Faster, Higher, Stronger…

kuggen12-1.jpg
Jag och ett 60-tal andra spenderade hela fredag eftermiddag i “kuggen” på Lindholmen. det var Chalmers som hade bjudit in för att se om man skulle kunna samverka med segelsporten.

Chalmers har sedan ett par år så kallade styrkeområden. Det är områden där Chalmers skall ta ansvar genom gränsöverskridande forskning, utbildning och innovationskraft. Ett av dessa är materialvetenskap där man identifierat en handfull idrotter där man skulle kunna applicera sin forskning.

Faster, Higher, Stronger…
The Olympic motto is suitable to describe also the interaction between science and sports. There are numerous examples of how advances in materials technology drive the evolution of many sports. In tennis, the dominance of the serve has resulted from the improvements in racket construction, including a reduction in mass and an increase in stiffness. In swimming, suits designed on the hydrodynamics of a shark’s skin helped swimmers break world records in an unprecedented way.

At the same time, sports is a main driver for the evolution of new and improved materials, given the large number of athletes willing to try new solutions in their aim for improved results and the significant commercial potential of successful sports materials. Engineers work with equipment design, lab experiments and testing, computational modelling and field testing, together with governing bodies and athletes.

Chalmers and the University of Gothenburg are now establishing collaborations with companies and representatives from the Swedish sports movement. The collaborations span a range of sports, including:

-Swimming
-Cycling
-Sailing
-Running

Contacts between Chalmers, the University of Gothenburg and the sports movement are now being established. Several Areas of Advance at Chalmers are involved (Materials Science, Transport, Information and Communication Technology), as well as the research institutes (IMEGO), the IT University and the Sahlgrenska Academy. The Västra Götaland Region also supports the initiative.

The work now proceeds with a series of workshops dealing with different sports.

kuggen12-2.jpg
Det var en kul mix av forskare, professorer, studenter och seglare. Johan Barne pratade om prestandaanalys, andra tog upp OS-klasser, materialutveckling, produktionsteknik och segeltester. Vi hade också Thomas Rahm, Karin Söderström och Emil Cedergård som visade hängteknik på scen.

kuggen12-3.jpg
Lars Larsson är ju en legend inom hydrodynamik, och andra från Chalmers pratade material, biomekanik och annat som kunde vara av intresse för seglingen. Det visar sig också att det händer mycket på Idrottshögskolan och inom regionen där det finns möjlighet att involvera seglingen.

Dessutom var det mycket intressanta diskussioner över gränserna. Nedan några av mina och andras reflektioner.

Det är viktigt att det finns en mottagare som vill vara världsledande. Båtbyggarna har det deppigt, vi har inga storbåtsprojekt här hemma och jag vet inte vilka resurser och ambitioner OS-seglarna har? På sikt så kan man säkert ta bra koncept ut i världen (till AC eller VOR), men skall de initieras så måste det finnas en bra grogrund här hemma.

Till exempel är ju Johan Barne antagligen bäst i världen på det han gör för Telefonica eller TP52:or. Hur kan vi ta tillvara det lokalt i en OS-satnsing? Är det pengar, eller tror vi lite mer på känsla?

Det talades en del om behovet av en eldsjäl som kunde jobba i gränsskiktet mellan idrott och akademi.

När det gäller material så ligger Chalmers långt framme inom nanoteknolog och grafen. Även avknoppningen Oxeon borde kunna leverera sitt kofiberkoncept till marina tillämpningar. Eller så är det så att fokuset för material skall vara hållbarhet snarare än prestanda. En 49er är bra i ett år innan man bör byta. Vad skulle det innebära för bredden om man kunde bygga båtar som höll bättre för hantering?

En bra idé vore att ordna “prova på”-segling för duktiga forstaker och studenter för att de själva skulle kunna identifiera områden där det fanns möjlighet att göra något.

Det pratades mycket fysiologi och biomekanik. Segling är en sport som går hårt åt kroppen, framförallt knän när man hänger. Här finns det redan mycket kompetens i stan, och man skulle till exempel kunna bygga en hängbänk och koppla det till den vågsimulator som Chalmers har. Nästa steg är väl att simulera vågorna i Weymouth eller Perth? Man skulle säkert kunna mäta på seglarna “live” för att hjälpa dem att disponera sin energi.

I samband med detta så kom också kläder upp. Inom många sporter experimenterar man med kläder som hjälper till att forma musklerna eller för att underlätta återhämtning mellan simningslopp. Har detta provats inom seglingen?

En parallell fanns på sjöbefälskolan där man inom human factors tittade på beslutsfattande under trötthet, något som jag tyckte var intressant ur ett havskappseglingsperspektiv. Och viss skulle detta kunna vara en faktor även under en lång OS-regatta eller shprthandedrace, även om det säkert är mer psykologi än Chalmerskompetens som behövs.

