Erfolg beginnt am Kopf: Aerodynamik beim Rennhelm

Erfolg beginnt im am Kopf: Aerodynamik beim Rennhelm

Aufgabe

Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften durch Modifikation des Rennhelms.

Lösung

Entwicklung eines neuen Helmmodels. Aufsetzten einer Berechnungsdomain, auf der Grundlage der erhaltenen Daten zur Ermittlung von Optimierungspotenzialen.

Kundennutzen

Niedrigerer Widerstand, gleichmäßigerer Luftrückströmung und geringere Ablösung am Helm; hervorragende Belüftungsleistung und maximale Energieeinsparung.

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Abb: 1: Ein optimierter Helm ist von entscheidender Bedeutung, um Rekorde zu brechen.
Projektbeschreibung
Die Aerodynamik ist einer der entscheidenden Faktoren, wenn es darum geht, auf dem Rad schnell zu fahren, und ein optimierter Helm kann bei Spitzenrennen eine wichtige Rolle spielen. Die Uvex-Gruppe hat sich der Herausforderung gestellt, Optimierungspotenziale am Rennhelm zu identifizieren.
Wir bei BST haben eine Berechnungsdomain unter Berücksichtigung der von Uvex erhaltenen Daten eingerichtet, um die aerodynamischen Eigenschaften zu verbessern. Auf der Grundlage der durch die Simulation gewonnenen Daten und unseres Fachwissens haben wir Vorschläge für das Helmdesign entwickelt. Der neue Helm ist kürzer und hat eine kugelförmigere Form als bisherige Helme. Dadurch passt er sich besser an die Fahrposition an und reduziert Luftwiderstand und Turbulenzen. Das breite Außendesign verbessert die Ableitung des Luftstroms, und die Vertiefungen an den Seiten optimieren die aerodynamische Leistung. Die zentral angeordnete Belüftung des neuen Helms senkt den Staudruck über der Stirn.
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Abb.: 2: Verkleinerter Ablösungsbereich beim Uvex 8

Außerdem wurde die Formgebung über Kinn und Schultern mit Blick auf die Leistungskriterien optimiert. Der Schulterbereich und das Gesicht werden besser abgedeckt. Dadurch löst sich die Grenzschicht vom Helm später ab und der Aufpralldruck auf die Schultern konnte reduziert werden. Weniger Luftturbulenzen und geringerer Auflagedruck bedeuten, dass Langstrecken-Triathleten wertvolle Sekunden gewinnen können. Die Fahrer sind bei gleicher Leistung schneller. Sie erreichen die gleiche Geschwindigkeit mit weniger Leistung, denn die Einsparung von 1 Kilowatt bedeutet eine Zeitersparnis von 1 Minute. Die von uns durchgeführte Simulation zeigte ein Potenzial von etwa 14 Watt Leistungseinsparung. Das entspricht 180 km bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 48,3 km/h, was bedeutet, dass der Fahrer die Strecke drei Minuten schneller zurücklegt.

Ergebnis
Wir von der bionic surface technologies GmbH haben mit unserer Expertise und unserem Know-how die Konstruktion eines neuen Helmmodells unterstützt, um die aerodynamischen Eigenschaften des Helms zu optimieren. Der neue Helm weist einen geringeren Gesamtwiderstand (Fahrer, Rad und Helm) auf, der im Vergleich zu bisherigen Helmmodellen um 4,2 Prozent niedriger ist. Selbst bei zehn Grad Seitenwind hat der modifizierte Helm sehr gute Aero-Eigenschaften und die neue sphärische Helmform zeigt Vorteile. Die Helmablagefläche wird weiter reduziert, der Gesichts- und Schulterbereich wird abgedeckt, gleichzeitig ist die Rückenanströmung homogener. Unterm Strich ist der Uvex 8 also ein Top-Performer: Geringere Luftverwirbelungen, hervorragende Belüftungsleistung und maximale Energieeinsparung.
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Abb.: 3 Druckverteilung am Helm