Цифровая диагностика КОО хода на тредбане.

В середине февраля в Инновационном центре ОКР состоялось тестирование одного из московских мастеров спорта по биатлону. Целью ставилась проверка информативности мониторинга регистратором ускорений  динамики внутрицикловых ускорений в беге спортсмена коньковыми ходами на широкой ленте тредбана Rugby. Результаты опубликованы в сборнике материалов X научно-практической конференции по биатлону ИФКСиТ СФУ, Омск, 26 апреля 2022. 

Вкратце, подтвердились воспроизводимость кинетических индексов продвижения и адекватный их отклик на изменения скорости ленты. Рост продвигающих силы, импульса силы, мощности и стоимости сердечного сокращения в ньютонах соответствовали трансформациям ускорений и торможений атлета по мере нарастания интенсивности нагрузки. Приращения и падения внутрицикловых скоростей в рабочих и подготовительных фазах движений выражались импульсным характером продвижения спортсмена по равномерно бегущей ленте небольшими циклическими подъездами-отъездами вперед-назад.

Помимо цифровых индексов программное обеспечение, в режиме последующей аналитики, экспонировало среднецикловые графики трех линейных и трех угловых ускорений по локальным осям спортсмена, а продвигающее ускорение пересчитывалось в системе координат Земли. Динамика всплесков и затуханий графиков структурно соответствовала графикам элитных спортсменов на тредбанах, асфальте и на снегу. В некоторых фазах движений характер приращений и потерь продольной скорости тестированного биатлониста заметно отличались от модельных.

В качестве последних использовались графики 13-ти лыжников второго-третьего составов Норвегии 2016 года на тредбане [3], 2-х мастеров спорта команды АBST зимой 2019 в Битце, 12-ти мужчин основного и резервного составов биатлонистов СБР на асфальте летом 2020 года в Демино, а также лучших юниоров СБР в подготовительном сезоне 2021-22, там же.

По неслучайному совпадению, синхронно отличиям графиков ключевые положения частей тела биатлониста также выпадали из стандартного рисунка соответствующих действий элитных спортсменов. Иными словами, отклонения кинетической подосновы КОО хода тестированного биатлета отражали его кинематические разночтения с модельными раскадровками. 

Протокол тестирования нарастающей скоростью был выстроен под ступенчатые обследования ПАНО или МПК. Теоретически, объединеный тест не только функциональной, но и технической подготовки спортсмена должен вывести мониторинг наработанных спортсменами качеств и их реализации в продвижение на новый уровень информативности. Цифровая диагностика технических действий на скоростях от оптимальных до пороговых способна качественно усилить практику совершенствования спортивного мастерства.

Исходя из поставленных задач, МС по биатлону непрерывно пробежал на лыжероллерах Swenor skate 2 коньковым одновременным одношажным ходом (КООХ) в подъем ленты 3º, ступенями по 2 мин на скоростях от 9 до 17 км/ч.

1. СТАБИЛЬНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ ДЕЙСТВИЙ

Один из показателей технического мастерства спортсмена – стабильность его действий на отрезках постоянной скорости и рельефа. Какой бы индивидуальностью и своеобразием техники не объяснялись отдельные движения, если в каждом цикле воспроизводятся по-разному, они проблемны.

рис. 1 Теплограммы изменений модуля результирующего вектора ускорений в циклах КООХ пяти нечетных ступеней отражают его наименее стабильные участки (отмечены красным пунктирным овалом). Тонкие линии обозначают ускорения и торможения в каждом цикле, зоны их наибольшего разброса свидетельствуют о нестабильности действий. Четные ступени скорости вписываются в ту же тенденцию. Математический модуль изменений скорости испытывает влияние притяжения Земли и поэтому его “ноль” по оси ординат пролегает на уровне 1g. По оси абсцисс выражена долевая градация общего времени циклов.

  Теплографики бега МС по биатлону техникой КООХ показывают наибольший разброс ускорений в диапазоне 30–57 % общего времени цикла (ОВЦ) на всех скоростях, от разминочной до соревновательной. Согласно структуре КОО хода [1, с.58-59], [2, https://www.skisport.ru/news/blog-rudberg/69149/], в этом диапазоне ОВЦ биатлонист: – отталкивался правой ногой в первом шаге; – переходил на очередную опорную левую ногу; – выпрямлялся в свободном скольжении на левой ноге; – приступал к замаху руками на постановку палок в прокате правого шага.

