TU Delft meet luchtweerstand van schaatsers met lasers en heliumbellen

TU Delft heeft een meetsysteem ontwikkeld om de luchtweerstand van topschaatsers te meten. De zogenaamde Ring of Fire gebruikt lasers en heliumbellen om de luchtstromen rond bewegende schaatsers zichtbaar te maken.

In samenwerking met NOC*NSF, de KNSB en Innovatielab Thialf is het systeem van TU Delft ingezet op een schaatsbaan in Heerenveen en zijn er tests uitgevoerd met Nederlandse topschaatsers. Volgens de onderzoekers is het voor het eerst dat de luchtstromen rond de rijdende schaatsers op deze manier in beeld wordt gebracht en zijn er zo nieuwe inzichten over de luchtweerstand te verkrijgen.

Red Bull heeft vorig jaar ook metingen van de luchtweerstand van bewegende schaatsers uitgevoerd. Dat werd echter op een andere manier gedaan, met een tunnel gevuld met rook. Eerder werden er enkel metingen gedaan in windtunnels, waarbij de schaatsers stilstaan.

Het Ring of Fire-systeem werkt met een kleine tunnel op de schaatsbaan, die afgesloten kan worden met twee gordijnen. De tunnel wordt vervolgens gevuld met heliumbellen, die worden verlicht door lasers en als de schaatsers daar doorheen komen, worden er met hogesnelheidscamera's beelden gemaakt.

De onderzoekers en schaatsers hopen met de details over de luchtweerstand nieuwe methoden te kunnen vinden om die luchtweerstand tegen te gaan, om zo tijd te kunnen winnen. Sander van Ginkel, embedded scientist van de KNSB, zegt daarover: "Zo kunnen we een onderbouwde afweging maken gebaseerd op cijfers in plaats van op gevoel. We kunnen bijvoorbeeld kijken naar het verschil tussen met de arm los of met de arm op de rug schaatsen."

Foto's: TU Delft

IT-banen

Reacties (30)

hjsiemer 3 maart 2021 16:07

Ik vraag me af wat de redbull meisjes en jongens meten. Of visualiseren ze alleen maar?

Bij de ‘ring of fire’ worden de individuele belletjes door de tijd gevolgd met high speed camera’s. Tussen elke frame kun je dan de vector bepalen en dat zegt iets over de aerodynamica. Het gaat dan om heel veel deeltjes en de bellen schuiven ook nog eens voor elkaar langs. Het is dus niet alleen de hardware (helium belletjes maken die precies groot genoeg zijn dat de opwaartse kracht het gewicht van de vloeistof compenseert en dat in immense hoeveelheden) die het een complexe meting maken, maar ook de algoritmen om de ruwe data te reduceren tot bruikbare data is een wetenschap apart. De combinatie van beiden maakt de TU Delft koploper op dit gebied.

Overigens kun je op kleinere schaal ook naar bijvoorbeeld rookdeeltjes kijken, maar in een groot volume reflecteren die te weinig om te kunnen traceren met de high speed camera’s. Een belletje is vele malen groter en reflecteert daardoor veel meer licht, zoals je in het filmpje ziet.

De techniek heet overigens ‘PIV’ wat staat voor Particle Image Velocimetry.

Zo nu eens verder lezen bij Redbull

Nyarlathotep 3 maart 2021 15:42

Er waren dit seizoen inderdaad nogal wat klachten en gefronste wenkbrauwen omdat er zulke bloedsnelle tijden werden gereden.
Meerdere schaats(t)ers vermoeden dat er een wel erg gunstige luchtstroom was in Thialf. Een Russische schaatser claimde zelfs dat hij dit kon voelen als hij zijn hand uitstak.
Ik ben wel benieuwd naar dit onderzoek. En ook hoe het kan dat er zo'n gunstige luchtstroom is in dit verder overdekte gebouw.

icceni @Nyarlathotep • 4 maart 2021 08:43

Ik vraag me af of de afwezigheid van publiek daar een invloed op heeft. Door een grote hoeveelheid mensen wordt er veel warmte geproduceerd. Door buoyancy wil de lucht daar omhoog. Het zou een effect kunnen hebben dat meetbaar is op de baan, waardoor de omstandigheden gewijzigd zijn t.o.v. een regulier gevuld Thialf.

