来源:科技日报
科技日报记者 张盖伦
2月12日,在速度滑冰男子500米决赛上,高亭宇以34秒32的成绩刷新奥运纪录,夺得该项目冠军,为中国体育代表团在北京冬奥会上夺得第4枚金牌。
在“冰丝带”“最快的冰面”上滑出最棒的成绩,高亭宇为世界展现了“冰上田径”的魅力。常看速度滑冰比赛的观众会发现,运动员在直道和弯道时的姿态、步伐都大不相同。实际上,掌握弯道处的滑行技术,也是运动员在比赛中制胜的关键。
国家速度滑冰队近两年在训练弯道技术时,多了一个帮手——人体高速弹射装置。它出自北京理工大学宇航学院教师郝继光团队之手,得到国家重点研发计划“科技冬奥”重点专项国家科学化训练基地建设关键技术研究与示范项目支持。
郝继光团队常研究的弹射技术,主要用于航天发射。所谓弹射,简单理解,就是通过外力加速待发射物体。
2018年,国家体育总局找到他们,提出了这样一个需求——能否用相关技术,用外力实现速滑队员在弯道处的加速?
过弯道时,离心力大,加速度也大,还要保持平衡。若要训练弯道技术,运动员需自己加速入弯,在相对高速状态下调整姿态、步伐。尽管训练要点是弯道,但在入弯之前,运动员会耗费大量体力。所以,大量的弯道技术训练通常在大型比赛前才开始。
有没有办法让运动员在训练时,既能达到高速,又不会太费劲呢?
“刚接到需求时,我是懵的。”郝继光坦言,此前他完全不了解速度滑冰。“我们平时研究弹射,用的是火药,但你在人身上不可能用火药。”要加速,同时必须兼顾安全性、舒适性和稳定性,成为郝继光最头疼的问题。那段时间,他天天琢磨这件事,想了几十个方案。想过按照传统思路,用火工品推,但不能直接推人,那就给平台加速,加速后再让运动员和平台分离;或者用电磁弹射,在训练滑道旁铺一段直线电机……
但这些方法,要么依然危险,要么太过复杂。
天天想,终于灵光一闪——不从后方推,改为从前方拉呢?这就是后来成型的方案——牵引。
经过原理设计、样机设计、样机试制等流程,做了大量的功能实验、配重实验和人体实验之后,“人体高速弹射装置”的首台装置于2019年4月研制成功。
在实际应用中,操作员会先根据需求,在装置上设置预设速度;运动员拉着绳子,装置在前方匀速加速;到达设定速度后,装置上的指示灯会闪烁,运动员此刻可以松开绳索,进行高速入弯训练,而装置则会自行往前滑行后停下。如果中途觉得不适,运动员也可以随时放开绳索,保证安全。
郝继光说,它的技术原理并不算复杂,难点在于各项参数的设置。要实现加速的精准控制,达到训练效果,同时也不能给运动员带来危险。2019年11月,该装置进入北体大国家冰雪运动训练科研基地,在速滑国家队的大力支持下,完成了各项测试、多轮技术改造和适应性升级。两个月后,该装置正式投入使用。在几秒钟内,它就能平稳地将运动员从静止状态加速到预设速度,最高能使运动员的滑离速度达到每秒20米。
两年过去,根据国家队的反馈,利用这一装置开展弯道训练已成为他们的日常训练科目之一,帮助他们突破了训练难题,实现了精准训练。
“运动员参加冬奥会,是一件大事。能解决这件大事中的一个小问题,我也觉得很自豪。服务国家需要,这也是北理工的光荣传统。”郝继光说,在人体高速弹射装置的研制中,他最大的感受就是——简单最好。“我们这个项目的目标非常明确。其实研制过程中也走了不少弯路。最后,我们下定决心,用简单的方式解决问题,真正满足了需求,实现了实用和易用。”
(科技日报记者何亮对此文亦有贡献)
关键词: 关键技术
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