ВВЕДЕНИЕ. 3

Раздел 1. Литературный обзор. Эффективность использования тренажерного оборудования для совершенствования техники педалирования велосипедистов. 5

Раздел 2. Цели, задачи, методы и организации исследования. 19

2.1 Цели и задачи. 19

2.2 Организация исследований. 20

2.3 Опытно-экспериментальные исследования. 21

Раздел 3. Результаты исследования. 27

Заключение. 31

Список литературы. 34

ВВЕДЕНИЕ

В последнее десятилетие внимание многих специалистов было обращено на вопросы рационального использования тренажерных устройств в процессе подготовки взрослых и юных спортсменов. Применение тренажерных устройств и других технических средств в тренировочном процессе позволяет получать более объективные и достоверные данные о количественных и качественных характеристиках движений, об уровне развития физических качеств и технической подготовленности спортсмена. Благодаря использованию тренажеров становится возможным более эффективно развивать физические качества и совершенствовать техническую подготовленность спортсмена. Одно из несомненных преимуществ тренажерных устройств состоит в том, что они позволяют повысить избирательность воздействия на нервно-мышечный аппарат спортсмена путем использования различных сочетаний упражнений динамического и статического характера при уступающем и преодолевающем режимах работы

мышц с сохранением структуры движений основного соревновательного упражнения.

Актуальность. Бурный рост, спортивны достижений и обострившаяся конкуренция на международной арене требует постоянного поиска новых форм и методов спортивной тренировки, направленных на подготовку высококвалифицированных велосипедистов не только в сборных командах, но и в коллективах физической культуры, детско-юношеских спортивных школах. Эффективность такой подготовки во многом обуславливается степенью прочности рациональных основ техники педалирования приобретенной на ранних этапах спортивной тренировки. Именно поэтому проблема совершенствования техники педалирования выдвигается в одну из центральных в общем комплексе подготовки резерва для большого спорта. Тенденция к росту спортивных результатов  во всех видах программы велосипедных гонок вызывает необходимость углубленного изучения эффективности применения тренажерного оборудования для совершенствования техники педалирования велосипедистов. Решение этого вопроса позволит систематизировать учебно-тренировочный процесс и сократить сроки подготовки молодых перспективных спортсменов велосипедистов.

Целью данной работы является разработка методики совершенствования техники педалирования у велосипедистов.

В соответствии с поставленной целью были определены задачи:

- Провести анализ литературы и практики по проблеме совершенствования техники педалирования.

-обобщить теоретико-методические представления о тренажерном оборудовании.

- оценить эффективность применения различность типов тренажеров для совершенствования техники педалирования.

Предметом исследования является техническая подготовка велосипедистов, и в часности техника педалирования.

Объектом исследования являются совершенствование техники педалирования у велосипедистов.

Раздел 1. Литературный обзор. Эффективность использования тренажерного оборудования для совершенствования техники педалирования велосипедистов

В настоящее время тренажеры получили широкое распространение в различных областях деятельности человека: при подготовке космонавтов, летчиков, моряков, в производственном обучении, физической культуре, спорте и реабилитации больных [2, 5, 6, 14, 27, 31, 38]. Так, например, в авиации тренажеры сокращают время на учебно-тренировочные полеты в 3-4 раза, а в некоторых случаях, например при переподготовки опытных пилотов, даже его исключение. По проведенным в литературе данным [39], затраты на подготовку операторов различных движущихся аппаратов при использовании тренажеров снижаются в 4-12 раз по сравнению с затратами на обучение традиционными методами.

Тренажер (от англ. Train- обучать, тренировать) - учебно-тренировочное устройство для отработки рабочих навыков [40].

Рассматривая тренажеры и тренировочные устройства в физической культуре и спорте, В.Г Алабин, А.Д Скрипко[2] писали, что « тренировочное устройство – это техническое средство, обеспечивающее выполнение спортивных упражнений в заданной структуре движений без контролируемого взаимодействия; тренажер - техническое средство с обратной связью, позволяющее ускоренно формировать и совершенствовать двигательные навыки и качества».

Одним из наиболее эффективных средств формирования и развития знаний и профессиональных навыков, необходимых оператору в реальных условиях

деятельности, является тренажеры [39]. По мнению авторов, « в общем случае тренажер представляет собой специализированный комплекс технических средств, обеспечивающий искусственное воспроизведение условий и факторов, аналогичных тем, которые имеют место в процессе работы оператора по управлению реальным объектом».

По мнению ведущего специалиста в области спортивных тренажеров И.П. Ратова [29], «тренажер- комплекс  устройств, обеспечивающий возможность для воспроизведения (при инструментальном контроле) осваиваемого упражнения или же его элементов в искусственно созданных и регламентированных условиях». Уточненная трактовка [30] гласит, что « под тренажером понимается комплекс устройств, позволяющих воспроизводить целостные упражнения или их основные элементы в специально созданных для этого искусственных условиях, обеспечивающих возможности регламентировать режимы выполняемых движений и их целесообразное изменение».

С.М Вайцеховский писал, что использование тренажеров и технических средств следует рассматривать как посылку внедрения в спортивную практику методологии и примеров программированного обучения, о возможности которых также писали отечественные авторы [16,29,]. Связи с этим программированное обучение с применение тренажеров и технических средств является одним из прогрессивных и эффективных направлений на современном этапе развития спорта. Проведенные в последние годы многочисленные исследования в различных видах спорта это доказали.

В конце XIX века был предложен комнатный аппарат «Фокс велосипед», на котором можно было последовательно усвоить правильное движение ног: вначале левой, затем правой обеими. Наилучший результат достигался при медленном темпе педалирования, настоящее устройство являлось своего рода тренажером.

В качестве тренажеров для совершенствования техники педалирования в программах по велосипедному спорту рекомендуются трехроликовые велостонки [7, 8, 9,]. Необходимо отметить, что в настоящее время методика обучения и совершенствования техники  педалирования велосипедистов без применения специальных тренировочных устройств и тренажеров разработана давно подробно в отечественной литературе. [3, 4,10, 11, 22]. Следует отметить, что в практике работы с велосипедистами чаще всего используются трехроликовые велостанки, на которых спортсмену  проще всего устранять технические погрешности.

Одним из направлений реализации установки на моделирование и совершенствование техники педалирования на этапе максимальной реализации индивидуальных возможностей является применение тренажерных устройств. Тренажеры позволяют при выполнении упражнений, с одной стороны, сохранить высокую степень сопряженности с основными соревновательными действиями,  с другой – избирательно воздействовать на развитие необходимых физических качеств. [12, 23, 41]

Известно, что на развитие двигательного потенциала человека существенно влияют условия выполнения тренировочных упражнений.

С учетом этого И. П. Ратовым с сотрудниками сформулирована плодотворная теоретическая концепция создания с помощью тренажерных устройств «искусственной управляющей среды». [29, 39] Утверждается, что естественные двигательные возможности человека могут быть раскрыты в максимально возможном объеме лишь в специфически созданных для этого искусственных условиях. [32,35,40] Это обусловлено тем, что спортсмен и спортивный тренажер представляют составные части единого контура, настраивающего всю систему естественных движений и искусственных влияний на них таким образом, чтобы при постепенно уменьшающейся искусственности постоянно обеспечивать максимальную реализацию естественных потенциальных возможностей спортсмена для достижения им необходимого результата. [21]

В видах спорта, основное содержание которых – активная двигательная деятельность с предельным проявлением физических и психических качеств, применяются три вида тренажеров[7,13,41,44]:

1) для обучения спортивной технике и совершенствования в ней;

2) для общей и специальной физической подготовки;

3) способствующие сопряженному решению задач технического и специального физического совершенствования.

В последние годы при подготовке высококвалифицированных спортсменов все чаще используются приемы направленного создания с помощью тренажерных устройств внешних условий для формирования или совершенствования двигательных действий: тренировка спортсмена в условиях среднегорья, применение барокамер, термокамер, климатотронов, локализованных источников магнитных и электромагнитных полей, размещение на теле человека отягощений, амортизаторов, изменение механических свойств внешнего окружения. [5,8,23,27,32,33,37,39,42,44,45] Каждый из них, в отличие от традиционных приемов показа, объяснения, обеспечения срочной информацией о ходе решения двигательных задач, создает предпосылки направленного изменения тех или иных свойств внешней среды с целью определения необходимых адаптационных изменений в деятельности систем организма. [23,45]

Применение тренажерных устройств позволяет создать в условиях тренировки экстремальные двигательные режимы, превышающие показатели моторики, характерные для соревновательной деятельности. [17,18,42]

Эффективность применения тренажеров тем выше, чем в большей степени моделируемые с их помощью искусственные условия приближены к естественным условиям выполнения соревновательного упражнения. Особую

значимость это положение приобретает в спорте высших достижений, где

большую часть объема тренировочных средств составляют специальные упражнения. [11,34,38,43]

Выполнение упражнений в условиях, моделируемых с помощью тренажеров, должно осуществляться в соответствии с известными принципами обучения и спортивной тренировки, в рамках методов и форм, которые показали свою эффективность в системе подготовки спортсменов. [6,9,14,35] При этом должны учитываться методические особенности их применения, в частности соответствие их направленности задачам каждого этапа многолетней подготовки. [23,45]

На этапе начальной спортивной специализации необходимо преимущественно использовать тренажеры, способствующие обучению и становлению рациональной спортивной техники, на этапе углубленной тренировки – тренажеры сопряженного воздействия. [24,27,36,38,43]

Чем выше уровень подготовленности, тем более избирательным и специально направленным должно быть упражнение на тренажерах, развивающее специальные физические качества. Применяемые тренажеры должны отвечать установке перспективного отражения, т. е. способствовать формированию биодинамической структуры двигательных навыков в режиме будущей соревновательной деятельности. [32,34,35,36]

Современные велотренажеры представляют собой разнообразные по сложности и назначению технические средства, начиная с обычных механических тренировочных велостанков и кончая системами управления тренировочным процессом на базе компьютерной техники.

Применение велотренажеров в тренировочном процессе вызвано рядом причин[16,18,22,26,35,38,41]:

1) стремлением смоделировать условия, облегчающие овладение спортсменом техническими приемами езды на велосипеде. Конструктивные особенности

велотренажеров позволяют ограничить влияние различных сбивающих факторов на технику езды, уменьшить вероятность отклонений в осуществлении педалирования по ошибочным или малоэффективным вариантам через обеспечение оперативной обратной связи;

2) стремлением, вопреки климатическим и погодным условиям, увеличить объем специальной подготовки. Педалирование на велотренажере в условиях одинаковой мощности нагрузки и ее составляющих почти не отличается от вращения педалей во время езды по трассе и потому является эффективным тренировочным средством. Известно, что 80–85 % годичной нагрузки гонщиков высокой квалификации составляют специальные упражнения и только 15–20 % приходится на средства общей подготовки;

3) стремлением усилить избирательность тренировочных воздействий на развитие конкретного фактора, определяющего подготовленность спортсмена;

4) стремлением независимо от климатических и погодных условий усилить действенность специальных упражнений через проведение соревнований на велотренажерах. Одной из перспективных тенденций развития современного велоспорта является повышение доли соревновательных нагрузок. Соревновательный объем шоссейных гонщиков высокого класса в настоящее время составляет 32–40 % от всего объема годичных нагрузок.

Эти причины сохраняют свою актуальность применительно и к совершенствованию техники велосипедистов.

Рассмотрим возможности применения велотренажеров при совершенствовании техники педалирования в работах таких авторов как Попков В.Н., Рагимов Р.М., Селуянов В.Н., Яковлев Б.А., Тимошенков В.В., Половцев В.Г. и других.

Стандартный велотренажер состоит из двух элементов: велостанка и велосипеда. Одним из функциональных недостатков велостанка серийного образца является отсутствие инерции при педалировании. На таком велостанке скорость можно развить быстрее, чем на шоссе или треке, и также мгновенно погасить ее, прекратив работу. [24,26,33]

Существенные отличия динамики тяговых усилий при педалировании на велостанке от работы мышц в естественных условиях устранены в разработанных позднее инерционных велостанках, имитирующих действие сил инерции покоя во время старта и инерции движения, когда педалирование прекращается. [34]

Задача моделирования действия сил инерции решается с помощью центробежных регуляторов, маховика, установленного на ведущем вале, увеличения массы заднего ролика, стартового городка. [33,34,35]

Последний тренажер, в отличие от предыдущих устройств, позволяет отрабатывать только старт с места без перехода к последующему стартовому разгону. На велотренажере установлен гаситель скорости, позволяющий в спортивном зале в полную силу, так же как и в естественных условиях езды, выполнять первые обороты педалями и  гасить скорость в нужные моменты. В отличие от предыдущих тренажеров на стартовом городке спортсмен может работать на своем велосипеде. [28,29]

На тренажерах с центробежными регуляторами, утяжеленными задними роликами и маховиками, преодоление инерции покоя осуществляется достаточно быстро, и гонщик вынужденно переходит к бессиловому педалированию, что практически не наблюдается при старте в естественных условиях. [37,45] В связи с этим тренажерные устройства инерционного типа более приемлемы для отработки старта с места и меньше подходят для совершенствования стартового разгона. [38]

Гонщики во время старта работают в положении стоя на педалях с приложением максимальных усилий и с нарастающей частотой педалирования. В этих условиях трудно удержать равновесие. В связи с этим спортсмены при отработке старта с места на обычном велостанке много внимания уделяют балансировке. [13] Поэтому более приемлемы для совершенствования старта велотренажеры, жестко удерживаемые в устойчивом положении.

Первые обороты шатуна при старте с места спортсмены выполняют за счет активного включения в педалирование стоя над седлом способом «танцовщица» мышц ног, рук и туловища. Эффективное приложение усилий со стороны этих мышечных групп неизбежно связано с раскачиванием велосипеда из стороны в сторону. В настоящее время имеется ряд велотренажеров, отвечающих этому условию. Амплитуда раскачивания велосипеда в стороны ограничивается в них с помощью подпружиненных кронштейнов. [22,26,29] Данные велотренажеры позволяют на сегодняшний день наиболее полно смоделировать условия педалирования при старте с места как по динамической структуре педалирования, так и по характеру раскачивания велосипеда при первых оборотах шатунов. [22,26]

Однако и они имеют ряд недостатков. К их числу следует отнести то, что вместо заднего колеса на них используются различные приспособления. Гонщики высокого класса отмечают существенные различия в субъективных ощущениях, возникающих при педалировании на тренажерных устройствах без заднего колеса по сравнению с педалированием в естественных условиях старта с места. Это проявляется в утрате «чувства колеса» и как следствие – в ослаблении «чувства педали».

В ходе старта гонщик по мере набора скорости переключается с легких передач на более тяжелые с учетом изменяющихся динамических характеристик тягловых усилий, прикладываемых к педалям. Совершенствование умения своевременно переключаться с одной передачи на другую играет важную роль в повышении эффективности стартового разгона. Существующие велотренажеры не приспособлены для решения этой задачи из-за отсутствия на них приспособлений для переключения скоростей. [28]

Рациональность посадки гонщика напрямую зависит от того, насколько основные параметры велосипеда соответствуют особенностям его телосложения. Поэтому наиболее эффективны велотренажеры, позволяющие спортсмену работать на своем велосипеде. [27,32,33] В рассматриваемых нами тренажерах соблюдение этого условия затруднено из-за стационарного характера размещения велосипеда на станке. Приведение его характеристик в соответствие с индивидуальными особенностями гонщика возможно только за счет изменения высоты седла, тогда как остальные характеристики рамы велосипеда остаются неизменными. Это существенно влияет на технику педалирования, и длительное применение данных тренажерных устройств может привести к стойким искажениям техники езды и сказаться на росте спортивных результатов. [36,37]

Известно также устройство, содержащее основание, несущее переднюю и заднюю опоры с вилками для размещения переднего колеса и оси заднего колеса, и средство для создания нагрузки. При этом вилка передней опоры установлена на подшипнике с возможностью поворота в вертикальной плоскости и выполнена дугообразно для установки переднего колеса велосипеда, а вилка задней опоры установлена через кронштейны с возможностью поворота их в вертикальной плоскости для изменения угла наклона рамы велосипеда. Кронштейны связаны с основанием противоположно расположенными упругими элементами, при этом средство для создания нагрузки кинематически связано с ведомой зубчаткой педального механизма велосипеда, а ось поворота кронштейнов вилки задней опоры расположена на одной линии с осью поворота вилки передней опоры.

Однако данное устройство не позволяет имитировать условия езды на велосипеде из-за отсутствия заднего колеса, поскольку при этом не обеспечивается в полной мере нагрузка на группы мышц, участвующих в педалировании. [24,27,35,42,44]

Другим условием является моделирование постоянно действующих на заднее колесо тормозящих сил, имитирующих действие сил земного тяготения. [13,17] Менее всего для решения задачи искусственного создания внешних сил сопротивления, аналогичных действию сил тяжести, подходят тормозные устройства инерционного типа из-за существенного изменения их динамических характеристик по мере повышения скорости передвижения. [17]

Более приемлемы тормозные системы механического и индукционного типа.

К числу механических устройств можно отнести прижимное тормозное устройство, действующее на маховик, на шину заднего колеса, тормозное устройство в виде воздушной турбинки, многолопастного винта. [13,17] Существенный недостаток механических систем – невозможность практического обеспечения достаточной точности изготовления и сборки узла торможения.

Этот недостаток преодолевается в велотренажерах с индукционными системами торможения, которые позволяют дозировать величину сопротивления и управлять, таким образом процессом моделирования необходимых условий, в том числе и при подъеме в гору и соответственно совершенствовать технику педалирования при подъеме в гору.

Завершая обзор имеющихся на сегодняшний день велотренажеров, можно заключить, что они обладают целым рядом существенных конструктивных недостатков, ограничивающих возможности полноценного моделирования естественных условий передвижения велосипедистов. [33,35,41]

Поэтому одним из перспективных направлений совершенствования тренировочного процесса на этапе максимальной реализации индивидуальных возможностей техники педалирования является создание и применение тренажерных устройств, которые максимально полно моделируют условия деятельности гонщиков на соревновательной дистанции и позволяют тем самым направленно совершенствовать ее отдельные структурные компоненты и развивать специальные физические качества одновременно с координационной структурой соревновательных действий, составляющих их содержание. [22,24,31,32]

Техника педалирования является одним из основных критериев мастерства гонщиков. Из исследований (В. В. Тимошенков, 1994) [15,17,38] известно, что результаты в соревнованиях зависят на 6–8 % от эффективности техники педалирования. Основным способом педалирования в кросскантри является круговой, при котором спортсмен старается прилагать усилия по всей окружности. Приложение усилий при этом способе педалирования имеет четыре основных направления: вниз; назад; вверх; вперед.

