Гравитационные биомеханические стимуляторы.

Исследуя перспективы совершенствования спортивной тренировки, нельзя не заметить практически мало используемые резервы тех направлений современного знания, которые дают нам возможность получить более глубокие представления об энергетике человеческого организма, в частности, о термодинамике и биомеханике. Практическое использование современных достижений этих наук позволяет уже сейчас значительно повысить качество и интенсифицировать тренировочный процесс, а также повысить работоспособность спортсмена.

По нашему мнению, любой процесс направленного совершенствования двигательной функции человека может быть существенно интенсифицирован в том случае, если его стратегия будет основываться еще на одном фундаментальном биофизическом феномене проявления сущности живой материи — ее способности накапливать, преобразовывать и расходовать гравитационную энергию. Это позволит значительно преобразовать методологию тренировочного процесса, прийти к его новой гравитационной технологии, даст возможность на более объективной основе построить цикличность спортивной тренировки и значительно более эффективно использовать механизмы естественной адаптации, филогенетически и онтогенетически запрограммированные в организме человека.

При рассмотрении современного состояния методического обеспечения тренировочного процесса спортсменов высокой квалификации нельзя не обратить внимание на укоренившуюся традицию выделения в единой системе подготовки отдельных ее видов (физической, технической, психологической и др.). На определенном экстенсивном этапе развития методики тренировки такой подход в какой-то степени себя оправдывал. Однако сегодня, когда совершенно очевидно, что процесс подготовки спортсменов высокой квалификации должен быть переведен на интенсивные технологии, такое положение может только сдерживать дальнейший прогресс большого спорта.

Использование в тренировочном процессе высокоэффективных тренажерных и компьютерных систем позволяет сегодня интегрировать отдельные виды подготовки в единую методологическую целостность. Тем более, что в физической, биологической и психологической подсистемах двигательной деятельности человека обнаруживается удивительная и естественная синхронность структур и функций.

Основным интегрирующим фактором в тренировке выступает техника тех двигательных действий спортсменов, которая выводит их на высочайшие спортивные результаты. В технике, как в материальном (физическом) субстрате действий атлетов, содержатся не только биокинематические (пространственно-временные), но и, что особенно важно, биодинамические (силовые) его компоненты, которые во многом определяют результативность всех двигательных действий, направленных на решение поставленных задач. Поэтому очевидно, что физическая подготовка как самостоятельный вид подготовки без ее связи с конкретными элементами техники утрачивает всякий смысл. Она должна быть направлена на достижение всех тех физических (биокинематических и биодинамических) параметров двигательных возможностей, которые регламентируются соответствующими биомеханическими характеристиками техники, одновременно являющимися для спортсменов и тренеров критериями результативности физической подготовки. Биодинамические же, силовые элементы структуры техники, в свою очередь, не могут быть реализованы без волевых (психомоторных) механизмов регуляции тренировочной или соревновательной деятельности спортсменов. На этом фоне гравитационный, энергетический потенциал движений спортсменов также реализуется благодаря совершенно эквивалентному ему потенциалу внутренней энергии организма, который обеспечивается слаженной работой его систем, обслуживающих двигательную функцию (сердечно-сосудистая, дыхательная, выделительная и др.).

Роль гравитации в формировании физиологических механизмов энергообеспечения организма растений, животных и человека в различных условиях его физической работы достаточно широко освещена в специальной литературе.

Для эффективного воплощения в жизнь идеи внедрения гравитационных биомеханических стимуляторов в тренировочный процесс в середине 1970-х годов в Национальном университете физического воспитания и спорта Украины на кафедре кинезиологии приступили к разработке различных средств, позволяющих моделировать для человека условия повышенной и пониженной гравитации при выполнении физических упражнений. Таким образом, в 1978 г. была создана первая модель специальных биомеханических стимуляторов. В начале 1990-х годов было разработано принципиально новое семейство гравитационных биомеханических стимуляторов, предназначенных для спортивной тренировки и позволяющих тренироваться спортсменам в пулевой стрельбе, баскетболе, гандболе, волейболе, футболе и т.д.

