Анатомо-антропометрические аспекты посадки велогонщика

Многочисленные исследования, проведенные в различ­ных видах спорта, показали, что в выполнении основного функционального движения спортсмена принимает уча­стие большинство мышц, обеспечивая ориентацию тела в пространстве и точность выполнения движений. Под функциональным движением спортсмена следует понимать основное движение (комплекс движений), направленное непосредственно на достижение спортивного результата.

Так, основным функциональным движением велогонщика является педалирование, штангиста — рывок и толчок штанги, бегуна—движение ног во время бега и т. д. Эффективность (по спортивному результату) и экономич­ность (по затратам энергии) функционального движения В велосипедном спорте достигается в первую очередь за счет посадки. Чем удобнее, комфортабельнее и выше уро­вень эргономических показателей посадки, тем рацио­нальнее и с меньшими потерями используется работа мышц, с меньшими затратами энергии обеспечиваются ус­тойчивость, требуемые скорости и ускорения системы «гонщик—велосипед».

Каждый гонщик и его тренер имеют определенные на­выки подбора посадки, исходя из индивидуальных осо­бенностей антропометрических данных. Методов и прие­мов такого подбора известно достаточно много, и они широко освещены в литературе по велосипедному спорту. Все специалисты сходятся на том, что посадку следует подбирать индивидуально и в два этана: установку седла и установку руля. Второй этап выполняется после за­вершения первого, причем коррекция на установку седла и руля может вкоситься в процессе тренировки или уча­стия в соревнованиях.

Известные приемы формирования посадки. Некоторые приемы установки седла и руля, рекомендуемые в различ­ных литературных источниках, показаны на рис. 2.3. Можно легко убедиться, что эти рекомендации носят сугубо индивидуальный и априорный характер, зависят в основном от опыта гонщика и не содержат объективной информации, основанной на методах научного расчета и оптимизации. Действительно, на рис. 2.3, а, б не учи­тываются высота каблука велотуфель и подъем ступни. На рис. 2.3, в, г не учитываются отдельные размеры вело­сипеда, в частности длина и профиль седла. На рис. 2.3, д не учитывается длина плеча гонщика. На рис. 2.3, е рассматривается только фаза установки седла в продоль­ном направлении.

Расчет параметров посадки. Известны рекомендации подбора параметров посадки на основе статистической обработки антропометрических данных спортсменов раз­личного роста и имеющих достаточно высокую спортив­ную квалификацию [22]. По измеренному росту А гон­щика (рис. 2.4) с помощью графика выбирают параметры установки седла h и руля I. Для практического выбора
параметров установки седла и руля и длины выноса 1Х предлагаются следующие корреляционные зависимости:

А= 13,667-1- 0,697^!;

(2.1)

I = —23,538 — 0,456Л3 + 1,ЗЗЗЛ2; 1г = —32,972 + 0,5721,

где Alt Л», Л3 — размеры, показанные на рис. 2.4.

Анатомо-антропометрические аспекты посадки велогонщика

Рис. 2.3. Рекомендуемые в различных изданиях варианты установки седла и руля на гоночном велосипеде (а—а — отвес)

Итак, мы видим, что посадка велогонщика на велоси­педе зависит от многих факторов и в первую очередь от геометрических размеров элементов системы нижних ко­нечностей гонщика (СНКГ), геометрических размеров рамы велосипеда и биомеханических характеристик СНКГ, определяемых наиболее эффективными углами взаимного перемещения элементов СНКГ. Теория вело­сипедного спорта в настоящее время делает только первые шаги на пути своего развития и пока еще не располагает достаточно надежным методом описания и комплексной оценки посадки гонщика. Ниже предлагается еще один метод комплексной оценки посадки.

Метод комплексной оценки посадки. Сформированная и принятая к реализации посадка гонщика может быть оценена процентным параметром П на рис. 2.5. Расстоя­ние от точки М на поверхности седла 1 до точки N на поверхности педали 2 при условии совпадения продоль­ной линии кривошипа 3 с осью подседельной трубы 4

Анатомо-антропометрические аспекты посадки велогонщика

Рис. 2.4. Определение параметров Рис. 2.5. Схема определения про-

установки седла h и руля I на ве — центного параметра П посадки лосипеде в зависимости от роста гонщика на велосипеде

гонщика

где Н —длина вертела СНКГ, определяемого расстоя­нием от оси большого вертела скелета гонщика до подошвы стопы при полном выпрямлении ноги (рис. 2.5, б).

