Способ определения эффективности дыхательных движений спортсмена в гиревом спорте по частотным спектрам показателей дыхания и движения туловища Российский патент 2023 года по МПК A61B5/08 A61B5/113 A63B21/72 

Изобретение относится к спорту, в частности к определению эффективности дыхательных движений спортсмена в циклических физических упражнениях гиревого спорта. Общепринято, что эффективность тренировочного процесса спортсменов повышается за счет применения различных методов и средств общей и специальной физической подготовки. В гиревом спорте применяются упражнения силовой и скоростно-силовой направленности [1]. Российские ученые и специалисты в гиревом спорте указывают на влияние ритмичного дыхания на показатели силовой выносливости спортсменов-гиревиков. Установлена эффективность отдельных методик тренировки устойчивости гиревиков к гипоксии и приводятся алгоритмы дыхания в упражнениях гиревого спорта [2]. Также и в зарубежных источниках находим утверждения о важности навыков дыхания в гиревом спорте и при выполнении развивающих упражнений с гирями [3]. В доступной литературе отражены научные исследования в различных видах спорта, касающиеся повышения подготовленности спортсменов путем применения различных вариантов гипоксической тренировки, а также применения специальных респираторных тренажеров [4, 5], определения порога анаэробного обмена [6], определения динамических изменений показателей вентиляционной стоимости в упражнениях разной мощности и предельной продолжительности у высококвалифицированных легкоатлетов-бегунов. В некоторых работах выявлялись специфические особенности параметров внешнего дыхания у спортсменов, в совокупности с выявленными специфическими особенностями проходимости дыхательных путей [8], изменения параметров легочного дыхания при смене различных метаболических состояний преимущественно в скоростно-силовых упражнениях [9]. Отмечается важность применения комплекса общих и специальных дыхательных упражнений с целью влияния на процесс согласования режимов дыхания спортсменов и структуры соревновательных упражнений [10, 11]. Техническая проблема координации дыхательных движений с двигательными действиями наиболее остро проявляется в гиревом спорте [12, 13, 14]. Эффективность внешнего дыхания является важным фактором, влияющим на выносливость спортсмена. Поэтому применение современной технологии контроля и определение эффективности дыхательных движений спортсмена в упражнениях с гирей (гирями) является актуальной задачей.

Уровень техники. По патенту RU 46645 U1 известно «Устройство определения тренированности спортсменов» [15], где способ определения тренированности спортсмена, основан на измерении частоты сердечных сокращений и минутного объема дыхания. Недостаток способа заключается в том, что он не определяет эффективность дыхания.

По патенту RU 2186516 C1 известен «Способ контроля и ограничения внешних нагрузок» [16], где проводится непрерывная диагностика состояния организма человека, при котором контролируется отношение частоты пульса к частоте дыхания и оценивается дисперсия этого отношения. Недостаток способа заключается в том, что он не определяет эффективность дыхания.

По патенту RU 2414170 известен «Способ исследования механики дыхания» [18], где одновременно регистрируются сигналы электромиографии с дыхательных мышц и скоростные характеристики вдыхаемого/выдыхаемого воздуха при различных дыхательных маневрах (пневмотахограмма). Совместное использование электромиографии и пневмотахографии позволяет неинвазивно установить взаимосвязь между активностью дыхательной мускулатуры и скоростью (ускорением) вдыхаемого/ выдыхаемого воздуха. Недостатком способа является то, что исследование дыхания не связано с выполнением физических упражнений.

По патенту RU 2638291 известен «Способ оценки эффективности работы дыхательных мышц» [19], основанный на анализе изменения амплитуды электромиографического сигнала относительно динамики изменения экспираторного усилия. Этот способ может применяться для прогнозирования уровня физической выносливости и работоспособности человека и может быть использован для профессионального отбора и выбора тактики тренировки спортсмена. Недостаток способа заключается в том, что он применяется вне связи с воздействием конкретного физического упражнения на внешнее дыхание.

