Urheilututkijat käyttävät suunnittelussaan myös hydraulisia kone-elementtejä. Erityisesti analysoitaessa tiettyjen harjoituslaitteiden nopeusvoimaa. Koska pääteasennoissa voi esiintyä suuria voimia, Tübingenin yliopiston liikuntatieteiden instituutti luottaa säädettäviin teollisiin iskunvaimentimiin ihmisen ja koneen suojaamiseksi.


Tübingenin urheiluinstituutti on jo yli 180 vuoden ajan ollut kiinteä osa Saksan yliopistomaailmaa. Yli 50 tutkijaa tutkii ja opettaa nykyään suorituskyvyn, terveyden ja kasvatuksen keskeisiä aiheita. Tutkimuksen kirjo ulottuu lahjakkuuksien kehittämisestä ja urheilukilpailujen suunnittelusta kouluopetukseen ja yksilölliseen terveyden edistämiseen. Osastoa III, joka keskittyy biomekaniikkaan, liikuntaan ja harjoittelutieteeseen, johtaa professori Veit Wank. Hänen tiiminsä käsittelee muun muassa urheiluliikuntasekvenssien analysointia ja optimointia. Harjoittelutieteellisessä tutkimuksessa keskitytään voimakyvyn diagnosointiin yksittäisissä urheilulajeissa. Lisäksi yleisurheiluliiton joukkueiden ja joukkueiden lahjakkaat urheilijat saavat tukea suorituskykydiagnostiikassa.



Testilaite liiketekniikan ja nopeusvoimien arviointiin

Instituutissa on jo vuosia kehitetty erilaisia harjoituslaitteita tätä tarkoitusta varten. Niin sanottu "iskuheiton harjoitus- ja testauslaite" on suunniteltu ensisijaisesti keihäänheittoa ja käsipalloa varten. Iskuheitto ei ehkä ole enää niin tuttu, mutta monilla nuorten kansallisissa peleissä osallistujilla on jo ollut iskupallo kädessään. Käsipallossa iskuheitto on kaikkien heittojen perustekniikka, ja yleisurheilussa käytetään termiä "suora heitto" keihäänheiton synonyyminä ja perustana. Molemmissa tapauksissa urheilijat rakentavat kaarijännityksen maksimaalista kiihdytysmatkaa varten. Heittovaiheessa takimmaisen painejalan aktiivisella käytöllä ja siihen liittyvällä työnnöllä heittokäden puoleinen lantio viedään eteenpäin, mikä jännittää ylävartaloa. Tämä prosessi ja olkapään, kyynärpään ja heittokäden tietoinen peräkkäinen käyttö optimoi heittovälineen kiihtyvyyden. Tämä liiketekniikka maksimoi heittovälineen eli pallon tai keihään tai tässä tapauksessa heittokelkan lopullisen nopeuden. Liikeasentojen ja heittäjien asentojen samanaikainen tarkastelu videolla sekä vastaavat arvot kelkan asennolle, kelkan nopeudelle ja kiihtyvyydelle helpottavat liiketekniikan ja fyysisten kykyjen, erityisesti heittäjän nopeuden, arviointia. Vastaavaa harjoituslaitetta käytetään Tübingenissä ensisijaisesti testaustarkoituksiin. Professori Wank ja hänen tiiminsä käyttävät sitä nopeusvoimaarvojen tarkistamiseen. Urheilututkija selittää: "Pitkään joukkueessa olleiden urheilijoiden kohdalla voimme sen avulla myös tarkistaa, onko viime viikkojen ja kuukausien harjoittelusisältö valittu oikein. Koska testi- ja harjoituslaitteella tehtävät mittaukset tuottavat heittoliikkeiden vuoksi yhä uudelleen suuria inertiaalivoimia, tarvitsemme sopivia vaimennusratkaisuja jarrutukseen ylä- ja alapääasennoissa, jotka mahdollistavat järjestelmän pitkän käyttöajan ja tarjoavat samalla mahdollisimman suuren suojan testihenkilöillemme."


