Научное обоснование и создание спортивно-оздоровительных тренажеров тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.08 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ

ГП 0/1

На правах рукописи

ЛЕЙКИН Марк Григорьевич

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ И СОЗДАНИЕ СПОРТИВНО-ОЗДОРОВИТЕЛЬНЫХ ТРЕНАЖЕРОВ

01.02.08 — Биомеханика

13.00.04 — Теория и методика ¡^¿хзическото воспитания, спортивной тренировки и оздоровительной физической культуры

Диссертация на соискание ученой степени доктора педагогических наук в виде научного доклада

Москва — 1993

РОССИЯСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ

На правах рукописи

ЛЕЙКИН Марк Григорьевич

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ И СОЗДАНИЕ СПОРТИВНО-ОЗДОРОВИТЕЛЬНЫХ ТРЕНАЖЕРОВ

01.02.08 — Биомеханика

13.00.04 — Теория и методика физического воспитания, спортивной тренировки и оздоровительной физической культуры

Диссертация на соискание ученой степени доктора педагогических наук в виде научного доклада

Москва — 1993

Работа выполнена в Симферопольском государственном университете Мшшстерстиа образованна Украины

Официальные оиноненты:

доктор педагогических наук, профессор И. П. Ратов доктор педагогических наук, профессор И. П. Дегтярев доктор педагогических наук, профессор А. Г. Ширяев

Ведущая организация — Государственная академия

физической культуры им. П. Ф. Лесгафта.

Защита состоится _• ¿-¿¿ ^/Р;?_ 199-^г.

¿/у ¿с-7 7

в 'У часов на заседании Специализированного Совета Д 046.01.01 при Российской государственной академии физической культуры по адресу: Москва, Сиреневый бульвар, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российской государственной академии физической культуры.

Доклад разослан «

Ученый секретарь Специализированного Совета кандидат педагогических наук,

доцент А. А. Ша ¡мппов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ. Обучение спортивным движениям - многогранный процесс, реализуемый в условиях механических взаимодействий спортсмена с ВНЕШНЕЙ ПРЕДМЕТНОЙ средой. Свойства этой среды определяют параметры механических взаимодействий, организующих адекватной интенсивности импульсационные потоки с рецепторов нервно-мышечного аппарата, обусловливающих в конечном итоге адаптационные сдвиги в системах организма и результативность педагогического процесса.

Целевыми исследованиями И.П. Ратова (1970-1992 гг.) внесен существенный вклад в теорию искусственной УПРАВЛЯЮЩЕЙ (И.П. Ратов, 1972) среды.

Значимый вклад в теорию и практику взаимодействий спортсмена со средой внесли В.Н.Ульянов, К.Ф. Слисаренко (1966); J.Paul (1966); K.B. Галибин (19S8); В.Т. Назаров (1973); НА Нельга, А.Г. Фала-меев (1978); В.А. Петров, ЮА. Гагин (1974); Е. Unold (1974); Н.Ф. Митина, ЮА. Ипполитов (1975); МА. Джафаров (1975); В.В. Кузнецов (1975); Ф.Я. Верховский, С.В.Трофимов (1974); Ф.К. Агашин (1977); А.В.Зинковский (1979); D. Grieve (1981); Н.Г. Сучилин, Э.В. Гостев (1981); ПА. Мельников (1982); R. Rodano (1982); K.B. Громов (1983); J. Groppel (1986); Е. Belogo-rock (1990); D. Gekson (1991); A.C. Аруин, В.М.Зациорский (1989); Г.И. Попов (1975-1992), работы которого посвящены формированию и совершенствованию целостных двигательных действий спортсмена за счет направленного изменения механических свойств предметной среды, т.е. за счет реализации ее объективно-необходимого свойства -УПРАВЛЯЕМОСТИ (М.Г.Лейкин, 1985). Это свойство обусловило логику расширения понятийного определения искусственной среды [1,2,3,18, 23, 30, 38, 39, 48], терминологически обозначив ее УПРАВЛЯЕМО-УПРАВЛЯЮЩЕЙ. Конструкцией и функцией такой среды [1, 2, 5, 6, 12, 17] в процессе создания и эксплуатации управляют с целью обеспечения (по принципу обратной связи и общебиологического принципа адаптации) направленного управления ею (средой) необходимыми параметрами и функциями спортсмена в процессе ОРГАНИЗОВАННОГО РЕГЛАМЕНТИРУЕМОГО НА МЕТРОЛОГИЧЕСКИ ДОСТОВЕРНОМ УРОВНЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.

В таком контексте в рамках спортивной педагогики любой тренажер следует рассматривать как конкретную реализацию одного из управляемых вариантов искусственной среды, предназначенного для спортивной тренировки и оздоровительной физической культуры.

В этапной работе С.П.Евсеева (1992) "Тренажеры в гимнастике" (Учебное пособие для высших и средних специальных физкультурных заведений, М., ФиС, 1992) рассмотрены конструкции множества гимнастических тренажеров и на основе анализа исчерпывающего библиографического материала (В.Г. Алябин, А.Д. Скрипко, 1979; А.Н. Ла-путин, 1986; Ф.Д. Лыско, 1979; Ю.З. Носиков, А.Т. Брыкин, 1972; И.П. Ра-тов, 1972; В.Л. Уткин, 1982; М.Г.Лейкин, 1985; Т.П. Юшкевич, В.Е. Васюк, ВА.Буланов, 1989; К.К. Платонов, 1961; Ф.П. Мамедов, 1986 и др.) и собственных исследований построены классификация гимнастических тренажеров, основанная на особенностях взаимодействий между ними и спортсменом, а матрица групп тренажеров (размер 63 х 15) - по сути своеобразная "таблица Менделеева", охватывающая существующие и отображающая свойства еще не созданных тренажеров.

Особый аспект использования тренажеров в системе многолетней подготовки спортсменов заключается в томХуправляемые взаимодействия гимнаста, занимающегося с тренажером, повышая потенциал его двигательных возможностей и их максимальную реализацию, сопряженно укрепляют слабые звенья ОДА и являются действенным средством профилактики спортивного травматизма [1, 2, 8, 16, 17, 36, 39, 41, 42]. Биомеханические механизмы таких травм, определяемые в основном взаимодействиями со средой, на необходимость выяснения которых обращали внимание H.H. Приоров, НА Бер-штейн (1964); З.С. Миронова (1974), за редким исключением (A.C. Обы-сов, АЛПименова, Ю.МАникин, 1970; В.Е. Сазонов, В.М.Зациорский, 1987; БА.Станков, 1977; Г.П.Воробьев, 1973) исследованы недостаточно по причинам отсутствия обобщающих исследований, общих решений, а также несоответствия сложности проблемы и методических подходов, применявшихся в работах. Например, обстоятельные работы Т.В. Федоровой (1989-1992), направленные на выявление травмоопасных зон ОДА юных гимнасток и рациональную их адаптацию оздоровительными воздействиями в тренировочном процессе, были бы существенно эффективней при анализе закономерностей биомехани-

ческих механизмов травм голеностопного и коленного суставов. Очевидно, что без знания механизмов типичных спортивных травм разработка системы их профилактики в учебно-тренировочном процессе (включая создание целевых тренажеров) не может выйти за пределы опыта и интуиции тренера. Значимость научного обоснования отмеченных факторов определяется и двуединостью таких тренажеров: гимнастический тренажер для развития, например, силы мышц лучезапястного сустава сопряжено с профилактикой его травматизма в экстремальных условиях выполнения соревновательного упражнения, столь же результативно (при соответствующей методике применения и адекватном дозировании взаимодействий) восстанавливает моторную функцию сустава в посттравматическом периоде [33,36].

Проблема научного обоснования и создания гимнастических тренажеров (включая тренажеры спортивно-прикладных для многих видов спорта и лечебной гимнастики), управляющих в тренировочном процессе переводом физических качеств спортсмена на высший уровень при сопряженном укреплении слабых звеньев ОДА (в спорте) и компенсации посттравматической (либо другого характера) недостаточности (в оздоровительной физкультуре) - актуальна и соответствует Сводному плану НИР Госкомспорта на 1986-1990гг., направление 2, Сводному плану НИР Министерства по делам молодежи и спорта Украины на 1991-1995гг., направление 2.3, тема 1.3.1.10 и 2.3,3,, направление 2.4, тема 2.5.2, плану НИР Научного Совета АН СССР (ны не РФ) по проблемам биомеханики, проблеме 7 "Соверенствование системы повышения спортивного мастерства студентов ВУЗов" (Приказ MB и ССО СССР от 17.05.85 г. N 322) и программе НИР Симферопольского государственного университета Министерства образования Украины по обоснованию и разработке гимнастических тренажеров.

Актуальность одного из аспектов этих программ целесообразно отметить особо. Очевидно, что оптимальные уровень и содержание механико-математического обеспечения спортивной педагогики могут быть реализованы лишь при адекватных опорных знаниях и исследовательских навыках спортивных педагогов. Поэтому, помимо прочего, внедрение в учебный процесс физкультурных ВУЗов и фа-

культетов результатов таких исследований должно рассматриваться в качестве их органического продолжения.

ГИПОТЕЗА ИССЛЕДОВАНИЯ - сформирована на представлении о том, что обеспечение возможности (непосредственно в процессе тренировки и обучения) метрологически детерминированного управления механическими взаимодействиями (вплоть до напряжении в звеньях ОДА) в системах "спортсмен-тренажер" обеспечит повышение педагогической эффективности воспитания двигательных качеств (как необходимого фундамента технической подготовки) и адаптацию ОДА к экстремальным нагрузкам в спорте, а также повысит педагогическую эффективность (при адекватных дозированиях и методике применения) восстановления нарушенной моторики в оздоровительной физической культуре.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ - взаимодействия в системах "спортсмен - искусственная управляемо-управляющая среда" в учебно-тренировочном процессе и оздоровительной физическои культуре.

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ - гимнастические тренажеры автора для направленного развития специальной силы и адаптации "слабых звеньев" ОДА к экстремальным нагрузкам в спорте и компенсации недостаточности моторных функции ОДА в оздоровительной физическои культуре.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЙ - установление закономерностей и зависимостей, необходимых для научного обоснования технических решении новых гимнастических тренажеров, их функционального наращивания и поэтапного развития для оптимизации специальной физической подготовки в спорте, оздоровительной физической культуре и на основе полученных результатов - разработка новых учебно-методических материалов для студентов и аспирантов спортивных ВУЗов и факультетов.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Для реализации поставленной цели и доказательства принятой гипотезы с позиций системного подхода и идеологии моделирования решались следующие задачи:

синтезирование обобщенной модели системы детерминирования и укрепления "слабых звеньев" ОДА в учебно-тренировочном процессе, детализация блоков всех уровней которой определяла содер-

жание и очередность количественного разрешения последующих задач работы;

построение расчетной модели системы "спортсмен-среда"; построение математической модели взаимодействий в системе "спортсмен-среда";

биомеханический анализ механизма травмы "слабого звена"

ОДА;

обоснование и разработка методики и техники исследования взаимодействия в системах "спортсмен-среда";

разработка и обоснование способов организации взамодейст-вий в системе "спортсмен-среда" и семейств новых тренажеров для развития силы приводящих руки групп мышц, тренажеров для рук, тренажеров для ног и пр.;

определение и усовершенствование с учетом результатов выполненных исследований терминологических определений ряда системных понятий биомеханики и педагогики спорта;

разработка на основе полученных научных результатов новых учебно-методических материалов.

МЕТОДЫ И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ: анализ литературных источников, патентный поиск, педагогические наблюдения, педагогические эксперименты (абсолютные, сравнительные, лабораторные, естественные), динамометрия, тензометрия, электромиография, ультразвуковая эхолокация, тетраполярная импедансная реопле-тизмография, пульсометрия, антропометрия, САН, фото-кино-видео методы, структурное программирование, механико-математическое моделирование, номографирование, математический анализ, математическая статистика.

В педагогических исследованиях на различных этапах в качестве испытуемых принимали участие студенты Луцкого педагогического института и Львовского института физической культуры (1973-1974), учащиеся специализированных ДЮСШ Крымского ОНО и Крымского Совета "Динамо" (1975-1987), студенты Симферопольского университета (1977-1993), учащиеся средних школ г. Симферополя (1984-1987), больные клинической больницы N 6 г. Симферополя (с типичными переломами трубчатых костей предплечья в постиммобили-зационном периоде, (1984) и Ялтинского НИИ физических методов ле-

чения им. И.М.Сеченова (с хроническими неспецифическими заболеваниями легких, 1984), рабочие и НТР НПО "Пневматика" (1987), здоровые люди, специально не занимающиеся спортом от дошкольного до преклонного возраста, гимнасты высокой квалификации - члены сборных команд Крыма, студенческой команды Украины (1983-1993). В абсолютном закрытом эксперименте по оценке многолетней динамики подготовленности высшего эшелона гимнастов к удержанию креста (табл. 1.1) в качестве объектов исследования были гимнасты высшей квалификации (вплоть до Мирового уровня).

Всего было проведено более 30 этапов педагогических экспериментов продолжительностью от недели (абсолютный эксперимент закрытого типа в условиях соревнований, табл. 1.1) до полугода (сравнительный параллельный эксперемент открытого типа лабораторного характера, табл. 2.4). Самостоятельный этап экспериментально-педагогической деятельности представлял собой многолетний (20 лет) естественный педагогический эксперимент, в существенной мере определяемый творческим сотрудничеством с преподавателями кафедр гимнастики, биомеханики и плавания Львовского, Московского, Ленинградского, Киевского, Днепропетровского институтов физическом культуры и пединститутов Одессы, Луцка, Кировограда. В ходе этого естественного эксперимента проводилось биомеханическое обоснование, конструирование, создание, функциональная наращиваемость и поэтапное развитие новых гимнастических тренажеров, педагогическая оценка их эффективности на всех этапах многолетней подготовки гимнастов и в оздоровительной физической культуре (эти работы на основе хоздоговорного финансирования выполнялись по заказам НПО "Пневматика" Минстанкинструментпро-ма СССР (изготовитель тренажеров), а также Крымского мединститута, Ялтинского НИИ физических методов лечения, больниц, школ, дошкольных учреждений (потребители тренажеров).

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В работе предложен и обоснован системный подход к решению научной проблемы обоснования и создания (на уровне изобретений), функционального наращивания и поэтапного развития тренажеров для спорта и оздоровительной физкультуры. В результате реализованы новые положения учебно-тренировочного процесса:

гомоморфная шестиуровневая обобщенная модель управления взаимодействиями в биомеханической системе "человек - управ-ляемо-улравляющая среда", структурные блоки подсистем каждого из уровней которой сформированы адекватно функциям своего иерархического уровня, отличающаяся тем, что функцией подсистемы четвертого уровня - конечного уровня силовой структуры взаимодействий является количественное определение напряжений iíaк конечного результата и меры механических воздействий, а детерминирование и детализация в конкретных частных задачах всех структурных единиц в шестиэтажной иерархии системы с реализацией уровневых связей позволяет верифицироать и позитивно оценить ее (модель) с позиций гомоморфизма;

расчетная модель упражнения "упор руки в стороны", принятого __ в качестве репрезентативного примера приводящих руки мышечных синергии, отличающаяся тем, что построена в виде обусловленного мышечными напряжениями, биомеханически полносвязного соединения с учетом антропометрии спортсмена и реальной геометрии гимнастического снаряда колец, и представляет собой салку на двух шарнирно-неподвижных опорах, распределение силовых воздействий на участках которой адекватно неравномерному распределению масс вдоль биомеханической цепи спортсмена, обусловленного объективными количественными закономерностями смещения масс от средин звеньев к их проксимальным концам. Эта модель обусловливает возможность количественного контроля подсистемы конечного уровня силовой структуры движения - напряжений во всех элементах морфологических звеньях ОДА, т.е. биомеханического детерминирования "слабых звеньев", проявляющихся в движении. Установлено впервые, что запас прочности "слабого звена" ОДА при выполнении исследуемого упражнения - проксимального отдела фиброзной части сухожилия короткой головки двуглавой мышцы плеча, составляет всего 1,12;

основные технико-методические требования, структура и расчетные модели ТСИ (технические средства измерения) в системе двух семейств тренажеров (а.с. NN 1131516, 1258440, 1546088, 1650161), отличающиеся тем, что установлены и сформированы с учетом обеспечения возможности реализации основных принципов

воспитания силы, непрерывной синхронной регистрации временных параметров и силовых взаимодействий, регламентированных метрологических характеристик и оптимального сопряжения со спортсменом и управляемо-управляющеи средой (здесь под оптимальным сопряжением подразумевается безразборная технология измерений, исключение влияния контроля на параметры функционирования системы "спортсмен-тренажер", обеспечение "рабочей позы" (структуры) осваиваемого упражнения;

новый параметр - коэффициент усиления тренажера (КУТ), численно равный отношению усилия, которое реализует спортсмен в искусственно созданных условиях, к аналогичному усилию, реализуемому спорт сменом в обычных условиях (КУТ>1). Установлен характ ер его изменения в диапазоне реальных условии тренировочных занятий, построены его расчетные аналитическая и графическая зависимости для конкре шых условий управляемо-управляющей среды (а.с. NN 1131516,1258440);

новый параметр - коэффициент тренажера, численно равный отношению усилия, которое реализует спортсмен в искусственно созданных условиях, к ег о весу К г < 1,0), построены его расчетные аналитические и графические зависимости для конкретных условий управ-ляемо-управляющей среды (а.с. NN1540088, 1650161,1600803);

установлено впервые, что измерения и контроль в структуре систем "спортсмен тренажер" могут быть реализованы на необходимом по мегрологическои достоверности уровне не только инструментальным, но и номографическим методом. Это позволяет значительно упростить технологию измерения и контроля, сделать ее доступной не только исследователю и тренеру, а также расширить понятииное содержание термина "спортивный тренажер";

понятийное содержание термина "спортивный тренажер", отличающееся тем, что в структуре тренажера регламентируется точность контроля, а не его вид: дополнительный термин "при инструментальном контроле" заменен дополнительным термином "при метрологически достоверном контроле" (обьективно предполагая в перспективе возможности разработки и комплексирования в тренаж ере и других видов контроля);

восемь семейств (20 наименований) новых, выполненных на уровне изобретений [53-72], тренажеров, отличающихся тем, "что в структуре ряда из них инструментальный контроль замещен номографическим, что значительно удешевляет и упрощает тренажеры, существенно повышает качество информации и позволяет реализовать в педагогическом процессе обе концепции организации тренажеров: определять степень подобия силовой структуры упражнения (коэффициент тренажера) и орг анизовывать оптимальную последовательность уровней подобия на всех этапах многолетнего тренировочного процесса;

четыре семейства номограмм управления взаимодействиями в системах "спортсмен-тренажер", отличающихся тем, что построены с учетом зависимостей от антропометрических показателей спортсменов с возможностью реализации при воспроизведении упражнений в искусственных условиях основных дидактических принципов тренировочного процесса, базирующихся на общебиологическом принципе адаптации.

ДОСТОВЕРНОСТЬ научных положений, выводов и рекомендаций характеризуется адекватностью построенных обобщенной модели системы и детализированных механико-математических моделей конкретных вариантов созданных и исследованных сред (тренажеров), обеспечившей сходимость результатов теоретических и экспериментальных исследований при отклонениях в 3-5%, адекватной исследовательской базе, обеспечившей воспроизводимость опытов при 95% достоверности, практическим использованием предложенных способов и методик расчетов при создании и развитии эффективных в спор те и оздоровительной физкультуре тренажеров, позитивными результатами внедрения новых экспресс-методов управления (дозирования и контроля) взаимодействиями в системах "спортсмен-тренажер" непосредственно в учебно-тренировочном процессе.

НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Теоретическая значимость выполненного исследования заключается в системном экспериментально-теоретическом решении вопросов конструирования адекватных управляемо управляющих сред с оценкой напряжений как конечного уровня результата и меры взаимодействий в реальных

звеньях ОДА спортсменов при выполнении упражнений, в построение методики количественного биомеханического анализа механизма спортивных травм и на его основе системы их профилактики в учебно -тренировочном процессе.

Выдвинутые и обоснованные в работе подходы, установленные факты и разработанные методы приложимы практически ко всем возможным случаям конструирования оптимальных предметных сред для множества ситуация и разновидностей профессиональной и непрофессиональной деятельности человека,

При этом очерчены новые теоретические подходы к расширению и уточнению ряда основополагающих понятий: "управляемо-управ-ляющая среда", "спортивный тренажер", "коэффициент тренажера", "коэффициент усиления тренажера", в свою очередь детерминирующих основы их расчетов и конструирования.

- Развитые на количественном уровне представления ос адаптационных последействиях тренажерных локально-направленных воздействии на "слабые звенья" ОДА составляют теоретическую основу принципиального расширения понятийного содержания категории "сопряженная тренировка", объективно вводя в его рамки и профилактику спортивного травматизма.

