Kolarze na testach w tunelu aerodynamicznym PW

O sukcesie w sporcie decydują detale. W znajdowaniu rezerw i przewag coraz częściej pomagają naukowcy. Na badania na Politechnikę Warszawską przyjechali kolarze torowi z reprezentacji Polski. Szukali odpowiednich ustawień sprzętu i optymalnej pozycji na rowerze. Wyniki wykorzystają w treningach i na zawodach.

Wchodzimy do budynku Instytutu Technik Lotniczych i Mechaniki Stosowanej PW. To jeden z dwóch instytutów tworzących Wydział Mechaniczny Energetyki i Lotnictwa. Idziemy korytarzami. W górę, w dół, w lewo, potem znowu w górę, w prawo… W końcu spotykamy Konrada Gumowskiego, a po chwili także Michała Remera z Laboratorium Aerodynamiki Turbin Lotniczych i Spalania. To z nimi mieliśmy się spotkać. W tunelu aerodynamicznym na PW właśnie trwają testy kolarzy torowych, a my będziemy je obserwować.

Wchodzimy do laboratorium. Zajmuje dwie kondygnacje – my idziemy na dół, do tunelu aerodynamicznego. Całe znajdujące się tam laboratorium ma ok. 450-500m2, a antresola i kładka – kolejne 60-70m2. Na pierwszy rzut oka tunel aerodynamiczny przypomina wagon pociągu – ma wymiary 26.1 x 8.3 x 2.9 m, a sekcja pomiarowa, w której odbywają się badania – 11.2 x 2.6 x 2.0 m.

Akurat trwają rozmowy specjalistów z PW z kolarzami i trenerami. Zaraz zacznie się kolejny pomiar. Do tunelu wchodzi jeden z zawodników. Siada na zainstalowanym tam rowerze. Teraz ma chwilę na przygotowania.

– Jesteś gotowy?

– Tak, już!

– Dobra, to zamykamy!

Przy wejściu do tunelu pojawiają się dwie osoby. 5, 4, 3, 2, 1 – ciężkie drzwi się zamykają, komputery idą w ruch, przestrzeń wypełnia potężny jednostajny szum.

Przez drzwi widzimy kolarza. Na początku pozornie nic się nie dzieje – to tzw. pomiar statyczny – zawodnik siedzi na rowerze i sprawdza swoją pozycję – szuka tej najbardziej aerodynamicznej, tej, która potem, w zawodach, pozwoli mu zyskać cenne ułamki sekund, wyprzedzić konkurentów, może zdobyć medal. Dopiero po chwili kolarz zaczyna pedałować (to oczywiście pomiar dynamiczny). W jednej serii wykonuje się siedem pomiarów (każdy trwa 30 sekund): cztery statycznie i trzy dynamicznie.

Jaki opór?

– Tunel służy do wygenerowania przepływu powietrza o zadanej prędkości, w przypadku kolarzy ustawiamy ją na 70 km/h, co odpowiada prędkości osiąganej na torze podczas sprintu – tłumaczy Bartosz Olszański z politechnicznego zespołu zajmującego się wykonywaniem testów w tunelu. – Przy tej prędkości kolarze przyjmują układ pozycji – statycznych i dynamicznych i sprawdzamy, jakim bezwymiarowym współczynnikiem oporu (CD), czy wymiarowym współczynnikiem oporu CDA charakteryzują się dane pozycje. Dzięki temu możemy sprawdzić ułożenie kolarzy na rowerze i znaleźć optymalne ustawienie. Wczoraj testowaliśmy też sprzęt: kombinezony, kaski, kokpity.

Stanowisko pomiarowe składa się z 2 części: wewnątrz i na zewnątrz tunelu.

– W środku jest część, z którą styczność ma kolarz: układ mierzenia siły oporu, zawieszenie, na którym opiera się rower oraz monitor, na którym zawodnik może obserwować na bieżąco wskazania współczynnika oporu i swoją pozycję – opowiada Piotr Czubak. – Poza tunelem mamy stanowisko pomiarowe, które służy do kierowania badaniami. Weryfikujemy tam, czy kolarz przyjął już stabilną pozycję i możemy rozpocząć pomiar albo decydujemy, że przerywamy.

Stanowisko na medal

Wykonywaniem badań w tunelu aerodynamicznym PW zajmuje się niewielki zespół: Bartosz Olszański, Piotr Czubak i Bartosz Załęcki, wspierani przez kierownika całego laboratorium Konrada Gumowskiego oraz Michała Remera.

