Das Fahrrad und die Bekleidung des deutschen Rennradprofis André Greipel werden mit einer Technologie optimiert, die auch in der Formel 1 zum Einsatz kommt: An der Technischen Universität Dresden wurden in Windkanalmessungen mit der Particle Image Velocimetry Methode die Luftströmungen um Rad und Fahrer visualisiert. Beides wurde gleichzeitig vermessen.
Particle Image Velocimetry, kurz PIV, wurde durch die ILA Intelligent Laser Applikations GmbH mit Sitz in Jülich entwickelt. Entwicklungsingenieure benutzen die Ergebnisse dieser Methode zur aerodynamischen Optimierung von Rennrad und Rennbekleidung, um auf diesem Weg André Greipel zu neuen sportlichen Erfolgen wie etwa bei der Tour de France zu verhelfen.
Bei PIV handelt es sich um eine optische Strömungsmesstechnik. Dabei werden kleinste Partikel von einer Größe von circa 1 µm dem Fluid zugeführt, die der Strömung ohne Schlupf folgen. Der zu untersuchende Strömungsbereich wird mit einer Lichtquelle – zumeist ein Laser – mit zwei kurzen Lichtpulsen beleuchtet. Das von den Partikeln in der Strömung zurückgestreute Licht wird von einer oder mehreren sehr lichtempfindlichen Kameras synchronisiert zu den Lichtpulsen erfasst. In diesem Fall handelt es sich um eine speziell aufgerüstete Version der Edge 5.5 von PCO. Bedingt durch die sehr kurzen Lichtpulse erscheinen die Partikelabbildungen auf den Kamerabildern gewissermaßen eingefroren, das heißt ohne Streifen und Verzerrungen.
Mit Hilfe einer speziellen PIV-Software kann durch die Kreuzkorrelation die Verschiebung der Partikel in den unterschiedlichen Untersuchungsgebieten zwischen dem ersten und zweiten Kamerabild berechnet werden. Unter Berücksichtigung des Abbildungsmaßstabs der Kamera und der Zeit zwischen den Laserpulsen ist die Berechnung der momentanen lokalen Strömungsgeschwindigkeit möglich.
Der PIV-Produktbereich von ILA reicht von der der Micro-PIV (PIV durch ein Mikroskop) bis hin zu Drei-Komponenten-PIV-Messungen in großen Windkanälen. Sowohl die Erfassung von stationären Strömungsfeldern unter Wasser mit 15 Doppelbildern pro Sekunde als auch die Untersuchung von hoch instationären Strömungsvorgängen mit 10 000 Bildern pro Sekunde kann in unterschiedlichen Aufbauten realisiert werden. An der TU Dresden ist ein Zwei-Komponenten-System im Einsatz.
Das PIV Messverfahren wird seit mehreren Jahren bei Formel-1-Rennställen eingesetzt um die Leistung ihrer Fahrzeuge zu verbessern. In Windkanälen gehört diese Messmethode inzwischen zum Standard. In der Formel 1 zählt jede hundertstel Sekunde in der Entscheidung über die Pole Position. Bei Radrennfahrern hingegen bedeutet jede kleine Verbesserung in der Umströmung von Rad und Helm wichtige Energiereserven, die am Ende des Rennens über Sieg und Platzierung entscheiden können.
Zu Beginn des Jahres 2015 fand PIV Eingang zu einem Gemeinschaftsprojekt, auf die Beine gestellt durch Flanders‘ Bike Valley in Belgien. Das Projekt ermöglicht Herstellern von Rennrädern und Rennbekleidung, sich auszutauschen und ihre Produkte gemeinsam weiterzuentwickeln. So wie in diesem Fall, in dem Teile des Rennrads von Ridley Bikes und der Lazersport Helm von Greipel durch das ILA PIV System vermessen und analysiert wurden.
Die Entwicklungsingenieure von Ridley und LazerSport setzen die hieraus gewonnenen Erkenntnisse in Verbesserungen um, welche Greipel auf seiner Tour de France zu noch höheren Leistungen verhelfen. Das Messverfahren ist eine Spitzentechnologie im Bereich der Sportaerodynamik. Zielsetzung in der näheren Zukunft wird es sein, noch mehr Messungen durchzuführen, welche durch Verbesserungen an Bekleidung, Helmen und Rädern sowohl Profi- als auch Amateursportlern zugutekommen. ■
Teilen:
