Östersund: I skirenn er det gjerne ikke mer enn hundredeler som skiller de beste utøverne fra hverandre.
I kulissene bak dyktige utøvere jobber ingeniører og idrettsteknologer for at Norge skal holde konkurrentene bak også i framtiden.
Men verdens mest avanserte testlab for skiteknologi ligger i Sverige.
– Skitspännande
– Detta är ju skitspännande saker! Jag hoppas du är intresserad av langrenn! Det måste du vara – du är ju norska!, utbryter Mikael Bäckström, professor i maskinteknikk og senterleder for Sports Tech Research Centre ved Mittuniversitetet.Han står midt på det enorme rullebåndet i forskningssenterets vindtunnel, og snakker engasjert på inn- og utpust.
Vi er drøyt 260 kilometer øst for NTNU i Trondheim, og mer enn dobbelt så langt unna svenske storuniversiteter som KTH, Chalmers og Lund. Men forskningen ved Mittuniversitetet gjør seg bemerket langt utenfor Norden.
Sports Tech Research Centre har satt verdensrekorder i additiv tilvirkning, skapt selskap som AIM Sweden, og i fjor åpnet de en av verdens mest avanserte vindtunneler.
Den er ennå ikke ferdig instrumentert, for det tar tid å finne ut hva man trenger når ingen har laget en like avansert lab tidligere.
Beregner systemfeil
Den dagen Teknisk Ukeblad er på besøk har de testet kalibrering av rulleski og rullemotstand på båndet, og de foreløpige resultatene er så overraskende at Bäckström rister oppgitt på hodet.
– Tenk deg at du går et rulleskirenn hvor alle har tilsynelatende helt identiske 2-er hjul. Du mener du er kanskje 6-7 prosent bedre enn ved forrige renn, og vil finne ut om det stemmer. Men det kan du få problemer med, for hjulene har typisk en systemfeil på 16-17 prosent! Det er enormt mye, sier Bäckström, og slår ut med armene. Det har han god plass til her, for rullebåndet han står på er fem meter langt og tre meter bredt.
Det er verdens største permanente tredemølle som ikke er laget for hester eller biler. Så stor må den være for at de skal kunne studere slipstream med to langrennsløpere eller syklister etter hverandre (hvor mye kraft sparer man ved å slippe luftmotstanden og heller ligge i undertrykket bak en annen løper/rytter?).
De trenger også denne plassen for å få inn lange rullestoler for sprintkjøring, om de for eksempel skal teste en sittestillingstilpasser som gjør at man i konkurranse kan sitte helt fremoverlent med mindre luftmotstand uten dårligere støtte eller fysiologiske data enn i mer oppreist stilling.
Andre ganger kan det være snakk om å plassere store ting her inne. For eksempel et ekspedisjonstelt som skal stå stødig og holde seg tørt inni selv om det er monsunregn, stiv kuling og fire grader – samtidig.
Fullt av sensorer
Vinden kommer fra et enormt viftehjul på to tonn drevet av en el-motor på 200 kW, som kan generere og pumpe 140 kubikkmeter luft per sekund.
Motoren i seg selv genererer så mye varme at den er plassert utenfor bygget for å ikke påvirke reguleringen av temperatur og luftfuktighet inne i testtunnelen.
Men når vindhastigheten øker varmes luften også av friksjonen mot seg selv, vegger og utstyr i bygget. Derfor har de et kjøleaggregat på 240.000 watt i et hus ved siden av, og kompressorer som kan pumpe inn kaldere luft ved behov.
I dag er det kaldeste hallen kan bli pluss fire grader, men de skal få på plass en varmeveksler til, slik at de kan få minus fire grader året rundt.
Viften brukes ikke til å blåse luft inn i tunnelen, men til å suge den ut derfra.
