Численные характеристики оценки спортивного мастерства профессиональных пловцов-паралимпийцев



Численные характеристики оценки спортивного мастерства профессиональных пловцов-паралимпийцев

Кошель Дмитрий Александрович, тренер-преподаватель по плаванию

Республиканский центр олимпийской подготовки по паралимпийским и дефлимпийским видам спорта (г. Минск, Беларусь)

Домино Сергей Васильевич, тренер-массажист национальной команды Республики Беларусь по плаванию

Республиканский центр олимпийской подготовки по водным видам спорта (г. Минск, Беларусь)

Климова Елена Владимировна, тренер по плаванию

Городской центр олимпийской подготовки по водным видам спорта г. Минска (Беларусь)

В статье рассматривается оценка спортивно-технического мастерства пловцов-паралимпийцев с точки зрения гидродинамических процессов, происходящих при передвижении биологического объекта в водной среде. Данные, на основании которых делается заключение, были получены экспериментальным способом с участием профессиональных спортсменов-паралимпийцев высокого уровня.

Ключевые слова: гидродинамика плавания, профессиональный спорт, паралимпийское плавание, водные локомоции, численные характеристики.

В профессиональном спорте, для улучшения спортивных достижений спортсмена, необходимо оттачивать его техническое мастерство. Причина этого — постоянное и стремительное ужесточение конкуренции в профессиональном мировом спорте.

Для того, чтобы удачно выступить в важных состязаниях, спортсмену необходимо проявить разнообразные и зачастую взаимоограничивающие качества (например, физическая сила и выносливость; скорость и скоординированность технических действий и т. п.). Из вышесказанного следует, что требуется проведение новых исследований и разработка новых методов в области педагогики, биомеханики, информации и технологий для улучшения спортивно-технической подготовки профессиональных спортсменов, выступающих на высоком уровне.

Паралимпийское плавание

В плавании определяются такие базовые величины, как соотношения скорости, темпа и «шага» локомоций в воде. Основополагающие (базовые) характеристики в гидродинамике движения биообъектов в воде — это темп и «шаг» локомоций (Рис. 1).

Рис. 1. Биомеханическая модель циклических локомоций биообъекта в воде.

Взаимосвязь характеристик R (темп) , D («шаг») , V (скорость) и T (время цикла одного гребка) определяется следующими равенствами:

V = D / T или V = DR / 60

Взаимосвязь скорости (V) и силы гидродинамического сопротивления (Fd) при совершении водных локомоций определяется следующим равенством:

Fd = k*V ² ,

в равенстве k — коэффициент гидродинамического сопротивления, который имеет разные значения при разных техниках плавания, для разных спортсменов (например, спортсменов с разной спецификой инвалидности или паралимпийского класса), а также зависит от использования различных видов плавательного инвентаря и характеристик окружающей среды.

В итоге анализа данных были сформулированы базовые критерии оценки перемещения в водной среде по признаку гармоничности (таблица 1).

Коэффициент гармоничности локомоций в воде определяется по параметру экспоненциального тренда (R ² ) и зафиксированной реальной внутрицикловой скорости перемещения.

Таблица 1

Качество водных локомоций в зависимости от коэффициента гармоничности внутрицикловой скорости плавания

В итоге выполненного анализа были определены модальные параметры спортсменов-паралимпийцев для разных расстояний и паралимпийских классов спортсмена. Следует принять во внимание, что в процессе плавания гармонические локомоции (R ² > 0,9) может совершать только небольшое количество пловцов-паралимпийцев, которые занимают лидирующие позиции в мировом паралимпийском спорте. В соответствии с этим можно определить показатель приближения реальной внутрицикловой скорости пловца к ее экспоненциальному тренду (R ² ) как коэффициент гармоничности локомоций в водной среде. Соответственно, этот коэффициент играет значительную роль в формировании высоких результатов спортсмена в паралимпийском плавании.

