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帆板摇帆模拟训练测试系统的研究与开发 王树杰基金项目：奥运科技攻关项目（02017） 作者简介：王树杰，男，1961年生。中国海洋大学（山东青岛市266071）工程学院教授，机电系副主任。主要研究方向为机电工程、体育与生命质量工程。出版著作2部，发表论文30余篇。 联系电话：0532-8658236 5901562 电子邮箱：wangshujie@ouc.edu.cn 张树青2 王建国1 谭俊哲1 窦明武1 （1 中国海洋大学工程学院，青岛，266071 2 青岛航海运动学校，青岛，266071） 摘要：帆船摇帆是帆板竞赛中制胜的关键因素，针对摇帆运动特点和运动学特性，研制的帆板摇帆模拟训练测试系统可最大限度地模拟摇帆运动的基本动作，数字化阻力源提供的等动阻力不仅能很好地模拟驶帆时空气动力或摇帆时风帆气动力与风帆行风向量合成的气动力，而且能充分发挥运动训练潜能和避免运动损伤。该模拟训练系统实现了在不同风段、不同风速和不同强度下的摇帆训练，以及对运动参数和身体参数的测试与评价，为帆板运动提供了运动诊断和针对性训练的平台，对提高帆板运动员的基本体能、专项体能、专项技能以及摇帆水平、能力和改善训练效果都将产生积极作用。 关键词：帆板；摇帆；等动（等速）；训练测试系统 1 概述 竞技帆板运动是以风帆为动力源，通过运动员在板体上不断作出站立位置或身体状态调整来维持板体的操作平衡，并使风帆发挥最佳受风效果，保证帆板在各航段以最佳的航线和航速完成规定竞赛航程的一项竞技活动。1992年国际帆联修改规则，取消了原先每浪只允许摇帆三次的限制，允许无限次摇帆。理论与实践证明，摇帆确实能提高航速，于是，有关摇帆的科学研究成了国内外众多帆板教练员及科研工作者研究的热点。 摇帆作为一项专项体能和技能训练，已备受国内外运动员和教练员的关注，高质量的摇帆不仅能使运动员在起航时占据有利位置，而且优秀运动员的全程摇帆已成为制胜的关键。但是由于受场地、气候、时间等因素的影响，海上摇帆训练不仅受到限制，无法对训练过程中各种运动参数和身体生理参数进行定量的测试、分析和评价，而且容易造成和加剧运动损伤，无法在训练中进行医务监???、生理和生物力学等监测，因此陆上模拟摇帆训练日益受到重视。 陆上摇帆模拟训练，能大幅度地提高水上摇帆专项力量及摇帆技术，弥补水上摇帆训练的不足。如何较好地模拟水上摇帆时的帆力特点，使陆上的练习与水上的实际情况相符，一般来说，陆上练习要求与水上相似，比水上高，但又比水上难。即要求在摇帆专项力量、力量耐久及用力平衡协调方面取得显著的训练效果的同时，对运动员摇帆训练中的运动参数（频率、幅度、功率等）和生理参数能量化显示，最大限度地模拟不同风力、风段的帆力特性和不同的摇帆方式，为科学训练和义务监督提供依据和保障。 随着北京申办2008年奥运会的成功，我国帆板运动迎来了前所未有的发展机会。因此，针对我国目前帆板训练情况，研制开发帆板摇帆模拟训练测试系统，对促进我国帆板运动的全面发展和技术进步，争取在奥运会上实现金牌零的突破意义重大。由中国海洋大学与国家体育总局青岛航海运动学校联合承担的备战2008奥运会科技攻关项目“帆板摇帆模拟训练测试系统”，经过近一年的努力，终于研制成功，并已于2004年2月交付国家帆板集训队备战雅典奥运会使用。 2 摇帆运动分析 2.1 帆板摇帆的技术形态 摇帆，顾名思义，就是对帆具进行连续的、有节律性的摇动。其推进机理可以理解为利用带万向节有弹性的桅杆，通过运动员对帆具节律性的摇动，带动整个帆面产生如同飞鸟扑翼一样的运动，由此产生的高、低压气流合在一起能产生很大的升力，同时由于摇帆时帆面的扇动会改善帆面及周边气流的状况（脱开分离区），从而获得更大的帆气动力，推动板体加速。代表一般观点的Oakley[1]将摇帆的基本技术动作分为四个部分： （1）摇帆的发动（准备回帆阶段）； （2）利用整个身体运动加速（收帆作功阶段）； （3）利用上身控制增强加速运动（末节加速用力阶段）； （4）恢复并准备下一次摇帆（结束回送阶段）。 摇频的快慢、摇帆幅度的大小和摇帆节奏的运用是帆板摇帆的重点。在整个迎风摇帆过程中帆杆前部大致遵循一个椭圆形的运动轨迹；尾风航段的摇帆技术不同于迎风航段，小风天（风速小于8节）尾风摇帆近似于一种划浆或滔风的动作，以上面看，桅杆顶端作“八”字形运动。 2.2 摇帆基本动作特点 在帆板比赛中，不同的航海条件，要采用不同的摇帆方法，为便于研究，可将帆板摇帆的方法归纳为平摇、振摇和转摇三种方式以及平摇与转摇的复合摇动方式。而在帆板航线的四个基本风段中，迎风和尾风航段的摇帆技术至关重要。 2.3 帆板摇帆的力学特性 图1 摇帆力特性示意图 F 0 VS V F0 帆板摇帆