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在俯式冰橇运动中,运动员被称为“滑行者”,他们面朝下趴在坐垫大小的雪橇上,以每小时超过 110 公里的速度冲下结冰的混凝土赛道,最微小的细节决定着成败。俯式冰橇滑行的任何方面,只要不是完全同步的——包括滑行者的服装、头盔、身体姿势或雪橇的方向——都可能损失百分之几秒的时间,这在这项运动中是永恒的。
美国奥运俯式冰橇队本周将在温哥华奥运会上亮相,得益于纽约州特洛伊市伦斯勒理工学院 (RPI) 研究人员提供的一些高科技帮助,他们的训练方法已经非常科学化。 工程学教授 Timothy Wei 和他的团队建造了一个定制的俯式冰橇模拟器,以研究滑行者最大的对手——风阻。
Wei 说:“当运动员在赛道上向下冲时,他们用脚蹬地,之后推动他们前进的是重力。” 对他们不利的三个因素是风阻(RPI 研究人员已经测量过)、雪橇的方向(保持笔直以避免摩擦)以及滑行者沿赛道跑最短路线的能力(这是赛车手掌握的技巧)。
Wei 说:“我们建造了一个假雪橇赛道部分,并在赛道上使用了称重传感器来测量力。” 该模拟器模仿了真实俯式冰橇赛道的尺寸,大约半米深,略微超过一米宽。雪橇最宽可达 20 厘米,最长可达 120 厘米,它放在配有称重传感器的垫子上,用于测量滑行者向下施加的力,滑行者还可以通过赛道底部切开的孔看到监视器上的两个摄像头(一个向下看滑行者,另一个位于侧面)的画面(滑行者面朝下躺在雪橇上)。 Wei 说:“运动员可以实时看到他们的运动对气流和阻力的影响。” “你知道力的大小,但你也想知道气流的样子。”
美国俯式冰橇队的技术协调员 Steve Peters 说:“滑行者可以通过赛道底部看到的监视器对于实验至关重要。“这是一个训练工具,所以我们希望运动员直接获得信息。” “我们能够确定哪些姿势效果更好方面的趋势;其中一些甚至违反直觉。其中一些我们已经知道,但我们没有数据来支持它。”
模拟赛道位于风洞的末端,风洞以接近每小时 100 公里的速度吹风。为了使风流更可见,研究人员引入了雾(剧院制作中使用的那种),并用绿色激光束照亮,绿色激光束创建了一个 направленный 在模拟器中躺着的滑行者肩膀上方的二维平面。侧面的摄像机聚焦于该平面,以提供更好的风流视角。
Peters 说:“俯式冰橇队过去曾做过一些风洞测试,“但风洞时间非常昂贵,而且我们肯定是一项低预算的运动。” “不过,我们仍然希望能够测试不同的姿势和设备。”
Wei 因其与美国游泳队合作而为奥运界所熟知。在过去的几年里,他一直在使用数字粒子图像测速法 (DPIV) 和其他测量技术,以更好地了解游泳者如何与泳池水相互作用。
俯式冰橇队的十名成员试用了 RPI 模拟器,他们使用不同的头盔、服装和身体姿势,以确定哪种组合能给他们带来最佳的身体气流和最小的阻力。该团队确定,不同的头盔款式更适合不同的滑行者,这意味着每个滑行者找到最适合自己滑行方式的头盔非常重要。 Peters 说:“俯式冰橇运动对个人来说非常独特,这就是为什么这项测试如此重要。”
俯式冰橇是从一种名为克雷斯塔雪橇的平底雪橇运动衍生而来,它使用类似的雪橇和面朝下的姿势。然而,克雷斯塔雪橇运动员使用脚上的冰刀来帮助操纵和制动雪橇(俯式冰橇滑行者仅使用身体来引导雪橇)。俯式冰橇与雪橇和雪车使用相同类型的赛道,雪车是另一项运动,它涉及在冰冻的赛道上飞驰,骑手和冰面之间只有一个小雪橇。然而,在雪车运动中,骑手面朝上,脚先放在雪橇上,速度可达每小时 160 公里。上周在温哥华的训练中,雪车赛车手的速度接近速度高达每小时 155 公里,当时格鲁吉亚雪车赛车手诺达尔·库马里塔什维利在一次事故中丧生。