I efterhand tittade jag på Nationella forskarskolan i idrottsvetenskap (NFI) som har delar av sin verksamhet i Göteborg. Framförallt med en helt ny Idrottshögskola. Där finns flera områden som skulle kunna samverka med seglingen. Kanske skulle någon på Sport Management-programmet ta sig an seglingen…

Imego-institutet var representerade och de är duktiga på sensorer. Hur skulle man kunna visualisera race på ett bättre sätt, inklusive det som sker med seglarna ombord.

Många kul idéer, och nästan hälften av deltagarna kunde tänka sig att vara involverade i ett fortsatt arbete vilket kändes väldigt positivt.

More from our site

13 Comments

  1. Erik Barkefors Mar 25, 2012 Reply

    Kul med turbulensstimulator. Påminner mig om de smärgelduksremsor vi limmade på vardera sidan av masten i slutet 70 och början 80-tal. Chalmers variant kanske har chansen att fungera mer vetenskapligt…

  2. UZ Mar 26, 2012 Reply

    Är det någon som kan förklara hur dessa ska sitta och vilken effekt får man av dessa.
    Ser på Raketens hänvisade sida att det finns olika varianter 60-90 grader och pärlor.
    Berätta för en nyfiken.

    • Raketen Mar 26, 2012 Reply

      Hej!
      Det är rätt så komplicerat, men ändå inte.
      I stort, handlar det om att man vid vissa anfallsvinklar, mot luftens strömning, får man avlösning från profilen. Exempelvis en vingprofil, mastprofil ect.
      Genom att bryta den laminära luftströmen och skapa en turbulent ström, som bättre följer gränskiktet (luften absolut närmast profilen) så skapar man ett bättre totalt luftflöde över profilen.
      Turbulent strömning har betydligt högre motstånd än laminär. Men en avlöst luftström är absolut ingenting man vill ha.
      Så, genom att försätta den laminära strömningen till turbulent, strax innan avlösningspunkten, så skapar man ett totalt sett bättre flöde med mindre motstånd.

      Vart man ska placera turbulatorer, brukar man simulera i CFD program.
      Ett annars enkelt och praktiskt sätt, är att smeta lite skitig olja på profilen.
      Det visar tydligt var man ska sätta en turbulator.

      Nu tror jag att det är rätt meningslöst på en segelbåt. Dessutom vill man inte skita ner seglen med olja. :)
      Effekten är nog 99.9999999% psykologisk. (iof inte helt oviktigt)
      En mast svajar i alla möjliga vinklar beroende på sjögång, vindskiften som man reagerar för sent på osv. Dessutom ändrar ju luftströmmen anfallsvinkel med höjden, pga. vindgradienten. Så hitta en optimal placering är nog i det närmaste omöjligt på en segelbåts mast.
      Det är nog bättre att hålla masten ren från skit. Plocka bort allt onödigt som stör luftströmmen.

      Annars kan det vara effektivt att göda railgubbsen med hamburgare och pommes innan race. Slipa och polera köl, botten osv. Ger garanterat 1000
      gånger mer prestanda förbättring.
      Trimma seglen snabbare och bättre är en bra grej det med….tror jag! ;)

      Men det är klart..prylar är kul! :)

      Bästa masten är nog en smal, roterande mast. Droppformad mast i kol, där seglet fästs i bakre smala spetsen. MUMS!

      Vill man förkovra sig mer. Så finns det mycket intressant läsning i länken nedan.
      http://www.standardcirrus.org/Turbulators.php

    • Gustaf Dyrssen Apr 14, 2012 Reply

      det finns 2 olika mål. Den ena är att “trolla” bort övergången mellan mast och segel (lägger man en liten turbulent matta så kommer den totala motståndet att minska.) Som Raketen skriver kan man även ha en roterande mast som vi har på F18. Då får man dessutom några andra fina funktioner där total djupet sätts med mast rotations arm samt att mast toppens svikt kommer bestämmas efter hur man vrider masten. det gör att man kan få ut mer kraft i vågor ur storen.

      Den andra funktionen är att böja luften maximalt över segel planet vilket Raketen beskriver. Det finns en uppsjö av olika sätt att göra det och “knepen” rör sig om allt från små vortex generatorer (sne ställda metall bläck) till att ha ett luft insläpp mitt på ving planet. Du ser vanligtvis vortex generatorer på översidan av flygplans vingar där dom skapar en liten vortex som klarar av att böja ner efter vingen även når klaffarna är nere i låg landnings fart. Den lilla vortex strömmen drar då med sig ner även den andra luften och vips har du böjt även den utan avlösning från vingen. En annan väg att gå är som BOR 90 när dom hade en spalt mellan huvud elementet och den aktre delen (flapsen), den nya luften som kom in i spalten klarade att dra med sig den luft som även flödade runt huvud elementet och böja den mer än annars möjligt.

      Så 2 funktioner: minska motståndet eller böja luften mer för ökat effekt utag. Ju mer du böjer luften och ökar tryck skillnaderna desto mer måste du göra för att minska drag . På F18 kör vi tex topp lattan helt stum för att skapa något som i mesta möjliga mån liknar vinglets.

      MVH,

  3. Alex ekberg Mar 26, 2012 Reply

    har för mig att en liknande störning på bulben (torpedbulb) ger ett mer effektivt kölblad.
    Nu väntar vi bara på Jimmys kommentar i frågan ;) Upplys oss!!

  4. Misilen Mar 26, 2012 Reply

    På slutet av 60-talet lackade man masten på framkanten och strödde sand på den, detta i OK-jollen. Inspirationen kom från OS 1968 där detta blev mode! Intressant att det kommer upp igen;-)

  5. Tomas Kaminskas Mar 26, 2012 Reply

    Any chance to see these presentations here online?

    • Author
      Peter Gustafsson Mar 26, 2012 Reply

      We’re waiting for the presentations. They will be online soon.

  6. Author
    Peter Gustafsson Apr 13, 2012 Reply

    Forskningsbara idéer från Seglingsworkshopen 2012-03-23 – Lars Larsson

    1. Friktionsminskning genom flexibla ytor. Detta är en 60 år gammal idé som dödförklarades för 30 år sedan, men har återuppstått under de senaste 10-15 åren. Man har nu visat motståndsminskningar på ca 10%. Kräver matchning av ytans elastiska egenskaper och de turbulenta tryckfluktuationerna i gränsskiktet. Idealiskt samarbetsprojekt inom Chalmers mellan Materialteknik och Hydromekanik (Institution för Sjöfart och marin teknik ) och/eller Strömningslära (Inst för Teknisk mekanik). Detta är grundforskning av stor betydelse i de flesta strömningssammanhang. Är ej explicit förbjudet i kappseglingsreglerna, men bör kollas av regelexpert.

    2. Turbulensstimulatorer på masten. Tidigare försök på Chalmers har visat en signifikant förbättring av strömningen kring en Starbåtsmast med en liten stimulator på framkanten. Detta var för 30 år sedan. Idén användes aldrig eftersom den möjligen bröt mot Starbåten regler. Bör kollas vad som gäller i andra klasser. Här kan finnas en god potential.

    3. Datainsamling ombord. Detta är standard i America’s Cup och VOR. Vi har en av världens främsta experter i Sverige: Johan Barne. Utnyttja honom! Exempel på data som kan samlas in och analyseras:
    a. Fysiologiska data, typ energiförbrukning, utmattning, belastningar på knän, etc. Fråga Karin Söderström om andra viktiga data av detta slag.
    b. Fart, krängning, avdrift som funktion av skotning, segelform, besättningens position, hängställning etc
    c. Seglets form genom fotografering i vertikalled (system finns att köpa)
    d. Trycksensorer i seglen för optimering av formen
    e. Johan kan säkert föreslå mer.

    4. Bygg jollesimulator. Utveckla den statiska hängbänken till en dynamisk simulator där båtens rörelser simuleras, liksom krafter i skot och rorkult. Använd simulatorn för fysiologiska mätningar enligt 2.a, men under mer kontrollerade förhållanden.

    5. Teoretisk optimering av hängställning. Använd mätta rätande moment från hängbänken (statiska eller dynamiska) för att beräkna båtens fart med så kallat VPP. (Velocity Prediction Program). Prova olika hängställningar och beräkna motsvarande fart. Sannolikt ger den jobbigaste ställningen mest fart. Seglaren kommer dock inte att orka en hel bog. Därför måste antagligen en lättare ställning användas ibland. Optimera detta med hänsyn till seglarens kondition.

    6. Släpförsök för optimering av trimläge och krängning. De olympiska båtarna är små nog att rymmas i SSPAs släpränna där man kan mäta motståndet mycket noggrant. Undersök optimalt trimläge och krängning för minsta motstånd vid alla aktuella farter. Räkna ut hur besättningen skall placeras optimalt i alla vindstyrkor.

    7. Utnyttja toleranserna. Alla båtar och utrustning har vissa toleranser. Gå igenom dessa för alla båtar, centerbord (kölar) och roder och se hur man bör ligga för maximal prestanda. Gäller speciellt centerbord och roder, som lätt kan justeras.