Полученные статистические данные были подтверждены методами биомеханического моделирования. С этой целью были взяты модальные времена, соответствующие скоростям на уровне мировых рекордов. Потом рассчитывалась мощность (P) , требующаяся для достижения модальной скорости, и определялась работа (WPS) за один гребок, используя длительность цикла (T) или темп плавания (R) :

WPS = P*T = P*(60 / R)

Если бы сила, которая действует на опору, была постоянной, то можно было бы получить работу (WPSc) за один гребок умножив среднюю силу Fav на длину гребка L :

WPSc = Fav * L

Но на практике эта сила всегда меняется на протяжении гребка (переменна), поэтому работа за гребок выражается следующим равенством:

WPS = ∫F*dL

При сравнении значений WPS , рассчитанных двумя разными способами, было замечено, что корреляция довольно высокая (г = 0,987).

Темп и «шаг» — базовые характеристики, описывающие перемещение биообъекта в воде (Рис. 1), которые применительны в том числе к спортивному паралимпийскому плаванию.

Исследования спортивного и технического мастерства пловцов-паралимпийцев высокой квалификации привели к выделению системы факторов, способствующих росту достижений спортсменов-паралимпийцев. Ниже представлены характеристики основных факторов этой системы:

Параметры, способствующие увеличению длины шага при плавании:

1. Увеличение продвигающей мощности гребка:

на данный параметр влияют следующие факторы:

– увеличение пиковой силы;

– увеличение мощности гребка за счет тренировки рабочих мышц и улучшения межмышечной координации;

– увеличение так называемой «взрывной силы»;

– использование в рабочей фазе гребкового движения крупных, самых мощных групп мышц.

2. Правильное распределение продвигающей мощности в цикле:

– увеличение значения соотношения максимальной мощности в цикле к средней мощности цикла;

– уменьшение разброса скорости внутри цикла (гармонизация передачи тяговой энергии от опоры к телу пловца, повышение коэффициента гармоничности локомоций в воде).

3. Уменьшение сопротивления воды на соревновательной скорости:

– уменьшение угла атаки и повышение обтекаемости тела пловца на низкой и соревновательной скоростях;

– использование турбулентных потоков воды для эффективной опоры:

а) синхронизация движений руками и ногами,

б) формирование траектории движений, учитывая турбулентные потоки;

– использование упорядоченных гидродинамических потоков за счет спортивного инвентаря, бритья и состава массы тела;

– снижение пассивного сопротивления тела пловца, улучшение гидродинамики «скольжения» (способности к эффективному скольжению тела в воде без ощутимой потери скорости).

4. Увеличение пространственных параметров гребка (увеличение длины опоры):

– повышение гибкости;

– увеличение амплитуды движений;

– совершение движений криволинейной траектории для увлечения большого количества воды.

Параметры, способствующие увеличению темпа при плавании:

1. Уровень функциональной подготовки:

– уровень общей функциональной подготовки;

– уровень специальной функциональной подготовки.

2. Темповая подготовка:

– резистентность нервной системы спортсмена к циклическим движениям с большой длительностью;

– резистентность нервной системы спортсмена к движениям с высоким темпом;

– низкий уровень усталости пловца;

– эмоциональная активность спортсмена;

– умение расслабиться во время выполнения быстрых движений со сложной траекторией.

3. Моторная и силовая стойкость:

– умение сохранять частоту выполняемых движений в состоянии усталости;

– умение сохранять величину прилагаемой силы в состоянии усталости;

4. Психомоторные навыки:

– быстрота реакции и движения;

– стойкость ЦНС;

– подвижность ЦНС;

– резистентность ЦНС к высокой двигательной активности и усталости.

5. Морально-волевые качества:

– мотивированность;

– терпение;

– резистентность к усталости тела.

6. Синхронизация движений:

– способность передавать и поддерживать момент силы от рук к ногам и обратно;

– способность уменьшать негативное противонаправленное движение рук и ног;

– оптимизация фазы дыхания и позиции головы.