Практическая значимость выполненного исследования заключается в создании методик расчета и конструирования новых средств контроля и дозирования взаимодействий, оптимально сопрягаемых как с человеком, так и с предметной средой (под оптимальным сопряжением здесь понимается исключение влияния средств контроля на параметры функционирования системы "человек-среда" в широком диапазоне организации взаимодействий на метрологически детерминированном уровне), в разработке основ конструирования, организации производства (в 2-х случаях серийного - до 100 тыс. тренажеров в год) и внедрении в спортивную, физкультурно-оздоровительную и медицинскую практику тренажеров, эффективно управляющих в учебно-тренировочном процессе, в быту и в процессе лечения переводом морфо-функциональных параметров спортсменов, людей, специально не занимающихся спортом, и больных на приближающиеся к рекордным (в спорте) и к норме (в медицине) уровням. Научные и практические результаты диссертационных ис-

;ледований представлены в девяти методических указаниях [26, 29, 30, 33, 38, 39, 40, 43, 47,], учебном пособии [1]. монографии [2], учебнике [3], используемых при преподавании общих и специальных курсов гимнастики и биомеханики в ВУЗах.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

концепция множества вариантов "управляемо-управляющей" среды (семейств тренажеров) как определяющего системного фактора воспитания двигательных качеств, адаптации ОДА к экстремальным нагрузкам и профилактики травматизма;

методология рассмотрения, исследования и конструирования параметров искусственной управляемо-управляющеи среды, средств и методов измерения и контроля, а также антропометрии спортсменов в качестве структурных составляющих единой системы детерми-нированнои организации и управления механическими^ взаимодействиями. Такой подход обьективно обусловливает возможности оптимизации взаимодеист вий и их индивидуализированных педагогическими медико-биологических последействий на всех этапах многолетней подготовки спортсменов и в лечебной физической культуре;

методология количественного биомеханического анализа механизма спортивных травм, как причинно-следственных проявлений непроизвольных рассогласований нервно.мышечной синергетики на фоне "феномена воронки";

представление о том, что современные системы подготовки спортсменов, реализуемые на фоне интенсификации и форсирования нагрузки и, зачастую, на фоне недоеосстановления, должны ком-плексированно с решением основных педагогических задач на всех этапах (начиная от этапа отбора и начальной подготовки и до этапа завершения) содержать и подсистемы профилактики спортивного травматизма, одной из подсистем последующего уровня которых является адекватное тренажерное обеспечение учебно-тренировочного процесса;

механико-математические модели взаимодействий в системах "спортсмен-тренажер";

принципы построения, аналитическая и графическая методики определения параметров техники исследования взаимодействий в системах "спортсмен-среда";

методика автоматического программного управления нагрузочными усилиями в учебно-тренировочном процессе (а.с. N 1650161 );

научное обоснование технических решений двадцати тренажеров автора (а.с, NN 1131516, 1258440, 1493270, 1546088, 1600803, 1602561, 1639676, 1646561, 1650161, 1650165, 1694097, 1731246, 1734790, 1671324,1771771 и др.);

биомеханическое обоснование, определение объема понятийного содержания и механико-математические модели динамических параметров тренажеров (на примере гимнастических тренажеров по а.с. N 1131516,1546088 и 1600803) - коэфсрициента тренажера (КТ) и коэффициента усиления тренажера (КУТ);

биомеханическое обоснование расширения понятийного содержания ряда системных терминов ("спортивный тренажер", "искусственная среда", "сопряженная тренировка") и обоснование необходимости использования управляющего потенциала новых научных результатов в усовершенствовании и развитии спортивной терминологии;

биомеханическое обоснование необходимости использования управляющего потенциала новых научных результатов в специальной учебной и методической литературе;

учебник "Избранные разделы гимнастики" для студентов институтов физической культуры и факультетов физического воспитания университетов [3], учебное пособие "Биомеханические аспекты воспитания силы в процессе обучения и тренировки" [1] для студентов и аспирантов факультетов физического воспитания университетов, практических и научных работников, занимающихся созданием, совершенствованием и эксплуатацией спортивно-тренажерного оборудования, монография "Эргономическая биомеханика спорта и медицины" [2] и 9 брошюр "Методические указания по гимнастике для студентов факультетов физического воспитания" [26, 29, 30, 33, 38, 40, 43, 47, 48], написанные в основном на основании результатов, рассматриваемых в диссертации собственных исследований автора с акцентированием толкования моделей взаимодействий гимнастов со средой как основы воспитания двигательных качеств.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований доложены и обсуждены на научных конференциях Львовского Государственного института физкультуры (1974 г.), Симферопольского госуниверситета

(1983-1993 гг.), на Всесоюзном симпозиуме "Проблемы оценки и прогнозирования состояния организма в прикладной физиологии" (Фрунзе, 1984г.), на Республиканской научной конференции "Проблемы физического развития студентов и повышения их работоспособности" (Донецк, 1984 г.), на Всесоюзной конференции "Физиологические механизмы адаптации к мышечной деятельности" (Ленинград, 1984 г.), на Научно-технических Советах НПО "Пневматика" Минстанкпрома СССР (Симферополь, 1984-87 гг.), на Республиканской научно-практической конференции "Научные основы управления и контроля в спортивной тренировке" (Николаев, 1984 г.), на Всесоюзной конференции "Физиологические проблемы утомления и восстановления" (Донецк, 1985 г.), на Международной конференции "Достижения биомеханики в медицине " (Рига, 1986 г.), на 12 съезде Украинского физиологического общества имени И.П.Павлова (Львов, 1986 г.), на 15 съезде Всесоюзного физиологического общества имени И.П.Павлова (Кишинев, 1987 г.), на 3 Всесоюзном съезде по лечебной физкультуре и спортивной медицине (Ростов, 1987 г.), на Всесоюзной конференции "Проблемы биомеханики в спорте" (Москва, 1987 г.), на Всесоюзном с Международным участием симпозиуме по актуальным вопросам травматологий и ортопедии (Рига, 1987 г.), на 1-5 Школах-семинарах АН СССР по эргономической биомеханике (Севастополь, 1986-90 гг.), на Всесоюзной научно-технической конференции и Выставке "Технические устройства и тренажеры для ОФП населения, туристов и инвалидов - "Техника и спорт" - 5 (1989 г.), на Всесоюзной конференции "Биомеханика спорта" (Чернигов, 1989 г.), на Всесоюзной конференции "Физическая культура и здоровый образ жизни" (Севастополь, 1990 г.), на Всесоюзном симпозиуме "Теоретико-методологические вопросы понятийного аппарата в сфере физического воспитания и спорта" (Малаховка, 1991 г.), на Республиканском научном семинаре "Проблемы управления двигательными функциями человека в норме и патологии" Института кибернетики имени В.М.Глушкова АН Украины (руководитель семинара доктор биологических наук, профессор Ю.ГАн-тамонов, Киев, 1992 г.), на Всероссийской конференции "Биомеханика на защите жизни и здоровья человека" (Нижний Новгород, 1992 г.).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. РАЗРАБОТКА ОБОБЩЕННОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ДЕТЕРМИНИРОВАНИЯ И УКРЕПЛЕНИЯ "СЛАБЫХ ЗВЕНЬЕВ" ОДА В УЧЕБНО-ТРЕНИРОВОЧНОМ ПРОЦЕССЕ

1.1. О "слабых звеньях" ОДА

Научные представления о "слабых звеньях" ОДА свидетельствуют об их барьерной роли и негативной значимости в эволюции двигательных структур спортивных действий (В.П.Филин, В.М.Заци-орский, 196?.; В.В.Кузнецов, 1970; И.П.Ратов, 1970; А.И.Кузнецов, 1974; Е.С.Белов, М.М.Кузнецов, 1974; БАСтанков, 1977; Т.В.Федорова, 1992). Их выявление и направленное укрепление в учебно-тренировочном процессе до уровня "силового фундамента" (превышения уровня, требуемого для реализации конкретного движения) постулируются в этих представлениях в качестве атрибутов оптимизации управления спортивной тренировкой на всех этапах (В.М. Дьячков, 1959; В.М.Заци-орский, 1965; Г.П.Воробьев, 1974; З.С.Миронова, 1976; И.П.Ратов, 1977).

Определение Н.Н.Приоровым спортивной травмы как повреждения, вызванного каким-либо воздействием, по своей силе превышающим пределы физиологического сопротивления тканей с нарушением функций и структуры, является по сути осмыслением механизма спортивной травмы.

Первые опыты количественного анализа механизмов спортивных травм позволили получить данные о невысокое! надежности ахиллова сухожилия в фазе отталкивания при прыжках в длину (A.C. Обысов, А.П.Пименова, 1968), о прочности морфологических элементов позвоночника человека (А.С.Обысов, Ю.МАникин, 1970), о способах профилактики повреждений позвоночника при занятиях физическими упражнениями (В.М. Зациорский, В.П. Сазонов, A.C. Аруин, 1985). Эти интересные работы были ограничены областью ПРОСТОГО напря-•женного состояния.

В большинстве же спортивных упражнений реализуемые взаимодействия обусловливают СЛОЖНОЕ напряженное состояние морфологических звеньев ОДА: ноги и позвоночный столб гимнастов и

акробатов при выполнении отходов и приходов в сальто с поворотами (при использовании опорной техники поворотов) оказывают сложное сопротивление одновременному действию кручения и сжатия; подсечки и Солевые приемы в самбо обусловливают в звеньях ОДА сложное напряженное состояние сдвига и растяжения-сжатия, зачастую осложненное кручением и изгибом. В этих случаях в сечениях звеньев ОДА появляются несколько компонентов внутренних сил (нормальные силы, поперечные силы, изгибающие моменты, крутящие моменты), формирующие в поперечных сечениях работающих звеньев ОДА нормальные и касательные напряжения, и необходимость применения при определении надежности нагруженных элементов ОДА принципа независимости действия сил (А.Ф. Смирнов, 1969; БАСвеч-ников,1969). При этом необходимо привлечение более сложных, чем площадь, характеристик опасных сечений работающих звеньев ОДА (момент сопротивления, момент инерции, статический момент).

Следовательно, профилактика спортивного травматизма не может не базироваться и на объективных представлениях о его механизмах (НАБернштейн, 1964; Л.В.Чхеидзе, 1972; З.С.Миронова, 1974), т.е. на качественной и количественной оценке [36, 41, 42] механических и биологических факторов, сложно и конкурирующе взаимодействующих при выполнении спортивного упражнения. Основные из этих факторов - ПРЕДЕЛЫ ПРОЧНОСТИ морфологических звеньев ОДА, их ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, СИЛОВЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ на них, развиваемые в них нормальные и касательные напряжения и, как следствие, упругие (рабочие) и неулругме (травматические) ДЕФОРМАЦИИ морфологических звеньев ОДА.

Система действий по детерминированию "слабых звеньев" и их укреплению в учебно-тренировочном процессе - сложна. Представляется целесообразным (и, пожалуй, единственно возможным) попытку ее системного анализа (Б.ФЛомов, 1977) выполнить, оперируя не самим объектом управления (А.Н.Лернен, 1967), а его гомоморфной моделью.

1.2. Модель системы

2 3ахаз 167

С возможной степенью детализации и обоснования построена обобщенная модель (рис. 1.1) детерминирования и укрепления "слабых звеньев" ОДА, т.е. система со своей структурой и функцией, отражающая максимально возможно структуру и функцию системы-оригинала (Н.М.Амосов, 1983; Т.ВХутиев, Ю.ГАнтомонов, А.Б.Котова, О.ГЛус-товойт, 1991). Синтез системы выполнен с учетом иерархической со-подчиненности целей и задач, решаемых на нижележащих уровнях, вышележащему (кибернетический принцип иерархической соподчи-ненности систем) методом структурного программирования (Л.И.Гурова, 1983; HlusDgs., MJtchom D., 1980; Van Tussel D., 1984), основанного на принципе нисходящего проектирования и постепенной детализации функций, определенных на предыдущих шагах.

Цель блоков подсистемы первого уровня - обоснование, выбор и анализ рабочей позы травмоопасного упражнения (т.е. той граничной позы, в которой в максимальной мере проявляется "слабость" морфологического звена ОДА исследуемого упражнения), построение расчетной модели системы "спортсмен-тренажер", математической модели силовых взаимодействий в этой системе, создания системы контроля в ней, анализа возможных способов организации этих взаимодействий и разработка устройств для осуществления этих способов. Значения исходных геометрических параметров "слабых звеньев", силовые воздействия на них в экстремальной рабочей позе и их механическая прочность - цель блоков подсистемы второго уровня. Цель подсистемы третьего уровня • детерминирование силовых воздействий в расчетной модели. Уровневые связи (между блоками подсистемы), и межуровневые связи с блоками подсистемы второго уровня определяют исходные данные конкретных расчетов в подсистеме четвертого уровня, целью которой является количественное определение напряжений. Цель подсистемы пятого уровня - непосредственная оценка надежности звеньев ОДА, т.е. сопоставление количественных значений развиваемых напряжений (атрибуты четвертого уровня) с прочностью звеньев ОДА (атрибуты второго уровня), детерминирования на этой основе "слабых звеньев" и биомеханический анализ механизма спорттравм.

Реализация задач пяти подсистем рассмотренных уровней формируемой модели обеспечивают биомеханическую и математическую

ПЕРВЫЙ УРОВЕНЬ

Г" -?- 1

Расчетная модель системы "спортсмен— тренажер" Г*" 1 Математическая модель взаимодействий в системе "спортсмен—тренажер" Технические средств.-контроля взаимодействии в системе "спортсмен—тренажер" Способы организации взаимодействия в системе "спортсмен—тренажер" и технические устройства для их осуществления

ВТОРОЙ УРОВЕНЬ

ТРЕТИЙ УРОВЕНЬ

ПЯТЫЙ УРОВЕНЬ

ШЕСТОЙ УРОВЕНЬ

Геометрия рабочих сечении звеньев ОДА

Конфигурация Площадь Момент инерции Момент сопротивления

Схемы действия сил

Сосредоточенные Распределенные

Силовые воздействия

т?

Прочность звеньев ОДА

гггг

Ч

Силы

поперечные

продольные

Моменты

изгибающие

крутящие

м

из

ЧЕТВЕРТЫЙ Напряжения

УРОВЕНЬ нормальные касательные | главные | максимальные

Оценка надежности звеньев ОДА

Детерминирование слабых звеньев Биомеханический анализ механизма травмы Запас прочности "слабого звена"

Оптимизация управления силовыми взаимодействиямивучебио-тренировочном процессе в режиме функционирования систем "спортсмен—тренажер" собсспечснием укрепления "слабых звеньев" сопря-_женно с решением основных задач_

Среда

Тренажерные воздействия

Контрол

Управление

Рис. 1.1. Утювневая структура детерминирования и укрепления "слабых звеньев" ОДА спортсмена управляемыми взаимодействия™

основу достижения конечной педагогической цели: оптимизации управления силовыми взаимодействиями непосредственно в учебно-тренировочном процессе в режиме функционирования системы "спортсмен-тренажер" с обеспечением укрепления "слабых звеньев" комплек-сированно с решением обучающих задач тренировочного процесса.

1.3. Качественная оценка модели и выбор упражнения для анализа

Критериями оценки модели являются точность и полнота воспроизведения при неразрешенной сегодня проблеме полного познания живых систем. Сформированная модель • обобщенная, статичная, но на качественном уровне обеспечивает возможность представления подлежащей исследованию на модели системы. Оценить модель с позиции гомоморфизма можно лишь верификацией (опытной проверкой), т.е. на уровне количественного моделирования с определением зависимости между элементами модели системами уравнений. Сложности на этом пути обусловлены необходимостью комплекси-рованного исследования технических и биологических факторов модели, что обусловливает логику количественного моделирования в репрезентативных частных задачах. В качестве частной задачи рассматривается анализ механизма и профилактика специфичной травмы гимнастов - надрыв мышечных волокон короткой головки двуглавой мышцы плеча (либо фиброзной части его сухожилия) при выполнении упоров руки в стороны и силовых переходов из креста в упор. Это травма (хоть это звучит и парадоксально) случается у спортсменов с отличной физической подготовкой, уверенно, в течение многих лет владеющих крестом. (В пятидесятые годы такие травмы получили Олимпийские чемпионы Виктор Иванович Чу карин, Дмитрий Леонкин, известные мае-тера Василий Паршин, Борис Ткачев. Автор - победитель на кольцах юношеского первенства СССР и Украины (1951 г.), после уверенного многолетнего выполнения крестов в десятках соревнований, казалось бы без всяких к тому предпосылок, в 1380 году на кресте травмировал руку; олимпийский чемпион Эдуард Азарян на Чемпионате Мира 1978 года на "фамильном" - "ззаряновском" кресте получил т яж елейшую т равму плеча.).

Почему это происходит, как осуществлять профилактику этой тяжелой травмы непосредственно в многолетнем тренировочном процессе, сопряжено с решением главных педагогических задач -могло быть определено детализацией синтезированной обобщенной модели и последующей ее верификацией.

Обоснованность выбора упражнения иллюстрируется данными таблицы 1.1:

Таблица 1.1.

Время удержания "креста" гимнастами в соревнованиях *

Год К-восорев- К-вонаб- Время удержания, сек. ~

нований людений 3 и более от 2 до 3 от 1 до 2 1

1963 1 74 4/5,4 12/16 16/21,6 42/57

1966 1 104 2/1,9 61/51 56/54 30/29

1968 6 254 20/8 64/26 73/26 97/38

1969 1 20 1/5 5/25 • 5/25 9/45

1970 2 34 5/15 15/44 10/29 4/12

1977 1 20 6/30 10/50 4/20 0/0

1983 2 30 11/36 14/47 5/17 0/0

1984 2 40 19/47 20/50 1/3 0/0

1985 2 43 22/51 21/49 0/0 0/0

1986 1 23 12/52 11/48 0/0 0/0

1987 3 70 35/50 20/29 15/21 0/0

1988 4 66 34/51 31/49 0/0 0/0

1990 3 27 14/55 10/36 3/9 0/0

1992 1 15 8/53 6/40 1/7 0/0

* В числителе - абсолютное число исполнителей, в знаменателе - проценты.

" Результ ат ы 19$3 - 70 гг. получены обработ кой данных А.В.Волкова (перве -нет во Киева, ЦС "Спартак" и "Буревестник"; матчи Киев - Ленинград - Тбилиси, УССР - Франция, УССР - Финляндия, УССР - Югославия; первый Всесоюзный конкурс). Результаты 1377-92 гг. пояученны М.Г.Лейкиным (Кубов Европы; Чемпионаты ЦС "Буревестник" и "Динамо"; Кубок и Чемпионат СССР; Международный турнир на приз гззеты "Московские новости" и Первенство СССР; Игры Доброй Воли; Первенство СССР, ВЦСПС и Украины; Первенство ЦС "Динамо", матчевая встреча ВУЗов Украины, Укрсовет "Динамо", Первенство ЦС "Буревестник"; Укрсовет "Динамо", Первенство ВУЗов Украины, Первенство СССР; Олимпийские Игры).

Очевидно, что за истекшие три десятилетия количество г тов, владеющих крестом, возросло с 5,4% до 53%, что никак признать удовлетворительным. Это, а также то, что тяги привс руки групп мышц формируют движения плечевых суставов п полнении многих упражнении гимнастики (подъемы на брусь рекладине, кольцах; статические и парастатические упражнени? зволяет полагать вопросы оптимизации воспитания силы и вь вости э гих мышц - важной проблемой.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Раздел 2 посвящен краткому и обобщение ложению работ по детализации и педагогической верификаци! щепной модели, т.е. количественному наполнению блоков вс< темных уровней модели (рис. 1.1) на примере воспитания силы обеспечивающих выполнение креста,т.е. приводящих руки групп

Результаты детализации модели на других примерах пре лены в разделах 3-5 работы более кратко в контексте рассмо непосредственно функциональных возможностей и конструк! мейств новых тренажеров для рук, ног и пр.

. 2. ДЕТАЛИЗАЦИЯ И ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ВЕРИФИКАЦИЯ ЩЕННОЙ МОДЕЛИ

2.1. Расчетная модель системы "спортсмен-среда"

В положении упора руки в стороны плечевые, локтевые и вы кисти, являющиеся в норме биомеханически неполносвя соединениями, синергиями приводящих руки и ряда других превращаются (на время удержания креста) в полносвязные со< ния. Закономерности распределения и величины нагрузок при определяются отдалением точек опоры от линии действия си жести туловища гимнаста на максимальную величину, определ его антропометрией, позной деформацией плечевых суставов, тером глубокого хвата. При этом плечевые и локтевые суставы, же суставы кистей (опорные точки) находятся на одном уровне.

Эти обстоятельства и геометрические параметры стандЕ колец и определяют выбор принципиальной расчетной модел!

2.1) в виде однопролетнои салки на двух шарнирно-неподвижных опорах [6,17].

Соотношения между обозначенными на модели опорными реакциями (Н) и их проекциями на оси выбранной системы координат

Rx ■ 0.5 RL~1 (1-Ь) - 0.172 R

Ry - 0.5 RL-^4L2-(1-b)2'- 0.986 R

обнаруживают близкие значения опорных реакций и их вертикальных составляющих при относительно небольшом значении горизонтальных составляющих. Во фронтальной плоскости лежат линии действия всех сил (веса отдельных звеньев тела гимнаста, их равнодействующие, реакции связей). В соответствии с теорией плоского изгиба прямых стержней силовое воздействие на опорный аппарат гимнаста может быть определено величинами сил и моментов по ВСЕЙ длине ОДА. Воздействия, кроме прочего, определяются неравномерностью распределения масс (О. Фишер, НА Берштейн, 1947; В.Н. Селуянов, 1978) в звеньях тела и детерминированной выше позной спецификой креста. Антропометрические показатели морфо-функционального статуса гимнастов (С.И. Ляссотович, 1975; B.C. Чебураев, В.В. Соловьев, 1977; B.C. Чебураев, Е.Ю. Розин, 1981) позволяют построить интегральную модель распределения (рис. 2.2) массы спортсмена, пригодную для численных определений внешних силовых воздействии [1,2,41 ].

2.2. Математическая модель взаимодействий в системе "спортсмен-среда"

Равномерно-распределенная нагрузка (Н/м) на участке 1j составляет:

q,-Pk/1,.

Решением системы уравнений (рис. 2.2В) S « 0.5 1 (qa+qn) S-1i(qa+qv)0-ruLT)

3-1|гит(яцт+яп)

определяются неизвестные значения распределенных нагрузок в точках дистального и проксимального концов предплечья и плеча, а так. же в их центрах тяжести:

С)д.31Г1[1 -0.5 гцт-1 + 0.5(1 -Гит)"1]

ЧггЗ^"1 гцт-1-0.5 (1 -Гцт)-1]

ЧцТ-81г1М + 0 5 гит~1 + 0 5 0 -гцт)-1] Составляющая распределенной нагрузки на участке 1 $ от веса Рг:

рг-10-*15-1рг«нр,

а от веса Рн:

Чн - (VI5)"1 [Р ■ Ргр • Рг" ^Рк + Рпр + Рпл)]-Поперечные силы для каждого участка определяются уравнением: О - Ry.il (1|Я| + /'м КМ • Н(*)]<*)

Изгибающие моменты (Им) для конечных точек участков расчетной модели определяются уравнениями:

М1-0;

М2-Яу1 11/2);

пр 4

Мз- (11+12Н111 (21+1 г)-2 гцт Гг (Ч2+Чз);

пр

Мц - «у (11+1 11(2 -111+12+1 з)-2-1(чг+яз)1 #цт1 г*1 з)-

ПЛ

•г-'гцт

пр

М$ - 2-1 Ну (1 -15)-Я1 11(2-М1+1 г+13+10-2(Яг+ЧзЛ2 (Гцт 12+12+

пл

+1 з+1 <1)-2-1(ч>|+с|5)1 з(гцт 1»+1ц)-[(г-1ч5 ^з-11*(Я6-Я5)];

М|- г-' Ry 1.2-1 qi h (Md.2-1Щц^Ц (C 12+13+2-' 1S)-•2-'li(q4tqs)(riI?1s+V2-l1s).[2-lqs1M(V15)+2-i(qe.

