高水平賽艇運動員拉槳技術(shù)的運動學(xué)特征分析
——以ConceptII賽艇測功儀上的動作為例

李圓圓，李 濤，阮宜杰，張萬壽，陳 麗

目前，國內(nèi)外對賽艇運動的研究主要集中在運動人體科學(xué)、力學(xué)研究以及運動訓(xùn)練學(xué)三方面。其中從人體科學(xué)角度的探討涉及以下幾方面:血色素、血乳酸、心肺功能、最大攝氧量、體重等，這些都是用于評定運動員訓(xùn)練水平和機能狀況的有效指標(biāo)［2—5］;而從力學(xué)角度的分析則重流體力學(xué)和動力學(xué)兩個方面［6—8］，這些研究對于了解船艇運動的力學(xué)機制提供了重要的參考依據(jù)，但就運動訓(xùn)練的實踐而言，運動員正確技術(shù)動作的掌握無疑是專項訓(xùn)練深入可持續(xù)的最有力支撐，類似可借鑒的研究尚不多［10，21］。

本研究運用SONY HDV高速攝像機對ConceptII賽艇測功儀上的模擬拉槳技術(shù)動作進(jìn)行運動學(xué)影像分析，旨在分析運動中各關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)用力的順序以及關(guān)節(jié)在充分發(fā)力時所能達(dá)到的最佳角度和角速度，為賽艇運動員專項技術(shù)的訓(xùn)練提供可靠的技術(shù)支持。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選取上海市五名健將級賽艇運動員作為測試對象，其中一名運動員為輕量級選手，其余四名為公開級選手。運動員年齡為(23±3)歲，身高為(195±3)cm，體重為(95±5)kg;平均運動年限約為(11±2)年，參加奧運會、世界杯、亞錦賽等重大賽事，并多次獲得獎勵。

1.2 實驗法

1.2.1 測量儀器 本次測試采用美國產(chǎn)的ConceptII室內(nèi)劃艇器。根據(jù)ConceptII測功儀上完成的劃槳速度，采用拍攝頻率為25幀/s的 SONY HDV高速攝像機拍攝。對拍攝完的視頻，通過會聲會影10.0視頻處理軟件進(jìn)行篩選、剪切，截取較為平穩(wěn)、連貫的三次劃槳周期的視頻資料，渲染轉(zhuǎn)化為AVI格式視頻，作為動作分析樣本。

1.2.2 軟件解析 運用GIF以及德國產(chǎn)的CIMI Motion軟件進(jìn)行運動學(xué)解析。解析頻率為一幀兩場，本次解析的結(jié)果共五十場，圖1顯示的是從第一場到第五十場，平均間隔為五場的10幅棍圖。

實驗中，還通過Origin軟件將不同運動員的拉槳時間統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化為100等份，這樣便于觀察運動員在相同時間內(nèi)的拉槳各關(guān)節(jié)曲線變化的異同。通過對比分析，比較膝、髖、肘三關(guān)節(jié)角度和角速度的變化。

圖1 Concept II測功儀上拉槳動作示意圖

2 結(jié)果與分析

2.1 拉槳周期中各關(guān)節(jié)角度變化分析

圖2、表1是運動員在ConceptII賽艇測功儀上進(jìn)行拉槳的各關(guān)節(jié)角度變化的均值。張清等人研究指出:測功儀作為模擬水上賽艇劃槳運動的專門器械，其劃槳技術(shù)與水上劃槳技術(shù)雖有所不同，但通過傳動鏈的起伏也能夠間接的顯示出“提”和“按”動作，且在測功儀上劃槳動作同樣是很連貫，自然的，因此能夠較為真實的模擬水上的拉槳技術(shù)動作［9］。

圖2 膝、髖、肘三關(guān)節(jié)角度隨時間周期變化的均值

縱觀三關(guān)節(jié)角度整體變化，不難看出膝、髖關(guān)節(jié)隨著時間的變化，角度變化基本一致，近似兩條平行的曲線，在時間周期的前20%都較為平緩;隨著拉槳周期的推移，關(guān)節(jié)角度逐漸增大，而在周期的80%以后，蹬腿幾乎結(jié)束，此時上體還將繼續(xù)后倒，主要表現(xiàn)為髖關(guān)節(jié)角度的繼續(xù)增大，而肘關(guān)節(jié)角度變化則體現(xiàn)在拉槳周期的約65%以后;隨著膝關(guān)節(jié)的逐漸蹬直和髖關(guān)節(jié)的后倒逐漸停止時，與膝，髖關(guān)節(jié)一并用力完成最后的拉槳，三關(guān)節(jié)角度變化平穩(wěn)、連貫，表現(xiàn)出各階段協(xié)調(diào)發(fā)力，共同構(gòu)成了賽艇拉槳的全過程。

患者如院后，若患者病情發(fā)生變化，則采用改良評估量表對患者進(jìn)行常態(tài)化評估，并記錄評估結(jié)果。當(dāng)評分≥1分時，護理人員應(yīng)給予患者護理措施干預(yù)，防止壓瘡發(fā)生。

2.1.1 膝、髖關(guān)節(jié)角度變化特征 完成賽艇拉槳動作的始發(fā)力是源自于前腳掌施力于腳蹬板，并將力迅速傳入腿上方，這一動作表現(xiàn)為膝關(guān)節(jié)的伸展。觀察圖1得知，膝關(guān)節(jié)的伸展主要體現(xiàn)在拉槳周期的20% ～80%。在賽艇拉槳的初期，膝關(guān)節(jié)的初始角度約為40°，隨著拉槳動作的繼續(xù)，關(guān)節(jié)角度呈不斷增大趨勢，其所能達(dá)到的最大角度約為160°。

髖關(guān)節(jié)角度的曲線變化與膝關(guān)節(jié)角度的曲線變化基本一致。這說明軀干的后倒與膝關(guān)節(jié)的蹬伸是緊密、協(xié)調(diào)配合的，但二者在完成動作中仍存在一定的差異。由表1可知，運動員在拉槳周期的約85%之后曲線變化才趨于平緩，與膝關(guān)節(jié)角度的曲線變化相比，髖關(guān)節(jié)角度變化趨于穩(wěn)定的時間稍滯后些，即軀干在蹬腿結(jié)束之后還將繼續(xù)維持“后倒”狀態(tài);其次，髖關(guān)節(jié)的變化斜率較膝關(guān)節(jié)的變化斜率稍小一些，膝關(guān)節(jié)從初始的40°增加到最后的約160°，變化范圍為120°。而在相同甚至是更長的一段時間里，髖關(guān)節(jié)從20°增加到最后的約120°，其變化的范圍為100°。這說明髖關(guān)節(jié)的伸展較膝關(guān)節(jié)更為平緩。

表1 膝、髖、肘三關(guān)節(jié)角度變化的均值(單位:°)

另外，從運動員髖關(guān)節(jié)最后“后倒”的角度看，這是一個較為合理的角度。但需強調(diào)的是，當(dāng)膝關(guān)節(jié)蹬腿接近結(jié)束時，上體的后倒只是膝關(guān)節(jié)的短暫延續(xù)，重點是靠兩臂的積極牽拉，以維持對腳蹬板的有力支撐。因此上體“后倒”角度要適宜，應(yīng)盡量保持在110°—120°之間，以免因過分前傾或后倒而造成上下肢及軀干動作的不協(xié)調(diào)、發(fā)力不充分。

通過分析再次驗證了張清等研究者的推斷:“拉槳的用力必須遵循大環(huán)節(jié)肌群帶動小環(huán)節(jié)肌群發(fā)力的原則”［9］，這一論證與相關(guān)的肌電研究結(jié)論也是保持一致的。

2.1.2 肘關(guān)節(jié)角度的變化特征 與膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)相比，肘關(guān)節(jié)在拉槳周期的前期幾乎沒有變化，從拉槳周期的約65%以后，肘關(guān)節(jié)角度開始迅速減小，這一現(xiàn)象可以解釋為，在拉槳后期，當(dāng)兩手處于膝關(guān)節(jié)的上方時，通過積極屈臂，以便將腿的蹬伸與上體的“長距離”后倒繼續(xù)有力的維持下去，完成最后的拉槳，這是拉槳結(jié)束前的重要環(huán)節(jié)。

對比上述運動員膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)角度的均值變化，發(fā)現(xiàn)肘關(guān)節(jié)的角度變化在膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)趨于穩(wěn)定之前已經(jīng)開始。再次表明，在拉槳后期，隨著腿的蹬伸和上體的后倒即將結(jié)束，手臂已開始積極輔助下肢和軀干，持續(xù)不間斷地平穩(wěn)加力，以更好地銜接三大關(guān)節(jié)，從而有序地完成整個拉槳動作。

2.2 拉槳周期中各關(guān)節(jié)角速度的變化

2.2.1 三關(guān)節(jié)角速度變化特征 分析表2、圖3，運動員在拉槳周期中三關(guān)節(jié)角速度的變化情況，與上述關(guān)節(jié)角度曲線的周期變化基本一致。膝關(guān)節(jié)的角速度主要變化范圍仍然體現(xiàn)在拉槳周期的約20% ～80%之間，且在拉槳周期的60%，達(dá)到了角速度的峰值;此后角速度稍有下降，直到周期的75%以后才趨于穩(wěn)定。與膝關(guān)節(jié)相比，髖關(guān)節(jié)的峰值角速度則出現(xiàn)在拉槳周期的70%左右，稍稍滯后于膝關(guān)節(jié)，且角速度曲線的變化稍平緩些。