    8. Optimering av undanvindssegel. North har bra program för optimering av krysstället, men det är betydligt svårare att optimera ett undanvindssegel, vars form kan variera mycket mer. Gäller både seglets sydda form och dess skotning. Här pågår redan en hel del forskning, men ingen i Sverige. Optimeringen kan göras antingen med numeriska metoder (troligen enda möjligheten i Sverige), eller med vindtunnelförsök.

    9. Moderna material i skrov, segel, rigg, centerbord och roder. Troligen är möjligheterna att använda exotiska material starkt begränsade i klassreglerna. En genomgång bör göras. Kolfiberkompositer är etablerade. Nya nanomaterial (kolnanorör, grafen)??

    10. Psykologiska faktorer. Forska på sambandet spänning-utmattning- beslutsfattande in en kappseglingssituation.

    Forskningsbara idéer – Anders Sjören

    Material
    1. Förbättring av mekaniska egenskaper genom tillsats av kolnanorör, grafen, etc. (nanomaterial).
    2. Självläkande material
    3. Smarta material (t.ex. kolfiberkomposit med batterifunktion som SICOMP arbetar med).
    4. Optimering av ytegenskaper (hårdhet, mönstring, etc.)
    5. Förbättrad UV-beständighet på fiber- och matrismaterial (vissa typer).
    6. Användning av termoplastkompositer
    7. Användning av hybridmaterial

    Mätning
    1. Ingjutning av optiska fibersensorer för kontinuerlig mätning av töjningar/spänningar, detektering av skador, etc. (mycket finns gjort inom flyg!)
    2. Användning av akustisk emission för att detektera mikrosprickbildning (mycket finns gjort inom flyg!)
    3. Användning av värmekamera för att studera skadeinitiering
    4. Studera spänningar och töjningar i skrov, mast, roder, centerbord, mm, genom instrumentering.
    5. Ingjutning av sensorer och aktuatorer för att skapa smarta material / smarta produkter.

    Forskningsbara idéer tillägg – Christian Finnsgård

    1. Krängförutsättningar för olika klasser. ”Bör”-egenskaper (fysiska) för att få effektivt rätande moment för olika klasser.

    2. Hur ”pumpa” effektivt? Flera klasser tillåter nu dynamisk framdrift av båtarna. Nya tekniker utvecklas inom detta. Teoretiskt perspektiv hur man bör gå tillväga för att få strömning och framdrivning på rätt sätt. Nya material som krävs för detta? Tex ostagad mast som tar hänsyn till detta. Många aspekter finns på detta. Mycket relevant nu och inom ett par år framöver. Kan kopplas till biodynamik och utmattning hos utövare.

    3. Finns fler…

  7. Author
    Peter Gustafsson Apr 13, 2012 Reply

    Ämne: ALINGHI – Hemligheten bakom segern o Volvo Ocean Race 2007

    Bäste segelintressent. VV SPRID DENNA INBJUDAN !!!!!!!

    Den serie Workshops inom idrott som Chalmers nu genomför i 7 olika idrotter fick sin inspiration i höstas av en spännande Chalmerist Jan-Anders Månson som leder verksamheten i ett mycket välrennomerat SportforskningsInstitut Lausanne.

    Han ingår bla i VINNOVAs styrelse, är rådgivare till Lunds Universitet och är i Gbg 16 – 20 april för att delta i utvärderingen av de 8 styrkeområden som numera utgör kärnan i Chalmers Forskning. Dessutom umgås han varje vecka med IOK – Int Olympiska Kommitten. I bilagan framgår CV för denne spännande man.

    Då han var ansvarig för FoU och stora delar av tekniken i den Schweiziska båten ALINGHI som skrällvann 2007 erbjöd han sig under senaste veckoslutet berätta om framgången och dess orsaker nu på måndag 16/4. Mycket berodde på Jan-Anders eminenta kunnande om Kompositer.

    Vi nappade på erbjudandet trots det korta varslet.

    DÄRFÖR ORDNAR VI ETT EXTRAINSATT INFOMÖTE

    M Å N D A G M O R G O N 16/4 KL 0745 – 0845
    Kaffe och bulle serveras från 0730.

    I KONFERENSCENTRAT CHALMERS KÅRHUS I SAL
    ASCOM ( intill Runan ).

    ANMÄLAN SENAST FREDAG KL 12 TILL ulfg@tbsg.se

    VV sprid denna inbjudan till intresserade.

    OBS !! VID FÄRRE ÄN 15 ANMÄLDA GENOMFÖRS I N T E ARRANGEMANGET OBS !!

    Detta meddelar vi på mail söndag kl 12. Vv ange mailadress dit Du vill ha detta besked.

Leave a reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

*

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>