Wintersportler, die mit Alpinski die Piste abfahren, interessieren sich für die Fahreigenschaften ihrer Sportgeräte im Einsatz und nicht für Messwerte, die bei isolierter Belastung im Labor gewonnen wurden. Deshalb haben Forscher jetzt eine Messmethodik entwickelt, die das Schwingungsverhalten eines Skis im Feldversuch bewertet.
Das elastische Verhalten eines guten Skis wird im Wesentlichen von einem Kern aus mehreren Leimholzschichten und von meist faserverstärkten Druck- und Zuggurten beeinflusst. Die Einschätzung der resultierenden Skieigenschaften erfolgt üblicherweise durch Experten in Fahrversuchen. Mit der neuen Messmethode wollen die Chemnitzer Wissenschaftler klären, welche Belastungsart entscheidender ist. „Wir versuchen anhand objektiver und reproduzierbarer Messwerte herauszufinden, welche Auswirkungen die Torsions- und welche die Biegeschwingungen auf das Fahrverhalten der Ski tatsächlich haben“, fasst Stefan Schwanitz, Wissenschaftlicher Mitarbeiter der Juniorprofessur Sportgerätetechnik an der TU CHemnitz zusammen.
Elastische Eigenschaften unter der Lupe
In welchem Aufbau Alpinski gefertigt werden, hängt vom Hersteller und der Zielgruppe des Produktes ab. „Da hat eigentlich jeder seine eigene Philosophie“, berichtet Schwanitz und ergänzt: „Unsere Messmethode lässt sich aber bei allen Materialkombinationen anwenden.“ Das Chemnitzer Messverfahren arbeitet mit einer geschickten Anordnung und Verschaltung von Dehnungsmessstreifen, die Formänderungen an der Oberfläche von Bauteilen erfassen.
Dabei registrieren sie Torsions- und Biegeschwingungen getrennt voneinander. Torsion beschreibt dabei die Verwindung des Skis um seine Längsachse, Biegung meint die Verformung um die Querachse. „Die gezielte Verbesserung der elastischen Eigenschaften ist ein wesentliches Kriterium bei der Entwicklung eines Alpinskis. Letztendlich handelt es sich dabei um ein Optimierungsproblem zwischen den Eigenschaften Steifigkeit und Dämpfung“, so Schwanitz.
Messstreifen auf der Skischaufel
Für die ersten Messungen statteten die Forscher einen Riesenslalom-Rennski auf der Skischaufel mit jeweils fünf witterungsbeständig abgedeckten Dehnungsmessstreifen für Biegung und Torsion aus. Mit Hilfe mobiler Messtechnik ist es so möglich, im Feldversuch die Ausbreitung von Schwingung in verschiedenen Fahrsituationen zu erfassen und zu analysieren.
Schwanitz berichtet: „Erste Fahrversuche in einer Skihalle belegten die Funktionsfähigkeit der gewählten Methode und gaben Aufschlüsse über die Dämpfungseigenschaften des untersuchten Skis in Abhängigkeit der Schwingungsrichtung.“ Derzeit entwickeln die Wissenschaftler das Messsystem
für andere Anwendungen weiter. „Natürlich sind wir auch jederzeit für Kooperationen mit Skiproduzenten offen, die sich für unsere Messmethode und -ergebnisse interessieren“, so Schwanitz.
(Technische Universität Chemnitz, 10.03.2009 – NPO)