Один из важнейших численным параметров, характеризующих водные локомоции пловца — скорость гребкового движения рук в цикле. Этот параметр является качественным показателем гидродинамической эффективности внутрицикловой структуры спортивно-технического мастерства пловца. Он зависит от способа и эффективности приложения силы и специальной мощности в гребковом движении пловца.

В данном контексте обязательно нужно принимать во внимание определенные особенности передвижения в воде. Вес воды имеет довольно большое численное значение. Удельный вес у воды примерно в 800 больше, чем у воздуха. Подвижность и масса у воды довольно значительные, из-за чего она обладает большой инерцией. Из вышесказанного следует, что для достижения большой силы тяги для движения спортсмена в водной среде, он должен совершать гребковые движения с ускорением .

Кроме того, нужно учитывать, что тело самого пловца тоже обладает определенной массой, а вследствие и инерцией. По этой причине спортсмен, после прекращения основных продвигающих усилий внутри цикла (обусловленных совершением гребковых движений), все равно некоторое время продолжает двигаться в водной среде (движение по инерции).

Вследствие влияния перечисленных факторов возникают особые микрофазы, которые поддерживают мышечную функциональность тела спортсмена. Также следует отметить, что из-за инерции каждый следующий гребок, который совершает спортсмен, начинается с определенной начальной скоростью.

Важным фактором, влияющим на продвижение спортсмена в водной среде, является сопротивление воды, действующее на все части тела пловца. Из-за этого, учитывая гидродинамические законы, для повышения результатов, спортсмен должен дольше прилагать продвигающее усилие внутри циклов локомоций в водной среде.

Несмотря на это, физиологические ограничения не позволяют добиться идеальных спортивных результатов, так как длительное приложение силы сильнее утомляет спортсмена и приводит к потере спортивной функциональности. По этой причине пловцу, при совершении гребковых движений в цикле, приходится находить компромисс, балансировать между биомеханическими, гидродинамическими, физиологическими и педагогическими факторами влияния. Выяснено, что для достижения такого баланса необходимо, чтобы скорость гребкового движения принимала максимальное значение в точке, расположенной на >90 % от общей длины гребка (Рис. 2).

Рис. 2. Усредненная динамика скорости кисти в опорной фазе гребка спортсмена-пловца (сплошная линия) и биомеханическая модель (пунктирная линия)

Чтобы лучше понять этот механизм формирования скорости рассмотрим аналогию с метательным движением. При метании, для достижения предметом большой дистанции, необходимо придать предмету максимально возможную скорость в самом конце метательного движения. В каждом гребке спортсмен «бросает» свое тело вперед, используя следующую микрофазу цикла для сохранения набранной скорости. Также следует помнить о необходимости удержания соревновательной скорости на протяжении всей дистанции, для чего от спортсмена требуется поддерживать специальную работоспособность .

На этом этапе исследования были проведены эксперименты с участием профессиональных спортсменов — членов паралимпийской сборной команды Республики Беларусь по плаванию. Целью исследования было выявление численных значений характеристик оценки спортивного мастерства лучших пловцов-паралимпийцев. Для измерения характеристик специальной, максимальной мощности спортсменов проводились измерения с применением компьютерного тренажерного оборудования. Результаты проведенных измерений позволили определить численные значения мощности гребковых движений успешных и неуспешных пловцов в тесте «10 гребков максимально» (таблица 2).

Таблица 2

Характеристики мощности гребковых движений успешных и неуспешных спортсменов паралимпийской сборной команды Республики Беларусь по плаванию в тесте «10 гребков максимально»

* достоверность различий имеет значение p<0,05

Полученные данные были проанализированы. Были сопоставлены характеристики успешных (спортсменов с высоким рейтингом) и неуспешных спортсменов, которые имели заметно более низкий рейтинг.

