.

Анализ и обобщение собственного спортивного и педагогического опыта.

Педагогическое наблюдение.

Лабораторный эксперимент.

Естественный педагогический эксперимент.

Математико-статистические методы обработки результатов исследования.

2.2.1 Изучение, теоретический анализ и обобщение литературных источников

Проблема оптимизации педалирования многоаспектная. Основной аспект этой проблемы - педагогический, включающий: исследования по содержанию техники педалирования, описания способов педалирования и их особенностей; методику обучения способам педалирования; советы по целесообразности применения различных способов при решении тактических задач в условиях соревновательной деятельности. Необходимо выделить в этом массиве работы тренеров-практиков, описывающих собственный опыт, и наблюдения и исследования ученых, изучавших не только накопленный опыт, но и закономерности техники педалирования и методики ее освоения и совершенствования.

Нами специально изучалась общетеоретическая литература по проблемам биологии, биомеханики, эргономики, биоэнергетики, теории и методики спортивной тренировки; по методам математико-статистичекой обработки материалов биологических и педагогических исследований. Изучено около 500 литературных источников, непосредственно для написания текста диссертации использовано около 250, из них около 30 - зарубежных.

2.2.2 Изучение, теоретический анализ и обобщение практического опыта ведущих велосипедистов

С целью изучения практического опыта был проведен опрос сильнейших велосипедистов. Опрос проводился в письменной (анкетирование) и в устной (беседа) формах. Спортсменам было выдано около 130 анкет, получено 120 ответов, обработано 100 анкет. Среди них, чьи анкеты вошли в это число: заслуженных мастеров спорта - 19; мастеров спорта международного класса - 34; почетных мастеров спорта - 36; мастеров спорта -11.

2.2.3 Анализ и обобщение собственного спортивного и педагогического опыта

Общий стаж занятий спортом у автора - 28 лет, из них 16 лет (1954-1969) - на этапе высшего спортивного мастерства. Эти годы были посвящены постоянному поиску путей совершенствования технико-тактического мастерства, средств и методов физической и психической подготовки, совершенствования конструкции велосипеда. Эти поиски, осуществленные в форме автоэксперимента, позволили найти решения, результатом реализации которых стали: рекорд мира, 11 рекордов СССР, титулы Победителя Спартакиады народов СССР и чемпиона СССР, победителя гонки СССР-Италия-Англия. За эти достижения автору присвоено звание "Заслуженный мастер спорта РФ".

Опыт, накопленный в этом периоде, стал базой для построения оригинальных методик решения проблем различных сторон подготовки спортсменов высшего класса - учеников, появившихся с переходом на преподавательскую (кафедра велосипедного и мотоспорта ГЦОЛИФК, 1967-1977гг.) и тренерскую (1977-1996) работу. Работая старшим тренером экспериментальной сборной команды ВС ДСО Профсоюзов, автор подготовил большую группу выдающихся гонщиков, в числе которых - победители и призеры чемпионатов мира, Европы, СССР, рекордсмены мира, Европы, СССР. За эту работу автор удостоен звания "Заслуженный тренер РСФСР". Успехи учеников автора во многом объясняются новыми оригинальными средствами и методами тренировки, которые были найдены автором в бытность его действующим спортсменом и усовершенствованы в процессе тренерской и научной деятельности. Это позволяет считать теоретические и методические работы автора значительным вкладом в теорию и методику велосипедного спорта, предметом научной интерпретации. Проблемы, возникавшие в практической деятельности автора, позволили определить направление и сформулировать задачи, конкретизировать содержание экспериментов, необходимых для выяснения тех закономерностей, которые обуславливают дальнейшее совершенствование системы подготовки гонщиков высшего класса; часть этих исследований стала предметом настоящей диссертации.

2.2.4 Педагогическое наблюдение

Педагогическое наблюдение проводилось нами для решения следующих задач:

Изучение техники педалирования и методик ее совершенствования, применяемых в процессе тренировки ведущими тренерами СССР и мира.

Изучение техники педалирования, применения ее основных вариантов сильнейшими гонщиками СССР и зарубежных стран в ходе соревнований и тренировочных занятий.

Изучение подготовительных и подводящих упражнений специальной физической и технической подготовки, применяемых для освоения и совершенствования различных способов педалирования.

Изучение средств технической подготовки велосипедистов, включая тренажерные устройства и средства срочной и сверхсрочной информации.

Наблюдения, в соответствии с принятой классификацией (Б.А. Ашмарин, 1978), были тематическими разведывательными (преимущественно на этапе разработки гипотезы и задач исследования), основными - на этапе организации и проведения педагогического эксперимента; не включенными и включенными, скрытыми и открытыми на протяжении всего исследования; в работе в качестве тренера - непрерывными на протяжении многих лет, прерывистыми за ведущими спортсменами, в периоды совместной работы на различных сборах, эпизодическими - во время соревнований и совместного участия в гонках. Поскольку объектом наблюдений была довольно стабильная группа ведущих спортсменов на протяжении многих лет совместной соревновательной деятельности и проживания на тренировочных сборах, систематическое эпизодическое наблюдение позволяло нам составить достаточно полную картину содержания, качества и особенностей динамики техники, тактики и технической подготовки наблюдаемых спортсменов. На каждого спортсмена и тренера, находившегося под наблюдением, велась специальная карта, в которую заносились результаты наблюдения. Всего мы наблюдали за работой 186 спортсменов, из которых ЗМС - 8 человек, МС - 160, членов сборных команд СССР - 86, зарубежных государств - 42 человека. Более 130 спортсменов из числа наблюдавшихся находились поле внимания более 5 лет.

2.2.5 Лабораторный эксперимент

Мы сочли целесообразным провести серию лабораторных экспериментов, поскольку в условиях лаборатории возможна максимальная унификация условий, нагрузок и фиксирования результатов, что, в совокупности, позволяет получить наиболее достоверные и легко воспроизводимые данные.

Были поставлены следующие задачи:

"Задача 1. Определить энергетическую стоимость работы на велоэргометре, выполненной следующими способами педалирования:

а) Импульсным с приложением усилий в передней и задней зонах и расслаблением в верхней и нижней; биомеханический стандарт движений: постоянный угол сгибания голеностопного сустава 110°±10°:

б) Круговым с приложением усилий в передней, нижней, задней и верхней зонах; биомеханический стандарт - наибольший угол сгибания стопы 110°±5° в нижней зоне, наименьший 90°±5° - в верхней;

в) Сочетанием импульсного способа с круговым (чередование через 1 мин. работы);

г) Сочетанием кругового способа с инерционным (чередование в соотношении 42+3 при темпе педалирования 90 об/мин).

Для выяснения энергетической стоимости различных способов педалирования был разработан и смонтирован комплекс аппаратуры:

1.Модифицированный велоэргометр "Монарк".

2. 2-стрелочный лидер, позволяющий контролировать частоту вращения педалей.

3. Система для забора проб выдыхаемого воздуха.

4. Оригинальное кресло для отдыха и восстановления испытуемых.

Модифицированный велоэргометр "Монарк".

Размещено на http://www.allbest.ru/

Велоэргометр был оборудован шоссейным гоночным рулем с передвижным выносом, гоночным седлом (детали ХВЗ) и гоночными педалями системы "Диамант" с глубокими туклипсами и двойными ремнями. Чтобы обеспечить соответствие условий эксперимента естественным и для создания инерционных сил, необходимых для инерционного педалирования, мы установили на вращающееся колесо велоэргометра дополнительные диски массой 70 кг. Таким образом, инерционная масса велоэргометра равнялась 85 кг, что соответствует инерции системы "велосипед-велосипедист" в естественных условиях.

1;3 - отметчики приборов;

2 - кривая кругового педалирования;

3 - кривая импульсного педалирования.

Для срочной визуальной информации о выполняемом педалировании (о способе и величине суммарных и тангенциальных усилий на цепи), велоэргометр был оборудован велодинамометром конструкции Л.Г. Кучина (1967). Информационное табло усилий, градуированное от 0 до 50 кг, размещалось впереди испытуемого на пульте загрузки велоэргометра. Регистрация суммарных тангенциальных усилий производилась записывающей системой, в которую входили лентопротяжный и записывающий механизм (рис. 1 и 2).

Воспринимающий механизм, затем Передающее устройство, затем Регистратор

Общая схема установки, регистрирующей тангенциальные усилия.

2-стрелочный лидер.

Для обеспечения стандартной нагрузки и педалирования с заданной частотой применен визуальный двухстрелочный лидер, состоящий из 2 шестерен, соединенных с 2 стрелками и приводимых в движение 2 электрореле. На 1 реле подавались импульсы заданной частоты от генератора импульсов, а на 2 реле - импульсы от контактного устройства на валу каретки велоэргометра. Совмещение 2-х стрелок лидера при педалировании означало точное выполнение задания. Весь комплекс аппаратуры питался от электросети через понижающий трансформатор.

Показатели лидера дублировались спидометром, установленным на велоэргометре. При частоте педалирования 90 об/мин стрелка спидометра показывала 40 км/час.

В лаборатории стабильно поддерживалась температура 19±1°С. Газометрические измерения.

Для измерения объемов и определения состава выдыхаемого воздуха использовался метод Дугласа-Холдена (П.Е. Сыркина, 1956). Забор выдыхаемого воздуха производился системой состоящей из дыхательной маски, резиновой гофрированной трубки (рис.3), трехходового крана и прорезиненных мешков. Внутреннее аэродинамическое сопротивление системы составляло 300±5 мм водяного столбы по показателям пружинного манометра при стационарном потоке воздуха 200 л/мин, что практически не отражалось на истинном течении газообмена в организме. Определение процентного содержания С02 и 02 в полученных заборах воздуха производилось на газоанализаторе ГВВ-2. Объем выдыхаемого воздуха измерялся перекачиванием через газовые часы лабораторного типа. Измеренные объемы газа приводились к стандартным условиям STPD/ сухой газ при t=0° С, Р=760 мм рт.ст. Фактор приведения определялся по таблице R.S. Darlinqetal (1963). Процент потребления 02, выделенной С02 и дыхательный коэффициент по таблице Dill et al (1963). (Рис. 4,5). Расчет объемов потребленного 02 проводился согласно общепринятым правилам (А.И. Зятюшков, 1965). Описание методик, использованных нами при определении газометрических показателей, подробно приведено в работах Н.И. Волкова (1962), Г.М. Панова 1(1971) и др.

Задача 2. Сравнить электромиографические и динамографические характеристики работы мышц при различных способах педалирования.

Методика исследования

Проведение мио - и динамографических исследований осуществлялось с помощью следующих аппаратурных методик:

Велоэргометрический стенд с модифицированным велоэргометром "Монарк", оснащенный комплектом аппаратуры.



Рис. 2 Номограммы R.C. Darling, 1963 для приведения измеренных объемов газа к стандартным условиям STPD/ сухой газ при t = 0°С, Р = 760 мм/рт.ст.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Тензометрированные педали, позволявшие регистрировать горизонтальные и вертикальные составляющие усилий.

Тензоусилитель УТЧ-1.

2 синхронизированных шлейфных осциллографа Р-700.

Векторэлектрокардиоскоп ВЭКС-04.

Киноаппарат Киев-16 С 2, модифицированный для скоростной киносъемки (щель обтюратора 36°).

Фотоаппарат Зенит С.

Двухстрелочный лидер с генератором электроимпульсов.

Стрелочный индикатор тахогенераторный системы.

Эксперимент проводился по следующей программе:

Во время выполнения стандартного задания (см.3.1.1.1.) на велоэргометре регистрировались намеченные показатели. Контролировалась частота педалирования по двухстрелочному лидеру с контролем по спидометру на базе тахогенераторной системы с выходом на стрелочный индикатор. Для сравнения двух способов педалирования по биоэлектрической активности мышц мы записывали интерферентные электромиограммы на 2 синхронизированных по запуску и отметке времени шлейфных осциллографах Н-700 (по Р.С. Персон, 1969). В качестве усилителей биопотенциалов использовались 2 6-канальных биоточных усилителя конструкции В. Головко ж."Радио", 1966, №10). Биопотенциалы с мышц снимались накожными серебряными электродами с использованием биполярного отведения с 12 мышц правой половины тела одновременно: прямой и внутренней головок 4-главой бедра, наружной головки икроножной, двуглавой бедра, передней большеберцовой, камбаловидной, поверхностного сгибателя пальцев, трехглавой, трапециевидной, дельтовидной, крестцовоостистой и широчайшей спины (рис.8). Электроды фиксировались на местах наибольшей активности сокращения по указаниям анатома к.м.н. П.З. Левшина. Методика прикрепления электродов в наших экспериментах несколько отличалась от рекомендуемых в известных публикациях и пособиях. Мы применяли следующую последовательность: в области точки прикрепления удалялся волосяной покров, кода обрабатывалась смесью мелко молотой пемзы и мыльного крема, затем протиралась спиртом. Электроды крепились в прочный эластичный, достаточно жесткий резиновый держатель, чем обеспечивалось постоянное межэлетродное расстояние 20 мм. Вся площадь резинового держателя покрывалась клеем 88, чашечки электродов заполнялись пастой ВНИИМО (С.Г. Васильева, 1961), электроды наклеивались на обработанные участки кожи. После измерения межэлектродного сопротивления (8-12 килоом) производилось дополнительное крепление электродов лейкопластырем, после чего провода от электродов укреплялись вдоль конечности испытуемого, - все это обеспечивало высококачественную и надежную регистрацию ЭМГ.



Размещено на http://www.allbest.ru/

1 - широчайшая мышца спины;

- мышца выпрямитель позвоночника /крестцово-остистая/;

- дельтовидная мышца;

4 - трапециевидная мышца;

5 - трехглавая мышца плеча;

6 - мышца лучевой сгибатель плеча;

9 - камбаловидная мышца;

10- передняя большеберцовая мышца;

12 - икроножная мышца /латеральная головка/;

- двуглавая мышца бедра;

- внутренняя широкая мышца

- прямая мышца бедра.

Тензограммы:

11 - вертикальные усилия;

13 - горизонтальные усилия.

Отметчики: 8; 18 - времени; 7; 17 - оборотов и 1/8 части оборота

Регистрация вертикальных и горизонтальных составляющих усилий осуществлялось с помощью тензометрических педалей. Сигнал с них поступал на тензоусилитель и записывался на осциллографе. Начало и конец оборота шатуна, как и 8 его промежуточных положений (через 45° от точки отсчета оборота, вершины вертикали, проходящей через ось вращения) регистрировались посредством втулочного контактного прерывателя, расположенного на валу каретки, сигналы которого фиксировались на пленках осциллографов (скорость протяжки пленки 160 мм/сек); производилась отметка времени - частота 50 гц, каждые 0,02 сек. Одновременно со шлейфной записью сигналы тензосистемы подавались на осциллоскоп ВЭКС-04, управляли перемещением электронных пучков на экране, показывающем векторы усилий на правой и левой педали по отдельности (И.П. Ратов, 1965). Начало каждого вектора расположено в точке нулевого положения электронного луча.

За полный цикл педалирования электронный луч описывает на экране осциллоскопа замкнутую кривую, сгибающую концы всех суммарных векторов усилий, приложенных к оси педали в данном цикле педалирования, и позволяющую установить точную картину фактического приложения усилий к педали (суммарно-составляющие усилия - "С-С").

Экран осциллоскопа был градуирован по горизонтальной и вертикальной осям, деления которых соответствовали величине усилий в килограммах, Прилагавшимся к тензопедалям при тарировании в горизонтальном и вертикальном направлении 32-кг гирей.



Размещено на http://www.allbest.ru/

Для определения угла наклона рамки педали и амплитуды движения стопы в голеностопном суставе» производилась киносъемка по методике Д. Полякова и Н. Уханова (1966). По углу наклона рамки педали определялось направление суммарно-составляющих усилий (методика Л.В. Чхаидзе, 1961; В.М. Девишвили, 1970).

Задача 3. Сравнить максимальную продолжительность педалирования при использовании различных способов при стандартной мощности работы и темпе педалирования.

Эксперимент проводился в 1972 г. на модифицированном велоэргометре с применением методик, описанных в предыдущем разделе (лабораторный эксперимент 2). Испытуемый отслеживал темп вращения педалей по стрелочному индикатору; "предельное время" отмечалось при 3-ем снижении темпа педалирования более чем в 5 оборотах. Испытуемый выполнял педалирование одним из исследуемых способов один раз в день; следующий способ испытывался через день отдыха в тоже время суток.

Адаптационных опытов не требовалось, поскольку "испытателями" были участники предыдущей серии экспериментов, хорошо освоившие методику.

2.2.6 Педагогический естественный эксперимент

Данные о сравнительной экономичности и эффективности 4-х способов педалирования, полученные нами в лабораторном эксперименте, требовали проверки в естественных условиях - в соревновательной деятельности велосипедистов. Были проведены четыре серии экспериментов.

1. В первой серии экспериментов выяснялась сравнительная эффективность импульсного и кругового педалирования в индивидуальной гонке преследования на 4 км. Критерием эффективности было значение средней скорости прохождения дистанции, определяемое по времени, фиксируемому в соответствии с правилами соревнований. Заезды проводились на треке стадиона Юных пионеров дважды в день на трековых машинах. В первом заезде гонщики использовали круговой, а во втором - импульсный способ педалирования. На следующий день заезды повторялись с изменением порядка способов педалирования. Затем, после двух дней отдыха, испытуемые повторяли работу, но уже на шоссейных велосипедах. Контроль за применением предложенного способа педалирования осуществлялся с помощью электроиндикатора натяжения цепи.

Электроинформационный индикатор наличия суммарно-тангециальных усилий на велоцепи (рис. 10) был сконструирован нами специально для решения задач обучения технике кругового педалирования и контроля качества педалирования в ходе работы. Индикатор крепится на велосипеде любой конструкции и применим в любых условиях. Вес прибора 200 г. Его устройство, установка и работа:

На середине изолированного нижнего пера задней вилки крепится стальной контакт, поднимающийся вверх между колесами и цепью и накрывающий цепь бронзовым роликом (1). Контакт соединен с батарейкой (2) и сигнальной лампочкой (3), расположенной на руле. Контакт раздвижной, его высота подбирается по высоте цепи. Электрическая цепь, состоящая из ролика контакта, батарейки, лампочки, массы и велоцепи, замыкается при натяжении цепи (когда к цепи приложены усилия) и размыкается при провисании (когда усилие на цепи отсутствует). При замыкании цепи загорается лампочка, информируя гонщика о наличии усилия на цепи; если цепь провисает - лампочка гаснет. При импульсном педалировании лампочка загорается и гаснет, при круговом - горит непрерывно с относительно постоянным накалом (Г.М. Мартынов, 1978).

...