桑野造船株式会社　　＝　コラム　＝

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今回は知っているようで案外知らないローイングエルゴメータの基礎知識みたいものを紹介します。少し難しそうな説明もありますが精々のところ、高校物理程度の説明です。

そもそもはローイング（ボート漕ぎ）式エルゴメータ（体力測定装置）の意味です。
この他の例では自転車型エルゴメータがアスレチッククラブや体力測定の現場ではよく使われています。ここではエルゴ大会で使用されるコンセプト社のローイングエルゴメータを中心に解説します。

◆歴史

漕艇選手の個人漕力を測定するのは永年の関係者の夢でした。なぜなら個人の漕力はシングルスカルを除いては他のスポーツのように打率で表したり、タイムで比較することは出来ません。そのために個人の客観的データに基づいた選抜クルー編成作業は大変難しかったのです。漕ぐ動作をシミュレートした運動量測定装置がはじめてできたのは確か、約２０年少し前の豪州のはずです。一本オール漕ぎ方式の大きな図体の機械でした。それを使って選抜クルーを編成したチームが好成績を挙げたので一躍ボート界の関心を引くことになりました。

私も早速に購入して、利用方法の模索をはじめました。負荷装置を安定度に欠ける機械摩擦ブレーキ方式から電気方式に改造したり。呼気ガス分析装置と共にパソコンをつないで測定データ処理を迅速にし、測定効率の向上を工夫しました。少々、大仕掛けな装置となりました。当時選抜チーム編成方法を探していた日本ボート協会の目にとまることとなり、突然この装置による日本選抜クルーの選考作業依頼がきました。

近隣大学の専門の先生方の指導を得て新しいこの漕艇選手評価装置を改良し、その後しばらくはこの装置が日本の漕力測定の標準となりました。デビューは１９８５年秋のアジア大会選手選考です。８８年のソウル五輪もこの装置で選考が行われました。シートレース等の選考データは無くてエルゴスコアが選考のすべてという今から思えば実に乱暴なやり方でした。

余談ですがその結果、お前が選んだ選手は責任を持ってコーチする義務があるとか言われてひょんなことからナショナルチームのコーチをやることになってしまったのです。その後私はすっかり、サラリーマンの身分を忘れてボートにどぶ浸かり、なれの果てが今の造船所のオヤジなのです。

さて、話を元に戻しましょう。その頃、米国でオールを作っていた兄弟が自転車型風車を負荷装置にした簡易的なローイングエルゴメータ（A型）を作り販売をはじめました。初期のモデルは原始的で測定機能の低い、エルゴと言うよりトレーニング機械でした。この風車方式の負荷は定量的に把握は出来ないので正確な漕力測定機としては使い物にはなりませんでした。

ところが世の中には頭のいい人がいるものでして、レート計でおなじみのニールセン・ケラーマンと組んで精度の高い測定を可能にしたＢ型が発売されるにいたりました。論理的にはファジーなところがあるものの、かなりのデータの再現性が実証され測定に使われるようになりました。現在ではこのエルゴはさらに改良されてＣ型として世界で一番普及している機種です。

このエルゴで得られる漕力データは経験則に基づく推測値であって、根拠のある物理学的数値ではないのですが実用上は全く問題はありません。漕艇選手の運動負荷装置としては最大の特微といえる簡便性と負荷の安定性を利用して漕力測定装置にとどまらず、多くの利用法が紹介されています。

例えば、漕艇運動負荷と心拍の関係から疲労度や漕艇持久トレーニングの進捗度をチエックでき、血中乳酸との関係からは有酸素能力を測定する等が可能になりました。また、負荷を正確に設定、確認できることを利用してSTAIRS CLIMBING TESTやパワー/持久特性の作成等、利用範囲はひろがり漕艇選手への運動生理学的な知見が大きく前進するきっかけとなりました。とにかくこの種の機械にしては安い！コストパーフオーマンスが抜群です。

