Тренажерне устаткування дозволяє ефективно розвивати різноманітні рухові якості і здібності, сполучати удосконалювання технічних умінь, навичок і фізичних якостей у процесі спортивного тренування, створювати необхідні умови для точного контролю і керування найважливішими параметрами тренувального навантаження.

Тренажери, що застосовуються в даний час з спортивній практиці, можуть бути розділені на шість основних груп.

Перша група - тренажери для загальної фізичної підготовки. До них можна віднести сучасні ергометри для аеробного тренування (мал. 1). Різноманітні тренажери цього типу в останні роки одержали широке поширення з оздоровчому спорті, а також з спорті вищих досягнень - для підвищення рівня загальної фізичної підготовленості спортсменів. До цієї ж групи варто віднести і різні найпростіші тренажери для загальної силової підготовки спортсменів (мал. 2, 3).

Рис. 1. Ергометри для аеробного тренування фірм «Technogym» (а, б, в) та «Sky Walker» (г)

Рис. 2. Тренажери для силової підготовки фірми «Technogym»

Рис. 3. Тренажери для силової підготовки фірми «David»

До другої групи відносяться тренажери, що працюють за принципом полегшуючого лідирування. Це зв'язано з тим, що за допомогою тренажерних пристроїв представляється можливість створювати недосяжні в природних умовах режими виконання спортивних вправ або їхніх основних елементів. Конструктивні особливості таких тренажерів припускають мінімальні відхилення від раціональної техніки виконання запланованої рухової дії. Це створює передумови для запобігання помилок і збільшує імовірність досягнення більш високих показників по тим характеристикам рухів, що запрограмовані самою конструкцією тренажера. Штучно полегшені за допомогою тренажерів умови для досягнення оптимальної координаційної структури (у порівнянні зі звичайними умовами тренувальної і змагальної діяльності) дозволяють спортсменові і тренерові визначити шляхи більш повної реалізації функціональних можливостей, розробки моделі техніки, що забезпечує вихід на запланований результат. Тренажери, що працюють за принципом полегшуючого лідирування, дозволяють спортсменові формувати просторову, тимчасову, динамічну і ритмічну структуру рухів, характерну для досягнення запланованого результату. Так. бігунові вони дозволять підвищити максимальну частоту рухів ніг за допомогою зниження зовнішнього і внутрішнього опору. З цією метою може бути застосоване буксувальний пристрій, що складається зі стрижня з ручкою, укріпленого на задньому бампері автомобіля, що допомагає підвищити частоту рухів ніг і збільшити довжину кроку, у результаті чого зростає швидкість бігу. До таких же результатів приводить застосування бігу на тредмиле зі швидкістю руху доріжки, що перевищує максимально доступну для бігуна.

Тренажери з подібним принципом роботи використовуються й в інших циклічних видах спорту. Так, у плаванні - це тренування в гідродинамічному басейні з зустрічним потоком води, швидкість якої перевищує доступну плавцеві: буксирування плавця (або човна - у веслуванні) зі швидкістю, що перевищує абсолютну; у велосипедному спорті - робота на велоергометрі, темп оборотів якого автоматично регулюється і перевищує доступний велосипедистові, а також гонка за лідером. Спеціальні дослідження показали високу ефективність таких тренажерних пристроїв для підвищення швидкісних можливостей і подолання швидкісного бар'єра, що сформувався.

Третя група тренажерів - різні керуючі пристрої, що забезпечують спортсменові підтримка заданої швидкості рухів при виконанні тренувальних вправ, формування раціонального темпу і ритму рухів. Так, наприклад, у циклічних видах спорту широко використовуються світлолідери, що дозволяють витримувати задану швидкість при проходженні тренувальних відрізків, відпрацьовувати раціональну тактичну схему проходження дистанції. У різних видах спорту одержали поширення лідери, що регулюють інтенсивність роботи спортсмена за допомогою його термінового інформування про частоту скорочень серця. Це можуть бути малогабаритні світлові табло, розміщені на кермі велосипеда або в човні, мініатюрні навушники, за допомогою яких спортсмен одержує визначений звуковий сигнал у випадку виходу ЧСС із заданої зони. Звукові або світлові лідери використовуються також при формуванні оптимального ритму рухів. З цією же метою застосовуються і прилади для електростимуляції м'язів, що забезпечують примусове скорочення м'язів у заданій фазі руху. Інформація про виникаючі відхилення передається спортсменові з виді звуковий, світловий або електрошкірній сигналізації для активної корекції рухів. Біосигналізатор ритму особливо ефективний для вироблення оптимальної ритмічної і динамічної структури рухів у циклічних видах спорту.

