Российской федерации кубанский государственный университет
Скачать 1.4 Mb.
|
Угол шатуна (°) Результирующая сила (Н) Левая педаль Правая педаль  Рисунок 3 - Результирующая сила, прилагаемая к правой и левой педалям как функция угла шатуна. Неопубликованные данные 4-километрового контрольного теста на время, выполняемого конкурентоспособным велосипедистом на стационарном велоэргометре с круглыми передними звездами При разработке конструкций, основанных на модификации длины шатуна и узлов соединения педали с шатуном, следует иметь в виду, что увеличение длины шатуна в его 3-часовом положении и сокращение длины шатуна в 9-часовом положении может приводить к увеличению выходной мощности. Именно эта цель преследовалась при разработке новых конструкций узлов соединения педали с шатуном Zamparo et al. и Koninckx et al. и системы, оценка которой выполнялась Shan, как показано на рисунке 4. Новый узел Стандартный узел  Рисунок 4 - Иллюстрация более короткого (Ma1) и более длинного (Ma2) плеча силы на шатуне в результате применения нового узла соединения педали с шатуном (PF2) по сравнению со стандартным узлом (PF1) В результате применения систем, разработанных Zamparo et al. (2%) и Koninckx et al. (8%), удалось повысить экономичность/КПД (отношение между механической работой и энергозатратами), что позволяет предположить положительный эффект сокращения длины шатуна в 9-часовой позиции благодаря снижению момента сопротивления на шатуне. Таким образом, изменения в характеристиках передних звезд варьируют во вновь разработанных конструкциях от изменения в длине шатуна в 3- и 9-часовых позициях до изменений в плечах силы сопротивления. Предполагается, что конструкции передних звезд некруглой формы должны способствовать снижению плеча силы сопротивления в крайней правой (3-часовой) позиции, которое, в свою очередь, приведет к уменьшению величины внутренней работы и пикового крутящего момента шатуна (напр., образец на рисунке 2). Влияние модификаций узла соединения педали с шатуном или применения передних звезд некруглой формы на биомеханические переменные. Как можно предположить на основе теоретической конструкции овальной звезды, представленной на рисунке 1, увеличение длины оси в 12-часовом положении шатуна может привести к увеличению плеча силы сопротивления при нахождении педали в 3-часовой позиции, что потребует приложения к педали большей силы при заданном уровне рабочей нагрузки. Более высокое плечо силы может также достигаться за счет снижения мгновенной скорости педали в данном положении шатуна, что может оказывать влияние на кинетические и кинематические характеристики суставов и активацию мышц нижних конечностей. Другой способ, основанный на увеличении длины шатуна, который применялся при разработке опытного образца Zamparo et al., способствует увеличению плеча силы, прилагаемой к педали при ее нахождении в 3-часовой позиции. C другой стороны, согласно наблюдениям Shan система “Bike saver” приводила к проявлению более короткой длины шатуна между его 12- и 3-часовой позициями вопреки преследуемой производителем цели. Следовательно, конструкция данной системы обеспечивает уменьшение длины шатуна в его 9-часовом положении и/или увеличение длины шатуна в 3-часовом положении. Еще одна возможность повышения эффективности педалирования заключается в сокращении осей передних звезд в 12- и 6-часовых положениях, в то время как шатун находится в 3-часовом положении, как показано на рисунке 2. Эти изменения могут приводить к уменьшению момента сопротивления на шатуне в его 9-часовом положении, сокращению колебаний угловой скорости шатуна и снижению действующей на велосипедиста силы сопротивления. В центре внимания ряда исследований находилось влияние передних звезд некруглой формы или различных узлов соединения педали с шатуном на кинематические характеристики суставов. При применении модифицированного узла соединения педали с шатуном Shan наблюдал повышение амплитуды движения в голеностопном суставе по сравнению с применением обычного узла. Данное увеличение амплитуды движения в голеностопном суставе может быть объяснено сокращением длины шатуна между его 12- и 3-часовой позициями. В результате использования системы Rotor, которая была разработана в целях сокращения времени, затрачиваемого при 12-часовом положении шатуна, у пяти велосипедистов, выполнявших педалирование при рабочей нагрузке 300 Вт, было зарегистрировано увеличение амплитуды движений в голеностопном (10%), коленном (21%) и тазобедренном (14%) суставах. В ходе проведения еще одного исследования, в котором принимали участие 15 профессиональных велосипедистов, выполнявших тест на педалирование с применением системы Rotor при рабочей нагрузке на 10% ниже анаэробного порога, было выявлено увеличение амплитуды движений на 30% в голеностопном суставе и на 5% в коленном суставе. Эти результаты объяснялись