はじめてのエルゴ大会が１９８９年に戸田と大津で行われました。ネーミングをどうして良いか分からず、はじめはエルゴ大会になってしまいましたが、現在のマシンローイング大会の名称も私はあとひとひねりあっても良いかなとも思っています。

◆構造

ローイングエルゴの主目的は漕ぐ動作から発揮される選手の物理学的仕事量を測ることです。ここでは漕ぐ動作をしたなかで体力を測ることが重要なのです。自転車を漕いだり、走って体力測定してもそれは自転車や走る能力を測るだけです。実際の漕艇動作に近づければ近づけるほどボート選手としての体力データの信頼性が高くなることはご理解いただけると思います。

つまり、測定データと競技成績との相関関係が高まり正確な選手選考が実現するわけです。そのためにモノレール上にスライドシートを取り付けて脚を使って漕げるようになっています。ハンドルを引くことで回転板（フライホイール）を回転させます。回転板はボートと同じくらいの慣性重量に設計されていてストロークでの加速感を似せています。回転板の動きは回転板に埋め込まれた磁石から電気信号としてピックアップで検出されます。

運動負荷をかけるために回転板にブレーキをかける装置がどんなエルゴでも必要となります。コンセプトエルゴ以外の多くエルゴのブレーキは回転板の周囲にベルトを巻き付けた自転車のブレーキと同じ方式の機械的摩擦方式です。機械摩擦はご存知のとおり熱が発生するために摩擦係数が変わり、負荷が変動する欠点があります。また、反応の早い電気式ブレーキを使い１ストローク中での引きの重さパターンをプログラムして、より実際の漕ぎ感覚に近づける工夫の高級機種もあります。

コンセプト社のエルゴのブレーキ装置は回転板に付いた羽根です。羽根で中心部から空気を吸い込み、外周部から吹き出します。空気の通る開口部（ダンパ）を調節して負荷を変えます。従って、細かいことを言うなら近くに人が立っていたり、大気圧変動や、隣のエルゴの影響で空気の流れが変わりブレーキ力が変動します。測定時はあまりエルゴの近くに寄ってはいけません。しかも摩擦の相手が空気ですから、負荷の大きさは直接に定量的には知ることは出来ません。さらに回転数の何乗かでブレーキ力は変化しますから掴みどころがないのが欠点です。

コンセプトエルゴ等の動作方式のもう一つの欠点は漕手は１ストロークごとにシートに乗っている自分の体重をストレッチャーを基点に移動する余計な運動が必要なことです。実際の水上のボート漕ぎでは漕手の体ではなくて艇の方が多く前後に動きます。このためにエルゴ漕ぎではレートを水上漕より２～３下げて漕がざるを得なくなります。この対策としてエルゴ本体をスライドレールの上に乗せて自由に動くように考案された補助具や、回転板部分もモノレール上を自由に可動な構造にしてより実漕感に近づける工夫をしたエルゴが発売されています。

さらにフオアード動作で前に繰り出す時にハンドルチエーンが戻るようにゴムロープが胴体に仕組まれていてストロークで引っ張ったゴムひもの縮む力を利用しています。後述しますがこのゴムがくせ者なのです。
このようにして、回転板の慣性重量で艇の慣性（１人あたりの艇重量）を、ブレーキ力が水と艇体の摩擦抵抗を表現して実際の漕艇感覚をシミュレートする装置です。

◆測定原理

漕手が漕いで発生したエネルギーは回転板のブレーキで消耗されます。ブレーキ力の大きさと回転数のかけ算がその漕手の仕事量です。つまり、より重い負荷でたくさん回せばスコアは高くなることはご承知のとおりです。

ではどのようにしてブレーキの大きさを知る仕組みになっているかを説明します。他の構造のエルゴは機械的摩擦ブレーキが多数ですからブレーキバンドにかかる力を直接、はかりで簡単に測定できますが、コンセプトエルゴのブレーキは空気ですからはかりをつなぐ所がありません。直接測れないので間接的に予測する方法を採っています。