DeEchteKwartel @Nyarlathotep • 3 maart 2021 15:52

Dit was ook een van de redenen waarom dit onderzoek wordt uitgevoerd. https://nos.nl/artikel/23...l-thialf-onderzoeken.html

zzzzz @Nyarlathotep • 3 maart 2021 15:54

Ik zou niet direct Dhr. Kulizhnikov op zijn woord geloven, maar er werd dit jaar inderdaad hard gereden. Door de luchtcirkulatie aan te passen en de gunstige lage luchtdruk dit seizoen was het een perfect storm wat betreft de omstandigheden in Thialf. Dit kan zomaar een uniekem geweest zijn, en niet direct reproduceerbaar zijn voor een volgend seizoen.
De schaatsbanen in Salt Lake City blijft sneller, althans op papier. Aangezien daar dit jaar vanwege Corona geen wedstrijden zijn gereden is het lastig om te zeggen om men bij Thialf nu een echter doorbraak qua performance van de schaatsers heeft neergezet, of dat het simpelweg een goed samenlopen van omstandigheden is geweest.

dikkechaap @zzzzz • 4 maart 2021 12:30

Ook toen de luchtdruk bijzonder hoog was werden er bloedsnelle tijden gereden. O.a. het WR 10km van Van der Poel.

Als er inderdaad een gunstige luchtstroom is zou je daar vooral effect van verwachten op de langere afstanden (als de luchtdruk normaal/hoog is), gezien de snelheid daar lager ligt.

In dat licht bezien is het WR van VdP op de 10km een behoorlijke aanwijzing dat er inderdaad weleens een beetje rugwind zou kunnen hebben gestaan.

zzzzz @dikkechaap • 4 maart 2021 12:55

Het is denk vooral een kwestie van het gemak wat Dhr. van der Poel heeft; amper kwalificatiewedstrijden en minder concurrentie vanuit de Zweedse ploeg. Als je je kan focussen en maar op 1 moment hoeft te pieken dan kun je het verschil maken. Veel andere schaatsers moeten zich iedere keer bewijzen en meerdere kwalificaties doorstaan om überhaupt professioneel te blijven schaatsen. Dus ja, Dhr. van der Poel is geholpen door de wind in de rug, maar kon ook het moment uitkiezen waarop hij een WR wilde rijden.

Ik ben wel benieuwd of er in de schaatssport nu ook een regel komt wat betreft de maximale tegen/meewind die je mag ervaren. In de atletiek is dat er bijvoorbeeld ook. Als je te veel geholpen word door de wind in de rug, dan gaan de tijden niet de boeken in. Dat lijkt mij wel zo eerlijk; aangezien Thialf nu het enigste stadion is waar ze een systeem hebben voor luchtcirculatie op deze schaal.

Frozen

TU Delft

3 maart 2021 15:31

Volgens de onderzoekers is het voor het eerst dat de luchtweerstand rond de rijdende schaatsers in beeld wordt gebracht.

Je kunt de luchtweerstand niet in beeld brengen, luchtweerstand is een kracht en krachten zijn per definitie onzichtbaar. Wat je wel kunt doen is de luchtstromen rondom de schaatser in beeld brengen en aan de hand daarvan je modellen tunen om de juiste luchtweerstand te berekenen.

[Reactie gewijzigd door Frozen op 22 juli 2024 19:36]

Knielen @Frozen • 3 maart 2021 15:36

Dat is natuurlijk wel een beetje discutabel, je kan een kracht uitdrukken in een vector en die kan je wel weergeven. Maar goed, het had wat netter omschreven kunnen worden.

Auteur

Xtuv @Knielen • 3 maart 2021 15:38

Mijn omschrijving is wat kort door de bocht ja. Ik pas het aan

ADT_Phantom @Frozen • 3 maart 2021 15:34

Precies, ze zullen wel de stroming van lucht bedoelen.

Lord Daemon 3 maart 2021 17:33

Ik begrijp niet goed wat het nut van dit onderzoek is. "De onderzoekers en schaatsers hopen met de details over de luchtweerstand nieuwe methoden te kunnen vinden om die luchtweerstand tegen te gaan, om zo tijd te kunnen winnen." Het is evident wat bijvoorbeeld het nut is van het verlagen van de luchtweerstand van een auto, of een trein: je hebt minder brandstof nodig, goed voor de portemonnee en het milieu, win-win situatie.