Неуверенность выполнения перечисленных действий могла быть вызвана целым рядом причин: от недостаточных усилий в отталкиваниях правой ногой до неоптимальных расположений тела в последующих фазах действий. Забегая вперед, в этом спектре самоощущение отталкиваний обеими ногами равной силой было обманчивым. Аналитика приращений продольной и боковых скоростей показала превалирование усилий во втором шаге. Равно, как и неуверенные расположения тела в прокатах и переходах могли быть вызваны не только неверной мнемо-установкой на их выполнение, но и попросту нехваткой реактивного импульса сил отталкивания на динамичный взлет к последующему замаху руками.

Исходя из такой многовариантности, дальнейшая аналитика перешла в стадию составления раскадровок проблемных, с точки зрения стабильности, фаз движений и граничных положений тела, их разделяющих (рис.2).            

2. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ ОТКЛОНЕНИЯ В НЕСТАБИЛЬНЫХ ДЕЙСТВИЯХ

На рисунке 2 представлены спорные положения тела. Если бы спортсмен располагался здесь в соответствии со стандартами мировой элиты, высока вероятность, что действия и движения в десятых долях секунды меж ними были бы также стандартны.

рис. 2  Раскадровка второй половины левого шага КООХ на крейсерской скорости 15 км/ч,, в которой, как и на других скоростях, графики обнаружили наименьшую стабильность действий МС по биатлону. Поверх граничных положений тела отрисованы модельные расположения частей тела спортсменов мировой элиты в эти моменты.

Обращают на себя внимание три визуальных разночтения фронтальной проекции действий МС РФ с мировой элитой: – а) неполное приведение маховой ноги к опорной в нижней точке подседания (гр.п.4); – б) встречное отклонение туловища к опорно-толчковой ноге в жимовом коньковом отталкивании (гр.п.4–5); в) – переход в свободное скольжение подогнутым внутрь коленом левой опорной ноги (гр.п. 6, 7).

а) Забегая вперед, отметим, что продвигающие сила и ускорение поясницы в левых шагах сначала были равны правым на разминочной скорости, но с её увеличением постепенно отставали от последних, достигнув разницы в 4% на скорости 17 км/ч. Трудно сказать, насколько именно левая маховая нога, предварительно не полностью приведенная, уменьшала импульс силы последующего выпада ею на приземление. Однако несомненно, что уменьшение пути разгоняемого центра масс левой маховой ноги снижало потенциальный вклад импульса силы этого действия в общее продвигающее ускорение поясницы. Отметим, что летом многие не приводят вплотную к опорной стопе маховую, опасаясь что задние колеса л/роллеров мешают сведению пяток на манер “зимнего” скрещивания плоских задников лыж.

б) В статье https://www.skisport.ru/news/blog-rudberg/104557/ на рисунках 3, 6 представлены образцовые поперечные отклонения сильнейших норвежских гонщиков в положениях постановки палок, подседов и окончаний коньковых отталкиваний. Их стоп-кадры иллюстрируют постепенное наращивание угла поперечного отклонения не только голени опорно-толчковой ноги, но и, в линию с ней, бедра и туловища. В отличие от норвежцев, наш биатлонист, начиная с подседания и вплоть до отлета палок, пытался развить боковую силу в коньковом отталкивании, отклоняясь туловищем в сторону к толчковой стопе, а не от неё. Этим он перегружал стопу, к тому же снижая на ней боковую и продольную составляющие своих усилий. Если бы спортсмен отклонялся вбок всем телом по разметке белыми линиями, кинематика его конькового отталкивания ногой во фронтальной проекции выглядела бы безупречно.

в) С начала приземления на опору левой ноги у нашего биатлониста проявляется и “болезнь” подогнутого колена. К моменту отлета правой толчковой стопы и перехода в свободное скольжение левое колено очевидно смотрит вперед, тогда как носок ботинка закономерно отведен вбок на половину конькового угла разведения обеих стоп. Такое расхождение морфологически провоцирует отклонение стопы вовнутрь. Чтобы убедиться в этом, достаточно в стойке на полусогнутой ноге поводить её коленом из стороны в сторону, наблюдая при этом за стопой. Её перпендикулярное положение на опоре обеспечивается согнутым коленом, смотрящим вперед-вбок по ходу туда же, куда и носок стопы. Летом полукруглый профиль лыжероллерных колес еще прощает поперечные отклонения опорных стоп. Но, если привычка “иксования” переносится на зимнюю технику, даже небольшое отклонение голени внутрь преждевременным кантованием лыжи повышает её торможение неравномерностью загрузки скользящей поверхности. Причем, именно в той фазе, где скольжение должно быть наиболее свободным.

3.       ПОФАЗОВАЯ ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКИХ ДЕЙСТВИЙ КООХ

Насколько подробно кинематика действий нашего биатлониста отражалась графиками линейных и угловых ускорений показано на рисунке 3, где приведен отдельно взятый 25-й цикл, характерный для большинства остальных на крейсерской скорости 15 км/ч.

