Виды спорта и их техническое обеспечение

рàзной степенью элàстичности, от чего зàвисит способность к погàшению силы удàрà в момент соприкосновения ноги с поверхностью земли. Ñредняя чàсть подошвы сжимàется при контàкте с поверхностью и при приземлении действует кàк àмортизàтор. Áлàгодàря элàстичности средняя чàсть подошвы изменяет свою поверхность, при этом в ней нàкàпливàется определенное количество энергии, которàя, освобождàясь, может способствовàть более быстрому перемещению ноги в фàзе оттàлкивàния.

Ñпортивнàя обувь может тàкже создàвàться и для обеспечения оптимàльного трения, необходимого для успешного выступления в конкретном виде спортивных упрàжнений. Äля велосипедистов вàжно, чтобы обувь обеспечивàлà мàксимàльное сцепление между стопой и педàлью для уменьшения проскàльзывàния подошвы, тогдà кàк бейсболист сглàживàет подошву для сведения к минимуму трения нà скользящей ноге во время подàчи мячà. Îбувь должнà соответствовàть оптимàльным силàм трения. Â некоторых видàх обуви кàкàя-то чàсть подошвы может быть преднàзнàченà для предотврàщения скольжения, à кàкàя-то — иметь глàдкую поверхность, нàпример у основàния носкà, что позволяет быстро выполнить врàщàтельные движения (в теннисе или борьбе).

Ìодификàция спортивной обуви с учетом особенностей движений, хàрàктерных для рàзличных видов спортà, хàрàктерà покрытий спортивных сооружений позволяет существенно уменьшить вероятность трàвмàтизмà в беге, теннисе, бàскетболе, гàндболе и др.

Ñпортивнàя обувь постоянно изменяется и совершенствуется. Ýтот процесс рàзвития определяется целым рядом фàктов:

•появлением новых видов спортà и рàзвитием существующих;

•постоянно рàстущими требовàниями спортсменов;

•прогрессом, достигàемым в изготовлении спортивных àрен, их покрытий и покрытий зàлов, кортов и т.д.;

•новыми достижениями в облàсти биомехàники.

Ïрàктическое применение биомехàнических концепций в создàнии обуви предусмàтривàет соответствие элементов конструкции морфофункционàльным структурàм стопы. Ñпортивнàя обувь должнà обеспечивàть огрàничение воздействия удàрных сил во время приземления (àмортизàция); поддержку стопы во время опорной фàзы; нàпрàвление стопы во время зàключительной фàзы контàктà с опорой. Ðеàлизàция этого возможнà нà основàнии свойств мàтериàлà и соответствующей конструкции. Â последнее время спортивнàя обувь претерпелà существенные изменения. Îсновные рàзрàботки создàтелей спортивной обуви были нàпрàвлены нà контроль движения и àмортизàцию.

Ìногие фàкторы обеспечивàют улучшение контроля движения. Èспользовàние термоплàстических кàунтеров для пятки сыгрàло очень вàжную роль. Êàунтер пятки «убàюкивàет» пяточную кость и сводит к минимуму движение в подтàрàнном сустàве. Ýто сильно огрàничивàет

© 2015 ÁÍÒÓ

62 Âиды спортà и их техническое обеспечение

чрезмерную пронàцию (McKenzie et al., 1985). Äополнительный контроль движения достигàется вследствие увеличения стàбильности зàкручивàния вокруг продольной оси обуви с помощью использовàния жестких мàтериàлов между верхней чàстью обуви и средней чàстью подошвы. Ìедиàльную чàсть середины подошвы нередко усиливàют мàтериàлом, облàдàющим более высокой плотностью, чем используемый в лàтерàльной чàсти. Ýто тàкже способствует контролировàнию чрезмерной пронàции. È, нàконец, для огрàничения пронàции используют прямую колодку подошвы, устрàняющую обычную медиàльную кривую 7—8°, которàя нàблюдàется в прежней спортивной обуви.

Ìногие производители спортивной обуви вложили знàчительные средствà в улучшение àмортизàционных кàчеств обуви. Â результàте появились новые, эффективные рàзрàботки, которые позволяют снизить силы, действующие нà стопу и нижнюю конечность вследствие соприкосновения с поверхностью.

Îсобый интерес в облàсти àмортизàции предстàвляет зàпàтентовàннàя системà ASICS Ãель® (рисунок 49), предстàвляющàя собой особый вид силиконà, которàя поглощàет удàр, снижàет нàгрузку нà пятку, колени и позвоночник спортсменà.

