Letzte Woche hat unsere HUUB-geförderte Doktorandin Philippa Jobling ihren Abschluss an der Nottingham Trent University gemacht. Der Titel ihrer Abschlussarbeit lautete "Aerodynamische und thermoregulatorische Optimierung des Designs von Triathlonanzügen". Sie hat gezeigt, dass Stoffe bei unterschiedlichen Temperaturen optimal funktionieren. Das hat wenig damit zu tun, wie leicht oder dünn der Stoff ist, sondern wird von der Physik bestimmt. HUUB ist stolz darauf, als erstes Unternehmen einen multidisziplinären Ansatz für Produktinnovationen umgesetzt zu haben. Dabei haben wir erkannt, wie wichtig es ist, den Kompromiss zwischen Aerodynamik und Thermoregulation zu optimieren.
THESENÜBERSICHT
Ein Triathlon besteht aus Schwimmen, Radfahren und Laufen, die unmittelbar nacheinander absolviert werden. Es gibt Kurzdistanzen (Sprint), die aus 750 m Schwimmen, 20 km Radfahren und 5 km Laufen bestehen, und Langdistanzen wie die weltbekannten Ironman-Rennen, die aus 3,8 km Schwimmen, 180 km Radfahren und 42,2 km Laufen bestehen. Die Regeln und die Kleidung unterscheiden sich bei den verschiedenen Distanzdisziplinen. Da die Sprintdistanz kurz, technisch anspruchsvoll und für den Wettkampf zugelassen ist, werden die Auswirkungen der Materialien auf die Thermoregulation und die Aerodynamik der Athleten selbst bei warmem Wetter kaum beachtet, da sie sich wahrscheinlich kaum auf die Leistung auswirken. Wenn es jedoch um die längeren Distanzen geht, bedeutet das Windschattenverbot, dass die Wettkämpfer keinen aerodynamischen Vorteil voneinander haben und sich auf ihre eigene Position und das Design ihrer Kleidung verlassen müssen, um ihr Radfahren so effizient wie möglich zu gestalten. Beim Halb-Ironman tragen Triathleten in der Regel Ganzkörperanzüge, bei denen raue Stoffe in den langen Schulterstoff eingearbeitet sind, der den Arm bis zu den Ellbogen bedeckt, um die Aerodynamik zu verbessern. Auf dieser langen Strecke bringen Triathleten über einen längeren Zeitraum hohe Leistungen, was zu einer hohen Wärmeproduktion führt. Deshalb ist es wichtig, dass die Athleten vor oder während des Rennens ausreichend gekühlt werden, um eine übermäßige Hitzebelastung und negative Auswirkungen auf die Leistung zu vermeiden, vor allem wenn sie bei hohen Umgebungstemperaturen antreten. Leistungsvorteile wurden bei verschiedenen Methoden der Vorkühlung beobachtet, z. B. bei Eiswettkämpfen und dem Eintauchen in kaltes Wasser, während viele vorteilhafte Methoden der Nachkühlung einfach zu unpraktisch sind, um sie während eines Rennens anzuwenden. In der Radfahrphase erfolgt der größte Wärmeverlust durch konvektive Kühlung, die jedoch durch die aggressive aerodynamische Haltung der Triathleten behindert werden kann. In dieser Phase besteht ein wichtiger Kompromiss zwischen der Verbesserung der aerodynamischen Effizienz und der Aufrechterhaltung eines ausreichenden Wärmeverlusts. Eine Möglichkeit, den Wärmeverlust zu optimieren, besteht in der intelligenten Auswahl der Stoffe für die Triathlonanzüge. Die Verbesserung der Wärmeableitung vom Körper durch eine erhöhte Leitfähigkeit, eine effizientere Dochtwirkung und die Verdunstung von Schweiß könnten dazu beitragen, die Leistung aufrechtzuerhalten oder es den Triathleten ermöglichen, eine aggressivere aerodynamische Position einzunehmen, ohne den Wärmeverlust zu beeinträchtigen. Allerdings ist es schwierig, Stoffe auszuwählen, ohne sie vorher auf ihre Thermaln und aerodynamischen Eigenschaften hin zu untersuchen. Das kann sehr kostspielig und zeitaufwändig sein und erfordert in der Regel den Einsatz einer Wärmepuppe, von Heizplattenmethoden oder eines Windkanals. Derzeit ist nur wenig darüber bekannt, inwieweit sich die unterschiedlichen Gewebeeigenschaften auf die thermophysiologische Reaktion eines Sportlers auswirken, wenn er unter umweltbelastenden Bedingungen Rad fährt, bei denen ein optimierter Anzug am vorteilhaftesten wäre.