рис. 3  Графики продольных ускорений (верхние бирюзовые), боковых (верхние красные) и вертикальных (верхние зеленые) в привязке к продольным наклонам поясницы (нижние красные графики) и её поперечным отклонениям от вертикали (нижние синие) в одном из 53-х циклов на скорости 15 км/ч тестированного МС по биатлону.

График продольного ускорения (верхний бирюзовый) обнаруживает неравномерное распределение общего времени цикла по шагам: левый шаг значительно короче правого (черные вертикальные пунктиры). Динамическое отличие приходится на торможения в фазах свободного скольжения и проката с замахом руками на постановку палок (падение скорости 0,43 м/с в торможении вплоть до начала ускорения замаха (красный вертикальный пунктир на максимальной скорости разгибания туловища в левом шаге против 0,51 м/с в правом). Дальнейшая аналитика прояснила, что эта тенденция постепенно нарастала на всех ступенях скорости.

Сравнения быстроты подседаний по скорости кратковременного затухания вертикальных ускорений (зеленые вертикальные пунктиры) указывают на заторможенность этого действия в левых шагах, по сравнению с правыми. В правом шаге 25-го цикла разгрузка поясницы при максимальной скорости подседания достигала минимальной отметки 0,4g, после чего вертикальное ускорение резко увеличивалось. В левом шаге подседание слабее компенсировало притяжение поясницы к Земле, до уровня отметки 0,5 g.

Создание вертикального упора и поддержка отталкивания палками в левых шагах выполнялся меньшими наклонами туловища, чем в правых (нижний красный график, диапазоны наклона 19º против 22º) и меньшей же угловой скоростью при этом ( амплитуды 97º/с против 115º/с).

Поперечные отклонения поясницы (нижний синий график, 6º) в поддержку коньковых отталкиваний левых шагов были в полтора раза на 3,4º меньше, чем в правых. Причем, основная часть отклонений в левую сторону выполнялась во время подседания, что само по себе правильно (рис. 3 гр.п.4). Но далее, по ходу конькового отталкивания (после пиков продольного наклона), достигнутое поперечное отклонение влево практически не нарастало, а к моменту отлета палок (вертикальный бирюзовый пунктир) еще и отыгрывалось встречным отклонением вправо (рис. 3 гр.п.5). В правых шагах гироскоп продольной оси регистрировал более гармоничные нарастания поперечных отклонений поясницы вправо на 9,4 градуса.

В качестве модельного развития линейных и угловых ускорений техникой КООХ на рис. 4 рассмотрена кинезиограмма 7-го из 14-ти циклов кратковременного ускорения одного из самых быстрых и техничных МСМК по по биатлону в прямой подъем 3-5 градусов на асфальтовом круге в Демино, 2020 г.

рис. 4  Модельные графики продольных, боковых и вертикальных ускорений одного из наиболее техничных МСМК РФ по биатлону на асфальте, в привязке к продольным наклонам поясницы и её поперечным отклонениям от вертикали.

Динамика кинетической подоплеки двигательной активности КОО хода в исполнении МСМК по биатлону характерна симметрией его полуциклов - правого и левого шагов.

Амплитуду и скорость выполнения подседаний сразу после вонзания штырей в асфальт отражают три графика:

– удары постановки палок на опору кратковременно, на 0,07с создания вертикального упора, притормаживали скорость продольных наклонов поясницы (нижний красный график, гр.п.3, здесь в согнутых положения туловища выполнялись протяжки разгружаемых опорных стоп вперед);

– продольные торможения в эти мгновения несколько снижали тенденцию падения скорости (верхние бирюзовые графики, гр.п. 3), говоря этим об агрессивном характере постановки палок;

– в упоре палками МСМК разгружал поясницу так, что вертикальные ускорения падали до 0,05-0,15g (затухания верхних зеленых графиков вслед за постановкой палок).

Все эти тенденции проявлялись и в графиках тестированного на тредбане МС по биатлону, но в гораздо меньшей степени. Превалирование же технического мастерства МСМК выражалось более длительными и весомыми приращениями продольной скорости, и не одним, а тремя всплесками усилий отталкиваний: – работой плечевым поясом во время максимальной скорости продольных наклонов (красные вертикальные пунктиры, гр.п. 4), – всплеском максимальных ускорений в результате отталкиваний руками и ногой (бирюзовые вертикальные пунктиры, гр.п.5); – финальными разгибаниями туловища в моменты отлетов толчковых стоп от опоры (бирюзовые вертикальные пунктиры, гр.п.6).

Ни первый, ни третий из перечисленных всплесков приращений продольной скорости МС на тредбане не демонстрировал.   