Наиболее близким является способ оценки эффективности дыхательных движений спортсмена в упражнениях гиревого спорта [17], заключающийся в том, что программно-аппаратным комплексом регистрируются и оцениваются заданные параметры движения спортсмена и его дыхания, отличающийся тем, что исследователь и/или спортсмен из библиотеки программ программно-аппаратного комплекса выбирает программу тестирования спортсмена, при этом комплекс содержит: регистратор сигналов с заданным количеством датчиков, которые закрепляются в заданных местах на теле спортсмена и регистрируют перемещения и ускорения тела спортсмена в пространстве, а также объемную скорость воздушного потока при дыхании спортсмена; средства отображения графической информации - мониторы и/или проекторы, показывающие исследователю и/или спортсмену на заданном удалении графики периодических изменений вертикальной составляющей ускорения туловища спортсмена и объемной скорости воздушного потока при дыхании, регистрируемого спирографом или пневмотахографом, во время выполнения упражнения или дополнительно, в заданных режимах тестирования, показывающие время выполнения упражнения и/или количество подъемов спортивного снаряда; при этом предъявляемые графики, после обработки данных заданной компьютерной программой графики предъявляются исследователю и/или спортсмену после выполнения упражнений; расчет эффективности дыхательных движений спортсмена осуществляют заданной компьютерной программой обработки графиков, рассчитывают коэффициент эффективности дыхания k_э. Недостаток способа заключается в том, что не учитываются такие показатели, как изменение дыхательного объема и продольной составляющей ускорения движения туловища спортсмена.

Техническим результатом является расширение арсенала средств аналогичного назначения, а именно способа определения эффективности дыхательных движений человека в циклических упражнениях с гирей или гирями. Полученные количественные результаты могут быть использованы в технологиях корректировки навыков выполнения заданных упражнений в гиревом спорте.

Технический результат достигается тем, что способ определения эффективности дыхательных движений спортсмена при выполнении упражнений с гирей или гирями осуществляют с применением программно-аппаратного комплекса (ПАК), регистрирующего движения спортсмена и его дыхание, исследователь и/или спортсмен из библиотеки программ программно-аппаратного комплекса выбирает программу тестирования спортсмена, при этом комплекс содержит: регистратор сигналов с заданным количеством датчиков, которые закреплены в заданных местах на теле спортсмена и регистрируют перемещения и ускорения тела спортсмена в пространстве, а также заданные параметры его дыхания; средство отображения графической информации: монитор, показывающий исследователю графики периодических изменений продольной и вертикальной составляющей ускорения туловища спортсмена, а также дыхательного объема и объемной скорости воздушного потока при дыхании, регистрируемого спирографом, во время выполнения упражнения или дополнительно, в заданных режимах тестирования. Отличительным признаком является то, что после обработки данных заданной компьютерной программой, полученные графики сигналов преобразуются в графики частотных спектров этих сигналов. Графики частотных спектров сигналов предъявляются исследователю и/или спортсмену после выполнения упражнений. Расчет эффективности дыхательных движений спортсмена осуществляется заданной компьютерной программой обработки графиков, которая превращает графики регистрируемых сигналов в графики частотных спектров сигналов, для сравнения пиковых частот дыхательного объема и продольной составляющей ускорения туловища, а также пиковых частот объемной скорости воздушного потока при дыхании и вертикальной составляющей ускорения туловища при выполнении упражнений с гирей или гирями. Определение эффективности дыхательных движений спортсмена производят заданной компьютерной программой путем вычисления отношения пиковой частоты дыхательного объема к пиковой частоте продольной составляющей ускорения туловища:

k_до = f_до(t) / f_{аx(t )},

где k_до – коэффициент синхронности дыхательного объема,

f_до(t) – пиковая частота дыхательного объема,

f_{аx(t )} – пиковая частота продольной составляющей ускорения туловища,

а также отношения пиковой частоты объемной скорости воздушного потока при дыхании спортсмена к пиковой частоте вертикальной составляющей ускорения туловища в заданном количестве подъемов:

k_сп = f_сп(t) / f_аy(t) ,

где k_сп – коэффициент синхронности объемной скорости воздушного потока,

f_сп(t) – пиковая частота объемной скорости воздушного потока,

f_аy(t) – пиковая частота вертикальной составляющей ускорения туловища.

