PK zamieszane w Olimpijskie medale naukowiec z Politechniki w tle sportowego sukcesu

Badania we współpracy z Polskim Związkiem Łyżwiarstwa Szybkiego, firmą Alone in Drag oraz Instytutem Sportu prowadził dr inż. arch. Łukasz Flaga z Laboratorium Inżynierii Wiatrowej PK. Na potrzeby analiz w tunelu aerodynamicznym Politechniki powstały manekiny imitujące łyżwiarza w skali 1:1, stworzone na bazie skanów 3d jego sylwetki i charakterystycznych pozycji przyjmowanych w trakcie zawodów sportowych.

To na nich można było testować konfiguracje sprzętowe nie zakłócając normalnego rytmu treningowego zawodnika. – Bardzo się cieszymy, że nasza inżynierska wiedza naukowa i zaawansowane narzędzia badawcze laboratorium Politechniki mogły pomóc w odniesieniu tego sukcesu. Oczywiście medal olimpijski to w przede wszystkim wielkie osiągnięcie zawodnika i jego sztabu oraz osób współpracujących, m.in. z firmy Alone in Drag, ale ten przykład pokazuje jak na dłoni, że na najwyższym sportowym poziomie, gdy o wyniku decydują tysięczne części sekundy, nauka może pomóc je „urwać” – mówi Łukasz Flaga.

 Współpracę z  Polskim Związkiem Łyżwiarstwa Szybkiego nawiązaliśmy dzięki wcześniejszym wspólnym projektom z firmą Alone in Drag, z którą pracowaliśmy m.in. nad budową stanowiska pomiarowego dla kolarzy torowych – wspomina dr inż. arch. Łukasz Flaga. Na przełomie wakacji ubiegłego roku naukowiec Politechniki Krakowskiej otrzymał pytanie o możliwość wykorzystania wiedzy i narzędzi badawczych Zespołu Laboratorium Inżynierii Wiatrowej Politechniki Krakowskiej na potrzeby udoskonalenia sprzętu reprezentanta Polski w łyżwiarstwie szybkim. Czasu było bardzo mało, ale wyzwanie podjęto.

– Praca badawcza dla Polskiego Związku Łyżwiarstwa Szybkiego dotyczyła pomiarów oporu aerodynamicznego łyżwiarza Władimira Semirunnija w kilku charakterystycznych pozycjach, w różnych kombinezonach oraz w różnym wyposażeniu sportowym czyli kaskach i goglach – mówi dr inż. arch. Łukasz Flaga. I opisuje:

– W pierwszym etapie projektu badawczego wykonano skan 3d Władimira w najbardziej charakterystycznych pozycjach. Następnie przeprowadzono „mobilizację”, tzn. w ramach modelu 3d wprowadzono cyfrowy szkielet oraz zmodyfikowano czyli poprawiono elementy pozycji takie jak położenie głowy, dłoni itd. Na bazie tych plików zaprojektowano trzy manekiny - stalowy szkielet oraz poszczególne formy fragmentów ciała w druku 3d. Potem wykonaliśmy manekiny w skali 1:1 i umieściliśmy je na stanowisku badawczym w tunelu aerodynamicznym Laboratorium Aerodynamiki Środowiskowej Politechniki Krakowskiej. Najważniejszym urządzeniem pomiarowym była tu 6-składnikowa waga tensometryczna, czyli zaawansowane narzędzie do analizy obciążeń aerodynamicznych – jednoczesnego pomiaru wszystkich sześciu składowych obciążeń działających na badany obiekt, m.in. siły nośnej, siły oporu, siły bocznej oraz momentów zginających.

Manekiny imitujące postać Władimira Semirunnija badano w rożnych kombinezonach i – co ciekawe – w różnych kaskach, choć łyżwiarze szybcy nieczęsto w nich startują. Na ten element wyposażenia reprezentujący Polskę panczenista zdecydował się podczas olimpijskiego startu, czym wyróżniał się w Mediolanie wśród rywali ścigających się z nim na 10 000 metrów.

– Ostateczne decyzje o tym z czego skorzystać podejmuje zawsze zawodnik i jego sztab. My, we wspólnym projekcie badawczym, spośród wszystkich przypadków, które poddaliśmy analizom wskazaliśmy te, dla których – biorąc pod uwagę zakresy prędkości oraz pozycje w jakich będzie się poruszał – uzyskano najmniejszy opór aerodynamiczny. Na ten pozytywny efekt wpływ miały w szczególności kask z goglami oraz strój, ten sam, w którym sportowiec wystartował na igrzyskach olimpijskich. Sam kask podczas jazdy długodystansowej według naszych obliczeń mógł dawać różnicę między 0,25 a 0,4 sekundy na kilometr – mówi dr inż. arch. Łukasz Flaga.  – Co ciekawe, dla pewnych pozycji oraz zakresów prędkości kask miał negatywny wpływ, natomiast dla innych pozytywny. Zalecenia z naszych prac badawczych, prowadzonych wspólnie ze specjalistami z Alone in Drag oraz Instytutu Sportu, zostały wykorzystane w planach treningowych i startowych. Wierzymy, że przyczyniły się do uzyskania medalu.

Efekty badań w krakowskim laboratorium Politechniki zachęcają do  kontynuowania naukowo-sportowej współpracy. – Jesteśmy na nią otwarci. Mamy dobry punkt wyjścia do bardziej zaawansowanych badań już w perspektywie kolejnych igrzysk olimpijskich. Bez naukowego wsparcia trudno dziś o osiągnięcie  sukcesów w sporcie, coraz więcej zawodników, trenerów i federacji to rozumie. Politechnika Krakowska współpracuje tylko w ostatnim roku w zakresie badań aerodynamicznych m.in. z Polskim Związkiem Narciarskim, kolarzami torowymi, triathlonistami – mówi dr inż. arch. Łukasz Flaga.

Laboratorium Aerodynamiki Środowiskowej, w którym prowadzone są badania dla sportowców, to unikatowe w skali światowej narzędzie do badań w zakresie inżynierii wiatrowej, inżynierii śniegowej i inżynierii środowiska, dotyczących m.in. przewietrzania miast, transportu zanieczyszczeń, dynamicznego oddziaływania na smog, systemów wymiany i regeneracji powietrza, analiz wpływów środowiskowych i klimatycznych (takich jak gwałtowny wiatr, nawalne deszcze czy obfity śnieg) na konstrukcje, budynki oraz bezpieczeństwo ludzi w nich. Można tu też testować innowacyjne rozwiązania dla energetyki wiatrowej, rynku materiałów i produktów budowalnych oraz np. rozwiązania wspomagające motoryzację (systemy LIDAR, pakiety aerodynamiczne, etc.). Nowe centrum badawcze PK jest również gotowe do podejmowania niestandardowych wyzwań inżynierskich, w tym właśnie pomagania sportowcom czy służbom ratowniczym.