Maar wat heb je eraan als je een nieuwe houding of techniek vindt die de luchtweerstand van schaatsers vermindert? Als alle schaatsers het gaan gebruiken, heeft het dus geen enkel effect op de wedstrijden. (Behalve dat ze een fractie korter duren, maar dat zal voor de schaatsliefhebber neem ik aan geen doel op zich zijn.) Als het een geheim blijft, en alleen sommige schaatsers het gaan gebruiken, dan kan het natuurlijk wel iets uitmaken -- maar ik neem aan dat de TU Delft niet op de wereld is om geheime competitievoordelen voor bepaalde groepen schaatsers in de wereld te helpen. Dus, eh, waarom wordt dit gedaan, en wie steekt er eigenlijk geld in?

icceni @Lord Daemon • 4 maart 2021 08:48

De beroemde strips op de pakken van schaatsers, om een turbulente grenslaag te creëren en daarmee een verder naar achter liggend loslaatpunt van de stroming, waren toch ook door de TU Delft ontwikkeld? Daarmee zijn bij de Winterspelen van 1998 in Nagano vele medailles gehaald en records gesneuveld.

FlyEragon @Lord Daemon • 3 maart 2021 18:06

Misschien is dit gewoon een praktisch use case. Je zou het ook kunnen gebruiken voor auto's/vrachtwagens you name it.

Lord Daemon @FlyEragon • 3 maart 2021 18:09

Misschien, maar ik vraag me dat af. Dit klinkt als onderzoek waarvan de uitkomsten heel lokaal zijn en moeilijk toe te passen op andere situaties. Maar wellicht vergis ik me.

K-aroq @Lord Daemon • 3 maart 2021 18:53

Het is een universitair onderzoek. Dat hoeft niet direct een praktische toepassing te hebben.

Lord Daemon @K-aroq • 3 maart 2021 19:16

Dat snap ik. (Ik werk zelf aan de universiteit.) Maar dit onderzoek wordt hier gepresenteerd als juist volledig gericht op een praktische toepassing, alleen dan wel een toepassing door volstrekt nutteloos lijkt, omdat het er op neerkomt dat alle deelnemers aan een bepaald soort wedstrijd net iets beter worden. Het is juist de combinatie van het praktische en het nutteloze die ik apart vind!

MennoE @Lord Daemon • 3 maart 2021 23:01

Maar dat geldt toch voor elke techniek die sporters beter maakt in hun sport? Zoals de klapschaats en aerodynamische kleding?

Groningerkoek @Lord Daemon • 4 maart 2021 00:37

Voordat een ander jouw techniek/voortuitgang heeft overgenomen is er wel wat tijd overheen gegaan, in die periode heb je dus een voordeel.

Met jouw zienswijze zouden we het WK schaatsen nog op Friese doorlopers doen i.p.v. van op Klapschaatsen welke Nederland in '96 '97 een aanzienlijk voordeel gaf.

Lord Daemon @Groningerkoek • 4 maart 2021 13:55

Ik vind dit serieus interessant. Als Nederland in '96 '97 een voordeel had door de schaatsen die werden gebruikt, dan voelt dat voor mij als een soort competitievervalsing. Kennelijk hebben we in die wedstrijden niet kunnen zien wie de beste schaatsers waren, omdat er ook een verschil in materieel speelde. Voor mij is de lol er dan af; dat heeft niets meer met sport te maken. Die medailles lijken me ook meteen een stuk minder waardevol.

Ik ga er vanuit dat niet iedereen er zo over denkt; sterker nog, dat weet ik wel zeker, zie de populariteit van Formule 1 waar dit natuurlijk in extreme mate geldt. Maar ik ben wel benieuwd hoe mensen dit dan zien!