Suunnitteluinsinööri valitsee joustavat vaimentimet kaltevaa tasoa varten

Kun professori Wankilla oli jo hyviä kokemuksia ACE Stoßdämpfer GmbH:n ratkaisuista reisilihasten suorituskyvyn mittaamiseen tarkoitettua testi- ja harjoittelulaitetta varten, hän kääntyi Langenfeldin kaikenlaisten vaimennusratkaisujen asiantuntijoiden puoleen iskunheiton harjoittelu- ja testauslaitteen suunnitteluvaiheessa. "Tutkin internetistä ja ACE:n kuvastosta muokattua sääripuristinta isometrisiä ja dynaamisia jalan ojennusliikkeitä varten. Loppuasennossa 25 kilosta 200 kiloon painavia massoja, joita kiihdytetään noin 3-5 metrin sekuntinopeudella, on jarrutettava noin 0,5 metrin sekuntinopeudella tapahtuvassa iskussa. Vaikka tuolloin testaamamme MA64150-vaimennin ei teknisesti selviydy tästä alueesta, hidastaminen toimii empiirisesti hyvin. Iskuheiton aikaisten voimien vaimennuksen osalta soitin myös ACE:n asiakaspalveluun varmistaakseni asian", professori Wank raportoi. Tämän testilaitteen rakenne koostuu pääasiassa lineaarikiskojen avulla rakennetusta kaltevasta tasosta, jossa on lineaarisesti ohjattu kuormavaunu. Siihen voidaan asentaa joko keihäänvarsi tai heittopallo. Tavoitteena on maksimoida kelkan kiihtyvyys joko seisoma-asennosta tai alkuliikkeellä tasoa pitkin, kuten kilpailuhypyssä. Kelkka kulkee 4,5 metrin matkan. Vähän ennen rakenteen korkeimman kohdan saavuttamista ja palatessaan lähtöasentoon kiihdytetty kelkka hidastuu teollisen iskunvaimentimen avulla ja syöksyy sitten takaisin alas kaltevaa tasoa pitkin. Tübingenin rakenteen erityispiirteenä on, että tasoa voidaan säätää portaattomasti 0-35 asteen kulmasta yksittäisten urheilijoiden erityisvaatimusten mukaan. Esimerkiksi käsipallossa tarvitaan tasainen heittokulma, kun taas keihäänheitossa tarvitaan jopa 35 asteen kulma. Verrattuna muihin ratkaisuihin, kuten teräsjousiin tai kumivaimentimiin, ACE:n käyttämät komponentit ovat huomattavasti laadukkaampia ja kestävämpiä. Kokemus, jonka urheilututkija jakaa haastattelussa: "Kuten jalkojen ojennusliikkeiden hidastamisessa, säädettävät vaimentimet toimivat hyvin myös heittoliikkeiden hidastamisessa. Suunnittelussamme olemme asentaneet toisen vaimentimen kuormavaunun paluuliikettä varten. Tämä on hieman ylimitoitettu, mutta alun perin kokeillut halpisratkaisut eräänlaisella ovenpysäyttäjällä eivät toimineet, siksi suurempi investointi. Vaikka tämä on budjettiimme nähden huomattava, se on niin vankka, että investoin siihen turvallisuusnäkökohdat ja vastuun koehenkilöitä kohtaan huomioon ottaen. Kuten kävi ilmi, se oli hyvä päätös. Olemme testanneet asetuksia vain vähän, ja komponentit ovat sen jälkeen toimineet ilman suurempia ponnisteluja tai ongelmia. Vaimentimia ei kuitenkaan käytetä alan standardien mukaan kovin usein, sillä testilaitteita käytetään vain tutkimuksissa, joita tehdään noin kahdesta kolmeen kertaa vuodessa yhdestä kolmeen viikon mittaisina jaksoina."


Vaimentimet pysyvästi vakaita, lineaariset kiskot eivät aluksi

Tübingenissä käytetyt teollisuusvaimentimet kuuluvat ACE:n MAGNUM-sarjaan. Markkinoille tulostaan vuonna 2000 lähtien sitä on pidetty teollisuuden iskunvaimennustekniikan keskikokoisten iskunvaimentimien vertailuluokkana. Nämä hydrauliset kone-elementit vaimentavat liikkuvien massojen voimat koko iskun ajan mahdollisimman lyhyessä ajassa ja muuttavat liike-energian lämmöksi, joka haihdutetaan ulkoiseen ympäristöön. Käyttäjät hyötyvät teollisuudessa jatkuvaan käyttöön suunniteltujen laitteiden kestävyydestä ja kestävyydestä kehittyneen tiivistepaketin, karkaistujen ohjauslaakereiden ja integroidun kiinteän pysäytyksen ansiosta. Kompaktit koot ja aiempiin ratkaisuihin verrattuna laajennetut massa-alueet antavat suunnittelijoille enemmän liikkumavaraa vaimentimen koon ja koneen suorituskyvyn hyödyntämisen suhteen. Tämän sarjan erityispiirre on, että valinnaisesti on saatavana itsesäätyviä tai säädettäviä tyyppejä M33-, M45- ja M64-kierteillä. Professori Wank ja hänen tiiminsä Tübingenissä hyödyntävät myös heittoanalyyseissä käytettyjen MA4575EUM-vaimentimien etu- ja alapuolen säädettävyyttä. Koska kelkkojen kokonaispainot, joita on liikuteltava 1,7 kilogrammasta enintään 25 kilogrammaan, ja kiihtyvyysnopeudet, jotka ovat jopa 13 metriä sekunnissa harjoitus- ja testilaitteella tehdyissä mittauksissa iskuheittoa varten, tulivat kyseeseen ainoastaan säädettävät tyypit. Urheilututkija ja suunnittelija kertoo jälkikäteen: "Luotin vaistooni ACE-iskunvaimentimien mahdollisten säätöarvojen suhteen, ja lopulta minulla oli luultavasti hyvät mahdollisuudet kokeilla ja erehtyä. Olemme joka tapauksessa tyytyväisiä ratkaisuun. Meillä ei koskaan ollut ongelmia vaimentimien kanssa, ne olivat aivan muualla. Heittokoelaitteen kanssa jouduimme vaihtamaan alun perin asennetut ja ei aivan halvat lineaariset kiskot erittäin kalliiseen versioon jo yhden kokeilun jälkeen. Ensimmäisten kiskojen kanssa pallot irtosivat laakereista. Ne eivät yksinkertaisesti kestäneet iskuanalyysin korkeita nopeuksia. Uudet ovat toimineet siitä lähtien, vaikka käytämme analyyseissämme pääasiassa 1,7 kilon ja 5 kilon välisiä kuormia, jotta kaikkea voidaan edelleen tarkastella termillä suurnopeusvoima."

