Технические средства оценки скоростно-силовых качеств в ударных видах спортивных единоборств

УДК 796.83:796.85

И. Я. Хасаншин, И. А. Зенуков

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОЦЕНКИ СКОРОСТНО-СИЛОВЫХ КАЧЕСТВ В УДАРНЫХ ВИДАХ СПОРТИВНЫХ ЕДИНОБОРСТВ

Ключевые слова: спортивные единоборства, тренажеры, сила удара, ударный импульс, простая двигательная реакция.

Представлены разработанные авторами конструкции спортивных тренажеров для оценки динамических параметров удара в единоборствах. Исследованы педагогические аспекты внедрения тренажеров в учебно-тренировочный процесс подготовки спортсменов. В двух группах одной спортивной квалификации, которые занимались по одинаковой программе, проводилось тестирование силовых и скоростных параметров удара. В первой группе тестирование проводилось только 2 раза - вначале и конце 3-месячного цикла, а во второй - 1 раз каждую тренировку. В результате было обнаружено то, что во 2 группе рост динамических характеристик удара превышает значения 1 группы в 2 раза.

Keywords: combat sports, sport simulator, force of impact, shock pulse, simple motor response.

Developed by the authors presented the design of sports simulators to evaluate the dynamic impact parameters in the martial arts. Investigated the pedagogical aspects of the implementation of simulators in the training process of training athletes. In both groups a sports qualification, who were engaged in the same program, tested the power and speed of impact parameters. In the first group of tests were carried out only 2 times - at the beginning and end of a 3-month cycle, and the second - 1 time every workout. As a result, it was found that in group 2 growth dynamic performance impact is greater than the value of Group 1 in 2 times.

Введение

Ударные виды единоборств отличаются большим разнообразием тактико-технического арсенала, правил проведения спортивных поединков, методических подходов к тренировкам. Однако,для всех единоборств одними из ключевых факторов эффективного ударного воздействия являются скоростно-силовые качества спортсменов.

Быстрота и сила удара зависят от множества взаимосвязанных параметров и требуют для своего развития комплексных тренировочных

мероприятий, включающих в себя психологическую подготовку, общефизические и специальные упражнения. Такое многофакторное пространство тренировочных воздействий требует постоянного контроля эффективности применения того или иного методического подхода. То есть требуется количественная оценка развития силовых и скоростных ударных качеств спортсменов.Важность этой стороны тренировочной деятельности стимулировали активность исследователей, и в результате появилось множество интересных технических решений.

Если говорить об измерении силы ударных воздействий, то в основе всех тренажерных устройств применяются два общих принципа-измерение деформации и определение динамических характеристик перемещения мишени в поле силы тяжести при ударе. Впрочем, эти принципы лежат в основе любых измерений силы, так как, известно, что сила - это мера действия одного тела на другое, в результате которого происходит изменение скорости и/или деформация. Несмотря на то, что принципа всего два, эти принципы реализовывается в многочисленных и разнообразных методах измерения деформации и изменения скорости и ускорения мишени, применения различных материалов мишени.

Для иллюстрации основных направлений научного поиска в этой области можно привести патентный обзор некоторых технических решений, как результатов практической реализации исследований. Часто применяются гидравлические боксерские мешки, наполненные водой, при ударе мешок деформируется и по изменению давления воды можно однозначно судить о силе ударного воздействия.

Рис. 1 - Тренажеры для измерения силы удара

мишенях исследователи применяют различные, часто оригинальные способы измерения давления. К примеру, в [1]в качестве датчика давления установлен звуковой пьезоэлектрический излучатель мембранного типа, снабженный подмембранной камерой (рис. 1а). На рис.1 а обозначены 1 - опора, 2 - эластичная капсула, выполненная из вязкоупругого несжимаемого материала, 3 - кожаный кожух, 4 - датчик, 5 -выход датчика.

В [2] предлагается ударный снаряд с наполнителем, внутри которого расположена упругая капсула, наполненная жидкостью, в полости

которой размещен датчик давления, связанный с устройством индикации с помощью одного или нескольких функциональных преобразователей его сигнала. Отличительной особенностью его изобретения является наличие гасителя вибраций, которые возникают при ударе в жидкости.

Из реализаций измерения силы удара по изменению скорости движения мишени можно привести патент силового тренажера для измерения динамических параметров удара[3]. На рис. 1б. датчик ускорений 2 и блок обработки сигнала 3 неподвижно закреплены в едином жестком и массивном корпусе 4, жестко закрепленном на мешке 1. В качестве датчика могут быть выбраны интегральные емкостные трехосные акселерометры, высокая линейность и точность которых позволит обойтись без калибровки.

В патенте также предлагается для увеличения точности измерений в случаях, когда удар оказался направлен не в центр тяжести мешка и часть энергии удара ушла на вращение мешка, возможна установка дополнительно одного или двух датчиков угловых ускорений, с помощью которых учитывается сила, вращающая мешок вокруг вертикальной и горизонтальной оси и энергия этого вращения. Датчики в этом случае могут быть расположены на диске, с помощью которого корпус крепиться к мешку. Один датчик расположен в центре диска, а другой - на краю.

