Anche gli scienziati dello sport utilizzano elementi di macchine idrauliche nei loro progetti. In particolare quando analizzano la forza di velocità su alcune attrezzature di allenamento. Poiché nelle posizioni finali possono verificarsi forze elevate, l'Istituto di Scienze dello Sport dell'Università di Tubinga si affida ad ammortizzatori industriali regolabili per proteggere l'uomo e la macchina.


Da oltre 180 anni, l'Istituto di Scienze dello Sport di Tubinga è un punto fermo nel panorama universitario tedesco. Oggi più di 50 scienziati svolgono attività di ricerca e insegnamento su diversi argomenti chiave nelle aree della prestazione, della salute e dell'istruzione. Lo spettro spazia dallo sviluppo dei talenti e la progettazione di competizioni sportive all'educazione scolastica e alla promozione della salute personalizzata. Il Dipartimento III, che si occupa di biomeccanica, movimento e scienza dell'allenamento, è diretto dal professor Veit Wank. Il suo team si occupa, tra l'altro, dell'analisi e dell'ottimizzazione delle sequenze di movimento sportivo. Nella ricerca sulla scienza dell'allenamento, l'attenzione si concentra sulla diagnosi delle capacità di forza nei singoli sport. Inoltre, gli atleti di talento delle squadre e delle associazioni di atletica leggera ricevono un supporto per la diagnosi delle prestazioni.



Dispositivo di prova per la valutazione della tecnica di movimento e delle forze di velocità

A questo scopo, l'istituto ha sviluppato da anni diversi dispositivi di allenamento. Il cosiddetto "dispositivo di allenamento e test per il lancio ad impatto" è stato progettato principalmente per il lancio del giavellotto e la pallamano. Il lancio ad impatto potrebbe non essere più così familiare, ma molti partecipanti ai giochi nazionali giovanili hanno già avuto tra le mani la palla ad impatto. Nella pallamano, il lancio d'impatto è la tecnica di base per tutti i lanci, mentre nell'atletica il termine "lancio dritto" è usato come sinonimo e base per il lancio del giavellotto. In entrambi i casi, gli atleti costruiscono una tensione ad arco per ottenere la massima distanza di accelerazione. Attraverso l'uso attivo e la relativa spinta della gamba di pressione posteriore nella fase di lancio, l'anca sul lato del braccio di lancio viene portata in avanti, con conseguente tensione della parte superiore del corpo. Questo processo e l'uso consapevole e sequenziale della spalla, del gomito e della mano di lancio ottimizzano l'accelerazione dell'attrezzo di lancio. Questa tecnica di movimento massimizza la velocità finale dell'attrezzo da lancio, cioè la palla o il giavellotto, o in questo caso la slitta da lancio. L'osservazione simultanea delle pose di movimento e delle posizioni dei lanciatori nel video e i valori corrispondenti per la posizione della slitta, la velocità della slitta e l'accelerazione consentono di valutare facilmente la tecnica di movimento e le capacità fisiche, in particolare la velocità del lanciatore. Il dispositivo di allenamento corrispondente viene utilizzato principalmente a Tubinga a scopo di test. Il professor Wank e il suo team lo utilizzano per verificare i valori di forza della velocità. Lo scienziato sportivo spiega: "Per gli atleti che fanno parte della squadra da molto tempo, questo ci permette anche di verificare se il contenuto dell'allenamento delle ultime settimane e mesi è stato scelto correttamente. Poiché le misurazioni sul dispositivo di prova e di allenamento generano ripetutamente elevate forze inerziali a causa dei movimenti di lancio, abbiamo bisogno di soluzioni di smorzamento adeguate per la frenata nelle posizioni finali superiore e inferiore che consentano di utilizzare il sistema per lungo tempo e allo stesso tempo forniscano la massima protezione possibile per i nostri soggetti di prova."