В процессе спортивной тренировки с использованием биомеханических стимуляторов проводится направленная коррекция гравитационных взаимодействий организма спортсменов, в частности, в таких основных направлениях:
• обеспечение симметричности распределения масс частей тела и всего тела спортсменов относительно осей их тела (сагиттальной, вертикальной и горизонтальной), а также максимально возможного и доступного совмещения общего центра масс (ОЦМ) тела с центром его симметрии;
• обеспечение для занимающихся такой осанки, такого ортоградного положения тела, при котором их ОЦМ поднят над опорой максимально высоко, а отклонение линии его проекции на опору — минимально;
• обеспечение требуемой геометрии масс всего тела и отдельных его звеньев (отвечающей задачам занятий на данный момент времени по отношению к конкретному контингенту занимающихся, к состоянию их здоровья, полу, возрасту и направленности решения двигательных, в том числе возможных профессиональных задач) за счет:
1) изменения состава тела (его удельного веса),
2) изменения объема мышечной массы всего их тела,
3) коррекции массы тела (с уменьшением жировых отложений в отдельных звеньях тела,
4) исправления нарушений в осанке (например, искривлений позвоночника);
• разработка программ изменения геометрии движений масс тела спортсменов для снижения неоправданных и нецелесообразных расходов их гравитационной и кинетической энергии при решении профессиональных задач;
• разработка рекомендаций в области изменения скорости перемещения всего тела и его отдельных масс в пространстве для наиболее эффективного решения различных двигательных задач;
• разработка рекомендаций по рациональному использованию инерции движения массы всего тела и масс его отдельных звеньев с целью экономизации различных программ движений и двигательных действий (за счет снижения при этом потребления всех форм энергоресурсов движений, затрачиваемых, в частности, на сокращение мышц);
• накопление гравитационной энергии в мышцах и сухожилиях при подготовке спортсменов к решению различных двигательных задач путем их специальной тренировки
• изменение геометрии масс тела спортсменов с целью сохранения их здоровья или кинезитерапии после перенесенных травм, хирургических вмешательств и других причин, приведших к временной утрате части потенциала двигательной функции.

Для того чтобы в процессе тренировки направленно изменять геометрию масс тела спортсмена, используют биомеханические стимуляторы. Они представляют собой систему грузов, закрепляемых в области локализации центров масс биозвеньев тела человека. Масса каждого груза, закрепляемого на том или ином звене, рассчитывается с учетом индивидуальных особенностей моторики определенного спортсмена, исходя из конкретных задач тренировочного процесса, общей массы его тела и биомеханических параметров выполнения заданных физических упражнений (рис. 8.40, 8.41). Стимуляторами эти устройства названы потому, что их применение стимулирует накопление упругой гравитационной энергии определенными мышечными группами тела.

Концепция конструирования биомеханических стимуляторов строилась на методических положениях биомеханики. Их суть состоит в том, чтобы при развитии силы всех основных скелетных мышц человека использовать филогенетически и онтогенетически сложившиеся в организме реакции мышечной системы на естественное поле силы тяжести, обусловленное постоянным действием сил гравитации.

Скелетные мышцы человека, как известно, сформировались под действием сил гравитации, связанных с ними сил инерции и сил взаимодействия биозвеньев тела. В процессе длительной эволюции и индивидуального возрастного развития организм человека приспосабливается к силам земного притяжения таким образом, что почти не ощущает их сопротивления, так как масса его биозвеньев распределена неравномерно. Поэтому силы всех мышечных групп и условия их сокращения также не одинаковы, они находятся в строгом соответствии с массой приводимых ими в движение биозвеньев. При естественных движениях, например, ходьбе, беге, прыжках и др., условия сокращения различных групп мышц различны вследствие того, что силы сопротивления среды для них также различны. Все это определяет специфику работы каждой мышечной группы и даже каждой мышцы. Кроме того, необходимо учесть, что все они при любом двигательном акте функционируют не изолированно, а в системном единстве. Это объясняет причины того, почему невозможно, не нарушив координационную структуру движений человека, дифференцированно развивать каждую отдельную группу мышц. Однако те же закономерности работы мышц, которые, на первый взгляд, являются препятствием для комплексного развития их силовых возможностей, одновременно служат и основанием для использования предлагаемого способа их тренировки.

Данный способ основан на использовании отягощений для создания дополнительного сопротивления сокращению работающих мышц. Однако масса каждого отягощения, которое применяет спортсмен, естественным образом распределяется между соответствующими мышечными группами. Это означает, что на каждую группу мышц приходится ровно такой процент отягощений, какой она обычно испытывает при естественной гравитации, поддерживая в равновесии ту или иную процентную часть массы всего тела. Эти условия можно считать как бы приближенными к гипергравитационным перегрузкам, при которых на тело действуют те же силы притяжения, своим вектором направленные к центру Земли, не превышающие естественные силы по модулю. При этом нагрузку получают абсолютно все группы мышц человека и она естественна.

Биомеханические стимуляторы разработанной конструкции отличаются от всех аналогов тем, что позволяют наиболее эффективно в процессе тренировки имитировать для спортсмена условия повышенной гравитации. Это достигается путем особо дифференцированного размещения в тканях костюма специальных отягощении, ориентированных относительно основ¬ных частей тела таким образом, чтобы создать для крупнейших мышечных групп при их активном сокращении условия гипергравитационного силового сопротивления. В таких условиях увеличиваются энерготраты организма, возрастает физическое воздействие не только на мышцы, но и практически на все системы его жизнеобеспечения.

Основной положительный отличительный эффект использования биомеханических стимуляторов в данном случае заключается в возможности увеличения силового потенциала спортсменов при одновременном улучшении качества координации их движений, расширения функциональных возможностей их организма.

