Plastikkügelchen im Schwimmbecken 30.07.2014, 10:56 Uhr

Laserbeleuchtete Kameras zeigen erstmals Strömungen eines Schwimmers

Mit einer Hochgeschwindigkeitskamera, Laserbeleuchtung und simplen Plastikkügelchen im Schwimmbecken haben Forscher aus Jena erstmals Strömungen visualisiert, die Schwimmer umgeben. Sobald das System serienreif ist, können Schwimmtrainer auf ihrer Rekordjagd an neuen Schwimmtechniken feilen. Bislang mussten sie sich mit Computersimulationen begnügen. 

Die Hochgeschwindigkeitskameras zeichnen die Bewegungen der angeleuchteten Kügelchen auf, durch die sich der Schwimmer hindurchbewegt. Mit dem Computer machen die Forscher anschließend die Strömungsfelder sichtbar. 

Die Hochgeschwindigkeitskameras zeichnen die Bewegungen der angeleuchteten Kügelchen auf, durch die sich der Schwimmer hindurchbewegt. Mit dem Computer machen die Forscher anschließend die Strömungsfelder sichtbar. 

Foto: FSU Jena

Wenn der Schwimmer in die grüne Zone gerät, wird es ernst – nicht für ihn, sondern für Wissenschaftler am Beckenrand. Sie wollen wissen, wie das Wasser den Sportler umströmt. Dafür haben sie unter Wasser Hochgeschwindigkeitskameras installiert. Auf den Bildern sind neben dem Schwimmer merkwürdige weiße Kügelchen zu sehen. Auf diese kommt es an, denn sie bewegen sich genauso wie das Wasser, das den Körper umströmt. Damit lassen sich Unterwasserströmungen sichtbar machen.

Laser schafft Beleuchtung für die Hochgeschwindigkeitskamera

Sieben Jahre schon schaut Stefan Hochstein vom Lehrstuhl für Bewegungswissenschaft der Friedrich-Schiller-Universität Jena schwimmenden Menschen zu, um Verbesserungen des Schwimmstils zu erreichen. Anfangs bestand die Ausrüstung aus einer Hochgeschwindigkeitskamera, die den Schwimmer durch ein Unterwasserfenster filmte.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Sandvik Mining and Construction Deutschland GmbH-Firmenlogo
Technical Sales Manager (m/f/d) Sandvik Mining and Construction Deutschland GmbH
Darmstadt Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Wirtschaftsjurist*in / Ingenieur*in (m/w/d) für Contract & Claimsmanagement in Energieprojekten THOST Projektmanagement GmbH
Berlin, Hamburg, Hannover Zum Job 
SWM Services GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in Energieerzeugung (m/w/d) SWM Services GmbH
München Zum Job 
Netzgesellschaft Gütersloh mbH-Firmenlogo
Leiter (m/w/d) Netzmanagement Netzgesellschaft Gütersloh mbH
Gütersloh Zum Job 
Richard Liesegang GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Projektleiter/-in (m/w/d) Industrieabbruch Richard Liesegang GmbH & Co. KG
Hürth, bundesweit Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Projektleiter*in / Senior Projektmanager*in (m/w/d) Bau- / Immobilienprojekte THOST Projektmanagement GmbH
Pforzheim, Stuttgart Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*innen (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in (m/w/d) in der Terminplanung (Oracle Primavera) für Industrieprojekte THOST Projektmanagement GmbH
Mannheim, München, Stuttgart, Memmingen, Freiburg Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Projektleiter*in / Projektmanager*in (m/w/d) Bereich Bau / Immobilien THOST Projektmanagement GmbH
Stuttgart,Pforzheim Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in / Projektmanager*in (m/w/d) für Bauprojekte THOST Projektmanagement GmbH
München Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in (m/w/d) in der Projektsteuerung THOST Projektmanagement GmbH
Burghausen,München,Memmingen Zum Job 
Bundesverband Porenbetonindustrie e.V.-Firmenlogo
Bauingenieur / Wirtschaftsingenieur (m/w/d) als Referent Technik und Normung Bundesverband Porenbetonindustrie e.V.
swa Netze GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Elektrotechnik / Energietechnik für Netz- und Anlagenbau Strom swa Netze GmbH
Augsburg Zum Job 
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Wirtschaftsjurist*in / Ingenieur*in (m/w/d) für Contract & Claimsmanagement in Projekten der Energiewende THOST Projektmanagement GmbH
Freiburg im Breisgau, Mannheim, München, Stuttgart, Memmingen Zum Job 
DEKRA Automobil GmbH-Firmenlogo
Sachverständiger vorbeugender Brandschutz (m/w/d) NRW DEKRA Automobil GmbH
verschiedene Standorte Zum Job 
DEKRA Automobil GmbH-Firmenlogo
Sachverständiger Gebäudetechnik - Lüftungsanlagen & Rauchabzugsanlagen (m/w/d) NRW DEKRA Automobil GmbH
Verschiedene Standorte Zum Job 
FFG Flensburger Fahrzeugbau Gesellschaft mbH-Firmenlogo
Elektrokonstrukteur/ Techniker (m/w/d) für Funkanlagen FFG Flensburger Fahrzeugbau Gesellschaft mbH
Flensburg Zum Job 
DEKRA Automobil GmbH-Firmenlogo
Sachverständiger Druckbehälter & Anlagen (m/w/d) NRW DEKRA Automobil GmbH
verschiedene Standorte Zum Job 
HumanOptics Holding AG-Firmenlogo
Techniker / Ingenieur Prozessentwicklung (m/w/d) HumanOptics Holding AG
Sankt Augustin Zum Job 
Stadtwerke Leipzig GmbH-Firmenlogo
Ingenieur als Teamleitung Projektentwicklung - Erzeugungstechnologien (m/w/d) Stadtwerke Leipzig GmbH
Leipzig Zum Job 