– Om vi skulle trykke luften inn ville virvlene og turbulensen følge med, men vi vil ha en laminær strømning vi kan styre selv. Luften trekkes derfor ut på baksiden og sirkulerer rundt på sidene og over tunnelen, før det suges inn foran i tunnelen gjennom et filter i bikakemønster som er 10,5 kvadratmeter stort og 16 centimeter tykt, forklarer Bäckström.
Luften man da kjenner inne i tunnelen beveger seg nærmest på en rett linje uten vertikal eller horisontal forflytning - så sant ikke forskerne vil skape turbulens. Da gjøres det på innsiden av bikubestrukturen. Maksimal vindhastighet er 15-16 sekundmeter, som tilsvarer stiv kuling.
Men Bäckström understreker at det langt fra er «noe så enkelt som» en vindtunnel de har:
– Vi har dyser for nedbør hvor vi trykker ut vann og trykkluft sammen, slik at vi kan få alt fra lett dugg til fullt monsunregn. Snøkanonprodusenten Sufag har laget to tåkemaskiner til oss. De lager hvit tåke med så fine dråper at det blir snø om vi åpner dørene her på vinteren.
– Nå holder vi også på å montere et bevegelsessystem som viser hvordan man beger seg her inne, og et system for å måle varmeavstråling. Med værlaser skal vi også få sertifisert været i tunnelen etter meteorologiske standardverdier, og kunne digitalisere alt vær ved ulike tester.
Opp- og nedoverbakke
I tillegg til dette kommer all regulering av selve båndet. Det kan kjøres i hastighet på 60-65 km/t før sentripetalakselerasjonen blir for stor, og opptil 19 grader oppoverbakke, og 10-12 grader nedoverbakke.
– Skiløperen Anders Söderstrøm har stått i fartsstilling nedover med rulleski i samme fart som han kjører i skirenn på båndet her. Slik kan vi simulere løyper både med oppoverbakker, nedoverbakker, riktig fartsvind og realistisk temperatur. Vi ser også på augmented reality-muligheter. Noe som ikke er langt unna er at skiskyttere skal kunne gå på båndet i en simulert naturlig løype, og så komme inn til standplass og faktisk kunne legge seg ned og skyte på blink, sier Bäckström.
Muligheten for bratt nedoverbakke i en vindtunnel er det ikke mange som har. Båndet er allerede brukt til forsøk for å finne best mulig fartsstilling i alpint, ved at man måler hvor mye kraft man drar i ulike stillinger mens vinden blåser kraftig gjennom tunnelen. Snart går de også i gang med en studie av teknikk og effektivitet ved løping i nedoverbakke.
– Studier har vist at en løper kan komme dobbelt så langt ned en bakke som en annen på ett minutt, selv om de to er likeverdige løpere både oppover og rett frem. Det må vi se nærmere på, sier Bäckström.
Noen kritiske røster har ment det går for tregt med å få vindtunnelen komplett. Det avviser senterlederen lett:
– Vi har ingen andre i verden vi kan se til for løsninger, for det finnes bare en slik lab, og det er denne. I tillegg er det kostbart, så vi er nødt til å spille på lag med aktørene vi samarbeider med. Om ikke aktørene selv vil betale for forskningen, og vi likevel ønsker å få den utført, så må vi finne de forskningsmidlene helt selv også. Men jeg er veldig stolt av alt vi har fått til ut av noe som startet som en vill idé – og bedre skal det bli, sier senterlederen.
Vekker oppsikt
Det er ikke første gang Mikael Bäckström og hans kolleger blir oppfattet som litt sprø. Det skjedde også da de laget verdens første maskin som kunne måle trykk under skiene til det svenske smørelandslaget i 2007.