Компактні габарити таких тренажерів дозволяють легко розмістити них на велосипеді, у човні або на поясі в спортсмена з відведенням електродів до працюючих м'язів і використовувати з умовах реальної тренувальної діяльності.

У спортивних іграх (бейсбол, теніс, настільний теніс і ін.) одержали широке поширення тренувальні пушки, що стріляють по заздалегідь заданих програмах з регульованими напрямками польоту м'яча і частотою стрільби. Використання цих тренажерів дозволяє в кілька разів інтенсифікувати тренувальну діяльність, усунути непродуктивну роботу. В даний час впроваджуються в практику гармати з програмним керуванням, сполучені з комп'ютерами. Ці пушки дозволяють моделювати тренувальну і змагальну діяльність відомих спортсменів, різко підвищуючи ефективність процесу спеціальної швидкісно-силової, координаційної і техніко-тактичної підготовки спортсменів.

Четверта група - тренажери, що дозволяють сполучити процес розвитку різних рухових якостей з технічним удосконалюванням. Прикладом може служити гребний тренажер, при використанні якого досить точно імітуються техніка гребка, ступінь і характер м'язових зусиль у його різних стадіях (мал. 4).

Рис. 4. Тренажер для спеціальної силової підготовки гребців-академістів фірми «Concept»

У підготовці плавців широко застосовуються тренажери, що дозволяють забезпечити розвиток силових якостей за допомогою імітації рухів, характерних для плавання (мал. 5).

Рис. 5. Ізокінетичні тренажери для спеціальної силової підготовки плавців

Тренажери цієї групи використовуються й в інших видах спорту (мал. 6, 7). У волейболі широко застосовуються найпростіші пристрої для удосконалювання нападаючого удару й інтенсифікації процесу підготовки, що дозволяє удосконалювати за допомогою різних вправ технікові і потужність удару, махові рухи рук і ін. (мал. 8).

Прикладом є і простий тренажер для підвищення вибухової сили м'язів ніг і виміру висоти стрибка (мал. 9). Він може застосовуватися і при оцінці ефективності виконання різних стрибкових дій у волейболі, баскетболі, гандболі. Наявність миттєвого зворотного зв'язку робить роботу з використанням цього тренажера емоційної і контрольованої.

Рис. 6 Тренажер для розвитку силових якостей у метальників списа Рис. 7 Тренажер для спеціальної силовий підготовки бігунів і стрибунів

Рис. 8. Найпростіші пристрої для відпрацьовування інтенсивності нападаючих ударів

Для розвитку спеціальних силових якостей бігунів, велосипедистів, плавців, веслярів застосовуються різні варіанти гальмових пристроїв, зокрема для бігунів це можуть бути спеціальні парашути (мал. 10).

Для удосконалювання швидкості реагування і координаційних здібностей у різних видах єдиноборств найсильніші спортсмени використовують тренажер, що пред'являє підвищені вимоги до швидкості реагування і виборові найбільш доцільних техніко-тактичних дій в умовах дефіциту часу і непередбачених ситуацій. Так, тренажер для боротьби являє собою конструкцію, основними елементами якої є автоматично відкривається штора і система реєстрації тимчасових параметрів, відеосистема аналізу тактичних дій. Під час занять суперники ізольовані друг від друга світлонепроникною шторою. Один спортсмен виконує нападаючі дії, іншої - захисні. Спортсмен, що захищається, приймає одну з численних стандартних поз, що припускає визначений склад рухових дій. Після автоматичного видалення штори спортсмен, що атакує, у мінімальний час робить прийом нападу. Оцінюється час виконання прийому і відповідність реалізованого прийому оптимальному рішенню рухової задачі.