L'ingegnere progettista sceglie gli smorzatori flessibili per il piano inclinato

Dopo che il professor Wank aveva già avuto buone esperienze con le soluzioni di ACE Stoßdämpfer GmbH per un dispositivo di test e allenamento per la misurazione delle prestazioni dei muscoli della coscia, si è rivolto agli specialisti di soluzioni di smorzamento di tutti i tipi di Langenfeld durante la fase di progettazione del dispositivo di allenamento e test per il lancio ad impatto. "Ho cercato la leg press modificata per i movimenti isometrici e dinamici di estensione della gamba su Internet e nel catalogo ACE. Nella posizione finale, masse da 25 kg a 200 kg, che vengono accelerate a una velocità di circa 3-5 metri al secondo, devono essere frenate a una velocità di impatto di circa 0,5 metri al secondo. Anche se lo smorzatore MA64150 che abbiamo testato all'epoca non è in grado di gestire tecnicamente questa gamma, la decelerazione funziona bene empiricamente. Per quanto riguarda lo smorzamento delle forze durante il lancio dell'impatto, ho anche telefonato al servizio clienti di ACE per averne conferma", riferisce il professor Wank. La struttura di questa macchina di prova consiste essenzialmente in un piano inclinato costruito con binari lineari con un carrello di carico a guida lineare. Su di esso è possibile montare un manico di lancia o una palla da lancio. L'obiettivo è massimizzare l'accelerazione della slitta sia da fermo sia con un movimento iniziale lungo il piano, come in una gara di lancio. La distanza percorsa dalla slitta è di 4,5 metri. Poco prima di raggiungere il punto più alto della costruzione e al momento di tornare alla posizione di partenza, la slitta accelerata viene rallentata da un ammortizzatore industriale, per poi precipitare nuovamente sul piano inclinato. La particolarità del progetto di Tubinga è che il piano può essere regolato in modo continuo tra gli angoli di 0 gradi e 35 gradi per soddisfare le esigenze specifiche dei singoli atleti. Ad esempio, per la pallamano è richiesto un angolo di lancio piatto, mentre per il lancio del giavellotto sono necessari fino a 35 gradi. Rispetto ad altre soluzioni, come le molle in acciaio o gli ammortizzatori in gomma, i componenti utilizzati da ACE sono di qualità nettamente superiore e più duraturi. Un'esperienza che lo scienziato dello sport condivide nell'intervista: "Come per la decelerazione dei movimenti di estensione delle gambe, gli ammortizzatori regolabili funzionano bene anche per la decelerazione dei movimenti di lancio. Nel nostro progetto abbiamo installato un secondo ammortizzatore per il movimento di ritorno del carrello. Questo è leggermente sovradimensionato, ma le soluzioni economiche tentate inizialmente con una specie di fermaporta non hanno funzionato, da cui l'investimento maggiore. Sebbene si tratti di un investimento considerevole per il nostro budget, è talmente solido che ho investito tenendo conto degli aspetti di sicurezza e di responsabilità nei confronti dei soggetti del test. Si è rivelata una buona decisione. Abbiamo testato solo un po' le impostazioni e da allora i componenti hanno funzionato senza grandi sforzi o problemi. Tuttavia, gli smorzatori non sono utilizzati molto frequentemente secondo gli standard del settore, in quanto i dispositivi di prova sono utilizzati solo per gli studi, il che avviene circa due o tre volte all'anno per periodi di una o tre settimane".