Построенные системы уравнении [1-3, 41] на уровне количественной детализации наполняют второй блок первого уровня обобщенной модели и являются математической моделью взаимодействий в системе "спортсмен-среда", реализация которой позволяет (опережая детализацию Э~и 4 блоков первого уровня) детализировать 2 и 5 уровни модели, т.е. на количественном уровне выполнить биомеханический анализ механизма спортивной травмы.

2.3. Биомеханический анализ механизма травмы

На рис. 2.3 представлены эпюры распределенной нагрузки q, поперечных сил Q и изгибающих моментов М для конкретных антропометрических данных мастера спорта Л. (вес - 630 Н, размах рук а положении "крест" - 1.53 м, длина кисти в положении хвата за кольца, предплечья, плеча и диаметр шеи 0.11 м, 0.25 м, 0.24 м и 0.13 м соответственно).

"Слабым звеном" в условиях исследуемой частной задачи, является короткая головка двуглавой мышцы плеча, надрыаы мышечных волокон которой локализуются в средней трети плеча либо (реже) в фиброзной части ее сухожилия в окрестностях бугристости клювовидного отростка лопатки,

На рис. 2.4 представлено нормальное сечение средней трети плеча (средина участка 1 з на рис, 2,3) гимнаста (фасции, сосуды, кожа условно удалены). Штриховкой помечены сечения морфологических элементов . плеча, участвующих при выполнении креста, в сопротивлении действующим нагрузкам (М.Ф, Иваницкий, 1956; Е.С.Белов, М.М. Кузнецов, 1974; М.Г.Леикин, 1980): плечевая кость1, короткая головка двуглавой мышцы плеча 2 и длинная головка трехглавой мышцы плеча 3.

воздействий

Плечевая кость рассматривается в форме эллипсовидного кольца, толшину которого формирует усредненная толщина компакты плечевой кости с площадью сечения

Р1 - 4.-1 ЩаЬ-а, Ь,), смЗ, с осевым (экваториальным) моментом инерции

11 з 3

■ б4-1ТГ(аЬ. ■ 81 Ь|), см"1,

и моментом сопротивления

11 л 2 \Л/г1..\/Уг-зг-1п(аЬ -в] ОД ом*.

Сечение короткой головки двуглавой мышцы моделируем половиной круга, основание которого параллельно и смещено относительно нейтральной оси сечения плеча на расстояние (Р.Д.Синельников, 1952), а центральная ось параллельна и смещена относительно нейтральной оси на расстояние (аг+а^, где а^2- 0.4244 (С.П.Фесик,1970),

Площадь сечения этой мышцы определяется уравнением: г

рг-о.бГГгг.см*

Экваториальный момент инерции ее сечения в принятой конфигурации относительно нейтральной оси плеча:

^ - ^2+ Рй(аг+а,2)г-0,10976г^-0.5Г|Г^0.4244гг+аг)г1 см1«; и момент сопротивления соответственно (А.Ф.Смирнов, 1968):

г г г

- 0.5г2 (аг+гг) -1 [0.21952Г2+Г1 (0.4244г2+а2)2], см3.

Конфигурация сечения длиной головки позволяет принять за гомоморфную модель ее сечения равнобедренный треугольник с площадью:

И - 0.5 Ьз Из, см*

с экваториальным моментом инерции:

jf ■ cos2 a+Jx sin2 a-J2^x sin? a+F3(a3+ai)-(b3h33/36)x x созЛ a+(h3 b^ / 48) sin2 a+0.5 b3 h3 (a3+a3), см"1.

Соответственно момент сопротивления определяется уравнением:

Wf - b3 h3 / 2 (a3+h3 slna)[h3 / 36+b3 / 48+(aj+l3-1h3 slna)], cmI

В соответствии с принятой механико-математической моделью, первой теорией прочности и принципом независимости действия сил максимальные напряжения рассчитываются по уравнению ¿ ma¡¡ « »M/Wj-Rj/I Fj, где M¡ ■ MF/JF¡ - значение, определяемое на основе допущения о соразмерности моментов в сечениях и их величинами. Расчеты определяют следующие значения максимальных нормальных напряжений, развиваемых при выполнении креста а работающих сечениях кости и мышц

i 1 i* ,3

О „ш - 2360 Н/см2, 6тах - 920 Н/см2, Ошх - 840 Н/см2. *

Произведение расчетного значения напряжения в травмоопасном "слабом звене" на его площадь поперечного сечения

N - é> max * F2 - 920 Н/см2 х 6,3 см2 - 5696 Н

определяет нормальную силу, действующую в сечении.

Такие значения внутренних сил в короткой головке двуглавой мышцы плеча при выполнении креста (превышающие на порядок вес гимнаста) априори близки к пределам прочностных характеристик мышечной ткани даже тренированного человека при наличии "рабочей гипертрофии" (З.С.Миронова, Г.П.Воробьев, 1969; Т.В.Федорова, 1991).

Определение напряжений в фиброзной части сухожилия короткой головки двуглавой мышцы плеча (в месте прикрепления сухожи-

лия к клювовидному отростку лопатки) выявило их величину 4000 Н/смг, что весьма приближается к пределу прочности сухожилия [ ¿]«4500Н/см2 (А.С.Облысов, А.ПЛименоаа, 1968).

Таким образом, запас прочности сухожильной части короткой головки двуглавой мышцы плеча при выполнении креста составляет всего

К 4500/4000 - 1,12

Естественно, что такой весьма малый запас прочности ооъек-тивно определяет травмоопасность креста.

Но удержание креста обеспечивается синергиями многих мышц (большая грудная, короткая головка двуглавой, длинная головка трехглавой, широчаишая спины, малая круглая, большая круглая и др.)

Представим, что напряжение одной (или нескольких) из перечисленных мышц непроизвольно уменьшится и станет ниже уровня координационного соответствия тяги других мышц, участвующих в рассматриваемом упражнении. Сразу же сечение этой (либо этих) мышцы вычтется из площади, формирующей характеристики плоских сечений, которые противостоят нагрузкам. Но так как внешне нагрузки остаются неизменными, то возрастут (как функции от Р, М, В, Я, \Л/, I, Э) внутренние удельные нагрузки - напряжения, которые (в силу критически малого запаса прочности) могут превысить прочностные возможности мышечных волокон и сухожилий и надорвать их. Очевидно, что биологический механизм рассматриваемой травмы основан на непроизвольном рассогласовании нервной системой соответствия напряжении мышц-синергистов.

Причин такого рассогласования более чем достаточно: поддержание напряжения мышц в условиях отсутствия сменной активности требует непрерывного возбуждения в нервных центрах, что очень утомительно; концевые веточки аксонов в условиях непрерывного возбуждения не справляются с выработкой медиатора, что снижает возбуждение постсинаптической мембраны и стимулирует утомление; снижение мышечного кровотока, вызванное сдавливанием кровеносных сосудов и выключением "мышечного насоса" обусловливает снижение доставки кислорода и эвакуации продуктов обмена, что ухудшает работоспособность мышечной ткани и также стимулирует утомление. Известно, что при утомлении включаются разнообразные за-

щитные реакции, например, прямое ВЫКЛЮЧЕНИЕ двигательных единиц из работы (АА Виру, 1974). Последствия включения этой реакции усугубляются тем, что мышцы, удерживающие крест, составлены весьма крупными двигательными единицами (один метонейрон иннер-вирует тысячи мышечных волокон), так что выключение даже считанных эфферентных каналов резко сказывается на силе мышц.

Усугубляется это компенсаторным увеличением напряжения и улучшением синхронизации оставшихся моторных единиц (Е.К.Жуков, 1362). Кроме того, хорошо тренированная нервная система целевым эмоциональным возбуждением может преодолеть защитные рубежи даже в фазе действия защитных реакций (АА Виру, 1974). Этим объясняется специфичность рассмотренной травмы у спортсменов только высокой квалификации. Ранее известный спортивной науке и теоретически недавно обоснованный (Г.И. Попов, 1992) "феномен воронки" (уменьшение вариативности двигательных действий по мере роста спортивного мастерства) также в определенной мере объясняет случаи травмирования сильных "крестовиков". Естественно, что крест выполняется мастером на вершине "воронки" - на высшем уровне реализации синергий и практически в безрезервном диапазоне соотношений прочностных параметров ОДА и развиваемых в них напряжений. Такие негативные эффекты "феномена воронки" должны учитываться при разработке систем профилактики спортивного травматизма не только в гимнастике.

"На травматизм" работают и субъективные, "внутренние" причины, так как "при выраженном снижении функционального состояния мышц даже обычные по напряжению движения могут привести к надрыву мышечных волокон" (Л.В. Чхеидзе, Л.И. Мастеровой, 1970). Работает на травматизм и то, что предельные воздействия на мышечную ткань сами по себе понижают ее возбудимость (увеличивают пороговую силу) вплоть до возникновения абсолютной рефракторной фазы, а снижение лабильности всех звеньев эффекторного пути (нервных волокон, синапсов, мышечных волокон) при предельных нагрузках, развиваемых при кресте, также имеют место.

Итак, выполненный анализ (равно как и обобщенная модель) свидетельствуют о том, что для локализованного укрепления "слабого звена", т.е. для развития уровня его двигательного потенциала, пре-

--вышамщего тот, которыи требуется для удержания креста (И.П. Ра-тов, 1976; А.И.Кузнецов, 1976; Ю.В.Менхин, 1976; М.Г.Лейкин, 1980; Г.И, Попов, 1990; С.П.Евсеев, 1992) следовало создать и научно обосновать средст ва и меюды контроля и управления взаимодействиями в системе "гимнаст-среда" (третий и четвертый блоки первого уровня модели). Краткое рассмотрение работ (1, 2, 9, 11, 14, 22, 23, 25 и др.) по реализации этой программы выполнено ниже.

2.4. Техника контроля взаимодействий

Технические средства подлежащего разработке контроля выбирали с учетом представления о спортивном тренажере, постулировавшего тезис о том, что тренажер • это ... "комплекс устройств, обеспечивающих возможность для воспроизведения (при инструментальном контроле) осваиваемого упражнения или же его основных элементов в искусственно созданных и регламентируемых условиях" (И.П. Ратов, 1976).

Следовательно, детализация третьего блока велась в направлении разработки инструментальных средств контроля взаимодействии в реальных условиях обучения и тренировки.

Конструктивные решения средств инструментального контроля силовых параметров регламентировались требованиями обеспечения:

возможности непрерывной фиксации параметров при выполнении статических упражнений либо силовых переходов на стандартных кольцах и тренажерах;

возможности реализации основных принципов (постепенного повышения нагрузки, вариативности нагрузки, сопряженного воздействия, сочетания режимов работы мышц, вариативности использования технических средств и тренажеров) воспитания силы;

простоты и технологичности;

простоты установки и сыстросьемности (при этом измерения усилий в тросах колец должны осуществляться без их разрыва и без разборки-сборки тензодинамометров);

максимального использования серийных изделий;

метрологических характеристик, достаточных для достоверной оценки результатов опытных работ;

оптимального сопряжения как со спортсменом, так и с устрой-с Гоом, обеспечивающим возможность воспроизведения упражнении в искусственных регламентируемых условиях, т.е. в режиме функционирования биомеханической системы "спортсмен-тренажер" (здесь под оптимальным сопряжением подразумевается отсутствие влияния средств инструментального контроля на параметры функционирования системы "спортсмен-тренажер", а также обеспечение "рабочей позы" гимнаста, т.е. сохранение неизменной структуры осваиваемого упражнения).

Созданный измерительный комплекс включает три основные группы: источники информации (оригинальные тензодинамометры и тензометрическая платформа), аппаратура для приема, обработки и фиксации полученной от датчиков информации, а также система питания, коммутационные линии и пр.

В процессе создания, испытания и эксплуатации тензоплатфор-мы (рис. 2.5, 2.6) были построены и проверены основные расчетно-методические положения конструирования подобных устройств [1, 3, 9,12].

Решение уравнения коэффициента передачи усилия на тензо-

вставку:

к_тг 217-1*

5 1У41/ - Iе

графически изображено на рис. 2.7, по которому просто и удобно определять соотношение конструктивных параметров и I тензо-пяатформы по заданному К, либо решать обратную задачу определения коэффициента передачи усилия К в зависимости от размеров 1_ и I.

В процессе создания, испытания и эксплуатации тензодинамо-метров (рис. 2.8,2.9) также были построены и проверены расчетно-ме-тодические положения их конструирования [2,3,11,12].

Уравнения усилия в тензовставке и коэффициента передачи

3 167

0.8

06

0.И

0.2

— «« ф

■ 1 ! \1

1 Л _ л

\ !

1 \ \ 1 \ 1

1 1 1 — 1 1

г1 Л

! 1

| [ 1 \

— | ; \

' ! 1 ; 1 1 I ! 1 У

г

II

0.2 О,1) 0.6 08 (.0 Ш ДО

Рис. 2.7. Зависимость коэффициента передачи усилия от конструктивных параметров

Рис. 2.9. Расчетная модель тензодинамометра

к

Рис. 2.10. Зависимость коэффициента передачи усилия от соотношения конструктивных параметров (К=//М/)

усилия и график его решения позволяют легко определять соотношение линейных размеров тензовставки (в) и рычагов (а) разрабатываемого тензодинамометра, либо решать обратную задачу - определять коэффициент передачи усилий К реального тензодинамометра, конструктивные параметры которого известны (рис. 2.10).

Метрологические параметры созданного измерительного комплекса: порог реагирования - 1Н; погрешность от изменения температуры на 5° (от 20°) - 1%; условие воспроизводимости опытных рабсл [2]: Стабл > Срасч - выдерживается.

Созданный динамометр весьма прост в изготовлении, удобен и надежен в эксплуатации, в считанные секунды навешивается на троса колец в необходимом месте и снимается с них.

Изложенное свидетельствует о том, что созданные средства инструментального контроля взаимодействий удовлетворяют определенным выше основным технико-методическим требованиям и соответствуют условиям получении количественной информации, достаточной для достоверных обобщении и выводов в плане поставленных задач работы.

Особо следует отметить, что измерительный комплекс помимо основного технического назначения - количественной оценки и регистрации взаимодействии, приобретает и самостоятельное значение в качестве удобного оперативного средства педагогического тестирования на силу и силовую выносливость мышц-синергистов пояса верхних конечностей [1,2, 3,12].

Детализация и наполнение четвертого блока, завершающее на доступном уровне разработку первого уровня исследуемой модели системы, рассмотрены ниже.

2.5. Способы организации взаимодействий в системе "споргс-мен-среда" и тренажеры для их осуществления

Основным лимитирующим внешним фактором, ограничивающим возможность выполнения упора руки в стороны на кольцах, и следовательно, являющимся и фактором риска в плане травмоолас-ности, является масса спортсмена, определяющая силу его веса.

УПРАВЛЕНИЕ ВЛИЯНИЕМ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ В КАЧЕСТВЕ ПЕРВОГО СПОСОБА ОРГАНИЗАЦИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ. Биомеханический эффект при использовании этого способа реализуется при выполнении упражнений за" счет использования в качестве нагрузки части собственного веса спортсмена либо организации искусственного отягощения [1,4,5,8].

Другая внешняя сила • горизонтальная составляющая опорной реакции - "распор" - имеет двухфакторную природу, поскольку фор мируется и весом спортсмена, и углом разведения тросов колец, который при сравнительно небольших изменениях, может изменить "распор" от положительного до отрицательного значения с переходом через нуль.

УПРАВЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНОЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ ОПОРНЫХ РЕАКЦИЙ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ В КАЧЕСТВЕ ВТОРОГО СПОСОБА ОРГАНИЗАЦИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ. Биомеханический эффект при использовании этого способа реализуется при выполнении упражнений за счет управления отклонениями тросов колец от вертикального положения [2,7,14,16],

Устройства для осуществления выбранных способов организации взаимодействий [52, 53, 55, 60],завершающие детализацию и наполнение четвертого блока первого уровня модели (рис. 1.1), рассмотрены ниже.

2.5,1. Семейство тренажеров для осуществления первого спо-сооа управления влиянием веса спортсмена

ТРЕНАЖЕР - гимнастическая каретка (а.с. 1546088) содержит (рис. 2.11) подвешенные на тросах 2 кольца 1, каретку 3 с возможностью свободного перемещения по гимнастической скамейке 5, на одном кольце которой смонтированы дугообразные налрвляющие с прорезью для тросов 6, в которых расположены соединенные с концами тросов 2 шарнирно-подвижные опоры 7.

Включением кнопки управления электроприводом 16 спортсмен или тренер устанавливает гимнастическую скамейку под углом, обеспечивающим требуемую величину нагрузочного усилия.

Рис. 2.12. Расчетная модель тренажера

Р,К2С

юо-зс>-

ЮОп

Ответ

Но/^ер пъргяладины

Рис. 2.13. Номограмма расчета и дозирования взаимодействий в учебном процессе

Развиваемое при этом под действием касательной составляющей (рис. 2.12} веса тела (Рк) спортсмена усилие натяжения в тросах обеспечивает перемещение шарнирно-подвижных опор в радиальных направляющих до точек А, лежащих на прямых, соединяющих центры кривизны дугообразных направляющих С (расстояние между ними В соответствует расстоянию между точками подвеса тросов стандартных гимнастических колец и точек хвата спортсмена за кольца), расстояние между которыми определяется размахом рук спортсмена и характером выполняемого упражнения, что обесле-чивает при любой антропометрии гимнаста (и соблюдении равенства г- к -М) идентичность структуры упражнений, выполняемых на тренажере и на стандартных гимнастических кольцах.

Коэффициент Кккаретки, характеризующий соотношение между действительной нагрузкой, воздействующей на опорно-двигательный аппарат занимающегося при работе на каретке и его весом, определяется уравнением:

Кк = 1 -1 (Ь-\«\[Тй|2).

Из условий равенства Рз1па=2Р\Л/соза (рис. 2.12) определяется значение коэффициента основного сопротивления \Л/» 6-В2'. В этом уравнении лишь одно неизвестное - высота подъема конца скамеики В, при котором начинается движение каретки. Подстановкой определяется уравнение коэффициента каретки в общем виде:

Кь = 0,25(Н-В|ГшЙ,

У 16-вг

на основе которого построена номограмма (рис. 2.13). Графики 1-6 поля семейства кривых номограммы количественно характеризуют зависимости коэффициента каретки от высоты установки тренажера для шести значений В, соответствующих классовым значениям коэффициента основного сопротивления (в случае необходимости все промежуточные значения легко получаются интерполированием). По номограмме з считанные секунды непосредственно в реальных условиях тренировочных занятий решаются любые -задачи управления (дозиро-

вания. контроля) нагрузочных усилии на метрологически достоверном уровне [1,2,4-6,13,16,20].

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ тренажера в процессе восьйтачия ctua>i приводящих руки групп мышц определялась в четырехмесячном эксперименте.

В качестве средства силового развития было принято упражнение: из положения виса лежа на спине силовой переход в упор руки в стороны (здесо и далее - лежа на слуие), секундное удержание "креста", силовои переход в упор, опускание в крест, секундное удержание "креста" и опускание в и,п. Интенсивность У воздействия упражнения выполняемого гимнастами экспериментальной группы, задавалась в 40% максимального относительного усилия приведения рук Ккр, которое может реализовать юный гимнаст в положении крест. В соответствии с методом повторных усилии повторный максимум 4ПМ » УККР задавался в эксперименте индивидуально для каждого гимнаста по номограмме.

Характеристика опытных групп и исходные данные педагогического эксперимента приведены з таблице 2.1.

Таблица 2.1.

Характеристика опытных групп и исходные данные эксперимента

Возраст, Опытная К-во Относи- Уровень Нагрузка в

стаж за- группа гим- тельная интенсив- эксперименте,

нятий, нас- сила, ности, 4ПМ«УхИвр

разряд тов Икр У

13-14 лет Экспериментальная 10 0,49 0,4 0,196

4-5 лет, Контроль-

2 взрослый ная 5 0,59 0,4 0,236

В подходе упражнение выполнялось 4 раза, в течение одного занятия осуществлялось 3 подхода, интервал между которыми составлял 3 минуты, в неделю проводилось шесть занятии. Такие режимы были спланированы по методике ГЦОЛИФК с учетом оптимиза-

ими физиологического воздействия силовои нагрузки по пульсовой стоимости подхода (табл. 2.2).

Таблица 2.2.

Пульсовые показатели подхода

Показатели Ед.изм. ' Статистические значения

Пульс перед подходом уд/мин 93 + 6 (79,5 + 106,5)

Время подхода сек 42 + 2 (37,5 + 46,5)

Средний пульс подхода уд/мин 121 +6(17,5 + 134,5)

Пульсовая сумма подхода уд 85 + 4(76,0 + 108,3)

Средний пульс восстановления уд/мин 107 + 5(86,7+108,3)

Пульсовая стоимость подхода уд 406 + 9(433,0 + 475)

Пульсовая мощность подхода уд/сек 1,84

Гимнасты экспериментальной группы затрачивали на силовую работу примерно 16 минут тренировочного времени, Результаты педагогических исследований приведены в таблице 2.3,

Анализ полученных данных свидетельствует о достоверности позитивных сдвигов силы приводящих руки групп мыши у гимнастов экспериментальной группы (относительная сила возросла с 0,49 до 0,61, т.е. на 24%). В контрольной группе достоверных сдвигов е эксперименте не наблюдалось.

Исследованиями [5, 8, 12, 19, 20, 22, 23, 29, 55] обосновано положение о том, что комплексирование в педагогическом процессе каретки и номограммы ■ удобное и информативное методическое средство тестирования на силу и силовую выносливость групп мышц, синергии которых осуществляют приведение либо отведение рук.

