Михаил Рудберг: Управление скоростью в коньковом одновременном одношажном ходе

Опубликовано: Журнал №60

Наличие поперечных усилий в коньковом отталкивании до сих пор вносит сумятицу в умы не только любителей, но и специалистов лыжных гонок. Продвигающая сила действует во всех трех проекциях: боковой, фронтальной и горизонтальной. Тут как в анекдоте — для того, чтобы извлечь этот квадратный трехчлен, надо хотя бы его себе представить. Но ни в Сети, ни в периодике наглядных иллюстраций нет. Между тем, куда двигать и чем нажимать — вопросы сродни нашим вечным «Кто виноват?» и «Что делать?»

Рассмотрим скоростной вариант КООХ, в котором коньковое отталкивание ногой представлено полным спектром движений. Подробная аналитика кинограмм элитных гонщиков выявляет пять различных действий при развитии усилий ногой. Последовательность их выполнения напоминает очередность включения скоростей автоматической трансмиссией ав­то­мобиля.

Располагая лимитированной мышечной «тягой», спортсмены используют в начале шага «пониженные передачи», облегчая себе задачи на невыгодных углах отклонений, постепенно разгоняясь к финальной и самой весомой части отталкивания.

ПЕРВАЯ СКОРОСТЬ — СМЕЩЁННЫЙ ВЕС         

На рисунке 1 изображен гонщик в положении после замаха руками при свободном скольжении с выпрямлением. Сейчас он наклоняется вперед для постановки палок, одновременно смещая вес тела внутрь. По мере поперечного отклонения от вертикальной оси на опорной стопе возникает боковая сила, вызванная таким смещением — Fсмещ (горизонтальная зеленая стрелка). Она действует по нарастающей на протяжении всего времени отталкивания упором скользящей лыжей. Чем дальше в сторону та отъезжает, тем больше угол отклонения, и тем сильнее вес гонщика G развивает на ней усилие смещенного веса.

Fсмещ = tgb·G

Из таблицы 1 видно, что 100-килограммовый гонщик (видали такого?) при начальных углах поперечного отклонения 3–5 гра­дусов от вертикали развивает на стопе боковую силу всего в 5–9 кг. Но с увеличением угла до 25 градусов Fсмещ может вырасти до значений порядка 47 кг. При условии жесткой фиксации коленного сустава от боковых подгибаний, конечно. Иначе рычаг приложения исчисляется не от тазобедренного сустава, а от подогнутого колена, что сокращает горизонтальную силу смещения почти вдвое.                

ВТОРАЯ СКОРОСТЬ — НАЧАЛЬНЫЙ РАЗГОН ЛЫЖИ

На рисунке 2 гонщик начинает разгон с подседанием в упоре палками, когда лыже с постановкой палок на снег придаётся усилие начального разгона — НачРазг, направленное вперед по ходу. Инерция наклона туловища и усилия рук передаются от кистей через плечевой пояс к тазу и далее — к опорной стопе.

Наваливаясь на палки, гонщик разгружает лыжу, чем облегчает её выдвижение вперед. Стопа ликвидирует отставание от боковой проекции центра тяжести и подъезжает к тазу спортсмена. Аналогичное действие вы­полняется и в классическом одновременном бесшажном ходе, когда, прикладываясь к палкам, гонщик дает выскользнуть обеим стопам вперед.

ТРЕТЬЯ СКОРОСТЬ — СМЕЩЁННОЕ ПОДСЕДАНИЕ

На рисунке 3 гонщик приступает ко второй половине фазы II, не ослабляя давление смещённым весом на стопу. Со сгибанием колена нарастает инерция оседающего ЦТ, который на время лишается полноценной опоры. Притормаживая подсед в нижней точке, лыжник с одной стороны «заряжает» растягиванием мышечные волокна разгибателей бедра и сгибателей голени, а с другой — использует свой разогнанный вес, чтобы послать на опорную стопу усилие подседания — Fподсед.