Очевидно, что при П ^ 100 % посадка является близ­кой к оптимальной.

Предлагаемый метод оценки посадки гонщика является комплексным, т. е. оценивающим процесс в совокупности посредством расчета соотношения, характеризующего по­садку в процентах. Вместе с тем метод практически не

учитывает ряда параметров СНКГ (размера стопы, раз­меров бедра и голени, мышечную активность СНКГ), а также конструктивных параметров кривошипно-пе­дального механизма гоночного велосипеда. Эти замеча­ния сделаны не в порядке критики, а в порядке критиче­ского обсуждения потенциальных возможностей метода, предназначенного во всей совокупности охватить проб­лему посадки гонщика на велосипеде.

Все существующие методы не охватывают в достаточно полном объ­еме проблемы формирования посадки гонщика, ее описания, оценки и выбора параметров установки седла и руля для каждого конкретного гонщика, так как каждый из этих методов является лишь некоторым статистическим обобщением опыта выбора посадки без указаний на пределы изменения ее параметров с учетом конструкции велосипеда, антропометрических и биомеханических особенностей гонщика. Ра­бота по созданию комплексного метода оценки посадки гонщика яв­ляется, по-видимому, делом ближайшего будущего.

Предлагаемый вариант организации посадки. Прини­мая рассмотренные рекомендации в качестве исходных предпосылок, сформулируем и подробно опишем эмпири­ческий метод практического подбора посадки гонщика, с помощью которого в какой-то мере можно одновременно учесть особенности антропометрических данных гонщика, конструкции рамы велосипеда и параметров кривошипно­педального механизма.

Посадка подбирается в шесть последовательных эта­пов (рис. 2.6).

1. Предварительная установка седла в продольном направлении (рис. 2.6, а). Эта операция производится с помощью отвеса а—а так, чтобы передняя оконечность седла находилась на вертикали, проходящей через ось каретки. Опытный гонщик обычно исключает этот этап, так как он уже имеет достаточное представление о поло­жении седла на велосипеде исходя из знаний размеров своего тела, в частности верхних и нижних конечностей.

2. Предварительная установка седла по вертикали (рис. 2.6, б). Гонщик, сидя в седле велосипеда, выполняет медленное педалирование в обратном направлении, поста­вив босые ноги средней частью ступни на педали. Вы: сота седла устанавливается с таким расчетом, чтобы при медленном педалировании указанным способом гонщик, выпрямляя полностью ноги, не переваливался в седле, его таз оставался неподвижным и линии корпуса не изме­няли своей формы. Согласно уравнению (2.2), параметр посадки Я = 100 %, Предварительное положение седла

Анатомо-антропометрические аспекты посадки велогонщика

Анатомо-антропометрические аспекты посадки велогонщика

Рис. 2.6. Последов;]гельносгь под — бора посадки велогонщика: а — предварительная установка седла по горизонтали; б — предваритель­ная установка седла по вертикали; в — продольная установка сеяла по отвесу; г — установка шипов на велотуфлях

Анатомо-антропометрические аспекты посадки велогонщика

Анатомо-антропометрические аспекты посадки велогонщика

по вертикали фиксируется отметкой на подседельной трубе,
выполняемой краской или изоляционной лентой на не-
которой высоте от торца узла рамы. Это делается с таким
расчетом, чтобы при последующей регулировке седла по
вертикали имелась возможность контроля его переме-
щения.

3. Продольная установка седла (рис. 2.6, в). Операция
выполняется с помощью отвеса а—а, опускаемого через

а)

ось коленного сустава и проходящего через ось педали. Ступня, обутая в велосипедную обувь, фиксируется на педали с помощью шипа, закрепленного на подметке ту­фель, так, чтобы ось педали проходила’под осью сустава большого пальца ноги, как показано на рис. 2.6, г. Замеры выполняются несколько раз, пока не будет полной уверенности в правильности установки седла.

4. Коррекция установки седла. Коррекция произво­дится повторением второго и третьего этапов. Опытные гонщики весьма чувствительны к малейшим изменениям параметров посадки. Например, подъем или опускание седла на 1—2 мм уже вызывает заметные ощущения не­удобства педалирования. В заключение седло надежно за-

крепляют на подседельной трубе, а трубу — на раме. Для жесткого и надежного крепления седла рекомендуется применять гайки увеличенной высоты и накидные ключи,

5. Установка руля по высоте и в продольном положе­нии. Ситуация зависит от положения уже установленного седла, длины верхней трубы рамы, длины верхних конеч­ностей и корпуса гонщика, конструкции руля. Предвари­тельно руль устанавливают с таким расчетом (рис. 2.5), чтобы горизонтальная линия с—с, проходящая над го­ризонтальным участком трубы руля, находилась ниже горизонтальной линии Ь—Ь, проходящей по поверхности седла, на величину г (для шоссейного велосипеда г та та 30-=-50 мм; для трекового велосипеда z ^ 50 мм). Указанные величины сугубо ориентировочные и приведены только для общего сведения. Окончательная подборка выноса по длине и установка руля производятся с таким расчетом, чтобы при самой низкой посадке линия плеча приближалась к вертикальному положению и была пер­пендикулярной к линии корпуса. Предплечье должно составлять с горизонталью угол около 15°.

6. Окончательная коррекция посадки. Этот этап вы­полняется в процессе тренировок. Гонщику рекомендуется отработать индивидуальные приемы определения по­ложения седла и руля на своем велосипеде, как, напри­мер, показано па рис. 2.3, и пользоваться этими приемами при необходимости контроля или при смене седла, руля и т. д.

Подобранная описанным методом посадка не должна быть единственным ії окончательным решением для гон­щика, так как каждый гонщик в силу специфики телосло­жения, особенности работы мышц, гибкости и строения корпуса может и должен внести коррекции в параметры своей посадки, если он испытывает определенные и ясно осознанные неудобства и если приложение сил в про­цессе педалирования не будет достаточно эффективным. В таком случае описанный принцип так называемого цент­рового педалирования может быть нарушен. Из индиви­дуальных соображений посадка может быть изменена так, чтобы отвес а—а (рис. 2.6, в) проходил спереди или сзади оси педали. При этом педалирование будет называть­ся соответственно «под себя» или «от себя». На рис. 2.7 представлен наиболее распространенный вариант центро­вого педалирования, когда вертикаль одновременно про­ходит через центр коленного сустава и центр сустава

большого пальца ступни при переднем горизонтальном положении кривошипа. На основе этого варианта дана разметка посадки велогонщика с обозначением стержне­вого замещающего контура.

Требования к седлу. В зависимости от вида гонок (трековые или шоссейные), их длительности и качества дорожного покрытия выбирают тип и профиль седла. Описание конструкции седла дано в гл. 3. Здесь же от­метим только, что таз гонщика располагается на гоноч-

Анатомо-антропометрические аспекты посадки велогонщика

Рис. 2.7, Типичная посадка велогонщика при темповой езде (а) и ее разметка (б)

ном седле так, чтобы седалищные бугры опирались на специальный профиль седла в самом широком его месте. Завышение ширины седла приводит к увеличению опор­ной поверхности и увеличению контактной зоны седла и промежной области. Уменьшение ширины седла при­водит к его провалу между седалищными буграми и по­вышенному давлению на внутренние органы в области Таза. Такое седло может быть использовано в коротких спринтерских и гитовых гонках на треке.

Положение корпуса гонщика. Положение туловища И линии его формы зависят от многих факторов и в общем случае являются индивидуальными, трудно поддающи­мися изменению в ту или иную сторону. Здесь решающую роль играет позвоночный столб (рис. 2.8), эластичность мышц и связок спины. Важным фактором является спо­собность позвоночного столба принимать естественные изгибы в характерных областях. Эти изгибы имеют вполне определенные названия: лордоз — сильно выраженный

33

2 Любовицкий В. П.

изгиб в поясничной области; кифоз — сильно выраженный изгиб в грудной области. Существуют и промежуточные варианты; нормальный — равномерный изгиб позвоноч­ного столба; плоский — явно выраженное отсутствие изгиба позвоночного столба. На рис. 2.9 показаны все

Анатомо-антропометрические аспекты посадки велогонщика

Рис. 2.8. Анатомическая схема гонщика при посадке иа велосипеде: 1 “ шейные позвонки; 2 — лопатка; 3 — грудные позвонки; 4 — ребра; 5 —» ложные ребра; 6 — поясничные позвонки; 7 подвздошная кость; 8 — костец} 9 тазобедренный сустав; 10 — седалищный бугор; 11 — бедренная кость; 12 коленный сустав; 13 — большая берцовая кость; 14 — малая берцовая кость; 15 — голеностопный сустав; 16 — пяточный бугор; 17 — плюсневые кости; 18 фаланги пальцев йог; 19 — лучевая кость; 20 — локтевая кость; 21 «- фаланги пальцев рук; 22 — пястья; 23 — запястья; 24 — плечевая

кость

четыре наиболее характерные посадки, определяемые изгибными возможностями скелета. Трудно однозначно оценить преимущества одного варианта и недостатки дру­гого. Каждый гонщик вынужден приспосабливаться к своим возможностям, к тому, что позволяет сделать его организм.

Рассмотренные примеры (рис. 2.9) наглядно показы­вают, каким образом каждый из четырех гонщиков реали­зовал свои антропометрические и пластические возмож­

ности в посадке. Сомневаться в том, что эти посадки близки для каждого из них к оптимальным, нет никаких оснований, так как очертания взяты с фотографий гонщиков, каждый из которых в разное время занимал ведущие позиции в ми­ровой классификации профессионального велоспорта. В за­ключение следует отметить, что исходя из требований,

Анатомо-антропометрические аспекты посадки велогонщика

Рис. 2.9. Характерные посадки по изгибу позвоночного столбк а — явно выраженный обратный лордоз; 6 — явно выраженный кифоз; в— плоскостной вариант; г — нормальный равномерный вариант (каж­дый их перечисленных вариантов посадки был с успехом реализован ведущими гонщиками мировой классификации)

предъявляемых к так называемому упругому контуру, образуемому скелетом, мышцами гонщика и велосипедом, наивыгоднейшими параметрами отличается нормальный вариант изгиба позвоночного столба (рис. 2.9, г). Посадки подавляющего числа ведущих гонщиков мира близки именно к этому варианту.

Роль нижних конечностей в формировании посадки. Каким бы ни было положение корпуса гонщика, нижние

конечности принимают активное участие в формировании посадки в зависимости от антропометрических размеров отдельных костей: бедренной, большой и малой берцовых, плюсневых ифалангов пальцев. Основным антропометриче­ским размером элементов скелета в настоящей работе при­нят размер между осями двух суставов, принадлежащих одной кости. Например, размер бедренной кости опреде­ляется между осями тазобедренного и коленного суставов.

Анатомо-антропометрические аспекты посадки велогонщика

Рис. 2.10. Анатомическая схема стопы (а) и положение стопы относительно оси пе­дали (б):

/ — бугристость плюсневой ко* сти пятого пальца; 2 — кубовид­ная кость; 3 — пяточная кость; 4 — продольная ось стопы; 5 — таранная кость; в — ладывнд* ная кость; 7 — клиновидные ко­сти; 8 — плюсневая кость треть* его пальца; 9— плюсневая кость второго пальца; 10 — плюсневая кость первого пальца; 11 — ось педали; 12 — фаланги пальцев;

13 — контур подошвы обуви;

14 — продольная ось подошвы обуви; 15 — кривошип; 16 — область максимального давле­ния стопы на педаль

Положение стопы относительно педали определено длительной практикой подбора рациональных посадок. В настоящее время существует единое мнение о том, что продольная ось стопы (рис. 2.10) должна быть параллельна кривошипу, а ось педали в вертикальной плоскости дол­жна совпадать с осью сустава большого пальца ноги. Такое положение стопы создает наилучшие условия для приложения усилий к педали в вертикальном и, что особенно важно, в горизонтальном направлёниях. Извес­тен опыт смещения оси педали вперед на различные рас­стояния до 15—20 мм. Это увеличивает подвижность стоны во время педалирования и позволяет несколько поднять частоту вращения педалей, однако наблюдается замет­ный проигрыш в передаче усилий на педаль. Высказанное суждение является результатом анализа ограниченного опыта и не может быть рекомендовано к безоговорочному практическому применению.