Из нереализованных резервов технического мастерства МСМК по биатлону в том ускорении обращают на себя внимание недостаточно активные ускорения замаха в обоих шагах (они не превышали среднецикловой скорости, гр.п.2) и повышенный боковой тренд отталкивания в более слабом правом шаге: приращения боковой скорости в нем, отнесенное к продольной (1,37/1,27м/с = 1,08) намного превышало образцовый продольный тренд в левом шаге (0,99/1,29м/с = 0,77). Ту же ошибку в отталкивании левой ногой в правом шаге демонстрировал на тредбане и МС по биатлону: 1,01/0,87 = 1,16 против 0,86/0,84 = 1,02.

4.        РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОШИБКАМ В ТЕХНИКЕ КООХ

Общеизвестно, что врожденные иннервация и морфология правой и левой сторон тела асимметричны. Ведущие руки и ноги, как следствие наиболее частого и комфортного применения, обладают большей мышечной массой и являются водителями темпового и силового режимов. Исходя из этого, вторыми шагами циклов несимметричных двухшажных ходов спортсмены закономерно выбирают отталкивания своими сильными сторонами. Необходимо отметить, что смены ходов КОДХ в подъем – КООХ – КОДХ равнинный и обратно выполняются поэтому после отталкиваний сильной ногой.

В рамках этой логики, отсечками циклов двух кинематически симметричных шагов КОО хода выбраны также основные стороны. Кинетические показатели в них доминируют у подавляющего большинства спортсменов и могут служить в первую очередь достижимыми ориентирами в работе над техникой первых шагов.

Исходя из всего вышеизложенного, в рекомендациях тестированному МС по биатлону к исправлению технических действий в КООХ были обозначены следующие ключевые моменты:

– далекая подача тела вперед в замахе руками не самоцель и, если вслед за этим спортсмен не успевает принимать себя на палки, разгружать и разгонять опорные стопы, следует в первую очередь отдавать приоритет разучивания  этим действиям в подседаниях;

– с момента постановки палок и до их отлета необходимо постепенно отклоняться всем туловищем вбок от опорно-толчковой стопы, как на то указывают поперечное отклонение голени;

– к моменту окончания подседаний маховые стопы и колени следует приводить вплотную к опорным;

– отталкивания руками поддерживать подседаниями и наклонами туловища мнемо-установкой на более сильные приложения усилий первых шагах, чтобы на самом деле лишь уравнивать их со вторыми шагами циклов КООХ;

– приземляя очередную опорную ногу и в дальнейшем прокате на ней следует отворачивать согнутые колени вбок на те же углы вполовину конькового разведения, что и носки стоп, накрывая их коленями не только в боковой, но и фронтальной проекции.

5.                            ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ ВЫВОДЫ

Параллельно с визуальной оценкой видео технических действий спортсмена в беге на тредбане были использованы офф-лайн опции ПО:

- термографики, вкупе с раскадровками видеосъемки во фронтальной проекции, подтвердили взаимосвязь нестандартно выполняемых движений с наименьшей стабильностью их кинетического отклика от цикла к циклу;

- графическая отрисовка линейных и угловых ускорений представила возможной аналитику ряда кинетических, биомеханических и кинематических параметров в динамике их внутрициклового развития и синхронизации.   

Кинезиограммы методологически оказались близки кардиограммам. Графическая экспозиция двигательных действий лыжников настолько же информативна, как ЭКГ отрисовка частоты и периодичности сердечных сокращений с интервалами и амплитудами импульсов их возбуждающих. И там и там расшифровка графиков воссоздает наглядную картину внутренней подоплеки – как двигательной, так и функциональной деятельности организма.

В развитие предыдущих апробаций на лыжах и лыжероллерах в “поле”, тестирование спортсмена на тредбане подтвердило следующие выводы:

– аналитика внутрицикловых линейных и угловых ускорений поясницы спортсмена в беге техникой КООХ на тредбане позволяет пофазово оценивать отклик его действий и движений на мгновенные изменения продольной и боковых скоростей;

– динамика величин и характера изменений сил и ускорений, продвигающих лыжника позволяет фрагментировать ключевые действия и движения техникой КООХ, в наибольшей степени влияющие на приращения его мгновенных продольной и боковой скоростей.

Литература:

1. М.Рудберг, Свободным стилем. Коньковый одновременный одношажный ход в подъемы. М., изд.“Атлет-пресс”, кн., 85 с., ISBN 978-5-4253-0603-6, 2013 г.

2. М.Рудберг, блог https://www.skisport.ru/news/blog-rudberg/ 2016 - 2020.

3. Н.Myklebust, Quantification of movement patterns in cross-country skiing using inertial measurement units, Norvegian school of sport sience, 2016.