Овальные звезды, колени, гонки и т. д.

А сила, действующая на связки и мениски коленного сустава,-максимальна, не так ли?

Спасибо! Понятия не имел, что здесь есть такие люди. Если это так, то снимаю шляпу!

_________________
старость меня дома не застанет

Это не очевидно. Если едет начинающий, да еще и на топталках, - тогда в мертвых точках сила, действующая на коленный сустав, примерно нулевая. Он ведь просто топчет педали и в мертвых точках вообще никак не давит на них (а также не тянет и не толкает). Но именно начинающие портят колени активнее всех.
Никто не считает, что овальные звезды - зло. Есть кое-какие данные, что с ними ехать быстрее. По крайней мере, их применяют некоторые нынешние топ-гонщики. Но достоверных данных о том, что овал безопасней для коленей, - можно сказать, нет.

Попытки любым способом (в т.ч. формами звезды) уменьшить крутящий момент при сохранении выдаваемой мощности и каденсе - равноценны попыткам найти вечный двигатель.

Если диаметр звезды уменьшен в мертвых зонах - то в этих зонах развивается меньший крутящий момент, и для сохранения той же выдаваемой мощности, в основной толкательной и тянущей фазах - увеличивается крутящий момент и ударная нагрузка на суглобы.

Элипсоидные звезды делаются не из любви к суглобам, а для максимизации спортивных показателей.
Техника кругового педалирования - очень сложная, даже МСМК постоянно её оттачивают и совершенствуют. И все равно у любого, даже топ-про гонщика соотношение сил разных групп мышц не обязательно сопряжено с распределением нагрузки на круглой звезде.

http://russtil1.narod.ru/images/utkin8-16.jpg

Чтобы загрузить все мышцы на 100% надо подобрать соотношение чтобы все они были на пределе своей нагрузки. Если на финише у спортсмена остались неистощенные мышцы - значит он ехал хуже чем мог.
Rotor cranks позволяет индивидуально под спортсмена подогнать крутящие моменты в основной фазе и в мертвых точках. У кого второстепенные мышцы хорошо развиты - увеличит нагрузку в мертвых точках или будет ехать на круглой звезде. У кого плохо развиты - уменьшит усилие в мертвых точках - чтобы быстрее их проходить и быстрее переходить на ударную фазу насилования коленей основными мышцами.

Кто мне объяснит, почему на трековых велах нет обгонной муфты? Мне кажется, именно здесь кроется ключ к решению(может и не всех)коленных проблем. Чего не хватает кривошипно-шатунному механизму в стандартной велосипедной схеме?-Маховика. Хотя он есть-заднее колесо. Если делать задние втулки с блокиратором, можно было бы избежать многих проблем.
Тогда овальные звёзды отдыхают.

Там что-то напутано.

_________________
старость меня дома не застанет

Можно избежать проблем с мертвыми зонами, даже если мышца атрофирована или не напрягается - шатуны утянут ноги за собой принудительно.

Только к уменьшению нагрузки на суглобы это никакого отношения не имеет.

Если надо выдавать 250 Ватт и при каком-то каденсе это допустим 15 кг толкание и 10 подтягивание вверх - то уменьшить эти килограмы можно только изобретя вечный двигатель.
Или тренируя группы мышц зон II и IV


добавив в этих зонах пару килограм усилий, можно в 1 и 3 зонах на пару килограм уменьшить усилие на колени, при сохранении выдаваемой мощности.

На основе реальных соотношений сил этих групп мышц у конкретного спортсмена, можно подобрать элипсоидную звезду таким образом, чтобы к финишу он исчерпал все группы мышц.

При этом нагрузка на колени целиком и полностью определяется силой усилий основных толкательно-тянущих мишц. Если физподготовка спортсмена позволяет на 1-часовой дистанции к примеру толкать 20 кг и тянуть 10 кг, то именно эти 20 и 10 кг лягут нагрузкой на суглобы, ни грамом меньше. Если любым техническим решением уменьшить эту нагрузку - значит на финише мышцы не будут истощены, а спортсмен покажет худший результат чем мог.


Рис. 92. Активность мышц ног при педалировании (по Л. В. Чхаидзе; Ю. А. Голину, В. Ф. Татаренко, переработано); стрелками показаны векторы силы действия ноги на педаль и их нормальные тангенциальные составляющие

Какой же здесь выход? Чтобы человек занимался любимым делом и при этом не навредил себе. С младых ногтей садиться на вел, постепенно приучая свои суставы к весьма специфичной работе? На это может уйти вся жизнь, зато у детей в этом плане будет(должна быть) хорошая наследственность, если, конечно, предок умудрится не стать инвалидом.
Я вижу, Вы очень хорошо разбираетесь в этом вопросе. Был бы благодарен за информацию о заболеваниях профессиональных велосипедистов. Пока, что мне встречалось, это заболевания ССС, что я, ни в зуб ногой, понять не могу, как это может быть. Зачем тогда такой спорт?

_________________
старость меня дома не застанет

Выходы:
- уменьшать мощность (скорость движения), не рвать изо всех сил в горку, не вставать из седла вообще никогда, если не хватает крутящего момента - значит не хватает, едем медленнее или повышаем каденс на меньшей передаче.
- увеличивать каденс, повысил каденс в 1.5 раза при той же мощности - уменьшил крутящий момент в 1.5 раза
- использовать контактные педали, изучать технику кругового педалирования. Тянуть 10 кг и топтать 15 кг, это то же самое по мощности - что только топтать 25 кг.
- разогреваться перед нагрузками, в суставах работает похожий механизм как в распредвале двигателя. При ударе кулачка о шток почти не происходит механического контакта двух металов (с неизбежным износом), жидкость (масло) под высоким давлением принимают на себя ударную нагрузку. Получается такой гидравлический амортизатор. Похожий механизм (только без высокого давления) и в суглобах.
- не допускать охлаждения суглобов (и ног), лучше перегреть чем недогреть. Даже летом лучше повязки или прикрывать одеждой колени - даже при +25 на улице сильный воздушный поток охладит колени ниже температуры тела. При +20 и ниже утеплять обязательно.
- проверить правильность и оптимальность посадки, чтобы не допускать дополнительной нагрузки (в т.ч. на скручивание) кроме тех 10-20 кг которыми топчем. Это касается в первую очередь высоты и продольного смещения седла. И главное - положения стопы на педалях (особенно контактных).
- не допускать заболеваний (или ездить только с разрешения врача, если заболевание уже есть) и дефицита веществ которые нужны для нормальной работы суставов: обезвоживание, дефицит кальция, дефицит калия (который способствует накоплению натрия и отложению солей) и другие (микроэлементы, витамины).

На шоссейном велосипеде чтобы ехать среднюю 30 км/час (а из непрофиков вряд ли кто ездит с более высокой скоростью) надо мощность 170-220 Ватт (топ-про, уровня победителей гранд-туров ездят 350-430 Ватт).
Чтобы развивать 200 Ватт при каденсе 90 об/мин крутящий момент надо 21.22 номов.
При чисто топтальной технике езды только 1/4 такта прикладывается сила. Т.к. ног две - то 1/2 такта.
Поэтому крутящий момент надо 42,44 номов (42 нома 1/4 цикла левой ногой, 42 нома 1/4 цикла правой).
При длине шатуна 0.175 метра, 42,44 нома это 242.5 Ньютона или 24 кг*с

Т.е. даже в самом худшем случае: самая примитивная техника педалирования, езда на нагрузках выше которых уже начинается спорт - на сустав идет 24 килограма.
Это в 2-4 раза меньше чем просто при стоянии и ходьбе, в 3-5 раз меньше чем при беге трусцой.
Если организм рассчитан на то, чтобы годами держать 50-100 кг коленями, выдерживать ударную нагрузку этих 50-100 кг в приземлении при беге - то 24 килограма (в худшем случае) он выдержит припеваючи.
"Бег на месте общеукрепляющий" (по Высоцкому) - это попеременная нагрузка полным весом тела на каждое колено, при весе бегуна 80 кг - на каждое колено более 80 кгс (+ некоторое гравитационное ускорение приземления + некоторое ускорение мышцами для последующего подпригивания).
Повышение мощности в спорте до 300-500 ват связано в первую очередь с повышением рабочего цикла за счет техники кругового педалирования. Больше 24 кг даже профики не грузят суглобы.

Среднестатистическая толпа молодых активных людей едет со средней скоростью 20 км/час, для этого надо 60-80 Ватт, или 8 килограм топталка (при каденсе 90).

Проблемы начинаются когда включают высокие передачи, развивать те же 200 Ватт при каденсе 60, уже надо 36 кг топталка.


ССС = Сердечно-сосудистая? Так и есть, для циклических видов спорта бутылочным горлышком обычно есть ССС, в частности один из главных показателей - VO2.
Прокачать больше кислорода можно тремя основными путями:
- увеличение до предела объема желудочков (у здоровых людей 130-150 мл, у топ-про 250 мл)
- увеличение до предела пульса (едут они на пульсе 190-200)
- увеличение до предела эритроцитов и гемоглобина (допингами, тренировками в местности с пониженным атмосферным давлением, интервальными гипоксическими тренировками)

Первое и второе чревато различными формами аритмий, ишемий. В огромном темпе (пульсе) сокращать огромное сердце - надо мощная мышца с мощным кровоснабжением.
Третье чревато тромбами из-за слишком густой крови.
Хоккеист Алексей Черепанов умер более года назад прямо на матче. Вязкость крови от приема эритропоэтина выросла до такого уровня что закупирилась коронарка и остановилось сердце.

На этом рисунке утверждается, что в подтягивающей зоне работают только икроножная и голень и вообще не обозначены мышцы бедра. Если человек едет на педалях - топталках, вполне возможно, но к чему тогда векторы показывающие стрелочки назад и вверх. Это наверное очень старая методичка. Раньше думали, что Земля плоская... а возможно это со времен когда на туклипсах ездили, тогда специфическая техника была и усилие превалировало в передней зоне... Достаточно глянуть видео 70-х-80-х, как едут в горку, а потом современные, разница очевидна.


Занимательная арифметика. И поучительная. Стоит наверное добавить, что когда человек стоит или даже скажем бежит трусцой, то суставы у него работают не под теми же углами, что при езде на велосипеде и не совсем корректно сравнивать эти самые киллограмы нагрузки.
Вот пример с каденсом очень показателен. Что при каденсе 60 имеем нагрузку столько то кг, а при 90 столько то.

_________________
Мало кто понимает, что не мы идем по жизни, а нас ведут по ней. (Лион Фейхтвангер)
江湖 江山 性命 三教
-------

Ну если вдаваться в детали анатомии (изучать точную геометрию коленных суставов) то может и не совсем корректно.
А если взять просто шарнирное соединение то без разницы какой угол - шарнир ведь круглый.

Если интересно более именно о анатомии человеческого колена и процессах - то читайте http://forum.active.zp.ua/topic/2197-анатомия-коленного-сустава/

Правда оттуда непонятно есть разница в нагрузке при угле 180 градусов (распрямленная нога) и например 90 градусов (согнутая под прямым углом). По фотографии сустава он должен одинаково хорошо работать в этом промежутке.

Извините, если вопрос не в тему. А вот езда стоя "наездницей" - это зло для коленных суставов или, наоборот, облегчение в момент перегрузок? И стоит ли специально тренировать именно педалирование стоя? Если да, то каким образом, чтобы не навредить сразу?

_________________
Sibi bene facit qui facit amico

Да зло. Усилие в этом случае может достигать*** веса велосипедиста (60-90 кг), а при технике подтягивания за руль - и того больше. Если усилие мышц настолько велико, что при этом туловище совершает вертикальные движения - то ещё больше, чтобы толкать 70 кг тело с ускорением 2 м/с2 вверх, усилие надо (9.8+2)*70 или 1.2 * 70 кг*с, нагрузка на суглобы 84 кг
При этом естественно падает каденс (как правило не выше 60), и ни о какой технике кругового педалирования речь не идет - 100% топталка.

Не в соревнованиях смысла в "наезднике" никакого.

*** Вообще в технике "наездника" мощность и нагрузку можно регулировать в широких пределах.
Для начала возьмем статическую позицию - райдер стоит на 2 педалях. Нагрузка на каждый сустав равна половине веса велосипедиста. Т.е. мы развиваем мощность 0 Ватт, а нагрузка на каждое колено уже по 40 кг (в примере райдер весит 80 кг). Если райдер хочет развить топтальную силу 10 кг (нагрузка на выдвинутую вперед ногу растет с 40 до 50 кг), он должен на 10 кг расслабить выдвинутую назад ногу (нагрузка падает с 40 до 30 кг).
При 10 кг топталки и каденсе 60 мощность будет 58 Ватт (скорость 17 км/час), а нагрузка на суставы - как у чемпиона гонки с раздельным стартом, который едет со скоростью 50 км/час.

Если хотим топтать 20 кг, то передняя нога грузится 60 кг, задняя расслабляется до 20 кг. Мощность 116 Ватт.
Если ногу сзади моментально подбирать под себя и переваливать весь вес, все 80 кг на ногу вверху - то сохранив каденс 60 можно развить мощность 460 Ватт.

Но это равноценно приседанию на одной ноге. Сколько Вы раз сможете присесть 1 ногой в темпе 1 сек на приседание? 5? 10? 20?
Зачем Вам, не в большом спорте эти 5-20 секунд сверхусилий и насилования? Даже если пролететь эти 20 секунд со скоростью света - это лишь 20 сэкономленны секунд на всей дистанции.

Ещё одним недостатком техники наездника является распределение нагрузки по циклу.
Если в верхней мертвой точке райдер своим весом 80 кг пихает вниз - все 80 кг нагрузки идут на ось каретки, КПД=0% (т.е. мощности ещё не развиваем никакой, а на сустав уже 80 кг давит)
При угле поворота 45 градусов - 50% давится на ось каретки, 50% крутит шатун. Нагрузка на сустав 80 кг, полезных - только 40 кг.

Т.е. целые полоборота (180 градусов) весь вес ложится на сустав, из них эфективно только около половины (если точнее - интеграл от тангенса).
При езде в седле, и особенно при технике кругового педалирования - паразитная нагрузка на ось каретки минимальна, почти всё усилие превращается в крутящий момент. Вектор тяги при гравитации (езда "наездником") всегда направлен вниз, толкательно-подтягивающего усилия почти нету.
Вектор тяги при круговом педалировании направлен по касательной к шатуну - КПД вращения максимально возможный (указывается до 94%).

P.S. Нагрузку на суставы можно напрямую увязать с износом:
- цепи
- звезд (касеты и шатуна)
- каретки

Возьмем для примера велосипед с шатуном 17 см, звезда на 44 (радиус 8 см), райдер весит 80 кг.

Соотношение рычага шатуна к рычагу звезды 17/8 = 2,125
Если райдер всем своим весом 80 кг давит на правый педаль, усилие на цепи составит 2,125 * 80 = 170 кг.
170 (!!!) кг передаются на цепь, по 85 кг на каждую пластинку толщиной 1 мм и шириной 5 мм. По 17 кг на 1 мм2 стали. Тогда как сигма текучести - в районе 40-50.
Это если обе пластинки идеально подогнаны и усилие делится поровну на обе.
А потом слушай истории как семериковые цепи менять каждые 1000 км, а девятериковые после 500 км страшные.

Далее, нагрузка цепи передается задней звезде. Раз мы развиваем огромную мощность при низком каденсе - там стоит относительно малая звезда (если бы там была большая звезда, то от большого крутящего момента быстро будет расти каденс, и райдер усядется в седло). Вся нагрузка 170 кг делится на малое количество зубов. В лучшем случае на 6-7 зубов, по 24-28 кг на 1 зуб, площадь контакта зуба с валиком (пином) до 3 мм2.
Т.е. давление (в случае идеального распределения на все зубья) до 9 килограмм на мм2

Сколько проживет кассета при таком способе эксплуатации?

У меня есть подозрение, что езда стоя как раз менее вредна, чем низкооборотный силовой педаляж в седле. Несмотря на большие мышечные усилия, коленные суставы сгибаются при "стоячем" педалировании намного меньше, чем когда сидишь. Поэтому можно осторожно предположить: езда стоя более-менее физиологична. По кинематике она ближе к восхождению, чем к педаляжу.
На примере хотя бы альпинистов с их рюкзаками можно видеть, что коленный сустав без вреда выдерживает огромные длительные нагрузки. Надо лишь не сгибать сустав сильней, чем предписано для тяжелого режима. Проблема велосипедиста - в том, что конструкция вынуждает его к слишком амплитудным силовым движениям в коленном суставе при езде сидя. Кстати, даже обычный бег дает пиковую нагрузку на коленные суставы в несколько раз больше, чем у альпинистов или циклистов. Но при беге коленный сустав работает под нагрузкой намного менее амплитудно, чем при педалировании в седле.

Наверное, это мнение идет вразрез с распространенными взглядами. Но я и не берусь говорить со 100%-й уверенностью. Это не больше чем опыт моих знакомых и собственный опыт езды на синглспиде, где постоянно приходится педалировать стоя. Рекомендовать никому ничего не могу, а пишу всего лишь для информации.

Ну а с тем, что езда стоя здорово вредит трансмиссии, совершенно согласен.

Не выдерживает. Количество жалоб на суставы среди альпинистов в тысячи раз выше чем среди велосипедистов.

Вообще говоря от езды на велосипеде я ни разу в жизни не слышал ещё жалоб на колени.
А вот от бега и горных походов - почти 100% жалобы (в т.ч. у меня).
На боли в коленах от велосипеда слышал только в тех случаях, когда садятся в седло а-ля диван-тахта. И едут как на бочке сидят - колена максимально разведены в стороны на 1 метр, стопы под двойным углом (и к горизонту и к направлению езды) стоят на педалях. На колени кроме толкательного действует скручивающий момент.


Это да, я выше писал что на 1 сустав приходится нагрузка вес + ускорение торможения при приземлении (зависит от скорости в момент приземления и длительности приземления) + ускорение в фазе отталкивания. Это в 3-5 раз хуже чем езда на велосипеде со скоростью 30 км/час, и в 5-10 раз хуже чем езда с применением техники кругового педалирования.


Как это меньше? Разве радиус шатуна меняется при вставании? Или вы учитываете технику виляния бедрами?


Более физиологична с точки зрения мышц. Если мы сильно смещаем копчик вперед, то сильно падает угол сгибания ноги (в связи с этим приходится как танцовщица бедрами и туловищем дергаться справа-налево чтобы доставать до нижней мертвой точки).
Нагрузка на мышцы непропорциональна на всей фазе разгибания ноги. В начале (например первая половина, от угла 90 градусов до 135) рычаг больше - расстояние сокращения мышцы короче, но усилие больше.
При углах от 135 до 180 усилие (и нагрузка на связки) минимальное (рычаг короче), проходимое расстояние больше.
Сравните например усилие если стоять согнув колени под 90 градусов и под 135. Полезная нагрузка в обоих случаях одинакова (держим свой вес), нагрузка на мышцу в первом случае в 2 раза выше.
Хотя работа выполняется идентичная, просто в первом случае смещение мышци в 2 раза короче.