ТРЕНАЖЕР-ГИМНАСТИЧЕСКАЯ КАРЕТКА С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ (а.с. 1650161) дополнительно снабжен (рис. 2.14) блоком автоматического управления (БАУ), обеспечивающего возможность автоматически по заданной программе (рис. 2Л5) изменять (умень-

Таблица 2,3

Эффективность тренажера по а.с. 1546088 а эксперимент [М + т {М - т». + М + т[}]

Индексы Порядковые номеоа месяцев экслеоимента и лостовепносгь сдвигов 0 Р0-2 2 Р2.4 4

Икр 0,4910,02 (0,43 т0,55) 0,59:0,03 (0,514-0,67) <0,05 >0,05 0,5510,03 (0,48+0,62) 0,6010,04 (0,49+0,71) <0,05 >0,05 0,6110,02 (0,54т0,68) 0,6010,03 (0,5140,67)

Ик 242,0115,4 (207,0+277,0) 273,0116,0 (236,0+310,0) >0,05 >0,05 240114 (208+272) 272114 (240+304) >0,05 >0,05 242116 (205579) 275115 (233;317)

Иж 63,117,1 (47,1+79,1) 65,817,0 (49,8+81,8) >0,05 >0,05 63,017,5 (42+84) 6617,0 (50+82) >0,05 >0,05 63,218 (41,2 г85,2) 66,1163,5(51,4+80,8)

ИкИСТ 57,116,1 (43,1+71,1) 63,017,0 (47,0+79,0) >0,05 >0,05 58,016,0 (51,5+74,5) 63,017,0 (47,0+79,0) >0,05 >0,05 58,017,0 (38,5+76,5) 64,017,0 (48 т 80)

Ист 208,0118,1(167,0+249,0) 18,0117,0(179,0+257,0) >0,05 >0,05 210,0116,0 (167+253) 219,0116,0(183+252) >0,05 >0,05 209,0117,0 (179,0+257,0) 218,0117,0 (179,0 г 257,0)

Иэ -0,5+0,02 (-0,55+0,45) -0,5*0,02 (-0,65+0,55) >0,05 >0,05 •0,510,02 (-0,55+0,45) -0,710,02 (-0,75+0,65) >0,05 >0,05 -0,610,02 (0,65+0,55) -0,610,02 (-0,65+0,55)

Рис. 2.14. Блок-схема тренажера по а.с. & 1650161

Ш

бвп

бвс

<с СТ2 3 "4" —

Ч ' 5'

ь 6'

-а 7

КОЛИЧ. ЦИКЛОВ

1 I

'Ь

2

• Сто"

с 6 РОС

ПРИИЦИПИППЬНЯЯ СХЕМА БЯУ

?с

пуск

Рис. 2.15. Временная программа управления нагрузками на тренажере по а.с. X 1650161

шагь, увеличивать, фиксировать) углы наклона гимнастическои ска мейки и задавать временные интервалы между этими действиями и тем самым изменять нагрузочные усилия непосредственно в процессе выполнения упражнения. При этом надежность и точность дозирования усилия по величине и времени действия уже определяется не субъективными психофизическими и психофизиологическими качест зами и текущим состоянием тренера либо спортсмена.

Диапазон yi лов наклона скамейки принят от 0° до 70°, что соответствует нагрузочным усилиям от 0 до 0,93 относительно веса гимнаста. В этом диапазоне по предлагаемому способу выбраны позиции статистического удержания "креста" на углах наклона скамейки 20е', 45° и 70°, т.е. при на( рузочных усилиях 34%, 70%, и 93% веса гимнаст а.

Э i и нагрузочные усилия экспериментально обоснованы в много летних исследования* на гимнастах различного возраста и уровня подготовленности (G, 15-19, 25, 30]. Они являются примерно адекватны-// и оптимальными раздражителями для гимнастов, находящихся ,-ю характерных точках системы многолетней подготовки: например, 13-летнему гимнасту на поэдтапе углубленной подготовки этапа специализированной подготовки относительная нагрузка 0,37 посильна примерно в такой же мере и формирует такие же приспособительные реакции и следовые последействия в нервно-мышечных системах, как относительная нагрузка 0,7 для 15-16-летнего гимнаста на подэтапе достижения мастерства этапа высших достижении либо относитеяь ная нагрузка 0,9 для 18-летнего и старше гимнаста на подэтапе достижения высших результатов о rana высших достижении. Для рассмо т • ренных трех уровней подготовленности гимнастов такие нагрузки обеспечивают возможность повторения в подходе от 2-3 до 4-7 удержании (ПМ - повторных максимумов).

Тренажер предусмаотривает возможность любого дозирования наг рузочных усилий в указанный пределах, что позволяет тренеру-пре-лодааатйлю творчески варьировать воздействия с учетом принципа инди ви дуали^ации.

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ тренажера была определена в двух полугодовых [2] эксперимент''./ при тренировке 30 квалифицированных гимнастов: по 15 спортсменов на тренажерах по а.с.

l&SOibl (оны тая группа) и 1546088 (контрольная группа) соответственно гю рассмотренной ниже программе.

Гимнаст принимал горизонтально установленной каретке положение крест а. Изменение угла наклона скамейки за 2 секунды до угла наклона 20° обеспечивало возрастание нагрузочного усилия с запланированным градиентом до относительного значения веса гимнаста 0,34, затем следовало секундное удержание. Далее осуществлялось изменение угла наклона скамеики за 2,5" до 45°, что обеспечивало возрастайте нагрузочного усилия с запланированным градиентом до от-носител!:.ног о усилия 0,7. Следовало далее двухсекундное удержание и cn-, ск скамейки за 2,5" до 20° (вновь нагрузка 0,34 Р), двухсекундное удержание. uiycK скамеики за 2" цо исходного положения (рис. 2.15).

b подходе (с семисекундной паузой) серия выполнялась трижды. С дгу/^/чутны.м перерывом (с учетом времени восстановления) в м выполнялось три подхода. При шестиразовых занятиях в не-де;:^ „ оптимизации физиоли! ического воздействия по пуль-

совой стоимости нагрузки в первый месяц гимнасты выполняли по двапод/ода в занятии, во второй-четвертый - по три, в пятый-шестой • по ч-э гь.ре.

Тренировка опытной группы гимнастов (точное дозирование по времени деис i вия и значениям нагрузочных усилий) обеспечила достоверное возрастание "крестового" индекса от исходного уровня 0,72 соответственно по месяцам тренировки до 0,74, 0,78, 0,8, 0,9 и 0,98, т.е. возрас(ание силы приводящих руки групп мышц составило 26% (табл. 2.4).

Тренировка контрольной группы (менее надежное и точное субъективное дозирование каждым гимнастом по времени действия и значениям nai рузочных усилии) обеспечила достоверное возрастание силы приводящих руки групп мышц соответственно от 0,75 до 0,91, т.е. на 21%.

Очевидно, что эффективность тренажера с программным управлением loci авлмет:

Э - 1 + 1,24

В анаиогичном педэксперимен те был опробирован еще один тренировочный режим: дозирование нагрузочных усилий до нагрузки

Таблица 2. 4

Эффективность тренажеров по а. с. N 1546088 и 1650161 в педагогическом эксперименте

Режимы реализации способа Экспериментальные группы Кол-во гимнастов Индекс Ккр=1-й по м-цам педэксперимента Прирост силы, % - Эффективность способа

1 2 3 4 5 6

1 Опытная (треналер по а. с. Н 1650161) 15 0,72 0,74 0,78 0,8 0,9 0,98 26 1,24

Контрольная (тренагаер по а. с. N 1546088) 15 0,75 0,76 0,76 0,83 0,88 0,91 21 ' 1

2 Опытная (тренакер по а. с. N 1650161) 15 0,68 0,71 0,73 0,78 0,83 0,85 25 1,28

Контрольная (тренажер по а с. N 1546088) 15 0,75 0,77 0,79 0,8 0,84 0,89 19 1

0,7 и последующего двухсекундного удержания было выполнено по первому варианту. Затем вместо опускания скамейки до исходного положения было выполнено за 5 секунд изменение угла наклона скамейки от 45° до 70°, что обеспечило возрастание нагрузочного усилия до 0,93, трехсекундное удержание и опускание в исходное положение за 9,5 секунды. Для гимнастов высокой квалификации эффективность этого режима оказалась более высокой и составила 1,28.

2.5.2. Семейство тренажеров для осуществления способа управления горизонтальными составляющими опорных реакций

ТРЕНАЖЕР-ФИКСАТОР ТРОСОВ (а.с. 1131516) представляет собой стандартные гимнастические кольца и фигурную рамку-фиксатор (рис. 2.16), каждая боковая сторона которой имеет выступ для охвата полупетлями тросов, а ее нижняя сторона имеет 11-образный выступ для размещения тросов, при этом внутренний радиус кривизны !_1-об-разного выступа соответствует диаметру троса. Установка фиксатора на необходимой высоте, обеспечивающей отклонение тросов от вертикального положения, осуществляется следующим образом: троса на необходимом уровне следует согнуть в полупетли и продеть внутрь рамки, зацепив за горизонтальные выступы последних.

Вертикальные составляющие опорных реакций (рис. 2.16) равны по симметрии половине веса гимнаста Р при любом расположении тросов, а искомые горизонтальные составляющие опорных реакций "распоры" в зависимости от веса гимнаста, размаха его рук и высоты установки фиксатора на тросах колец определяются в абсолютных и относительных значениях соответственно уравнениями:

Вг-0,5 Р1 /\l4lAi2' Н и Ир» 501/\|41_£-12' %.

Знание того, что увеличение распора, "способствующее сближению суставных поврехностей и тем самым в какой-то мере облегчающее выполнение упражнения" (ВА. Петров, Ю.А. Гагин, 1972), - не могло считаться достаточным и требовало метрологического детерминирования. ПЕДАГОГИЧЕСКИМ ТЕСТИРОВАНИЕМ на силу приводящих руки групп мышц были охвачены 9 гимнастов 2,1 разрядов и КМС в

I I

1 I

V I \/

Рис. 2.16. Тренажер по а.с. № 1131516

4 Заказ 167

обычных и модельных условиях ■ при наличии фиксатора на тросах при последовательном изменении высоты его установки от 2,6 до 1,2 м с шагом изменения 0,2 м. В этом АБСОЛЮТНОМ педагогическом эксперименте (табл. 2.5) установлены количественные закономерности облегчения выполнения креста при различных высотах установки фиксатора на тросах колец:

К ■ 0,769 + 0,61/1.,

где К - коэффициент усиления фиксатора (КУТ), равный отношению максимального усилия приведения рук, которое пожет реализовать спортсмен в положении "крест" при использовании фиксатора, к аналогичному усилию, реализуемому в обычных условиях (на стандартных кольцах).

Таблица 2.5.

Экспериментальный индекс Ккр в модельных условиях

Высота установки, 1-,М Средний вес гимнастов, Р,кгс Опорная реакция, р,кгс Усилие приведения рук, Р - Р - р, кге Экспериментальный, ККр- Р/Р

2,6 64 ± 0,8 14,8 ±0,35 49,2 + 0,84 0,77 + 0,07

2,4 „ 13,8 +0,33 50,2 + 0,92 0,78 + 0,06

2,2 и 12,7+0,31 51,3+0,96 0,80 + 0,04

2,0 ,, 11,9+0,34 52,1 + 0,98 0,81 + 0,03

1,8 „ 10,3 +0,31 53,2 + 1,10 0,83 + 0,03

1,6 и 10,3 + 0,30 53,7 +1,00 0,84 ± 0,02

1,4 II 7,3 + 0,33 50,7 + 1,22 0,89 ± 0,03

1,2 II 3,4 + 0,28 60,6 ±1,28 0,95 ±0,02

Графическая интерпретация построенных уравнений реализована в номограмме (рис. 2.17), по которой параметры взаимодействий в рассматриваемой системе "спортсмен-тренажер" определяются чрезвычайно просто и в считанные секунды для любых значений высоты установки фиксатора на тросах колец I., размаха рук занимающегося I, его веса Р, т.е. в реальных условиях многообразия указанных сочетаний при работе с гимнастами любых уровней подготовленности и любых возрастных групп.

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ тренажера определялась в полугодовом эксперименте (табл. 2.6).

Таблица 2.6

Характеристика опытных групп *

Возраст,стаж Экспеоиментальная Контроль-

занятий, оазояд сеЬиксатооом б/сЬиксатооа ная

1 2 3

8-9 лет, от 1,5 до 2 лет, 2-3 юношеский разряд 6/2,57 8/2,37 8/2,37 9

10-11 лет, 3 года, 1-2 юношеский разряд 6/2,57 9/2,31 9/2,31

13-14 лет, 4-5 лет,

2 врослый разряд 5/2,78 7/2,45 10/2,26

В числит еле - количество гимнастов в группе (п), в знаменателе - табличное значение критерия Стькдаента при 95% уровне достоверности и числе степеней свободы (п-1).

В качестве средства силового развития приводящих руки групп мышц в экспериментальных группах было выбрано упражнение с выраженным локально-направленным характером воздействия: из упора стоя руки в стороны на кольцах переход (с минимально необходимым толчком ног) в упор, опускание в упор стоя руки в стороны и секундное максимальное нажатие руками на кольца (эффективность упражнения обусловлена положительным взаимовлиянием мышечной активности в миометрическом, плиометрическом и изометрическом режимах).

р Рглгс, £

бО- «О,

70- 49- ТО

60- К 40-30-> 60-

50- 50

V

30- ю-в - \

в .

аО- 4- го-

£г ~-Ю'2Е-1гР

Схема пользования

р ег е'г

Да4о

Рис. 2.17. Номограмма расчета и дозирования взаимо- п действий при использовании тренажера по а.с. # 1131516 в учебном процессе

ц-

сл

го

Три из экспериментальных групп осуществляли специальную работу с фиксаторами (высота установки фиксатора определялась индивидуально номографическим экспресс-методом в зависимости от антропометрических данных гимнастов с учетом обеспечения условия величины "распора" в 20% от веса гимнаста, что улучшало реализацию силовых возможностей гимнастов на 12% (рис. 2.17).

Остальные три экспериментальные группы выполняли выбранное упражнение без фиксатора. Три контрольные группы вообще не выполняли это упражнение. Для обеспечения кумулятивного эффекта и отдаления адаптационных процессов нагрузки в эксперименте (при шестиразовых занятиях в неделю) регулировались следующим образом: в первый месяц гимнасты всех экспериментальных групп выполняли по 5 подходов в занятии (в каждом подходе упражнение повторялось 4 раза), во второй месяц - по 7 подходов, в третьем и четвертом месяцах - по 8 подходов, в пятом и шестом месяцах - по 9 и 10 подходов соответственно. Между подходами гимнасты по круговому методу выполняли на друп« станциях идентичную для всех групп силовую работу другой целевой направленности. Контрольные группы, как уже указывалось выше, пропускали экспериментальную станцию. Силовая тренировка проводилась в основной части занятия после прохождения одного, двух или трех видов многоборья в зависимости от чередования снарядов.

Анализ полученных данных свидетельствует о том, что позитивные сдвиги силы функциональных групп мышц, обеспечивающих выполнение креста, выше у экспериментальных групп, применявших фиксатор, чем у экспериментальных групп, работавших по адекватной программе, но без фиксатора (сдвиги достоверны, Р<0,05). контрольные группы имели значительно меньший (статистически недостоверный, р>0,05) прирост силы этих групп мышц. Так, у гимнастов возраста 8-9 лет экспериментальный индекс при использовании фиксатора возрос с 0,23 до 0,32 (на 39%), тогда как при адекватной работе без фиксатора - с 0,3 до 0,34 (на 13%). Изменение экспериментального индекса контрольной группы составляет всего 3%. У гимнастов возраста 1011 лет сила приводящих руки групп мышц изменилась соответственно с 0,37 до 0,43 (на 26,3%), с 0,39 до 0,42 (на 7,7%) и с 0,44 до 0,42 (на 4,5%). У гимнастов возраста 13-14 лет значения индекса изменились

соответственно с 0,48 до 0,59 (на 23%), с 0,5 до 0,56 (на 12%) и с 0,48 до 0,49 (на 2,1%).

Рассмотрение опытных данных с позиций метода "срезов мастерства" количественно оценивает уровень развития силы исследуемых групп мышц всех трех возрастных групп юных гимнастов. Так, у гимнастов возраста 8-9,10-11 и 13-14 лет усредненные (по всем группам) значения экспериментальных индексов до экспериментального периода составляли соответственно 0,29, 0,4 и 0,49 (различия между ними достоверны, р < 0,01).

После шестимесячной направленной тренировочной работы усредненные значения индексов возросли соответственно до 0,33,0,34 и 0,57 (различия между ними достоверны, р < 0,01),

Здесь следует отметить, что в конце эксперимента значения силы приводящих руки групп мышц у гимнастов экспериментальных групп достигли, определенных ВНИИФК (И.Г.Зюзько, 1975), значений нормального уровня физической подготовленности юных гимнастов.

Наряду с данными педагогического эксперимента, достоверно количественно установившего улучшение условий реализации силовых возможностей и ускорение развития силы приводящих руки групп мышц при использовании фиксатора, педагогические наблюдения выявили, что при этом легко вырабатывается необходимый навык рационального (пронированного) расположения плечевых костей.

При обучении начинающих гимнастов простым упорам приспособление облегчает выработку навыка несколько супинированного расположения рук. Для гимнастов, хорошо владеющих упором руки в стороны, рассмотренное приспособление весьма эффективно при обучении силовому переходу из креста а упор.

При достижении высокого двигательного потенциала методически целесообразно в тренировочном процессе обеспечивать и отягощенные условия выполнения. Это обусловливает необходимость разработки специального тренажера, рассмотренного ниже.

ТРЕНАЖЕР - ПОПЕРЕЧНЫЙ ОГРАНИЧИТЕЛЬ ТРОСОВ (а.С. 1258440) - логичное развитие фиксатора (рис. 2.18).

Высота установки регулируется передвижением ограничителя по тросам, ширина ограничения тросов ^определяется размером зак-

ладной трубки 2, схема навешивания на троса колец • идентична схеме навешивания и фиксатора, и тензодинамометра.

Функциональное непосредственное назначение ограничителя, также как и фиксатора, • произвольно детерминировать отклонение тросов колец от вертикального положения и тем самым обеспечивать управление величиной горизонтальных составляющих опорных реакций (распоров) при освоении "креста" в модельных условиях.

На рис. 2.19 изображена расчетная модель системы "гимнаст-тренажер". Уравнения горизонтальных составляющих опорных реакций в общем виде (в зависимости от веса гимнаста Р, размаха его рук I, длины L и ширины b подвески колец) в абсолютном и относительном значениях:

Rr- Р <!-Ь) / 2V«U-2-(l-b)2', Н; Rr'- 50 (l-b) /V4L2 - (l-b)*' %.

Результаты расчетов по полученным формулам - номографированы.

Для обеспечения высокой точности номографирования был применен метод разрезных номограмм, т.е. дробление заданных пределов изменения одной из переменных I и построение серии номограмм из выравненные точек с параллельными шкалами и полями. На рис. 2.20 изображена одна из построенных номограмм (для конкретного значения размаха рук U1,5 м) и схема пользования ею.

ПРИМЕР ДОЗИРОВАНИЯ НАГРУЗКИ. Преподаватель решил пред- • ложить гимнасту с размахом рук 1-1,5 м выполнить серию попыток фиксации упора руки в стороны в искусственных условиях с изменением значения горизонтальных составляющих опорных реакций до 20% веса гимнаста.

Возможен ряд условий обеспечения назначенной дозировки. Пересечение горизонтали, проведенной через 20-процентное значение R'r соответствующей шкалы номограммы (рис. 2.20), с графиками 4-1 определяют искомые условия. В рассматриваемом случае это ширина подвески колец Ь-0,75 (график 4) при длине подвески L-1,05 м, либо Ь«0,5 м (график 3, стандартная подвеска) при L-1,38 м, либо Ь-0,25 м (график 2) при L-1,71 м, либо Ь-0,0 м (график 1) при L-2,04 м.

Рис. 2.19. Расчетная модель системы "гим-наст-гтренажер по а.с. №. 1258440"

}

\ ' I / 1 ' V/

аяно втнг

ел -о

Рис. 2.20. Номограмма управления взаимодействиями, в учебном процессе

В зависимости от того, какими средствами располагают преподаватель и гимнаст, реализуется заданный уровень моделирования внешних условий по управляемому параметру.

Так, перекручивание тросов колец либо установка фиксатора (ширина подвески 0,0 м) должны быть осуществлены на высоте 2,04 м (график 1),

Поперечный ограничитель тросов колец типа 0,5 (ширина подвески 0,5 м) устанавливается на высоте 1,38 м (график 3).

Поперечные ограничители типа 0,25 и 0,75 (ширина подвески соответственно 0,25 и 0,75) должны быть установлены на высотах соответственно 1,71 и 2,04 м (см. пунктирное построение). Графически интерполируя, можно найти бесконечное сочетание b и I, обеспечивающих необходимую дозировку распора. Посредством номограммы преподаватель и гимнаст получают постоянную информацию о силовых взаимодействиях при тренировке упора руки в стороны с помощью указанных приспособлений. Затраты времени при этом неизмеримо меньше, чем при аналитическом определении значений сил (для определения аналитически лишь одного значения горизонтальных составляющих опорных реакций необходимо выполнить девять арифметических и алгебраических действий: два вычитания, три умножения, одно деление, одно извлечение корня и два возведения в степень). По номограмме такое определение выполняется в считанные секунды.

Для этого необходимо провести прямую линию (наложить линейку, лучше прозрачную) от заданной точки на оси Вт1 через точку, соответствующую весу гимнаста, на оси веса гимнаста Р. Пересечение этой прямой с осью Rr, кГс, определяет точку, соответствующую реальному значению горизонтальных сил Rr. В рассматриваемом случае (Rr-20%) при весе гимнастов 45 кГс (450 Н) и 60 кГс (600 Н) значения Rr соответственно равны 9 кГс (90 Н) и 12 кГс (120 Н) (см. пунктирные построения в поле выравненных точек номограммы). Если задается 40-процентное значение R', (низкий уровень подготовленности гимнаста), то при весе гимнастов 55 кГс (550 Н) и 70 кГс (700 Н) горизонтальные силы соответственно равны 22 кГс (220 Н) и 28 кГс (280 Н).

Пользуясь номограммой, следует учитывать, что ордината линии а-а соответствует нормальному значению Rr, т.е. обусловливает

реальную силовую структуру упора руки в стороны, выполняемого на стандартных кольцах.

Следовательно, позиции тренажеров, обусловливающие значение Rr выше линии а-а, будут облегчать выполнение упора руки в стороны, а ниже линии а-а ■ усложнять (при владении упором руки в стороны целесообразно применять упражнения и с отягощением).

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ограничителя определена а 2-месячном эксперименте (табл. 2.7), В качестве экспериментальной была исследована группа гимнастов 10-11 лет, исследованная в предшествующем педагогическом эксперименте в качестве контрольной; в качестве контрольной - группа гимнастов того же возраста, служившая экспериментальной в педагогических исследованиях с фиксатором.

В качестве средства силового развития приводящих руки групп мышц в опытных группых было использовано упражнение, описанное и обоснованное при исследованиях фиксатора. При этом в контрольной группе упражнение выполнялось без применения поперечного ограничителя тросов колец.

Динамика позитивных сдвигов силы групп мышц, осуществляющих удержание "креста" более достоверно (Р < 0,05) выражена у экс-перементальной группы, чем у контрольной, работавшей по адекватной программе, но без поперечного ограничителя тросов,

Контрольное тестирование показало достоверное увеличение силы, оцениваемой индексом ИКр, приводящих руки групп мышц за

время первого месяца эксперимента у экспериментальной группы с 0,42 до 0,47 (на 12%), за время второго месяца эксперимента с 0,47 до 0,51 (на 8,5%), при общем росте силы на 21,4% (с 0,42 до 0,51).

У контрольной группы экспериментальный индекс за первый месяц эксперимента возрос с 0,43 до 0,45 (на 4,6%), а за второй месяц с 0,45 до 0,48 (на 6,7%) при общем росте силы на 11,6% (с 0,43 до 0,48). При этом нулевая гипотеза отвергнута (Р < 0,05) лишь во втором месяце эксперимента.

Таблица 2.7

Эффективность тренажера по а.с. 12558440 в эксперименте

Попялковые номеоа месяцев якспеоимента и лостовеоноеть сппигпп

Индексы 0 Ро-1 \ Ро-г 2

и№ 0,42 ±0,05 (0,29 :0,55) 0,43 ±0,02 (0,39+0,48) <0,05 >0,05 0,47+0,03 (0,40 +0,54) 0,45 ±0,02 (0,40-г 0,50) <0,05 >0,05 0,51+0,04(0,42+0,60) 0,48 +0,03(0,40-î-0,56)

и„ 205,0+10,6 (18U229) 216,0+11,0(191,04-241) >0,05 >0,05 203,0+9,0(182+224) 216,0 ±10,0 (190+242) >0,05 >0,05 206,0+10,0 (183+229) 217,0+9,0(194+ 240)

и« 59,4±5,6 (46,4 V 72,4) 63,5 ±6,0 (49,5 -г 77,5) >0,05 >0,05 60,0 +5,0 (48,0 + 71,5) 63,5 +6,0 (49,5+77,5) >0,05 >0,05 59,7+5,3(47,7 + 71,7) 64,3+5,5(60,3 4-78,3)

Инист 53,3+4,0(44,1*62,5) 52,8 ±5,6 (40,От 65,6) >0,05 >0,05 54,2+4,0(45,2+63,2) 53,2+5,2 (40,2+ 66,2) >0,05 >0,05 54,9 +3,9(45,9+ 63,9) 54,0+5,0(41,0+67,0)

Ист 185,0 ± 19,4 (140,0 +230,0) >0,05 187,0±18,2 (1444-230) 189,0+18,0 (148,0ч 230,0) >0,05 190,0+17,0 (147+237) >0,05 >0,05 1В8,2±17,0 (150,2+226,2) 190,0+17,0 (147,04-237)

Иэ -1,8+0,02 (-1,85 г 1,75) -1,8+0,02 (-1,85 4-1,75) >0,05 >0,05 -1,7±0,03 (-1,77+1,63) -1,8+0,03 (-1,88+1,72) >0,05 >0,05 -1,8+0,02(-1,85-4-1,75) -1,8+0,03 (-1,88+1,72)

2.5.3. Тренажеры для осуществления комплексного способа организации взаимодействий

Рассмотренные технические средства (а.е. N 1131516, 1258440, 1546088, 1650161) для осуществления первых двух способов при соче-танном использовании позволяют реализовать и третий способ - одновременное изменение величины распора и влияния силы тяжести.

Например, гимнастическая каретка (а.с. N 1546088 и 1650161) допускает произвольно управлять наклоном тросов путем механической фиксации шарнирных опор тросов в определенных местах дугообразных направляющих при практически неограниченных возможностях сочетаний количественных значений изменения влияния веса спортсмена и горизонтальных составляющих опорных реакций. При этом регулирование обоими компонентами взаимодействий спортсмена с искусственной средой осуществляется также просто по разработанным номограммам и особого пояснения не требуют.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Осуществлена детализация обобщенной модели и в педэкспериментах выполнена ее опытная проверка (верификация).

Биомеханический анализ детерминировал "слабое звено" ОДА при выполнении упсра руки в стороны на кольцах - короткую головку двуглавой мышцы плеча и ее медиальное сухожилие (запас прочности - 1,12). Для локализованного укрепления "слабого звена", т.е. для развития его двигательного потенциала, превышающего тот, который требуется непосредственно для удержания креста, созданы и научно обоснованы тренажеры и номографический экспресс-метод, который в сочетании с указанными приспособлениями позволяет воспроизводить крест в искусственно созданных и регламентируемых условиях при оперативном дозировании (как в сторону облегчения, так и в сторону отягощения) избирательно-направленных мышечных нагрузок локального характера.

Позитивные результаты рассмотренных педэкспериментов, спланированных с учетом вскрытого механизма и причин рассмотренной травмы и с целью комплексирования решения основной педагогической задачи (освоение креста) с профилактикой травматизма, не только подтвердили положение о том, что специально спланирован-

ные управляемые взаимодействия спортсмена со средой повышают потенциал двигательных возможностей спортсмена и его максимальную реализацию, но и сопряженно являются действенным методом профилактики спортивного травматизма. И это закономерно, поскольку в организме спортсмена в результате использования тренажеров в учебном процессе аккумулируются, реализуемые по принципу опережающего отражения развития организма (по принципу обратной связи), адаптационные сдвиги в физических качествах вначале за счет срочных, а затем долговременных морфо-функциональных изменений.

3. ТРЕНАЖЕРЫ ДЛЯ РУК

Анализ и интерпретация классификации средств СФП гимнастов высокой квалификации (В.С.Рубин, АЬЛлоткин, В.В.Соловьев, ЕА. Плоткин, В.Е.Лищенко, 1983) показал, что доля высокоинтенсивных нагрузок, направленных на решение задач развития силы и силовой выносливости мышц предплечья и кисти, составляет 10,7% всего объема работы, хотя тренировка на коне требует от гимнаста многократного развития усилия в лучезалястных суставах до 150 кг, а на опорных прыжках - до 350 кг. Вследствие этого авторы ориентируют на поиск новых средств, способствующих увеличению обьема и интенсивности нагрузок в упражнениях для лучезалястного сустава.

Актуальность создания таких средств определяется не только тем, что хронические заболевания лучезалястных суставов - практически у всех гимнастов перворазраядного и выше уровня, но и требованиями к постоянному повышению уровня силового содержания техники хватов в гимнастике, захватов и ударов в единоборствах, приемов армреслинга и пр.

Ниже рассмотрены два семейства новых тренажеров для реализации двух способов организации взаимодействий.

3.1. Семейство тренажеров для осуществления способа изменения геометрических параметров среды в произвольных движениях

ТРЕНАЖЕР (а.с. 1671324) состоит из двух полых рукояток 1, установленных осевыми отверствиями на стержнях 2 с возможностью вращения и возвратно-поступательного перемещения, имеющих резьбовые участки 3 на одном из концов, на которые накручиваются регулировочные гайки 4, сжимающие пружины 5 и пакеты фрикционных дисков 6, размещенные внутри рукояток коаксиально и последовательно на стержнях 2, другие концы которых 7 закреплены на фигур, ных основаниях ручек 8, установленных на осях 9 с возможностью фиксированного через 45° углового перемещения в пределах 90° на крайних (правом 10 и левом 11) звеньях траверсы 12, соединенных между собой посредством стопорного болта 13 с возможностью вращения одного относительно другого вокруг оси траверсы 12 (рис. 3.1-3.3).

Положение правого звена 10 относительно левого звена 11 фиксируется муфтой 14, перемещающейся на шлицах 15 пазами 16 и входящей в крайнем правом положении пазами 17 на шлицы 18. Устойчивое соединение обеспечивается пружиной 19, один торец которой упирается в левое звено 11, а другой во фланец 20 муфты 14. На крайнем правом 10 и левом 11 звеньях траверсы 12 расположены на осях 9 фигурные опоры 8 стержней 7 полых рукояток 1. Фигурные опоры выполнены с тремя радиальными пазами 21 по кромкам, в которых размещаются плавающие стопоры 22, фиксируемые пружинами 23. Механический захват фиксируется на муфте 14 траверсы 12 фиксатором 25 [1,2,45,47,65].

Устройством пользуются следующим образом. Перед тренировкой устанавливаются необходимые нагрузки (моменты сопротивления вращению) для каждой руки путем поворота гаек 1 по резьбе стержней 2. Затем устанавливают рукоятки 1 относительно траверсы 12 в выбранных положениях в основной плоскости, фиксируя каждую из них под углом к траверсе 0°, 45° или 90°.

Для установки ручек в различных плоскостях следует муфту 14, преодолевая сопротивление пружины 19 переместить соосно к левой рукоятке до схода пазов 17 со шлицов 18 и, повернув рукоятки относительно друг друга на заданный (кратный 45°) угол, отпустить муфту 14, которая под действием пружины 19 пазами 17 накроет шлицы 18 и зафиксирует устройство в рабочем положении. Взявшись за рукоятки выбранным хватом (сверху, снизу, обратным и пр.) занимающийся

©

{

Г /

1 **■> ч -----<;

/ \ . ч ' / --^

£

25

шш

24

/2

сг>

Рис. 3.1.и 3.2. Тренажер по а.с. № 1671324 (общий вид и разрезвд

]

ШЕШ^Щ:

д

/Ч п

1 А

11

V45'

Рис. 3.3. Варианты рабочих положении

ТаРесНТ?аб7?324

5 Загаз 167

приступает к выполнению упражнений. Для выполнения упражнений е стационарных условиях механический захват устройства фиксируете? на кронштейне стены.

Технические данные устройства: пределы регулирования нагрузочного момента, Нм (кГм) - 0+8 (0+0,8); максимальное сопротивление при выполнении упражнений "растяжение" и "сжатие", Н (кгс) - 200 (20); максимальные ход при выполнении упражнений "растяжение" и "сжатие", мм - 45; длина (в раскрытом положении) - 600 мм; диаметр рукоятки - 37 мм; масса - 2 кг.

Очевидно, что конструкция устройства позволяет: повышать нагрузки как увеличением количества повторений, так и регулированием вращающего нагрузочного момента;

регулировать нагрузки как изменением их значений, тек и характера и интенсивности;

обеспечивать структуру нагрузки с учетом функционального соответствия тренировочных упражнений запланированным осваиваемым движениям;

обеспечивать многообразие сочетаний режимов работы мышц; применять устройство в сочетании с другими тренажерами и техническими средствами.

Устройство позволяет выполнять множество упражнений с широким диапазоном целевой напрапенности и, соответственно, с организацией спектра мышечных синергий. Одним из эффективных средств тренажерного воздействия является упражнение - из исходного положения: тренажер вперед, хватом снизу пронированием и сгибанием в лучезапястном и локтевом суставах правой вкручивание ее до обратного хвата, а затем выкручивание до исходного положения. Без пауз упражнение выполняется левой рукой. При этом не только мышечные группы отдельных звеньев, но и конечности в целом оппозиционно и последовательно переходят от удерживающего статического вида работы к динамическому преодолевающему и уступающему через замкнутую тренажером многозвеньевую кинематическую цепь, реализуя сложную структуру проанализированного тестового упражнения, которое вовлекает в работу около трети мышечной массы, т.о. тест по анатомическому признаку определяется как упражнение регионального воздействия.

ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ И МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТРЕНАЖЕРА ОПРЕДЕЛЕНА В РЯДЕ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

Физиологическая стоимость теста определялась методом тет-раполярной импедансной реоплетизмографии на контингенте здоровых мужчин возраста от 18 до 60 лет при установлении шкалы гайки тренажера на четвертом делении, что соответствует величине нагрузочного момента 0,4 кГм (4Нм) при двадцати повторениях упражнений (время выполнения теста - полторы минуты). При выполнении теста достоверно (р<0,05) повысились ЧСС с 74,3+3,2 до 90,6±5,5 ударов/мин САД - со 120,9±4,3 до 140,0+4,4 мм.рт.ст.; ПД - с 42,7+3,0 до 55,7+4,7 мм.рт.ст.; СДД- с 92,4+2,8 до 102,9±1,9 мм.рт.ст.

Поскольку у здоровых людей при динамической нагрузке систолическое давление растет, а при статическом напряжении все виды артериального давления возрастают почти параллельно друг другу, то динамика АД, проявляющаяся в выраженном увеличении САД (на 16%), при неизменном ДАД, приводящая к значительному повышению ПД (на 30%) и умеренному повышению СДД (на 11%), свидетельствует о преобладании работы динамического характера. Такое соотношение режимов спланировано и обосновано значительным превалированием массы и времени работы мышц верхних конечностей в динамическом режиме работы.

Интенсификация гемодинамических показателей от одноразового выполнения тестового комплекса ■ ЧСС повышается на 15-20%, пульсовая сумма подхода составляет 110-130 уд., а пульсовая мощность 1,3-1,5 уд/сек, пульсовое давление возрастает на 25-30%, систолическое артериальное давление возрастает на 14-20%), среднее динамическое давление возрастает на 10-15%, артериальный приток возрастает на 12-18%, тонус артериальных сосудов повышается в 1,1-1,3 раза, периферическое сосудистое сопротивление повышается в 4-5 раз, тонус венозной системы снижается в 4-5 раз.

В фазе эксперимента наблюдается удлинение периода изгнания, отражающее, по-видимому, увеличение объема крови, обеспечивающее повышенный уровень кровотока, необходимого для протекания восстановительных процессов в мышечной ткани (ликвидации "кровяного долга").

Дачная нагрузка оказала выраженное воздействие на состояние сосудистой системы исследуемой области - полное восстановление исходного уровня тонуса наступило через 6 минут после нагрузки,

Наблюдается гетерохронное восстановление уровня тонуса различных отделов сосудистой системы: быстрое снижение сосудистого сопротивления артериального русла, замедленное снижение сосудистого сопротивления венозного русла и длительное сохранение высокого сопротивления току мелких сосудов (ПСС), составляющих структурно-функциональную основу микроциркуляции,

Группа KMC и МС 19-22 лет из 9 человек при шестиразовых занятиях в неделю с течение месяца (24 учебно-тренировочных занятия) в заключительной части в течение 1,5 мин выполняла описанное выше упражнение при нагрузке 0,4 кГм (гайка 4 вкручена в рукоятку 3 до отметки 4).

В эксперименте наряду с изучением динамики силы и силовой выносливости кистевых мышц исследовались (в соответствии с положением новой классификации средств СФП В.С.Рубина и др.) и внутренние (физиологические) показатели нагрузки.

В результате сила возросла на 13%, силовая выносливость - нг

12%.

СТРУКТУРА КУМУЛЯТИВНОГО МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОГО ПСИХОЛОГИЧЕСКОГО И ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ТРБ НАЖЕРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ РАССМОТРЕНА НИЖЕ ПО ДАННЫМ ПО ЛУГОДОВОГО ЦЕЛЕВОГО ИССЛЕДОВАНИЯ НА НЕСКОЛЬКИХ УРОВ НЯХИС ОЦЕНКОЙ ИХ ВЗАИМОСВЯЗИ.

Физиологический уровень. Получены существенные положи тельные сдвиги показателей физического развития: К индекс Кетле снизился на 6%, жизненный индекс увеличился на 10%, отношение жиЗ' ненной емкости легких к должной возросло на 8%, экскурсия грудной клетки повысилась на 3%, мощность форсированного вдоха и выдох* возросла на 10% и на 4% соответственно, относительная сила возрос л а на 8%, а становая - на 7%, сила и силовая выносливость кисте!? возросла на 14% и 12% соответственно;

достигнутые изменения морфо-функционального статуса зани мающихся, лежащие в основе долговременной адаптации организма * психофизическим нагрузкам, получаемым в результате занятий, обес

печи ли повышение физической работоспособности на 11%, а в перч расчете на 1 кг веса и на 1 кв.м. поверхности тела на 18% и 14% соответственно, и повышение максимального потребления кислорода на 10%. Уровень нагрузки пробы Р\Л/С170 относительно ДМПК повысился на 10%;

активизация двигательного режима заметно сказалась на повышении адаптационных способностей организма. По истечении 6 месяцев с начала систематических занятий улучшилась приспособляемость организма к физическим нагрузкам: пороговая нагрузка при неизменном пульсовом пределе толерантности повысилась на 12%, еще более значительно ее уровень повысился относительно ДМПК - на 16%, энергетический уровень пороговой нагрузки и пробы Р\МС170 снизился на 12% и 13% соответственно;

под действием регулярных занятий наряду с повышением физической работоспособности, толерантности организма к нагрузкам, экономичности при выполнении физических упражнений, ускоряются процессы восстановления: пульсовой долг на пятой минуте отдыха после пробы Р\Л/С170 снизился на 28%, а систолическое артериальное давление - на 5% и достигло уровня покоя,

Таким образом, систематические занятия повышают уровень общей физической подготовленности и сопровождаются улучшением функционального состояния главнейших физиологических систем организма.

Психофизиологический уровень. Эти существенные положительные сдвиги в функциональном состоянии на физиологическом уровне реализовывались на фоне значительного роста уровня активности и возбуждения. Занятия сопровождались выраженными реакциями, степень проявления которых нарастала к концу тренировочного занятия: кожное сопротивление к середине занятия снизилось на 20%, а к концу - на 30%;

уровень активации и степень его изменения под воздействием психофизической нагрузки, получаемой в результате занятий, строго индивидуальны - чем выше исходный уровень активации, тем больше он становится после нагрузки;

повышенный уровень активации - преобладание у испытуемых тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы - сох-

индивидуальны - чем выше исходный уровень активации, тем больше он становится после нагрузки;

повышенный уровень активации • преобладание у испытуемых тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы • сохраняется в течение десяти минут после окончания занятий: кожное сопротивление на десятой минуте отдыхо составило 80% от исходного значения;

в фазе восстановления происходит снятие остаточного рабочего возбуждения з результате усиления процессов торможения в ЦНС и восстановления исходного уровня функционального состояния организма.

Таким образом, по данным кожно-галваьических реакций, занятия оказывают существенное воздействие на функциональное состояние организма на психофизиологическом уровне.

Социально-психологический уровень. Повышение общего уровня активации и возбуждения под воздействием психофизической нагрузки, получаемой в результате занятий, приводит к улучшению эмоционального состояния и его компонентов: самочувствие повысилось на 20%, активность - на 30%, настроение - на 20%, суммарный показатель ЭС повысился на 25% (методика САН),

Взаимосвязь уровней функционального состояния. Взаимоотношения между психофизиологическим и психологическим уровнями функционального состояния характеризуются системой прочных корреляционных связей: между показателями сопротивления кожи и параметрами ЭС существует достоверная отрицательная корреляционная связь:

до занятий наиболее точно оцениваются параметры самочувствия (г»-0,52) и менее отчетливо активности (г - -0,42) и настроения (г--0,3);

психофизическая нагрузка, получаемая на занятиях, снижает точность самооценки признаков функционального состояния: прочность корреляционных связей между объективными и субъективными показателями уменьшилась до -0,235 (между Я и С) и -0,375 (между Я и А);

повышение общего уровня активности под воздействием психофизической нагрузки, получаемой в результате занятий находит отра-

настроение, как один из показателей функционального состоя-1ия, характеризует отношение к занятию, а не реакцию на величину жерготрат, определяющих уровень активации.

Таким образом сдвиги функционального состояния под воздей-:тзием тренажерных занятий на психофизиологическом и социально-юихологическом уровнях имеют сходные тенденции. Изменения фун-;ционального состояния, происходящие на психофизиологическом ровне, находят достаточно полное отражение в сознании занимаю-цихся.

ДОКАЗАТЕЛЬСТВО СУЩЕСТВЕННОСТИ ПРИЗНАКОВ МНОГОПОЗИЦИОННОЙ УСТАНОВКИ РУКОЯТОК ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТРЕНИРОВКИ ВЫПОЛНЕНО В КОМПЛЕКСНОМ ПЕДАГОГИЧЕСКОМ И МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОМ СРАВНИТЕЛЬНОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ с задачей количественной оценки сдвигов внешних (сила, силовая 5Ыносливость мышц) и внутренних (частота сердечных сокращений, тульсовое давление и пр.) показателей нагрузки при 0, 45 и 90-градусных углах установки рукояток (рис. 3.3). Четвертая опытная группа занималась в комплексном режиме (КР), т.е. по трети тренировочного зремени выполняла упражнения с тренажерами в выбранных положениях,

В качестве средства развития силы и силовой выносливости ^менялось выбранное ранее упражнение, характеризующееся выраженным локально направленным характером воздействия на лучеза-пястные суставы и мышцы кистей и предплечья; в позе "прибор вперед хватом снизу" пронированием и сгибанием в лучезапястном и поктевом суставах правой и левой осуществляется вкручивание до обратного хвата, а затем осуществляется выкручивание до исходной позы,

Четыре группы юных гимнастов (по 6 человек) 2 и 1 юношеского разряда 10-11-летнего возраста при шестиразовых занятиях в неделю в течение месяца (24 занятия) по 3 подхода в 7-минутном режиме выполняли описанное выше упражнение при нагрузке 1,5 Нм (гайки 4 вкручены в рукоятки 1 до отметки 1,5).

Тестирование на силу и силовую выносливость в контрольные моменты исследований осуществляись по общепринятым методикам на тензометрическом комплексе по индексу Икр и на гимнастической

каретке (а.с. 1546088) с фиксацией времени удержания "креста" при 60-процентном нагружении от Икр.

Внутренние (биологические) показатели нагрузки определялись реоплетизмографическим методом. География и активность работающих мышц определялась злектромиографическим методом.

Результаты исследований (р < 0,05) приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

Педагогическая эффективность тренажера по а.с. 1671324 в опытных режимах

Показатели Углы нагрузки установки, градусов

Недели эксперимента_

О

1

2

3

_Суммарные

сдвиги, 4 %

В н Сила, и„Р 0 45 90 0,37 0,38 0,37 0,38 0,39 0,38 0,38 0,40 0,41 0,39 0,41 0,42 0,40 0,42 0,43 8,1 10,5 16,2

е ш кр 0,38 0,40 0,43 0,45 0,46 21

н я я Силовая выносливость, 0 45 90 5,0 6,0 5,5 5.1 6.2 5,6 5.2 6.3 5,8 5.3 6.4 5,9 5,3 6,5 6,1 6 8,3 10,9

сек. кр 6,0 - 6,2 6,4 6,7 6,9 15

В н V Повышение ЧСС,% 0 45 90 22 26 30 22 25 30 20 23 28 18 21 27 16 20 26 -27 -23 -13

т р кр 28 27 26 25,8 25,2 -10

е н н я Повышение пульсового давления, 0 45 90 30 32 35 29 30 33 29 30 31 27 29 30 26 28 31 -13 -12,5 ■11,4

я % кр 34 33 32 31 30,5 -10

При нулевых углах установки рукояток сила и выносливость возросли на 8,1% и 6% соответственно, углы становки рукояток в 45°

увеличили эти показатели до 10,5% и 8,3% соответственно, а в 90° • обеспечили прирост силы и выносливости уже на 16,2% и 10,9%.