– De kom til oss fordi de i utgangspunktet ønsket seg et forbedret bladmål til å måle spennet i ski. Ett som var litt større og hadde håndtak så man kunne føre det stabilt under skien. Da vi møttes igjen tre måneder senere og vi hadde laget en stor maskin istedenfor en ny metallpinne, så de på oss som om vi var gale! Men det de egentlig ville vite, uten at de sa det, var hvilket trykk de hadde under skien, for der trykket er null har du ingen kontakt – og det er spennet. Det er så enkelt som F=ma! Trykket er direkte proporsjonalt med friksjonen, og det er friksjonen man vil minimere for å få best mulig gli. Trykket som sådan er en av de viktigste parameterne for hvordan en ski oppfører seg, sier Bäckström.
Mittuniversitetet og Bäckström var også involvert i russiske Leonid Kuzmins forskning, som konkluderte med at det faktisk ikke alltid lønner seg å glide skiene.
Ifølge Kuzmins resultater er årsaken at man ikke kan mette polyetylensålen på en ski med voks uten å varme opp polymeren såpass at materialet forringes ved nedkjøling. Og selv om en høyfluorkarbonglidet ski glir bedre enn en uglidet ski i opptil tre kilometer, vil etter hvert forurensning og urenheter fra snøen feste seg mye lettere til glideren enn til sålen – fordi glideren er mye mykere.
Resultatene fikk mange sterke reaksjoner, og da spesielt fra produsentene av skismurning, naturlig nok.
Det vi vet er at smøring står for sju prosent av gliden. Det er viktige prosent, men fortsatt bare sju. Trykkfordelingen er mye viktigere. Den utgjør mellom 20 og 25 prosent.
Michael Bäckström
- Ketil Solvik-Olsen: - Norge kan bli testlab for all el-transport
X-faktoren
– Men vi lurer fortsatt på hva som egentlig spiller en rolle for hvor god glid du får på ski. Det vi vet er at smøring står for sju prosent av gliden. Det er viktige prosent, men fortsatt bare sju. Trykkfordelingen er mye viktigere. Den utgjør mellom 20 og 25 prosent av gliden. Men da har vi ikke forklart mer enn i beste fall 35 prosent. Hva er resten?, spør Bäckström retorisk, og ser bort på skimålemaskinen i hjørnet.
Der er en ski fastspent med to sensorer foran bindingsfestet, mens en strikkanordning festet rundt tuppen gjør at skien vibrerer.
Vibrasjon, altså. Sammen med kollegene Andrey Koptyug, Mats Tinnsten og Peter Carlsson presenterte Bäckström sine første eksperimentelle funn om sammenhengen mellom glid og vibrasjon under en konferanse i International Sports Engineering Association for fire år siden.
Fortsatt foreligger ingen endelige resultater, men mye tyder på at vibrasjon kan ha toppen av glid-pallen innen rekkevidde.
De foreløpige rapportene viser at friksjonseffektene mellom snø og ski forårsaker vibrasjoner etter de samme mekanismene som er involvert når en skivebrems piper, eller når en fiolinstreng settes i bevegelse av buen. Måten en ski vibrerer på, både i amplitude og i frekvens, påvirker skiens glidegenskaper.
Det ser også ut til at påvirkningen er positiv for glidegenskapene på den måten at økt vibrasjon minsker friksjonen voldsomt. Men derfra til å kontrollere vibrasjonen, og lage ski deretter, er det et stykke igjen.
Hvor langt vil ikke de svenske ekspertene avsløre for oss nå. Men det kan være nok til at Calle Halfvarsson får revansj på Pål Golbergs tideler til neste verdenscupåpning.
- Hver tredje syklist sykler uten lys: Norske Jochums sykkellykter har langt på vei løst problemet i Danmark
Artikkelen fortsetter under bildet.
Storstilt samarbeid for norsk suksess
Beitostølen: Mens skilandslaget spisser formen mot VM i februar, forbereder Olympiatoppen seg til OL i 2018.
Gjennom testing av ski, slip og produkter jobber idrettsteknolog Felix Breitschädel og hans team for at vi skal være bedre forberedt enn de andre nasjonene når vinter-OL går av stabelen i Pyeongchang i Sør-Korea i februar neste år.