Удобство езды стоя против силового педаляжа сидя связано никак не с суставами (их не почуствуете ни в одном из случаев), а в более коротком (и менее силовом) рычаге коленоразгибательных мышц + подключение мышц бедер и живота для "танцев".

Одной из причин почему стоя удобнее ехать является также заниження высота седла.
Правильно установленное седло должно позволять полностью распрямить ногу в н.м.т. (угол 180)
При длине шатунов 17 см (как у ХВЗ) при росте райдера 178 в в.м.т. получается угол 120. Мышцы работают во вполне комфортной зоне 120-180 (избегается зона 90-120 в которой рычаг самый длинный, усилие максимальное).
Если установить седло на 15 см ниже - получится работе в углах 90-140, работаем преимущественно в силовой дискомфортной зоне. А сегодня увидеть на дорогах велосипедистов едущих вообще на острых (!!!!!) углах сгибания - скорее правило чем редкость
Ехать в 120..180 с каденсом 60 примерно то же самое по усилиях что каденс 80-90 на углах 90-140 (при равной скорости движения). Т.к. для оптимальной посадки оптимальный каденс 80-90, то для искуственно заниженной - 110-130

Если это фикс (типа Украина) то каденс низкий, и в горку сидя в заниженном седле вообще невозможно ехать. Привстать до нормальной высоты (переход на углы 120-180) эквивалентно увеличению задней звезды с 18 до 23 без вставания.

Среди моих знакомых совершенно обратная статистика. Тех, кто жаловался на боль в коленях от педаляжа, весьма много. Причем это опытные катальщики. Ездят они с правильно расположенным седлом (то есть в нижней мертвой точке нога прямая).
В общем, я теперь против статистики. Хотя вот очень тупой пример: yandex, "боль в колене велосипед" - 390 тыс. страниц. А "боль в колене альпинизм" - 94 тыс. страниц. Причем часть из этих альпинистских 94 тысяч ведет на ресурсы, описывающие боль в коленях как профзаболевание велосипедистов.



Да. Причем смещать зад можно не только в стороны, но и вперед-назад. Плюс наклоны байка туда-сюда. Плюс более амплитудная работа голеностопа. Все это позволяет заметно сократить амплитуду движений в колене.


Все-таки продолжаю утверждать, что коленный сустав при сравнительно небольших сгибаниях способен и развивать, и выдерживать гигантские нагрузки. Представим себе 80-кг человека, стоящего на одной ноге. На коленный сустав приходится 80 кг. Вроде бы огромная нагрузка. Но при этом - никакого дискомфорта, согласитесь.
Немного поприседать (с амплитудой сантиметров в 10) в таком положении сумеет даже ветхая бабушка, причем много раз. Но присесть с полной амплитудой на той же самой собственной ноге хотя бы раз двадцать могут далеко не все молодые и спортивные. И такие глубокие одноногие приседания небезвредны.
Вернемся к примеру с тем 80-кг человеком, который до сих пор стоит подобно аисту. Не упуская его из виду, представим себе супермена, который может каждой ногой обеспечивать при сидячем педаляже тягу в 80 кг в каждой точке круга, описываемого педалями. Я на такую фантазию, честно говоря, не способен. Зато ясно вижу, что будет с коленями, если все же сконструировать такого мутанта.

Это я пытаюсь еще раз сказать, что коленный сустав при силовой работе очень неравнодушен к амплитуде, а также к тому, насколько сильно он согнут. Сказанное касается и выдаваемой в этих режимах тяги, и переносимых нагрузок.
Иначе говоря, согласен с вами вот в этом пункте: