БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ ТРЕНАЖЕРЫ - УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ОЗДОРОВЛЕНИЯ, ТРЕНИРОВКИ И РЕАБИЛИТАЦИИ

БИОМЕХАНИЧЕСКИЕ ТРЕНАЖЕРЫ - УНИВЕРСАЛЬНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ОЗДОРОВЛЕНИЯ, ТРЕНИРОВКИ И РЕАБИЛИТАЦИИ

М.Ф.Агашин, А.С.Кахидзе, А.П.Ткачук
кафедра гребного спорта

Введение

В 1971 г. Агашин Ф.К., изучая биомеханические процессы, происходящие в организме человека при выполнении им двигательных программ длительностью менее 0,1 сек., например, удар в теннисе составляет 0,005 - 0,01 сек. экспериментально установил явление биомеханического резонанса.

За прошедшие 25 лет на основе этого явления созданы биомеханические волновые тренажеры, которые нашли применение:

  • в спорте для тренировки силы и точности ударов, повышения скорости перемещения, прыгучести и ловкости.
  • в медицине для реабилитации после травм, болезней;
  • для профилактики заболеваний сердечно-сосудистой, нервно-мышечной, дыхательной и др. систем, для противотравматической подготовки, путем укрепления связочно-суставного аппарата.

Волновые тренажеры применяются в сборных командах страны и клубов, в школах, поликлиниках и больницах. Сотни штук простейших волновых тренажеров "Гантель динамическая" распространены среди населения и служат делу оздоровления. Имеются случаи реабилитации парализованных после инсульта через несколько лет.

1. Программа, оздоровление, тренировка, реабилитация

Кафедра Гребного спорта и учебно-научный тренажерный полигон "Циклика" Российской Государственной Академии физической культуры разрабатывают комплексную программу "Оздоровление, тренировка, реабилитация" (Программа ОТР).

Программа ОТР включает научные, методические, организационные, технические разделы.

Программа базируется на философском определении Ф.К.Агашина об единой сущности духовной потребности человека, заключающейся в том, чтобы "сознательно отдавать добро, и чтобы оно осознанно и оценено было взято".

2. Биомеханический резонанс

Научный раздел программы базируется на изучении явления биомеханического резонанса активных звеньев человека [1], открытии, сделанного Агашиным Ф.К.

Сущность биомеханического резонанса заключается в том, что объективно наблюдается возрастание амплитуды отклика активного звена человека или совокупности его активных звеньев при внешних периодических механических воздействий в диапазоне частот от 5гц до 20 гц (преимущественно от 10 гц до 15 гц).

Методический раздел основан на использовании биорезонансного подхода к методологии оздоровления, тренировки и реабилитации человека, определяет выбор биомеханических тренажеров в качестве универсального технического средства для реализации программы ОТР.

Явление биомеханического резонанса объясняет пользу таких занятий, как верховая езда, применявшаяся ранее в лечебных целях, езда в телеге по тряской дороге, описанное академиком А.Микулиным упражнение йогов с приподниманием на носках и резким опусканием на пятки.

Эти способы тонизации не стали широко распространенными, возможно, потому, что индивидуальные резонансные особенности людей различны. И управлять ими без знания законов и природы биомеханического резонанса было невозможно.

В связи с открытием этих законов хочется остановиться на очень важном вопросе: уровнях здоровья и нездоровья и переходах между ними (рис. 1).

Рис. 1 Круговая диаграмма переходов уровней здоровья и болезней.

Между уровнями здоровья и болезней следует сформировать профилактический барьер устойчивости здоровья, за которым организм человека попадает в зону "срывающегося", неустойчивого здоровья, далее в преболезненную зону, а еще далее - в зону болезней. Широта и надежность профилактического барьера зависит в какой-то степени от комплекса знаний человека о самом себе и от умения управлять состоянием своего организма. Люди, владеющие этим искусством управления, как правило, здоровые, жизнерадостные, довольно редко попадающие в зоны болезней.

3. Волновые тренажёры

Поддерживать организм в оптимальной степени тренированности и призваны тренажеры, биомеханические станки, волновые тренажерные комплексы. Дошкольникам , учащимся, работающим, пенсионерам они помогут поставить школу правильных, умелых движений, школу дыхания, позволят укрепить профилактический барьер устойчивости здоровья, а желающим штурмовать высоты спортивного и профессионального мастерства станут незаменимыми "персональными тренерами".

Круговая диаграмма переходов от здоровья к болезни и обратно наглядно показывает, что одно и то же техническое средство может выступать в качестве лекарства, и, при неумеренных дозировках, вести к болезни.

Исходя из общих принципов биомеханической подготовки, укажем только временной интервал занятий на биомеханических тренажерах:

1) для поддержания профилактического барьера здоровья;

2) для тренировки;

3) для реабилитации.

Наиболее доступным для целей оздоровления и профилактики заболеваний является волновой тренажер "Гантель динамическая". Он, практически, не занимает места, не требует ухода и за кратчайшее время занятий 2-5 минуты утром, по меткому выражению одного из занимающихся, "заряжает организм как ядерный реактор".Вечером такая же доза упражнений снимает неоптимальность дневной нагрузки, успокаивает нервную систему, способствует глубокому сну и восстановлению.

Во втором случае тренировки могут занимать по времени до одного часа, по возможности разделенного на 2-3 приема. В некоторых случаях по согласованию с врачом и тренером объем может быть увеличен.

В случае реабилитации однозначных рекомендаций дать невозможно из-за различных видов нарушений. Общий принцип состоит в сообщении мышечной системе человека волнового режима смены напряжения и расслабления. Амплитуда усилий и объем выбираются с учетом состояния человека и рекомендаций врачей I6I.

Каждый человек, приступая к применению того или иного технического средства, должен сначала поставить цель, которую он хочет достигнуть при занятиях, согласовать с врачом и тренером режимы и объем тренировок, исходя из поставленной цели и уровня здоровья, в котором он на данный момент находится. Необходимо провести физиологический (врачебный) и биомеханический (тренерский) контроль состояния здоровья.

На основе этого контроля и вырабатывается индивидуальная методика занятий, приводящая к достижению поставленной цели. Необходимо учитывать, что состояние здоровья человека подвижно, находится в ритмической зависимости от волновых процессов в природе и внутри самого человека.

Выбранная методика поэтому не должна быть жесткой догмой, она может и должна доопределяться, в определенных пределах (-+ 50%), самим занимающимся, исходя из его самочувствия.

Согласно работе [2] к биомеханическим тренажерам (волнарам) относятся устройства, обеспечивающие периодическое взаимодействие с человеком на частотах в диапазоне от 1гц до 20гц.

Сущность воздействия работы волнаров состоит в том, что они создают условия для периодической смены напряжения и расслабления мышечной системы человека, что равнозначно активации и безлекарственному стимулированию сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной, лимфатической и других систем жизнеобеспечения человека: биомеханические волны ритмически распространяются по тканям организма со скоростью звука и опережающим образом по сравнению с нервными каналами включают в согласованный ритм работы центральную нервную систему человека.

Конструктивно волнары, при всем своем разнообразии, бывают двух видов: вибрационные -с двигателем и внешним источником энергии и колебательные или автоколебательные, использующие энергию самого занимающегося.

Оба вида волнаров впервые были реализованы Ф.К.Агашиным (а.с. на изобретение СССР 387720 и 423829). В дальнейшем эти два направления разделились: автоколебательными волнарами продолжал заниматься Ф.К.Агашин в варианте биомеханических станков, реализующих метод вторичных ударов, а также совместно с М.Ф.Агашиным в варианте "гантелей динамических", обеспечивающих автономный "волновой" режим тренировки.

Вибрационные методы и средства биомеханической подготовки, кроме Ф.К.Агашина, разрабатывает большая группа специалистов Самарского аэрокосмического университета под руководством к.п.н. В.С.Савельева. Направление работы этой группы - создание пневмобиомеханических стимуляторов и пневмомассажных комплексов. Специфичность этих комплексов заслуживает рассмотрения их в отдельной статье.

Другое направление вибрационного стимулирования развивалось в Минске под руководством проф. В.Т.Назарова, который использует принцип электромеханического вибрационного воздействия, впервые реализованного Ф.К.Агашиным. К недостаткам этого вида тренажеров следует отнести жесткое навязывание внешней частоты колебаний и усилия взаимодействия, что ведет к передозировке нагрузки, максимально допустимых усилий и к неоптимальной частоте зоны взаимодействия. Это ограничивает их применение кругом практически здоровых людей. Известны примеры успешного применения подобных устройств в спорте и балете в качестве эффективного средства увеличения суставной подвижности и гибкости.

Колебательные волновые тренажеры (волнары) содержат, как правило, пассивную колебательную систему "масса - упругость", которая приводится в ритмическое движение самим занимающимся. Силовые и частотные характеристики взаимодействия варьируются самими занимающимися в широких пределах: от близких к нулю до индивидуальных или рекордных.

Наиболее простым и доступным биомеханическим колебательным тренажером является волнар "Гантель динамическая". Тренажер содержит стержень с установленной на нем рукояткой, грузом и пружинами. Груз имеет возможность свободно перемещаться вдоль стержня, деформируя при этом пружины. Совместно с пружинами груз образует механический колебательный контур (рис. 2). Собственная частота колебаний груза и зона частоты взаимодействия человека с волнаром определяются жесткостью пружин и массой груза.

Рис. 2 Волновой тренажер "Гантель динамическая".

1 - стержень; 2 - груз; 3 - пружины; 4 и 5 - рукоятки.

Реальный диапазон взаимодействия человека с волнаром является величиной, управляемой в зависимости от степени активности человека.

Гантели динамические имеют массу груза от 200 г. до 5 кг.(в сдвоенном варианте до 10 кг.) при длине от 30 см. до 75 см.

Частота колебаний настраивается от 2 до 10 гц.

Модификация Гантелей динамических предусматривает возвратно-поступательное движение груза вдоль стержня, а в ряде исполнений добавляются и вращательные колебания груза вокруг оси стержня.

Упражнения с Гантелью динамической начинаются с занятий исходного положения, обеспечивающего активацию требуемой группы мышц и, в этом положении, приведение груза Гантели динамической в колебательное движение. При частоте колебаний, например, 3 гц. за 30 сек. выполнения упражнения выбранная группа мышц 90 раз сменит состояния напряжения и расслабления. При этом достигается высокая согласованность действия мышц и мышечных ансамблей, что увеличивает силу, скорость исполнительных движений, глубокий самомассаж мышечной ткани, кровеносных и лимфатических сосудов, а также укрепления связок при одновременном увеличении подвижности суставов.

Для выполнения такого количества движений за счет обычных упражнений потребуется от 5 до 10 минут. Для выполнения стандартной тысячи движений, согласно Амосову, потребуется всего 3 - 5 минут вместо 30 - 50 минут по обычной методике.

По заключению Московской медицинской академии им. И.М.Сеченова занятия с гантелью динамической нормализуют показатели АД и ЧСС, повышают потребление кислорода и улучшают гемодинамику.

Многолетние испытания "Гантелей динамических" в условиях подготовки спортсменов различных специальностей и квалификации выявили возможность применения Гантелей динамических в легкой атлетике (бег, прыжки, метания), в гребле (развитие специальной силы и профилактика болей позвоночника и суставов конечностей), в теннисе и футболе (постановка ударов).

Кроме того, отмечено сокращение времени на разминку без потери качества, а также создание условий для срочного усреднения и выравнивания локальных перенапряжений от тренировочной и соревновательной нагрузки по всей мышечной системе, что способствует быстрому и качественному восстановлению.

Примером укрепления связочно-суставной сумки может служить ликвидация привычного вывиха плеча у гребца при занятиях с трехкилограммовой динамической гантелью в течение месяца, что позволило избежать оперативное вмешательство.

4. Биомеханические станки

Вторым видом автоколебательных волнаров являются биомеханические станки (БМС), обладающие универсальной применимостью во всех видах спорта с преимущественным воздействием на руки или ноги человека.

Станки содержат станину, на которой установлен поворотный корпус со степенью свободы вращения вокруг вертикальной или горизонтальной осей. В поворотном корпусе на роликах или во втулках установлен подвижный стержень, на котором закрепляется упругий элемент и сменные грузы. Подвижный стержень подпружинен относительно корпуса (рис. 3).

Рис. 3 Биомеханический волновой станок.

1 - основание; 2 - станина; 3 - сменные грузы; 4 - поворотный корпус; 5 - упругий пневматический элемент; 6 - датчик усилия взаимодействия.

Принцип действия станка состоит в том, что спортсмен наносит удары (толчки, броски) по упругому элементу, стремясь направить усилие точно по оси стержня. Жесткость упругого элемента и пружины, а также и масса подвижных частей подбирается так, что за время удара по упругому элементу, например, рукой, рука на мгновение отскакивает, а упругий элемент начинает двигаться вместе со стержнем. Рука спортсмена продолжая движение удара, догоняет упругий элемент и наносит второй удар, снова отскакивает, но, продолжая движение, наносит третий удар и т.д., пока серия "вторичных" ударов не прекратится. После этого стержень возвращается в исходное положение, и спортсмен наносит новый удар, а на самом деле повторяет серию ударов. Вторичные удары следуют с частотой от 2 до 15 гц, при этом в тканях человека с такой же частотой меняется напряжение и расслабление, что приводит к возникновению волнового процесса, оказывающего мощнейшее структуризирующее действие на все ткани и органы человека.

Биомеханические станки обеспечивают широкий диапазон регулирования нагрузок за счет изменения упругих характеристик пружин, жесткости пневматического упругого устройства взаимодействия спортсмена со снарядом, а также за счет массы сменных грузов, устанавливаемых на подвижный стержень.

Соединение двух степеней свободы подвижного стержня: поступательной вдоль оси и вращательной вокруг оси, перпендикулярной оси стержня, впервые обеспечило решение комплекса задач "сила - точность" в таких сложных видах спортивных действий, как удары по мячу в теннисе, футболе, хоккее, волейболе и др.

Следующей важнейшей группой волновых тренажеров, работающих на биомеханическом резонансе, являются ножные биомеханические станки, тонизаторы и упругие площадки (рис. 4 и 5).

Рис. 4 Биомеханический волновой тонизатор.

1 - основание; 2 - пружины; 3 - упругий пневматический элемент;4 - шарнирно-рычажный механизм.

Рис. 5 Упругая площадка.

1 - массивная площадка; 2 - пружины.

Все эти устройства также обеспечивают режим периодической смены напряжения и расслабления мышечной системы и достижения указанных выше эффектов стимулирования обменных процессов и нормализации функций внутренних органов и систем.

Отличительной особенностью является взаимодействие человека с тренажером через ноги. При этом взаимодействие осуществляется в направлении действия поля сил тяжести, что обуславливает дополнительное включение в качестве нагрузки веса нижних конечностей или веса всего человека.

Естественно, такая дополнительная нагрузка существенно повышает тренировочный эффект занятий, особенно с учетом того, что активация колебательных процессов осуществляется мощными мышцами ног, спины и живота.

Специальные методические приемы позволяют компенсировать постоянную составляющую силы тяжести панели, что обеспечивает применение их больными в сидячем и лежачем положении [3].

Несколько слов о применении биомеханических станков-тренажеров в качестве тестеров для биомеханического отбора и контроля уровня подготовленности.

5. Биомеханический отбор

Биомеханический отбор (БМО) - это процессы измерения на "биомеханическом спектрометре" и биомеханических приборах-станках биомеханических характеристик спортсмена или оператора (БМ-спектр, импульс, энергия и др), обработки данных, оценки состояния спортсмена в соответствии с биомеханическими критериями и принятия решения об отборе [7].

Следует отметить, что методы функциональной морфологии позволяют получить лишь усредненные, косвенные оценки, а не прямые оценки активности и исполнительной способности спортсмена. Они не позволяют определить структуру биомеханических процессов, происходящих в биомеханических звеньях спортсмена и обеспечивающих высокий спортивный результат. Но именно эти процессы определяют динамику движений спортсмена и, в конечном счете, их результативность. Усредненные данные, получаемые перечисленными методами, необходимы, и больше подходят для оценки общефункционального состояния. Для прямого двигательного биомеханического анализа и оценки возможностей и готовности спортсмена показать необходимый результат эти методы недостаточны.

БМО и БМ-контроль позволяют определить структуру исполнительной активности человека и, в соответствии с характером этой активности, оценить состояние готовности спортсмена. На промежуточных этапах подготовки БМ-контроль позволяет целенаправленно управлять методикой тренировки, на заключительном этапе - подвести спортсмена к достижению высокого результата.

Методы БМО спортсменов:

  • метод БМ-спектроскопии (на основе метода вынужденных колебаний активных биомеханических цепей человека [8];
  • метод биоавтоколебаний (на основе метода вторичных ударов [9]);
  • метод БМ-тестирования ( на основе метода обобщенной динамики и импульсного биомеханического метода [1,10] );
  • метод гетерохронности миоактивности [11];
  • метод спектров миомодуляций [1,12].

Одной из наиболее распространенных ошибок реальных движений спортсмена является несогласованность вкладов биопотенциальной энергии различных звеньев и мышц биомеханической цепи в общее исполнительское движение. При этом можно рассматривать несогласованность по времени действия (сдвиг фаз и длительность) и несогласованность по величине вклада биопотенциальной энергии отдельными звеньями и мышцами.

Заключение

Методически волновые биомеханические тренажеры (волнары) обеспечивают интенсивный отбор биопотенциальной энергии активных звеньев спортсмена в структуре, по основным динамическим параметрам соответствующей реальному исполнительному движению или его частям. Такой интенсивный отбор биопотенциальной энергии вызывает при последующем восстановлении направленную, структуризованную адаптацию, происходящую в направлении повышения общего запаса биопотенциальной энергии и подготовки запасенной при восстановлении биопотенциальной энергии к выполнению движений в требуемой динамической и кинематической структуре I13I.

Программа ОРТ предполагает самые различные формы и способы применения волновых тренажеров, от одной "Гантели динамической", используемой в качестве профилактического семейного тренажера в домашних условиях до компъютеризированных комплексов с целевым дозированным воздействием, направленным на достижение поставленной цели.

Многолетние, хотя и малочисленные, и несистематические испытания биомеханических станков и тренажеров для тренировки скоростно-силовых свойств и меткости спортсменов, а также полученные результаты по оздоровлению спортсменов и населения позволяют сделать вывод о том, что данный класс тренажеров является эффективным средством воздействия на человека и, в силу этого, заслуживают внимательного изучения и применения для достижения поставленных целей. Отметив, что биомеханические станки и тренажеры основаны на природном свойстве человека - биомеханическом резонансе активных биомеханических звеньев, приходим к выводу, что волнары являются универсальными техническими средствами по назначению: оздоровление, отбор, тренировка и реабилитация.

В то же время волнары универсальны по видам спорта, что обеспечивает возможность на одном типе тренажера, заменяя только объект взаимодействия, тренироваться легкоатлетам, гребцам, футболистам, теннисистам и др. спортсменам.

Применение единого волнового принципа действия технических средств для оздоровления, отбора, тренировки и реабилитации позволит наиболее эффективно развивать смежные отрасли знаний и получать высокие результаты в спорте и в спортивно-оздоровительной медицине.

Литература

1. Ф.К. Агашин. Биомеханика ударных движений. М., "ФиС", 1977 г.

2. Ф.К. Агашин, М.Ф. Агашин, А.П. Ткачук Биомеханические станки (волнары) как база новых технологий олимпийской подготовки спортсменов и оздоровительной работы с населением России. В сб. "Олимпийский бюллетень N 2". М., "РГАФК",1995 г.

3. М.Ф. Агашин Волновые тренажеры для спинальных больных. В сб. "Реабилитация больных с заболеваниями и последствиями повреждений позвоночника и крупных суставов".Тезисы докладов второй научно-практической конференции, посвященной 5-летию Московского центра реабилитации больных и инвалидов, 6-7 октября 1994 г. М., Главное медицинское управление, Горбольница N 10.1994 г.

4. Ф.К. Агашин Механизмы здоровья. Журнал "Ф и С", 1981, N

5. М.Ф. Агашин Патент N 1734792 А1 Устройство для тренировки. Бюллетень изобретений N 19, 1992 г.

6. Ф.К. Агашин, М.Ф. Агашин Биомеханический контроль процесса восстановления двигательной активности человека. В сб. "II всесоюзный съезд по лечебной физкультуре и спортивной медицине". Тезисы докладов, М., Ф и С, 1981 г.

7. Ф.К. Агашин Биомеханический отбор спортсменов. В сб. "Принципиальные вопросы биомеханического анализа спортивных двигательных действий", Малаховка, МОГИФК, 1986 г.

8. Ф.К. Агашин Резонансный биомеханический станок - Авт. свид. N 429823 от 13.10.72. Бюллетень изобретений N 20, 1974 г.

9. Ф.К. Агашин Теоретические и экспериментальные исследования управления ударными действиями теннисиста и обоснование совершенствования методик его тренировки. Дисс. ... канд.пед.наук. -М., 1967.

10. Ф.К. Агашин Измерение биомеханических параметров спортсменов (биомеханическое тестирование и биомеханический контроль) - Отчет МАИ,1978, т.2, разд.2. - ВНТИЦ, N гос. регистр. 01/840066215 инв. N 02/8467218.

11. И.П. Ратов - В кн.: Матер. к итогам научной сессии института за 1965г.М.:ЦНИИФК, 1966, с. 251-255.

12. Ф.К. Агашин Сборник трудов всесоюзного симпозиума по биомеханическим проблемам управления спортивными движениями человека - Тбилиси, 1978.

13. Ф.К. Агашин, М.Ф. Агашин Биомеханические станки - приборы в тестировании и тренировке спортсменов. В сб. "Тезисы докладов второй всесоюзной конференции по проблемам биомеханики" т.3, Рига, "Зинатне".

14. Ф.К. Агашин Биомеханический резонанс и возможности его использования в медицине. "Казанский медицинский журнал". Том LVI, N 2, 1975 г.


 Home На главную  Forum Обсудить в форуме  Home Translate into english up

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!

Агашин, М.Ф. Биомеханические тренажеры - универсальные технические средства для оздоровления, тренировки и реабилитации / Агашин М.Ф., Кахидзе А.С., Ткачук А.П. // Юбилейный сборник трудов ученых РГАФК, посвященный 80-летию академии. - М., 1998. - Т. 3. - С. 176-187.