Alpin Aerodynamik Åk fortare Dr Fredrik Hellström Aerodynamikrådgivare Christian Jansson Landslagsåkare S1
En föreläsning om att åka fort och om förluster!
Agenda Målsättning Introduktion till Speedskiing Aerodynamik Energiprincipen Strömningsfysik och aerodynamik Vingprofiler Praktisk tillämpning Summering
Målsättning Introduktion av speedskiing Skapa förståelse och intresse för aerodynamik Skapa förståelse för aerodynamiska fenomen som uppstår i fartgrenar
En Speedskibacke: Plats: VARS Land: FRANKRIKE Backe: Piste de Chabrieres Fallhöjd: 495m Max lutning: 50 grader Backrekord: 248km/h
Klasser SDH klassen S1 klassen Film
Vad är strömningsfysik? Läran om vätskor och gasers dynamik Strömning kring bilar och flyg Strömning i bilmotorer Strömning kring fartyg Hydraulik Blodflöde Lava flöde från en vulkan
Energiprincipen Energi kan ej förstöras utan enbart omvandlas mellan olika tillstånd Lägesenergi E Pot =m g h Kinetisk energi E Kin =⅟₂ m v 2 Förlust energi (värme) E Friction
Energiprincipen Energin bevaras! m g h 1 +m v 2 1= m g h 2 +m v 2 2+E Friction 2 2 v 1, h 1 v 2 = {g (h 1 - h 2 )+ ⅟₂ v 2 1 E friction /m} E friction /m} Utan förluster spelar inte vikten in! Detta kan åkaren påverka! v 2, h 2, E Friction
Förluster Friktion mellan skidor och snö Strömningsförluster Gränsskiktsförluster (friktion mellan luft och åkaren) Formförluster Lyftförlust (gäller vingprofiler med lyft)
Navier Stokes ekvationer
Formförluster Motstånd på grund av formen på objektet Motståndskraft F= ⅟₂ ρ v 2 A P C D ρ= Luftens densitet (beroende av tryck (höjd) och temperatur) v=hastighet A P =Front area (skall minimeras) C D =Motståndskoefficient (skall minimeras)
Motståndskraft Motståndskoefficient F= ⅟₂ ρ v 2 A P C D Omslag till turbulens Här vill vi vara! Diagram från Munson et al Fundamentals of Fluid Mechanics, 2006 Fart
Diagram från Munson et al Fundamentals of Fluid Mechanics, 2006 Störtloppsställning
Vingprofil/ryggpartiet Åkaren kan ses som en halv vingprofil Ryggkrökning kan skapa lyftkraft vilket ger minskat skidtryck Trolig avlösning Avlösningen kan minskas genom att skapa ett turbulent gränsskikt Placera turbulensstimulatorer på axlar och bakkant på hjälm Bör provas ut under kontrollerade former
Vingprofil/Spoiler på benen Minimera spalten Utnyttja att spoilern får vara framför benet 1. Bättre framkant 2. Max tjocklek flyttas bakåt 3. Minimera tjockleken Möjlighet att täcka pjäxan
Hjälmdesign Laminär strömning över hjälmen Aerodynamiken på hjälmen viktigt Interaktion mellan hjälm och åkare
Formförluster Motstånd på grund av formen på objektet Motståndskraft F= ⅟₂ ρ v 2 A P C D ρ= Luftens densitet (beroende av tryck (höjd) och temperatur) v=hastighet A P =Front area (skall minimeras) C D =Motståndskoefficient (skall minimeras)
Position Rygg Ben Armar Påverkar: Motstånd Frontarea
Armarnas placering Formmotstånd Diagram från Munson et al Fundamentals of Fluid Mechanics, 2006
Armarnas placering-frontarea
Turbulatortejp Händerna lågt och långt fram: Minskad frontyta Slankare form (spetsigare och längre) Mindre bromskraft och lyftkraft från underarmarna Kort utstick Tveksam kant
Försök genomförda i vindtunnel 3 olika armföringar Standard (Fig.3) Brett (armarna över knän Fig. 4) Strikt (armarna djupt mellan knäna Fig. 5) Pos: Standard Brett Strikt ScX 0.0815 0.0818 0.0755 Gibertini et al, Wind Tunnel Tests of Speed-Skier, 6th World Congress of Biomechanics, August 1-6, 2010 Singapore, Volume 31, 2010, pp 224-227
Praktiken Minskas luftmotståndet med 5%, ökar farten med ca 15-20 km/h (vid 220 km/h) Om friktionen mot snön minskar med 5%, ökar farten med ca 3-5 km/h (vid 220 km/h)
Speedskiing vs störtlopp I glidpartierna i störtlopp finns många likheter med speedskiing Jobba med position och detaljer Träna position i speedskiing Ger fartträning och fartvana Samspel mellan aerodynamik och snökontakt
Nationalarena Chocken Syfte: Att skapa en nationell arena för Speedskiing i Idre Projektet startade 2012 Partners: Idre Fjäll SkiTeam Sweden Speedski Idre Speedskiförening. Målsättning: Skapa säker, lättillgänglig och högkvalitativ högfartsträning för speedski (och DH?)
Januari: Farthelg i Orsa, När kan man prova? Speedskilandslaget tränar tillsammans med (alpin-)ungdomar Varvning av SG och Speedski med tränare i båda disciplinerna (100-120 km/h) Februari: Deltävlingar i svenska cupen Hastigheter (110-140km/h) Mars: SM / WC vecka, Idre Fjäll Träning inför SM Åk SM! (140-180 km/h) Ungdomsklass 0-15 år i lägre farter
Summering Aerodynamiken är viktig Vid ca 150-180 km/h är luftmotståndet klart dominerande motståndskomponenten Pröva nya idéer under kontrollerade formen Fartåkare kan dra nytta av att träna Speedskiing Bättre samspel mellan aerodynamik och skidkänsla Prova olika ställningar och samtidigt behålla skidkänsla
Frågor?