Тренировка в КР (комплексном режиме) обеспечила прирост силы на 21 % и силовой выносливости на 16%.

Физиологические показатели нагрузки также доказательно свидетельствуют о большей эффективности и больших углов и комп-лексированного режима; при 0°, 45°, 90" и КР частота сердечных сокращений (ЧСС) равно как и пульсовое давление (ГШ) в подходах достоверно возрастает во всех контрольных моментах эксперимента. Снижение суммарных сдвигов ЧСС и ПД как в процессе эксперимента, так и при увеличении углов установки рукояток и использовании КР (при постоянной тестовой нагрузке) также свидетельствуют об эффективности тренировки с использованием принятых углов, опре-делаемой более выраженной динамикой адаптационных процессов сердечно-сосудистой системы (ССС).

Изложенное выше доказывает, что указанные углы влияют на повышение эффективности тренировки, а вариация углами при стабильной тренировочной нагрузке делает тренировку еще эффективнее.

Влияние указанных углов на повышение эффективности тренировки осуществляется за счет того, что существенно расширяется диапазон трнируемых мышц:

при 0° работают червеобразные мышцы кисти, ладонные межкостные мышцы, короткие сгибатели большого пальца, противопоставляющие мышцы большого пальца и мизинца, поврехностные и глубокие сгибатели пальцев при целенаправленной активизации мышц и связочного аппарата запястнопястного, лучезалястного, локтевого и плечевого суставов. Обязательным динамическим фактором изучаемого движения является закрепление суставов предплечья, т.е, тех отделов, на которые опираются действующие звенья, Это достигается повышением тонуса антогонистов - мышц тыльной разгибательной группы;

при 45° к работающим при 0° мышцам подключаются (в силу того, что структура тестового упражнения расширяется за пределы соосных вращений с существенным возрастанием плеч вращающих моментов) трехглавые мышцы плеча, локтевые мышцы, супинатор,

короткая головка двуглавой мышцы, передние пучки дельтовидных мышц, квадратные и короткие пронаторы;

при 900 к работающим при 450 мышцам подключаются широчайшие мышцы спины, большие грудные мышцы, большие и малые круглые мышцы, длинная головка двуглавой мышцы плеча при целенаправленной активизации прямых и косых мышц живота.

Необходимо отметить, что особенности морфологического анализа вынуждают к определенной схематизации исследования двигательных актов, Поэтому необходимо учитывать, что в выполнении упражнения участвуют обе конечности одновременно, При этом не только мышечные группы отдельных звеньев, но и рук в целом оппозиционно и последовательно переходят от удерживающего статического вида работы к динамическому преодолевающему и уступающему через замкнутую тренажером многозвенную кинематическую цепь, реализуя сложную силовую структуру проанализированного тестового упражнения.

Все это обеспечивает многостороннее воздействие как на локальные мышечные группы, так и на организм занимающегося в целом, что иллюстрируется опытными данными таблицы;

комплексные режимы (КР), охватывающий последовательно в подходе три угла установки рукояток (тем самым обеспечивая три варианта и геометрических, и силовых, и кинематических структур тренировочного упражнения) обеспечивает по этим же рассмотренным причинам (широкая вариация работающих мышц, широкая вариация их активности в изометрическом, миометричееком и плиометри-ческом режимах) более высокую эффективность тренировки.

Приведенные выше доказательства повышения эффективности тренировки при исследование»: углах 0°, 45° и 90°, а также при вариации этими углами в КР, и анализ того, за счет чего осуществляется это влияние позволяет, интерполируя, утверждать, что и любые другие углы (в пределах от 0° до 90°) также будут повышать эффективность тренировки (и в этом - однс из возможных направлений совершенствования тренажера).

Очевидно, что применение устройства является действенным средством и методом, оказывающим управляемое воздействие на физиологические системы организма и функциональное состояние

эмоциональной сферы занимающихся. Это воздействие проявляется срочным и кумулятивным тренирующими эффектами с позитивными следовыми последействиями,

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИССЛЕДУЕМОГО ТРЕНАЖЕРА КАК СРЕДСТВА ЛЕЧЕБНОЙ ФИЗКУЛЬТУРЫ ОПРЕДЕЛЯЛАСЬ НА КОНТИНГЕНТА* БОЛЬНЫХ С ХРОНИЧЕСКИМИ НЕСПЕЦИФИЧЕСКИМИ ЗАБОЛЕВАНИЯМИ ЛЕГКИХ И БОЛЬНЫХ С ДИАФИЗАРНЫМИ ПЕРЕЛОМАМИ КОСТЕЙ ПРЕДПЛЕЧЬЯ.

Результаты клинических исследований тренажерных воздействий для обоих контингентом больных людей изложены ниже.

ПОД МЕДИЦИНСКИМ НАБЛЮДЕНИЕМ (ПРОФ, В.В.КЛАПЧУК, ЯЛТИНСКИЙ НИИ ИМ, СЕЧЕНОВА) В ИСПЫТАНИЯХ ПРИНЯЛО УЧАСТИЕ 84 ЛЕГОЧНЫХ БОЛЬНЫХ В ВОЗРАСТЕ ОТ 20 ДО 55. В экспериментальной группе было 30 больных (16 мужчин и 14 женщин), в контрольной - 54 больных (35 мужчин и 19 женщин).

Больные контрольной группы занимались лечебной физкультурой по общепринятой методике в режиме щестиразовых занятий в неделю, Содержание занятий экспериментальной группы контрастно отличалось именно целевым ведением причинного фактора (рассмотренного выше комплекса упражнений с тренажером) при запланиро* ванном объеме упражнений на силу и силовую выносливость. Эти упра* ж нения (по отношению к круговой тренировке контрольной группы больных) целеао вводились в структуру клинических испытаний и обследований и обеспечивали диепарантность (резкое различие) объемов и качества воздействий лечебно-физкультурных мероприятий а обоих опытных группах,

Для оценки общего состояния больньрс до, во время и после за? нятий лечебной физкультурой исследовались непосредственные реакции,

Для оценки физической тренировки в обеих группах применялась кистевая динамометрия и исследовалась статическая выносливость мышц. При исследовании статической выносливости нагрузка обеспечивалась путем сжимания с максимально-доступным больному усилием в течение одной минуть! баллона кистевого динамометра в модификации В.В.Розенблата (модель ДЖ-За). Расчитывался коэффициент падения статического усилия по М.И.Виноградову. Иссле-дот

валась также максимальная мышечная способность (произведение величины максимальной произвольной силы на время удержания статического усилия на уровне 75% от максимальной произвольной силы). Комплексные исследования проводились при поступлении и выписке сольных,

Анализ опытнь|х данных клинических испытаний контрольной группы свидетельствует о том, что при процедурах лечебной физкультуры, проводившихся по общепринятой методике, не обнаруживается статически достоверных различий изучавшихся физиологических показателей в период поступления и выписки сольных (как у мужчин, так И у женщин).

Картина изменения исследуемых показателей в экспериментальной группе принципиально отлична,

Так, например, кистевая динамометрия у мужчин (правой и левой) достоверно возросла за период клинических испытаний с 49,9+2,4 до 57,4226 (на 15%) и с 45,9+2,4 до 53,1 ±2,3 (на 15,3%) соответственно У женщин эти показатели увеличились с 26,040,9 до 31,5±1,2 (на 21%) и с 24,§¿1,0 до 28,2+1,0 (на 14,7%) соответственно.

Коэффициент падения статического усилия достоверно изменился с 0,870+0,054 до 0,609+0,40 (на 30%) И С 0,843+0,37 до 0,596+0,024 (на 29%) у мужчин и женщин соответственно,

Максимальная мышечная способность у мужчин и женщин соответственно возросла с 1560+164 до 3100+190 (на 98%) и с 619+32 до 1379+58 (на 126%),

Очевидно, что рассмотренные позитивные сдвиги в физическом состоянии исследованных больных обусловлены введением в эксперимент причинного фактора (комплекса упражнений о тренажером), обеспечившего контрастную диспарантность объемов и качества нагрузки в структуре лечебной физкультуры опытных групп, которая, а свою очередь, обеспечила в качестве следственного экспериментального фактора проанализированные выше позитивные сдвиги (т.е. следовое последействие конкретных тренажерных воздействий).

ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ТРЕНАЖЕРНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ВОССТА-НОЗЛЕНИЕ ОПОРНОДВИ-ГАТЕ/ЪНОЙ ФУНКЦИИ КОНЕЧНОСТЕЙ ПРИ ПЕРЕЛОМАХ ТРУБЧАТЫХ

КОСТЕЙ ПОЯ НАЛЮДЕНИЕМ (ДОКТ. А.В.СНЕГУРОВА, БОЛЬНИЦА N 6) НАХОДИЛОСЬ 36 БОЛЬНЫХ С ТИПИЧНЫМИ ПЕРЕЛОМАМИ КОСТЕЙ ПРЕДПЛЕЧЬЯ - ЖЕНЩИНЫ ВОЗРАСТА ОТ 40 ДО 60 ЛЕТ С ДАВНОСТЬЮ ТРАВМЫ 1 МЕСЯЦ.

В контрольной группе было 16 больных, которые занимались лечебной физкультурой по общепринятой методике а течение 30 дней. В экспериментальной группе было 20 больных, которые помимо обычного комплекса ЛФК выполняли упражнение с тренажером.

Так, кистевая динамометрия травмированных рук больных экспериментальной группы достоверно возросла с 2,44+0,35 кГ до 18,11 ± 0,95 кГ, в то время как в контрольной группе сила травмированных рук возросла недостоверно лишь с 3,1 ±0,5 кГ до 3,3+0,61 кГ соответственно.

Интересно отметить, что если уровень восстановления силы травмированных рук экспериментальной группы достиг 64,7% от исходного уровня (25,33 ±2,38 кГ), то у контрольной группы - всего 13,3% от исходного уровня (24,8+3,2 кГ). Относительные уровни силы травмированных рук после снятия фиксаций в экспериментальной и контрольной группах составляли 9% и 13% соответственно.

Иными словами, исходный относительный уровень силы у контрольной группы был существенно выше, чем у экспериментальной, однако, тренажерные воздействия, обеспеченные в экспериментальной группе, резко интенсифицировали сдвиги силы.

Аналогичные соотношения параметров и в динамике силовой выносливости.

В экспериментальной группе силовая выносливость травмированных рук возросла с 2,22 ±0,35 сек до 21,33±1,42 сек, т.е. с 8,2% до 74,6% уровня этого физического качества здоровых конечностей, а в контрольной группе - с 1,7±0,23 сек до 3,1 ±0,37 сек, т.е. с 6% до 10,7%.

Что касается динамики сращения переломов под влиянием тренажерных воздействий, то она достоверно положительная (осколочный перелом эпифиза лучевой кости со смещением отломков у 63-летней больной уже через 45 дней характеризуется оптимальной консолидацией костной мозоли.

ТРЕНАЖЕР (решение Патентной экспертизы от 03.09.91. о выдаче Патента на изобретение по заявке N 4825575/12) состоит (рис. 3.4) из

It 19

V

■S 2?

IS

двух полых рукояток 1, установленных осевыми отверстиями на стержнях с возможностью вращения и возвратно-поступательного перемещения, имеющих разьбовые участки на одном из концов, на которое накручиваются регулировочные гайки 4, сжимающие пружины и пакеты фрикционных дисков, размещенные внутри рукояток коак-сиаяьно и последовательно на стержнях, другие концы которых закреплены на фигурных основаниях 8 со шлицами 9 рукояток 1, установленных на осях 10 в щеках 11 вилки крестовины 12, шлицы которых соединены осями 14 со щеками 15 вилок траверсы 16.

Тренажеры используются следующим образом.

Перед тренировкой устанавливают необходимые нагрузки (моменты сопротивления вращения) для каждой руки путем поворота гаек 4. Взчвшксь за рукоятки выбранным хватом (снизу, сверху, обратным, разным и пр.) занимающийся приступает к выполнению выбранных упражнений.

Шарнирное соединение рукояток с траверсой обеспечивает широчайшую вариативность взаимных положений рук непосредственно при выполнении упражнений и вариативность количества и характера активности мышц в изометрическом, миометрическом и плиометри-ческом режимах о структуре специфических упражнений восточных единоборств, характеризующихся сложными силозыми реализациями в условиях множества степеней свободы.

ТРЕНАЖЕР (решение Патентной экспертизы от 06.02.92. о выдаче Патента на изобретение по заявке N 4734164) состоит (рис. 3,5) из траверсы 1 со стопорными канавками 2-7, двух фиксаторов 8 и 9 с шестигранными втулками, на шайбах которых 26. 27 установлены рукоятки 11 и 12 с возможностью вращения и возвратнопоступательно-го перемещения, имеющие резьбовые участки на одном из концов шестигранных втулок и регулировочные гайки 14 и 15 с резьбовым участком и отверстием в центре с диаметром, равным диаметру оси

I и наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра рукояток

II и 12, пакеты фрикционных дисков и пружины, расположенные коак-сиально и последовательно на шестигранных втулках между торцами рукояток и торцьми регулировочнь« гаек 14 и 15. Положения рукояток 11 и 12 на траверсе 1 относительно друг друга определяются фикса-

торами 9 рукоятки 11 и 8 рукоятки 12, которые состоят из кнопок 19 и 23 со стопорящим элементом, пружины и заглушки.

Перед тренировкой устанавливают необходимую нагрузку (моменты сопротивления вращению, сжатию, растяжению) для каждой руки путем поворота гаек 14 и 15 по резьбе 13. Нагрузка определяется по шкале 24 и 25. Затем устанавливаются рукоятки 11 и 12 в заданном режиме тренировки (расстояние между рукоятками 11 и 12, направленность рукояток). Для этого кнопку 19 (преодолевая сопротивление пружины) надо вдавить в фиксатор 9 (вследствие этого стопор выйдет из зацепления со стопорой канавкой 4 траверсы 1) и установить рукоятку 11 в выбранном положении. Аналогично меняют положение рукоятки 12.

3.2. Семейство тренажеров для осуществления способа управляемого изменения масс-инерционных параметров среды в произвольных движениях

ТРЕНАЖЕР - гантель инерционная динамичная (а.с. N 1734790) состоит (рис. 3.6-3.8) из грифа 1 с выполненной на нем винтовой канавкой 2, усеченных дисковых грузов 3, соединенных эксцентрично расположенным относительно их осей грифом 1; в центре образующих окружностей дисковых грузов 3 нормально установлены без возможности смещения полуоси 4 с резьбовыми концами, на которые установлены дополнительные грузы в форме диской 5, 6 и гайки-фиксаторы 7; на грифе установлена рукоятка 8 с выступами 9 для захода в винтовую канавку 2 грифа 1.

Один из эффективных тренировочных режимов - поднятие и опускание гантели при исходном положении рукояток 2 в крайних разноименных положениях у внутренних торцов усеченных дисков 3 (на фифах гантелей для правой и левой рук винтовые канавки разнонаправленны). При подъеме гантелей рукоятки 8 поворачиваются с кистями занимающегося назад на 180о, но грифы 1 гантелей при этом не вращаются, так как ОЦТ суммы грузов 3, 5 и 6 (Р) конструктивно расположен на уровне геометрических осей полуосей 4, т.е. ниже осей грифов 1 на величину эксцентриситета, определяемого зависимостью I — 0,5 О - I]. Естественно, восстанавливающий момент Меост- Ргз!па

ис. 3.6. Трена-ер по а.с. 1734790

M вост. - P-Ç. Sin оС

б Заказ 167

Рис. 3.7. Варианты тренировочных режимов: а, б -винтовые канавки разнонаправлены, в, г -винтовые канавки однонап-равлены (тренажер по а.с. й 1734790)

определяет условия сохранения положения устойчивого равновесия при поворачивании рукоятки 8 системы гриф 1 - грузы 3,5, 6. Этим обусловливается взаимное коаксиальное вращение грифа 1 и рукоятки 8, что обеспечивает в силу конструктивных характеристик системы винт-гайка (разнонаправленные винтовые канавки 2 в форме полувитков на грифах 1 и выступы 9 на рукоятках) строго детерминированное перемещение грифов 1 с грузами 3,5,6 в конечное положение при выбранном тренировочном режиме (рис. 3.76). Опускание гантелей осуществляется в уступающем режиме работы мышц при возрастающем воздействии противоположного направленного вращающего момента Мн и завершается приведением гантелей в исходное положение (рис. 3.7а).

Место расположения рукоятки на грифе детерминированно определяет величину крутящего момента: при расположении рукоятки в центре грифа крутящий момент равен 0; при расположении рукоятки в крайнем левом положении (у внутреннего торца усеченного диска 3) крутящий момент правый (по часовой стрелке) становится максимальным; при расположении рукоятки в крайнем правом положении крутящий момент левый (против часовой стрелки) становится максимальным.

А поскольку в структуре одного подъема гантели осуществляется поворот кисти (а, значит, и рукоятки) на 180°, что обусловливает перемещение грифа в рукоятке от крайнего левого через центр до крайнего правого положения, то вариативность нагрузки в одном подъеме разворачивается от максимального значения (рис, 3.8) через 0 до максимального значения с другим знаком, что в соответствии с общебиологическим принципом вариативности раздражителя (нагрузки) повышает эффективность тренировки.

Возможно обеспечение еще целого ряда тренировочных режимов сочетанием гантелей, их исходных положений и произвольных движений (рис. 3.8).

ТРЕНАЖЕР - гантель инерционная динамично-статичная (решение Патентной экспертизы от 28.06.91. о выдаче Патента на изобретение по заявке N 4815567/12) содержит два полых корпуса 1 (рис. 3.9), соединенных полой рукояткой 2, сыпучий либо жидкий наполнитель 3, обьем которого составляет 0,5 объема V полости корпуса. Такое на-

ЬМо - Нм

Но

^ХУЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧ^ЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧ^

.ЧччЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧЧхЧЧЧЧТ

£

Нм

Рис. 3.9. Тренажер по а.с. нв заявку й 4315557

полнение корпусов обеспечивает при наклоне оси гантели размещение всего объема наполнителя в полости одного из них и, что обеспечивается только этой конструкцией, фиксацию такого наполнения при приведении гантели в горизонтальное положение. Крутящий момент (а, значит, и тренирующее воздействие) при этом наибольший (формируемый весом наполнителя Ро_$ в объеме 50% объема полого корпуса). Например, при 20% наполнении корпусов максимальный крутящий момент будет формироваться весом наполнителя Рдц в объеме

40% объема полости корпуса. При 30% наполнения корпусов в одном корпусе разместятся шарики с весом в объеме 50%, а в другом - 10%, так что крутящий момент будетформироваться весом шариков в объеме 40% объема корпусов:

ГМ0»=».б- р05|. р011 я рм|, нм .

Очевидно, что только гантель с объемом наполнителя в 0,Й объема полостей позволяет максимально изменять величину и направление воздействия на руки занимающегося и, следовательно, достигнуть цели повышения эффективности тренировки мышц-пронато-ров рук и их агонистов-супинаторов.

ТРЕНАЖЕР - гантель инерционная статичная (решение Патентной экспертизы от 24.12.91. о выдаче Патента на изобретение по заявке N 4915682) состоит (рис. 3.10) из грифа 1, на краях которого в любой комбинации устанавливаются четыре груза 2-5, веса которых соответственно кратны модулям первых четырех членов геометрической прогрессии со знаменателем 3 (т.е. кратны числам 1,3, 9,27), и двух гаек-фиксаторов 6. Вес грузов, их комбинация на краях грифа определяют тренировочные вес и крутящие моменты гантели.

Результаты базовых расчетов суммарного веса грузов и крутящих М «XРл' ' моментов (статичных параметров тренировочных

режимов) представлены в таблице 3.2.

Очевидно, что созданная гантель обеспечивает в диапазоне нормального ряда чисел от 1 до 40 с шагом 1 изменение крутящих моментов, воздействующих на руки занимающихся (в масштабе 15 значений базового веса 1,3,4,9,10,12,13,27,28,30,31,36,37,39,40) грузов.

Рис. 3.10. Тренажер по а.с. на заявку № 4915682/12

Таблица 3.2

Параметры нагрузочных режимов

Крутящий момент, кгм 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Вес груза слева, кг 1 3 3 3 1 9 9 9 1 9 9 1 9 9 3 9 ' 3

Вес груза справа, кг - 1 - - 3 1 о и 3 1 - - 1 -

Суммарный вес груза,кг 1 4 о о 4 13 12 13 ! 10 1 9 10 13 12 1

Продолжение таблицы 3. 2

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24. 25 26

9 3 1 27 27 27 1 27 27 27 1 27 3 27 3 27 3 1 27 27 27 27

— 9 3 1 9 3 9 3 9 1 9 9 9 9 9 3 3 3 3 1

13 40 39 40 37 36 37 40 39 40 31 30 31 28

Продолжение таблицы 3. 2

27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

27 27 1 27 3 27 3 27 3 1 27 9 27 9 27. 9 1 27 9 27 9 27 9 1 27 9 3 27 9 3 27 9 3 1

- - 1 - - 3 1 3 3 1 - - 1 - -

27 28 31 30 31 40 39 40 37 36 37 40 39 40

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Тренажеры для рук обеспечивают возможности широкого регулирования нагрузочных усилии, формирования их структуры с учетом соответствия запланированным воздействиям, обеспечивают многообразие сочетаний режимов работы мышц, т.е. реализацию принципов построения тренировочного процесса. Они эффективны в качестве средств физической тренировки различных контин-гентов здоровых людей, специально не занимающихся спортом, в качестве специальных средств направленного воспитания силы мышц, укрепления лучезапястных и локтевых суставов, профилактики спортивного травматизма, а также восстановления силы и разработки контрактур в комплексах ЛФК после типичных переломов костей предплечья, при физической тренировке больных хроническими неспецифическими заболеваниями легких, обеспечивая при этом улучшение функционального состояния ССС.

Функционирование тренажеров, рассмотренных в п, 3.1. не зависит от гравитационных условий, что делает их приемлемыми для использования в условиях невесомости.