возможным увеличением эффективной длины шатуна благодаря применению системы Rotor без предоставления дополнительной информации о механизме данного увеличения. При применении некруглой передней звезды с главной осью в 12-часовом положении (как на рисунке 1) у не занимающихся велоспортом субъектов исследования, выполнявших педалирование при постоянной рабочей нагрузке, не было обнаружено различий в углах тазобедренного, коленного и голеностопного суставов по сравнению с применением круглой передней звезды. Только в исследовании, проводимом Shan, выполнялась оценка мышечной активации во время педалирования с применением нового узла соединения педали с шатуном. При этом наблюдалась повышенная активность четырехглавой мышцы и передней большеберцовой мышцы. Объяснением данного результата может послужить более короткая длина шатуна между 12- и 3-часовой позициями и более высокая амплитуда движений в голеностопном суставе благодаря применению новой системы по сравнению со стандартным узлом соединения педали с шатуном. Только в ходе одного исследования выполнялись измерения активации мышц нижних конечностей велосипедистов, применявших систему Rotor с передней звездой некруглой формы, при этом не было выявлено значимых различий в мышечной активации по сравнению с системой с круглой передней звездой. Не было найдено ни одного исследования, в котором бы измерялась мышечная активация с применением других конструкций передних колец некруглой формы или узлов соединения педали с шатуном. Обычно исследования, посвященные изучению эффектов применения передних звезд некруглой формы, были направлены на определение оптимальной оси, от главной до самой малой, с фокусом внимания на снижении узловых моментов или пикового крутящего момента шатуна при заданной нагрузке или увеличении максимальной выходной мощности для заданной дистанции или времени выполнения упражнения. В одном из исследований сообщалось об отсутствии существенной разницы между круглой и овальной звездой, применяемой в целях увеличения длины оси в 12-часовом положении (как на рисунке 1). В другом исследовании было зарегистрировано снижение пикового крутящего момента шатуна примерно на 12% при применении некруглой (эпициклической) передней звезды, предназначенной для увеличения длины оси между 12- и 3-часовой позициями шатуна по сравнению с круглой передней звездой (как на рисунке 1). C другой стороны, увеличение оси передней звезды в 3-часовом положении шатуна (как на рисунке 2) позволило снизить средний узловой момент (1.4%). Malfait et al. сравнивали различные конструкции передних звезд некруглой формы, применяя компьютерное моделирование условий постоянной рабочей нагрузки или постоянной мощности суставов. Эти авторы сообщили, что только система с овальной звездой Халла (Hull oval), предназначенная для увеличения оси в 3-часовом положении шатуна (как на рисунке 2), обеспечивала повышение выходной мощности, когда главная ось была отклонена на 17,5° по часовой стрелке от своего первоначального положения (4,5%). При изменении положения шатуна или главной оси передней звезды Malfait et al. наблюдали повышение выходной мощности при применении большинства систем (1-13%). Изменения мощности суставов варьировали, причем некоторые системы способствовали увеличению мощности мышц-разгибателей коленного и тазобедренного суставов, в то время как другие системы оказывали влияние только на мощность мышц-сгибателей данных суставов. Однако остается неясным, каким образом отдельные изменения в мощности суставов могут приводить к повышению работоспособности. В настоящее время существует пробел в исследованиях, посвященных оценке влияния некруглых передних звезд и узлов соединения педали с шатуном на биомеханические переменные (напр., прилагаемые к педали сил и кинетические характеристики суставов). Подтверждение эффективности адаптируемой конструкции передних звезд, разработанной Malfait et al., может представить важные свидетельства преимуществ применения данных систем с точки зрения биомеханики велосипедного спорта. На данный момент передние звезды некруглой формы, предназначенные для увеличения оси передней звезды в 3-часовом положении шатуна (как на рисунке 2), могут обеспечивать больше преимуществ по сравнению со звездами, ось которых может увеличиваться в 12-часовом положении шатуна (как на рисунке 1). Оценка влияния систем соединения педали с шатуном на биомеханические параметры до сих пор не проводилась. Применение еще одного узла соединения педали с шатуном сопровождалось увеличением амплитуды движений в голеностопном суставе и повышенной активацией передней большеберцовой мышцы и группы четырехглавой мышцы, что исключает возможность его использования в велосипедных тренировках. Влияние модификаций узла соединения педали с шатуном или применения передних звезд некруглой формы на физиологические переменные. В