Исходя из результатов теста стало очевидным влияние количественных (мощность, Вт) и качественных (коэффициент мощности, Вт/кг) показателей на спортивные достижения пловца. Среди женщин успешные спортсмены имели среднюю мощность в рабочей фазе гребкового движения 251 ± 14 Вт, а у менее успешных этот показатель умел значение 195 ± 19 Вт. Среди мужчин этот показатель имел значение 546 ± 28 Вт у успешных спортсменов и 418 ± 83 Вт у менее успешных.

Качественный показатель специальной мощности пловца определяется как соотношение средней мощности в опорной фазе гребкового движения к массе тела пловца. У успешных спортсменов женского пола этот показатель имеет значение 4,2 ± 0,6 Вт/кг, а у менее успешных 3,3 ± 0,5 Вт/кг. У спортсменов мужского пола этот параметр имел значения 7,0 ± 0,3 и 6,3 ± 1,0 Вт/кг у успешных и менее успешных пловцов соответственно.

Сравнение данных показывает, что специальная мощность успешных спортсменов на 29–30 % больше, чем у менее успешных, а коэффициент мощности у первых на 11–24 % больше, чем у вторых. На этом основании можно считать эти характеристики показателями спортивного навыка в паралимпийском плавании.

В таблице 3 представлены показатели временной структуры водных локомоций при плавании способом кроль на груди сильнейших спортсменов-паралимпийцев Республики Беларусь. Исходя из этих данных, можно выделить основные характеристики временной структуры гребка пловцов-паралимпийцев при плавании вольным стилем, представляющие для нас наибольший интерес.

Наиболее значительные различия в результатах успешных и неуспешных спортсменов были зарегистрированы по характеристикам времени второй половины гребкового движения, а также структуры гребкового движения (отношение времени второй и первой половины гребка) и расчетного коэффициента нарастания усилия (изменение скорости кисти в гребке). Различия по этим характеристикам между успешными и неуспешными пловцами равны 20–33 %.

Результатом этих исследований стало выделение новых характеристик, описывающих двигательные навыки спортсмена при плавании вольным стилем. Эти характеристики, как оказалось, сильно влияют на спортивные достижения в паралимпийском плавании. Самыми важными характеристиками временной структуры при плавании в стиле кроль на груди являются характеристики второй половины гребкового движения, структуры гребка и градиент нарастания усилия в опорной фазе гребка.

В таблице 4 приведены значения угловых параметров водных локомоций при плавании в стиле «кроль на груди» сильнейших спортсменов-паралимпийцев Республики Беларусь.

Таблица 3

Параметры временной структуры водных локомоций при плавании в вольном стиле двух групп спортсменов Республики Беларусь (Х ₁ — успешные, Х ₂ — неуспешные)

* достоверность различий имеет значение p<0,05

При обобщении результатов исследования были выделены наиболее значимые характеристики спортсменов при плавании в стиле «кроль на груди», отличающие успешных спортсменов от неуспешных. Первая такая характеристика — это угол атаки тела пловца в воде, по которому наблюдается разница -86 %. Также были выделены новые важные характеристики: угловое соотношение плеча и предплечья в средней части опорной фазы гребка и угловая динамика в локтевом суставе во время опорной фазы гребка. Угловая работа ног у успешных спортсменов в значительной степени (p < 0,05) отличается по сравнению с менее успешными, различие достигает 36 %.

В таблице 5 приведены характеристики временной структуры локомоций в воде при плавании в стиле брасс лучших пловцов Республики Беларусь. Данные свидетельствуют о заметной разнице между успешными и неуспешными пловцами по характеристикам времени цикла, гребка рук, подтягивания ног и структуры работы ног. Различия достигают значения 16–21 %, что говорит о значительном влиянии вышеупомянутых характеристик на уровень спортивных результатов при плавании в стиле брасс. При этом характеристики времени толчка ногами и фазы работы ног существенно не отлучались у спортсменов с разным уровнем спортивного мастерства.

В таблице 6 представлены угловые показатели водных локомоций при плавании способом «брасс».

