【基于运动学、动力学参数的皮艇专项竞技能力评估方法研究】 运动学和动力学的区别
摘要皮艇专项竞技能力测试评定对教练员从技术特性上进行训练控制具有重要义是科学训练所亟待问题。
总结目前国外研究现状基础上提出了种基运动学、动力学参数专项竞技能力评估方法。
根据评估结对该运动员训练提出了相应建议。
图分类G863献标识码编00736(007)080。
实船测试系统。
实船测试系统核心是多功能央处理器完成船体三轴加速测量、多维桨力信采集、多种信测量序步、信地存储、B数据通信等功能采用密封防水处理便船安装。
测试系统总重量06 kg结构紧凑对运动员训练感觉影响很。
其硬件结构如图所示。
桨力传感器常见工业传感器要应变计紧密粘贴弹性材表面。
专业皮艇桨杆采用高强碳纤维制成桨力作用下会产生应变因桨杆可以看作工业传感器弹性材。
遗憾是不论从技术角还是从实际操作可行性角都不可能每桨杆表面贴上应变计。
因我们采用传动机构将桨杆应变传递至另外弹性材（应变梁）。
应变梁上贴电阻应变计检测梁应变从而获得对桨力接测量。
桨力传感器实物照片如图所示。
这种偏置型桨力传感器不要破坏桨体结构可快速安装到桨杆上实现了多桨杆轮换使用。
整传感器重量低80 g结构紧凑对运动员正常训练感觉影响很。
目前国皮艇队实船测试系统装备了偏置型传感器长期实船测试其测力原理有效性和可靠性得到了验证。
艇速测量测试系统加速传感器除了反映船体加速信息外更重要是要利用加速域积分获得船体速。
目前皮艇速测量主要可分接触式和非接触式两种其接触式测速装置检测船体相对水流速由传感器只能置船体某部位因实际上测定是流速场某流速所以传感器水深、离艇距离和安装艇上位置都影响速测量精。
非接触式测速装置多采用G（Glbl g ）或者高速摄影方法。
高精差分G定位误差可控制0 以但是其数据刷新频率较低只能反映段宏观速无法测量每刻实速。
高速摄影方法受摄像机视野限制只能测量出很短距离艇运动速而且要量事处理工作［8］。
利用加速信域积分计算速是非常直观思路可避免上述接触式、非接触式速测量存问题。
但传统加速测量动态加速信和重力加速信交叉干扰容易产生较测量误差。
针对这问题我们利用磁倾角输出作补偿数据取得了理想测量精并实际测量应用得到成功验证。
3测试指标测试系统可以提供任何刻船体加速、桨力信息、船体姿态信息基础上可以导出参数主要包括) 动力学信息每桨力量每桨平力量每桨冲量每桨做功每桨功率以及上述参数任或距离统计信息。
) 运动学信息船速船体加速位移桨频拉桨有效拉桨回桨单桨位移单桨和平船速以及上述参数任或距离统计信息。
3) 船体姿态信息船体上下颠簸、左右摇摆速和幅以及上述参数任或距离统计信息。
有了这些基础数据可以从运动学和动力学角出发对运动员专项竞技能力进行分析和评估。
分析方法反映运动员竞技能力直接指标是测试成绩因我们以船速因变量以测试所得30余项动力学、运动学指标变量采用多因素逐步回归分析法初步筛选出能够有效反映运动员专项技能主要因素。
要说明是限幅没有涉及船体姿态信息。
专项竞技能力评估方法。
下面以我国某优秀女子运动员GⅢ强下单人皮艇500 测试数据例从运动学和动力学角出发进行竞技能力评估和分析。
我们将该运动员关键动力学、运动学信息每50 做次平显示表表简单介绍了各参数基含义。
图3显示是GⅢ训练强下500 测试程随机抽取三次划桨桨力信对比结合表和图3可以得到以下结论。
) 左侧拉桨占左侧动作周期比例约65%右侧拉桨占右侧动作周期比例约68%上述比例不随桨频变化而产生明显差异说明高桨频并牺牲拉桨。
3) 右侧桨叶入水产生瞬力量峰值较左手说明右侧入水更加柔和桨叶包水效更。
) 左右侧桨力曲线前坡很陡峭说明桨叶推进力作用迅速；左右侧桨力曲线坡很陡峭说明桨叶出水快速无带水现象［9］。
5) 左侧桨力曲线达到顶峰衰减很快；相比较而言右侧桨力曲线则平坦、饱满。
6) 总说该运动员右手技术动作左手这与教练员判断是致。
专项身体素质分析。
结合表和图可以得到下面结论。
) 左侧桨力平0 右侧桨力平 说明与左侧拉桨动作有关肌群力量、速力量优右侧。
) 训练程左侧力量衰减35%右侧力量衰减96%；左侧平力量衰减37%右侧平力量衰减9%。
3) 国女子皮艇队该运动员左侧拉桨力量居3位右侧拉桨力量居位左侧拉桨平力量居位右侧拉桨平力量居6位。
) 该运动员左侧拉桨动作相关肌群速耐力是相对薄弱环节日常训练应加以重视。
3竞速结构分析。
图5显示是500 全程速图其蓝色线条反映了船速动态变化程结合图、图5和表可以得到以下结论。
) 起航59 、73 距离动作周期平船速即达到全程平船速；起航阶段共计9桨起航平桨频993。
说明该运动员起航是成功。
) 处桨频达到高峰0；桨频呈马鞍型分布～50 区桨频逐步下降50～380 区桨频保持左右380～500 区桨频上升至左右。
根据张沪等人研究国际赛优秀运动员绝多数采用这种桨频结构［0］。
3) 起航05 、38 距离船速达到高峰；船速高峰稳定维持至356 、60 ；以船速稳步下降。
) 该运动员0 提高了桨频进行冲刺但是由桨力稳步衰减尤其是左侧桨力衰减严重导致冲刺阶段速无法得到提升反而呈现稳步下降趋势。
动力保护问题流畅直是水上运动所追目标所谓不流畅指运动员完成划船动作表现划得紧、动作僵、不连贯给人感觉像总是断断续续流畅性不够实效性差［］。
这是基多年现场工作验种很通俗描述形式从另外角看不流畅也就是每划桨周期船速波动给人视觉造成了种断断续续感觉。
单桨周期船速差（高船速低船速）是衡量运动员动力保护能力重要指标用V表示。
因更合理指标应该是VV�_B其V�_B表示平船速。
研究V和VV�_B候要排除起航阶段因这候船体静止开始加速每桨速差不能反映真实动力保护水平。
通比较该运动员V数值国女子皮艇队处倒数三位VV�_B数值处倒数位这说明该运动员动力保护做得。
5桨力效率评估水流对桨叶作用力（桨力）部分成推进船体动力少部分则用维持船体平衡。
基上述分析可以提出种基能量守恒定律桨力效率评估方法考察至段人船桨系统阻力和桨力共作用下能量换情况。
划船效将动力学信息（桨力）和运动学信息（船速）直接系起不仅表达了运动员技术动作完善程也表征了某运动员是否适合皮艇项目。
换句话说体重、力量运动员成绩往往并不优体重轻、力量弱运动员。
3结论。
皮艇项目对力量和技术都有很高要结合实船运动学动力学信息对运动员竞技能力进行综合分析评估可发现运动员薄弱环节对教练员制定科学训练计划具有重要义。
从桨力信特征分析、专项身体素质分析、竞速结构分析、动力保护问题、桨力效率评估、划船效评估等几方面介绍了皮艇竞技能力评估基思路和方法。
所论述技术指标和评估方法对划艇项目和赛艇项目也具有参考价值。
将工作拟综合采用多种统计分析方法对动力学、运动学和船体姿态等指标进行分析确定各代表性指标及其权重试图建立皮艇专项竞技能力评价标准体系日常训练和运动员选材提供科学依据。
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