Heliumbellen en laser helpen schaatsers naar snellere tijden | Technisch Weekblad
Nieuws

Heliumbellen en laser helpen schaatsers naar snellere tijden

Mark van der Heijden | woensdag 3 maart 2021
Onderzoek & R&D

Schaatsers rijden tijdens een rit vooral tegen een onzichtbare tegenstander: lucht. Het is een tegenstander van formaat; luchtweerstand is 80% van de totale weerstand van een schaatser. Met het meetsysteem Ring of Fire is de luchtweerstand van Nederlandse topschaatsers vorige week voor het eerst op ijs geanalyseerd.

Schaatsers hebben, net als vele andere sporters, al vaak testen ondergaan in windtunnels. De Ring of Fire gaat een stap verder, zegt Wouter Terra, embedded scientist aerodynamica van TeamNL en bedenker van de onderzoeksmethode. ’Bij een windtunnel meet je iemand die stilstaat, met statische houdingen. Schaatsers veranderen continu van houding, van links naar rechts. Dat kunnen we nu op het ijs meten.’

In dit onderzoek wordt gebruik gemaakt van Particle image velocimetry (PIV), een optische methode om stromen vast te leggen. De schaatser schaatst door een tunnel met daarin duizenden zeepbellen gevuld met helium – de combinatie van de zware zeepbellen en het lichte helium maakt dat ze even zwaar zijn als lucht en dus precies de luchtstromen volgen. De bellen worden belicht met een laser, de bewegingen van de heliumbellen vastgelegd met high speed camera’s. Dat maakt het mogelijk om de exacte luchtstroom rond de rijdende schaatsers in beeld te brengen.

‘De techniek achter de Ring of Fire ontwikkelen we al sinds 2015. Ik ben er in mijn promotieonderzoek mee begonnen, een collega is er later mee verder gegaan. De techniek is bewezen. We hebben al diverse metingen met wielerploeg Sunweb, nu DSM, gedaan. Eindelijk konden we dit nu ook voor schaatsen doen.’ Het onderzoek is een samenwerking van TU Delft, NOC*NSF, KNSB en Innovatielab Thialf Nederlandse topschaatsers.

De schaatsers reden tot een dertig keer door de Ring of Fire. ‘Daar zat telkens wat tijd tussen en daar hadden ze wel wat last van. Zelfs onze apparatuur had last van de kou. We vermoeden dat de zeep daardoor wat stroperig werd en de aanvoer door de buisjes goed moest opwarmen. Ook de laser heeft normaal 5 minuten nodig om op te warmen, nu duurde dat een uur. Zo zie je dat wanneer je een nieuwe techniek op een andere plek gaat toepassen, je tegen nieuwe uitdagingen aanloopt.’

‘We verwachten uiteindelijk verschillen in luchtweerstand te meten bij verschillende houdingen of in een verschillende volgorde van rijden in een team. We zullen niet even nauwkeurig kunnen meten als in een windtunnel, wel zo specifiek dat we tot op 1% nauwkeurig kunnen meten.

Dat de wervelende lucht achter de schaatser voor weerstand staat, is het principe van de Wet van Behoud van Impuls, legt Terra uit. ‘De impuls die ergens ingaat, blijft behouden. Die kunnen we meten in het zog achter de schaatser. Deze komt overeen met de kracht die op de schaatser werkt. Lucht die meebeweegt in de rijrichting van de schaatser werkt als weerstand.’

Het uitrekenen daarvan vraagt behoorlijk wat tijd, zegt Terra, maar zelfs daarna willen de deelnemende partijen niet alle resultaten delen. Wat de beste houding voor schaatsers is, blijft voorlopig nog geheim. ‘Dat voordeel willen we tot de Olympische Spelen in Beijing voor de Nederlandse schaatsers behouden.’

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je nu aan!

Gratis proefabonnement TW

Bestel nu 2 gratis proefnummers TW