我國優秀男子跳臺跳水運動員626B技術動作的生物力學分析①

曹立業（河北省體育局游泳跳水運動管理中心 河北石家莊 050024）

我國優秀男子跳臺跳水運動員626B技術動作的生物力學分析①

曹立業
（河北省體育局游泳跳水運動管理中心 河北石家莊 050024）

該研究運用文獻資料法、專家訪談法、影像解析法和數理統計法等，對中國跳水隊優秀選手邱波、楊健、火亮、謝思楊10m臺626B動作進行生物力學對比分析與診斷。結果表明，緩沖階段較小的肘、膝關節角度和較大的肩關節角度有利于獲取更多的緩沖動量矩；離臺瞬間，運動員肩關節角度減小幅度越小、起跳角越大，越有利于增加起跳高度；運動員在完成半周到一周的翻騰中，實現軀干和下肢的“相向運動”，有利于人體快速減小轉動慣量，增加轉動速度。

跳臺跳水 優秀運動員 626B 技術分析

跳水作為我國競技體育的代表性項目之一，為祖國在國際賽場上贏得了無數贊譽。但近年來，隨著跳水運動的迅猛發展，國外運動員在動作難度和穩定性方面不斷提高，已經對中國隊產生了巨大威脅［1］。尤其是在近兩屆奧運會上，我國選手在男子單人10m臺項目上連續丟金，面對挑戰，中國跳水隊必須尋求新的突破，提高動作難度和穩定性。而在所有跳臺跳水動作中，由于中國運動員在技術風格和身體素質等方面的特點，造成了第6組動作（臂力動作）的難度普遍較低，且穩定性差，成為中國隊的短板。626B（即臂立向后翻騰三周屈體）難度系數3.5，屬高難度動作，且符合中國運動員擅長翻騰類動作，轉動慣量小、轉動速度快、入水細膩，水花小的技術風格［2］，為中國隊多名一線男子跳水運動員所采用，但就目前訓練和比賽的情況而言，動作完成質量不容樂觀。此時對我國優秀男子跳臺運動員626B技術動作進行生物力學分析和診斷便顯得尤為重要。該研究目的在于探索我國優秀男子跳水運動員10m臺626B動作技術的生物力學規律，為跳水運動員科學訓練提供理論依據。

表1　運動員基本信息

表2　緩沖末運動員關節角度及身體姿態一覽表

表3　離臺瞬間運動員關節角度及身體姿態一覽表

表4　邱波空中翻騰階段運動學指標一覽表

表5　謝思楊空中翻騰階段運動學指標一覽表

1　研究對象與方法

1.1 研究對象

該文對中國跳水隊優秀男子跳臺跳水運動員邱波、楊健、火亮和謝思楊10m臺626B動作進行生物力學對比分析，找出動作關鍵點所在，并提出改進意見。以下為運動員基本信息（如表1）。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法

查閱跳水相關文獻資料，并以“跳臺跳水”“技術分析”“626B”為關鍵詞檢索中外文獻數據庫，為該研究構建理論基礎。

1.2.2 專家訪談法

參與國家跳水隊現場技術反饋，對國家隊著名教練員進行訪談，獲取跳臺跳水專項技術特征以及626B動作質量的評價標準。

1.2.3 影像解析法

該研究通過對運動員參加隊內測試賽和2014年國際泳聯跳水系列賽北京站的比賽情況進行影像采集和數據分析。

采用日本產星高鈦高速攝像機對運動員626B推手離臺全過程進行拍攝，拍攝頻率為100幀/秒。拍攝方法：兩臺高速攝像機定點定焦拍攝。1號機位于跳臺左前方約50°處，機身相對跳臺高1.2m，距離20m；2號機位于跳臺右前方約50°處，機身相對跳臺高1.2m，距離20m。同時使用一臺SONY HDR-AX2000常速攝像機（50 幀/秒）在跳臺正側面對運動員626B完整動作進行同步跟蹤拍攝。使用SIMI Motion和Dartfish運動解析系統，選用Hanavan人體模型，對運動員動作進行解析，并通過Digitize低通數字濾波對數據進行平滑處理。

1.2.4 數理統計法

運用SPSS18.0統計分析軟件對解析所獲數據進行相關計算和處理。

2　結果與分析

作為跳水研究的重要環節，準確的時相劃分既有助于測量和解析數據，又能闡明動作結構的實際，是科學、客觀揭示各個動作生物力學規律的基礎和前提［3］。該研究根據跳臺跳水動作特征，將626B動作的生物力學研究范圍確定為運動員倒立停穩開始至入水結束，以運動員重心的運動軌跡為有效特征畫面，并以此為依據將整個626B動作劃分為緩沖階段、離臺階段、和翻騰階段。

圖1　邱波與謝思楊軀干與下肢相向運動對比圖

2.1 緩沖階段運動學特征分析

緩沖階段是指運動員從倒立停穩開始到肩、肘、膝關節屈曲最小角度結束。由表2可知，緩沖結束時刻，邱波所獲緩沖動量矩最大，為61.3kg·m2/s，較其他三人更有利于推手離臺動作的完成，火亮次之，為57.1 kg·m2/s，謝思楊所獲緩沖動量矩最小，僅為54.2 kg·m2/s。出現上述不同結果的原因是由于四人在緩沖末，肌肉做功功率和效果各有不同，表現為肩、肘、膝關節角度，緩沖角、水平速度和垂直速度有所差別。邱波完成此動作時身體收縮最緊，肘、膝關節角度分別為139.8°和45.1°，為四人中最小角度，動作緩沖幅度大，作用時間長，能夠使身體各環節肌肉得到較大程度的預先拉長，在完成起跳動作時能夠增加身體做功產生的能量；而肩關節角度最大，為167.3°，這就保證了邱波身體重心不過度前倒，有利于維持適宜的緩沖角度，減小水平速度，而使其垂直速度為四人之最，達到了-0.68m/s。

表2數據顯示，火亮肘、膝關節角度較小，為142.2°和46.3°，說明其身體緩沖幅度較大，在發力時會產生較大能量。但由于肩關節角度較小，身體過度前倒，緩沖角僅為36.7°，使其水平速度在四人中最大，為-1.37m/s，而垂直速度則最小，影響了其離臺后拋物線的弧度，降低了起跳高度。雖然最終的緩沖動量矩較大，但仍不能幫助其提高動作質量，反而是在入水時由于水平動量過大，使水花較大。而謝思楊的肘、膝關節角度在四人中最大，分別為152.4°、53.7°，肩關節角度較大，為165.4°。表現為動作松散，身體緩沖力度不夠，水平速度和垂直速度均較小，緩沖動量矩僅為54.2kg·m2/s，在四人中最小。

2.2 離臺階段運動學特征分析

離臺階段是指運動員從緩沖末開始至離臺瞬間結束的時相。由表3可知，離臺瞬間，四人肩關節角度與緩沖末相比均有減小，且重心前移、重心高度下降，起跳角發生變化，上述因素影響著起跳動作的好壞。離臺瞬間，邱波和楊健肩角分別為155.7°和146.6°，與緩沖末相比變化幅度較小，這就使得二人重心離臺高度較高，達到了0.89m和0.82m。而且在離臺末，二人身體伸展幅度大，打開充分，髖關節角度為164.5°、162.7°，說明其在推手離臺后并沒有急于屈髖收腿完成抱腿動作，增加了人體上升的時間和空間。特別是邱波，整個動作舒展飄逸，起跳角度適宜，為50.2°，有利于其一定程度的減小水平速度，促進緩沖階段儲存的人體彈性勢能向垂直方向的動能進行有效轉化，增加了騰空高度，延長了滯空時間。楊健與邱波技術動作較為相似，但動作細節上有欠缺，需勤加練習。

火亮在離臺階段肩角變化不大，但因緩沖階段肩角較小，導致身體過度前倒，身體重心較低且離臺遠，使起跳角僅為39.6°，這就增加了他的水平速度，達到四人中最大的-2.28m/s，而垂直向上的速度較小，最終將會影響其騰空高度和滯空時間。謝思楊在此階段動作完成情況較差。離臺瞬間，其肩關節屈曲幅度較大，髖關節角度在四人中最小，為154.4°，垂直速度在四人中也是最小，僅為-0.26m/s。上述指標說明謝思楊身體打開不充分，有明顯的“屈髖”動作，急于發力完成抱腿，沒有有效利用緩沖階段儲存的動能，從而導致身體上升空間不夠，降低了起跳高度，為后續的空中翻騰動作帶來了障礙。（如表3）

2.3 空中翻騰階段運動學特征

邱波和謝思楊完成的626B空中翻騰動作，具有鮮明的特色，該文將以此為重點，闡述完成該動作過程中需要注意的問題。

完成半周翻騰時，邱波髖角為58.7°，用時0.28s，身體重心合速度為-1.72m/s；而謝思楊髖角為52.1°，完成半周翻騰用時0.19s，身體重心合速度為-2.64 m/s。二人相比，謝思楊在此階段占據絕對優勢。完成一周翻騰時，邱波上述指標為30.6°、0.19s、-2.46m/s，謝思楊為33.2°、0.29s、-3.71m/s。由此我們可以看出，邱波盡管在前半周各項指標處于劣勢，但在完成一周翻騰動作后反而在數據上超越了謝思楊。

