Unersetzliche Maschinenelemente 25.01.2022, 11:30 Uhr

Technische Unterstützung für erfolgreiche Olympioniken

Wenn in Kürze die olympischen Winterspiele starten, haben auch zwei kleine, eingebaut kaum auffallende Bauteile zum Erfolg deutscher Athleten mit beigetragen. Industriegasfedern und Ölbremsen sind elementar für die Geschwindigkeitsregulierung im Hochleistungssport.

Das "Adler-Skistadion" in Hinterzarten im Schwarzwald: Auf vier Schanzen finden hier etwa 200 Skisprungtage sowie 20.000 Trainings- und Wettkampfsprünge jährlich statt. Foto: Skiclub Hinterzarten

Das "Adler-Skistadion" in Hinterzarten im Schwarzwald: Auf vier Schanzen finden hier etwa 200 Skisprungtage sowie 20.000 Trainings- und Wettkampfsprünge jährlich statt.

Foto: Skiclub Hinterzarten

Dass auch im Wintersport die Geschwindigkeit mithilfe von Konstruktionsbauteilen geregelt wird, um die Leistungen zu verbessen, liegt nahe. Zwei Einsatzbeispiele, bei denen Komponenten ganz im Sinne des seit 2021 neuen olympischen Mottos „schneller, höher, stärker – gemeinsam“ wichtige Funktionen übernehmen, machen das deutlich.

Trainingsabläufe beim Skispringen mit Gasdruckfedern optimieren

Bläst der Wind beim Skispringen von vorne, können Athletinnen und Athleten ihn quasi als Luftpolster benutzen, um weit ins Tal zu schweben, bläst er von hinten, werden sie quasi in den Hang hinuntergedrückt. Da die Windrichtung während eines Wettkampfes wechseln kann, bekommen die Sportlerinnen und Sportler an die aktuellen Verhältnisse angepasste Bonus- oder Maluspunkte. Ändern sich die Windverhältnisse zu extrem, besteht zusätzlich die Möglichkeit, die Anlauflänge zu variieren.

Dafür sind an den Sprungschanzen des Bundesstützpunktes vom Deutschen Skiverband in Hinterzarten verschiedene Startbalken montiert. Diese Balken werden im Trainingsbetrieb an unterschiedlichen Startgates angebracht. In der Grundstellung steht der Balkenarm nach oben. Zum Einstieg in den Anlauf drücken die jeweils Springenden den Balkenarm nach unten in den Gegenhalter, setzen sich darauf und verharren so direkt über der Anlaufspur, um auf das Freigabezeichen zu warten. Fahren die Springenden dann los, wird der entlastete Balkenarm durch die Gasdruckfedern in die Grundstellung gebracht. Der Anlauf ist somit für Nachfolgende, die beispielsweise von einem weiter oben montierten Startbalken anfahren möchten, wieder frei. Dieses System erleichtert den Trainingsbetrieb, weil manuelles Anheben oder Versetzen der Balken nicht mehr nötig ist. Das bequemere Öffnen und Schließen der Startbalken während der Trainingseinheiten ermöglichen Industrie-Gasdruckfedern von ACE aus Langenfeld.

Im Training werden verschiedene Anlauflängen getestet und die von ACE-Industriegasfedern unterstützten Startbalken gehoben sowie gesenkt. Die Ziffern geben die Nummern der Startgates an.

Foto: Skiclub Hinterzarten

Die Leistungsdaten überzeugen

Diese Maschinenelemente sind die perfekte Unterstützung der Handkraft bei Luken, Deckeln, Hauben – oder auch bei horizontal und vertikal ausgerichteten Absprungbalken. Als in sich geschlossene Systeme sind sie mit einem unter Druck stehenden Stickstoffgas gefüllt und mit Körperdurchmessern von 8 bis 70 Millimetern sowie mit Kräften von 10 bis 13.000 Newton erhältlich. Die für den Einbau an der Sprungschanze vorgesehenen Komponenten des Typs GS-22–200-EE-200N haben einen Umfang von 22 Millimetern und einen Hub von 200 Millimetern. Die Laufleistung von etwa 10.000 Metern entspricht bei 0,2 Meter Hub etwa 25.000 Öffnungs- und Schließvorgängen an der Sprungschanze. Das sind Werte, die selbst für einen regen Trainingsbetrieb als vollkommen ausreichend bezeichnet werden.

Bei einem Eigengewicht von 420 Gramm und einer Gesamtlänge von 464 Millimetern im ausgefahrenen Zustand sind die einbaufertigen, wartungsfreien Maschinenelemente in der Lage, bis maximal 1.300 Newton Ausschubkraft zu generieren. In diesem Fall wurden sie mit einer Ausschubkraft von 200 Newton ausgelegt, ausgeliefert und montiert, was im Betrieb kaum Muskelkraft beim Schließen der Startbalken fordert und somit die Energie der Athletinnen und Athleten vor dem mit viel Konzentration, Präzision und Schnellkraft verbundenen Absprung schont.

Zwei Industriegasfedern je Startbalken sorgen dafür, dass das Training oder die Lehrgänge an der Schanze noch komfortabler werden.

Foto: ACE/Skiclub Hinterzarten

Eis-Handbike-Konstruktion erfolgreich mit Ölbremsen stabilisiert

Seit Jahren ist der niederländische Eis-Handbiker Ad Aarts ein „Unikat“. So nahm er 2020 als einziger schwerbehinderter Sportler mit seinem Gefährt der Marke Eigenbau an der sogenannten „alternatieve Elfstedendtocht“ teil. Dabei handelt es sich um einen Eisschnelllaufwettbewerb von 200 Kilometern Länge auf dem österreichischen Weißensee. Für Ad Aarts ist dieser Wettkampf der Höhepunkt seines Sportkalenders, da aktuell lediglich eine Eishockeyvariante und Curling zum paralympischen Wettkampfprogramm auf dem Eis zählen.