4. ТРЕНАЖЕРЫ ДЛЯ НОГ

*

Нагрузки на ноги гимнастов достигают высоких значений. Например, максимальное значение динамической составляющей опорной реакции при выполнении тройного сальто на ковре достигает 1000 кГ.

В гимнастике типичны и многочисленны травмы голеностопного (27,3% случаев) и коленного суставов (35,3% случаев), при этом на острые травмы соответственно приходится 60,4% и 70% (Т.В.Федорова, 1992). В велосипедном спорте, легкой атлетике часты травмы задней поврехности бедра. Горнолыжный спорт, фристайл, единоборства и многие другие спортивные дисциплины - травмоопасны и обусловливают необходимость поиска новых способов и средств адаптации суставов к экстремальным по значению и сложности нагрузкам.

Ниже рассмотрены два семейства новых тренажеров для реализации двух способов организации взаимодействия.

4.1. Семейство тренажеров для осуществления способа управляемых нагрузок в произвольных движениях

7 Заказ 167

ТРЕНАЖЕР (а.с. 1493270) состоит из двух поворотных,размещенных на основании 1,горизонтальных дисков 2 и 3. Диски 2 и 3 с осями 4, 5 (рис, 4,1). Шестерня 10 установлена неподвижно относительно дисков 2 и 3. Шестерня 8 установлена на основании 1 с возможностью постоянного контактирования с диском 2. Шестерня 9 размещена на дугообразной подвижной фиксируемой в заданном положении планке 11 для попеременного взаимодействия шестерни 9 с дисками 2 и 3 и шестернями 8 и 10. Планка 11 фиксируется на основании подпружиненным фиксатором 12. Фиксатор 12 взаимодействует с отверстиями 13 основания 1. Диски 2 и 3 на боковой поверхности имеют зубья.

Для включения заданного режима необходимо фиксатор 12 вынуть из отверстия 13 и продвинуть планку 11 до фиксации в отверстие нужного положения. Фиксатор 12 под действием пружин войдет в отверстие, соответствующее данному режиму вращения.

При положении, изображенном на рис. 4.1а, шестерня 9 войдет в зацепление с диском 2, при этом шестерня 9 находится в постоянном зацеплении с диском 3. Данный режим позволяет выполнить следующие упражнения:

стоя ногами на разных дисках, правая поворачивается вовнутрь, левая наружу, при повороте левой ноги вовнутрь правая поворачивается наружу,

При положении, изображенном на рис. 4.1 б, шестерня 9 находится в постоянном зацеплении только с диском 3.

Данный режим позволяет выполнить следующие упражнения: вращение правой и левой ноги совершается произвольно, независимо от другой. Тоже можно сделать двумя ногами, став на один поворотный диск, и совершать круговые вращательные движения.

При положении, изображенном на рис. 4.1 в, шестерня 9 входит в зацепление с шестерней 8, которая постоянно находится в зацеплении с диском 2, шестерня 9 находится в постоянном зацеплении с диском 3, в данном режиме можно выполнить следующие упражнения:

правая и левая нога одновременно поворачиваются вовнутрь и наружу.

При положении, изображенном на рис. 4.1 г, шестерня 9 входит в зацепление с шестерней 10, которая неподвижно закреплена на своей оси. Данный режим позволяет выполнить следующие упражнения:

одна нога находится в неподвижном положении, вторая совершает круговые движения.

Расширение функциональных возможностей устройства достигается за счет конструктивного обеспечения синхронности вращения двух поворотных дисков в заданных режимах, а также направленного вращения опорного звена, либо звеньев в одной горизонтальной плоскости, что повышает эффективность тренировки.

ТРЕНАЖЕР (а.с. 1602561) от рассмотренного выше отличается наличием регулируемого нагрузочного средства (рис. 4.2), установленного на оси, постоянно контактирующей с одним из дисков шестерни, с возможностью взаимодействия с ее торцами. Средство включает фрикционные накладки 24 и 25, установленные на оси, находящейся в постоянном зацеплении с поворотным диском шестерни 10 у обоих ее торцов, при этом верхняя из накладок 25 пружиной 26 прижимается к шестерне 10, а ось шестерни имеет участок с нарезкой для размещения гайки-рукоятки 27.

Повышение эффективности тренировки достигается за счет возможности регулирования в широком диапазоне нагрузки при выполнении упражнений.

ТРЕНАЖЕР (а.с. 1650165) от рассмотренного выше отличается наличием коромысла с горизонтальной осью, размещенным под основанием дисков с возможностью контактирования с ними, при этом диски установлены на осях с возможностью плоско-параллельного перемещения, что обеспечивает возможность выполнения упражнения в разных горизонтальных плоскостях (рис, 4.3).

Устройство состоит из основания 1, расположенного на оси 2 и левом рычаге 3 коромысла 4, плавающего поворотного диска 5, входящего втулкой 6 на ось 2 с возможностью смещения вдоль своей оси, и, расположенного на оси 7 и правом рычаге 8, коромысла 4, плавающего поворотного диска 9, входящего втулкой 10 на ось 7 с возможностью смещения вдоль своей оси, коромысло 4 соединено с основанием 1 осью 11 и двумя кронштейнами 12 с возможностью вращения вокруг оси 11, правый рычаг 8 коромысла 4 соединен с основа-

35 15

Рис. 4.3. Тренажер по а.с. № I650165

нием 1 и малым основанием 13, расположенным на выступах 14, винтовой парой 15,16 (винт 15, гайка 16), при этом на малом основании 13 расположен шестиренчатый механизм переключателя режимов работы устройства, состоящей из шестерни 17, находящейся в постоянном зацеплении с зубьями зацепления 18 плавающего поворотного диска 5, полушестерни 19, соединенной с малым основанием 13 без возможности смещения и планки 20, с расположенной на втулке 21 шестерни 22 с возможностью смещения по направляющим 23, при этом на планке 20 расположен переключатель режимов работы устройства, состоящий из переключателя 24, пружины 25 и стопорных отверстий 26,27,28, 29, расположенных на малом основании 13, и переключателя 30 регулировочного механизма.

Для включения однонаправленного вращения в разных горизонтальных плоскостях плавающих поворотных дисков 5 и 9 относительно основания 1 необходимо переключатель 24 поднять, переместить планку 20 до совпадения переключателя 24 со стопорным отверстием 28 малого основания 13 и отпустить. Под действием пружины 25 переключатель 24 войдет в стопорное отверстие 28 и застопорит планку 20. Далее переключатель 30 поднимают и вставляют стопор 31 в отверстие 32.

Для установления разноуровневого размещени дйсков относительно основания 1 необходимо любой из дисков повернуть. При повороте дисков в левую сторону (против часовой стрелки) - плавающий поворотный диск 5 будет опускаться, а плавающий поворотный диск 9 будет подниматься. При повороте дисков в правую сторону (по часовой стрелке) изменение горизонтальных уровней будет происходить в обратном порядке. При установке заданной разницы горизонтальных уровней переключатель 30 поднимают, при этом стопор 31 вьсходит из отверстия 32 и путем поворота переключателя 30 на 180° вставляют стопор 31 в отверстие 33.

Занимающийся при этом совершает автономное пращение в заданных горизонтальных плоскостях. После установления заданных горизонтальных плоскостей переключатель 24 вынимают из отверстия 28 и перемещают планку 20 до совпадения переключателя 24 со* стопорным отверстием 26 малого основания. Под действием пружины 25 переключатель 24 войдет в стопорное отверстие 26 и застопо-

рит планку 20. Занимающийся при этом совершает однонаправленное вращение в левую и правую сторону с автономно изменяющимися горизонтальными плоскостями в процессе вращения плавающих поворотных дисков. При повороте в левую сторону однонаправленного вращения - левый плавающий диск 5 опускается, правый плавающий диск 9 поднимается, при повороте в противоположную сторону изменение горизонтальных плоскостей будет происходить в обратном порядке, Величина подъема и опускания горизонтальных плоскостей плавающих поворотных дисков 5 и 9 относительно основания 1 зависит от величины поворота плавающих дисков, т.е. от величины подвижности суставов. При выполнении упражнения будет постоянно происходить смена горизонтальных плоскостей плавающих поворотных дисков.

ТРЕНАЖЕР (а.с. 1639676) состоит (рис. 4.4) из основания 2, 3, поворотных дисков 4, 15, соединенных между собой осью 10, и 65 стальных шариков 9, размщенных на беговых дорожках внутри дисков, 1ри этом на верхнем поворотном диске 15 эксцентрично по краю расположен поворотный диск 13, соединенный с поворотным диском 15 эсью 12 стальными шариками 14, основание 2, 3 выполнено в виде установленных один на другом поворотных дисков 2, 3, контактирующее плоскости которых выполнены наклонными относительно их опор-1ых плоскостей 7,8, нижний поворотный диск 3 имеет коническое »тверстие 16, обращенное большим основанием 17 к верхнему диску 2, |ри этом ось шарнира 11 размещена в коническом отверстии 16. Кон-актирующие плоскости 5 и 6 наклонены относительно опорных плос-остей 7 и 8 под углом 0°-45°, а коническое отверстие 16 ойеспечива-т необходимую центровку.

Устройством пользуются следующим образом.

Перед тренировкой устанавливают поворотные диски 4, 15 под ужным углом 0°-45° посредством поворота диска 2, Занимающийся стает на поворотный диск 13, либо на диск 15, либо одной ногой на иск 13, а другой на диск 15 и совершает круговые вращательные вижения, нагружая при этом определенную группу мышц. Изменяя жлон поворотного диска 13, можно тренировать как группу мышц, ж и вестибулярный аппарат в широком диапазоне регулируемых »грузок.

4.2. Семейство тренажеров для осуществления способа управляемых нагрузок в фазах педалирования

ТРЕНАЖЕР (а.с. 1646561) содержит (рис. 4.5) педальный механизм, ось 1 которого посредством подшипников соединена с рамой (не показана) и несет шатуны 2 с педалями 3 и ассиметричную звездочку 4, кинематически связанную через цепь 5 с ленточно-дисковым тормозом 6 средства для создания нагрузки. Звездочка выполнена из двух коаксиально расположенных частей 7 и В с промежуточными шестернями 9 между ними. В шестернях расположены втулки 10. Части звездочки закрыты направляющими кольцами 11 и 12 и соединены между собой болтами 13, которые проходят через втулки 10 шестерен 9. С тыльной стороны кольца 11 и 12 крепятся к раме устройства без возможности смещения.

С нагрузочным средством педальный механизм связан через автоматический регулятор натяжения цепи, включающий рычаг 14 со звездочками 15 и 16.

Установив заданную нагрузку, занимающийся начинает вращать педали ножного привода, передавая усилия через шатуны 2 на часть 8, которая поворачивает шестерни 9 на втулках 10 вокруг своих осей. Те, в свою очередь, через зубья зацепления воздействуют на ассиметрич-ную звездочку 4, заставляя ее крутиться в обратную сторону. Направляющие кольца 11 и 12 при вращении удерживают ассиметричную звездочку вводной плоскости с шестерней, при этом кольца остаются неподвижными. Регулятор натяжения цепи, автономно поворачиваясь, удлиняет или укорачивает цепь 5 в зависимости от положения эллипсовидной звездочки ножного привода по отношению к цепи.

Величина нагрузки на определенной фазе вращения зависит от нахождения эллипсовидной части ассиметричной звездочки по отношению к шатунам. Если точка А ассиметричной звездочки находится между ветвями цепи, усилие на педалях минимально. Если же она находится в контакте с цепью, нагрузка максимальна.

Изменение нагрузки по фазам педалирования обеспечивается использованием в устройстве ассиметричной составной звездочки (в^ёсто обычной круглой), конструкция которой обеспечивает при вращении педалей детерминированное изменение положения эллипсо-

видной части звездочки по отношению к педалям (а значит, и нагрузки), что позволяет в процессе тренировки увеличивать в определенной фазе (место нахождения эллипсовидной части звездочки) нагрузку по отношению к нагрузке, заданной нагрузочным устройством.

ТРЕНАЖЕР (а.с. 1731248) снабжен (рис. 4.6) установленным на раме 1 и кинематически связаны между собой ножным приводом 2 и средством для создания регулируемой нагрузки, включающим диск 3, контактирующий с тормозной лентой 4, один из концов которой соединен через упругий элемент 6 с измерительным приспособлением 7, выполненным в виде динамометра. При этом устройство снабжено трособлочной системой В и 9 и регулятором 10 натяжения тормозной ленты, выполенным в виде винтовой пары. Ножной привод 2 выполнен в виде кассеты из трех зйездочек 11-13, соединенной цепью 14 с ведомой звездочкой 15 средства для создания нагрузки. Устройство также снабжено регулятором натяжения 16 цепи и переключателем 17 ведущих звездочек, соединенным через тросо-блочную систему 18 и 19 с рычагом переключателя 20.

Занимающийся поворачивает регулятор натяжения тормозной ленты 10 до нужной нагрузки на динамометре 7. Установив заданную нагрузку, занимающийся поворачивает переключатель 20 до нужного режима, при этом переключатель 17 ведущих звездочек перебрасывает цепь 14 на одну из звездочек 11-13, соответствующих заданному режиму тренировки. Задав все эти величины, занимающийся начинает вращать педали 23 и 24 ножного привода 2, при этом происходит следующее.

Так как длина окружности (количество зубьев) средней звездочки 12 равна соответствующим параметрам ведомой звездочки 15, то при вращении педалей 23 и 24 угловые перемещения точек айв! будут одинаковы. Поскольку ведомая звездочка 15 имеет вогнутую 1/4 часть, то нагрузка, передаваемая от средства для создания нагрузки, будет в вогнутой части больше, чем на остальной части звездочки. Вследствие этого разная по фазам вращения нагрузка передается цепью 14 на ножной привод 2 идентично.

При установке режима тренировки "Изменение воздействия на определенную фазу вращения по ходу вращения педалей" цепь займет место на внешней звездочке 13 кассеты ножного привода 2. Так как

Рис. 4.6. Тренажер * по а.с. ¡b I73I246

22 7

длина окружности (количество зубьев) внешней звездочки 13 больше длины образующей ведомой звездочки 15, то при вращении педалей 23 и 24 точка а будет смещаться по отношению к точке а) по ходу вращения педалей на величину, равную разности длин окружности звездочки 13 и 15, вследствие этого и разная по фазам нагрузка будет постоянно смещаться по ходу вращения.

При установке режима тренировки "Изменение воздействия на определенную фазу вращения против хода вращения педалей" цепь 14 займет место на внутренней звездочке 11 кассеты ножного привода 2. Так как длина окружности внутренней звездочки 11 меньше соответствующей длины звездочки 15 средства для создания нагрузки, то при вращении педалей 23 и 24 точка а будет смещаться по отношению к точке в} против хода вращения педалей на величину, равную разности длины окружности звездочки 15 и 11, вследствие этого и разная по фазам нагрузка будет постоянно смещаться против хода вращения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Созданные тренажеры для ног помимо общих преимуществ, рассмотренных в заключениях разделов 2 и 3, весьма эффективны и для тренировки вестибулярной функции на опоре и приемлемы для тренировки с невесомости, т.к. их функционирование не зависит от гравитационных условий.

5.ТРЕНАЖЕРЫ ДЛЯ РУК И НОГ (В СТРУКТУРЕ ЛАЗАНИЯ ПО КАНАТУ)

Лазание по канату - сложное в освоении упражнение всех школьных и ВУЗовских (включая спортивные специальности) программ. Не только тучные школьники и студенты, но даже высококвалифицированные спортсмены ряда специализаций (игры, легкая атлетика и пр.) зачастую на в силах освоить это упражнение. В результате и психологический дискомфорт, и вынужденное исключение из многолетней системы подготовки отличного упражнения тотального воздействия - лазания по канату.

Рассмотренные ниже тренажеры обеспечивают возможность всем без исключения (от дошкольников до людей преклонного возраста, любого уровня физической подготовки, с нарушением моторнь^х

функций и пр.) в индивидуальном адекватном режиме силового наполнения осуществлять лазание по канату.

ТРЕНАЖЕР (а.с. 1600803) содержит (рис. 5.1) бесконечный канат 1, обхватывающий установленные в вертикальной плоскости по углам четырехугольника шкивы 2-5 на кронштейнах 6-8, основание 9 с заплечиками 10 для упора занимающегося при горизонтальном его положении и средство для создания сопротивления перемещению каната, включающее фрикционные накладки 11 и 12, установленные на оси одного из шкивов, например шкива 3, шкалу 13 нагрузок, пружину 14 и регулировочную гайку 15 на резьбовом конце 16 оси шкива. Канат охватывает желоб шкива 3 петлей для исключения проскальзывания [51, 56].

Основание 9 покоится на опорах 18 и расположен^ от верхней ветви каната на расстоянии, обеспечивающем с ней контакт конечностями занимающегося. Кронштейн 8, шарнирно соединен с основанием 9 в точке 19 и подпружинен к нему пружиной 20, упирающейся в ограничитель 21 для компенсации провисания канат.

Перед тренировкой преподаватель, либо сам занимающийся устанавливает необходимое нагрузочное усилие путем поворота гайки 16 по шкале 13 нагрузки, при этом пружина 14 прижимает фрикционные накладки 11 и 12 к шкиву 3. Затем занимающийся ложится спиной на горизонтальное основание 9, прижимаясь плечами к упорам 10 для предотвращения горизонтального смещения и приступает к выполнению упражнения в лазании по канату руками, либо в 2 или 3 приема, либо по разделениям. При этом канат 1 перемещается по шкивам 2-5, обеспечивая нагрузочное усилие, заданное регулятором нагрузки по шкале 13. Кронштейны 6-8 являются также ограничителями, предотвращающими спадание каната. Задаваемое по шкале 13 нагрузочное усилие Р и вес Р занимающегося определяют степень уменьшения усилий лазания, т.е. коэффициент тренажера '

К» 10^-1,%

Построена номограмма из выравненных точек с параллельными шкалами (рис. 5.2), по которой непосредственно в тренировочном занятии организуется необходимое взаимодействие.

Р

Г

юо--90-8(Н 70-

во-;

50---

35 30-]

10-*-

100 т-

908070 Б0-

50-<033-

80в 7

6 5-

^ :

3 1

-100 -эо Ь 80

70 - 60

-50

г ко 35

■за

25 -20

15

а 15

I-1

Рис. 5.2. Номограмма расчета и дозирования взаимодействий при использовании тренажера по а.с. й 1602561 в учебном процессе

Н

8 Заказ 167

Например, для двух занимающихся, весящих соответственно 40 и 66 кГс, преподаватель назначил дозировку облегчения 35%. Для обеспечения равной дозировки занимающимся разного веса необходимо задать соответствующие нагрузки. По номограмме эти расчеты осуществляются предельно просто.

Соединив прямыми (пунктирное построение на номограмме) точки, соответствующие весам гимнастов на шкале Р, с точкой, соответствующей заданной дозировке на оси К, считываем в точках пересечения соединительных линий с осью Р значения нагрузок, воздействующих на опорный аппарат спортсменов, - 14 и 23 кГс соответственно. Аналогичные задачи, например, по заданному усилию Р определить облегчение (относительную нагрузку в зависимости от веса) решаются также просто: при этом изменяется лишь последовательность формализованных действий (изменяется направление обхода шкал номограммы).

Проприоцептивные восприятия занимающихся при этом соответствуют тем, которые были бы при их лазании по канату, если бы их вес был 14 и 23 кГс соответственно. Естественно, что тренажер обеспечивает возможность реализации любых по продолжительности тренировочных режимов в комфортных условиях адекватного по подготовленности занимающихся нагружения.

ТРЕНАЖЕР (удостоверение на рацпредложение СГУ им. М.В.Фрунзе N 77,1984 г. и N 107,1988 г.) состоит (рис, 5.3) из стандартной гимнастической скамейки, на торцы которой надеты коробчатые кронштейны с крепежнонатяжным устройством и крючками 1, каната 4, каретки 3 и гимнастической стенки 5, на перекладину которой зацепляются крючки кронштейна 1.

Высота установки пристенного конца тренажера позволяет обучать лазанию в условиях, моделирующих уменьшение вляния силы тяжести практически до нуля (горизонтальное расположение скамейки).

На тренажере овладение техникой лазанья обеспечивается сопряженно с физической подготовкой, эффективно осуществляемой в искусственных и строго регламентируемых учителем в зависимости от физической подготовленности ученика в условиях дозирования усилий по номограмме (рис. 2.13).

Крючок

/ /1 00 N3 1

1.,

* .

Рис. 5.3. Тренажер дая обучения лазанию по канату

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Созданные тренажеры для рук и ног (в структуре обучения лазанию по канату) помимо общих преимуществ, рассмотренных а заключениях разделов 2-4, обеспечивают возможность реализации техники лазания в комфортных условиях адекватного силового наполнения при большом объеме учебных заданий (что для ослабленных и тучных детей вообще недоступно и зачастую является источником угнетенного эмоционального настроя).

ВЫВОДЫ

Выполненное в докладе краткое обобщенное изложение результатов научных исследований, проведенных автором и ранее (19741993 гг.), опубликованных в книгах, статьях, авторских свидетельствах на изобретения, позволяют сделать следующие выводы:

1. Работа представляется как совокупность биомеханических и педагогических исследований, законченных опытно-конструкторских разработок и научно-обоснованных технических решений (изобретений), направленных на решение научной проблемы, имеющей важное социально-культурное значение и заключающейся в научном обосновании и создании тренажеров для физического воспитания, спортивной тренировки и оздоровительной физической культуры, управляющих в процессе обучения и тренировки переводом физических качеств спортсмена на высший уровень при сопряженном укреплении слабых звеньев ОДА (в спорте) и компенсации посттравматической (либо другого характера) моторной недостаточности ОДА человека (в оздоровительной физической культуре).

2. В концептуально-методологическом аспекте воспитание двигательных качеств в условиях управляемо-управляющей предметной среды - это произвольная адаптивная двигательная активность человека в системах "человек-тренажер" с прогнозируемыми индивидуализируемыми следовыми последействиями.

3. Сформулирован и обоснован системный подход к разрешению проблемы научного обоснования и создания, функционального наращивания и поэтапного развития тренажеров для физического воспитания, спортивной тренировки и оздоровительной физической

культуры, заключающейся в необходимости комплексного рассмотрения, исследования и конструирования параметров искусственной уп-равляемо-управляющей среды, средств и методов измерения и контроля, а также антропометрии спортсменов в качестве структурных составляющих единой системы детерминированной организации и управления механическими взаимодействиями. Такой подход объективно обусловливает возможности оптимизации взаимодействий и их индивидуализированных педагогических и медико-биологических последействий на всех этапах многолетней подготовки спортсменов и восстановительной тренировки в оздоровительной физкультуре.

