Auf die Plätze, fertig, los!

Auf die Plätze, fertig, los!

Aufgabe

Verringerung des Luftwiderstands. Zeitgewinn von einigen Hundertsteln im olympischen Rennsport.

Lösung

Re-Design von Rennanzügen durch Modifikation der Oberflächenstruktur an vordefinierten Stellen der Anzüge.

Kundennutzen

Verringerung des Luftwiderstands um 4,2 Prozent dank des Abrisskanteneffekts.

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Strömungsvisualisierung. Foto © BST
Projektbeschreibung
Eine Eisrinne, die steil nach unten führt. Ein der Sportler, der nur wenige Zentimeter vom Eis entfernt mit dem Kopf nach unten auf dem Schlitten liegt und im Höllentempo die Bahn hinunter rast. Der Skeleton-Schlitten erreicht dabei eine Geschwindigkeit von bis zu 150 km/h und eine Gravitationskraft von bis zu 5 G. Vielleicht kennen Sie diesen Nervenkitzel von Achterbahnen, aber für Skeleton-Sportler ist dies tägliche Routine. Skeleton-Sportler setzen auf ein Maximum an Beschleunigung, während sie ihren Körper in ihrer Jagd nach Medaillen gleichzeitig einem enormen Druck aussetzen. Ein begnadeter Hochleistungssportler zu sein, der den Schlitten mit nur kleinen Schulter- und Knieverschiebungen über eine Eisfläche steuert, ist das eine, um Medaillenchancen zu haben, aber schließlich ist das technische Können nie der einzige Faktor, der für Spitzenleistungen entscheidend ist. Wer nicht das Maximum aus seiner Ausrüstung herausholt, verschenkt einen enormen Wettbewerbsvorteil. Im Laufe der Zeit hat sich die Sportausrüstung weiterentwickelt, denn um Spitzenleistungen zu erzielen, muss man an die Grenzen gehen. Deshalb haben wir von bionic surface technologies GmbH (BST) in Zusammenarbeit mit GRDXKN vom Österreichischen Bob- und Skeletonverband (IBSF) den Auftrag erhalten, die Rennanzüge für das Bob- und Skeletonteam zu verbessern.
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Dimples auf Textiloberfläche. Foto ©GRDXKN

Funktionelle Oberflächen sind von herausragender technischer Bedeutung, da es dadurch beispielsweise möglich wird, die Oberfläche eines Materials zu verändern, um seine Eigenschaften zu verbessern oder neue Funktionalitäten umzusetzen, die das Grundmaterial nicht hat. Positive Effekte können durch Dimples oder durch den Abrisskanteneffekt erzielt werden. Kanten in Oberflächen von stumpfen Körpern bewirken an bestimmten Stellen eine Strömungsablösung. Bewusst herbeigeführte Veränderungen der Richtung und Lage der Ablösung der Grenzschicht von der Oberfläche in eine Nachlaufströmung können positive oder negative Auswirkungen haben. Ziel ist es, den Luftwiderstand zu verringern, indem man erreicht, dass sich die Strömung um das Objekt günstig verändert.

Ob eine frühere oder spätere Ablösung an einem bestimmten Bereich sich vorteilhaft auswirkt, kann durch numerische Simulationen ermittelt werden. Wir berechneten die anwendbare Strömungsdynamik für die Rennanzüge und minimierten die Ablösezone durch Hinzufügen einer konkaven Struktur, die eine Strömungsablösung in diesem spezifischen Bereich bewirkte. Schließlich druckte GRDXKN die konkave Oberflächenstruktur auf die Rennanzüge. Die optimierte Oberflächenstruktur reduzierte den Luftwiderstand und verbesserte die aerodynamischen Eigenschaften erheblich. Diese aerodynamisch wirksame Abrisskante führte zu einer enormen Reduzierung des Widerstands von 4,2 Prozent.
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Mesh Detail. © BST
Ergebnis

Bionic surface technologies GmbH und GRDXKN entwickelten gemeinsam spezielle Rennanzüge, die die aerodynamischen Eigenschaften unterstützen. Wir optimierten die Konturen der Rennanzüge an bestimmten, vordefinierten Stellen und erreichten so eine geringere Ablösung. Die Veränderung führte zu einer relativ starken Reduzierung des Luftwiderstands von 4,2 Prozent, was den Athleten einen technischen Vorteil gegenüber der Konkurrenz verschaffte.