Положение рук и плечевого пояса. Если положение корпуса диктуется условиями гонки и требованиями создания наилучшей аэродинамической формы (путем уменьшения мидель-сечения системы «гонщик—велоси­пед») или обеспечения удобства высокочастотного педа­лирования (па передаче с малым передаточным отношением при подъеме в гору), то скелетная и мышечная части рук и плечевого пояса обеспечивают формирование требуемой посадки и удержание этой посадки в течение длительного времени.

.Лопаточная, плечевая, лучевая, локтевая кости, а также кости запястья, пястья и фаланги пальцев состав­ляют жесткую основу части упругого контура, удержива­ющего корпус в заданном положении. Наклон лучевой и локтевой костей, образующих с горизонталью угол по­рядка 15°, позволяет смягчать удары, передаваемые через переднее колесо, раму, руль и руки на корпус. Качество посадки в смысле амортизации корпуса и удобства управ­ления велосипедом опытные гонщики проверяют следую­щим образом: на скорости около 30 км/ч гоищик, приняв низкую посадку, отпускает руль и продолжает двигаться без рук в зафиксированной низкой посадке. Если такой эксперимент удается без особых усилий и велосипед оста­ется достаточно управляемым, то можно считать, что по­добранная посадка в плане загрузки рук выбрана близкой к оптимальной. При длительных гонках в низкой и сред­ней посадках мышцы рук, плеч, шеи и спины уставать будут умеренно.

Мышечная анатомия. Мышечная анатомия человече­ского тела применительно к велоспорту настолько сложна и разнообразна, что в рамках настоящего издания под­робно рассмотреть ее не представляется возможным. Ограничимся только ссылкой на общую анатомическую схему мышц при посадке гонщика [20] и рассмотрим от­дельные мышцы нижних конечностей, принимающие ак­тивное участие в процессе педалирования. В общей слож­ности их насчитывается 29. В рассмотрение не входят мыш­цы других групп, также проявляющих активность, на­правленную на процесс педалирования (например, мышцы корпуса при силовой работе) и процесс управления вело­сипедом (например, мышцы рук). Для удобства рассмотре­ния мышцы разделены на две группы: мышцы, работающие при нажиме на педаль, и мышцы, работающие при подтягивании педали. В свою очередь, каждая группа
подразделяется на мышцы-сгибатели и мышцы-разгиба­тели.

Мышцы первой группы, работающие при на­жиме на педаль (рис. 2.11, а):

Анатомо-антропометрические аспекты посадки велогонщика

мышцы разгибания бедра расположены сзади тазо­бедренного сустава и идут от таза на бедро и на голень — большая ягодичная, двуглавая бедра, полусухожильная, полулерелончатая и большая приводящая;

Анатомо-антропометрические аспекты посадки велогонщика

Рис. 2.11. Схема мышц гонщика, работающих при нажиме на педаль (а) и при подтягивании педали (б):

1 — большая ягодичная мышца; 2 — четырехглавая мышца бедра; 3, 14 —. двуглавая мышца бедра; 4, 15 — полусухожильная мышца; 5, 16 — полу — перепончатая мышца; 6, 17 — подошвенная мышца; 7, 18 — икроножная

мышца; 8 — камбаловидная мышца; 9 — длинная малоберцовая мышца; 10 — короткая малоберцовая мышца; 11 — портняжная мышца; 12 — натягива* тель широкой фасции бедра; 13 — прямая мышца бедра; 19 — длинный общий разгибатель пальцев; 20 —* длинный разгибатель большого пальца; 21 «— пе­редняя большеберцовая мышца

мышца разгибания голени располагается на передней поверхности бедра; это четырехглавая мышца, одна го­ловка которой (прямая мышца бедра) начинается на тазо­вой кости и участвует в сгибании бедра, три остальные начинаются на бедре и участвуют в разгибании го­лени;

мышцы сгибания стопы располагаются на задней и наружной верхней поверхностях голени — трехглавая голени, подошвенная, задняя большая берцовая, длинный сгибатель большого пальца, длинный сгибатель пальцев, длинная и короткая малоберцовые.