Когда уже освоена геометрия упражнения непосредственно перед использованием биомеханических стимуляторов для освоения некоторых видов двигательных действий (например, беговых локомоций), можно рекомендовать занимающимся пройти определенный цикл обучения по методике «облегченного лидирования» (Ратов, 1995). Ее смысл заключается в том, чтобы каким-либо образом создать для обучаемого условия облегчения (например, путем подвеса его тела над опорой) в контакте с опорой. Это дает ему возможность освоить максимум биокинематических параметров изучаемого действия, несмотря на временное отсутствие у него силовых двигательных возможностей. Можно полагать, что такая методика позволяет обучаемому как бы опробовать все нервно-рефлекторные механизмы управления формированием будущего двигательного ансамбля изучаемого действия. Если процесс обучения по этой методике пройдет успешно, то спортсмен может приступить к использованию биомеханических стимуляторов.

В зависимости от сложности изучаемого образцового упражнения, а также от того, как и в какой степени занимающиеся освоили его биокинематическую структуру, подбирается начальная масса отягощений костюма. Практика показывает, что наиболее рационально при этом последовательно использовать костюмы с массой отягощений 3, 5, 7, 12 и 15 кг. Возможны и другие варианты градации отягощений. Многое зависит также от характеристик биодинамической структуры тех заданных двигательных действий, приближение к уровню которых является целью спортсмена на этом этапе педагогического процесса. Программа дозирования отягощений, общий объем и интенсивность подготовительных упражнений определяются в зависимости от энергоемкости изучаемых образцовых двигательных действий. Однако в любом случае критериями качества выполнения программы обучения служат внешние, хорошо наблюдаемые тренером, параметры биокинематической структуры двигательных действий спортсмена.

Выполняя тренировочные упражнения в костюме, контролируя геометрию и элементы биокинематики своих действий в искусственном гравитационном поле, превышающем по модулю естественное поле Земли, спортсмен стимулирует такой расход внутренней энергии своего организма, который необходим для решения стоящей перед ним двигательной задачи, не больше и не меньше. После таких систематических занятий функциональное состояние и морфобиомеханические компоненты обслуживающих систем достигают такого уровня и приобретают такой характер, который необходим для решения конкретных двигательных задач, поставленных перед занимающимися в процессе освоения образцового упражнения.

Здесь же необходимо добавить, что в практике спортивной тренировки можно размещать отягощения (грузы) и в других точках относительно системы координат тела человека. Так, в частности, некоторые специалисты считают, что отягощения целесообразно размещать в области локализации общего центра масс тела, в центрах вращения суставов. Опыт показывает, что эффективность размещения грузов, как правило, определяется целями и задачами спортивной тренировки.

В практике использования эргогенных средств в спорте большое значение имеют волновые стимуляторы. Поскольку тело человека обладает определенными упруговязкими биомеханическими свойствами, в нем постоянно происходят волновые процессы накопления гравитационной энергии. Специалисты сравнительно недавно обратили внимание на эти волновые процессы и постарались использовать их механизмы для стимуляции в организме человека волновой гравитационной энергии.

Мышечная система как упруговязкая среда способна аккумулировать, сравнительно большие объемы такой энергии и передавать ее другим под-системам. Эти явления специалисты широко используют при разработке биомеханических волновых стимуляторов.

Волновые стимуляторы действуют на основе биомеханического резонанса для активных биозвеньев.

Сущность явления биомеханического резонанса состоит в том, что при действии на биокинематическую цепь (нижняя или верхняя конечность) внешней колебательной силой переменной частоты наблюдается увеличение амплитуды отклика биомеханического звена на частотах от 5 до 20 Гц (Ф. Агашин, 1977; М. Агашин, Кахидзе, 2003). На основе явления биомеханического резонанса Ф.К. Агашиным и его учениками были разработаны ряд принципиальных схем волновых стимуляторов — биомеханических устройств (станков) для тренировки и тестирования спортсменов.

Биомеханические волновые стимуляторы имеют огромные методологические возможности применения для тренировки и тестирования спортсменов различной квалификации и специализации (боксеры, футболисты, легкоатлеты, борцы и др.).

Принцип действия биомеханических волновых стимуляторов состоит в том, что они вынуждают спортсмена чередовать напряжение и расслабление нервно-мышечной системы, т.е. волновым образом изменять ее состояние с различной частотой. Сам испытуемый в это время может оставаться неподвижным (сидеть, лежать, стоять) или выполнять различные движения.

Волновые стимуляторы, оснащенные комплектом измерительной аппаратуры, обеспечивают срочное тестирование качества исполнения двигательных актов, что существенно сокращает время подготовки спортсменов. На основе волновых методов тренировки и биомеханических стимуляторов впервые разработана система профилактики, тренировки и тестирования состояния опорно-двигательного аппарата спортсменов (Агашин, Кахидзе, 2003).