Heute befindet sie sich in einem wasserdichten Gehäuse, ebenso der Laser, der das Blickfeld ausleuchtet. Wenn das System einmal in Serie gebaut wird, kann sie von Trainern als mobile Einheit zur Stiloptimierung eingesetzt werden.

Die Kügelchen im Schwimmbecken bestehen aus einem Kunststoff, der die gleiche Dichte hat wie Wasser, im Wasser also schwebt.

Der Jenaer Sportwissenschaftler Dr. Stefan Hochstein zeigt seinen Kollegen am Computer die Visualisierung der Strömung, die den Schwimmer umgibt. 

Der Jenaer Sportwissenschaftler Dr. Stefan Hochstein zeigt seinen Kollegen am Computer die Visualisierung der Strömung, die den Schwimmer umgibt.

Quelle: FSU Jena

Die Umströmung der Schwimmer hat Trainer schon immer brennend interessiert. Die bisher einzige Möglichkeit, sie zu ergründen, waren Simulationsrechnungen am Computer. Die Jenaer Arbeitsgruppe um Professor Reinhard Blickhan ist „die erste Gruppe auf der Welt, die numerische und experimentelle Berechnungen vergleichen kann“, freut sich Hochstein. „Vor einer Nutzung der Erkenntnisse im Training müssen erst die Analysen erfolgen, wie die Beobachtungen sinnvoll in Schwimmtechnik umgesetzt werden können.“

Wellenförmige Schwimmbewegung ist am effektivsten

Am schnellsten kommen Schwimmer übrigens voran, wenn es möglichst laminar zugeht, also Wirbel vermieden werden. Genauso ist es bei Schiffen und Tieren, die sich im Wasser fortbewegen. Dass eine wellenförmige Bewegung des Körpers die schnellste Art ist, sich im kühlen Nass zu bewegen, hat im Jahr 2011 auch der Student Hill Taylor bewiesen. Er stellte über 50 Meter einen Weltrekord im Rückenschwimmen auf, der aber nicht anerkannt wurde. Die Regeln sagen nämlich, dass Schwimmer in dieser Sportart spätestens alle 15 Metern auftauchen müssen. Das drückt aufs Tempo.

Nutzbar wird das System auch im technischen Bereich sein. Man könnte in Wasserbauten beispielsweise Wirbel hinter Brückenpfeilern sichtbar machen, die manchmal zerstörerische Folgen haben. Durch eine andere Formgebung ließe sich das verhindern.

 

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.