Suuri energianvaimennus ja integroitu melusuojaus

Kalvosäiliöllä varustetun tiivistystekniikan lisäksi tässä kuvattujen iskunvaimentimien vakaudesta vastaa kiinteä runko, jossa ei ole pidätinrengasta, joka estää vuodot ja vaimentaa yli 50 prosenttia enemmän energiaa kuin muut iskunvaimennusmallit. Se, että MAGNUM-tyyppien rakenne on entistäkin kompaktimpi kuin aiempien ACE-mallien, osoittautuu eduksi erityisesti yhä pienemmissä automaatiokoneissa. Vaimentimet, joiden iskunpituus on 73,9 millimetriä, soveltuvat tehollisten massojen hidastamiseen 70 kilogrammasta aina 15 000 kilogrammaan asti, ja energianvaimennus iskunpituutta kohti on jopa 1300 newtonmetriä. Teollisuussovelluksissa voidaan saavuttaa 146 000 newtonmetriä tunnissa jatkuvassa käytössä, jolloin tätä arvoa voidaan nostaa entisestään öljysäiliön avulla nesteiden lämmöntuottoa varten ja lähes kaksinkertaistaa, kun käytetään öljykiertoa. Laaja valikoima lisävarusteita ja liitäntäosia takaa yksinkertaisen integroinnin olemassa oleviin malleihin ja laajan valikoiman mahdollisia sovelluksia. Esimerkiksi kaikkia professori Wankin Tübingenissä asentamia MAGNUMeja käytetään polyuretaanista valmistettujen erityisten iskupäiden kanssa. Tämä johtaa jopa 7 desibelin melun alenemiseen intensiivisissä jalkojen ojennus- ja heittokokeissa, ja yhdessä ihmiselle ja koneelle hellävaraisten vaimennusominaisuuksien kanssa sitä voidaan kutsua suureksi menestykseksi, samoin kuin yleistä suunnittelua. Professori Wank tiivistää: "Analyyseissämme vaunun liikkeen aikaominaisuudet, vaunun nopeus ja kiihtyvyys ovat merkityksellisiä. Hidastusprosessi ei kiinnosta meitä suorituskykydiagnostiikan kannalta; sen on vain toimittava, eli energia on haihdutettava aiheuttamatta laitteelle vahinkoa." Tämä on toiminut tähän mennessä hyvin.


Ennakoitavaa laatua: ACE:n MAGNUM-tyyppiset teollisuusiskunvaimentimet.

Näiden teollisuusiskunvaimentimien menestyksen salaisuus on kätketty sisäänsä. Olivatpa kyseessä itsesäätyvät tai säädettävät elementit, olivatpa ne valmistettu teräksestä tai ruostumattomasta teräksestä, tämän sarjan komponentit on varustettu uusimmalla vaimennustekniikalla. Ne on varustettu karkaistulla ohjauslaakerilla ja integroidulla kiinteällä pysäyttimellä, ja ne tekevät vaikutuksen pitkällä käyttöiällä myös kaikkein vaikeimmissa olosuhteissa. Merkittävä etu suunnittelijoille on niiden suuri energianvaimennus kompaktissa rakenteessa, jolloin niitä on saatavana kierteillä koossa M33, M45 ja M64 sekä monenlaisilla liitososilla ja lisävarusteilla versiosta riippuen.