Naukowcy zajmujący się sportem również wykorzystują elementy maszyn hydraulicznych w swoich projektach. Szczególnie podczas analizy siły prędkości na niektórych urządzeniach treningowych. Ponieważ w pozycjach końcowych mogą występować duże siły, Instytut Nauk Sportowych na Uniwersytecie w Tybindze polega na regulowanych amortyzatorach przemysłowych w celu ochrony człowieka i maszyny.
Od ponad 180 lat Instytut Sportu w Tybindze jest stałym elementem niemieckiego krajobrazu uniwersyteckiego. Obecnie ponad 50 naukowców prowadzi badania i wykłada na różne kluczowe tematy w obszarach wydajności, zdrowia i edukacji. Spektrum sięga od rozwoju talentów i projektowania zawodów sportowych po edukację szkolną i zindywidualizowaną promocję zdrowia. Wydział III, który koncentruje się na biomechanice, nauce o ruchu i treningu, jest kierowany przez profesora dr Veita Wanka. Jego zespół zajmuje się między innymi analizą i optymalizacją sekwencji ruchów sportowych. W badaniach nad treningiem koncentruje się na diagnozowaniu zdolności siłowych w poszczególnych dyscyplinach sportowych. Ponadto utalentowani sportowcy z drużyn i zespołów lekkoatletycznych otrzymują wsparcie w zakresie diagnostyki wydajności.
Urządzenie testowe do oceny techniki ruchu i sił prędkości
W tym celu w instytucie od lat opracowywane są różne urządzenia treningowe. Tak zwane "urządzenie treningowe i testowe do rzutu uderzeniowego" zostało zaprojektowane głównie do rzutu oszczepem i piłki ręcznej. Rzut z miejsca może nie być już tak znany, ale wielu uczestników krajowych rozgrywek młodzieżowych miało już w rękach piłkę do rzutu z miejsca. W piłce ręcznej uderzenie jest podstawową techniką dla wszystkich rzutów, a w lekkoatletyce termin "rzut prosty" jest używany jako synonim i podstawa rzutu oszczepem. W obu przypadkach sportowcy budują napięcie łuku, aby uzyskać maksymalną odległość przyspieszenia. Dzięki aktywnemu użyciu i związanemu z tym pchnięciu tylnej nogi naciskowej w fazie rzutu, biodro po stronie ramienia rzucającego jest przenoszone do przodu, co powoduje napięcie górnej części ciała. Ten proces i świadome sekwencyjne użycie barku, łokcia i ręki rzucającej optymalizuje przyspieszenie narzędzia do rzucania. Ta technika ruchu maksymalizuje prędkość końcową narzędzia do rzucania, tj. piłki lub oszczepu, lub w tym przypadku sanek do rzucania. Jednoczesna obserwacja pozycji ruchu i pozycji rzucających na filmie oraz odpowiadające im wartości pozycji sań, prędkości sań i przyspieszenia ułatwiają ocenę techniki ruchu i zdolności fizycznych, w szczególności prędkości rzucającego. Odpowiednie urządzenie treningowe jest używane głównie w Tybindze do celów testowych. Profesor Wank i jego zespół używają go do sprawdzania wartości siły szybkości. Naukowiec sportowy wyjaśnia: "W przypadku sportowców, którzy są w drużynie od dłuższego czasu, pozwala nam to również sprawdzić, czy treści treningowe z ostatnich tygodni i miesięcy zostały wybrane prawidłowo. Ponieważ pomiary na urządzeniu testowym i treningowym generują ciągle wysokie siły bezwładności z powodu ruchów rzutowych, potrzebujemy odpowiednich rozwiązań tłumiących do hamowania w górnych i dolnych pozycjach końcowych, które pozwolą na długotrwałe użytkowanie systemu, a jednocześnie zapewnią jak największą ochronę naszym badanym".
Inżynier projektant wybiera elastyczne amortyzatory do pochyłej płaszczyzny
Po tym, jak profesor Wank miał już dobre doświadczenia z rozwiązaniami ACE Stoßdämpfer GmbH dla urządzenia testowego i treningowego do pomiaru wydajności mięśni ud, zwrócił się do specjalistów od wszelkiego rodzaju rozwiązań tłumiących z Langenfeld podczas fazy projektowania urządzenia treningowego i testowego do rzutu udowego. "Szukałem w Internecie i katalogu ACE zmodyfikowanej prasy do nóg do izometrycznych i dynamicznych ruchów wyprostu nóg. W pozycji końcowej masy od 25 do 200 kilogramów, które są przyspieszane z prędkością od około 3 do 5 metrów na sekundę, muszą być hamowane z prędkością uderzenia około 0,5 metra na sekundę. Nawet jeśli amortyzator MA64150, który testowaliśmy w tym czasie, nie radzi sobie technicznie z tym zakresem, opóźnienie działa dobrze empirycznie. W przypadku tłumienia sił podczas uderzenia, zadzwoniłem również do działu obsługi klienta ACE, aby to potwierdzić" - relacjonuje profesor Wank. Konstrukcja tej maszyny testowej składa się zasadniczo z nachylonej płaszczyzny zbudowanej przy użyciu szyn liniowych z liniowo prowadzonym wózkiem ładunkowym. Można na nim zamontować uchwyt włóczni lub piłkę do rzucania. Celem jest maksymalizacja przyspieszenia sanek z pozycji stojącej lub z początkowym ruchem wzdłuż płaszczyzny, jak w rzucie konkursowym. Odległość pokonywana przez sanki wynosi 4,5 metra. Tuż przed osiągnięciem najwyższego punktu konstrukcji i podczas powrotu do pozycji wyjściowej, rozpędzone sanki są spowalniane przez przemysłowy amortyzator, a następnie wracają w dół pochyłej płaszczyzny. Szczególną cechą konstrukcji w Tybindze jest to, że płaszczyznę można płynnie regulować w zakresie od 0 stopni do 35 stopni, aby dopasować ją do specyficznych wymagań poszczególnych sportowców. Na przykład, w piłce ręcznej wymagany jest płaski kąt rzutu, podczas gdy w rzucie oszczepem wymagany jest kąt do 35 stopni. W porównaniu do innych rozwiązań, takich jak stalowe sprężyny lub gumowe amortyzatory, komponenty stosowane przez ACE są znacznie wyższej jakości i trwalsze. Doświadczenie, którym naukowiec sportowy dzieli się w wywiadzie: "Podobnie jak w przypadku zwalniania ruchów wyprostu nóg, regulowane amortyzatory sprawdzają się również podczas zwalniania ruchów rzutu. W naszym projekcie zainstalowaliśmy drugi amortyzator do ruchu powrotnego wózka obciążeniowego. Jest on nieco przewymiarowany, ale początkowo wypróbowane tanie rozwiązania z rodzajem ogranicznika drzwi nie działały, stąd większa inwestycja. Mimo, że jest to spory wydatek jak na nasz budżet, to jest on na tyle solidny, że zainwestowałem w niego mając na uwadze względy bezpieczeństwa i odpowiedzialność wobec testowanych osób. Jak się okazuje, była to dobra decyzja. Przetestowaliśmy tylko trochę ustawień i od tamtej pory podzespoły działają bez większego wysiłku i problemów. Jednak amortyzatory nie są używane zbyt często według standardów branżowych, ponieważ urządzenia testowe są używane tylko do badań, co zdarza się około dwa do trzech razy w roku przez okres od jednego do trzech tygodni".
Amortyzatory trwale stabilne, szyny liniowe nie na początku
Amortyzatory przemysłowe używane w Tybindze są częścią serii MAGNUM firmy ACE. Od momentu wprowadzenia na rynek w 2000 roku, jest ona uważana za klasę referencyjną dla średnich rozmiarów w technologii amortyzatorów przemysłowych. Te hydrauliczne elementy maszyn pochłaniają siły poruszających się mas na całej długości skoku w najkrótszym możliwym czasie i przekształcają energię kinetyczną w ciepło, które jest odprowadzane do środowiska zewnętrznego. Zaprojektowane do ciągłej pracy w przemyśle, użytkownicy korzystają z solidności i trwałości dzięki zaawansowanemu pakietowi uszczelnień, hartowanym łożyskom prowadzącym i zintegrowanemu stałemu ogranicznikowi. Kompaktowe rozmiary i rozszerzone zakresy mas w porównaniu do poprzednich rozwiązań dają projektantom większą swobodę w zakresie rozmiaru tłumika i wykorzystania wydajności maszyny. Szczególną cechą tej serii jest opcjonalna dostępność samonastawnych lub regulowanych typów z gwintami M33, M45 i M64. Profesor Wank i jego zespół w Tybindze wykorzystują również możliwość regulacji przedniej i dolnej strony amortyzatorów MA4575EUM używanych do analiz rzutów. Ze względu na całkowity ciężar sanek, które mają być przemieszczane w zakresie od 1,7 kilograma do maksymalnie 25 kilogramów i prędkości przyspieszenia do 13 metrów na sekundę w pomiarach na urządzeniu treningowym i testowym do rzutu uderzeniowego, rozważano tylko regulowane typy. Patrząc wstecz, naukowiec i projektant sportowy relacjonuje: "Polegałem na swoim instynkcie w odniesieniu do możliwych wartości regulacji amortyzatorów ACE i ostatecznie prawdopodobnie miałem dobrą rękę do prób i błędów. W każdym razie jesteśmy zadowoleni z tego rozwiązania. Nigdy nie mieliśmy żadnych problemów z amortyzatorami, były one zupełnie gdzie indziej. W przypadku testowego urządzenia do rzucania musieliśmy wymienić początkowo zainstalowane i niezbyt tanie szyny liniowe na bardzo drogą wersję po zaledwie jednej próbie. W przypadku pierwszych szyn kulki wypadały z łożysk. Po prostu nie radziły sobie z dużymi prędkościami podczas analizy uderzeń. Od tego czasu nowe szyny działają bez zarzutu, choć w naszych analizach stosujemy głównie obciążenia od 1,7 do 5 kilogramów, dzięki czemu wszystko można nadal rozpatrywać pod pojęciem siły o dużej prędkości".
Wysoka absorpcja energii i zintegrowana ochrona przed hałasem
Oprócz technologii uszczelniania ze zbiornikiem membranowym, za stabilność opisywanych tu amortyzatorów odpowiada solidny korpus bez pierścienia ustalającego, który zapobiega wyciekom i pochłania ponad 50% więcej energii niż inne konstrukcje amortyzatorów. Fakt, że typy MAGNUM mają jeszcze bardziej kompaktową konstrukcję niż poprzednie modele ACE, okazuje się być zaletą, szczególnie w przypadku coraz mniejszych maszyn w automatyce. Przy skoku wynoszącym 73,9 milimetra, amortyzatory te są odpowiednie do zwalniania mas efektywnych w zakresie od 70 kilogramów do 15 000 kilogramów, przy czym pochłanianie energii dla bezodbiciowego i liniowego zwalniania na skok osiąga wartość do 1300 niutonometrów. W zastosowaniach przemysłowych można osiągnąć wartości 146 000 niutonometrów na godzinę w trybie pracy ciągłej, przy czym wartość ta może zostać jeszcze bardziej zwiększona dzięki zbiornikowi oleju w celu odprowadzania ciepła płynów i prawie podwojona w przypadku zastosowania obiegu oleju. Szeroka gama akcesoriów i elementów połączeniowych zapewnia łatwą integrację z istniejącymi projektami i szeroki zakres możliwych zastosowań. Na przykład wszystkie MAGNUM zainstalowane przez profesora Wanka w Tybindze są używane ze specjalnymi głowicami udarowymi wykonanymi z poliuretanu. Prowadzi to do redukcji hałasu nawet o 7 decybeli podczas intensywnych testów wyprostu nóg i rzutów, a w połączeniu z właściwościami tłumiącymi, które są łagodne dla człowieka i maszyny, można opisać jako wielki sukces, podobnie jak ogólny projekt. Profesor Wank podsumowuje: "W naszych analizach istotne są charakterystyki czasowe jazdy wózka, jego prędkość i przyspieszenie. Nie interesuje nas proces zwalniania pod względem diagnostyki wydajności; po prostu musi działać, tj. energia musi zostać rozproszona bez powodowania uszkodzeń urządzenia". Do tej pory działało to dobrze.
Przewidywalna jakość: amortyzatory przemysłowe ACE typu MAGNUM
Tajemnica sukcesu tych amortyzatorów przemysłowych kryje się w ich wnętrzu. Niezależnie od tego, czy są to elementy samonastawne, czy regulowane, wykonane ze stali lub stali nierdzewnej, komponenty tej serii są wyposażone w najnowocześniejszą technologię tłumienia. Wyposażone w hartowane łożysko prowadzące i zintegrowany stały ogranicznik, imponują długą żywotnością nawet w najtrudniejszych warunkach. Ważną zaletą dla inżynierów projektantów jest ich wysoka absorpcja energii w kompaktowej konstrukcji, dzięki czemu są one dostępne z gwintami w rozmiarach M33, M45 i M64, a także z szeroką gamą części połączeniowych i akcesoriów, w zależności od wersji.
