1 Problem. 2 Methode (AZ /13) Klaus Mattes (Projektleiter), Nina Schaffert & Martin Reischmann)

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1 1 Biomechanische Diagnostik von Ruderleistung und -technik im Rennboot mit Sonifikation und Messung fahrdynamischer Parameter der Bootsbewegung im HLT und Handicap (AZ /13) Klaus Mattes (Projektleiter), Nina Schaffert & Martin Reischmann) Universität Hamburg, Arbeitsbereich Bewegungs- und Trainingswissenschaft 1 Problem Im Deutschen Ruderverband (DRV) erfolgt die komplexe Diagnostik von Ruderleistung und -technik mit dem Mobilen Mess- und Trainingssystem 2012 (MMS) (Böhmert & Mattes, 2003; Böhmert, 2009) sowie parametergestütztes Feedbacktraining (visuell mit dem Processor Coach System-3/Sportler (PCS-3/S) (Mattes & Böhmert, 2002) und akustisch mit Sofirow (Schaffert & Mattes, 2011)) regelmäßig zur Vorbereitung der Rudernationalmannschaften auf die internationalen Wettkampfhöhepunkte (Weltmeisterschaften und Olympischen Spiele). Zudem werden die Relationsrennen am Ende der unmittelbaren Wettkampfvorbereitung (UWV) messtechnisch mit Accrow (Mattes & Schaffert, 2010) begleitet. Die Beschreibung der eingesetzten Messsysteme erfolgte bereits im Bericht zum Vorjahresprojekt. Hervorzuheben ist die hohe trainingspraktische Relevanz der generierten Mess- und Testdaten (Hinweise zur Steuerung der individuellen Ruderleistung und -technik sowie Empfehlungen für die Formierung von Bootsbesatzungen). Im Trainingsjahr 2013 wurden zusätzlich Messungen der Roll-, Gier- und Stampfbewegung des Bootes mit dem neuen Messsystem x-row (Reischmann, Böhmert & Mattes, 2012) in Kooperation mit dem Institut für Forschung und Entwicklung von Sportgeräten (FES) durchgeführt. Untersucht werden sollte der Einfluss der Sensorpositionierung im Boot auf die Messdaten der 3D-Bootsbewegung sowie die Auswirkungen unterschiedlicher Schlagfrequenzstufen auf die Roll-, Gier- und Stampfamplituden. 2 Methode Die Untersuchungen wurden mit Kaderathletinnen und -athleten des DRV (A- sowie z. T. zur Vervollständigung der Bootsbesatzung auch B- oder C-Kader) der Skull- und Riemenbootsklassen durchgeführt. Die Leistungsdiagnostik für die Athletinnen und Athleten fand ein- bis dreimal im Trainingsjahr statt. Insgesamt wurden 96 Messfahrten zur komplexen Leistungsdiagnostik (KLD) und 106 Feedbackfahrten mit parametergestütztem Techniktraining durchgeführt. Zudem erfolgte die 2000-m-Rennanalyse bei acht Booten der Nationalmannschaft. In Absprache mit dem Cheftrainer sowie den verantwortlichen Bootstrainerinnen bzw. -trainern kamen je nach Zielstellung der Diagnostik unterschiedliche Testmethoden zur Anwendung: kombinierter Test aus vier Schlagfrequenzstufen (SF 20, 24, 28 und 32), Wettkampftest über verschiedene Distanzen bis 2000 m (Rennprofil mit Start, Strecke, Zwischen- und Endspurt) und/oder visuelles Feedbacktraining mit dem Prozessor Coach System (Sportler) sowie

2 2 Biomechanische Diagnostik von Ruderleistung und -technik im Rennboot... akustisches Feedbacktraining mit Sofirow in definierten Feedbackblöcken im EXA-Trainingsbereich bei vergleichbarer Schlagfrequenz (max. Differenz ± 0,5 Schl./min). Die Mess- und Feedbackfahrten wurden bei vergleichbaren Wetterbedingungen durchgeführt (überwiegend glattes Wasser und leichte Brise). Zum Abschluss der UWV fand die Untersuchung der Relationsrennen mit dem Messsystem Accrow (Mattes & Schaffert, 2010) bei ausgewählten Mannschaften statt. Das Messsystem analysierte die Bootsgeschwindigkeit, Schlagfrequenz und den Vortrieb pro Schlag für jeden Ruderzyklus als Mittelwert für die 250-m-Abschnitte bzw. charakteristischen Rennphasen (Start, Strecke, Endspurt). Die genaue Beschreibung der Messgrößen der eingesetzten Messsysteme (MMS 2012) erfolgte im Vorjahresprojektbericht. Das neu integrierte 3D-Messsystem x-row erfasste die Bootsbeschleunigung (100-Hz-MEMS-Beschleunigungssensor), den Bootsweg und -geschwindigkeit (4-Hz-GPS) in Vortriebsrichtung sowie das Rollen, Gieren und Stampfen (100-Hz-3D-Gyroskop) als Rotation des Bootes um seine drei Raumachsen. 3 Ergebnisse der Betreuungsmaßnahmen 3.1 Komplexe Leistungsdiagnostik (KLD) Die Auswertung der Diagnostikdaten erfolgte im Anschluss an den Test. Je nach Bootsklasse (1x- bis 8+) lagen die Testergebnisse ein bis zwei Stunden nach Testdurchführung als metrische Daten (proportionales Skalenniveau) vor. Über die kombinierte grafische Darstellung mit ausgewählten rudertechnischen Kennwerten in Tabellenform konnten der qualitative Verlauf rudertechnischer Kennlinien sowie die quantitative Ausprägung von Merkmalen der Ruderleistung und -technik eingeschätzt und beurteilt werden. Für das bessere Verständnis der Athletinnen und Athleten wurden die Testergebnisse des MMS mit einer speziellen Auswerte- und Darstellungssoftware (Videomesswertkopplung) präsentiert. In gemeinsamen Gesprächen mit den verantwortlichen Trainerinnen bzw. Trainern (Bundes- und/oder Heimtrainerin bzw. -trainer) und den Sportlerinnen und Sportlern wurden die Zusammenhänge zwischen dynamischer und kinematischer Struktur der Ruderbewegung, die äußerlich sichtbare Rudertechnik und deren Wirkung auf die Bootsgeschwindigkeit sowie der Bootsdurchlauf erläutert. Auf dieser Grundlage konnten Schwerpunkte für das Technik- und Konditionstraining für die einzelne Rudererin bzw. den einzelnen Ruderer sowie für die Bootsbesatzung abgeleitet werden. 3.2 Visuelles und akustisches Feedback Das biomechanisch gestützte Feedbacktraining vermittelte den Ruderinnen und Ruderern die Messinformationen zeitsynchron mit der Bewegungsausführung auf Grafikdisplays im Rennboot (PCS-3) bzw. akustisch als Klangsequenz (Sofirow). Dem Feedbacktraining ging die KLD zur Bestimmung der rudertechnischen Fehler und individuellen Besonderheiten voraus. Dabei wurden die anzusteuernden Technikmerkmale festgelegt und konkrete Hinweise zur Veränderung der Bewegungsausführung und zur Feedbackanzeige gegeben. Während des Feedbacktrainings erfolgte die Rückmeldung der objektiven Synchroninformationen über die Bewegungsausführung und deren Ergebnisse in Form von Kennlinien und -werten (visuell) bzw. des Parameterverlaufs (akustisch). Diese Rückmeldungen sollten die Athletinnen bzw. Athleten in Beziehung zu den eigenen intrinsischen Rückinformationen setzen und die veränderte Bewegungsausführung wahrnehmen und verinnerlichen. Über die subjektiven Fremdinformationen wurde dieser Prozess von außen unterstützt und gelenkt (Smith & Loschner, 2002). Die Ansteuerungseffekte wurden unmittelbar im Anschluss an das Wassertrai-