出現上述現象的原因是由于邱波在空中完成第一個半周翻騰時，推手離臺后，為使重心盡量升高，身體較大幅度向后上方伸展，轉動慣量增大，減小了轉動速度，表現為完成半周翻騰時髖角較大，身體重心合速度較小，所用時間較長，但重心高度較高，為0.96m。而謝思楊在完成推手離臺后，軀干隨即后倒，且屈髖收腿，減小了身體上升空間，盡管團身較緊，轉動慣量較小，轉動速度快，但這只是暫時的優勢，而其重心高度僅為0.62m。由表4、表5可知，二人身體重心合速度在完成半周到一周翻騰時出現了較大差別，邱波身體重心合速度在此階段下降較緩慢，而謝思楊的速度則下降較快。究其原因，是由于謝思楊軀干部分重心合速度下降較快，其在推手離臺后，首先使軀干部分后仰、倒肩，使軀干主動向后加速。而邱波軀干部分重心合速度則呈現出下降緩慢的趨勢，且軀干合速度僅為-2.17m/s小于謝思楊的-4.34m/s。這說明邱波在此階段軀干部分并沒有出現主動向后加速的動作，盡管在轉動力矩的作用下向后發生了隨意性轉動，但通過（表4，表5）得知，邱波在完成半周到一周的過程中軀干合速度絕對值小于重心合速度絕對值，而謝思楊軀干合速度絕對值則大于重心合速度絕對值。這是由于邱波通過有意識的神經肌肉控制，逐漸減小軀干向后轉動的速率和幅度，并在核心區域肌群和下肢肌群的共同作用下，使軀干向前上方運動，與下肢部分在空中完成了“相向運動”，降低了軀干合速度值（圖1）。在這一過程中，邱波通過調整肢體位置和運動方向，改變了質量分布，使人體重心發生變化，重心升高，軀干部分和下肢部分的“相向運動”逐漸完成，身體迅速抱緊，最大限度的減小了人體相對及本軸的轉動慣量，最終達到了控制人體轉動速度的目的［6］。而謝思楊此時并沒有完全完成抱腿動作，轉動慣量較大，轉動速度慢。因此，在完成從半周到一周的翻騰時，邱波用時0.19s，而謝思楊用時0.29s，在與謝思楊的比較中取得了優勢，并將這一優勢一直保持到動作完成。

3　結論與建議

3.1 結論

（1）緩沖階段，運動員較小的肘、膝關節角度和較大的肩關節角度可以使身體重心下降的高度增加，有利于獲取較大的緩沖動量矩，增加起跳動能。

（2）離臺瞬間，運動員肩關節角度減小幅度越小、起跳角越大，越有利于降低水平速度，促進緩沖階段儲存的人體彈性勢能向垂直方向動能進行有效轉化，增加起跳高度。

（3）騰空階段，運動員在完成半周翻騰后，通過肌肉神經系統有意識的控制軀干的運動軌跡，實現軀干和下肢的相向運動，有利于人體快速減小轉動慣量，增加轉動速度。

3.2 建議

（1）邱波和楊健技術動作較為相似，二人配合難度較小，建議作為搭檔進行男子雙人10m臺的比賽。

（2）在完成翻騰動作時，運動員完成第一個半周后，應有意識地進行自我調控，使軀干部分和下肢部分實現相向運動，以便延長漲滯空時間，增加轉動速度。

（3）應適當增加運動員跳水專項“神經——肌肉”系統和自我控制系統的訓練，使運動員更加準確地把握自身在空間的運動狀態，為實現人體在空中的“相向運動”奠定基礎。

［1］李齊茹，石玉琴，張和莉.對四川省優秀跳水運動員三米板405B動作技術的生物力學診斷［J］.成都體育學院學報，2002，28 （4）：83-85.

［2］孫亦光.我國跳臺跳水優秀選手起跳技術的生物力學研究［J］.體育科學，1997，17（4）：71-78.

［3］劉卉，曲峰，劉學貞.我國優秀男子跳板跳水運動員走板起跳技術分析［J］.中國體育科技，2007，47（4）：121-125.

［4］古福明，石玉琴，李齊茹.跳板跳水起跳階段人板系統的動力學分析［J］.成都體育學院學報，2002，28（3）：90-93.

［5］郭梁，鄒亮疇.國內優秀男子跳板跳水運動員起跳技術的運動學分析［J］.天津體育學院學報，2010，25（2）：158-161.

［6］趙煥彬，李建設.運動生物力學［M］.北京：高等教育出版社，2008.

G808

A

2095-2813（2016）03（b）-0124-03

10.16655/j.cnki.2095-2813.2016.08.124

國家體育總局奧運會科技攻關與服務項目（2013A089）；河北師范大學碩士研究生科研基金項目（201302021）。

曹立業（1981—），男，漢，河北保定人，本科，中級，研究方向：跳水教學與訓練。