Расчет коэффициента эффективности дыхательных движений спортсмена производят путем умножения указанных коэффициентов:

k_э = k_до * k_сп. ,

где k_э – коэффициент эффективности дыхательных движений,

k_до – коэффициент синхронности дыхательного объема,

k_сп – коэффициент синхронности объемной скорости воздушного потока.

Причем эффективный диапазон значений коэффициента k_э стремится к единице в диапазоне 0,76–1,00.

Изобретение поясняется чертежами

Фиг. 1. Необработанный график сигналов в выбранном 20 секундном интервале в упражнении «маховые движения с гирей в сагиттальной плоскости с поочередным перехватом дужки гири перед собой» с 16 кг гирей;

Фиг. 2. График частотных спектров сигналов в упражнении «маховые движения с гирей в сагиттальной плоскости с поочередным перехватом дужки гири перед собой» с 16 кг гирей;

Фиг. 3. Необработанный график сигналов в выбранном 20 секундном интервале в упражнении «толчок» двух гирь по 16 кг;

Фиг. 4. График частотных спектров сигналов в упражнении «толчок» двух гирь по 16 кг.

При осуществлении заявляемого способа могут использоваться известные технические решения и средства, для компьютерной обработки информации может быть использовано оригинальное или известное программное обеспечение. Для регистрации аналоговых сигналов и анализа кривых существует множество программ, некоторые можно найти на различных сайтах.

Например: 1) Программное обеспечение (ПО) «PowerGraph» предназначено для регистрации, визуализации, обработки и хранения аналоговых сигналов; 2) Data Acquisition Toolbox в сочетании с технической вычислительной средой Matlab дает возможность измерять и анализировать физические явления; 3) Для преобразования графиков сигналов методом Быстрого преобразования Фурье можно использовать широко известные программы Excel, Matlab.

В нашей исследовательской работе в большей степени данные регистрировались и обрабатывались в программе Logger Pro® 3.

В основе способа лежат закономерности влияния внешней периодической возмущающей силы на непроизвольное формирование дыхательных движений при выполнении циклических физических упражнений с гирей или гирями, а также особенности частотного спектра сигналов как показателей распределения энергии сигналов по частотам. Регистрируемые продольная и вертикальная составляющая ускорения туловища является отражением периодически изменяющейся внешней возмущающей силы. Регистрируемые изменения во времени дыхательного объема и объемной скорости воздушного потока при дыхании отражают дыхательные движения грудной стенки. Совпадение пиковых частот между регистрируемыми сигналами ускорения туловища и дыхания объясняется тем, что периодическая внешняя возмущающая сила, возникающая во время двигательных действий, «захватывает» дыхательные движения в определенных диапазонах частотного спектра двигательных действий спортсмена.

Для предотвращения влияния фактора утомления, тестирование, в зависимости от подготовленности спортсмена, ограничивают заданным количеством подъемов гири или гирь за заданный период времени.

Предлагаемый способ оценки эффективности дыхательных движений в упражнениях гиревого спорта осуществляют следующим образом.

Исследователь из библиотеки компьютерных программ ПАК выбирает программу оценки эффективности дыхательных движений спортсмена. На туловище спортсмена, в поясничной области, закрепляют двухосевой датчик ускорения, а на его голове с помощью шлема фиксируют датчик спирографа. Датчики соединяют регистратором сигналов ПАК по радиоканалу или по проводной сети. После команды «Старт» спортсмен выполняет заданное количество циклов упражнения с гирей или гирями за заданный период времени. В процессе выполнения упражнения, ПАК, в режиме реального времени регистрирует и обрабатывает: изменения продольной и вертикальной составляющей ускорения туловища спортсмена, а также изменения дыхательного объема и объемной скорости воздушного потока при дыхании, а также предъявляет на мониторе исследователя графики исследуемых показателей в заданном масштабе и заданной формы.

На графиках выбирают определенную область двигательного действия спортсмена. Графики полученных сигналов методом Быстрого преобразования Фурье (БПФ) преобразуют в графики частотных спектров сигналов.

Рассчитывают коэффициент синхронности дыхательного объема, как отношение пиковой частоты дыхательного объема к пиковой частоте продольной составляющей ускорения туловища:

k_до = f_до(t) / f_{аx(t )},

где k_до – коэффициент синхронности дыхательного объема,

f_до(t) – пиковая частота дыхательного объема,

f_{аx(t )} – пиковая частота продольной составляющей ускорения туловища.

Коэффициент синхронности дыхательного объема позволяет оценить степень взаимосвязи дыхания и компенсаторных движений туловища в продольном направлении в зависимости от характера движения гири (гирь).

Рассчитывают коэффициент синхронности объемной скорости воздушного потока, как отношение пиковой частоты f_сп(t) объемной скорости воздушного потока к пиковой частоте f_аy(t) вертикальной составляющей ускорения туловища:

k_сп = f_сп(t) / f_аy(t) ,

где k_сп – коэффициент синхронности объемной скорости воздушного потока,

f_сп(t) – пиковая частота объемной скорости воздушного потока,

f_аy(t) – пиковая частота вертикальной составляющей ускорения туловища.

Коэффициент синхронности объемной скорости воздушного потока позволяет определить взаимосвязь дыхания и изменения «динамического веса» системы «спортсмен-гиря (гири)» при вертикальных перемещениях туловища в ходе выполнения упражнения, а также компенсаторных движений туловища в вертикальном направлении в зависимости от характера движения гири (гирь).

Расчет коэффициента эффективности дыхательных движений спортсмена производят путем умножения вычисляемых коэффициентов синхронности дыхательного объема и синхронности объемной скорости воздушного потока:

k_э = k_до * k_сп. ,

где k_э – коэффициент эффективности дыхательных движений,

k_до – коэффициент синхронности дыхательного объема,

k_сп – коэффициент синхронности объемной скорости воздушного потока.

Причем эффективный диапазон значений коэффициента k_э стремится к единице в диапазоне 0,76–1,00.

Обеспечивается способ оценки эффективности дыхательных движений при выполнении развивающих упражнений с гирей или гирями, в циклических специально-подготовительных и соревновательных упражнениях гиревого спорта. Способ может быть использован в технологиях корректировки навыков координации внешнего дыхания с двигательными действиями в заданных циклических упражнениях гиревого спорта.

Для повторного детального анализа эффективности выполнения упражнения спортсменом, полученные графики воспроизводятся на мониторе повторно или распечатываются для архивирования на бумаге.

Пример реализации способа. Требуется оценить эффективность дыхательных движений спортсмена (кандидата в мастера спорта И-на) в двух заданных упражнениях: Упражнение 1 – «Маховые движения с гирей в сагиттальной плоскости с поочередным перехватом дужки гири перед собой» с одной 16 кг гирей; Упражнение 2 – «Толчок» двух гирь по 16 кг. Спортсмен в заданном упражнении экипируется регистратором сигналов LabQuest 2, который с помощью ремней фиксируется на спине, датчиком ускорения ACC-BTA, расположенным на поясе, а также шлемом на голове с закрепленным на нем датчиком спирографа SPR-BTA. Датчики соединяются с регистратором сигналов. Спортсмен становится на помост и готовится к выполнению заданного упражнения. Выполняют проверку работоспособности комплекта ПАК. Тестируют передачу сигналов на компьютер и визуализацию на мониторе графиков изменения во время пробных двигательных действий спортсмена. После команды «Старт» спортсмен выполняет заданное упражнение в течение одной минуты. С помощью выбранной программы регистрации и построения различных кривых Logger Pro® 3 на мониторе отображаются графики: дыхательного объема – «Объем (л)», объемной скорости воздушного потока – «Поток (л/с)», продольной составляющей ускорения туловища – «ах(t) (м/с²)», вертикальной составляющей ускорения туловища – «ay(t) (м/с²)» (Фиг. 1 и Фиг. 3).

После выполнения упражнения на графиках полученных сигналов выбирают заданный временной интервал двигательного действия спортсмена. Графики полученных сигналов в заданном временном интервале преобразуют методом Быстрого преобразования Фурье (БПФ) в графики частотных спектров и определяются значения пиковых частот сигналов «Поток», «Объем», «ax(t)» и «ay(t)» (Фиг. 2 и Фиг. 4).

Для каждого выполненного упражнения отдельно рассчитывают коэффициент синхронности дыхательного объема, как отношение пиковой частоты дыхательного объема к пиковой частоте продольной составляющей ускорения туловища:

k_до = f_до(t) / f_{аx(t )},

где k_до – коэффициент синхронности дыхательного объема,

f_до(t) – пиковая частота дыхательного объема,

f_{аx(t )} – пиковая частота продольной составляющей ускорения туловища.

Для каждого выполненного упражнения отдельно рассчитывают коэффициент синхронности объемной скорости воздушного потока, как отношение пиковой частоты объемной скорости воздушного потока к пиковой частоте вертикальной составляющей ускорения туловища:

k_сп = f_сп(t) / f_аy(t) ,

где k_сп – коэффициент синхронности объемной скорости воздушного потока,

f_сп(t) – пиковая частота объемной скорости воздушного потока,

f_аy(t) – пиковая частота вертикальной составляющей ускорения туловища.

Для каждого выполненного упражнения отдельно рассчитывают коэффициент эффективности дыхательных движений спортсмена путем умножения вычисляемых коэффициентов синхронности дыхательного объема и объемной скорости воздушного потока:

k_э = k_до * k_сп. ,

где k_э – коэффициент эффективности дыхательных движений,

k_до – коэффициент синхронности дыхательного объема,

k_сп – коэффициент синхронности объемной скорости воздушного потока.

Значения пиковых частот сигналов и результаты расчетов указанных коэффициентов приводятся в сводной таблице для последующего заключения об эффективности (не эффективности) дыхательных движений спортсмена в заданных упражнениях.

Упражнение 1. Подается команда «Старт». Спортсмен выполняет упражнение «маховые движения с гирей в сагиттальной плоскости с поочередным перехватом дужки гири перед собой» с гирей 16 кг в течение одной минуты. Заданный темп выполнения – 30 (1/мин). После выполнения упражнения на графиках выбирается 20 секундный интервал необработанных сигналов для дальнейшего получения частотного спектра сигналов (Фиг. 1). Используя программу преобразования кривых методом Быстрого преобразования Фурье получают график частотного спектра сигналов (Фиг. 2). Значения пиковых частот сигналов и рассчитанные коэффициенты заносятся в таблицу Протокола.

Упражнение 2. Подается команда «Старт». Спортсмен выполняет упражнение «толчок» двух гирь по 16 кг. Заданный темп выполнения – 12 (1/мин). После выполнения упражнения на графиках выбирается 20 секундный интервал для получения частотного спектра сигналов (Фиг. 3). Используя программу преобразования кривых методом Быстрого преобразования Фурье получают график частотного спектра сигналов (Фиг. 4). Значения пиковых частот сигналов и рассчитанные коэффициенты заносятся в таблицу Протокола.

