Clap式冰刀弯道蹬冰动作技术原理的生物力学研究

摘要

Clap式冰刀的使用开创了速滑运动一个新的纪元。自第18届冬奥会（1998）至今所有世界记录均被刷新就是最好的验证。尽管高海拔（盐湖城1227m）及室内冰场提供了创造优异比赛成绩的外部条件，但是，Clap式冰刀的益处不容质疑。可以说新式冰刀的问世对传统蹬冰动作技术原理及其训练方法提出了新的挑战，引起了人们的高度重视。虽然从1997年开始Clap式冰刀被引入我国并且公认为：Clap式冰刀与传统冰刀相比具有延长蹬冰作用时间；提高踝关节的灵活性；增大下肢关节蹬伸幅度；保持冰刀全刃与冰面接触和原有的滑行方向以及蹬冰方向，使之在踝关节充分跖屈的情况下结束蹬冰动作等作用；但也存在着新技术是：向侧后蹬冰还是向后蹬冰；蹬冰最后阶段的伸膝、踝动作是自然动作还是主动动作的结果；蹬冰过程中的重心位移方向仅是横向（法向）移动还是纵（切向）横（法向）兼有等重要技术环节上的认识分歧。为了有效阐述Clap式冰刀的蹬冰机制，本研究采用运动生物力学方法，通过对影响速度滑冰滑行速度的技术要素分析，确立正确的弯道蹬冰技术概念，阐明动作技术的关键环节，明确速滑蹬冰动作加速理论的内涵，建立优秀运动员的弯道技术参数体系，进而揭示Clap式冰刀弯道蹬冰动作技术的生物力学原理。 本研究结论如下： 1 Clap式冰刀弯道蹬冰动作技术原理Clap式冰刀弯道蹬冰动作技术原理主要体现在两个方面：一是通过提高踝关节的灵活性来改变下肢各关节的发力性质；二是通过冰刀结构的改变来揭示速滑蹬冰技术动作加速理论的适用条件。核心是提高踝关节的灵活性。具体表现为： （1）Clap式冰刀通过“铰链”连接结构，提高了踝关节的自由度，改变了传统冰刀在蹬冰过程中主要发挥髋、膝关节的力量，而难以利用踝关节力量的弊端，在增加做功环节的同时又加大了膝关节的工作范围。 （2）通过提高踝关节的灵活性来改变原有下肢各关节发力特征，最终提高身体滑行速度。 （3）踝关节运动幅度的提高改变了原有蹬冰过程中重心主要做横向（法向）移动而难以纵向（切向）前移的弊端，使重心沿切线方向的主动性前移成为可能。 2 速滑蹬冰加速理论的适用条件本次研究认为：以往提出的加速理论，在反映高水平运动员加速能力时是有条件的；而且，单纯从获得速度改变量大小的角度来推断蹬冰加速的机制，并不应是使重心加速的唯一条件；重心前移程度（切向）与合理的侧蹬冰时机相结合是获得最佳加速度的前提，它反映了支点与重心间力的相互作用关系和蹬冰动作的加速条件。正是Clap式冰刀的这种特有结构为重心前移提供了可能，体现出现代速滑蹬冰加速理念在实践中的合理运用。 3 动态支撑方式中频幅组合的模式特征本研究首次在周期性竞速项目的步幅、步频与步速关系研究中提出区分定点支撑方式与动态支撑方式的概念。通过对不同滑行速度中频幅组合与步速之间的关系分析，比较了动态支撑方式与定点支撑方式中的差异在频幅组合上所表现出的异同性。结果发现：从低速向高速滑行过程中频幅组合在步频与步速关系中，动态支撑方式遵循定点支撑方式的变化规律，满足步频对步速的曲线凹面向上的函数关系，两者具有一致性；但在步幅与步速关系中，动态支撑方式却与定点支撑方式相反。定点支撑方式表现为随着速度的提高步幅也增大（在极限速度条件下或保持不变或略有减小）；动态支撑方式表现为随着速度的提高步幅减小的变化规律。这一结果揭示出：支撑方式（动态支撑和定点支撑）不同时，在步幅与步速之间的制约关系中，随着速度的提高步幅也增大的规律是有条件的，应根据动、定点支撑方式的性质加以区别对待。