Ziel dieser Forschungsarbeit war es daher, die ZuverFreizeitkeit einer neuen, schnelleren Methode zur Messung der Wärmeleitfähigkeit und des Wärmedurchlassgrads von Sporttextilien mit einem C-Therm-Gerät zu testen (Kapitel 2), die derzeit in Spitzensportbekleidung verwendeten Sporttextilien hinsichtlich ihrer Thermaln und aerodynamischen Eigenschaften zu charakterisieren (Kapitel 3), zu verstehen, wie sich Unterschiede in der Wärmeleitfähigkeit und im Wärmedurchgangskoeffizienten auf die Thermophysiologie und das Wärmeempfinden auswirken (Kapitel 4), zu untersuchen, ob die gesammelten aerodynamischen Daten in der Praxis anwendbar sind (Kapitel 5) und schließlich zu untersuchen, wie sich direkte Stoffmanipulationen, die die Effizienz der Schweißverdunstung erhöhen, auf die Thermophysiologie und das Wärmeempfinden beim Radfahren in der Hitze auswirken (Kapitel 6).
Dabei wurden mehrere Erkenntnisse gewonnen: 1) Bei der Verwendung des C-Therm zur Messung von k und 𝜀 eines Stoffes, der als einzelne Lage am Körper getragen werden soll, werden nur 5 einzelne Stofflagen benötigt. Obwohl die Methoden zur Prüfung von mehrlagigen und einlagigen Stoffen nicht austauschbar sind, kann eine lineare Regression verwendet werden, um die Ergebnisse von einer Methode auf die andere zu übertragen. 2) Es wurden Unterschiede in den Thermaln Eigenschaften der glatten Stoffe und Unterschiede in den aerodynamischen Eigenschaften von glatten und rauen Stoffen festgestellt. Dies ermöglichte die Auswahl von Stoffen für spezifische Triathlonanzüge auf der Grundlage der Radfahrgeschwindigkeit des Athleten, für den sie verwendet werden sollen. 3) Die gemessenen Unterschiede in der Wärmeleitfähigkeit und im Wirkungsgrad reichten nicht aus, um die Thermophysiologie oder das Wärmeempfinden bei einer Umgebungstemperatur von 28 °C und 65 % relativer Luftfeuchtigkeit signifikant zu beeinflussen; in diesem Fall sollte die Aerodynamik Vorrang haben. Individuelle Unterschiede sollten ebenfalls berücksichtigt werden. 4) Unterschiede in den Hauptkörpermaterialien eines Triathlonanzugs können den CdA-Wert verbessern, ohne die Position zu verändern. Solange kein signifikanter thermoregulatorischer oder wahrnehmungsbezogener Vorteil eines Stoffes nachgewiesen werden kann, sollte der aerodynamischste Stoff einem aufgrund seiner Thermaln Eigenschaften optimierten Stoff vorgezogen werden. 5) Die Ergebnisse dieser Arbeit geben Forschern und Athleten Hinweise darauf, wie Leistungstextilien auf möglichst valide, zuverFreizeite und zeitsparende Weise getestet werden können, und stellen gleichzeitig eine erste Umweltschwelle dar, bei der die Bedeutung der Aerodynamik gegenüber der Thermoregulation überwiegt.