ハンドルを引くことで回転板は加速回転をします。この時の回転板が持つ回転エネルギー量は回転速度と重さと形状で予め計算する事ができます。フオアードでは回転板は空気ブレーキよってエネルギーを奪われて段々と自然減速します。このときの減速度は当然ブレーキ力の大きさに比例します。この減速度を回転センサーで検出して演算すれば絶対値としてのブレーキ力を推測することができる理屈です。
　　仕事量（N・m）＝ブレーキ力（N）×運動距離（ｍ）　　
ここでは、運動距離＝回転板ブレーキ実効外周（ｍ）×回転数　となり漕手の仕事量がでます。

コンセプトエルゴでは毎ストロークごとに回転板の減速度を測ってブレーキ力を演算、デイスプレーの表示スコアを更新させる仕組みになっています。実際は毎ストロークごとに表示を更新するとチラチラと変動して見にくいので３ストローク程度の移動平均を表示しているようです。回転数の代わりに回転速度（＝回転数÷運動時間）を掛ければ単位時間当たりの仕事量であるワット（W）の演算表示が可能となる訳です。これらの瞬時データを時間で積分したものが総仕事量として表示されます。

ブレーキダンパを同じ目盛り数値の合わせても古いエルゴでは埃が空気窓に詰まったりして同じブレーキ力になりませんので以下の方法でブレーキ力を合わせることが可能な仕組みが組み込まれています。
　１．電源を入れる
　２．デイスプレーのRESETとREADYのボタンを同時に押す
　３．右下の窓にDRAG FACTORの表示が出ることを確認
　４．３ストローク以上漕ぐと三桁の無名数でブレーキの大きさ（減速度）が表示される
　５．表示を確認しながらダンパのレバーを使い、望みのブレーキ値に調節する

（参考）日本のナショナルチームでの測定時の標準値は、シニア男子：130　女子：115　ジュニア男子：115 女子：110 程度を採用しています。
（2007年度はシニアオープン男子：140　シニア軽量男子：135　シニア女子：130）

既にお気付きの方があると思いますがこの方法は回転板の軸受けの摩擦抵抗も含めて計算される利点があります。さらにどのDRAG FACTORを選択してもスコアに影響が出ないように演算される仕組みですから、重い漕ぎの種目とエイトのように速い種目の選手間では適切なブレーキ力の選択が可能です。ベストスコアを出せるDRAG FACTORは選手によって違いがあるということです。これを専門的には身体と負荷装置のインピーダンス・マッチングをとると言います。オールの梃子比やリガースパン、自動車のエンジンと変速ギアの選択関係と同じ理屈です。

さて、最後にやっかいなモノレール胴内のゴムひもの影響に付いてのべます。ストロークで引き延ばしてフオアードでその縮む力を利用してチエーンが巻き込まれる構造になっています。　漕手の仕事量をハンドルの位置で表現してなおせば、
　　仕事量＝ストロークを引く力（N)×ストローク長(m)×ストローク数　です。

実際は回転板を回すためとゴムひもを伸ばす力を合わせて発揮しているわけです。ゴムひもを伸ばすに使った力は当然スコアに反映されないことになります。普通ハンドルを引く力は30kg程度です。ゴムひもの張力が２kg前後とすれば約７％の力が無視されていることになります。しかもこれは強い人も弱い人にも同じ張力がかかります。

無視される仕事量はストローク数に比例しますからレートが高かったり、引きの弱い人ほど誤差の割合が増えます。従って、弱く漕いでレートで稼ぐ作戦はエルゴ測定に於いてはよくありません。次善の対策としてエルゴ大会やスコアを比べる精密体力測定においては事前にこのゴムひもの張力を揃えて誤差量を同じにしておくこと、レートを指定する必要があります。たぶん、コンセプト社では設計段階で標準的な一定量の仕事量を表示値に加算する演算式を組み込んでいるのでしょう。しかし、ゴムの張力は合わせるべきです。

長々とご精読ありがとうございました。このようにローイングエルゴについては突き詰めれば限りが無いくらい面白いものです。

古川　宗壽　


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