Kleine Schneekunde Swiss-Ski Coach Point 2012 Hansueli Rhyner & Fabian Wolfsperger Gruppe Industrieprojekte und Schneesport WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF, Davos

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Inhalt und Ziele Grundwissen für die Arbeit des Trainers  Pistenpräparation: „Wie bekommt man eine gute Trainings-/ Rennpiste“ ?  Schneecharakterisierung: „Welche Schneeeigenschaften sind wichtig, welche sind messbar und welche müssen wir subjektiv beurteilen“ ?

 Gleiten auf Schnee: „Was bremst den Skifahrer“ ?

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Präparation von alpinen Skipisten Physikalische Eigenschaften des Schnees

Schnee und Meteorologie

Mechanische Bearbeitung des Schnees

Präparation und Pflege von Rennpisten

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Physikalische Eigenschaften des Schnees Schnee ist ein sehr spezielles Material:  besteht aus Luft und Wasser in all seinen Aggregatzuständen: fest (Eis), dampfförmig (Wasserdampf) und eventuell flüssig (flüssiges Wasser)

 befindet sich sehr nahe am Schmelzpunkt (0°C). Das führt dazu, dass Schnee auf Einflüsse wie Temperatur- oder Druckschwankungen sehr empfindlich und rasch reagiert.  existiert in verschiedenen Formen und ist einer dauernden Veränderung unterworfen.

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Schneekristalle Neuschnee

kantigkörnig

+ filzige Formen

Oberflächenreif

Schmelzformen

Becherkristalle

Technischer Schnee

/ klein und rundkörnig

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

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2012

Naturschnee

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

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2012

Schneeproduktion

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

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2012

Verschiedene Systeme: • Düsentechnik (Schnee-Erzeuger, Wetter abhängig) • Kältetechnik (System vom Wetter unabhängig, Scherbeneisanlage)

• Kryotechnik (Mischung von Wasser, Luft und einem kryogenen Mittel) • Vakuum Schneeerzeuger

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

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2012

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Technischer Schnee

Bearbeitung

Nessy

Diskussion

Hansueli Rhyner

Technischer Schnee

Bearbeitung

Nessy

Diskussion

Schneemetamorphose Die Schneemetamorphose ist vom Temperaturgradienten in der Schneedecke abhängig Schneetemperatur -5

-10

-15

0°C

Temperaturgradient -15°C/m

-5°C/m

1m

Schneehöhe

TG =

Temperaturprofil

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Boden

Swiss-Ski Coach Point

0 2012

dT dz

Abbauende Metamorphose

Wasserdampfdruck

SUBLIMATION: Eis -> Dampf INVERSE CONDENSATION : Dampf -> Eis KONVEX KONCAVE

 Stofftransport von Konvex- nach Konkavzonen  Bildung von kleinen, abgerundeten Körnern (0.2 bis 0.75 mm)  Verstärkung und Bildung von Kornverbindungen (Sinterung)  langsamer Prozess Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

TG < 5 °C/m

Aufbauende Metamorphose Mittlerer Gradient

Hoher Gradient

kantig (1 bis 3 mm)

TG > 5 °C/m

Becherkristalle (1.5 bis 5 mm)

Kondensation

kalt

Wasserdampf

warm

Sublimation Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

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2012

Der Schnee lebt.... Structural evolution

• coarsening • high mass flux • rate of mass loss and gain >> growth rate • grain  grain

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

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2012

Schmelzmetamorphose

T = 0°C W>0 Wärme 0.5 bis 4 mm

 Körner werden rundlicher und grösser  Einfluss des Wassergehalts:

- Schnee nicht wasserdurchtränkt (W < 8 bis 15 Vol%)  Clusters - Schnee wasserdurchtränkt (W > 8 bis 15 Vol%)  kohäsionslos Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

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2012

Der Schnee von gestern....

Quelle: Sojer Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

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2012

Schnee ist ein Sintermaterial

1 mm Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

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2012

Schnee als Sintermaterial

1 mm Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

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2012

Festigkeit des Schnees

Schnee

 Kristalltyp  Dichte  Bindungen zwischen den Kristallen: Festigkeit

trockener Schnee: Verzahnung Sinterung

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

feuchter Schnee: Kapillarität Gefrieren

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2012

Sinterung: Bildung von festen Bindungen zwischen den Kristallen durch Stofftransport T = -1.5°C Bindung

nach 165 Min (Kuroiwa, 1974)

 die Bildung und das Wachstum der Verbindungen hängt von folgenden Parametern ab:  Temperatur (Prozess schneller bei 0°C)  Kristalltyp (Form, mittlere Grösse, Grössenverteilung)  Dichte (Anzahl Kontaktpunkte)  Zeit (Prozess braucht Zeit) Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

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2012

Lockerer Schnee (220 kg/m3 )

Dichter Schnee (516 kg/m3)

 Neuschneedichte: zwischen 50 und 250 kg/m3

 mittlere Dichte einer Publikumspiste : 480 kg/m3

 Dichte einer Abfahrtspiste: 300 - 500 kg/m3

 Dichte einer Riesenslalompiste: ca. 550 kg/m3  Dichte einer Slalompiste: mind. 600 kg/m3 Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

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2012

Technischer Schnee Technischer Schnee

Mittlere Dichte / kg/m3

Eigenschaften:  hohe Dichte: 300 bis 500 kg/m3  kleine und runde Körner (0.1 bis 0.9 mm)

600 450 300 150 0 natürlicher Neuschnee

 widerstandsfähiger Schnee  muss weniger verdichtet werden Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

frischer Technischer Schnee

präparierter Schnee

Technischer Schnee Technischer Schnee

Eigenschaften:  Achtung: Das „Teil-Gefrieren“ ist zu beachten

Eis

Wasser

 Wartezeit (Standzeit) notwendig, bevor dieser Schnee präpariert wird

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Schnee und Meteorologie Die verschiedenen Schneeeigenschaften sind von einem Hauptparameter abhängig: Temperatur. Die Schneetemperatur hängt vom Wärmeaustausch zwischen dem Schnee und der Umgebungsluft ab. Thermische Bilanz

Thermische Bilanz an der Schneeoberfläche = Unterschied zwischen Gewinn und Verlust von Wärmeenergie

Bilanz ist positiv Erwärmung des Schnees Bei 0°C schmilzt der Schnee Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

Bilanz ist negativ Kühlung der Schneeoberfläche 2012

Sonneneinstrahlung auf die Erde Einstrahlung bei klarem Himmel auf die Schneedecke

Absorption in der Atmosphäre

Reflexion je nach Schneeart: Neuschnee: 95 % Altschnee: ca. 70 % Nassschnee: ca. 50 %

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Einflussbereich auf die Schneeoberfläche: 2 - 20 cm

Swiss-Ski Coach Point

2012

Sonneneinstrahlung auf die Erde Einstrahlung bei bedecktem Himmel auf die Schneedecke

Absorption in der Atmosphäre

75 % Reflexion

2 % Absorption 23 %

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

Reflexion je nach Schneeart: 50 -95 %

2012

Sonneneinstrahlung auf die Erde

Ebene / Fläche Max. Globalstrahlung auf Weissfluhjoch, Davos 1200

Januar April

1000

Max. Globalstrahlung [W/m²]

Der Energieinput ist vom Einfallwinkel der Sonne und der Jahreszeit abhängig

800 600 400 200 0 5

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

6

7

2012

8

9

10

11

12

Tageszeit

13

14

15

16

17

18

Abstrahlung der Erde Abstrahlung: Tag und Nacht Tag/Nacht ohne Wolken

Tag/Nacht mit Wolken

Max. Abstrahlung: 315 W/m2 100% Reflexion

-10

-5

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

0

°C

Swiss-Ski Coach Point

-10

2012

-5

0

°C

Kurzwellige und Langwellige Strahlung Sonneneinstrahlung = kurzwellige Strahlung (l = 0.5 mm) Abstrahlung der Erde = langwellige Strahlung (l = 10 mm) Schnee absorbiert:  10 bis 50 % der kurzwelligen Strahlung  99 % der langwelligen Strahlung Langwellige Strahlung bringt den Schnee stärker zum schmelzen als kurzwellige Strahlung

Bei bewölktem Himmel erwärmt sich der Schnee stark durch die Reflexion der langwelligen Strahlung Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Thermische Bilanz Sonne

Nacht

Wolken

Regen

Wind

latente Wärme sensible Wärme

Verlust

Gewinn

Gewinn

Boden

Schnee

Gewinn

Geothermischer Fluss

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

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2012

Gewinn oder Verlust

Wann soll die Piste präpariert werden? Der Zeitpunkt der Präparation ist abhängig von:

 Schneetyp (trocken oder feucht, Temperatur, Kristalltyp)  meteorologischen Verhältnissen (Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Nettostrahlung)

Der Zeitpunkt der Präparation muss so gewählt werden, dass eine möglichst gute Verfestigung des Schnees möglich ist.

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Wann soll die Piste präpariert werden? Trockener Schnee:  Die Härtung durch Sinterung braucht Zeit (Standzeit bis zur Beanspruchung der Piste beachten) Schneetemperatur (°C)

Sinkende Temperatur

idealer Zeitpunkt

-10 -12 -14 -16 -18 -20

Öffnung der Piste Schliessung der Piste

16 Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

hohe Wirkung 20

schwache Wirkung 24

Swiss-Ski Coach Point

4

8 2012

Zeit (Stunden)

Wann soll die Piste präpariert werden? Trockener Schnee: Steigender Temperatur

Schneetemperatur (°C)

Öffnung der Piste

idealer Zeitpunkt

-10 -12 -14

Schliessung der Piste

schwache Wirkung

hohe Wirkung

-16 -18

-20 16 Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

20

24

Swiss-Ski Coach Point

4

8 2012

Zeit (Stunden)

Wann soll die Piste präpariert werden? Feuchter Schnee:  Bei hohem Wassergehalt entsteht durch die Präparation der Maschine eine Wasserschicht an der Oberfläche, die u.U. gefriert.  Der beste Zeitpunkt ist kurz vor dem Gefrieren. Schneetemperatur (°C) Schliessung der Piste 0

beste Wirkung

Öffnung der Piste

schwache Wirkung

-2 -4 16

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

schwache Wirkung 20

24 Swiss-Ski Coach Point

4

8 2012

Zeit (Stunden)

Bildung von Fundamentschichten  Präparation von Neuschnee: Verdichtung von aufeinanderfolgenden Schneeschichten (max. 20 cm

20 cm max.

20 cm max.

Präparation Schicht N°3 (Raupe, Räumschild und Fräse) Präparation Schicht N°2 (nur Raupe und Räumschild) Präparation Schicht N°1 (nur Raupe und Räumschild)

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Schneedecke

Dicke pro Schicht)

Boden Swiss-Ski Coach Point

2012

Einfluss der Standzeit auf die Sinterung des Schnees

2 Stunden Standzeit Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

10 Stunden Standzeit 2012

Härtung durch den Einsatz von Wasser Ziele

 Dichte des Schnees erhöhen und die Bindungen

Methode

zwischen den Körnern vergrössern

 Wasser wird mit hohem Druck durch spezielle Düsen in die präparierte Schneedecke gespritzt  Maximum: • 20 l/m2 für feinkörniger Schnee (f < 0.5 mm) • 10 l/m2 für grobkörniger Schnee (f > 1 mm)  Druck und Durchsatz können verändert werden Schneeoberfläche bleibt trocken und wird nicht eisig

Düsen

Wasser Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Härtung durch den Einsatz von Wasser

Einsatz des Injektionssprühbalkens auf einer Rennpiste Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Härtung durch den Einsatz von Wasser Physikalischer Prozess Erhöhung der Dichte des Schnees Gefrieren des flüssigen Wassers bei TSchnee < 0°C

Wärme wird frei gegeben Wärme wird aus der Schneedecke durch Abstrahlung und Verdunstung abgeleitet Bedingungen

 Schneetemperatur < 0°C  negative Thermische Bilanz  harte Fundamentschicht Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Spezielle Präparationsmöglichkeiten von Rennpisten Zusammenfassung: trockener Schnee Dichte < 400 kg/m3

Wasser (mehrere Durchgänge)

trockener Schnee feuchter Schnee

Dichte > 400 kg/ m3

Wasser (evtl. mehrere Durchgänge)

+ chemische Zusätze (beschleunigt den Gefrierprozess)

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

chemische Zusätze

Verfestigung der Schneeoberfläche Mechanische Behandlung  An stark beanspruchten Zonen (Kurven, Kompressionen, etc.) muss die Piste möglichst quer zur

Fahrlinie präpariert werden. Die Piste wird homogener und widerstandsfähiger.

Fahrlinie

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Praktisches Beispiel N°1 Präparation einer Abfahrtspiste – Neuschnee – bedeckter Himmel Schneeverhältnisse  20 cm Neuschneeschicht  Schneedichte = 150 kg/m3  TSchnee= -4°C  harte Schneeunterlage Wetterprognose  bedeckte Nacht = konstante Schneetemperatur  Lufttemperatur -1°C bis -3°C

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Praktisches Beispiel N°1 Präparation einer Abfahrtspiste – Neuschnee – bedeckter Himmel Präparation Gleitpassagen:  Verdichtung mit Pistenfahrzeug sofort nach Schneefall  Minimum 8 Stunden Standzeit für die natürliche

Verfestigung des Schnees Kurven/Sprünge/Kompressionen:  Schnee aus der Piste räumen mit Schaufel, evtl.kleinen Schneefräsen  Achtung: Auch Sturzräume präparieren und Netze frei legen!

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Praktisches Beispiel N°2 Präparation einer Slalomrennpiste – weicher und trockener Schnee Schneeverhältnisse

 Oberflächenschneedichte = 450 kg/m3  feinkörniger Schnee (f < 0.5 mm)  TSchnee= -8°C

Wetterprognose  klarer Tag im Winter (starke Abstrahlung)

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Praktisches Beispiel N°2 Präparation einer Slalomrennpiste – weicher und trockener Schnee Präparation  Injektion Nr 1 von Wasser mit max. 20 l/m2 (Dichte: 450 -> 550 kg/m3)  Standzeit (Minimum 6 Stunden)

 Injektion Nr 2 von Wasser mit max. 10 l/m2 (Dichte: 550 -> 600 kg/m3)  Standzeit (Minimum 4 Stunden)

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Praktisches Beispiel N°3 Präparation einer Riesenslalompiste – weicher, nasser Schnee – am Renntag Schneeverhältnisse  Schneedichte = 550 kg/m3  grobkörniger Schnee  nass, Wassergehalt = 7%, TSchnee = 0°C Wetterbedingungen

 klarer Tag (Abstrahlung)  starke Sonneneinstrahlung Präparation

 Einsatz PTX® 311  Planierung mit Skiern Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Schnee-Charakterisierung: „Welche Schnee-Eigenschaften sind wichtig, welche sind messbar und welche müssen wir irgendwie beurteilen“ ?

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Wetterbedingungen

• Lufttemperatur und -feuchtigkeit • Windrichtung und -geschwindigkeit • Nettostrahlung (wichtig bei 0°C Schneetemperatur)

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Weitere Schneeparameter und Erfassungsmethoden

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Schnee Charakterisierung / Beurteilung 1.) Beurteilung Bewölkung & Niederschlag 2.) Messung relative Luftfeuchtigkeit & Lufttemperatur - Schulterhöhe

3.) Messung der Schneetemperatur (Oberfläche) - Emissitivität richtig eingestellt? (εschnee = 0,90; εeis = 0,97) - Gerät an Lufttemperatur angepasst? (30 min)

- Weitere Einflussfaktoren

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Schnee Charakterisierung / Beurteilung 4.) Bestimmung des Schneetyps & Kornform - letzter Schneefall? - Temperaturen < -15°C & wenig Präparation  Neuschnee bleibt „konserviert“ - Neuschnee sternförmig - Altschnee abgerundete Formen - Kunstschnee kugelförmig, zusammengefrorene Wassertröpfchen

Altschnee Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Kunstschnee Swiss-Ski Coach Point

Lupe & Raster 2012

Schnee Charakterisierung / Beurteilung

5.) Bestimmung der Korngrösse - fein: < 0,8 mm - mittel: 0,8…1,5 mm - grob: > 1,5 mm - Mix von groben und feinen Körnern möglich 6.) Angabe der Rauheit - glasig oder rau

Lupe & Raster

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Polierung der Spur – Lose Körner

5 Hz, -5°, strukturiertes Eis

 Je näher am 0°C desto schneller wird die Spur

1.2 a4_1

glasig Reibung [in Newton]

1

 Lose Körner erhöhen die Reibung stark

a4_4_mit ko

0.8 0.6 0.4 0.2 0 0

200

400

600 t [in 1/100 s]

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

800

1000

Schnee Charakterisierung / Beurteilung 7.) Bestimmung der Schneefeuchte - anhand der Schneetemperatur (T < -1°C  trocken) - Bei 0° Schnee - anhand des Schneeballtests

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Schnee Charakterisierung / Beurteilung 8.) Bestimmung der Schneehärte (bis jetzt nur im LL)!! - anhand der Einsinktiefe des Skis beim Skaten:

hart:

Der Ski zeichnet nur einen Strich in die Loipe

mittel(hart): Der Ski sinkt zur Hälfte oder weniger ein weich:

Der Ski sinkt fast komplett ein

sehr weich: Der Ski sinkt tief in die Loipe ein

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Gleiten auf Schnee: „Was bremst den Skifahrer“ ?

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Einleitung / Themen

•

Kräfte beim Gleiten

•

Gleitmodell

•

Einflussparameter

•

Schlussfolgerung

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Beim Gleiten wirkende Kräfte

Luftwiderstand Reibung Ski - Schnee Hangabtriebskraft Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Der Luftwiderstand r = Dichte der Luft v = Geschwindigkeit

FL = A . c . rv2/2

A = Schattenfläche

A und c sind nicht voneinander unabhängig

c = c-Wert (Form und Oberfläche)

>>> wenn die Form ändert, ändert auch die Grösse

Darum fasst man diese Werte zusammen: A x c = L- Wert Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Einfluss der Schattenfläche Luftwiderstand FL = 1/2 . r . A . c . v2

3308 cm2 101.63 %

3255 cm2 100 %

3277 cm2 100.68 %

88.74 km/h

89.46 km/h

89.16 km/h

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Sprung position L - Wert

0.185 m²

L - Wert

100 %

Zeitverlust 10.0 sec.

L - Wert

0.260 m²

L - Wert

140.5 %

Zeitverlust 12.81 sec. Zeitverlust pro sec: 0.28 sec Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Fehleranalyse, Run 25 Run 27 Run 27: Weiter vorne / kompakter – L=0.185m2 Run 25: Weiter hinten – L=0.178m2

bei 100 km/h 4% (1,2 sec/min) Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Einfluss des Athleten (Position, Druckverteilung)

backward

normal

foreward

inside

outside Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Einfluss der Position des Athleten Rücklage

8.4 Normal Backward leaning Forward leaning Outside edging Inside Edging

8.2

Giding Time [s]

8 7.8

7.6 7.4

Aufkanten nach Aussen immer langsam Aufkanten7.2nach Innen immer schnell 7

Serie 1, Day 1, Ski1

Serie 2, Day 1, Ski1

Serie 3, Day 1, Ski1

Serie 1, Day 2, Ski1

Serie 2, Day 2, Ski2

• Reproduzierbare Ergebnisse • Nur gültig für diesen Fahrer !!! Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Serie 3, Day 2, Ski1

Serie 4, Day 2, Ski2

Skier A

Prozess - Skala Prozess

makroscopisch

Schnee Verdichtung Pflugeffekt

mikroscopisch

Trockene Reibung

Geschmierte Reibung

andere

Stat. Ladung Liquid-like Layer Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Reibungsmodell

v

Kapillarität

Scherung

Wasserfilm Auspressen

Wärmetransfer

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Trockene Reibung

Einflussparameter auf die Reibung REIBUNG

Wasserfilm Dicke + Verhalten

Kontaktfläche

Rauheit

Strukturierung

Belag/Wachs

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Benetzbarkeit

WLK

Härte

Belag/Skikonstruktion

Swiss-Ski Coach Point

2012

Strukturierung

Einfluss des Materials

Ta_2

Ta_1

Ta_3

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Ta_4

Swiss-Ski Coach Point

2012

Benetzungsverhalten

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Benetzungsverhalten

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Der Reibungskoeffizient auf Schnee Reibungskoeffizient - Oberflächentemperatur 0.2 Last 5N, speed 2.5 m/s

Reibungskoeffizient

0.16 Last 10N, speed 2.5 m/s

0.12

Last 20N, speed 2.5 m/s

0.08

0.04

0 -25

-20

-15

-10

Schneetemperatur / °C

• Minimale Reibung bei TSchnee ~ -3°C • Erhöhte Reibung für TSchnee sehr tief oder hoch • Reduzierte Reibung für höheres Gewicht, falls T Schnee < -7°C Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

-5

0

Einfluss Schneehärte auf Gleitzeit 21 20.5

[s]time [s] Gleitzeit Running

20 19.5

old snow new fallen snow

19 18.5 18 17.5 17 16.5 16 0

5

10

15

20

25

Schneehärte / N [N] Snow surface hardness Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

30

35

Einfluss Korngrösse auf Gleitzeit 1100 12.4

12.2

700

12.0

11.8

500

11.6 300 11.4 100 10:24:00 10:30:00 10:25:00 10:31:00 11:00:00 11:08:00 11:02:00 11:10:00 NA 10:27:00 10:33:00 10:28:00 10:35:00 11:04:00 11:12:00 11:07:00 11:13:00

Time [hh:minmin:ss]

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Gliding time [s]

Snow grain size [um]

900

Maximale Geschwindigkeit 2 mg (sina - m cosa) v=

Masse

90kg

Neigung

15°

Dichte Luft

1 kg/m³

Schattenfläche 0.3 m²

r.c.A

c-Wert

0.3

Reibung

0.05

Geschwindigkeit

66.66 km/h

Reibung

Reibung

Luftwiderstand

FR = m . mg . cos a

Luftwiderstand FL = 1/2 . r . A . c . v2

Hangabtrieb

Hangabtriebskraft

FH = mg . sin a Normalkraft

Schwerkraft Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Swiss-Ski Coach Point

2012

Maximale Geschwindigkeit 2 mg (sina - m cosa) v=

Masse

90kg

Neigung

15°

Dichte Luft

1 kg/m³

Schattenfläche 0.3 m²

r.c.A

c-Wert

0.3

Reibung

0.05

Geschwindigkeit Luftwiderstand +/-

66.66 km/h

Reibung +/-

Zeit für Abfahrt

20.00 s

Zeit für Abfahrt

A.c 10% besser

19.02 s

m 10% besser

A.c 10% schlechter

20.98 s

m 10% schlechter

Verlust 0.98 sec Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

20.00 s 19.77 s 20.23 s

Verlust 0.23 sec Swiss-Ski Coach Point

2012

Einfluss der Reibung Ski/Schnee Hang 10°, 250m Beispiel:

Geschwindigkeit

=

Gleitzeit = dm (Gewicht) du (Wind)

0.01

- 1 m/s

0.15

0.01

0.02

0.01 m2

0.03

S

0.21

0.002

0.20

Total dmu (Reibungskoeff.) Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

24.02 sec

1 kg

dc (C-coeff) dA (Schattenfläche)

19.46 km/h

Swiss-Ski Coach Point

2012

Erfassung aller Einflussparameter Meteo

Ski / Belag / Wax

Testergebnisse Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Schnee Swiss-Ski Coach Point

2012

Einflussfaktoren des Schnees Reibung

W-Film Dicke

Kontaktfläche

Rauheit

Körner

Härte

Dichte

Hansueli Rhyner/Fabian Wolfsperger

Bindungen

Swiss-Ski Coach Point

Feuchte

2012

Temperatur

Herzlichen Dank für die Aufmerksamkeit