При этом гонщик продолжает всем телом отклоняться от вертикали, увеличивая и силу смещенного веса. Поперечное смещение гонщика приводит к началу кантования лыжи. Поэтому, подъехав к тазу, стопа начинает отъезжать от гонщика вбок. Напрашивается сравнение с двумя попутными поездами, один из которых, едва поравнявшись, отъезжает в сторону на стрелке. При этом усилие на опорной стопе плавно меняется с переднего на боковое.           

ЧЕТВЕРТАЯ СКОРОСТЬ — ОТВЕДЕНИЕ И РАЗГИБАНИЕ БЕДРА

Рисунок 4. При отталкивании упором скользящей лыжей по мере отъезда стопы поперечное отклонение бедра увеличилось до выгодных углов работы четырёхглавой мышцы. Вес гонщика, разогнанный глубоким подседанием, уже образует надежную опору для стопы. Теперь действия спортсмена направлены на отведение ноги в сторону, а боковая сила на лыже прирастает очередной составляющей — усилиями бедра — Fбедра. По мере отталкивания к усилию отведения добавляется и разгибание бедра назад. Общее направление движения стопы лыжника при этом — вбок и слегка назад. Силы отталкивания упором скользящей лыжей нарастают до максимума.

К окончанию фазы коньковое отталкивание закончено. Лыжа и гонщик на ней разогнались до предельной скорости, центр тяжести немного опережает по ходу толчковую стопу, а ширина шага выбрана полностью, насколько это позволяет согнутое колено. Теперь спортсмен готов к финальной части отталкивания ногой.

ПЯТАЯ СКОРОСТЬ — ТОЛЧОК НОГОЙ НА ВЗЛЁТ

Рисунок 5. Во время толчка ногой на взлёт скорость опорной лыжи перестаёт интересовать гонщика. Теперь он нацелен на передачу импульса отталкивания ногой на маховую лыжу.

Сначала действие выполняется быстрым распрямлением колена, его движением назад. При этом четырёхглавая мышца бедра разгибает голень с прижатой к лыже пяткой. Когда выпрямление колена практически закончено, отталкивание дорабатывается сокращением икроножной мышцы. Расположенный в наклонных плоскостях лыжник посылает себя вперед-вверх-вбок толчком на взлёт, направленным в таз по оси «выстреливающей» ноги.

Здесь прижимающая сила взрывного отталкивания тормозит разогнанную лыжу. Кроме того, усилие стопы в горизонтальной проекции было приложено превышающим прямой угол направлением к лыже, частично против её хода.    Гонщик получает отрицательное ускорение инерции торможения, направленное вперёд по ходу. Его задача теперь — не засидеться на толчковой лыже и быстро расположить свой вес на маховой. Продолжая аналогию с поездами, нужно перескочить с подножки тормозящего на разгоняющийся в попутном направлении.

Лыжник использует набранную скорость и придает суммарный импульс отталкивания маховой лыже, которая ставится на снег активным выпадом бедра и голени вперед-вбок в направлении постановки лыжи.                

ДИАГРАММА УСИЛИЙ НА ОПОРНОЙ ЛЫЖЕ

Изучив «полную комплектацию» конькового отталкивания ногой, рассмотрим и графику усилий на опорной стопе, изображенную веером направлений, по которым они раскладываются.

На рисунке 6 представлена горизонтальная проекция боковых усилий отталкивания левой ногой в скоростном варианте КООХ, в привязке к фронтальным кадрам граничных поз двукратного олимпийского чемпиона 2006 года Бьорна Линда.

Продвижение опорной стопы при начальном разгоне производится прямо по ходу лыжи. По окончании толчка ногой его направление уже зашкаливает за прямой угол. Понятно, что такое изменение производится плавно, а не скачками. В этой связи представляется целесообразным его разделение на зоны отталкивания, границы которых отражают смену тенденций в приложении сил к толчковой лыже.

1-Я ЗОНА Ноль градусов означает выдвижение стопы, направленное по ходу скольжения опорной лыжи. Боковая реакция снега отсутствует. Как только штыри находят опору, гонщик наваливается на ручки и придает стопе усилие отталкивания палками. Протяжка лыжи вперед из-под себя придает спортсмену первое ускорение в шаге. Тензометрические датчики такое усилие не «ловят» — ни деформации, ни сопротивления навстречу. Ускорение в чистом виде! О нём можно судить только по кратковременной разгрузке колодки, сгибанию бедра и опережающему выезду стопы, которая ликвидирует здесь свое отстающее положение.

