Konstruere et sikrere snehop

Terrænparker, hvor skiløbere og snowboardere kan udføre tricks, er blevet mere og mere almindelige, siden de først dukkede op på californiske pister i 1990'erne.

Deres øgede popularitet har en bagside - en stigning i skader forbundet med tricks og hop. Rygmarvsskader er et særligt problem og er mere tilbøjelige til at opstå, når skiløbere eller snowboardere lander på deres nakke eller hoveder, eller når stødet med jorden er stort nok til at beskadige rygsøjlen.

En måde at tackle dette problem på er at bære beskyttelsestøj og lære jumpere en mere sikker teknik. Men en anden, uden tvivl bedre tilgang, er at gøre terrænparker mere sikre ved design.



Men få skisportssteder har omfavnet ideen om at bygge terrænparker på en måde, der minimerer chancerne for skader. Dette er dels på grund af bekymringer over ansvar, men også på grund af praktiske spørgsmål: kan hop virkelig konstrueres til at være sikrere?

I dag får vi svar takket være Nicola Petrones arbejde ved Padova Universitet i Italien og et par venner. Disse fyre har designet et spring, der giver den samme indvirkning med jorden for springeren, uanset hvor langt de hopper. Der er ingen tvivl om, at ryttere af og til begår fejl, der sætter dem i fare; ikke desto mindre kunne en ingeniørtilgang tillade konstruktion af hop, der reducerer sandsynligheden for, at en fejl vil resultere i et katastrofalt resultat, siger de.

Ingeniører sammenligner hop ved at bruge deres tilsvarende faldhøjde, den afstand som springeren skal falde lodret ned på en vandret overflade for at opleve det samme stød med jorden. Generelt kan en jumpers ben absorbere stødet fra fald på op til 1,5 meter. Men på steder, hvor skiløbere eller snowboardere har fået alvorlige rygskader, har ingeniører målt tilsvarende faldhøjder på op til 10 meter.

Det er selvfølgelig ligetil at designe et landingsområde med en overfladekrumning, der giver en konstant ækvivalent faldhøjde, uanset hvor langt der hoppes. Den ækvivalente faldhøjde kan generelt gøres lille ved at orientere sneoverfladen til at være næsten parallel med jumperhastighedsvektoren ved landing, siger Petrone og co.

Men at bygge og grundigt teste et sådant spring er aldrig blevet udført, og det er her Petrone og vennerne kommer ind i billedet. Disse fyre designede et konstant tilsvarende faldhøjdespring og konstruerede det på San Vito skisportsstedet i San Vito di Cadore i Italien.

Udover landingsskråningens specielle form sørgede holdet også for, at startområdet var fladt for at reducere kropsrotation under springet. Dette er med til at forhindre, at jumpere lander forkert efter en såkaldt back-edge catch, der får dem til at rotere i luften.

Det resulterede i en startvinkel på omkring 10 grader og et landingsområde på omkring 14 meter med en tilsvarende faldhøjde på 0,5 meter på langs. For enden af ​​landingsskråningen var overfladen omkring 30 grader til vandret.

Byggeriet var ligetil. Holdet brugte en snowcat til at bulldoze sne til den krævede form, markeret med pæle, der var stukket ned i sneen. Resortets personale konstruerede den grundlæggende springlandingsform i omkring 12 gennemløb ved hjælp af en Prinoth snestrimmer. Hele hoppet blev bygget på omkring tre timer og omfattede et omtrentligt volumen 100 kubikmeter sne over moderoverfladen, siger Petrone og co.

Dernæst vedhæftede forskerne accelerometre til boards og kroppe af forskellige skiløbere og snowboardere og bad dem om at prøve springet med stigende opløbsdistancer. De optog hvert hop med et kamera med 50 billeder pr. sekund.

I løbet af de næste to dage registrerede de data for mere end 20 hop, da de øgede opløbet fra 10 meter til 40 meter.

Resultaterne er klare. Dataene viser, at springerne oplever en ækvivalent faldhøjde på omkring 0,5 meter, men der er nogle små variationer langs landingsskråningens længde på grund af ufuldkommenheder i den måde, den er blevet konstrueret på.

Den accelerometer-bestemte ækvivalente faldhøjde og den teoretiske ækvivalente faldhøjde, der forventes ud fra den målte springprofil, stemte ganske godt overens over hele rækken af ​​hoppede distancer, siger holdet.

Det viser, at tilgangen er gennemførlig. Springet, der er konstrueret og målt i dette arbejde, viser tydeligt, at indvirkningen på landing kan kontrolleres gennem design af formen på landingsoverfladen, siger Petrone og co.

Denne tilgang kunne nemt kombineres med andre sunde fornuftstilgange såsom at begrænse længden af ​​opløbet og så videre. Så der er virkelig ingen undskyldning for terrænparker for at tilbyde hop med for høje tilsvarende faldhøjder, nu hvor Petrone og co har vist, at disse funktioner er ligetil at designe og bygge.

Ref: arxiv.org/abs/1611.04448 : Design, bygning, måling og test af et parkspring med konstant ækvivalent faldhøjde

skjule