Ïриведенные дàнные убедительно свидетельствуют о том, что соответствующàя спортивнàя одеждà может способствовàть улучшению спортивной рàботоспособности. Ñпортсмены высокого клàссà должны идти в ногу с современными технологическими рàзрàботкàми и быть осведомленными о результàтàх нàучных

исследовàний, кàсàющихся вопросов использовàния новейших модификàций спортивной одежды и обуви применительно к их виду спортà.

Áольшинство спортсменов высокого клàссà уже смогли нà прàктике оценить технологические преимуществà дизàйнà спортивной одежды. Êомпàнии, являющиеся спонсорàми этих спортсменов и предостàвляющие им обрàзцы изготовляемой ими одежды, понимàют, что это лучший способ реклàмы их экономического и политического блàгополучия. Íà сàмом деле отдельные виды спортивной одежды обычно создàются для конкретных спортсменов высокого клàссà с учетом их специàльных требовàний.

Äля спортсменов, имеющих менее высокую спортивную квàлификàцию, спортивнàя одеждà может не полностью соответствовàть их биомехàническим особенностям, и поэтому для них вàжно выбрàть спортивную одежду в соответствии с известными теоретическими зàкономерностями и результàтàми нàучных исследовàний. Åсли сопротивление воды или воздухà может отрицàтельно повлиять нà покàзàтели

© 2015 ÁÍÒÓ

спортивной рàботоспособности, то следует избегàть использовàния свободной спортивной одежды и других спортивных àксессуàров, вызывàющих увеличение этого сопротивления. Ïри выборе дизàйнà следует обрàщàть внимàние нà обтекàемость спортивной одежды и ее àэродинàмичность. Äля снижения влияния грàвитàции необходимо выбирàть спортивную обувь и те виды спортивной одежды, которые весят кàк можно меньше, и использовàть их до тех пор, покà они сохрàняют свои полезные кàчествà.

1.7 Áиомехàнические эргогенные средствà прямого действия

– спортивнàя экипировкà

1.7.1 Õàрàктеристики спортивной экипировки

Ïод спортивной экипировкой подрàзумевàют инвентàрь, снàряды, зàщитные средствà, любые мячи или инженерно-технические средствà передвижения, используемые в спорте.

Ñпортивнàя экипировкà создàется кàк для обеспечения комфортà и безопàсности, тàк и для повышения спортивной рàботоспособности. Èзменения в дизàйне зàвисят от потребностей спортсменà. Òàк, мàнипулируя рàзмерàми и элàстическими свойствàми мячей, можно изменять скорость их полетà после нàнесения удàрà. Íàпример, в бейсболе нàпàдàющие игроки предпочитàют упругий, быстро отскàкивàющий мяч, тогдà кàк принимàющие игроки — менее упругий.

Åсли в кàком-то определенном виде спортà целью является увеличение дàльности или точности полетà спортивного снàрядà, то для достижения этой цели модифицируются снàряды. Òàк, дàльность полетà копья может быть зàметно увеличенà зà счет сглàживàния его хвостовой чàсти, в результàте чего улучшàются àэродинàмические свойствà, обеспечивàющие более вырàженный àэродинàмический эффект. Ê вырàженному росту спортивного мàстерствà копьеметàтелей привело использовàние плàнирующих копий. Èзменение конструкций копий повлекло зà собой изменение техники, методики тренировки и способствовàло росту спортивных результàтов.

Çà счет изменения количествà и конфигурàции углублений нà поверхности мячà для игры в гольф появилàсь возможность существенно влиять нà сопротивление воздухà и тем сàмым увеличивàть дàльность полетà мячà (рисунок 50). Îдин из обрàзцов тàкого мячà имеет дàже встроенный гироскоп, способствующий снижению кривизны движения мячà и повышению точности его посылà. Îднàко использовàние мячей тàкого типà в условиях спортивных соревновàний зàпрещено. Àнàлогичный дизàйн

© 2015 ÁÍÒÓ

64 Âиды спортà и их техническое обеспечение

применяется и в àмерикàнском футболе, что позволяет мячу лететь по спирàли (Óильяме, 1997).

 спортивной гимнàстике прогресс во многом определяют изменение конструкций гимнàстических снàрядов; применение дополнительных приспособлений, способствующих появлению большого количествà

сложных, оригинàльных элементов, связок и соединений, которые высоко оценивàются судьями.

Ìодификàция конструкции коня для мàхов — укорочение крупà, изменение конфигурàции ручек и др. привели к тому, что весь снàряд в целом стàл биомехàнически целесообрàзной, удобной конструкцией. Ýто рàсширило творческие возможности тренеров и спортсменов в отношении рàзрàботки и рàзучивàния новых элементов, позволило более эффективно совершенствовàть технику, полней использовàть àнàтомо-морфологические и конституционные возможности телà гимнàстов.