Таблица

Протокол исследования кандидата в мастера спорта И-на

Упражнение f_до(t) (Гц) f_до(t) (Гц) f_сп(t) (Гц) f_аy(t) (Гц) k_до k_сп k_э 1 0,47 0,47 0,94 0,94 1,00 1,00 1,00 2 0,23 0,23 1,23 1,63 1,00 0,75 0,75

Заключение

В Упражнении 1 пиковые частоты объемной скорости воздушного потока и вертикальной составляющей ускорения туловища в два раза превышают пиковые частоты дыхательного объема и продольной составляющей ускорения туловища. Это указывает на то, что два циклических движения ногами «вверх-вниз» вызывают один цикл маятникового движения гири в продольном направлении. В данном случае проявляется вынужденный характер дыхательных движений, в зависимости от внешней возмущающей силы во время заданного двигательного действия и состояние, близкое к «параметрическому резонансу». Частота маятникового движения гири в сагиттальной плоскости равно 0,47 Гц или примерно 28 раз/мин (0,47 Гц*60 сек = 28,2 1/мин), при задании 30 раз/мин. Частота дыхания также равна 0,47 Гц или 28,2 1/мин. Частота воздушного потока и пиковой частоты вертикальной составляющей ускорения туловища в два раза больше и равны 0,94 Гц или 56,4 1/мин. Все коэффициенты равны 1,00. Следовательно, эффективность дыхательных движений спортсмена в заданном упражнении высокая.

В Упражнении 2 пиковые частоты дыхательного объема и продольной составляющей ускорения туловища совпадают и равны 0,21 или примерно 13 раз/мин (0,21 Гц*60 сек = 12,6 1/мин). То есть частота дыхания (1/мин) равна частоте продольных перемещений туловища и количеству подъемов гирь – 13 подъемов при задании 12 раз/мин. Коэффициент синхронности дыхательного объема равен 1,00. Однако пиковая частота воздушного потока (1,23 Гц) и пиковая частота вертикальной составляющей ускорения туловища (1,63 Гц) не равны. Коэффициент синхронности объемной скорости воздушного потока равен 0,75. Коэффициент эффективности дыхательных движений равен 0,75. Следовательно, дыхательные движения спортсмена во взаимосвязи с его двигательными действиями в заданном упражнении не являются эффективными.

Таким образом, заявляемый способ позволяет на качественно новом уровне организовать, контролировать процесс выполнения упражнений с гирей или гирями и определять эффективность дыхательных движений спортсмена, обусловливающими получение положительного эффекта. Обеспечивается способ определения эффективности дыхательных движений при выполнении развивающих упражнений с гирей или гирями, в циклических специально – подготовительных и соревновательных упражнениях гиревого спорта. Способ может быть использован в технологиях корректировки навыков координации внешнего дыхания с двигательными действиями в заданных циклических упражнениях гиревого спорта.

Источники информации

1. Ципин Л.Л., Кириллов С.А., Петров В.М., Беляев И.С. Современные тенденции методики тренировки в гиревом спорте // Актуальные проблемы физической и специальной подготовки силовых структур. 2017. №^o 2. С. 65–71.

2. Медведев В.И., Ачкасов В.В. Оценка существующих подходов для повышения толерантности к гипоксии в гиревом спорте // Актуальные вопросы физической культуры и спорта: материалы ХХ Всероссийской научно-практической конференции (Томск, 29 марта 2018 г.). Томск: Издательство ТГПУ, 2018. С. 69–75

3. Cotter S. Kettlebell Training. Human Kinetics. 2014, 213 p. https://books.google.ru/books?id=-XonAQAAQBAJ (дата обращения: 19.01.2022).

4. Волков Н. И. и др. Проблемы эргогенных средств и методов тренировки в теории и практике спорта высших достижений //Теория и практика физической культуры. – 2013. – №. 8. – С. 68-72.

5. Волков, Н. И. Инновационные эргогенные средства тренировки в циклических видах спорта высших достижений / Н. И. Волков, Б. А. Дышко // Физиологические и биохимические основы и педагогические технологии адаптации к разным по величине физическим нагрузкам : материалы II Международной научно-практической конференции, посвященной 40-летию Поволжской государственной академии физической культуры, спорта и туризма, Казань, 27–28 ноября 2014 года. – Казань: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжская государственная академия физической культуры, спорта и туризма", 2014. – С. 209-212.

6. Алтухов, Н. Д. Оценка уровня порога анаэробного обмена у спортсменов при выполнении напряженной мышечной деятельности в лаборатории и естественных условиях по показателям параметров внешнего дыхания / Н. Д. Алтухов, Н. И. Волков // Теория и практика физической культуры. – 2008. – № 11. – С. 51-55.

7. Корниенко, Т. Г. Паттерны дыхания в диагностике тренировочных нагрузок различной направленности в легкоатлетическом беге / Т. Г. Корниенко // Ульяновский медико-биологический журнал. – 2013. – № 2. – С. 77-83.

8. Пучинский, Г. В. Особенности внешнего дыхания у тренирующихся, использующих скоростно-силовые упражнения для развития выносливости / Г. В. Пучинский, Н. И. Ишекова // Теория и практика физической культуры. – 2020. – № 3. – С. 30-32.

9. Тамбовцева Рита Викторовна Состояние легочной вентиляции при смене различных метаболических состояний // Евразийский Союз Ученых. 2016. №1-5 (22).

10. Ильичева, О. В. Методика обучения юных тяжелоатлетов правильному дыханию при выполнении соревновательных упражнений / О. В. Ильичева, Я. В. Сираковская, А. В. Завьялов // Ученые записки университета им. П.Ф. Лесгафта. – 2019. – № 10(176). – С. 159-165.

11. Вейкуть, А. Г. Об авторской методике применения в учебно-тренировочном процессе профессиональных теннисистов дыхательных упражнений / А. Г. Вейкуть // Человек. Спорт. Медицина. – 2017. – Т. 17. – № 3. – С. 61-66. – DOI 10.14529/hsm170307

12. Тихонов, В. Ф. Особенности формирования дыхательных циклов в упражнении гиревого спорта "толчок двух гирь по длинному циклу" / В. Ф. Тихонов // Современные наукоемкие технологии. – 2021. – № 6-1. – С. 203-208. – DOI 10.17513/snt.38723

13. Тихонов, В. Ф. Локомоторно-респираторное сопряжение (ЛРС) в упражнении гиревого спорта "рывок" / В. Ф. Тихонов // Современные наукоемкие технологии. – 2021. – № 4. – С. 241-245. – DOI 10.17513/snt.38647

14. Тихонов, В. Ф. Локомоторно-респираторное сопряжение (ЛРС) в упражнении гиревого спорта "толчок" / В. Ф. Тихонов // Современные наукоемкие технологии. – 2021. – № 3. – С. 215-219. – DOI 10.17513/snt.38559

15. Патент на полезную модель RU 46645 U1 Устройство определения тренированности спортсменов.

16. Патент RU 2186516 C1 Способ контроля и ограничения внешних нагрузок.

17. Патент RU 2784303 C1 Способ оценки эффективности дыхательных движений спортсмена в упражнениях гиревого спорта.

18. Патент RU 2414170 С1. Способ исследования механики дыхания.

19. Патент RU 2638291 С1. Способ оценки эффективности работы дыхательных мышц.

Изобретение относится к медицине, а именно к способу определения эффективности дыхательных движений спортсмена при выполнении упражнений с гирей или гирями. При исполнении способа с помощью программно-аппаратного комплекса регистрируют и оценивают заданные параметры движения спортсмена и его дыхания. Исследователь и/или спортсмен из библиотеки программ программно-аппаратного комплекса выбирает программу тестирования спортсмена. Комплекс содержит: регистратор сигналов с заданным количеством датчиков, средства отображения графической информации. Датчики выполнены для закрепления в заданных местах на теле спортсмена и регистрации перемещения и ускорения туловища спортсмена в пространстве, параметров дыхания спортсмена. Средства отображения представляют собой мониторы и/или проекторы, показывающие исследователю и/или спортсмену на заданном удалении графики периодических изменений продольной и вертикальной составляющей ускорения туловища спортсмена, а также дыхательного объема и объемной скорости воздушного потока дыхания, во время выполнения упражнения или дополнительно, в заданных режимах тестирования, показывающие время выполнения времени выполнения упражнения и/или количество подъемов спортивного снаряда. Параметры дыхания регистрируют спирографом или пневмотахографом. Компьютерной программой обрабатывают графики сигналов. Затем преобразуют в графики частотных спектров этих сигналов. Рассчитывают эффективность дыхательных движений спортсмена с помощью обработки графиков компьютерной программой. При этом рассчитывают коэффициент синхронности дыхательного объема, как отношение пиковой частоты дыхательного объема к пиковой частоте продольной составляющей ускорения туловища. Рассчитывают коэффициент синхронности объемной скорости воздушного потока, как отношение пиковой частоты скорости воздушного потока при дыхании спортсмена к пиковой частоте вертикальной составляющей ускорения туловища. Рассчитывают коэффициент эффективности дыхательных движений как произведение коэффициентов синхронности дыхательного объема и объемной скорости воздушного потока, причем эффективный диапазон значений коэффициента при выполнении спортсменом упражнений с гирей или гирями стремится к единице в диапазоне 0,76-1,00. Обеспечивается оценка дыхания спортсмена с учетом координации дыхательных движений с двигательными действиями в гиревом спорте по частотным спектрам показателей дыхания и движения туловища. 4 ил., 1 табл., 1 пр.

Способ определения эффективности дыхательных движений спортсмена при выполнении упражнений с гирей или гирями, заключающийся в том, что программно-аппаратным комплексом регистрируются и оцениваются заданные параметры движения спортсмена и его дыхания, исследователь и/или спортсмен из библиотеки программ программно-аппаратного комплекса выбирает программу тестирования спортсмена, при этом комплекс содержит: регистратор сигналов с заданным количеством датчиков, которые закрепляются в заданных местах на теле спортсмена и регистрируют перемещения и ускорения туловища спортсмена в пространстве, а также параметры дыхания спортсмена; средство отображения графической информации – монитор, показывающий исследователю графики периодических изменений продольной и вертикальной составляющей ускорения туловища спортсмена, а также дыхательного объема и объемной скорости воздушного потока дыхания регистрируемого спирографом, во время выполнения упражнения или дополнительно, в заданных режимах тестирования; отличающийся тем, что предъявляемые графики сигналов, после их обработки заданной компьютерной программой, преобразуют в графики частотных спектров этих сигналов; расчет эффективности дыхательных движений спортсмена осуществляют заданной компьютерной программой обработки графиков, при этом рассчитывается коэффициент синхронности дыхательного объема, как отношение пиковой частоты дыхательного объема к пиковой частоте продольной составляющей ускорения туловища:

k_до = f_до(t) / f_{аx(t )},

где k_до – коэффициент синхронности дыхательного объема,

f_до(t) – пиковая частота дыхательного объема,

f_{аx(t )} – пиковая частота продольной составляющей ускорения туловища;

рассчитывают коэффициент синхронности объемной скорости воздушного потока, как отношение пиковой частоты скорости воздушного потока при дыхании спортсмена к пиковой частоте вертикальной составляющей ускорения туловища:

k_сп = f_сп(t) / f_аy(t) ,

где k_сп – коэффициент синхронности объемной скорости воздушного потока,

f_сп(t) – пиковая частота объемной скорости воздушного потока,

f_аy(t) – пиковая частота вертикальной составляющей ускорения туловища;

а коэффициент эффективности дыхательных движений рассчитывается как произведение коэффициентов синхронности дыхательного объема и объемной скорости воздушного потока:

k_э = k_до * k_сп. ,

где k_э – коэффициент эффективности дыхательных движений,

k_до – коэффициент синхронности дыхательного объема,

k_сп – коэффициент синхронности объемной скорости воздушного потока;

причем эффективный диапазон значений коэффициента k_э при выполнении спортсменом упражнений с гирей или гирями стремится к единице в диапазоне 0,76-1,00.