Ефективний тренажер для техніко-тактичної і функціональної підготовки велосипедистів-шоссейників був розроблений італійською фірмою «Technogym» (мал. 11). Конструкція тренажера й убудована комп'ютерна система дозволяють у широкому діапазоні моделювати дорожню ситуацію, рівнинні і горбкуваті ділянки, спуски, підйоми, вносити корективи в залежності від поводження суперників. У тренажері можуть використовуватися велосипеди будь-яких типів з різним розміром рами. Захоплення заднього колеса, що плавають, дозволяють відтворити шосейний ефект, забезпечити реальне відчуття педалей. Убудована ЕОМ допомагає одержати в реальному масштабі часу різноманітну інформацію (робоче навантаження, швидкість руху, темп, ЧСС і ін.), що робить тренажер прекрасним засобом контролю за ефективністю роботи і керування параметрами навантаження.

До п'ятої групи варто віднести серію оригінальних тренажерів з опорами, що змінюються, що створює умови для одночасного прояву силових якостей і рухливості в суглобах. В основі конструкції тренажерів лежить використання важелів і ексцентричних дисків, блоків і наборів вантажів.

Рис. 9. Тренажер для розвитку вибухової сили і контролю за висотою стрибка

Рис. 10. Гальмовий парашут для спеціальної швидкісно-силової підготовки в бігу

Пристосування блокового типу і набір вантажів дозволяють виконувати руху з максимально можливою амплітудою, що забезпечується примусовим розтяганням м'язів у частині руху, що уступає, а також робити руху як з умовах концентричної, так і ексцентричної роботи. Основний елемент тренажерів - ексцентричний диск (кулачок), використовуваний у системі силової передачі, забезпечує можливість зміни опору при зміні кута обертання. Цим досягається зміна опору в різних фазах амплітуди руху (мал. 12). Проблема зводиться до того, щоб конструкція ексцентричного диска визначала форму кривої опору, що відповідає формі кривої розвитку сили, оскільки напувай виконанні різних рухів динаміка розвитку сили специфічна (мал. 13).

Рис. 11. На велотренажері фірми «Tecnnogym» дворазовий чемпіон світу з бігу

Рис. 12 Різні варіанти ексцентричних дисків, що застосовуються для регулювання опору в силових тренажерах фірми «Technogym»

Рис. 13 Реальні силові можливості випробуваного при згинанні ліктя (а), динаміка сили при підніманні вантажу без ексцентричного диска (б) і при його використанні (в)

Дослідження показують, що розкид сили в різних фазах рухів дуже великий і може коливатися від 10 до 100 % (Platonov, Bulatova, 1992). Це переконливо підтверджують незаперечні переваги тренажерів з опорами, що змінюються, у порівнянні з всіма іншими розвитками способами сили, особливо штангою, гантелями, звичайними тренажерами блокового типу. Добре відомо, що приріст м'язового поперечника і відповідно рівня максимальної сили виявляється істотним, якщо застосовуються опори 85 - 90 % максимального рівня сили (Schroder et al., 1982). У усіх випадках, коли сила знаходиться нижче цього рівня, ефект тренування різко скорочуються, тому, коли вправи виконуються з постійним вантажем, велика частина амплітуди руху виявляється неефективної для розвитку максимальної сили. Використання в тренажерах з опорами всіляких, що змінюються, конструкцій ексцентричних дисків, спеціально розроблених для різних вправ на основі вивчення динаміки розвитку сили, дозволяє забезпечити відповідність навантаження реальним можливостям, що займаються в плин всієї амплітуди того або іншого руху.

Рівень індивідуальних коливань сили щодо інтегрованої кривої в окремих фазах руху може досягати 20 - 25 %, що дуже важливо для практики, тому що настільки великі розходження відбивають неможливість створення уніфікованих тренажерів, придатних для всіх що займаються. Особливості спортсмена, обумовлені специфікою виду спорту, морфологічними здібностями м'язів, суглобів, антропометричними даними, істотно впливають на індивідуальну криву сили при виконанні конкретної вправи. Наприклад, при випрямленні коліна штангісти мають значно велику активність м'язів на початку руху, чим плавці або особи, що не займаються спортом. При розгинанні передпліччя плавці демонструють високі показники сили наприкінці амплітуди, що відбиває специфіку проявів сили при виконанні гребкових рухів. У метальників молота і списа велика здатність до швидкого досягнення піка сили в таких вправах, як приведення плеча з положення сидячи, жим лежачи, рух силою вверх-вперед-вниз через голову. Високий рівень проявів сили супроводжується підвищеної ЕМГ-активності м'язів.