Breitschädel leder fagavdelingen for utstyr og teknologi ved Olympiatoppen, og er samtidig knyttet til Senter for idrettsanlegg og teknologi ved NTNU som forsker. Det var også der han skrev sin doktorgrad om teknologiske aspekter for å forbedre ytelsen i langrenn.
Nå står han i landslagets smøretrailer og snakker med Knut Nystad. Han er både smøresjef i Norges Skiforbund og prosjektansvarlig for «Ski 2018» – som er navnet på FoU-prosjektet mot Korea-OL.
Det er en videreføring av tidligere FoU-prosjekter, og målet er alltid ny kunnskap om skiegenskaper, struktur og produkter relatert til vær og føre som skal gi oss «best ski» i neste OL: Vancouver, Sotsji – og snart Pyeongchang.
Sol og snø
– Vi har ikke gått skirenn der nede siden 2009, men vi var der i fjor og skal ned igjen to ganger i år i forbindelse med World Cup for å bli kjent med området. Vi sammenligner værdata for å vite hva vi kan forvente, og hva som er spesielt med forholdene. Vi vet at enkelte renn skal gå så sent som klokka 22, og vi vet at sola er mye sterkere der enn her. Vi vet også at vær og temperatur kan skifte ekstremt hurtig, og at snøen kan være veldig forurenset, forklarer Breitschädel.
Når du tester så mye som det vi gjør, vil 80 prosent av testingen være bortkastet. Men vi vet ikke hvilke 80 prosent før konkurransen starter.
Felix Breitschädel
For å være forberedt vil de derfor teste i alle tenkelige forhold både sent og tidlig.
– Når du tester så mye som det vi gjør, vil 80 prosent av testingen være bortkastet. Men vi vet ikke hvilke 80 prosent før konkurransen starter. Derfor må vi bare håpe at vi får både fint vær og dårlig vær og snøvær og regn og alle mulige forhold når vi skal ned dit, slik at vi får flest mulig referanseverdier for alt slags føre, sier han.
Men som eneste person direkte ansatt i Olympiatoppens fagavdeling, og ikke på prosjektbasis, har Breitschädel flere oppgaver enn å forsøke å gjøre livet enklere for smørelagene.
På lag med næringslivet
Han har også ansvar for å koordinere de ulike prosjektene Olympiatoppen er involvert i og som har fått BIA-støtte fra Forskningsrådet. Som Ski-innovasjon med IDT Solutions, SINTEF Raufoss Manufacturing og NTNU både på Gjøvik og i Trondheim.
Her har de flere delprosjekter: Hvordan kan slipteknologien bedres slik at en perfekt slip kan repeteres gang etter gang? Og kan endring av utstyret gjøre at den enkelte utøver får utnyttet sin særegne teknikk bedre? Trenger for eksempel Heidi Weng annet utstyr enn Ingvild Flugstad Østberg for å optimalisere kraften ned i snøen?
.jpg)
Forsprang 2018 er et annet prosjekt, hvor IDT Solutions, NTNU og tidtakingsselskapet Emit er partnere. Her er målet at ny teknologi for testing, samling og dataanalyse skal gi enda bedre forståelse av glid, friksjon og sensorbruk.
Og det er på bakgrunn av dette prosjektet vi nå står i skisporet med Emits emiTag-brikker festet til skiene, og en gul koffert – en mellomtidsstasjon – plassert nede i en slak bakke. Og så sklir to og to skiløpere nedover og forbi kofferten.
– Vi ser på hvordan vi kan bruke disse tidtakingsbrikkene til å teste ski ved å endre programvaren litt og forbedre nøyaktigheten mye. Vi parallelltester skipar ved å kjøre to og to par ved siden av hverandre. Det vi vil vite er hvor langt foran den ene skien er den andre, med en nøyaktighet på ett hundredels sekund. Bare den beste skien går videre, og møter et nytt par, helt til vi står igjen med en vinner: Det skiparet med best glid nøyaktig på dagens snø.
– Når vi får skrevet programvaren slik vi vil, skal vi utvikle en app hvor vi kan se resultatene for hver skitest direkte. Da kan også smørerne følge med i appen og se hvilket par som har vunnet før vi rekker å komme inn igjen med dem, sier Breitschädel.
At de får testet flest mulig par på kortest mulig tid er viktig, da nye regler gjør at de får mindre tid og kan ha færre testere ute i konkurranseløypene før et renn.
Neste generasjon
Produktutvikling og produksjon-studentene Andreas Skoglund og Morten Dobloug fra NTNU skal skrive masteroppgaver i produktutvikling og materialer, og har hver sin innfallsvinkel på hvordan man skal redusere friksjon mellom skisåle og snø.
Dobloug og hans veileder Astrid de Wijn fokuserer på hvordan friksjon mot snø kan reduseres vitenskapelig, mens Skoglund og hans veileder Carlo Kriesi jobber med prototyper for nye skisålematerialer som kan gi bedre glidegenskaper.
Nå er de med Olympiatoppen ut i løypa for å lære.
– Det er kjempekult å få være med. En ting er at vi får se hvordan de faktisk tester, som gir oss en helt annen forståelse av sammenhengene enn når vi bare sitter på NTNU og snakker om teorien. En annen ting er jo at vi ser at dette er veldig mye mer avansert enn vi prøvde å håpe på. De som jobber med dette sitter på voldsomt mye kunnskap, sier Andreas Skoglund.
Olympiatoppens idrettsteknolog er spent på studentenes arbeid:
– Det er klart vi har store forhåpninger. Kanskje finner de frem til nye produkter eller metoder. Vi ønsker selvfølgelig å bygge opp et miljø som jobber med de utfordringene vi har, siden vår oppgave er å tenke flere år fremover. Og vi er heldigvis en vintersportnasjon! Det er ikke slik at vi skal slutte å forske på ski og teknologi med det første, sier Felix Breitschädel.
- Her ble den norske elbilen produsert: Nå kommer en ny og større elbilsatsing
Artikkelen fortsetter under bildet.
.jpg)
Tallknuseren
Sjusjøen: Øyvind Moen Fjeld knuser tallmateriale om egen kropp i håp om å knuse flere konkurrenter i skisporet i vinter.
Han er utdannet sivilingeniør i energi og miljø, og skrev masteroppgave om resonansproblemer i høytrykks francisturbiner, men nå går jobben hans ut på å generere mest mulig kraft og energi fra overkroppen via stavene til snøen for å stake raskest mulig på ski.
Øyvind Moen Fjeld satser nemlig fullt som toppidrettsutøver, og går for langløpslaget Team Santander.
– Jeg som er genuint interessert i tall og i å se sammenhenger har alltid synes det er gøy å måle puls, logge gps-data og prøve tekniske duppeditter som jeg føler kan gi meg ekstra muligheter for å analysere egne prestasjoner og forstå kroppen bedre, sier Moen Fjeld.
.jpg)
Tolker nervesystemet
Derfor går han også til sengs med en pulsmåler festet til brystet med to elektroder hver kveld. Den registrerer puls, hjertefrekvensvariabilitet (HRV) og akselerometerdata gjennom hele natten, og om morgenen kobler han måleren til pc-en, logger seg inn på en egen nettside, og får en umiddelbar grafisk analyse av natten.
Teknologien er basert på forskning og utvikling i Norge og USA gjennom en årrekke, og leveres av Overskudd AS.
Analysen skal gi en pekepinn på hva kroppen egentlig mener om hvor mye du jobber, trener, stresser og slapper av. Og om du restituerer nok til å skape overskudd i hverdagen.
- Gjennom puls og HRV får vi klare signaler på om det sympatiske eller parasympatiske nervesystemet er aktivt. Altså om du er i «kjemp eller flykt»-modus eller om du restituerer. Vi sammenligner dine data med milliarder av hjerteslag og bevegelser fra andre brukere, og kan dermed tolke tilstanden i nervesystemet ditt på en skala fra svært syke pasienter til idrettsutøvere som nettopp har vunnet OL.
– Analysen baseres på mange års forsknings- og utviklingsarbeid for å forstå sammenhengene mellom ulike former for fysisk, mental og emosjonell aktivitet, og hvordan disse faktorene påvirker stress og restitusjon, forklarer Camilla Brinch Hansen i Overskudd AS.
- Dansker nært nytt solcellegjennombrudd: Men teknologien kan allerede være for sent ute
En oppvekker
Øyvind Moen Fjeld har laster opp sine data på overskudd.no hver dag i over et år.
– Det viktigste for meg er at jeg får bygget opp data som gjør at jeg lærer mye om meg selv. Når jeg har hatt både gode og dårlige perioder, kan jeg etter hvert begynne å bruke dataene konstruktivt, fordi jeg ser hva som får meg i bedre form, hva som påvirker meg negativt, og når jeg trenger hviledager.
Jeg vil mene det er et mye viktigere verktøy for vanlige folk som er overarbeidet og stresset i en hektisk hverdag.
Øyvind Moen Fjeld
– Når jeg ligger på de verdiene som for meg er normale, tyder det på at jeg gjør ting riktig. Dersom jeg plutselig får store avvik i dataene over tid, er jeg veldig obs på det. Da må jeg justere treningen eller endre rutiner for å ikke gå på en smell. Jeg føler dette verktøyet gir meg mulighet til å stoppe i tide og fungerer som et ekstra sikkerhetsnett, sier Moen Fjeld.
Og han vet hva han snakker om, for han gikk på en skikkelig smell som junior. Da tok det lang tid å komme tilbake.
– Er dette et verktøy som bare er nyttig for toppidrettsutøvere?
– Absolutt ikke. I et samfunnsmessig perspektiv er det vi som trenger det minst. Jeg vil mene det er et mye viktigere verktøy for vanlige folk som er overarbeidet og stresset i en hektisk hverdag. Enten du er bedriftsleder eller trebarnsmor som står på hele tiden og aldri har tid til å slappe av. Jeg tror nok mange ikke er klar over hvor slitne de faktisk er, fordi de har vært sånn de siste fem årene og det har blitt normalen. Da kan måleren gi en oppvekker som gjør at du blir mer bevisst og får gjort de justeringene som kan være med på å gi deg noen ekstra gode år i det lange løp, sier Moen Fjeld.
Ski med spikerfeste
Foruten alt han logger med Overskudd-målingene, pulsklokkedata og Strava-registreringer, synes skiløperen og sivilingeniøren også det er gøy å følge med på teknologisk utvikling og forskning innen skisporten.
Han mener som flere andre at kravene til kortere stavlengder i klassiske renn som ble innført i høst har begrenset utviklingen av optimal staketeknikk.
Men nå var jo også intensjonen med regelendringen å begrense staking for å bevare tradisjonell klassisk teknikk. Når det nå innføres stakefrie soner, har Moen Fjeld ett ønske for ny teknologi:
– Stakingen har kommet fordi du mister gli på flatene av at smurningen subber. På rulleski bruker vi bena, for der har vi spikerfeste i bakkene uten å tape gli. Hva med et materiale i sålen på langrennsski som ved hjelp av en mekanisme kommer ut når du legger nok trykk på én ski? Når du står flatt og staker er det ikke i kontakt med snøen, men når du kommer til motbakkene utløses mekanismen og du får feste. Jeg vet ikke hvor vanskelig det er å utvikle, men det hadde vært kult for langrennssporten om man fant opp en slik teknologi, sier Moen Fjeld.
- 12 myter og fakta: Er elbilen egentlig miljøvennlig?