4. Синтезирована и реализована обобщенная модель системы детерминирования и укрепления тренажерными воздействиями "слабых звеньев" ОДА в учебно-тренировочном процессе.

5. Построены и реализованы методика обоснования расчетных моделей системы "спортсмен-среда" и математические модели взаимодействий в них.

6. На выбранном в качестве репрезентативного примера сложного упражнения (крест) построена методика и выполнены биомеханический анализ механизма травмы "слабого звена" (короткая головка двуглавой мышцы плеча).

7. Разработан целевой измерительный спортивный комплекс, обеспечивающий возможность непрерывного инструментального контроля и фиксацию параметров при выполнении крестов и силовых переходов как в реальных (стандартные кольца), так и в модельных (с использованием разнообразных технических средств) условиях при оптимальном сопряжении как со спортсменом, так и с техническими средствами. Кроме того, комплекс имеет самостоятельное значение и как средство педагогического тестирования на силу и выносливость групп мышц, обеспечивающих выполнение упоров руки в стороны на кольцах.

Построенные при создании комплекса теоретические и расчет-но-методические положения являются общими и могут быть использованы при выборе параметров тензометрических стартовых колодок в легкой атлетике, тумбочек в плавании, мостиков в гимнастике, секций лыжных и воднолыжных трамплинов, а также при создании тен-зодинамометров для измерения усилий в буксировочных тросах воднолыжников, в тросах легкоатлетических молотов, в управляющих

концах парусной оснастки спортивных судов, в сбруе спортивных лошадей и пр.

8. Разработан номографический способ оперативного дозирования и контроля взаимодействий в системах "спортсмен-тренажер" непосредственно в реальных условиях учебно-тренировочных занятиях, соизмеримый по точности инструментальному и аналитическому методам, но более оперативный и простой, доступный не только преподавателю, но и занимающемуся, и обеспечивающий тренеру возможности оптимизации выбора рядов нагрузочных усилий и сочетания и чередования упражнений в изометрическом, миометрическом и плиометрическом режимах с учетом индивидуальных особенностей спортсмена. Освоение студентами номографического способа углубляет и расширяет их педагогическую и исследовательскую эрудицию и умение, равно как и повышает значимость дидактических принципов постепенности, прочности, сознательности при активизации процесса обучения.

9. Разработаны, научно обоснованы и внедрены в спортивную, физкультурно-оздоровительную, спортивно-педагогическую и медицинскую практику гимнастические тренажеры, эффективно управляющие в учебно-тренировочном процессе, в быту и в процессе лечения переводом морфо-функциональных параметров спортсменов, людей, специально не занимающихся спортом, и определенных категорий больных - на приближающийся к рекордным (в спорте) и к норме (в медицине) уровням. При этом для повышения эффективности тренажерных воздействий в контексте принципа вариотивности использования технических средств - каждое семейство созданных тренажеров представлено рядом устройств, в техническом решении каждого последующего из которых системно реализован общий принцип тренажеростроения - функциональное наращивание и поэтапное развитие. По приоритетам анатомической направленности воздействий и локализации контактов со звеньями ОДА устройства формализовано сгруппированы:

для пояса верхних конечностей - тренажеры по а.с. 1131516, 1258440,1546088,1650161 [52,53,55,60];

для рук - тренажеры по а.с.1671324,1734790,1771771 и др, [64-70];

для ног - тренажеры по а.с. 1493270, 1602561, 1639676, 1646561,

1650165,1731246 [54,57-59,61,63];

для рук и ног - тренажеры по а.с. 1600803 и др. [56,44].

Созданные тренажеры портативны, удобны в эксплуатации, технологичны в производстве, эффективны в спорте, в оздоровительной физической культуре.

Особую значимость и перспективность тренажерам, рассмотренным в пп. 3,1., 4.1., 4.2. и 5, придает их конструктивно-функциональная независимость от гравитации, что делает эти тренажеры пригодными для тренировки людей в условиях невесомости.

10, Обоснованы, определены объемы понятийного содержания, построены механико-математические модели и термины динамических параметров тренажеров ■ "коэффициент тренажера" (КТ) и "коэффициент усиления тренажера" (КУТ), а также уточнены объемы понятийного содержания ряда системных терминов - "спортивный тренажер" [18], "искусственная среда" [1, 49], "сопряженная тренировка" [2, 48].

11. Результаты выполненных исследований явились основой написания учебника "Избранные разделы гимнастики" [3], учебного пособия "Биомеханические аспекты воспитания силы в процессе обучения и тренировки" [1], монографии "Эргономическая биомеханика спорта и мефцины" [2], девяти методических указаний по гимнастике [26, 29,30,33,38,39,40, 43,47].

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАБОТЫ ОПУБЛИКОВАНЫ s книгах:

1. Лейкин М.Г. Биомеханические аспекты воспитания силы в процессе обучения и тренировки (учебное пособие). - Киев УМК Минобразования Украины, 1991. -152 с.

2. Лейкин М.Г. Эргономическая биомеханика спорта и медицины (монография) - Симферополь: РИС Госуниверситета, 1991. - 208 с.

3. Лейкин М.Г. Избранные разделы гимнастики (учебник по специальным курсам). - Киев: УМК Минобразования Украины, 1992. - 208 с.

в статьях:

4. Лейкин М.Г. Дозирование силовой нагрузки // Гимнастика. -1974. - Вып.2.-С. 12-14.

5. Лейкин M .Г., Родыгин Ю.И. Тренажер для специальной физической подготовки пловцов // Плавание. -1975. - Вып. 2. - С. 45-47.

6. Лейкин М.Г. Дозирование усилий гимнастов при освоении упора руки в стороны на кольцах // Гимнастика. -1976. - Вып. 1. - С. 55-56.

7. Лейкин М.Г. Приспособление для обучения упору руки в стороны на кольцах//Теория и практика физичекой культуры. -1976,-N2. - С. 55-56.

8. LelklnM. A New Training Apparaîtra for strong// Sport survey Friendly Armies. - Berlin. -1976. - N3. - Page 30.

9. Лейкин М.Г. Тензометрическая платформа с наклонной рабочей поверхностью // Теория и практика физической культуры. -1976. - N 9. - С. 61-63.

10. LelMn M.J. Nove сЦку // Sportovnl-modeml glmnastlka. - Praha. -1976.-N7.

11. Лейкин М.Г. Тензодинамометр для измерения усилий в тросах без их разрыва // Теория и практика физической культуры . - 1977. -N 7 - С. 63-64.

12. LelMn M. Measuring sport complex // Sportsurvey Friendly Armies, rlln. -1977,- N3- Page 32.

13. Лейкин М.Г. Дозирование силовой нагрузки пловцов номографическим методом // Плавание. -1978, • Вып. 2. - С. 37-40.

14. Лейкин М.Г., Голобородько Л.М., Левин Б,Р. Приспособление для развития силы. // Гимнастика. - 1979. - Вып. 2, - С. 26-30.

15. Лейкин М.Г., Несин А,Т., Левин Б,Р. Развитие силы приводя, тих руки групп мышц с помощью фиксатора тросов колец // Теория и практика физической культуры, • 1980, • N 6,. С, 32-36,

16. Лейкин М,Г, Номограммы управления взаимодействием гимнастов с внешними силами при освоении ими креста на кольцах Ц Теория и практика физической культуры, • 1981. ■ N 9. - С, 52-53

17. Лейкин М.Г, Обоснование тренажерного устройства на основе теории И,П, Ратова // Теория и практика физической культуры. -

1982. - N 8. - С. 49-52.

18. Лейкин М.Г. К уточнению понятийного содержания термина "Спортивный тренажер" // Теория и практика физической культуры. -

1983.-N9.-С.50-51.

19. Лейкин М.Г., Ефименко А.М. Мобилизация физиологических резервов мышечных синергий с помощью специальных тренажеров // Тезисы докладов 2 Всесоюзного симпозиума "Проблемы оценки и прогнозирования состояния организма в прикладной физиологии". • Фрунзе, ■ 1984. - С. 165.

20. Лейкин М.Г. Метод номографического управления силовыми нагрузками при использовании тренажеров а учебных занятиях // Тезисы Республиканской конференции "Проблемы физического развития студентов и повышения их работоспособности". - Донецк, - 1984, - С. 130-131.

21. Лейкин М.Г. Управления структурой физиологических механизмов адаптации к мышечной деятельности с помощью тренажеров Ц Труды 17 Всесоюзной конференции "Физиологические механизмы адаптации к мышечной деятельности". - Ленинград. -1984. - С, 130-131,

22. Лейкин М,Г. Номографический метод контроля усилий при использовании тренажеров в спортивной тренировке // Тезисы докладов Республиканской научно-практической конференции "Научные основы управления и контроля в спортивной тренировке". - Николаев. -

1984. - С. 195-197.

23. Лейкин М.Г. Номографическое управление силовыми взаимодействиями - как активный метод обучения студентов статическим упражнениям в учебном процессе. M.: 1984: - Рукопись представлена Симферопольским университетом. Деп. в НИИ ПВШ 21.08.84, N 1040-В4.1985, вып. 6, поз. 55. - Серия "Содержание, формы и методы обучения".

24. Лейкин М.Г., Озерова ЛА, Николаенко О.В. Тренажер для обучения школьников перевороту в сторону// Физическая культура в школе. -1985.-N 5 - С. 46-47.

25. Лейкин М.Г., Ефименко A.M., Гончаров В.Ю., Голобородько Л.М. Особенности утомления при выполнении сложных статических гимнастических упражнений и ускорение восстановления с помощью тренажерных воздействий // Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Физиологические проблемы утомления и восстановления". -Донецк - Черкассы: 1985. - С. 237-239.

26. Лейкин М.Г. Обучение элементам акробатики с помощью ТСО: методические указания по гимнастике // ИИО СГУ Минобразования Украины. - 1985. - 20 с.

27. Лейкин М.Г., Ефименко A.M., Угольников Г.М., Гончаров В.Ю. Приспособление для.укрепления лучезапястных суставов // Гимнастика. -1985.- вып.2.-С.44-45.

28. Лейкин М.Г., Голобородько Л.М., Макурин Ю.К., Методические особенности применения тренажеров в физическом воспитании школьников // Сборник "Школа и педагогика" . - М,: ОЦНИ АПН СССР, 1985. - С. 230-249.

29. Лейкин М.Г. Обучение сложным силовым упражнениям с помощью "Устройства для тренировки гимнастов" (а.с, N1131516): Методические указания по гимнастике // ИИО СГУ Минобразования Украины - 1986.- 27 с.

30. Лейкин М.Г. Номографический способ измерения и дозирования силовых взаимодействий на практических занятиях по гимнастике: методические указания по гимнастике // ИИО СГУ Минобразования Украины. -1986. - 32 с.

31. Лейкин М.Г., Ефименко А.М., Гончаров В.Ю. Физиологическая оценка тренажерных воздействий // Тезисы докладов 12 съезда Ук-

раинского физиологического общества им. И.П. Павлова. - Львов: 1986. - С. 227.

32. Лейкин М.Г., Голобородько Л.М, Методика дозирования усилий школьников при обучении лазанию по канату // Физическая культура в школе.-1986.-N12.-С. 50-51.

33. Лейкин М.Г., Клалчук В.В., Гончаров В.Ю. Использование тренажера "Момент" в общеразвивающих (оздоровительных), спортивных и прикладных видах гимнастики: Методические указания по гимнастике И ИИО СГУ Минобразования Украины. - 1987. - 24 с.

34. Лейкин М.Г. Тренажерное устройство и номографический способ интенсификации обучения на практических занятиях по гимнастике в условиях ВУЗа. М.: 1987. - Рукопись представлена Симферопольским универстетом. Деп. в НИИ ПВШ, 15.01.87 г., NN 96-87. - Серия "Содержание, формы и методы обучения в высшей и средней специальной школе", 1987, вып. 5, поз 1.

35. Лейкин М.Г., Ефименко A.M. Гемодинамический контроль эффективности тренирующих воздействий тренажерных устройств в спортивной практике // Тезисы тр/л->в 3 Всесоюзного съезда по лечебной физкультуре и спортивной медицине. - Ростов.: 1987. С. 140.

36. Лейкин М.Г. Тренажеры для управления напряжениями в "слабых звеньях звеньях" опорно-двигательного аппарата спортсменов // Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Проблемы биомеханики в спорте". -М.: 1987.-С. 106-107.

37. Лейкин М.Г. Пути реализации реформы школы в физическом воспитании школьников. М.: 1987. - Рукопись представлена Симферопольским университетом. Деп. в Центре научной информации "Школа и педагогика" НИИ общей педагогики АПН СССР 18.05.87 г. N 117-87. - В сб. Проблемы дидактики и методики преподавания учебных предметов вшколе, вып.5.С. 112-117.

38. Лейкин М.Г. Выполнение экспериментальных курсовых работ: Методические указания по гимнастике // ИИО СГУ Минобразования Украины,-1987.-28 с.

39. Лейкин М.Г. Биомеханические основы техники гимнастических упражнений: Методические указания по гимнастике Ц ИИО СГУ Минобразования Украины. - 1988. - 36 с.

40. Лейкин М.Г. Методика применения тренажера "Успех": Методические указания по гимнастике // ИИО СГУ Минобразования Украины. -1988. - 32 с,

41. Лейкин М.Г. Эргономическая биомеханика спортивного тренажеростроения. М.: 1988, - Рукопись представлена Научным Советом АН СССР по проблемам биомеханики. Деп. в ВИНИТИ 10.10.1988 г., N 6972-В 88. - В кн.; Труды Всесоюзной школы-семинара "Перспективы развития эргономической бимеханики". С. 96-115.

42. Лейкин М.Г. Биомеханическое моделирования и расчет характеристик плоских сечений мышц и трубчатых костей в спорте и травмотологии // Материалы Всесоюзного с международным участием симпозиума по актуальным вопросам травмотологии и ортопедии, - Рига.: 1988.-С, 140-150.

43. Лейкин М.Г., Киселев А.И., Кожевников Ю.Г. и др. Современные методы оценки физического состояния: Методические указания по гимнастике // ИИО СГУ Минобразования Украины, -1989. - 32 с.

44. Лейкин М.Г. Тренажер для обучения лазанию по канату // Физическая культура в школе. -1989. - N 6. - С. 52-59.

45. Лейкин М.Г. Портативные персональные технические средства физической культуры. Ц Тезисы Всесоюзной научно-практической конференции "Физическая культура и здоровый образ жизни". - М: Госкомспорт СССР, 1990.. С. 80.

46. Лейкин М.Г. Усовершенствование управляющих свойств "искусственной среды" (тренажера) автоматизацией тренировочных режимов // В кн.: Эргономическая биомеханика физической культуры и спорта. - М. - ФиС. -1990, - С. 95-105.

47. Лейкин М.Г,, Водлозеров В.Е. Портативный гимнастический тренажер индивидуального пользования: Методические указания по гимнастике Ц ИИО СГУ Минобразования Украины. -1990. - 24 с.

48. Лейкин М.Г. Развитие понятийного содержания термина "Сопряженная тренировка" // Тезисы Всесоюзного симпозиума "Теоретико -методологические вопросы понятийного аппарата в сфере физического воспитания и спорта", ■ Малаховка.: 1991г. - С, 75-76.

49. Лейкин М.Г., Мазапов АА Биомеханические аспекты совершенствования гимнастической терминологии // Тезисы Всесоюзного симпозиума "Теоретико-методологические вопросы понятийного ап-

парата в сфере физического воспитания и спорта". - Малаховка.: 1991 г. - С. 76-77.

50. Лейкин М.Г. и др. Автоматизированная лечебная установка для вытяжения тела пациента // Тезисы докладов Всероссийской конференции "Биомеханика на защите жизни и здоровья человека". • Нижний Новгород. - 1992. ■ Том 2. - С. 161.

51. Лейкин М.Г. Новый тренажер для обучения лазанию по канату // Физическая культура в школе. - 1993. - N 1. - С. 15-18.

в авторских свидетельствах:

52. A.C. 1131516 СССР. Устройство для тренировки гимнастов / М.Г. Лейкин. - Опубл. 1984; Бюл. N 48.

53. A.C. 1258440 СССР. Устройство для тренировки гимнастов / М.Г. Лейкин. - Опубл. 1986; Бюл, N 35.

54. A.C. 1493270 СССР. Устройство для тренировки мышц ног гимнастов / М.Г.Лейкин, В.Е.Водлоз»ров - Опубл. 1989; Бюл. N 26.

55. A.C. 1546088 СССР. Устройство М.Г.Лейкина для тренировки гимнастов / М.Г.Лейкин. - Опубл. 1990; Бюл. N 8.

56. A.C. 1600803 СССР. Устройство М.Г. Лейкина для тренировки в лазании по канату /М.Г.Лейкин и др. - Опубл. 1990; Бюл. N 39.

57. A.C. 1602561 СССР. Устройство М.Г .Лейкина - В.Е.Водлозерова для тренировки мышц ног / М.Г.Лейкин, В.Е.Водлозеров. - Опубл. 1990; Бюл. N41.

58. A.C. 1639676 СССР. Устройство для тренировки спорсменов { М.Г. Лейкин, В.Е. Водлозеров. - Опубл. 1991; Бюл. N 13.

59. A.C. 1646561 СССР. Устройство для тренировки велосипедистов /М.Г. Лейкин, В.Е. Водлозеров. - Опубл. 1991; Бюл, N 13.

60. A.C. 1650161 СССР. Устройство для тренировки гимнастов / М.Г. Лейкин. - Опубл. 1991; Бюл. N19.

61. A.C. 1650165 СССР. Устройство для тренировки мышц ног / М.Г. Лейкин, В.Е. Водлозеров. - Опубл. 1991; Бюл, N19.

62. A.C. 1694097 СССР. Спортивное снаряжение/ М.Г. Лейкин, В.Е. Водлозеров. - Опубл. 1991; Бюл. N 44.

63. A.C. 1731246 СССР. Устройство М.Г. Лейкина и В.Е. Водлозеро-ва для тренировки велосипедистов / М.Г. Лейкин, В.Е. Водлозеров. ■ Опубл. 1992; Бюл. N 7.

64. A.C. 1734790 СССР. Гантель Лейкина-Водлозерова / М.Г.Лейкин, В.Е. Водлозеров - Опубл. 1992; Бюл. N 19.

65. A.C. 16/1324 СССР. Устройство для тренировки рук / М.Г.Лейкин. В.Е. Всдлсзерсь. - Огг/бл, 1301; Бюл. N 31.

66. A.C. 1771771 СССР. Гантель М.Г.Лейкина-В.Е.Водлозерова / M Г. Лейкин, В.Е. Водлозеров. - Опубл. 1992; Бюл. N 40

67. Устройство для тренировки рук. Решение Патентной экспертизы от C3.C3.91. о выдача Патента на изобретение по заявке N 4825575 / М.Г. Лейкин, В.Е. Водлозеров.

S8. Устройство для тренировки рук. Решение Патентной экспертизы от 0S.02.92. о выдаче Патента на изобретение по заявке N4734164 / М.Г .Лейкин, В.Е.Водлозеров.

69. Гантель, Решение Патентной экспертизы от 03.07.1991 г. о выдаче Патента на изобретение по заявке N4815667 / М,Г .Лейкин, В.Е. Водлозеров.

70. Гантель. Решение Патентной экспертизы от 24.12.91. о выдаче Патента на изобретение по заявке N 4915682 / М.Г. Лейкин, В.Е. Водлозеров.

71. Автоматизированное вытяжное устройство. Решение Патентной экспертизы от 10.10.91. о выдаче Патента на изобретение по заявке N4905*13 / М.Г .Лейкин, В.Т.Беликов, СавинН. В.

оглавление:

СТР.

ОЕЩАЯ НАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ........................................................................3

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ..........................................................................16

1. РАЗРАБОТКА ОБОБЩЕННОЙ ПОДЕЛИ СИСТЕМ1 ДЕТЕРМИНИРОВАНИЯ И УКРЕПЛЕНИЯ "СЛАБЫЙ ЗВЕНЬЕВ" ОДА В УЧЕБНО-ТРЕНИРОВОЧНОМ ПРОЦЕССЕ.. 16

1.1. О "Слабый звеньян" ОДА..............................................................16

1.2. Модель систесы и ее качественная оценка............................17

1.3. Выбор упражнения для анализа..................................................20

Заклочение................................................................................................22

2. ДЕТАЛИЗАЦИЯ И ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ВЕРдаИКАЦИЯ ОБОЕЩЕННОЙ МОДЕЛИ . . 22

2.1. Расчетная модель систе-ы "спортсмен-среда"......................22

2.2. Математическая модель вза1*1одействий в системе

" спорт смен—среда"........................................................................23

2.3. Биоменанический анализ механизма травм.1 ..........................26

2.4. Тенника контроля взакмодействий ..........................................32

2.5. Способы организации взаичодействий в системе "спортсмен-среда" и тренажер*-! для ин осуществления... 36

2.5.1. Семейство тренажеров для осуществления способа управления влиянием веса спортсмена................................37

2.5.2. Семейство тренажеров для осуществления способа управления горизонтальными составлявши onoPt+iK реакций ......................................................................................48

2.5.3. Семейство тренажеров для осуществления ксмплексного способа ......................................................................................61

Заклочение ..............................................................................................61

3. ТРЕНЯКЕРЫ ДЛЯ РУК ......................................................................................62

3.1. Семейство тренажеров для осуществления способа управляем!» нагрузок в произвольным движениям ..............62

3.2. Семейство тренажеров для осуществления способа управляемого изменения масс-инерциони-гн параметров

среды в произвольных дв^кенияк............................................80

Заклочение ..........................................................................................83

4. ТРЕНЙКЕРЫ ДЛЯ НОГ ......................................................................................89

4.1. Семейство тренажеров для осуществления способа управляемым нагрузок в произвольных двикенмян ..............83

4.2. Семейство тренажеров для осуществления способа управляв-ын нагрузок в Фазан педалирования ....................97

Заключение ..............................................................................................102

5. ТРЕНЙКЕРЫ ДЛЯ РУК И НОГ ..........................................................................102

Заклочение .......,..............................................................................108

ВЫВОДЫ ..................................................................................................................103

ПУБЛИКАЦИИ ..........................................................................................................112

ОГЛАВЛЕНИЕ ..........................................................................................................1:9

Подписано в печать 23.09.93. Формат 60 х 84 '/16. Усл. печ. л. 7,5. Заказ № 167.

Издательство и типография «Таврида» 333700, г. Симферополь, ул. Генерала Васильева, 44