[实用新型]游泳水槽动态阻力测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种游泳运动员在游泳水槽训练时的动态阻力测量装置。

背景技术

游泳是人体在水中凭借肢体动作和水的相互作用力而获得前行的一种技能活动。在大众健身方面是一项老少皆宜、妇孺皆知、开展广泛的群众体育娱乐项目，在竞技体育方面因其占比赛中的金牌之多而成为各国争夺优势的重点项目。在当今日趋激烈的竞技游泳竞争中，依靠“减少阻力或增加推进力”的方法去赢得比赛的最终胜利，一直是广大的教练员、运动员、科研人员努力追求的目标。因此分析影响人体在水中受到的阻力大小、影响因素等等，制定更为有效的游泳动作技术，从而提高运动员体能的利用率，更是人们关注的热点。

游泳中各种阻碍人体在水中前进的力统称为水阻力。游泳中的静态阻力和动态阻力是按人体在水中是否运动来区分的。所谓静态阻力是指人体在水中处于某一固定姿势下滑行或被牵引时所受到的阻力；动态阻力是指人体在水中游进时姿势变化，产生运动而受到的阻力。此外，按阻力性质可将阻力分为摩擦阻力、压差阻力和波浪阻力三种。静态阻力和动态阻力均可由摩擦阻力、压差阻力和波浪阻力构成，不同游速下上述阻力成分占总阻力的比例会发生变化。

静态阻力的测试研究已经开展得很多，有水中牵引、流动水槽方法等，测试对象为模型或人体。国内外对静态阻力的研究起步较早。取得了不少有价值的成果。多数研究认为静态阻力的大小，除了与牵引速度有关系外，还与人体形态参数、身体浸没在水中的深浅程度、水质水温、环境湿度等许多因素有关。

动态阻力除了与上述影响因素均有关之外，更重要的是与人体运动有关，它既包含了人体某一姿势、某一速度下的静态阻力，又包含了在这一速度下由于姿势改变所引起的阻力，两项合并在一起统称为动态阻力。

动态阻力反映游泳运动中受到的真实阻力。相对静态阻力而言，人们对动态阻力的认识还存在不同的理解，因此动态阻力的测量形式变得复杂得多，没有形成相对统一、规范、成熟的测试方法和装置，测试结果的可比程度也受到影响。

目前动态阻力的测试方法和装置有Toussaint等(1988)设计动态阻力测量系统测试自由泳划水的平均推进力，在25m长水池的水面下方系缚有一根内部充满空气的PVC塑料长管，管上均布了15个挡块，管子的一端与传感器相连接，以便测量运动员作用于挡块上的水平力。实验时用很轻的漂浮物束缚住双脚以减少腿阻力的影响，要求运动员匀速前进，双手交替拉一推挡块以获得推进力。由于是匀速运动，运动员所受到的平均合外力应为零，因此通过传感器采集到的平均推进力就等于平均动态阻力。该动态阻力测量系统局限性在于：一是如此复杂的实验装备只能测自由泳划水产生的推进力，二是当手向后推送档块时会造成人体在远端附加一个支撑点，改变了上肢真实的技术动作结构，使本来产生推进力的运动变成了产生阻力的运动。

另外还有Kolmogorov和Duptisheva(1992)提出的速度扰动法采用自然游进和附加已知阻力(F_b)的方式让运动员以最大速度游30m，测定两种方式下的游速V和阻力F。作者假设在没有已知阻力时输出功率(Pt₀₁)和在有已知阻力时的输出功率(Pt₀₂)是相等的：即Pt₀₁＝Pt₀₂，忽略游泳时产生的功率的一部分转化成流体动能的影响，近似认为游速(V₂和V₁)的不同是由附加阻力造成的。速度扰动法的实验条件有两个假定：一是假定两次全力游的输出功率相等；二是假定动态阻力与游速的幂函数关系式中的指数为2，这两个假设前提对测试结果会有一定的影响。对于第一个假设，由于肌肉力学的研究已经表明功率的大小与负荷的变化是有关系的，当运动负荷改变后功率也应随之改变，假定两次不同负荷下的输出功率相等的正确性或近似性有待进一步验证。

Di Pramero等(1974)提出的生物能量转换法、Kent和Atha(1975)模型法和Clarys等(1979)匀速牵引法等，这些方法均是早期的做法，日本水槽中的设计看上去十分复杂，装置也很庞大；新西兰水槽的设计用绳连接(属于软连接)，只能测拉力(阻力)，因此设置的水流速度必须高于运动员所能达到的最高速度，这与运动员实际的游速相差甚远，不能客观反映运动员实际游泳水平下的水动力变化情况。