Das Eishockey für behindere Menschen wird auf einem Schlitten ausgetragen, bei dem keine so rasanten Kurvenfahrten möglich sind, wie sie Ad Aarts zu Beginn seiner Eis-Handbikezeit vor Probleme stellten. So lange er geradeaus fuhr, konnte er eine konstant hohe Geschwindigkeit aufs Eis legen. Sobald es jedoch in eine Kurve ging, fiel das Tempo auf 13 bis 14 km/h ab. Jedes Tempo darüber hinaus führte dazu, dass sein selbst gebautes Handbike ausbrach. Ad Aarts verlor jedoch nicht nur in den Kurven wertvolle Zeit, auch das Herausbeschleunigen stellte sich als limitierend dar, und das gleich in doppelter Hinsicht: Es dauerte nicht nur eine Weile, bis er mit seinem Untersatz wieder die optimale Geschwindigkeit erreichte, sondern auf dem Weg dorthin verbrauchte er auch hohe Kräfte.

Ad Aarts, ein Leistungssportler aus den Niederlanden, beim Training auf dem Weißensee im österreichischen Kärnten mit seinem selbstoptimieren Sportgerät.

Foto: Ad Aarts

So baute auch der Sportler zur Stabilisierung seines Gefährts zunächst auf Industriegasfedern. Eine Hilfestellung war, dass sich die Industriegasfedern online berechnen und auslegen lassen: www.ace-ace.de/de/berechnungen/geschwindigkeitsregulierung/gasfeder-berechnung-online.html. Aber er wollte dann noch mehr. Aus diesem Grund schloss er sich mit ACE kurz und bestellte nach Beratung mit dem technischen Außendienst zwei Ölbremsen. Im Normalfall dienen diese Komponenten dazu, für konstante Vorschubgeschwindigkeiten entlang ihres Hubs zu sorgen. Beim in den Niederlanden verwendeten Typ handelt es sich um ein Sondermodell einer gasbefüllten Ölbremse.

In diesem Fall sind die Komponenten aufgrund ihrer Fähigkeit, eine schiefe Ebene im Horizontalbereich auszugleichen, besonders geeignet. Denn in den Kurven neigt sich der Sitz um 10 bis 15 Grad. Das anschließende Zurückstellen in den Horizontalbereich erlaubt die vorgeschlagene Kombination aus Ölbremsen mit Gasbefüllung: Denn die Ölbremsen dämpfen beim Einfahren, und das Gas drückt die Kolbenstange danach mit einer Kraft von 200 Newton wieder nach außen in ihre Normalstellung.

Die Handbike-Konstruktion hat der Tüftler mit Ölbremsen stabilisiert, sodass auf dem Eis ein um 50 Prozent höheres Kurventempo als zuvor möglich ist.

Foto: Ad Aarts

Bereits ein erster Test zeigte, wie hervorragend diese neue Kombinationslösung als Stabilisator funktioniert. Dem Sportler gelang es ad hoc, die Kurven in einem Eisstadion ohne Probleme mit 21 km/h in der Stunde zu durchfahren. Im Wettkampf ist sogar noch mehr möglich, da das künstliche Eis härter und glatter als Natureis ist und die Kurven einen größeren Radius haben.

Mittlerweile über 60 Jahre alt, wird ein gemeinsames Wettkämpfen bei Olympischen und Paralympischen Spielen für den Niederländer wohl ein Traum bleiben. Aber vielleicht wagt sich das IOC bei aller aktuellen Kritik an dieser Organisation doch einmal an eine kleine Revolution und lässt in Zukunft Sportlerinnen und Sportler mit und ohne Handicaps zumindest zeitlich nicht nacheinander, sondern miteinander, also gemeinsam antreten?

Ölbremsen und hydraulische Bremszylinder für Automation und Freizeitindustrie

Diese Maschinenelemente sind ein gutes Beispiel dafür, wie flexibel Zubehörteile für die unterschiedlichsten Industriezweige heute sein können. In Körperdurchmessern von 12 bis 70 Millimetern und in Hublängen bis 800 Millimetern lieferbar, kommen sie vor allem zur Dämpfung von hin- und herschwenkenden Massen zum Einsatz. Dies können ein Schlitten in einer Textilmaschine, eine Tür, eine Skigondel oder auch Segelmasten auf hochwertigen Yachten sein. Aber die Bremszylinder können auch als Sicherheits- oder Antriebselemente zum Einsatz kommen. Geht es um die Sicherheit, verhindern sie schlagartiges Einfahren von Geräten, im zweiten Fall sorgen sowohl Bremszylinder wie Ölbremsen für ein gleichmäßiges Verfahrtempo.

Die Ölbremsen und Bremszylinder sind dank eines beschichteten Körpers und einer Kolbenstange mit verschleißfester Oberflächenbeschichtung qualitativ hochwertig und garantieren hohe Standzeiten. Durch ein Einstellsegment am Kolben ist die Verstellung in den Endlagen stufenlos regulierbar und kinderleicht. Genauso einfach vollzieht sich die Montage. Die Standard-Kombinationen arbeiten in einem Temperaturbereich von –20 bis 80 Grad Celsius. Sie erfüllen quasi jeden Konstruktionswunsch und lassen sich ebenfalls online konfigurieren: www.ace-ace.de/de/berechnungen/bremszylinder-konfigurator.html.

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Robert Timmerberg M. A., Fachjournalist, arbeitet für die plus2 GmbHin Düsseldorf.

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