связи с предполагаемым сокращением внутренней работы при применении большинства систем с некруглыми передними звездами ожидается также снижение общих затрат энергии при заданном уровне рабочей нагрузки. Поэтому в большинстве исследований при оценке передних звезд некруглой формы рассматривалось их влияние на физиологические показатели, определяющие работоспособность велосипедистов. Равным образом, во время оценки новых узлов соединения педали с шатуном, представленных Zamparo et al. and Shan, выполнялись измерения потребления кислорода при постоянной рабочей нагрузке в целях определения влияния новых конструкций на экономичность/КПД педалирования. При этом при применении новых узлов соединения педали с шатуном в исследовании Zamparo et al. было зарегистрировано увеличение экономичности/КПД педалирования на 2%. В ходе испытаний передней звезды Biopace (более длинная ось звезды в 3-часовом положении – рисунок 2) не было выявлено значимых изменений потребления кислорода по сравнению с круглыми звездами. Система Pro-race, цель разработки которой состояла в увеличении длины шатуна в 3-часовом положении и ее сокращение в 9-часовом положении, не вызывала изменения максимальной выходной мощности или ПК во время выполнения тестов с постепенным увеличением нагрузки до максимального уровня. Система “Harmonic”, которая также была предназначена для увеличения оси передней звезды в положении, близком к 3-часовой позиции (78° угла шатуна, как на рисунке 2), была испытана на экономичность/КПД при разных уровнях рабочей нагрузки с привлечением 13 конкурентоспособных велосипедистов. При этом не было выявлено значимых различий по сравнению с применением круглых передних звезд. C другой стороны, при испытании системы Rotor были получены противоречивые результаты. У 8 исследуемых субъектов, не занимающихся велоспортом, наблюдалось увеличение экономичности/КПД на 14% при педалировании при 60% и 90% МПК в отличие от незначительных изменений МПК и экономичности/КПД, зафиксированных у 10 велосипедистов при выполнении теста с постоянной рабочей нагрузкой при 80% пиковой выходной мощности18, а также у еще одной группы из 15 велосипедистов, выполнявших аналогичный тест на педалирование. Несмотря на различие в конструкциях, сходство физиологических показателей при применении некруглых и круглых передних звезд объясняется аналогичными требованиями, предъявляемыми к опорно-двигательному аппарату во время педалирования с использованием передних звезд некруглой формы. Что касается узлов соединения педали с шатуном, то только Zamparo et al. и Koninckx et al. продемонстрировали увеличение экономичности/КПД педалирования при применении специально изготовленного на заказ образца нового узла. Таким образом, противоречивые результаты были получены для большинства передних звезд некруглой формы. Kautz и Hull предположили, что соотношение «мышечная сила-скорость» обычно не принимается в расчет при конструировании некруглых передних звезд, что может послужить объяснением отсутствия их влияния на физиологические переменные. Влияние модификаций узла соединения педали с шатуном или применения передних звезд некруглой формы на результативность педалирования. Помимо влияния на экономичность/КПД применение передних звезд некруглой формы или различных узлов соединения педали с шатуном должно приводить к повышению результативности педалирования. В качестве параметров результативности при выполнении требующих выносливости физических нагрузок применялись результат времени выполнения контрольного испытания или средняя выходная мощность при выполнении контрольных тестов на время. Увеличение средней выходной мощности было зарегистрировано при применении нового узла Vista® pedal велосипедистами, выполнявшими изокинетический тест с максимальной нагрузкой с частотой педалирования от 40 об/мин (1,8%) до 120 об/мин (6%)26. При применении системы Pro-race (более длинная ось в 3-часовом положении и более короткая в 9-часовом положении) было обнаружено повышение результативности выполнения 1-километрового контрольного испытания на время в лабораторных условиях, в то время как при выполнении аналогичного контрольного испытания на треке не было зафиксировано улучшения показателей результативности. Как отметили авторы последнего исследования, причиной данного отсутствия различий между сравниваемыми системами передних звезд послужила потенциальная изменчивость характеристик велосипедистов (напр., максимальной силы нижних конечностей) во время выполнения 1-километрового контрольного заезда на треке. Эффективность применения системы Pro-race была также подтверждена при выполнении велоэргометрического теста на определение силы-скорости, в ходе которого было выявлено увеличение выходной мощности на 9% и действующей на шатуны силы на 23% у 10 не занимающихся велоспортом участников исследования. При применении системы