Ammortizzatori stabilmente stabili, rotaie lineari non all'inizio

Gli ammortizzatori industriali utilizzati a Tubinga fanno parte della serie MAGNUM di ACE. Dal suo lancio sul mercato nel 2000, questa è stata considerata la classe di riferimento per le medie dimensioni nella tecnologia degli ammortizzatori industriali. Questi elementi di macchine idrauliche assorbono le forze di masse in movimento sull'intera corsa nel minor tempo possibile e convertono l'energia cinetica in calore, che viene dissipato nell'ambiente esterno. Progettati per l'uso continuo nell'industria, gli utenti beneficiano di robustezza e durata grazie a un sofisticato pacchetto di guarnizioni, cuscinetti di guida temprati e un arresto fisso integrato. Le dimensioni compatte e le gamme di massa più ampie rispetto alle soluzioni precedenti offrono ai progettisti un maggiore margine di manovra in termini di dimensioni della serranda e di utilizzo delle prestazioni della macchina. Una caratteristica speciale di questa serie è la disponibilità opzionale di tipi autoregolanti o regolabili con filettature M33, M45 e M64. Il professor Wank e il suo team di Tubinga si avvalgono anche della possibilità di regolazione sui lati anteriore e inferiore degli smorzatori MA4575EUM utilizzati per le analisi di lancio. A causa dei pesi totali della slitta da spostare tra 1,7 kg e un massimo di 25 kg e delle velocità di accelerazione fino a 13 metri al secondo nelle misurazioni sul dispositivo di allenamento e di prova per il lancio ad impatto, sono stati presi in considerazione solo i tipi regolabili. Guardando al passato, lo scienziato e progettista sportivo riferisce: "Mi sono affidato al mio istinto per quanto riguarda i possibili valori di regolazione degli ammortizzatori ACE e alla fine probabilmente ho avuto una buona mano con prove ed errori. In ogni caso, siamo soddisfatti della soluzione. Non abbiamo mai avuto problemi con gli ammortizzatori, erano da tutt'altra parte. Con il dispositivo di prova di lancio, abbiamo dovuto sostituire le guide lineari inizialmente installate e non proprio economiche con una versione molto costosa dopo una sola prova. Con le prime guide, le sfere uscivano dai cuscinetti. Semplicemente non riuscivano a sopportare le alte velocità durante l'analisi dell'impatto. Le nuove guide funzionano da allora, anche se per le nostre analisi utilizziamo principalmente carichi compresi tra 1,7 e 5 chilogrammi, in modo che tutto possa ancora essere considerato sotto il termine di forza ad alta velocità".

Elevato assorbimento di energia e protezione acustica integrata

Oltre alla tecnologia di tenuta con serbatoio a membrana, la stabilità degli ammortizzatori qui descritti è dovuta al corpo solido senza anello di ritegno, che impedisce le perdite e assorbe oltre il 50% di energia in più rispetto ad altri modelli di ammortizzatori. Il fatto che i tipi MAGNUM abbiano un design ancora più compatto rispetto ai precedenti modelli ACE si rivela un vantaggio, soprattutto per le macchine sempre più piccole dell'automazione. Con una corsa di 73,9 millimetri, questi ammortizzatori sono adatti a decelerare masse effettive comprese tra 70 kg e fino a 15.000 kg, con un assorbimento di energia per la decelerazione lineare e senza rimbalzo per corsa che raggiunge un valore di 1.300 Newton metri. Nelle applicazioni industriali, si possono raggiungere valori di 146.000 Newtonmetri all'ora in funzionamento continuo, valore che può essere ulteriormente aumentato con un serbatoio dell'olio per la dissipazione del calore dei fluidi e quasi raddoppiato quando si utilizza un circuito dell'olio. Un'ampia gamma di accessori e parti di collegamento garantisce una semplice integrazione nei progetti esistenti e un'ampia gamma di applicazioni possibili. Ad esempio, tutti i MAGNUM installati dal professor Wank a Tubinga sono utilizzati con speciali teste di impatto in poliuretano. Ciò comporta una riduzione del rumore fino a 7 decibel durante i test intensivi di estensione delle gambe e di lancio e, in combinazione con le proprietà di smorzamento che sono delicate per l'uomo e la macchina, può essere descritto come un grande successo, così come il design complessivo. Il professor Wank riassume: "Nelle nostre analisi sono rilevanti i tempi di percorrenza del carrello, la velocità del carrello e l'accelerazione. Non ci interessa il processo di decelerazione in termini di diagnostica delle prestazioni, deve solo funzionare, cioè l'energia deve essere dissipata senza causare danni al dispositivo". Finora ha funzionato bene.


Qualità prevedibile: gli ammortizzatori industriali ACE del tipo MAGNUM

Il segreto del successo di questi ammortizzatori industriali è nascosto al loro interno. Che si tratti di elementi autoregolabili o regolabili, di acciaio o di acciaio inossidabile, i componenti di questa serie sono dotati di una tecnologia di smorzamento all'avanguardia. Dotati di un cuscinetto di guida temprato e di un arresto fisso integrato, convincono per la loro lunga durata anche negli ambienti più difficili. Un importante vantaggio per i progettisti è l'elevato assorbimento di energia in un design compatto, grazie al quale sono disponibili con filettature nelle misure M33, M45 e M64 e con un'ampia gamma di parti di collegamento e accessori, a seconda della versione.