Groningerkoek @Lord Daemon • 4 maart 2021 14:50

Ik ben zelf een groot sportfan en ik zie het als volgt: Hebben wij een voordeel eerder ontdekt dan ben ik blij, heeft de tegenstander dit eerder ontdekt dan vindt ik dat goed van hen en hoop dat wij het nieuwe trucje ook zo snel mogelijk leren. Sport in zijn algemeenheid moet een bepaalde vooruitgang kennen anders is de lol er wel af voor mij. Fietsen worden steeds lichter, F1 krijgt steeds nieuwe systemen, bij Voetbal leert men nieuwe trainingsmethoden en speltechnieken, Bij skiën verandert het materiaal, dat houdt het leuk.

PietervSk @Lord Daemon • 4 maart 2021 21:05

Volgens mij is onderzoek en verbetering bijna intrinsiek onderdeel van de topsport. De verschillen aan de top zijn vaak relatief klein; en elk procentje wat je dan wint kan het verschil maken. Het verschilt een beetje per sport (ooit weleens gehoord dat bij de F1 de coureur alleen de laatste 10% verschil maakt, bij schaatsen zal dat wel anders liggen)
Tuurlijk, het is leuk om bijvoorbeeld alleen op basis van vermogen te vergelijken. Maar als sporter wil je uiteindelijk ook prijzen winnen, en daar heb je nu eenmaal kennis, training en materialen voor nodig. Als ik slimmer train word ik misschien wel sneller. Als ik beter materiaal heb idem dito. En als jij het niet doet, doet de concurrent het wel. Los daarvan; vaak is die kennis vrij snel publiek beschikbaar. In 't geval van de klapschaats had er een prof ontdekt dat de slag langer zou kunnen worden met een scharniermechanisme. Het duurde alleen nog wel een paar jaar voordat de schaatswereld om was. Toen er eenmaal aan de lopende band wereldrecords op klapschaatsen gereden werden wisten de Duitsers niet hoe snel ze die schaatsen van Viking ook konden krijgen. Staat nog wel een geinige aflevering van Andere Tijden Sport over op Youtube.

Bowen_HAFX @FlyEragon • 3 maart 2021 19:45

Misschien is dit gewoon een praktisch use case. Je zou het ook kunnen gebruiken voor auto's/vrachtwagens you name it.

InsidiouZ @Lord Daemon • 3 maart 2021 18:37

Dit was ook een van de redenen waarom dit onderzoek wordt uitgevoerd. https://nos.nl/artikel/23...l-thialf-onderzoeken.html

hjsiemer 3 maart 2021 20:04

Ieder jaar is er 1 de eerste met nieuwe technieken. Dat betekent voor dat jaar gewoon een mooie potentiële voorsprong als alle andere parameters ook op het juiste moment optimaal zijn. Het jaar erop heeft iedereen het en moet je weer wat nieuws verzinnen wil je de beste zijn!
Hetzelfde was een tijd terug met de schaatspakken met ribbeltjes, bolletjes, schuimstukken enz. (Van dezelfde club trouwens!)
Ook bij de Nuna’s, Formule 1, etc etc.

Als je sporten nutteloos vind, dan heb je wel een punt ja. Voor de rest van sportend en innoverend NL is dit gewoon onderdeel van het spelletje.

Fundamentele kennis uit dit soort onderzoek vindt vanzelf zijn weg naar praktische toepassingen als er wat te halen valt. (Meestal geld)

Gorkiork 3 maart 2021 15:34

Red Bull was hier al wat eerder mee.

Aero tunnel

Auteur

Xtuv @Gorkiork • 3 maart 2021 15:38

Scherp. Die voeg ik nog even toe

devil-strike 3 maart 2021 15:32

Stond me iets van bij dat redbull dit pas weken terug ook al had gedaan ook met schaatsers.

Kan alleen niet zo snel vinden.

roelboel 3 maart 2021 15:56

Wordt die helium ook weer opgevangen? Ik dacht dat het schaars begon te worden?

j0rn89 @roelboel • 3 maart 2021 16:11

Ja daar hebben ze een student assistent voor met een schepnet

Iets serieuzer vermoed niet dat dat mogelijk is het zijn kleine belletjes en die zullen wel door de schaatsers verspreid worden knappen en vermengen met de lucht in het station. Hoge stemmetjes alom.

Op dit item kan niet meer gereageerd worden.

TU Delft meet luchtweerstand van schaatsers met lasers en heliumbellen

Lees meer

IT-banen

Reacties (30)

Sorteer op:

Weergave: