克式鞋在克式冰刀上的应用

克式鞋在克式冰刀上的应用

康复训练是世界上的一项时尚运动。我国轮滑运动起步较晚，19世纪才传入中国，目前总体水平较低，但正在迅速接近亚洲水平。国内外一些研究人员力图通过改进鞋的构造来提高速度，从而增强轮滑比赛的观赏性。已经有些运动员开始尝试使用克莱普分离式轮滑鞋，简称“克式鞋”（见图1）。部分研究认为，“克式鞋”具有发展空间和研究价值，如Houdijk等人通过研究认为，固定式速滑鞋会阻碍蹬离地面时力量的有效增长幅度，并认为相对于固定式轮滑鞋,“克式鞋”最大的优势在于提高了蹬离地面的效率，可以最大限度伸展踝关节的角度，充分发挥踝关节的伸展力量。轮可以与地面接触更长的时间，可以获得更多的能量。分离式的结构使力量均匀地分布到腿部肌肉上，降低疲劳。同样能量，运动员可以以比较放松的方式“走”得更远。这也是目前支持“克式鞋”者的主要论据。但国内外大多数测试结果证明，“克式鞋”效果不佳，而其原因分析的论文较为鲜见。1运行成绩分析轮滑和速滑的技术动作有相似之处，往往给人一种错觉：“二者使用的技术是相同的，只是场地不同。”实际上，二者有很大差异。速滑运动初始角度范围：躯干角（躯干与水平面夹角）10°～25°、膝角90°～110°、踝角55°～75°，优秀男运动员角度更小，分别在15°、95°、65°内（见图2）。躯干角越小，则迎面阻力越小，这是高速运动时必须考虑的因素；膝、踝初始角小则是蹬冰腿伸展幅度大的必要条件。轮滑运动初始角范围为躯干角10°～25°、膝角100°～120°、踝角为65°～80°，优秀男运动员3个角度分别为15°、105°、75°左右，因而轮滑运动普遍采用的姿势远较速滑高。蹬冰腿最大伸展时与地的夹角α（见图3），速滑为35°～45°，轮滑为55°～65°。可以看出，速滑α角明显小于轮滑对应值，其原因是克莱普分离式结构充分使膝关节打开，就是所谓的“远蹬”技术。速滑每个相位的持续时间较长，轮滑则频率快。速滑速度远大于轮滑速度，男子500m速滑平均速度为14m/s以上，轮滑12m/s左右。东北师范大学体育学院对20名轮滑运动员随机分组，分别使用固定式轮滑鞋和分离式轮滑鞋，训练6周后测试，结果为：使用克莱普式者，不同项目成绩均有所下降，距离越长，下降幅度越大；躯干角无显著性差异，膝、踝初始角无显著性差异、α角无显著性差异，这与现有一些研究结论相符。2模仿滑动、3个分离式发挥作用传统冰刀蹬冰技术主要是发挥髋、膝关节的力量，而不能像田径赛跑运动那样充分利用踝关节肌肉群的力量。有关研究表明，田径赛跑时，踝关节肌群力量发挥程度要大于速度滑冰2～3倍。克莱普式冰刀从腿部肌肉伸展的生物力学原理出发，目的是使运动员在蹬冰过程中充分伸展膝关节，使踝关节充分跖屈结束动作。蹬冰过程中可以保持冰刀与冰面相对较长时间的接触，以达到充分利用腿部长度，延长蹬冰距离，产生最佳蹬冰效果，从而提高速度。而固定式冰刀身体重心前移蹬冰时，刀尖切入冰面，增大阻力，所以膝关节没有完全伸展，蹬冰腿就要收回。从上述内容不难看出，克莱普式结构发挥作用必须要有一个前提，这就是“深蹲”。因为充分伸展腿部肌肉，其前提是必须要重心低，尤其是膝、踝角度要小。身体姿势高，无法充分伸膝展踝，即无法“远蹬”（见图3），分离式的结构成为“累赘”。因为在这种情况下，“刀”、鞋未分离，蹬冰腿就开始收回。支持轮滑采用分离式结构者的论据认为，轮滑者只要深蹲远蹬，模仿速滑就能提高速度。笔者认为，是否能采用深蹲姿势而达到“远蹬”效果发挥分离式结构作用是问题的关键。从前述可知，轮滑和速滑一些运动学参数差异很大，参数的差异说明动作结构有差异。提示我们要考虑一个问题：二者是否有可比性。从理论上，笔者认为“深蹲”、“高蹲”不仅仅是一种动作习惯，还要符合客观规律，而轮滑恰恰不具备采用深蹲的条件。3运动员的能力问题笔者请教了一些尝试使用“克式鞋”的资深教练和运动员，他们的说法归纳起来有两点：“采用深蹲远蹬姿势，疲劳产生过早，很累”，“轮滑深蹲时，远蹬会打滑，蹬不住，转弯时特别容易摔倒”。3.1“深视频”是影响传统肌肉运动能力的因素笔者认为，疲劳产生过早可从能量角度分析。由于摩擦系数的差异，轮滑运动轮和地面的摩擦力远远大于冰刀与冰的摩擦力。更大的摩擦力意味着比赛中轮滑需要消耗更多的能量。如果与速滑同样保持“深蹲”的低姿势，肌肉较为紧张，肌肉静力性做功量也远大于“高姿势”方式。能量消耗快，此时线粒体的有氧供能速率不能完全补充快速消耗的能量，无氧供能比例加大，大量丙酮酸不进入三羧酸循，而在乳酸脱氢酶和的作用下生成肌乳酸，肌乳酸、血乳酸的积累使H+浓度升高，继而肌肉收缩能力受到影响，无法继续保持运动强度。因此，为了保证运动的中后期保持相当的体力，不允许运动员采用低姿势。为了保持运动能力，尤其在中长距离的项目中，采用较高的姿势是必须和必要的，而且速度轮滑中，长距离的公路赛占大多数，因而使用克莱普式结构没有意义。3.2外固定时于旅游区域来的滑滑问题容易“打滑”可以从力学因素来分析。无论轮滑还是速滑，人体相对地面的运动产生的摩擦力是主动力。从这一点来看速滑和轮滑是一样的。长距离项目，考虑到能量的分配，不宜使用深蹲远蹬，但即使是短距离项目，深蹲远蹬是否就可以顺利实行？答案也是否定的。从力学理论上可以解释这个问题（见图3），速滑运动，蹬“冰”腿受到的力F可分解为两个力，一个是竖直向上的支持力F1(F1=Fx·sinα），一个是水平向“内”的力F2(F2=Fx·cosα），F2是人体向前滑行的动力。轮滑受力与之类似。当蹬“冰”腿蹬伸的力量水平分力大于F2所能提供力的极限，必然产生“打滑”。轮滑、速滑二者的F2力性质是不同的。速滑运动侧蹬冰时，刀侧刃卡入冰面，F2是冰对冰刀的压力，冰与冰刀固体之间能承受的压力是非常巨大的，完全可以承受由于人腿蹬冰所产生的力量，因此运动员有条件充分“蹬冰”而不必担心滑倒，当然弯道急速转弯时也有可能滑到，这是因为冰刀侧刃没有很好地切入冰面造成的，与此无关。充分蹬冰是要有深蹲为前提条件的，所以速滑有必要也有条件“深蹲远蹬”。轮滑的F2是轮与地面静磨擦力（蹬“冰”足与地面矢状面方向是相对运动的，在冠状面方向则是完全静止的），这个力的大小无法和冰与冰刀的的压力相比（出于对滚动摩擦力要小的考虑，静摩擦力也不可能太大）。如果采用“深蹲远蹬”，蹬冰腿充分伸展，蹬地力量急剧增大，很容易超过F2极限。双支撑阶段支撑人体的支持力主要由支撑腿承担，蹬“冰”腿受到正压力大大减小，而F2摩擦力大小等于正压力与摩擦系数乘积，因而F2减小，此时本来应该平衡的两个力此消彼长，打滑是必然的。单支撑阶段，体重完全由蹬“冰”腿承担，蹬地力量非常大，打滑同样不可避免。轮滑运动中，弯道阶段是最容易打滑的。这是由于急速转弯，向心力随之增大，变化同转动线速度平方成正比，这个向心力也是由蹬“冰”腿F2摩擦力提供，当F2小于向心力，人就会向外甩，出现打滑。如果使用“深蹲远蹬”技术，弯道时人体支持力完全由蹬“冰”腿提供，还需要满足向心力的需要，因而蹬“冰”力量要大于直道，更容易出现打滑而摔倒，因而轮滑比赛中，轮滑场地弯道有一定坡度，就是为保证向心力不是完全由摩擦力提供，压力的分量也分担一些，避免摔倒。因此，力学因素决定轮滑不能采用“深蹲远蹬”。4双推技术的应用从技术上来说，某些重要的传统技术也不能用在克式鞋上，而克式轮滑鞋又没有成熟的技术，因而成绩下降也是必然的。较为典型的例子是“双推”（doublepush）技术不适宜在离合式轮滑鞋上使用。“双推”技术利用了动能势能转换和共振原理，用较少的能量获得更快的速度，是一种公认的高效率的技术，尤其在长距离项目中，双推技术的应用是非常广泛的。“双推”技术使传统蹬冰距离缩小，“冰刀”大部分时间在身体下方运动，即使用了离合式“冰刀”也无法打开，相反会增加刀架在“双推”时的不稳定性。“双推”技术注定只能是固定式轮滑鞋的“捆绑技术”。另一项重要技术是冲刺技术。轮滑比赛接近终点阶段时，选手都开始冲刺，此时动作和起跑接近，频率加快，单支撑、双支撑时间都大大缩短，依靠加快蹬的频率提高速度，这是速滑运动所没有的，克式轮滑鞋的分离式结构不易发力。5速度滑动不能应用综上所述，笔者认为，轮滑不同于速滑，由于场地不同，二者差异很大。