Новости Биомеханики Гребли No.303 июнь 2026

Влияние массы лодки на биомеханику, скорость и эффективность гребли является актуальным вопросом для гребного сообщества, однако экспериментальных данных по этой теме до сих пор недостаточно. Предыдущий теоретический анализ (RBН 2009/02) выявил три механизма, посредством которых увеличение массы лодки может влиять на скорость гребли, причем их действие разнонаправлено:

1. Снижение энергетических потерь за счет уменьшения колебаний скорости лодки, что должно приводить к увеличению скорости на +0,11% на кг дополнительной массы.
2. Прирост гидродинамического сопротивления вследствие увеличенного водоизмещения и смоченной поверхности лодки, что должно снижать скорость на −0,06% на кг.
3. Увеличение инерционных потерь энергии на движение более тяжелой лодки, что должно снижать мощность гребли и уменьшить скорость на −0,24% на каждый кг.

В нашем недавнем эксперименте к лодке-одиночке были последовательно добавлены грузы массой 2,5; 5,0 и 10,0 кг. Два гребца (M1x мужчина: 1,96 м, 92 кг и Вт1x женщина: 1,77 м, 70 кг) выполнили по шесть 1000 м тестов с возрастанием темпа гребли (целевые значения: 20, 25, 30, 35 и 40 гвм), используя свои обычные лодки (ВтinTech и Filippi). Исходная масса каждой лодки вместе с веслами и измерительной системой BioRow составляла 18,5 кг, а максимальная масса с грузом достигла 28,5 кг.

Каждый заезд выполнялся одновременно двумя гребцами: одна лодка шла с дополнительным грузом, другая – без него. В следующем заезде, груз переносился в другую лодку, что позволяло, при сравнении парных данных, исключить влияние изменения погодных условий. Аналогичная процедура повторялась для каждой величины дополнительной массы.

На Рис.1 показано влияние дополнительной массы лодки на ее ускорение, колебания скорости и «нагрузочный фактор» HDF. Представлены данные только для Вт1x, поскольку M1x не смог поднять темп выше 32 гвм ни в одном тесте. Наиболее выраженные изменения наблюдались в захвате: добавленная масса лодки сделала отрицательный пик ускорения менее глубоким (1) и снижала величину первого положительного пика ускорения (2), особенно при высоком темпе. Такое менее резкое ускорение лодки в захвате может снизить «эффект батута» и сделать проводку менее динамичной.

Скорость отягощенной лодки после захвата была выше (3), однако в конце проводки – ниже (4), но последнее наблюдалось только при низком темпе. В результате, амплитуда колебаний скорости уменьшилась на 2,9% при 20 гвм (с 12,8% без груза до 9,9% при добавленных 10 кг) и на 1,4% при 35 гвм (с 14,0% до 12,6%). Такое уменьшение колебаний скорости должно повысить КПД скорости лодки и обеспечить ее прирост на 0,59% при 20 гвм и на 0,32% при 35 гвм при добавленых 10 кг. Таким образом, положительный эффект уменьшения колебаний скорости лодки составил около 0,04% на кг дополнительной массы, что втрое меньше теоретического прогноза.

Второй механизм – увеличение гидродинамического сопротивления – анализировался путем сравнения различий общего фактора сопротивления (Gross Drag Factor, DFg) между двумя гребцами в каждой паре заездов. В среднем добавление 10 кг увеличивало DFg на 4,2%. При одинаковой мощности гребли, это соответствовало снижению скорости на 0,15% на каждый кг дополнительной массы лодки, что примерно в 2,5 раза больше, чем давала предыдущая теоретическая модель. Поскольку DFg был определен как отношение мощности гребли к средней скорости (DFg = P / v³), этот показатель включает влияние уменьшения колебаний скорости лодки (п. 1 выше). Поэтому, фактическое увеличение гидродинамического сопротивления могло быть больше, однако оно было частично компенсировано повышением КПД более равномерного движения лодки.

Третьим предполагаемым механизмом было увеличение инерционных потерь энергии, которое должно было проявляться в снижении мощности гребли. Однако статистически значимой зависимости между мощностью гребли и массой лодки обнаружено не было, а в некоторых заездах мощность даже была выше при большей массе лодки (Рис.2а). Аналогично, не было выявлено достоверного влияния массы лодки на скорость гребли (b).

По субъективным ощущениям спортсменов, увеличение массы лодки до 5 кг практически не ощущалось. При добавленных 10 кг, оба гребца отметили, что лодка «ощущалась тяжелее на захвате», что полностью согласуется с приведенными выше биомеханическими данными. Однако, в других фазах цикла гребка, различия не были заметны и это, по-видимому, не привело к снижению мощности гребли.

Для теоретической оценки инерционных потерь энергии был использован новый подход. Относительная скорость V между массами лодки M_boat и гребца M_row достигает максимума дважды за цикл, во время проводки и на подготовке. Эта скорость V равна сумме скоростей лодки V_boat и гребца V_row в локальной инерциальной системе отсчета, движущейся со средней скоростью гребли. Эти скорости связаны соотношением

V_row / V_boat = M_boat / M_row                           (1)

Внутренняя кинетическая энергия этого относительного движения масс определяется:

E_k = ½ (M_row V_row² + M_boat V_boat²)              (2)

что можно преобразовать к виду:

E_k = ½ V² (M_boat M_row / (M_boat + M_row))     (3)

Последний множитель представляет собой «приведенную массу» M_red системы гребец-лодка. Понятие приведенной массы позволяет решать задачу движения двух тел через уравнения движения одного тела, что широко используется в классической механике, теории столкновений и молекулярной физике.

Поскольку максимальная кинетическая энергия достигается дважды за цикл (во время проводки и подготовки), суммарные инерционные энергозатраты E_in определяются выражением

E_in = V² M_red                                               (4)

Добавление 10 кг увеличило приведенную массу на 5,6 кг (38%) у Вт1x и на 6,4 кг (41%) у M1x (Табл.1), что означает пропорциональное увеличение инерционной энергии.

Если принять максимальную относительную скорость V между лодкой и гребцом равной максимальной скорости банки (около 1,3 м/с), то инерционные энергозатраты за один цикл составляют 24,7–34,3 Дж для Вт1x и 26,0–36,8 Дж для M1x. По отношению к измеренной Работе за Гребок, инерционные потери у Вт1x составили 5,2% без груза и 7,3% с добавленными 10 кг, а у М1х – 3,1% и 4,3% соответственно. Такие инерционные потери энергии должны уменьшать скорость гребли на 0,075% на каждый кг дополнительной массы лодки у Вт1x и на 0,045% на кг у М1х, что примерно втрое меньше предыдущей оценки.

Следует отметить, что не вся инерционная энергия безвозвратно теряется. При динамичном “захвате через подножку» («отскок ногами»), часть внутренней кинетической энергии может запасаться в упругих структурах мышц и сухожилий и затем использоваться для создания усилий во время проводки. Аналогично, при «возврате через рукоятку» в конце проводки, часть этой энергии может передаваться на лопасть и создавать продвигающую силу.

В целом полученные результаты позволяют предположить, что дополнительные инерционные потери, возникающие при увеличении массы лодки, главным образом снижают внутреннюю механическую эффективность работы гребца, увеличивая его энергетические затраты и усилия на подножке, но практически не влияют на мощность гребли, измеренную на рукоятке. Поэтому, дальнейшие исследования целесообразно проводить с одновременным измерением физиологических показателей, а также усилий на подножке и продвигающих сил.