Мышцы второй группы, работающие при под­тягивании педали (рис. 2.11, б):

мышцы сгибания бедра расположены впереди тазобед­ренного сустава — подвздошнопоясничная, портняжная, натягиватель широкой фасции, гребешковая и прямая бедра;

мышиы сгибания голени расположены сзади коленного сустава—двуглавая бедра, полусухожильная, полу — перепончатая, портняжная нежная, подколенная, икро­ножная и подошвенная; ,

мышцы разгибания стопы расположены впереди го­леностопного сустава — передняя большеберцовая, длин­ный разгибатель пальцев и длинный разгибатель большого пальца.

На основании исследований биоэлектрических потен­циалов мышц установлено, что активность мышц нижних конечностей различна и определяется частотой педали­рования, физической и технической подготовкой гон­щика. Учитывая, что мышцы ног подразделяются на одно — и двухсуставные и что работа последних во многом зави­сит от взаимного положения суставов, можно утверждать, что и посадка гонщика также определяется активностью работы мышечного аппарата.

В целом при педалировании происходит гармонич­ный и весьма согласованный процесс последовательного и одновременного включения и выключения отдельных мышц и целых групп мышц. Эта работа напоминает хорошо настроенный многозвенный механизм с большим числом миниатюрных приводных двигателей, работающих по заданной программе. Чем лучше эта программа отлажена, тем ритмичнее, плавнее и эффективнее работа мышечного аппарата. Как показали многочисленные исследования в области физиологии мышечной деятельности, при опре­деленных условиях согласованность работы мышц нару­шается, происходит сдвиг их работы по фазе, эффектив­ность биологического двигателя, каким является человек, резко падает. Эти вопросы подробнее рассмотрены в гл. 7.

Размерные параметры человеческого тела. Для анализа геометрических размерений типовых посадок и разработки рекомендаций по основным геометрическим размерам велосипедных рам используются среднестатические антро­пометрические данные по спортсменам, привлекаемым к занятиям спортом вообще и велосипедным в частности [7]. Эти данные близки к среднестатистическим данным
взрослого населения в возрасте от 18 до 30 лет в среднеев­ропейской части СССР. В качестве важнейших антропо­метрических размерений тела человека, играющих глав­ную роль в организации посадки велогонщика, приняты (рис. 2.12):

А — рост спортсмена;

Анатомо-антропометрические аспекты посадки велогонщика

Xs~340mm; zs — 10мм

Рис. 2.12. Важнейшие антропометри­ческие размерения тела человека, играющие главную роль в формиро­вании посадки велогонщика:

А — — линейные размеры: (?♦ — оси суста­вов; S. — центры масс; т — масса гон щи-

s

инерции

Анатомо-антропометрические аспекты посадки велогонщика

Звено

Масса

звена

Jyi

At

0,43т

л2

0,12т

1,40

Л з

0,05т

0,48

а4

0,02т

0,05

А6

0,03т

0,17

А6

0,03т

0,20

А,

0,07т

0,60

посадке; J

положение центра масс гонщика

Уг

момент звена:

А2 — Длина бедра, измеренная между осями тазобед­ренного и коленного суставов;

А3 — длина голени, измеренная между осями колен­ного и голеностопного суставов;

дг — длина корпуса, измеренная между осями плече­вого и тазобедренного суставов;

, А4 — длина стопы, измеренная между осями голено­стопного сустава и сустава основания большой фаланги ноги;

Аь — длина плеча, измеренная между осями плече­вого и локтевого суставов;

Ав — длина предплечья, измеренная между осями локтевого сустава и сжатого запястья;

А7 — расстояние от оси плечевого сустава до темени.