Крива прояву сили при виконанні різних вправ залежить і від здатності спортсмена до значного попереднього розтягання м'язів. Добре попередньо розтягнуті м'язи здатні до більш швидкої мобілізації, що виявляється як з динаміці розвитку сили, так і в рівні ЕМГ-активності м'язів. У цьому випадку крива розвитку сили носить випереджальний характер; швидке досягнення високих показників, їх утримання протягом тривалого часу з наступним поступовим зниженням. Аналогічні криві реєструються й в осіб, композиція м'язових волокон яких пов`язана з наявністю підвищеної кількості Бса- і Бсб волокон. Підвищення кількості Бс-волокон з поперечному зрізі м'язів до 60 % веде до подальшої зміни кривої зусиль. Наявність більшої кількості Мс волокон, навпроти, сповільнює процес активації м'язів, а крива розвитку сили носить плавний характер. Однак особи з підвищеною кількістю Мс-волокон часто здатні до прояву високих показників сили з кінці амплітуди руху.

Однак, виходячи з практичних розумінь, не настільки важливо, якими причинами обумовлений той або інший варіант індивідуальної кривої сили. Необхідно забезпечити можливість що займається використовувати в процесі силової підготовки опору, що відповідають їх індивідуальним особливостям. При цьому можна виділити три типових варіанти розвитку сили при виконанні більшості вправ: 1) нормальний, що відбиває характеристики інтегрованої кривої для генеральної сукупності що займаються, без обліку їхніх індивідуальних особливостей; 2) випереджальний, що характеризується прискореним розвитком максимальних показників сили; 3) запізнілий, що характеризується уповільненим розвитком максимальних показників сили.

Таким чином, виникає проблема не тільки створення спеціальних тренажерів або засобів їхньої трансформації, прийнятних для кожної конкретної вправи з урахуванням форми інтегрованої кривої, але і пристосування цих тренажерів стосовно до індивідуальних особливостей кожного конкретного спортсмена.

Важливим напрямком удосконалювання конструкцій тренажерів є пошук шляхів зменшення опору тертя. Застосування замість сталевих або бронзових втулок спеціальних роликових підшипників і ефективних змащень дозволило різко знизити опір, забезпечити плавну роботу механізмів тренажерів (мал. 13). Це найвищою мірою важливо для підвищення ефективності що уступає, ексцентричної частини руху. Так, використання тренажера з втулками при частині роботи, що переборює, приводить до істотного збільшення позитивного опору, що у приведеному прикладі складається з обраного опору плюс опору тертя. Однак негативний опір (ексцентрична робота) дорівнює обраному опорові мінус опір тертя, що змушує спортсмена працювати при виконанні ексцентричної роботи з опором, що складає близько 70 % максимально доступного рівня сили при концентричній роботі. Однак такий опір при ексцентричній роботі робить тренування практично марної, оскільки тренування з що уступає (ексцентричному) режимі ефективні лише при опорі, що коливається в діапазоні 100-130 % максимального рівня паї концентричній роботі. Перспективними є розробки різних фірм, що роблять тренажери, по створенню системи регулювання динаміки заданій кривій розвитку зусиль і забезпеченню її відповідності індивідуальним особливостям що займаються. Фірма «Cybex», а за нею й інші фірми вмонтували в ексцентричні диски тренажерів спеціальний пристрій, що забезпечує зсув профілю опору при збереженні кривої сили. Застосування простого обмежувача дозволяє що займається змінювати амплітуду рухів з інтервалом 10° (мал. 14). Застосування високоякісних підшипників забезпечує практично однакові опори під час як концентричної, так і ексцентричної фаз руху.

Рис. 13 Зміна позитивного (2) і негативного (3) опору по обтяженню до заданого (1) при використанні втулок (а) і підшипників (б)

Рис. 14. Пристрій для зсуву профілю опору в силових тренажерах фірми «Cybex»

Тренажери цієї серії значно досконаліше в порівнянні з колишніми конструкціями цієї фірми. Серед нововведень слід зазначити більш зроблену конструкцію ексцентринів (кулачків), що забезпечує оптимальну динаміку опору, що відповідає реальним можливостям м'язів з різних фазах руху (мал. 16).

