Maschinenelemente helfen Olympioniken auf die Sprünge

Vier Jahre Training für einen Wettkampf, vier Jahre, um Automatismen zu optimieren für das eine große Ziel: Olympia. Startvorgänge sind dabei essentiell. Denn ein gelungener Start entscheidet oftmals schon über Erfolg und Misserfolg. Mit Skicross und Skisprung sind zwei spektakuläre Sportarten bei den Olympischen Spielen vom 9. bis 25. Februar in Pyeongchang am Start. Wie ein Hersteller von Maschinenelementen an deutschen und österreichischen Olympiastützpunkten beim Starttraining mitmischt.

Skicross ist das BMX-Fahren der Winterspiele. Hart, spektakulär und voll im Trend. Der Kampf Mann gegen Mann bzw. Frau gegen Frau entscheidet sich oftmals bereits auf den ersten Metern. Denn Überholmanöver sind beim Skicross auf anspruchsvollen Strecken voller Steilkurven und Sprüngen alles andere als einfach. Aus diesem Grund wird die Startphase gerade in den Sommermonaten immer und immer wieder einstudiert. Um hohe Wiederholungszahlen in einem Minimum an Zeit zu ermöglichen, gibt es hierfür Trainingsgeräte, die an Kraftmaschinen in Fitness-Studios erinnern.

Ein solches Gerät haben auch Mitarbeiter unter der Leitung von Prof. Christian Raschner am Institut für Sportwissenschaft in Innsbruck hergestellt. Nach einer Planungsphase entstand ein erster Prototyp, der optisch an ein Bettgestell auf Rollen erinnert. Anstelle eines Lattenrosts ist in seiner Mitte eine Platte mit Skibindungen befestigt. Außerdem ist noch ein Schlitten angebracht, der entlang der Längsseiten verfährt und der auf beiden Seiten einen guten Meter in die Höhe ragt. An seinem vertikalen Ende sind zwei Griffe montiert, mit denen der trainierende Skifahrer den 36 Kilogramm schweren Schlitten nach hinten wegdrücken kann.

Als Testpersonen am Institut für Sportwissenschaft Innsbruck das Startgerät erstmals nutzten, gab es Probleme mit der Konstruktion: Zum einen raste der Schlitten mit einer solchen Wucht in die Endlage, dass über kurz oder lang mit Schäden zu rechnen war. Zum anderen musste während der ersten Tests eine zweite Person beim Halten mithelfen, damit sich das Trainingsgerät nicht selbstständig machte. An diesem Punkt des Projekts wurde die ACE Stoßdämpfer GmbH eingeschaltet.

Beim Starttraining von Skicrossern schaffen Dämpfungselemente Abhilfe

Im Rahmen der technischen Beratung wurde vorab die kinetische Energie, die von den beiden Dämpfern absorbiert werden muss, berechnet. Hierfür wurden als Geschwindigkeiten 8 m/s bzw. 10 m/s angenommen. Es ergaben sich daraus bei einer bewegten Masse von 36 kg bei 10 m/s Stützkraftwerte von ca. 38.000 N und bei 8 m/s von ca. 25.000 N. Auf Basis dieser errechneten Energie wählte der am Institut für Sportwissenschaft in Innsbruck maßgeblich an diesem Einsatzfall arbeitende Sportwissenschaftler und gelernte Maschinenschlosser Mario Lazzeri zum Schutz der Endlagen zwei ACE Industriestoßdämpfer des Typs MA4575EUM aus, wovon jeder einzelne 1.300 Nm pro Hub aufnehmen kann und somit ausreichende Sicherheitsreserven bietet.

Zur Magnum-Familie gehörend, sind die oben genannten Anforderungen für diese Art von Konstruktionselement kein Problem. Bei einem Eigengewicht von 1,6 kg sind die Maschinenelemente in der Lage, effektive Massen in einem Bereich von 70 bis 15.000 kg abzubauen und das bei einer Kolbenrückstellzeit von gerade einmal 0,11 s. Normalerweise eher in der Automation, bei Handlingaufgaben oder an Drehmodulen zuhause, sorgen diese Dämpfer nun für eine stabile Trainingshilfe der Skicrosser. Da die Konstruktionselemente mit neuester Dichtungstechnik, einem gehärteten Führungslager und integriertem Festanschlag versehen sind, können pro Tag beliebig viele Trainingsgruppen arbeiten, ohne dass nach jahrelanger Benutzung ein Austausch nötig wird. Sollte es doch einmal dazu kommen, vollzieht sich dieser problemlos, weil ACE seine Dämpfungslösungen mit einer Vielzahl an passendem Zubehör und Anschlussteilen versieht.

Für Skispringer Startbalken optimiert

Die große Auswahl an DIN-genormten Zubehörteilen der ACE Stoßdämpfer GmbH erwies sich auch an den Sprungschanzen des Skiclubs Hinterzarten als ein Vorteil für den Trainingsbetrieb. Hier geht es darum, nacheinander und mit Sicherheitsabstand die Schanzen zu nutzen. Auch muss die Absprunglänge stets den Leistungsfähigkeiten der Springer und den jeweils herrschenden Witterungsbedingungen angepasst werden.

Bläst der Wind z. B. von hinten, werden Skispringer geradezu in den Hang gedrückt, was zu verminderten Weiten führt, kommt er von vorne, kann der Athlet ihn als Luftpolster nutzen, um weit ins Tal zu schweben. Gerät er dabei in den kritischen Bereich der Schanze, wo der Landehügel flacher ist, wird es für den Springer kritisch. Dies hängt damit zusammen, dass je flacher der Aufsprunghügel, desto steiler der Winkel für den Springer wird und desto größer sind die auf ihn einwirkenden Kräfte bei der Landung.

Um trotz der unterschiedlichen Ausgangsleistungen und verschiedener Windbedingungen ähnliche Weiten zu erzielen, dienen die Anfahrtslänge und die daraus resultierende Geschwindigkeit am Ende des Schanzentischs als ausgleichende Elemente. Zu diesem Zweck sind am Anlaufturm in Hinterzarten verschiedene Starttore mit vier mobilen Startbalken vorhanden.

Diese Balken werden im Trainingsbetrieb bei unterschiedlichen Starttoren, das heißt für unterschiedliche Anlauflängen, montiert bzw. gesteckt. In der Grundstellung steht der Balkenarm nach oben. Zum Einstieg in den Anlauf drückt der Springer den Balkenarm nach unten in den Gegenhalter. Fährt der Springer los, wird der entlastete Balkenarm durch Gasdruckfedern wieder in die Grundstellung gebracht. Der Anlauf ist somit für den nächsten Athleten, der z. B. von einem weiter oben montierten Startbalken anfahren möchte, schnell wieder frei.

Dieses System erleichtert den Trainingsbetrieb ungemein, manuelles Anheben oder Versetzen der Balken ist nicht mehr nötig. Die Lösungen von ACE ersetzten in diesem Fall Produkte eines anderen Herstellers, die zu schadensanfällig waren. Zum einen lag dies daran, dass sie verkehrt herum eingebaut waren, zum anderen gab es für diese Gasfedern nicht genügend Zubehörteile. Bei ACE gehören DIN-genormte Zubehörteile zum Standardprogramm.

Aufgrund der vergleichsweise einfachen Gesamtkonstruktion und um den Trainingsbetrieb schnell auch an den Startbalken in einen guten Zustand zu versetzen, wurde auf die sonst bei ACE übliche technisch genaue Auslegung inklusive Berechnung verzichtet und das Gewicht des Balkens abgeschätzt. Zum Einsatz kamen anschließend jeweils zwei ACE Industriegasfedern des Typs GS-22-200-EE-200N pro Startbalken.

Kinderleichte Bedienung des Startbalkens

ACE Gasfedern bieten perfekte Unterstützung der Handkraft bei Luken, Deckeln, Hauben oder, wie in diesem Fall, bei den horizontal und vertikal ausgerichteten Absprungbalken. Die in sich geschlossenen Systeme sind mit einem unter Druck stehenden Stickstoffgas gefüllt und mit Körperdurchmessern von 15 bis 40 mm sowie mit Kräften von 40 bis 5.000 N erhältlich. Die für den Einbau an der Sprungschanze vorgesehenen Typen weisen einen Umfang von 22 mm und einen Hub von 200 mm auf. Die von ACE angegebene Laufleistung von ca. 70.000 bis 100.000 kompletten Hüben ist selbst für einen regen Trainingsbetrieb mehr als ausreichend. Bei einem Eigengewicht von 415 g und einer Gesamtlänge von 464 mm im ausgefahrenen Zustand bieten diese einbaufertigen, wartungsfreien Maschinenelemente bis zu 1300 N Ausschubkraft.

Für die vorliegende Anwendung wurden sie jedoch mit einer Ausschubkraft von 200 N ausgelegt, entsprechend befüllt, ausgeliefert und montiert, was im Betrieb kaum Muskelkraft der Sportler beim Schließen der Startbalken fordert und ihre Energie vor dem mit viel Konzentration, Präzision und Schnellkraft verbundenen Absprung schont.

Ob im Winter oder im Sommer gesprungen wird, die ACE Produkte verrichten bei Temperaturen von -20 °C bis 80 °C zuverlässig ihren Dienst. Der untere Bereich erscheint nur auf den ersten Blick für eine Wintersportart knapp dimensioniert. Denn bei noch niedrigeren Temperaturen finden weder in Hinterzarten noch in Pyeongchang die Trainings- und Wettkampfbetriebe statt.

  • Starttrainingsmaschine für Skicross-Rennläufer am Institut für Sportwissenschaft und Olympiastützpunkt Innsbruck mit zwei ACE Industriestoßdämpfern. Bild: Universität Innsbruck, Institut für Sportwissenschaft
  • Für Lösungen wie in diesem Fall, aber besonders für die Automation, bei Handlingaufgaben oder an Drehmodulen stehen Stoßdämpfer-Typen mit Gewindegrößen M33, M45 sowie M64 und Hüben von 25 bis 150 mm zur Verfügung. Bild: Universität Innsbruck, Institut für Sportwissenschaft
  • Adler-Skistadion und Olympiastürzpunkt in Hinterzarten, Schwarzwald, Deutschland. Bild: ACE
  • Zwei ACE Industriegasfedern pro Startbalken leisten ihren Beitrag, um das Training oder die Lehrgänge der Skispringer an der Schanze in Hinterzarten im Schwarzwald noch komfortabler zu machen. Bild: ACE
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