表2 膝、髖、肘三關(guān)節(jié)角速度變化的均值 (單位:°/拉槳周期)

同樣，肘關(guān)節(jié)在拉槳周期前期，角速度幾乎沒有明顯變化。而隨著拉槳動作的繼續(xù)，當(dāng)大腿的蹬伸和身體的后倒即將結(jié)束，即整個身體形成有力的支撐時，手臂才開始用力。具體表現(xiàn)為肘關(guān)節(jié)加強屈肘，關(guān)節(jié)角速度值不斷增大，直到拉槳周期的90%左右時，達(dá)到峰值角速度。

2.2.2 肢體發(fā)力順序 合理的劃槳技術(shù)不僅可以為隊員提高艇速打下基礎(chǔ)，而且可以為隊員節(jié)約體能、減少運動損傷提供有力的保證。任喜平在研究中指出［10］:“拉槳是動作周期中的動力階段，是技術(shù)的關(guān)鍵，關(guān)節(jié)的峰值角速度出現(xiàn)順序可以有效反映運動員的發(fā)力順序”。由五名運動員各關(guān)節(jié)角速度曲線變化的均值圖來看，出現(xiàn)峰值角速度的順序依次為:膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)。這表明在賽艇運動中，拉槳的前半部分主要依賴于下肢的蹬腿，上體雖然已開始工作，但仍落后于兩腿，而隨著蹬腿即將結(jié)束，上體和兩臂需保持積極穩(wěn)定的牽拉。整個拉槳過程從積極蹬腿到背部用力后倒再到屈臂拉槳都是持續(xù)不間斷地平穩(wěn)加力的，方可使船艇獲得一個平穩(wěn)的加速度的過程。運動員在周期性賽艇運動中如能建立這樣一種“省力”機制，使得肌肉在工作過程中保持緊張與放松交替進(jìn)行的狀態(tài)，將會大大節(jié)省體能不必要的消耗。

圖3 膝、髖、肘三關(guān)節(jié)角速度隨時間周期變化的均值

另外，從峰值角速度的數(shù)值大小來看，依次表現(xiàn)為:肘關(guān)節(jié) ＞膝關(guān)節(jié) ＞髖關(guān)節(jié)，這與 Jackson、Hartmann等人［10—12］的研究結(jié)果一致。研究表明:整個拉槳周期中，腿的有力推蹬和肘關(guān)節(jié)的積極屈臂是獲得拉槳動力的關(guān)鍵，而髖關(guān)節(jié)趨緩的變化以及在拉槳后期長距離的“后倒”正是維持對腳蹬板的有力支撐，并建立下肢與上肢的有效銜接點，從而更好地傳遞動力。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

通過對賽艇測功儀上模擬拉槳技術(shù)動作的運動學(xué)分析，得出以下幾點結(jié)論:

(1)拉槳周期中，膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)的角度與角速度變化基本一致。該變化主要體現(xiàn)在拉槳周期的20%～80%區(qū)間，但髖關(guān)節(jié)角度的變化要稍稍滯后一點，且與膝關(guān)節(jié)相比較為平緩些，而肘關(guān)節(jié)角度則在拉槳周期的約65%以后迅速減小。

(2)從運動員各關(guān)節(jié)角度變化的均值看，拉槳周期中膝關(guān)節(jié)所能伸展的最大角度大約在160°，而髖關(guān)節(jié)約在120°，肘關(guān)節(jié)最后的角度大約在50°。

(3)從各關(guān)節(jié)運動出現(xiàn)峰值角速度的順序來看:依次為膝關(guān)節(jié)、髖關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)。三關(guān)節(jié)在拉槳周期中峰值角速度出現(xiàn)的時間分別表現(xiàn)為拉槳周期的約60%、70%、90%。

(4)各關(guān)節(jié)峰值角速度值大小依次表現(xiàn)為:肘關(guān)節(jié)＞膝關(guān)節(jié)＞髖關(guān)節(jié)。

3.2 建議

在今后的訓(xùn)練中，賽艇運動員應(yīng)該更加注重膝、髖、肘三關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)、有序發(fā)力，明確在運動中所能達(dá)到的最佳角度區(qū)域，從而形成協(xié)調(diào)規(guī)范的技術(shù)動作，以建立“省力”機制。

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