原標題:世界首創,滑行感覺、落地應力與真雪相似度達到90%以上 “旱雪魔毯”瀋陽“造”
東北大學力學系攻關小組在進行室外“重錘實驗” 張文魁 攝
滑行感覺、落地應力與真雪相似度達到90%以上!為了能讓自由式滑雪空中技巧運動員在非雪季實現高倣真雪訓練,由東北大學力學系攻關小組研發的旱雪著陸坡,已于去年夏季投入使用。這套被冬奧健兒喻為“旱雪魔毯”的裝置,能高度倣真最為關鍵的落地環節,不僅解決了此前非雪季無法進行著陸訓練的難題,還大大提高了訓練效率和品質。
近千次實驗掌握“雪的力量”
當記者1月17日來到東北大學力學系實驗室時,系主任、博士生導師李東教授正在對旱雪著陸坡系統進行新的優化實驗。據李東介紹,該小組負責的《多模式、高速衝擊過程旱雪著陸緩衝區域力學性能與結構優化研究》課題是科技部重點研發計劃“科技冬奧”重點專項《雪上優勢、潛優勢項目夏冬轉訓融合關鍵技術》中的一部分,目的是研製出一種新型高倣雪複合結構著陸緩衝區域,使運動員在落地過程中的感受與落在雪場坡面上的感覺十分接近。
李東説:“自由式滑雪空中技巧最關鍵的打分環節是看落地穩不穩,而在非雪季利用水池作為著陸區的訓練,是無法讓運動員體驗到真實著陸的感覺。我們研發的旱雪著陸坡,就是為了讓與運動員在非雪季能進行高倣真的旱雪落地訓練。”
李東直言,想要高倣真旱雪落地,讓運動員有落到雪地上的真實感,關鍵是這套著陸系統反饋給運動員的摩擦力、衝擊力、反彈力等各種力量與真雪高度相似。説白了,就是落地時“雪的力量”倣真。
2020年1月,攻關小組就開始進行相關實驗,李東介紹説:“因為人造雪的顆粒比較大,所以訓練、比賽場地的人造雪和普通雪的壓縮感覺不一樣。為了拿到精準數據,我們從瀋陽體育學院白清寨滑雪場的自由式滑雪空中技巧場地拉回了幾卡車人造雪,然後在大學的實驗室裏做人造雪壓縮實驗。”
實驗室試驗後,就是室外的“重錘實驗”,掌握物體從高空落在雪上的受力情況。在掌握各種基礎數據後,開始進行1比1倣真假人的衝擊試驗。李東説:“假人穿上裝有感測器的雪板,由高壓氣倉從30米遠的地方向37度斜面的雪坡上彈射,收集各種數據。為了掌握‘雪的力量’,團隊進行了近千次試驗。”
多單位協作建成世界首座旱雪著陸坡
在研製這套世界首創高科技旱雪著陸坡系統過程中,東北大學與全國10余家單位和企業通力協作。據李東介紹,研發過程中,中國航空工業空氣動力研究院提供了彈射假人裝置,北京航空航天大學提供了計算機倣真測試系統。
掌握了模擬運動員落地衝擊雪時的各種數據後,如何設計、找到搭建與真雪著陸區域高度相似的坡面是重中之重。攻關團隊與中國科學院長春應用化學研究所、奔流公司等單位、企業合作,最終研製出了由三層裝置組成的旱雪著陸坡。
李東告訴記者:“著陸坡的第一層滑雪毯和第三層氣墊由應化所負責,第二層輥軸平面由奔流公司進行生産。經過多種測試,我們最終在多家企業中確定一家生産與真雪高度相似的滑毯。滑毯下面的輥軸平面有點類似算盤,用鋼絲繩串起一個個輥軸,能進一步增加雪上滑行的感覺。第三層的氣墊是為了提高落地瞬間的倣真度。因為運動員從近10米的高處落到雪面上,會把雪面向下砸出一個坑,這時雪面的摩擦力很大,必須加上氣墊,才能高度倣真落地瞬間的雪面情況。”
去年8月,經過各單位和企業的協作,全新研發的旱雪著陸坡在河北淶源國家跳臺滑雪訓練科研基地落成並投入使用。“前期的實驗做得再準確,産品還是必須要經過實際應用來檢驗效果。隊員訓練後反映的最多問題是,滑雪毯表層受到日照、濕度等因素的影響後摩擦力系數增大。為了解決問題,我們和應化所聯合攻關,緊急研製出一種噴劑,根據實際情況對滑雪毯進行噴淋潤滑,減小摩擦系數,很快就解決了這個難題。”
經過不斷改進之後,2021年夏天,自由式滑雪空中技巧和跳臺滑雪兩支國家隊在裝有旱雪著陸坡的跳臺上進行了訓練和熱身賽,運動員們反饋效果很好。
“瀋陽智造”又一次為冬奧健兒備戰,貢獻了科技力量。(瀋陽日報、沈報全媒體高級記者 馬騁)
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