Sport- en bewegingswetenschappers maken bij het analyseren van bewegingen met behulp van testapparatuur soms gebruik van hydraulische machineonderdelen. Dat gebeurt met name bij het analyseren van de versnellingskracht bij bepaalde trainings- en testapparatuur. Omdat in de eindposities grote krachten kunnen optreden, gebruikt het Instituut voor Sportwetenschappen van de Universiteit van Tübingen instelbare industriële stootdempers van het Duitse ACE Stoßdämpfer om mens en apparatuur te beschermen.
In Tübingen doen meer dan 50 academici onderzoek op het gebied van sport(prestaties) gezondheid en onderwijs. De bandbreedte loopt uiteen van talentontwikkeling, de opzet van sportwedstrijden en de bevordering van de individuele gezondheid. Een team onder leiding van professor dr. Veit Wank houdt zich in het bijzonder bezig met biomechanica en bewegings- en trainingswetenschappen. Daarbij gaat het onder andere om de analyse en optimalisering van bewegingspatronen in de sport. In het onderzoek op het gebied van trainingswetenschappen ligt de focus op de diagnose van krachten die bij individuele sporten komen kijken. Daarnaast krijgen getalenteerde atleten van atletiekbonden en -teams hulp bij de prestatiediagnostiek.
Bewegingstechniek en versnellingskracht meten
Hiervoor wordt aan de universiteit uiteenlopende trainingsapparatuur ontwikkeld, bijvoorbeeld voor het speerwerpen en handbal. Bij het werpen maken de sporters actief gebruik van de duwkracht van het achterste been. In de werpfase wordt de heup aan de kant van de werparm naar voren gebracht, waardoor het bovenlichaam op voorspanning komt. Dit proces en het achtereenvolgende gebruik van de schouder, elleboog en werphand optimaliseren de versnelling. Met deze techniek wordt de eindsnelheid van de werpapparatuur of -slede gemaximaliseerd. De gelijktijdige video-observatie van de bewegingen en -posities van de atleten en de bijbehorende waarde van de sledepositie, de sledesnelheid en -versnelling maken het mogelijk om de bewegingstechniek en ook de fysieke vaardigheden goed te beoordelen – in het bijzonder de versnellingskracht van de werpers. De trainingsapparatuur wordt in Tübingen voornamelijk gebruikt voor testdoeleinden. Professor Wank en zijn team gebruiken ze om de gecombineerde waardes van snelheid en kracht in kaart te brengen. De sportwetenschapper legt uit: “Voor atleten die al lange tijd in een team zitten, kunnen we hiermee ook controleren of de trainingen van de afgelopen weken en maanden effectief zijn geweest. Omdat tijdens de metingen met de testapparatuur door de werpbewegingen steeds weer hoge massakrachten ontstaan, hebben we geschikte dempingsoplossingen nodig voor het afremmen in de bovenste en onderste eindposities. Op die manier kunnen we langdurig gebruik van de apparatuur mogelijk maken en de testpersonen tegelijkertijd de grootst mogelijke bescherming bieden.”
Met de trainingsapparatuur, uitgerust met MAGNUM dempers van ACE, wordt voornamelijk de versnellingskracht bij het speerwerpen en handbal getest © Universität Tübingen
Flexibel inzetbare dempers voor hellend vlak
De universiteit had eerder al gebruikgemaakt van een dempingsoplossing van ACE voor test- en trainingsapparatuur ten behoeve van metingen van de prestaties van de bovenbeenspieren. Tijdens ontwikkeling van de trainingsapparatuur voor de stootworp nam de universiteit wederom contact op met de dempingsspecialist. "Voor de aangepaste leg press voor isometrische en dynamische strekbewegingen van het been had ik informatie ingewonnen. Bij de leg press moesten in de eindpositie massa's van 25 kg tot 200 kg, die met een snelheid van ongeveer 3 m/s tot 5 m/s bewegen, bij een botssnelheid van ongeveer 0,5 m/s worden afgeremd. Hoewel de MA64150 demper die we destijds hebben getest dit bereik in theorie niet aankan, werkt de vertraging in de praktijk goed. In het geval van demping van de krachten tijdens de stootworp heb ik ACE gebeld om dit te bevestigen”, aldus Wank. De testapparatuur bestaat in wezen uit een hellend vlak met lineaire rails en een lineair geleide slede. Hierop kan zowel een speer als een bal worden gemonteerd. Het doel is om de versnelling van de slee ofwel vanuit stand te maximaliseren, ofwel vanuit een beweging, zoals bij een wedstrijd. De afstand die de slede daarbij aflegt is 4,5 meter. Kort voor het bereiken van het hoogste punt van de constructie en bij het terugkeren naar de startpositie wordt de versnelde slee, die terugglijdt over het hellende vlak, afgeremd door een industriële stootdemper. Het bijzondere aan het ontwerp in Tübingen is het hellende vlak, dat kan worden aangepast tussen hoeken van 0 graden en 35. Voor handbal is bijvoorbeeld een vlakke werphoek nodig, terwijl voor speerwerpen een hoek tot 35 graden vereist is. Vergeleken met andere oplossingen, zoals stalen veren of rubberen dempers, zijn de componenten van ACE van aanzienlijk hogere kwaliteit en gaan ze langer mee.
De instelbare dempers werken ook goed bij het afremmen van de werpbewegingen. “In onze constructie hebben we een tweede demper geïnstalleerd voor de terugloop van de slede. Deze is iets te groot, maar goedkopere oplossingen met een soort deurstopper werken niet, vandaar de grotere investering, ook om de veiligheid van de testpersonen te kunnen waarborgen. Het blijkt een goede beslissing te zijn geweest. We hebben maar weinig aan de instellingen hoeven veranderen, de dempers werkten al snel zonder problemen.
Lange levensduur gewaarborgd
De industriële stootdempers die in Tübingen worden gebruikt zijn onderdeel van de MAGNUM-serie van ACE. Sinds de marktintroductie in 2000 wordt deze beschouwd als de referentieklasse voor gemiddelde afmetingen op het gebied van industriële stootdemping. Deze hydraulische machineonderdelen remmen de krachten van bewegende massa's over de gehele slag in de kortst mogelijke tijd af. Vervolgens zetten ze de kinetische energie om in warmte, die wordt afgevoerd naar buiten. De dempers zijn geschikt voor continu gebruik in de industrie. Dankzij een uitgekiend pakket aan afdichtingen, geharde geleidingslagers en een geïntegreerde vaste aanslag zijn de dempers bovendien robuust en gaan ze lang mee. Compacte afmetingen en een groter massabereik in vergelijking met eerdere oplossingen geven engineers meer speelruimte en zorgen voor een optimale benutting van de machine. Een speciaal kenmerk van deze serie is dat de dempers naar keuze beschikbaar zijn als zelfinstellende of als instelbare variant met M33, M45 en M64 schroefdraad. De Universiteit Tübingen profiteerde ook van de verstelbaarheid aan de voor- en onderkant van de MA4575EUM dempers. Vanwege het in totaal te verplaatsen gewicht van 1,7 kg tot maximaal 25 kg en versnellingen tot 13 m/s kwamen alleen verstelbare types in aanmerking.
Naast de afdichtingstechnologie met membraanreservoir is de massieve behuizing uit één stuk verantwoordelijk voor de robuustheid van de demper, waardoor enerzijds lekken worden voorkomen en anderzijds tot 50 procent meer energie kan worden opgenomen. Het feit dat de MAGNUM types nog compacter zijn dan eerdere modellen van ACE is een voordeel, vooral voor steeds kleinere machines in de automatisering. Met een slaglengte van 73,9 mm zijn deze dempers geschikt voor het vertragen van effectieve massa's tussen 70 kg en maximaal 15.000 kg, waarbij de energieopname voor vertraging zonder terugslageffect en lineaire vertraging per slag een waarde bereikt van maximaal 1.300 Nm. Een breed scala aan toebehoren en bevestigingsmaterialen zorgt voor een eenvoudige integratie in bestaande constructies en een breed scala aan mogelijke toepassingen. In Tübingen worden MAGNUM dempers met speciale stootkoppen gebruikt. Dit leidde tot een geluidsreductie tot 7 dB tijdens de tests.