Таблица 4

Угловые параметры водных локомоций при плавании в вольном стиле двух групп спортсменов Республики Беларусь (Х ₁ — успешные, Х ₂ — неуспешные)

* достоверность различий имеет значение p<0,05

Таблица 5

Характеристики временной структуры водных локомоций при плавании в стиле «брасс» двух групп спортсменов Республики Беларусь (Х ₁ — успешные, Х ₂ — неуспешные)

* достоверность различий имеет значение p<0,05

Было обнаружено, что угол максимального сгибания бедра к туловищу у двух групп спортсменов различается на 20 град., а угол сгибания бедра к горизонту на 11 град. Максимальный угол атаки туловища лучших пловцов в фазе вдоха принимает значение 21,5 ± 3,5 град., тогда как у неуспешных пловцов эта характеристика имеет значение 29,8 ± 8 град.

У спортсменов из сильной группы минимальный угол атаки туловища в фазе окончания толчка ногами имеет значение 0,5± 0,7 град., что довольно близко к горизонту (0 град.), в то время как у менее успешных спортсменов эта характеристика имеет отрицательное значение и составляет — 2,7 ± 1,7 град.

Таблица 6

Угловые параметры (в градусах) водных локомоций при плавании в стиле «брасс» двух групп спортсменов Республики Беларусь (Х ₁ — успешные, Х ₂ — неуспешные)

* достоверность различий имеет значение p<0,05

Таблица 7

Параметры временной структуры водных локомоций при плавании в стиле «баттерфляй» двух групп спортсменов Республики Беларусь (Х ₁ — успешные, Х ₂ — неуспешные)

Таблица 8

Угловые параметры водных локомоций при плавании в стиле баттерфляй двух групп спортсменов Республики Беларусь (Х ₁ — успешные, Х ₂ — неуспешные)

Анализируя полученные данные, можно отметить, что при плавании в стиле брасс, у успешных спортсменов, по сравнению с менее успешными, угол сгибания бедра относительно туловища на 13 % больше, а угол сгибания бедра относительно горизонтального положения на 11 % больше, что означает более «плоское положение бедра в фазе подтягивания. Также у спортсменов более высокого уровня мастерства отмечается меньшее значение максимального угла атаки туловища (различие -38 %), а минимальный угол атаки туловища у этих пловцов вовсе близок к нулю. Вышеописанные факты свидетельствуют о значительном влиянии этих угловых характеристик на спортивные достижения пловцов в стиле брасс и потому являются критериями оценки навыков спортсмена.

В таблице 7 приведены характеристики временной структуры водных локомоций при плавании в стиле «баттерфляй» спортсменов Республики Беларусь по паралимпийскому плаванию.

В этой таблице показано, что у наиболее успешных спортсменов-паралимпийцев время цикла имеет значение 1,12 ± 0,01 с, в то время как у менее успешных пловцов оно принимает значение 1,44 ± 0,17 с. Время гребка руками у лучших спортсменов составляет 0,74 ± 0,03 с, а у менее успешных 1,12 ± 0,06 с. Различие по этой характеристике имеет значение -51 %.

Анализ данных свидетельствует, что наиболее заметное влияние на уровень спортивного мастерства спортсменов-паралимпийцев оказывают такие характеристики, как: время второй половины гребка, структура гребка в процентах, показатель, описывающий градиент нарастания усилия в опорной фазе гребка. По этим характеристикам были зарегистрированы различия -141, -104 и 50 % соответственно.

В таблице 8 приведены угловые характеристики водных локомоций при плавании в стиле баттерфляй лучших спортсменов-паралимпийцев Республики Беларусь.

Из полученных данных стало ясно, что максимальный угол атаки туловища пловца в фазе вдоха у успешных и менее успешных спортсменов имеет значения 21,6 ± 2,8 град. и — 28,5 ± 1,1 град соответственно. Различие по этой характеристике имеет значение — 6,8 град., или — 31 %. Минимальный угол атаки туловища в фазе «захвата» принимает значения 8,3 ± 1,7 град., и -12,6 ± 1,7 град. у успешных и неуспешных спортсменов соответственно, различие составляет 52 %.

Исходя из вышеприведенных характеристик можно сделать вывод, что у наиболее успешных пловцов, практикующих стиль «баттерфляй», наблюдаются меньшие угловые, вертикальные колебания в обоих направлениях. Самые заметные различия (98 %) между успешными и неуспешными спортсменами были зарегистрированы по характеристике угловой динамики в локтевом суставе пловца в опорной фазе работы рук.

Анализ результатов исследования позволил выявить влияние характеристики распределения пикового значения усилия в опорной фазе гребка на спортивные навыки пловца при плавании способом «кроль на груди». На рис. 3 представлен характер регрессии соотношения пика усилия по длине гребка и спортивного результата в плавании 100 м кроль на груди. 100 L, %

Рис. 3. Расчетный тренд регрессии соотношения пика силы по длине гребка (%) и спортивного результата в плавании 100 м в вольном стиле (с)

На рис. 3 можно наблюдать подтверждение наших исследований. Таким образом можно констатировать, что чем ближе пик (максимальное значение) скорости к окончанию гребка, тем выше спортивные достижения пловца в нашем тесте. На основании этой регрессии можно считать данный биомеханический параметр информативным, а также можно определить модальную величину этой характеристики, которая принимает значения 97–98 %.

На рис. 4 показан характер регрессии соотношения среднего и максимального усилия в опорной фазе гребка и спортивного результата в плавании на 100 м кроль на груди.

Рис. 4. Расчетный тренд регрессии соотношения средней и максимальной силы в опорной фазе гребка и спортивного результата в плавании на 100 м вольным стилем (мужчины)

На рис. 4 мы наблюдаем явную взаимосвязь соотношения средней и максимальной силы в опорной фаза гребка с результатами спортсмена при плавании в вольном стиле на дистанции 100 м. Модальное значение этой характеристики принимает значение около 62 %.

Заключение

Численные параметры, рассмотренные и описанные в данной статье, имеют высокую степень взаимосвязи с профессиональными навыками пловцов-паралимпийцев. Именно поэтому эти характеристики пригодны для применения в разработке эффективной биомеханической модели движения в паралимпийском плавании и улучшении двигательных функций спортсменов.

Исходя из вышесказанного, можно выделить критерии определения информативных параметров умений пловцов-паралимпийцев:

– возможность на их основе создать целостную биомеханическую модель движения, определяющую более эффективный спортивный навык;

– возможность с их помощью усовершенствовать навыки пловца-паралимпийца и добиться больших успехов на соревнованиях.

Литература:

1. Клешнев И. В., Халиков Д. М., Халикова И. И., Тверяков И. Л. Анализ силовых функций высококвалифицированных спортсменов в плавании спорта слепых // Адаптивная физическая культура. — 2018. — № 1(73). — С. 48–50.
2. Мосунов Д. Ф. Оценка кинетической энергии цикла перемещений системы пловец-вода. /Ученые записки университета им. П. Ф. Лесгафта № 4(146) 2017, С. 138–142.
3. Клешнев И. В., Клешнев В. В., Мосунов Д. Ф., Белоусов С. И. Основные направления совершенствования специальной подготовленности высококвалифицированных спортсменов в паралимпийском плавании. Методические рекомендации. — СПб.: ФГБУ СПбНИИФК, 2016. — 44 с.
4. Абалян А. Г., Клешнев И. В., Халиков Д. М., Халикова И. И., Тверяков И. Л. Комплексный педагогический контроль в подготовке пловцов-паралимпийцев // Адаптивная физическая культура. — 2018. — № 1(73). — С. 45–47.
5. Клешнев И. В., Халиков Д. М., Тверяков И. Л., Тверякова И. И. Специфика двигательных функций спортсменов в плавании спорта слепых. /Адаптивная физическая культура. № 2(70) 2017г. Стр. 20–21.