高水平赛艇运动员拉桨技术的运动学特征分析
——以ConceptII赛艇测功仪上的动作为例

李圆圆，李 涛，阮宜杰，张万寿，陈 丽

目前，国内外对赛艇运动的研究主要集中在运动人体科学、力学研究以及运动训练学三方面。其中从人体科学角度的探讨涉及以下几方面:血色素、血乳酸、心肺功能、最大摄氧量、体重等，这些都是用于评定运动员训练水平和机能状况的有效指标［2—5］;而从力学角度的分析则重流体力学和动力学两个方面［6—8］，这些研究对于了解船艇运动的力学机制提供了重要的参考依据，但就运动训练的实践而言，运动员正确技术动作的掌握无疑是专项训练深入可持续的最有力支撑，类似可借鉴的研究尚不多［10，21］。

本研究运用SONY HDV高速摄像机对ConceptII赛艇测功仪上的模拟拉桨技术动作进行运动学影像分析，旨在分析运动中各关节协调用力的顺序以及关节在充分发力时所能达到的最佳角度和角速度，为赛艇运动员专项技术的训练提供可靠的技术支持。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

选取上海市五名健将级赛艇运动员作为测试对象，其中一名运动员为轻量级选手，其余四名为公开级选手。运动员年龄为(23±3)岁，身高为(195±3)cm，体重为(95±5)kg;平均运动年限约为(11±2)年，参加奥运会、世界杯、亚锦赛等重大赛事，并多次获得奖励。

1.2 实验法

1.2.1 测量仪器 本次测试采用美国产的ConceptII室内划艇器。根据ConceptII测功仪上完成的划桨速度，采用拍摄频率为25帧/s的 SONY HDV高速摄像机拍摄。对拍摄完的视频，通过会声会影10.0视频处理软件进行筛选、剪切，截取较为平稳、连贯的三次划桨周期的视频资料，渲染转化为AVI格式视频，作为动作分析样本。

1.2.2 软件解析 运用GIF以及德国产的CIMI Motion软件进行运动学解析。解析频率为一帧两场，本次解析的结果共五十场，图1显示的是从第一场到第五十场，平均间隔为五场的10幅棍图。

实验中，还通过Origin软件将不同运动员的拉桨时间统一标准化为100等份，这样便于观察运动员在相同时间内的拉桨各关节曲线变化的异同。通过对比分析，比较膝、髋、肘三关节角度和角速度的变化。

图1 Concept II测功仪上拉桨动作示意图

2 结果与分析

2.1 拉桨周期中各关节角度变化分析

图2、表1是运动员在ConceptII赛艇测功仪上进行拉桨的各关节角度变化的均值。张清等人研究指出:测功仪作为模拟水上赛艇划桨运动的专门器械，其划桨技术与水上划桨技术虽有所不同，但通过传动链的起伏也能够间接的显示出“提”和“按”动作，且在测功仪上划桨动作同样是很连贯，自然的，因此能够较为真实的模拟水上的拉桨技术动作［9］。

图2 膝、髋、肘三关节角度随时间周期变化的均值

纵观三关节角度整体变化，不难看出膝、髋关节随着时间的变化，角度变化基本一致，近似两条平行的曲线，在时间周期的前20%都较为平缓;随着拉桨周期的推移，关节角度逐渐增大，而在周期的80%以后，蹬腿几乎结束，此时上体还将继续后倒，主要表现为髋关节角度的继续增大，而肘关节角度变化则体现在拉桨周期的约65%以后;随着膝关节的逐渐蹬直和髋关节的后倒逐渐停止时，与膝，髋关节一并用力完成最后的拉桨，三关节角度变化平稳、连贯，表现出各阶段协调发力，共同构成了赛艇拉桨的全过程。

患者如院后，若患者病情发生变化，则采用改良评估量表对患者进行常态化评估，并记录评估结果。当评分≥1分时，护理人员应给予患者护理措施干预，防止压疮发生。

2.1.1 膝、髋关节角度变化特征 完成赛艇拉桨动作的始发力是源自于前脚掌施力于脚蹬板，并将力迅速传入腿上方，这一动作表现为膝关节的伸展。观察图1得知，膝关节的伸展主要体现在拉桨周期的20% ～80%。在赛艇拉桨的初期，膝关节的初始角度约为40°，随着拉桨动作的继续，关节角度呈不断增大趋势，其所能达到的最大角度约为160°。

髋关节角度的曲线变化与膝关节角度的曲线变化基本一致。这说明躯干的后倒与膝关节的蹬伸是紧密、协调配合的，但二者在完成动作中仍存在一定的差异。由表1可知，运动员在拉桨周期的约85%之后曲线变化才趋于平缓，与膝关节角度的曲线变化相比，髋关节角度变化趋于稳定的时间稍滞后些，即躯干在蹬腿结束之后还将继续维持“后倒”状态;其次，髋关节的变化斜率较膝关节的变化斜率稍小一些，膝关节从初始的40°增加到最后的约160°，变化范围为120°。而在相同甚至是更长的一段时间里，髋关节从20°增加到最后的约120°，其变化的范围为100°。这说明髋关节的伸展较膝关节更为平缓。

表1 膝、髋、肘三关节角度变化的均值(单位:°)

另外，从运动员髋关节最后“后倒”的角度看，这是一个较为合理的角度。但需强调的是，当膝关节蹬腿接近结束时，上体的后倒只是膝关节的短暂延续，重点是靠两臂的积极牵拉，以维持对脚蹬板的有力支撑。因此上体“后倒”角度要适宜，应尽量保持在110°—120°之间，以免因过分前倾或后倒而造成上下肢及躯干动作的不协调、发力不充分。

通过分析再次验证了张清等研究者的推断:“拉桨的用力必须遵循大环节肌群带动小环节肌群发力的原则”［9］，这一论证与相关的肌电研究结论也是保持一致的。

2.1.2 肘关节角度的变化特征 与膝关节、髋关节相比，肘关节在拉桨周期的前期几乎没有变化，从拉桨周期的约65%以后，肘关节角度开始迅速减小，这一现象可以解释为，在拉桨后期，当两手处于膝关节的上方时，通过积极屈臂，以便将腿的蹬伸与上体的“长距离”后倒继续有力的维持下去，完成最后的拉桨，这是拉桨结束前的重要环节。

对比上述运动员膝关节、髋关节角度的均值变化，发现肘关节的角度变化在膝关节和髋关节趋于稳定之前已经开始。再次表明，在拉桨后期，随着腿的蹬伸和上体的后倒即将结束，手臂已开始积极辅助下肢和躯干，持续不间断地平稳加力，以更好地衔接三大关节，从而有序地完成整个拉桨动作。

2.2 拉桨周期中各关节角速度的变化

2.2.1 三关节角速度变化特征 分析表2、图3，运动员在拉桨周期中三关节角速度的变化情况，与上述关节角度曲线的周期变化基本一致。膝关节的角速度主要变化范围仍然体现在拉桨周期的约20% ～80%之间，且在拉桨周期的60%，达到了角速度的峰值;此后角速度稍有下降，直到周期的75%以后才趋于稳定。与膝关节相比，髋关节的峰值角速度则出现在拉桨周期的70%左右，稍稍滞后于膝关节，且角速度曲线的变化稍平缓些。

表2 膝、髋、肘三关节角速度变化的均值 (单位:°/拉桨周期)

同样，肘关节在拉桨周期前期，角速度几乎没有明显变化。而随着拉桨动作的继续，当大腿的蹬伸和身体的后倒即将结束，即整个身体形成有力的支撑时，手臂才开始用力。具体表现为肘关节加强屈肘，关节角速度值不断增大，直到拉桨周期的90%左右时，达到峰值角速度。

2.2.2 肢体发力顺序 合理的划桨技术不仅可以为队员提高艇速打下基础，而且可以为队员节约体能、减少运动损伤提供有力的保证。任喜平在研究中指出［10］:“拉桨是动作周期中的动力阶段，是技术的关键，关节的峰值角速度出现顺序可以有效反映运动员的发力顺序”。由五名运动员各关节角速度曲线变化的均值图来看，出现峰值角速度的顺序依次为:膝关节、髋关节、肘关节。这表明在赛艇运动中，拉桨的前半部分主要依赖于下肢的蹬腿，上体虽然已开始工作，但仍落后于两腿，而随着蹬腿即将结束，上体和两臂需保持积极稳定的牵拉。整个拉桨过程从积极蹬腿到背部用力后倒再到屈臂拉桨都是持续不间断地平稳加力的，方可使船艇获得一个平稳的加速度的过程。运动员在周期性赛艇运动中如能建立这样一种“省力”机制，使得肌肉在工作过程中保持紧张与放松交替进行的状态，将会大大节省体能不必要的消耗。

图3 膝、髋、肘三关节角速度随时间周期变化的均值

另外，从峰值角速度的数值大小来看，依次表现为:肘关节 ＞膝关节 ＞髋关节，这与 Jackson、Hartmann等人［10—12］的研究结果一致。研究表明:整个拉桨周期中，腿的有力推蹬和肘关节的积极屈臂是获得拉桨动力的关键，而髋关节趋缓的变化以及在拉桨后期长距离的“后倒”正是维持对脚蹬板的有力支撑，并建立下肢与上肢的有效衔接点，从而更好地传递动力。

3 结论与建议

3.1 结论

通过对赛艇测功仪上模拟拉桨技术动作的运动学分析，得出以下几点结论:

(1)拉桨周期中，膝关节、髋关节的角度与角速度变化基本一致。该变化主要体现在拉桨周期的20%～80%区间，但髋关节角度的变化要稍稍滞后一点，且与膝关节相比较为平缓些，而肘关节角度则在拉桨周期的约65%以后迅速减小。

(2)从运动员各关节角度变化的均值看，拉桨周期中膝关节所能伸展的最大角度大约在160°，而髋关节约在120°，肘关节最后的角度大约在50°。

(3)从各关节运动出现峰值角速度的顺序来看:依次为膝关节、髋关节、肘关节。三关节在拉桨周期中峰值角速度出现的时间分别表现为拉桨周期的约60%、70%、90%。

(4)各关节峰值角速度值大小依次表现为:肘关节＞膝关节＞髋关节。

3.2 建议

在今后的训练中，赛艇运动员应该更加注重膝、髋、肘三关节的协调、有序发力，明确在运动中所能达到的最佳角度区域，从而形成协调规范的技术动作，以建立“省力”机制。

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