Достоинство этого тренажера заключается в том, что удары по мешку можно наносить не в определенном, а в любом направлении, кроме ударов сверху. Хотя, используя другую конструкцию подвеса мишени, можно измерять силу и таких ударов.

Как известно, с какой силой наносится удар по мишени, с той же силой мишень наносит удар по ударному сегменту тела. Именно этот принцип лежит в основе оригинального решения, представленного в патенте на полезнуюмодель [4]. Автор патента производит оценку силы удара по деформации боксерской перчатки, с установленными внутри перчатки датчиками.

Скоростные качества удара являются сложной интерференцией множества факторов: силовых, психологических, физиологических, и зависят от свойств внимания, быстроты реакции, скорости ударного сегмента тела. Технические решения направленные на определение и развитие скоростных качеств спортсменов-единоборцев уже невозможно свести к двум основным принципам, как в случае с тренажерами для силы удара. Но что можно отметить, исходя из обзора предлагаемых решений, комплексных тренажеров, которые бы проводили оценку скоростных и силовых качеств не так много, а те, что есть - отличаются технической сложностью.

Конструкция тренажера для оценки скоростно-силовых качеств спортсменов

Авторы статьи разработали тренажер для оценки и развития силы и скорости ударов в ударных видах единоборств. Это ударная подушка с

автономной электронной системой измерения силы удара, быстроты простой двигательной реакции, со светодиодной шкалой и индикацией (рис. 2). Часто этот спортивный тренажер называют макиварой, также, как японское традиционное тренировочное устройство для отработки ударов.

На рис. 2 обозначены 1 - ударная мишень, 2 - лямки для крепления на стене или руках, 3 -жидкокристаллический дисплей, 4 -светодиодная индикация уровня силы удара. При ударе на дисплей выводится точное значение ударного импульса и силы удара. Светодиодная шкала состоит из 8 светодиодов, которые загораются последовательно в соответствии с величиной силы удара. В тренажере установлена система беспроводной связи, и данные передаются по ЫийооШ-каналу в компьютер, где обрабатываются в разработанной авторами программе.

Рис. 3 - Принципиальная схема работы тренажера

Принципы работы тренажера показаны на рис. 3. Внутри ударной подушки 1 находится пневматическая камера 2, при ударе камера деформируется, давление в ней увеличивается пропорционально силе удара. Давление измеряется при помощи датчика давления 3. Данные датчика давления преобразуются в аналого-цифровом преобразователе микроконтроллера 4.

Микроконтроллер осуществляет передачу поЫийооШ-каналу в компьютер 6 информации о давлении в пневмокамере, а также управляет выводом данных на дисплее 5 и светодиодной шкале 7.

В отличие от известных аналогов данный тренажер является ударной подушкой, которая может удерживаться в руках. Это придает удобство в тренировочном процессе, однако снижает точность измерений, так как сила удара будет зависеть от веса спортсмена, который держит тренажер, и жесткости удержания в руках. Однако, в тренировочном процессе важнее не абсолютная величина силы удара, а динамика её развития. К тому же, для получения более точных данных можно тренажер укреплять на стене.

Тренажер также отличается тем, что производит оценку не только динамических параметров удара, но и скоростных качеств у спортсменов. В этом режиме в тренажере генератор случайных чисел через различные случайные промежутки времени зажигает светодиодную шкалу. Спортсмен должен как можно более быстро нанести удар определенной силы и «погасить» светодиоды. Прибором фиксируется время от момента зажигания светодиодов до удара. Данные времени индицируются на дисплее и посылаются в компьютер.

Это время является временем простой двигательной реакции, которая, как известно, представляет собой реакцию, когда требуется заранее известным способом ответить на заранее обусловленный сигнал. Быстрота двигательной реакции имеет огромное значение в любой спортивной деятельности, а в единоборствах часто является ключевым фактором победы. Поэтому количественная оценка двигательной реакции - это один важнейших параметров подготовки спортсменов высокой квалификации.

Педагогический эксперимент по применению тренажера в тренировочном процессе

Целью эксперимента являлось исследование того, будет ли сам факт точного определения силовых и скоростных качеств способствовать более быстрому прогрессу спортивных результатов.

Для проведения эксперимента были отобраны две группы по 10 спортсменов возрастной категории 18-20 лет, одинаковой спортивной квалификации, занимающихся каратэ.

Направленность тренировок выбрана скоростно-силовая, программа учебно-тренировочного процесса была одинакова в обеих группах.

В первой группе проводилась оценка максимальной силы удара, ударного импульса, времени простой двигательной реакции, времени импульса удара, а также интегрального показателя, предложенного в [5] - коэффициента эффективности силы удара один раз за каждую тренировку в течение 3 месяцев. Во второй группе такое тестирование проводилось 2 раза - в начале трехмесячного мезоцикла и в конце.

По [5] максимальная сила - максимальное приложение силы к мишени в момент удара.Время нарастания максимальной силы удара - фиксируется время от начала подачи сигнала домомента касания мишени кулаком, в нашем эксперименте - это

фактически время простой двигательной реакции. Время импульса удара - это время от начала удара до достижения максимальной силы. Тогда коэффициент эффективности силы удара:

кй = Ртах/

где кейй [усл. ед.] - коэффициент эффективности силы удара, Ртах [Н] - максимальная сила, 1 [мс] -время нарастания максимальной силы удара, 1[Н-с]-ударный импульс, ^[мс] -время импульса удара.

По истечении трехмесячной учебно-тренировочной программы в обеих группах были проведены контрольные тесты.

Рост силы удара, ударного импульса и времени простой двигательной реакции был отмечен в обеих группах, однако в первой группе, где проводились постоянные приборные измерения, этот рост был более значителен.

Осредненные результаты тестовых исследований 1 группы, в которой не применялось измерение силовых и скоростных параметров удара, представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Результаты тестовых исследований без измерения параметров удара

%

Показатели 1 тест 2 тест измен ения

Максимальная сила, Н 884,7 997,9 11,3

Время нарастания максимальной силы, мс 16,9 14,6 -15,8

Ударный импульс, Н-с 36,6 37,8 3,2

Время импульса удара, мс 41,4 37,9 -9,2

Коэффициент эффективности силы удара, 9,3 11,1 15,6

усл. ед.

Осредненные результаты тестовых исследований 2 группы, в которой применялось постоянное измерение силовых и скоростных параметров удара, представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Параметры удара в двух тестовых испытаниях

Показатели 1 тест 2 тест % измен ения

Максимальная сила, Н 848,5 1153,3 26,4

Время нарастания максимальной силы, мс 16,6 14,2 -16,9

Ударный импульс, №с 39,4 41,4 4,9

Время импульса удара, мс 46,4 35,9 -29,2

Коэффициент эффективности силы удара, усл. ед. 8,3 12,6 34,2

Из сопоставления результатов эксперимента легко видеть, что разница в приросте таких показателей, как максимальная сила и коэффициент эффективности удара, составляет практически более 100%.

В ходе спортивной подготовки проводятся разнообразные виды контроля, в том числе уровня и динамики технико-тактической и физической

подготовленности. Анализ результатов контроля проводится на основании оценки зависимости между приростами достижений в тестах, с одной стороны, и тренировочными воздействиями - с другой. В процессе сопоставления выявляются зоны нагрузок и упражнения, применение которых привело к увеличению спортивных результатов, показателей работоспособности и т. п.

Тогда результаты исследований можно объяснить тем, что контроль специальных физических упражнений тесно связан с планированием. В данном эксперименте не производилась коррекция программы тренировок в соответствии с результатами тестов. Однако сами спортсмены, зная значения динамических характеристик ударов, моделируют свое физическое и психологическое состояние для достижения более высоких результатов. Данные результаты можно использовать в дальнейшем для модернизации занятий физической культурой для студентов никогда ранее не занимавшихся спортом [6], а также для формирования мотивационно-ценностного отношения к физкультурно-спортивной

деятельности в учебное и вне учебное время [7].

Литература

1. Патент на изобретение ЯИ 2265470 по заявке 2005100304/12, 11.01.2005.

2. Патент на изобретение ЯИ 2292932 по заявке 2006104295/12, 14.02.2006.

3. Патент на изобретение ЯИ 2359728 по заявке 2007134234/12, 13.09.2007.

4. Св. на пол.модель ЯИ 134064 по заявке 2013124582/12, 28.05.2013.

5. В.Г. Пашинцев, Удары пушечной силы. Методика увеличения силы удара. Советский спорт, Москва, 2007. 96 с.

6. Рахматуллина Л.Ш. Обеспечение оздоровительной направленности студенток вузов различных групп здоровья / Л.Ш. Рахматуллина, А. Д. Лифанов // Вестник Казанского Технологического университета. 2014. -т.17. - №12. - С.354-356.

7. Наговицын Р.С. Модернизация занятий физической культурой в нефизкультурном вузе для успешного формирования мотивационно-ценностного отношения к физкультурно-спортивной деятельности/ Р. С. Наговицын, И.В. Ипатов // Вестник Казанского технологического университета. - 2011. - №24. - С. 355361.

© И. Я. Хасаншин - к.т.н., доц. кафедры Физического воспитания и спорта КНИТУ; И. А. Зенуков - к.т.н., доцент, зав. кафедрой Физического воспитания и спорта КНИТУ, zenukov@kstu.ru.

© I. Ya. Khasanshin - the candidate of technical sciences, associate professor of the department "Physical education and sports" KNRTU; I. A. Zenukov - the candidate of technical sciences, the head of department "Physical education and sports", KNRTU, zenukov@kstu.ru.