Тренажери забезпечені ефективними конструкціями для ізоляції м'язових груп і суглобів, що дозволяє строго контролювати спрямованість їхнього використання, підвищує вірогідність і надійність тренування і контролю.

Відсутність відкритих частин, що рухаються, стругаючи фіксація тіла, оптимальна з біохімічних позицій конструкція усіх вузлів тренажерів зводить до мінімуму імовірність травматизму. Тренажери забезпечені системою тестування силових можливостей і гнучкості, а також устаткуванням для реєстрації 16-канальної ЭМГ, що дозволяє використовувати їхній не тільки для тренування, але й оперативного, поточного й етапного контролю.

Високотехнологічні моделі тренажерів з опорами, що змінюються, пропонує добре відома а світі фірма «Technogym» (мал. 17). Особливо привабливі останні моделі, що легкі в керуванні, створюють природну структуру руху; спинки і сидіння забезпечують комфорт, правильне положення тіла і безпека (мал. 18).

При створенні тренажерів з опорами, що змінюються, застосовуються принципово інші технічні рішення. Конструктивні особливості тренажерів фірми «Schnefl» передбачають використання понижуючих редукторів і дозволяють забезпечувати максимальну амплітуду рухів при вигідних у біомеханічному відношенні положеннях тіла одночасно з максимальними проявами сили (мал. 19).

Рис. 15. Ізокінетичні тренажери фірми «Davіd»; a - для тренування м'язів живота; б - для тренування м'язів шиї (модель 2003 р.)

Рис. 16. Схема взаємодії важіль/кулачок, що забезпечує плавну зміну опору при роботі на тренажері «Davіd»

Рис. 17. Тренажер з перемінним опором для розвитку м'язів - разгибателей стегна фірми «Technogym»

Рис. 18. Сучасні конструкції силових тренажерів фірми «Technogym» (модель 2003 р.)

Рис. 19 Тренажер для сполученого розвитку сили м'язів рук і рухливості в ліктьових

Одна з версій тренажерів фірми «Davіd» забезпечує зміна опору відповідно до реальних можливостей м'язів у різних фазах руху за рахунок важелів без використання ексцентриків. На мал. 20 приведений один із серії тренажерів такого типу, що дозволяє імітувати руху у веслуванні. Використання цього тренажера дозволяє досягти максимального опору незабаром після початку руху в тій фазі, де м'яза відрізняються найбільшими силовими можливостями. У наступних фазах величина опору поступово знижується з відповідності з реальними можливостями м'язів рук і спини.

Шоста група тренажерів - різні пристрої, що стимулюють адаптаційні реакції організму спортсмена за рахунок створення штучних кліматичних і погодних умов.

У практиці знайшли поширення барокамері, що дозволяють регулювати в широкому діапазоні тиск повітря і парціальний тиск кисню. Розміри деяких барокамер дають можливість широко використовувати спеціальні тренажери, що максимально наближають роботу до природних умов. У барокамері в є гідродинамічний канал для підготовки плавців (мал. 21).

Рис. 20. Гребний тренажер для підвищення силових можливостей м'язів спини фірми «Davіd»

В даний час в деяких країнах розроблені проекти створення гігантських тренувальних центрів-барокамер, де спортсмени могли б одночасно проживати і тренуватися в умовах, максимально наближених до природного (біговий доріжка, плавальний басейн). Важко однозначно сказати, чи виявиться ефект від тренування в таких центрах пропорційним тим величезним витратам, що знадобляться для їхнього будівництва і змісту.

Крім барокамер для створення гіпоксичних умов використовуються досить прості пристосування, що подають спортсменові гіпоксичну суміш через спеціальні маски, що дозволяють вдихати її як при роботі в стаціонарних умовах на тренажерах, так і в природних умовах спортивної практики - при тренуванні у веслуванні, велосипедному спорті, бігу й ін [9].

У зв'язку з проведенням відповідальних змагань а кліматично-географічних зон, що відрізняються жарким і вологим кліматом, у спортивній практиці стали застосовувати кліматичні камери зі штучною регуляцією температури і вологості повітря. Використання таких камер за 10-15 днів до виїзду до місця змагань, як показали спеціальні дослідження і практика підготовки ряду спортсменів, істотно полегшують процес адаптації спортсменів до умов спеки.

Рис. 21 Барокамера з гідродинамічним каналом