3 Biomechanische Diagnostik von Ruderleistung und -technik im Rennboot... 3 ning gemeinsam analysiert und die nächsten Schritte im Technik- und Konditionstraining bestimmt. Damit unterstützte das Feedbacktraining die erfolgreiche Ansteuerung verschiedener Merkmale der Rudertechnik in kurzer Zeit (1-3 Trainingseinheiten), wie die Schlagweite, die Gestaltung der vorderen und hinteren Bewegungsumkehr, die Kraft- und Bewegungskopplung im Durchzug, das widerstandsarme Vorrollen, etc. Mit der Sonifikation bestand zudem die Möglichkeit, die Mannschaftssynchronisation zu verbessern m-Rennanalyse Die Analyse des Rennverlaufs erfolgte strecken- und zeitbezogen und ermöglichte eine Einschätzung des Rennprofils und Interpretation der Daten (Rennprofil, -taktik, -phasen, Relation Schlagfrequenz/ Bootsgeschwindigkeit und Schwankung der Bootsgeschwindigkeit). Die Rennprofile zeigten bei allen Booten eine offensive Ausrichtung mit zweckmäßiger Relation von Schlagfrequenz zu Bootsgeschwindigkeit und geringer intrazyklischer Geschwindigkeitsschwankung. Im Vergleich zur Prognosegeschwindigkeit lagen die Endzeiten bei allen Booten bei über 90 % D-Bootsbewegung (x-row) Mittels x-row konnten Rollen, Gieren und Stampfen des Bootes mit der für den Hochleistungsbereich notwendigen Genauigkeit gemessen werden. Für die KLD war es dabei ausreichend, nur einen Sensor zu verwenden, der im Heck des Bootes zu platzieren ist, da das Heck stärker als der Bug stampft. Die Schlagfrequenz reduzierte im Durchschnitt der Boote die Gier- und steigerte die Stampfamplituden. Für die Rollbewegung konnte kein systematischer Effekt der Schlagfrequenz nachgewiesen werden, da dieser von der Wechselwirkung Bootsklasse*Schlagfrequenz überlagert wurde, wobei ein unsystematischer Anstieg bzw. Abfall der Rollamplitude in den untersuchten Bootsklassen bestand. Die Wechselwirkung für das Stampfen resultierte aus dem unterschiedlichen Anstieg der Stampfamplitude mit Zunahme der Schlagfrequenz in den einzelnen Bootsklassen (Tab. 1). Tab. 1: Mittelwert ± Standardabweichung der Roll,- Gier- und Stampfamplituden im Ruderzyklus mit dem Hauptkontrast der Schlagfrequenzstufen (HK (Sf)), der Wechselwirkung zwischen Bootsklasse und Schlagfrequenzstufe (WW (BK*Sf)) und dem Zwischensubjekteffekt der Bootsklasse (ZW (BK)) Sf-Stufe [Schl./min] Rollen [ ] Gieren [ ] Stampfen [ ] 20 3,28±1,68 0,66±0,33 0,72±0, ,23±1,22 0,65±0,25 0,81±0, ,22±1,56 0,5±0,21 0,86±0, ,08±1,44 0,5±0,27 0,95±0,24 HK (Sf) p n.s. 0,000 0,000 Ƞp² 0,270 0,734 WW (BK*Sf) ZW (BK) p 0,011 n.s. 0,030 Ƞp² 0,247 0,210 p 0,000 0,000 0,000 Ƞp² 0,652 0,478 0,928

4 4 Biomechanische Diagnostik von Ruderleistung und -technik im Rennboot... 4 Diskussion Die biomechanische Betreuung hat sich in den vergangenen Trainingsjahren aus Sicht des DRV mehr als bewährt und ist zu einem unverzichtbaren Bestandteil für die Entwicklung leistungsfähiger Bootsklassen geworden. Der biomechanisch-trainingswissenschaftliche Hintergrund dieser Entwicklungen stimmt mit internationalen Erkenntnissen überein (Baudouin & Hawkins, 2004; Hofmijster, Landmann & Van Soest, 2002; Kleshnev, 2010; Nolte, 2011) und basiert maßgeblich auf Forschungsergebnissen, die im Rahmen von Forschungsprojekten an der Universität Hamburg generiert worden sind. Die Entwicklungen wurden in der Trainingspraxis erprobt und die Wirkung evaluiert. Die Sonifikation der Bootsbeschleunigung stellt eine neue vergleichsweise ungewohnte Trainingsform mit ganz spezifischen Möglichkeiten zur Ansteuerung des Beschleunigungsverlaufs, der Mannschaftssynchronisation und individuellen Merkmalen der Rudertechnik im Durchzug und Freilauf dar (Mattes & Schaffert, 2014). Mit der Sonifikation erzielte Ansteuerungseffekte sind für die Trainer direkt beobachtbar und im veränderten Beschleunigungsverlauf akustisch wahrnehmbar. Das Bewegungssehen, die Bewegungsbewertung und die Feedbackansprache an die Athleten werden verbessert. Mit der 2000-m-Rennanalyse über Accrow erfolgt die Bereitstellung der kinematischen Struktur des Ruderrennens und damit der notwendigen Informationen zur Beurteilung des Gesamtrennens (mittlere Bootsgeschwindigkeit und Relation Bootsgeschwindigkeit/ Schlagfrequenz), zur realisierten Renntaktik (Plan-Ist-Vergleich), zur mechanischen Zweckmäßigkeit des Rennprofils (interzyklische Geschwindigkeitsschwankungen) sowie zum Anteil und der zeitlichen Verausgabung der aeroben und anaeroben Kapazitäten durch die Rennphasenanalyse (Schaffert & Mattes, 2011). Die Analyse erweitert damit die bisherige Dokumentation der Gesamtrenndistanz erheblich und lieferte Daten zu 500-m- und 250-m-Abschnitten. Mit der Integration von x-row in das MMS 2012 besteht die Möglichkeit der synchronen Erfassung der Roll-, Gier- und Stampfbewegung des Bootes. Die Ergebnisse belegen den direkten Einfluss der Schlagfrequenz auf die Gier- und Stampfbewegung des Bootes. Um die 3D-Bootsbewegung realitätsnah abbilden zu können, sollte der Sensor im Heck des Bootes platziert werden. Die Orientierungswerte zur Auswertung von Rollen und Stampfen müssen schlagfrequenzabhängig erstellt werden. Damit können weiterführende Informationen zur individuellen Rudertechnik und Krafterzeugung sowie deren trainingsmethodisch relevante Auswirkungen auf die Bootsbewegung abgeleitet werden

5 Biomechanische Diagnostik von Ruderleistung und -technik im Rennboot Literatur Baudouin, A. & Hawkins, D. (2004). Investigation of biomechanical factors affecting rowing performance. Journal of biomechanics, 37, (7), Böhmert, W. (2009). Projektbeschreibung Rudermesssystem des Instituts FES. Projektbeschreibung für das BISp. Berlin: FES Böhmert, W. & Mattes, K. (2003). Biomechanische Objektivierung der Ruderbewegung im Rennboot. In W. Fritsch (Hrsg.), Rudern erfahren, erkunden, erforschen (S ). Gießen: Wirth-Verlag (Sport Media). Hofmijster, M.J., Landman, E.H. & Van Soest, A.J. (2007). Effect of stroke rate on the distribution of net mechanical power in rowing. Journal of sports science, 25 (4), Kleshnev, V. (2010). Boat acceleration, temporal structure of the stroke cycle, and effectiveness in rowing. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part P. Journal of sports engineering and technology, 224, Künzel, M. (2007). Entwicklung eines Messsystems zur Bestimmung der Kräfte am Stemmbrett bei Rennruderbooten. Diplomarbeit, Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin. Mattes K. & Schaffert N. (2010). A new measuring and on water coaching device for rowing. Journal of human sport and exercise, 5 (2), Mattes, K. & Schaffert, N. (2014). Wirkungen des akustischen online-feedbacks zum Bootsbeschleunigungs-Zeit-Verlauf im Mannschaftsboot auf die individuelle Rudertechnik der Crewmitglieder. Bericht für den Cheftrainer zum BISp-Projekt IIA /13. Nolte, V. (2011). (Ed.) Rowing faster. Serious Training for serious rowers. 2nd ed. Champaign, IL:Human Kinetics. Reischmann, M., Böhmert, W. & Mattes, K. (2012). Erste Ergebnisse zur Messung der Stampfbewegung im Rennskiff. Book of Abstracts. 9. Gemeinsames Symposium der dvs-sektionen Biomechanik, Sportmotorik und Trainingswissenschaft , Münster. Schaffert, N. & Mattes, K. (2011). Designing an acoustic feedback system for on-water rowing training. International journal of computer science in sport, 10 (2): Smith, R.M. & Loschner, C. (2002). Biomechanics feedback for rowing. Journal of sports sciences, 20 (10),