ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ КРУГОВОМУ ПЕДАЛИРОВАНИЮ В ВЕЛОСПОРТЕ
SIMULATOR FOR TRAINING CIRCULAR PEDALLING IN CYCLING

Изобретение относится к велосипедостроению, в частности к конструкциям педалей велосипедов.
Хорошая техника педалирования в велоспорте является основой для достижения высоких спортивных достижений. Результаты в соревнованиях зачастую на 6-8% зависят от эффективности данной техники.
Основу педалирования составляет создание крутящего момента на оси каретки для продвижения шатунов по окружности и имеет циклический характер, то есть состоит из повторяющихся в определенной последовательности движений. Цикл каждого оборота шатуна состоит из двух основных частей: когда нога давит на педаль и когда ее подтягивает, а также двух дополнительных: проводки и проталкивания педали. Всего существует четыре зоны приложения усилий при педалировании: I - нажим, II - проводка, III - подтягивание и IV - проталкивание.
Импульсные способы педалирования - способы, при которых усилие в цикле прерывается и прилагается в виде одного или нескольких импульсов, а также, когда гонщик осуществляет только вертикальные усилия на педаль. Круговое же педалирование отличается тем, что поступательные усилия, создающие крутящий момент на оси каретки велосипеда, прилагаются к шатуну во всех точках вращения по касательной линии к окружности. Во время каждого цикла педалирования происходит чередование работы мышц нижних конечностей, связанное с одновременным давлением и подтягиванием разноименных педалей.
Обладать совершенной техникой педалирования, которая является одним из основных критериев мастерства, может только спортсмен, обладающий большим соревновательным опытом и мышечной памятью, которой специально обучают на тренировках в течение достаточно длительного времени. Не обладая техникой кругового педалирования, велосипедист не в состоянии показать высокий спортивный результат.
Серийный велосипед имеет педаль, представляющую собой кривошипную систему (вал каретки связан жестко с шатунами правой и левой педали). Велосипедисту самому очень трудно оценить, какое усилие он прикладывает в фазе подтягивания педали.
Наиболее распространены велосипеды со стандартной конструкцией педалей, позволяющие прилагать усилия к педалям по всей окружности: вал каретки жестко связан с шатунами правой и левой педали [1, 2] и основным способом педалирования является круговое, при котором спортсмен старается прилагать усилия по всей окружности: вниз, назад, вверх и вперед.
Поступательные усилия при круговом педалировании, которые создают крутящий момент на оси каретки велосипеда, прилагаются к шатуну во всех точках вращения по касательной линии к окружности. Во время каждого цикла педалирования происходит чередование работы мышц, однако усилия при прохождении педалью верхней и нижней зон значительно уступают усилиям при нажиме в передней зоне.
Наиболее близким по технической сущности является тренажер, педальный механизм которого содержит размешенные с двух сторон рамы, независимые ценные передачи, которые кинематически связаны со средством создания нагрузки. Педалирование на нем невозможно, если делать акцент только на давление педалей [3].
Недостатками данного тренажера являются его громоздкость, стационарность, высокая стоимость, а также то, что он не обеспечивает прочного усвоения и надежной эксплуатации навыка в условиях соревнования, особенно в сложных, постоянно изменяющихся условиях спортивного поединка.
Задача изобретения - разработать и создать велосипедный тренажер, который позволит в кратчайшие сроки сформировать и закрепить технику кругового педалирования, повысить эффективность тренировочного процесса, осуществить визуальный контроль за одной из самых проблемных зон: зоны подтягивания педали.
Поставленная задача достигается тем, что для тренировок используют стандартный велосипед, который оборудован специальным механизмом, состоящим из устройства дозированного синхронного люфта шатунов (рычагов), на котором неподвижно закреплена ведущая шестерня. Один правый и один левый шатуны закреплены жестко на валу каретки, а два других разноименных шатуна закреплены на оси каретки подвижно (на фиг.1, 2 показаны отверстия для крепления подвижного шатуна 1). Дозирующее устройство люфта подвижного шатуна 2 и возвратная пружина 3 имеют свободный ход относительно оси каретки и закрепленных на ней неподвижно шатунов. На фиг.1, 2 также показаны отверстия с резьбой для крепления данного устройства на шатун велосипеда 4, место для его крепления в основное отверстие основного шатуна 5 и отверстие для педали 6.
Между подвижными и жестко закрепленными правым и левым шатунами расположены тензодатчики 7 (фиг.1, 2), показывающие усилие, с которым велосипедист давит на педали во всех четырех зонах кругового педалирования. С тензодатчиков сигнал поступает к передающему устройству и далее на компьютер, где преобразуется в специальные диаграммы. Компьютерная программа непрерывно контролирует силу приложения во всех точках кругового педалирования и результат усилий отражается на дисплее и сопровождается звуком. Возникает эффект обратной связи, когда велосипедист самостоятельно может обнаружить собственные ошибки, допущенные во время педалирования. Анализ отклонений позволяет определить уровень технического мастерства спортсменов.
Примеры конкретного выполнения. В декабре 2011 - марте 2012 гг. был проведен педагогический эксперимент, заключающийся в проведении экспериментов с интервалом в 1 месяц. В экспериментах приняли участие 14 велосипедистов в возрасте от 14 до 16 лет, имеющих разряд от третьего до первого взрослого. В ходе первого эксперимента велосипедистов разделили на 2 однородные группы: экспериментальную и контрольную. Методика подготовки контрольной группы осталась неизменной, а методика подготовки экспериментальной группы состояла из разработанного заявителями комплекса средств и методов по совершенствованию техники кругового педалирования. В конце педагогического эксперимента провели повторное тестирование технической подготовленности велосипедистов. В марте 2012 был сделан анализ результатов исследования, полученных и ходе исследования. На основе экспертного оценивания в ходе педагогического эксперимента изучалось изменение техники педалирования велосипедистов 14-16 лет (табл.1).
Таблица 1
Изменение техники педалирования в результате педагогического эксперимента
Группа
До эксперимента
После эксперимента
Контрольная
2,1
2,4∗
Экспериментальная
2,0<sup>x</sup>
3,2x∗
∗ - различия между группами достоверны
x - различия внутри группы достоверны
Как видно из таблицы 1, до педагогического эксперимента достоверных различий между средними баллами за технику педалирования не было зафиксировано. Это свидетельствует об однородности обеих групп, имеющих одинаковую технику педалирования. После проведения педагогического эксперимента наблюдается иная картина. В частности, зафиксировано достоверное улучшение (на 1, 2 балла) техники педалирования у спортсменов экспериментальной группы, и то время как в контрольной группе наблюдается лишь незначительная тенденция к улучшению данной техники. Статистически достоверные изменения в технике педалирования при сравнении контрольной и экспериментальной групп приведены на фиг 3a.
Кроме того, для оценки техники кругового педалирования измеряли количество «проваливаний» при педалировании (табл.2).
Таблица 2
Изменение количества «проваливаний» при педалировании
Группа
До эксперимента
После эксперимента
Изменение, %
Контрольная
17
15∗
11,8%
Экспериментальная
16<sup>x</sup>
6x∗
62,5%
∗ - различия между группами достоверны
x - различия внутри группы достоверны
Из табл.2 видно, что в результате педагогического эксперимента у спортсменов экспериментальной группы зафиксировано достоверное уменьшение количества проваливаний на 10 раз (62,5%), свидетельствующее об улучшении техники педалирования, в то время как в контрольной группе достоверно значимых изменений не было отмечено. Динамика количества проваливаний при педалировании приведена на фиг.3б.
Заявляемый тренажер позволяет сформировать навык непрерывного и возможно более равномерного приложения усилий к педали, направленных по касательной к окружности вращения на протяжении всего цикла, способствует эффективному обучению круговому педалированию. За счет дозированного люфта шатунов, создающих эффект потери опоры, мышечные механорецепторы велосипедиста мгновенно реагируют на это искусственно созданное событие, посылая афферентный сенсорный импульс, который быстро обрабатывается в нижней части ствола спинного мозга. Обратная двигательная реакция образуется в короткие сроки, так как формируется без участия высшей нервной системы, тем самым быстро восстанавливается первоначальное ощущение опоры, которая для человека является основополагающей. Тренажерное устройство действует на спортсмена таким образом, что вызывает в его работающих мышцах постоянный поток афферентных простых сенсорных импульсов, вызывающих ответную реакцию в виде последовательных двигательных актов, способных за короткий промежуток времени сформироваться в устойчивые двигательные действия, быстро преобразующиеся в умения и навыки. Применение же тензометрического метода регистрации усилий позволило определить величину и динамику усилий при прохождении педалью верхней и нижней зон.
Литература
1. Мартынов Г.М. Способы педалирования, их эффективность, освоение и применение в подготовке велосипедистов: Дис. … канд. пед. наук: 13.00.04: Малаховка, 1999, 169 с.
2. Архипов К.М. Велосипедный спорт / Архипов Е.М., Седов А.В. - М.: Физкультура и спорт, 1990. - 143 с.
3. Краснов В.Н. Применение велотренажерного комплекса в подготовке гонщиков в кросс - кантри / Краснов В.Н., Драндов Г.Л., Кожанов В.В., Яковлева И.Я. - Чебоксары, 2003, 119 с.