Rotor во время 40-километрового контрольного испытания 20 конкурентоспособным велосипедистам не удалось повысить результативность педалирования по сравнению с традиционными круглыми передними звездами, и та же картина наблюдалась в исследовании, проводимом Dagnese et al. с привлечением 7 квалифицированных велосипедистов, которые выполняли тест на время достижения состояния изнеможения. Напротив, в другом исследовании при применении системы Rotor во время выполнения теста Вингейта было зарегистрировано увеличение средней выходной мощности на 8% и пиковой выходной мощности на 9%. При проведения теста с постепенным увеличением нагрузки до достижения состояния изнеможения не было обнаружено увеличения пиковой выходной мощности у конкурентоспособных велосипедистов, применявших систему Rotor. Будущие исследования. В теории применение передних звезд некруглой формы обладает потенциалом повышения результативности педалирования благодаря уменьшению резкости колебаний угловой скорости шатуна и сокращению внутренней работы. Однако одним из перспективных направлений исследований в будущем могла бы стать разработка конструкций передних звезд в целях оптимизации вращения шатуна вокруг главной оси передней звезды. При этом было бы целесообразно провести исследования на основе имитационного моделирования для определения того, в каких секторах вращения шатуна следует использовать бóльшую или меньшую длину оси передней звезды. Необходимо также учитывать характеристики опорно-двигательного аппарата (напр., соотношения сила-длина и сила-скорость), так как они определяют оптимальные углы суставов для генерации мощности мышц. В ходе экспериментальных исследований с привлечением велосипедистов можно будет оценить эффективность применения того или иного типа передних звезд некруглой формы для повышения результативности. Сравнение разных стилей техники педалирования может послужить эффективным дополнением к применению существующих методов имитационного моделирования, которые ограничиваются стандартным профилем приложения силы к педали. На данный момент, существует реальная возможность повышения результативности педалирования посредством применения некруглых передних звезд при увеличении длины оси передней звезды в 3-часовом положении и при ее сокращении в 9-часовом положении (как показано на рисунке 2). Выводы. Поскольку эффекты воздействия большинства коммерчески доступных передних звезд некруглой формы на биомеханические и физиологические переменные остаются до сих пор неясными, это препятствует их эффективному применению для повышения результативности педалирования. Разные конструкции некруглых передних звезд ограничивают возможность использования большинства данных систем для повышения результативности в виду того, что поскольку они рассчитаны на оптимизацию разных переменных, их применение не может привести к достижению оптимальной результативности. Изготовленные по специальному заказу системы, предназначенные для увеличения плеча силы на шатуне или оси передней звезды в 3-часовом положении и снижении плеча силы на шатуне или оси передней звезды в 9-часовом положении, обеспечивали повышение экономичности/КПД и результативности педалирования. Новое в системе спортивной подготовки велосипедистов-шоссейников: отечественный и зарубежный опыт Выпуск 4 Составитель: доктор педагогических наук, профессор А.И. Погребной Переводчик: Е.В. Литвишко Ответственный редактор Технический редактор Корректор Оригинал-макет подготовил Подписано в печать Формат Бумага для офисной техники Усл. печ. листов……Тираж …. Заказ ….. |
Похожие:
 | Криминалистика. Часть Раздел Криминалистическая тактика : рабочая тетрадь для выполнения лабораторных заданий/ Г. М. Меретуков, В.... |  | Российской Федерации, федеральными законами или установленной Правительством Российской Федерации квотой на образование иностранных... |
| КубГУ, а также ряда вузов г. Краснодара и региона. Научные статьи характеризуют в целом междисциплинарность гуманитарного знания,... | | А. В. Гусев профессор кафедры криминалистики фгкоу впо «Краснодарский университет мвд рф», канд юр наук, доцент |
| А. В. Гусев – канд юр наук, профессор кафедры криминалистики фгкоу впо «Краснодарский университет мвд рф» | | Настоящие Правила разработаны на основании действующего жилищного законодательства и нормативных актов Российской Федерации, Устава... |
| В. О. Осипян, доктор физико-математических наук, доцент (Кубанский государственный университет) | | Сельское хозяйство; 35. 06. 04 Технологии, средства механизации и энергетические оборудование в сельском, лесном и рыбном хозяйстве;... |
| «Амурский государственный университет» (далее Университет) и их пребывания на территории Российской Федерации | | Правила) регламентируют прием граждан Российской Федерации, иностранных граждан и лиц без гражданства (далее вместе – поступающие)... |