Samo wykonywanie testów – takich jak te kolarzy – zajmuje zwykle od 1 do 3 dni. To często praca od rana do późnego wieczora. Zanim jednak zawodnicy w ogóle pojawią się na badaniach, nasi specjaliści muszą się do nich przygotować. Niektóre rozwiązania są niestandardowe, dlatego kluczowe jest dostosowanie stanowiska pomiarowego do potrzeb danej grupy sportowców. To, z którego korzystają kolarze, to projekt Piotra Czubaka i Bartosza Załęckiego.

– Zarówno kolarze, jak i my jesteśmy z zadowoleni z efektu końcowego – zaznacza Bartosz Olszański. – Myślę, że to stanowisko nie odbiega standardem od tych, które można spotkać w tunelach aerodynamicznych na zachodzie Europy.

Po testach przychodzi czas na opracowanie wyników. Obróbka tak dużej ilości danych jak w przypadku badań kolarzy to ok. miesiąc intensywnej pracy.

Sprawdzamy wszystko

Wróćmy jeszcze do samego badania. Jak to wszystko działa?

– Podstawowym elementem pomiarowym są dwie belki tensometryczne, które rejestrują zmianę rezystancji pod wpływem działania siły – wyjaśnia Bartosz Olszański. – Żeby sczytać sygnał z odpowiednią częstotliwością i rozdzielczością , korzystamy z kart pomiarowych, które są podpięte do komputera. Na komputerze mamy zintegrowany system akwizycji danych odpowiedzialny za odczyt z tunelu takich wskaźników jak prędkość, temperatura, wilgotność. Dzięki temu przeliczamy to na gęstość. A mając gęstość i prędkość, możemy obliczyć współczynnik oporu wymiarowego CDA.

To w tych badaniach klucz.

– Nasze oprogramowanie służy do zapisu, redukcji i katalogowania danych – dodaje Bartosz Olszański. – Mamy dodatkowo kamerę, która robi zdjęcia w perspektywie, z boku.

Potem, podczas obróbki danych, można sparować odpowiednią cyfrę (czyli współczynnik oporu) z pozycją kolarza i dowiedzieć się, czy to zmiana ustawienia wywołała zmianę współczynnika.

Mała zmiana, duży efekt

Czas na kolejną pomiarową serię. Do pracy wracają Bartosz Olszański, Piotr Czubak i Bartosz Załęcki. Korzystamy z okazji, by porozmawiać z Kamilem Kuczyńskim – asystentem trenera w kadrze kolarzy torowych, a jeszcze niedawno etatowym reprezentantem Polski na najważniejszych sportowych imprezach, z igrzyskami olimpijskimi na czele.

– Badanie jednego kolarza zajmuje od dwóch do czterech godzin – mówi Kamil Kuczyński. – Porównujemy różne pozycje zawodnika na rowerze. W każdym pomiarze wprowadzamy jedną zmiana, żeby sprawdzić, który czynnik daje chociaż minimalną przewagę. Szukamy różnic w ustawieniach roweru, w ułożeniu rąk czy nawet w rodzaju butów.

Testy w tunelu aerodynamicznym to pierwszy krok całego procesu. Po otrzymaniu raportu będzie czas na wdrożenie wyników w treningach na torze, a następnie – wykorzystanie już podczas startów, gdy pojawia się rywalizacja, buzuje adrenalina i można zapomnieć o odpowiedniej technice.

– W tunelu zawodnicy na własne oczy widzą rzeczywiste różnice, jakie powoduje ich ustawienie: głowy, ręki czy kolana – opowiada Kamil Kuczyński. – Często są zaskoczeni, jak mała zmiana ma pozytywny wpływ na zmniejszenie oporu powietrza.

Sukces rodzi się w tunelu?

Pierwsze badania sportowców w tunelu aerodynamicznym na Politechnice Warszawskiej odbyły się w 2016 roku. Przez ten czas gościliśmy tam już kolarzy, a także łyżwiarzy szybkich, narciarzy zjazdowych, saneczkarzy. Testy są możliwe dzięki inicjatywie i wsparciu Ministerstwa Sportu, Polskiego Komitetu Olimpijskiego, konkretnych związków sportowych.

– Staramy się, żeby wiedza wyniesiona z badań, szczególnie jeśli chodzi o świadomość tego, jaką rolę odgrywa aerodynamika w końcowym wyniku, została w zawodnikach i żeby wykonana u nas praca pomogła w osiąganiu sukcesów – podkreśla Bartosz Olszański