Это — действия начального разгона лыжи в первой половине фазы II — разгона с подседанием в упоре палками.                

2-Я ЗОНА В диапазоне углов от 0 до 15 градусов — передненаправленная сила разгона лыжи по-прежнему велика. Однако, приступая к выжиманию стопы в сторону от себя, лыжник уже ощущает встречное боковое сопротивление — реакцию снега. На подмогу приходят силы гравитации: сгибание опорной ноги и пружинящее торможение в нижней точке подседа помогают дослать на лыжу следующий импульс — подседания.

При этом навал на палки, помимо создания контрупора толчковой лыже, дает возможность спортсмену поддерживать продвижение ЦТ на уровне ускользающей опорной стопы.

Это — действие по выполнению смещённого подседания во второй половине фазы II.

3-Я ЗОНА От 15 до 90 градусов усилие на стопе развивается отведением и разгибанием бедра. На растущих углах лыжа получает всё меньшую долю разгона от бокового усилия на стопе. Однако выгодные углы поперечного отклонения бедра позволяют, тем не менее, увеличивать мощность отталкивания.

К середине фазы III — отталкивания в упоре скользящей лыжей — горизонтальные силы разгона и бокового сопротивления уравниваются. А по достижении прямого угла толчковая лыжа и вовсе скользит только благодаря предыдущему уско­­­ре­нию. Собственно отталкивание упором скользящей лыжей на этом заканчивается.     

Теперь гонщики нацелены на постановку маховой лыжи и своевременный переход на неё. Отработав в трёх первых зонах, они сделали своё дело на твердую четверку. Впрочем, элита идёт дальше.

При отталкивании под прямым в горизонтальной проекции углом к опорной лыже импульс его передачи на маховую — Rтолч направлен примерно под 70 градусов к ней (90° минус два угла постановки лыж). В этом случае её разгон получит всего одну треть от всех предыдущих усилий гонщика (cos 70°= 0,34). Зато при более острых углах, скажем при 50 градусах, сила разгона возрастает вдвое, получая уже две трети (!) в направлении хода лыжи (cos 50°= 0,64). Толчок ногой на взлёт для этого должен направляться под горизонтальным углом 110 градусов к опорной лыже, и нет сомнений, что многие так и делают. Судите сами.

На отрезках ускорений лыжи оставляют на снегу следы с нарастающим радиусом закругления перед отрывом. Это говорит о том, что при окончании толчка их носки загружались превышающим давлением. Ноги, отлетающие назад наружным разворотом стопы и лыжи, говорят о том же. Ведь когда отталкивание направлено под прямым углом, носки и задники задавлены одинаково, траектория остается прямой, а лыжа на отлете сохраняет угол своей начальной постановки на снег.

Еще один бонус отталкивания за границей прямого угла состоит в том, что финальное усилие направляется частично против хода, и лыжа получает отрицательный разгон. Чем больше превышение прямого угла — тем сильнее её торможение. Сюда же добавляется энергичное задавливание колодки при выпрямлении колена и сгибании стопы. Таким образом, скорость разогнанной лыжи снижается, а сила инерции действует на гонщика как при торможении автомобиля, когда водителя бросает вперед к лобовому стеклу.

Ускорение, которое лыжник испытывает при западении скорости с 7 до 6,9 м/сек на протяжении 0,1 сек. составляет минус 1 м/сек2, что равносильно мгновенной остановке на скорости 3 км/час. Попробуйте ударить до пола по тормозам в медленно ползущем автомобиле — вы ощутите действие такого импульса силы. Конечно, это не весенний наезд лыжей на корень, когда со всего маха пулей летишь вперед... Однако такая составляющая присутствует в конечном импульсе отталкивания и очевидно, что гонщики элиты её используют.

Итак, в финале скоростного варианта КООХ включается форсаж. Это 4-Я ЗОНА. Усилия отталкивания ногой в ней направлены под углом более 90 градусов к толчковой лыже. Скорость задавленной лыжи падает, а инерция торможения досылает гонщика вперед. В фазе IV — толчке ногой на взлёт — реакция на такое отталкивание направ­лена в сторону постановки маховой лыжи. Они тем больше совпадают, чем сильнее был превышен прямой угол к толчковой ноге/лыже при финальном отталкивании.

Собственно, конькобежцы пришли к тому же — нарушив традиции закрепленной пятки, они дорабатывают отталкивание носком современных «клапов» и посылают себя вперёд, направляя финальное усилие под углом, превышающим прямой к лезвию.

В момент окончания отталкивания ногой маховой лыже придается целый «букет» сил, обеспечивающих разгон лыжника к началу следующего шага:

Она-то и придаёт спортсмену скорость, с которой он приступает к выполнению следующего шага.

ПОНИЖЕННЫЕ ПЕРЕДАЧИ ДИСТАНЦИОННОГО ВАРИАНТА КООХ

Многие любители терзаются сомнениями — вышеперечисленные действия в соревновательном темпе требуют нечеловеческих напряжений и по силам лишь спортсменам высокого уровня. Надо ли тратить время на изучение такой техники ради пары-тройки «пляжных» проходов на глазах восхищенной публики? Требуют ли народные лыжные гонки таких утонченных познаний? Ответ — да!

Фактически, из пяти рассмотренных выше усилий три являются базовыми — смещенный вес, подседание и отталкивание упором скользящей лыжей. Они определяют рисунок хода и позволяют управлять своей скоростью на вполне приемлемых уровнях подготовки. Действия же по замаху руками и толчку ногой на взлёт можно рассматривать как дополнительные, годные к применению по мере наработки навыков и физических кондиций.

Даже элитные спортсмены имеют в своем арсенале эконом-вариант конькового отталкивания — дистанционный. Он необходим в гонках тактически, потому что на спуртах долго не протянешь. И технически — так как в той или иной вариации применяется и в коньковых двухшажных, и в попеременных ходах. Всё дело лишь в правильном применении и чередовании его компонентов.

На рисунке 7 представлена графика приложения боковых усилий в дистанционном варианте КООХ, в сочетании с кадрами кинограммы двукратного обладателя Кубка мира в спринте 2010 и 2011 годов Эмиля Йонссона.

Разобравшись с соперниками задолго до финиша в четвертьфинале одного из спринтов КМ 2007-2008, он докатывает дистанцию, исключая движения замаха в начале шага. Здесь не демонстрируются опережающее нависание тела над стопой и её продвижение вперед в упоре палками. Поставив их на снег штырями недалеко от креплений (гр.п.2) гонщик сразу приступает к фазе II — смещённому подседанию, которое заканчивается глубоким подседом (гр.п.3), а оттуда к фазе III — отталкиванию упором скользящей лыжей. То есть исключены первая и последняя зоны отталкиваний.

Во 2-й зоне веер направлений усилий раскрывается значительными боковыми углами отталкивания ногой. Иначе говоря, исключив переднюю «протяжку» опорной стопы, спортсмен сразу старается направить усилия вбок. Тем не менее характерное заднее положение таза позволяет судить о том, что выжимание стопы не совсем боковое — оно явно направлено вперёд-вбок, углами порядка 15-45 градусов по ходу лыжи.

В 3-й зоне отталкивание упором скользящей лыжей выполняется ярко выраженным движением стопы в сторону. На преодоление бокового сопротивления опоры уходит значительная доля усилий, однако существенное поперечное отклонение и значительное по времени выжимание стопой позволяют набрать лыже хорошую скорость, а гонщику развить на ней значительный импульс к моменту перехода на маховую лыжу.

Как видим, лыжник исключил толчок на взлёт в конце отталкивания, заменив его плавным переходом на маховую лыжу. Пятка ботинка практически не отрывается от лыжи. Усилия на её заднике и носке равны, а сама она на отлете зависнет параллельно своему курсу (гр.п.4). Направление финального отталкивания ногой прикладывается в этот момент к маховой лыже под более тупым углом, чем в скоростном варианте. Как следствие, боковая реакция снега сильнее, а сила её разгона — РазМах меньше.