При круговом педалировании поступательные усилия, создающие крутящий момент на оси каретки велосипеда, прилагаются к шатуну во всех точках вращения по касательной линии к окружности. [34,37] Во время каждого цикла педалирования происходит чередование работы мышц нижних конечностей, связанное с одновременным давлением и подтягиванием разноименных педалей. [37,38]

Спортсмены низкой квалификации пытаются компенсировать недостаточные усилия, прилагаемые к педалям, более интенсивным давлением на них. Чем ниже квалификация гонщика, тем существеннее у них асимметрия приложения усилий в цикле кругового педалирования. [23,25] Это происходит из-за снижения и отсутствия усилий при подтягивании педалей. Следовательно, если одна конечность не принимает активного участия в подтягивании педалей, то другая преодолевает ее пассивное сопротивление, равное весу подтягиваемой вверх конечности. Это указывает на асимметрию между усилиями, прилагаемыми при давлении на одну педаль и подтягиванием другой, свойственную гонщикам низкой спортивной квалификации. [26,34] Асимметричное распределение усилий в цикле педалирования вполне логично, однако величина их зависит от степени мастерства гонщика. Чем выше мастерство гонщика, тем меньше значение асимметрии.

Тем не менее после переходного периода даже гонщики высокого класса имеют погрешности в технике педалирования, так как во время переходного периода, когда исключены тренировки на велосипеде, навык рационального кругового педалирования затухает, при этом теряется «чувство педалей» и снижается сила мышечной системы конечностей, поэтому при педалировании акцент делается на давлении на педали. В связи с этим в подготовительном периоде, базовых периодах 1 и 2 многие авторы предлагают использовать тренажер для совершенствования техники педалирования даже гонщикам высокого класса. (рис 1-3) [32,34,43] Педальный механизм этого тренажера содержит размещенные с двух сторон рамы, независимые цепные передачи, которые кинематически связаны со средством создания нагрузки. Педалирование на нем невозможно, если делать акцент только на давлении на педали. [17,23,27,34]

Рис 1. Тренажер для обучения и совершенствования рациональной

техники педалирования, исправления ошибок в педалировании путем коррекции двигательных действий

Рис 2. После переходного периода в начале подготовительного периода педалирование затруднительно: наблюдается большая

асимметрия при педалировании

Рис 3 На 3-4-й день тренировки на этом тренажере гонщик высокого класса перестает замечать, что каждый шатун имеет свою ось и независимую цепную передачу, тем самым совершенствует технику кругового рационального педалирования

Мощное преодоление подъемов различной крутизны и длительности возможно только при соответствующем уровне развития специальной мышечной силы и наиболее рациональной технике педалирования. Под специальной мышечной силой велосипедиста следует понимать силу мышц нижних конечностей, измеренную в структуре выполняемого спортсменом движения. Мышечную силу спортсменов обычно измеряют при помощи различных приспособлений, но громозкость и ограниченность данных методик не позволяет измерять специальную изометрическую силу мышечных групп в любом положении шатунов на окружности. [26,28,32,34] В связи с этим нами был разработан тренажер-велодинамометр, на котором в результате воздействия на педали усилия через шатуны передаются на ведущую звездочку, которая воздействует на цепь, чтобы она заняла положение прямой, соединяющей верхние точки ведущей звездочки и ведомой. [32,34]

Стремясь вниз, цепь давит на ролик и через серьгу воздействует на индикаторный динамометр, который, деформируясь, регистрирует прилагаемые усилия. Предлагаемый тренажер позволяет измерять специальную изометрическую силу мышечных групп в любом положении шатунов на окружности. [32] Результаты исследования показывают, чтопроводить измерения целесообразно в точках 0, 90, 180 и 270є. Измерение суммарных изометрических усилий ног аналогично естественным и позволяет сопоставлять изучаемые группы мышц, что дает возможность целенаправленно строить учебнотренировочный процесс в годичном и многолетнем циклах. [34] Оптимальное развитие специальных мышечных групп будет способствовать успешному совершенствованию рациональной техники педалирования в различных силовых режимах гонки.