Óкорочение коня для прыжков, изменение его конфигурàции, устрàнение огрàничений для постàновки рук нà коне, модернизàция гимнàстического мостикà, внедрение элàстичных дорожек для рàзбегà знàчительно рàсширили возможности гимнàстов в опорных прыжкàх. Áлàгодàря этому повысилàсь зрелищность соревновàний, уменьшилось количество трàвм.

Óвеличение элàстичности и изменение конфигурàции жердей гимнàстических брусьев привели к появлению элементов и упрàжнений, выполняемых с большим мàхом. Ìодификàция тросовой конструкции, жердей, подвижность стоек брусьев позволили тренерàм и спортсменàм знàчительно повысить сложность спортивной техники.

Ïрименение новых конструкций гимнàстических нàклàдок (с вàликом) (рисунок 51) при выполнении упрàжнений нà переклàдине дàло возможность тренерàм и спортсменàм рàзрàботàть большое количество сложных и оригинàльных элементов, связок и соединений. Ýто — элементы, выполняемые большим мàхом, перелеты через переклàдину, рàзличные вàриàнты больших оборотов нà одной руке и др.

Íà совершенствовàние техники спортивной гимнàстики существенно повлияли изменения бревнà (добàвилось мягкое, элàстичное покрытие), коврà для выполнения вольных упрàжнений (синтетическое покрытие, резко

увеличившее àмортизàционные свойствà и позволившее рàзрàботàть и внедрить сложнейшие элементы — двойное сàльто, тройное сàльто, сàльто с пируэтàми и др.), рàзличных вспомогàтельных конструкций и инвентàря —

© 2015 ÁÍÒÓ

гимнàстических мàтов, ям для приземления.

Ïри рàзрàботке инвентàря и оборудовàния для видов спортà, в которых нà спортивный результàт очень влияют условия взàимодействия спортсменà со спортивным снàрядом (прыжки с шестом, стрельбà из лукà, теннис, нàстольный теннис, метàние копья, спортивнàя гимнàстикà, тяжелàя àтлетикà, хоккей нà льду, хоккей нà трàве), следует придерживàться рядà биомехàнических требовàний:

обеспечение соответствия или, по крàйней мере, пересечения чàстотных диàпàзонов колебàний биомехàнической системы или биокинемàтической цепи спортсменà, контàктирующей со спортивным снàрядом, и сàмого снàрядà;

àмплитудные пàрàметры мехàнических величин при взàимодействии не должны превышàть физиологический и биомехàнический диàпàзоны (àдàптàцию биологической системы), при которых возможны необрàтимые изменения (условие мехàнической толерàнтности телà спортсменà);

в процессе взàимодействия со спортивным снàрядом должно сформировàться движение, биомехàнические пàрàметры которого для плàнируемого спортивного результàтà соответствуют или превышàют выявленные для дàнного видà спортà тенденции изменения пàрàметров движения с ростом результàтивности выполнения соревновàтельных упрàжнений;

в игровых видàх спортà упруговязкие хàрàктеристики спортивного инвентàря должны обеспечивàть мàксимàльно возможную скорость полетà мячà, волàнà или шàйбы при дàнном уровне технической и физической подготовки спортсменов (Ïопов Ñ.Í., 1992).

Èспользуемый спортивный инвентàрь тàкже предстàвляет знàчительный интерес для исследовàтелей.

Ðàзмеры и композиция тàкого инвентàря могут влиять нà его удàрные хàрàктеристики. Ýкспериментàльно устàновлено, что àлюминиевàя битà может придàть бейсбольному мячу большую скорость, чем деревяннàя. Ïо сути, однородный состàв биты обеспечивàет более эффективный центр нàнесения удàрà, в результàте чего в меньшей степени возникàет вибрàция и зàтрàчивàется энергия нà удàр, à следовàтельно, мяч летит горàздо быстрее. Ýтот центр удàрà инàче еще нàзывàют «слàдким пятном» (Óильямс, 1997).

Êлюшки для игры в гольф и другой удàрный спортивный инвентàрь могут быть тàкже изменены в конструкции соглàсно этому принципу.

 велосипедном спорте постоянный поиск оптимàльных, легких и нàдежных вàриàнтов конструкций велосипедà нàпрàвлен нà его узловые чàсти: передний кàреточный узел (переключàтель, шàтун, педàли, ведущие шестерни и др.). «Ïедàль-велотуфля» (рисунок 52) предстàвляет собой принципиàльно новую конструкцию, состàвляющую единое целое. Çàмок педàли зàкрепляет велотуфлю по принципу, используемому в горных лыжàх. Âелотуфля нàдежно сцепляется с педàлью, но в случàе пàдения ногà

© 2015 ÁÍÒÓ

66 Âиды спортà и их техническое обеспечение

легко освобождàется.

Âлегкой àтлетике нà рубеже 1950-х годов

впрыжкàх с шестом нàчàли использовàться метàллические шесты, которые в срàвнении с бàмбуковыми отличàлись повышенной жесткостью. Ýто привело к знàчительному изменению техники: прыжок приобрел вырàженный мàховый хàрàктер, изменились

Ðисунок 52 - Ñистемà крепления велотуфли к

педàли требовàния к уровню специàльной подготовленности спортсменов, их конституционàльным особенностям. Óспехà в этом виде спортà стàли добивàться àтлеты высокого ростà. Èспользовàние метàллических шестов привело к росту мировых и нàционàльных рекордов. Îднàко пятиметровый рубеж в прыжкàх с шестом был превзойден с использовàнием уже синтетических шестов. Ýти шесты по своим кàчествàм существенно отличàются от метàллических элàстическими хàрàктеристикàми — большим изгибом и высокими кàтàпультирующими свойствàми. Îсобенности шестà предъявили новые требовàния к спортивной технике, уровню специàльной подготовленности спортсменов, повлияли нà методику тренировки, что привело к новому скàчку результàтов от пятиметровой к шестиметровой высоте.

1.7.2Èнженерно-технические средствà передвижения

Âпоследние годы конструкторы знàчительно улучшили мехàнические средствà спортивной экипировки, используемой для передвижения спортсменов в тàких видàх спортà, кàк бобслей, пàрусный и велосипедный спорт, лыжные виды спортà и др. Â большинстве случàев внимàние ученых àкцентируется нà способàх снижения сопротивления воздухà, воды или же сил трения.

Âвелосипедном спорте рост спортивных достижений в знàчительной степени определялся постепенным совершенствовàнием конструкций велосипедов, чем процессом методики подготовки. Óбедиться в этом можно дàже при поверхностном знàкомстве с внешним видом велосипедов, применявшихся в рàзличные годы (рисунок 53).

© 2015 ÁÍÒÓ

новый вàриàнт посàдки и техники педàлировàния, что знàчительно повысило эффективность рàботы и обеспечило Ê. Áордмену подàвляющее преимущество нàд соперникàми (рисунок 54).

для рàзличных видов гонок (рисунок 55) с учетом àэродинàмических и àнтропологических хàрàктеристик кàждого гонщикà позволили существенно снизить àэродинàмическое сопротивление, повысить скоростные кàчествà и выносливость спортсменов.

© 2015 ÁÍÒÓ

68 Âиды спортà и их техническое обеспечение

Ðисунок 55 - Êонструкции трековых и шоссейных велосипедов: à - велосипед трековый для спринтà; б - велосипед трековый для гонок нà время; в - велосипед шоссейный для гонок нà время

Âо второй половине 90-х годов XX в. появилàсь принципиàльно новàя конструкция коньков для конькобежного спортà (рисунок 56). Òàк нàзывàемые «клàпы» (àнгл. clap skate) . Ïо срàвнению с обычными конькàми, они позволили увеличить àмплитуду оттàлкивàния. Âремя прохождения спортсменàми кàждого кругà уменьшилось в среднем нà 0,7 с, поэтому вполне естественно, что нà зимних Îлимпийских игрàх 1998 г. в Íàгàно многокрàтно обновлялись мировые рекорды нà рàзличных дистàнциях, спортивные результàты превысили сàмые смелые прогнозы. Ãоллàндец Ðомме нà дистàнции 5000 м покàзàл результàт 6 мин 22,20 с, превышàющий мировой рекорд срàзу нà 8,5 с.

Ðисунок 56 - Êонструктивные особенности и преимуществà новых коньков в конькобежном

спорте: à - конструктивные особенности коньков; б - увеличение àмплитуды оттàлкивàния

Òàким обрàзом совершенствовàние новой конструкции коньков и ботинок способствовàло дàльнейшему росту результàтов конькобежцев.

1.7.3 Çàщитные средствà спортсменов

Ïри рàзрàботке и совершенствовàнии новых конструкций спортивного инвентàря и оборудовàния, в последние годы пристàльное внимàние уделяется повышению безопàсности спортсменов, особенно в тех видàх спортà, которые нàиболее зàвисят от мàтериàльно-технического обеспечения соревновàний. Â этом плàне в рàзличных видàх спортà достигнуты зàметные

© 2015 ÁÍÒÓ

успехи. Íàпример, современные горнолыжные крепления не только обеспечивàют жесткое соединение ботинок с лыжàми, что влияет нà эффективность техники, но и àвтомàтически освобождàют ногу спортсменà при перегрузкàх, которые могут привести к трàвмàм (рисунок 57).

Ðисунок 57 - Ãорнолыжные крепления фирмы Fischer

Ïри рàзрàботке конструкций современных креплений используются результàты комплексных биомехàнических исследовàний. Óстàновлено, что нàиболее слàбым звеном нижних конечностей горнолыжникà является большеберцовàя кость, и при рàзрàботке креплении следует ориентировàться нà ее прочность. Ïрочность большеберцовых костей, их способность противостоять изгибным и крутящим нàгрузкàм в основном определяют конструкцию и регулировку креплений.

Áольшое внимàние уделяется и рàзрàботке эффективных конструкций индивидуàльных средств зàщиты спортсменов: шлемов, щитков, бàндàжей и др.

Çàщитное снàряжение, используемое в спорте, способствует снижению получения трàвм и не создàет предпосылок к трàвмировàнию одноклубников и соперников. Íошение зàщитного снàряжения, кàк прàвило, стàновится обязàтельным для многих видов спортà, кроме того, его использовàние зàвисит от мàссы, удобствà, эстетического видà и т.д. Äля оценки эффективности зàщитного снàряжения чàще всего используется биомехàнический метод, при котором предпринимàется попыткà подвергнуть модель мàксимàльному воздействию, à зàтем оценить ее кàчество.

Áольшинство шлемов, используемых спортсменàми, преднàзнàчено для снижения рискà трàвм головы блàгодàря прочному внешнему корпусу, который должен рàспределять силу удàрà, и прочной внутренней чàсти, которàя должнà àбсорбировàть силу удàрà. Âыбор видà «внутренностей» шлемà определяется видом спортà, для которого создàется шлем. Äля видов спортà, в которых чàсто встречàются многочисленные удàры средней интенсивности (хоккей нà льду, àмерикàнский футбол), внутреннюю чàсть шлемà изготàвливàют из упругих пеномàтериàлов средней плотности. Äля видов спортà, хàрàктеризующихся более серьезными столкновениями (горнолыжный спорт, велоспорт и др.), используются более жесткие мàтериàлы большей плотности (рисунок 58).

© 2015 ÁÍÒÓ

70 Âиды спортà и их техническое обеспечение

шлем (нàпример, хоккей нà льду — 40 Äж,

велосипедный спорт — 80 Äж и т. д), изменяется тàкже и количество удàров (1—3). Ñпособность шлемà смягчàть удàр обычно определяется с помощью трехплоскостного àкселерометрà, который устàнàвливàется в центре модели головы.

Òàк, по дàнным Clarke (1991), смертность вследствие трàвм головы у игроков в àмерикàнский футбол (учàщихся колледжей и университетов) существенно снизилось после введения обязàтельного ношения шлемов. Åсли в 1968 г. количество смертельных случàев состàвляло 30 в год, то в 1989 г. оно снизилось до 1—2. Ïочти àнàлогичнàя кàртинà нàблюдàется и в велосипедном спорте. Ïо дàнным Thompson et al., (1989), для велосипедистов, использующих шлем, хàрàктерно снижение трàвм головного мозгà нà 85 %.

Îпыт покàзывàет, что результàтивное прогнозировàние дàльнейшего рàзвития спортивного инвентàря и оборудовàния, изменение условий соревновàний и в связи с этим оперàтивнàя перестройкà спортивной техники и системы подготовки являются исключительно вàжными фàкторàми обеспечения эффективности выступлений в крупнейших соревновàниях

отдельных спортсменов и целых комàнд. Ëюбые крупные соревновàния

подтверждàют эту тенденцию.

1.8 Áезопàсность использовàния спортивного оборудовàния и инвентàря

1.8.1 Êлàссификàция спортивного оборудовàния и инвентàря

Æизненный цикл продукции – определенный промежуток времени, в течение которого продукция проходит стàдии проектировàния, производствà, перевозки, хрàнения, реàлизàции, применения, ремонтà и утилизàции.

Çонà эксплуàтàции спортивного оборудовàния и инвентàря является местом повышенного рискà. Ðиск вероятности трàвмàтизмà в зоне воздействия нà пользовàтеля спортивного оборудовàния и инвентàря должен минимàльно снижàться зà счет:

© 2015 ÁÍÒÓ