Um Pistenbedingungen präzise zu bestimmen, aber auch um die Effizienz von Beschneiungsanlagen zu testen, benötigen wir sehr spezielle Messgeräte. Die meisten sind in ihrer Anwendung so spezifisch, dass sie am SLF entwickelt wurden.
Neben den Tests und Experimenten im Schneesportlabor führen wir viele Messungen im Feld und auf Skipisten durch. Zum Beispiel begleiteten wir Schweizer SportlerInnen im Auftrag von Swiss Olympic zu den Olympischen Spielen 2014 in Sochi und 2018 in Pyeongchang, um die Schnee- und Wetterbedingungen für die unterschiedlichen Wettkampfstrecken zu prognostizieren. Im Folgenden stellen wir die Geräte vor, die im Feld zum Einsatz kommen.
Schnee- und Wetterparameter
Snow Spike
Die Pistenhärte ist ein wichtiger Parameter der Ski-Schnee-Interaktion. Sie beeinflusst zum Beispiel die Eindringtiefe des Skis beim Carven und damit die Skidurchbiegung und letztlich den gefahrenen Kurvenradius. Um die Pistenhärte zu quantifizieren, wird der Schneeeindringwiderstand mit dem speziell für Pistenschnee entwickelten Snow Spike Penetrometer (Prototyp) (Abb. 1) gemessen. Dabei wird eine Kegelspitze oder eine Zylinderfläche mit konstanter Geschwindigkeit in den Schnee gedrückt. Die Kraft wird als Funktion der Eindringtiefe aufgezeichnet.
Fast Snow Deformer
Der Fast Snow Deformer (Abb. 2) ist ein weiteres Messgerät (Prototyp) zur Bestimmung der Schneeehärte. Der Unterschied zu Snow Spike liegt in der hohen Beanspruchungsgeschwindigkeit. Der Aufbau entspricht einem Schlagversuch – der Eindringkörper wird über eine vorgespannte Feder beschleunigt und dringt dann ohne weiteren Antrieb ein. Anhand der Kraft- und Wegmessung wird die aufgenommene Energie beim Eindringen in den Schnee berechnet. Dabei kann der Schnee in unterschiedlichen Winkeln penetriert werden.
Infra Snow
Infra Snow (Abb. 3) ist ein Messgerät (Prototyp) zur Bestimmung der Korngrösse des Schnees. Das Messprinzip nutzt den Zusammenhang zwischen der Reflektivität im nahen Infrarot und der Schneestruktur (Spezifische Oberfläche). Unter der Annahme von eher runden Schneekörnern können wir aus der spezifischen Oberfläche die Korngrösse ableiten. Traditionell wird die Korngrösse mithilfe einer Lupe und einem Rasterbrett bestimmt - eine Methode von vergleichsweise geringer Objektivität.
Denothmeter
Das Denothmeter (Abb. 4) misst die Dielektrizitätskonstante des Schnees, woraus wir die Schneedichte bzw. die Schneefeuchte in Oberflächennähe ableiten können. Für die Bestimmung der Schneefeuchte muss man die trockene Dichte des Schnees abschätzen oder mit einer anderen Methode messen. Eine weitere, einfache Methode der Dichtemessung ist das Wägen eines definierten Schneevolumens.
Mobile Wetterstationen
Dies ermöglicht die kontinuierliche Messung von Windgeschwindigkeit und -richtung, Schneeoberflächentemperatur, Luftfeuchtigkeit und -temperatur, eingehender und reflektierter kurzwelliger Strahlung sowie der langwelligen Nettostrahlung an der Schneeoberfläche. Mobile Wetterstationen (Abb. 5) werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt (z. B. Gleittests Ski Alpin oder Schneitests).
Ski-Schnee-Interaktion
Agenvis
Mit dem Messgerät Agenvis (Abb. 6) können Skis in verschiedenen Aufkantwinkeln in den Schnee gedrückt werden, während wir die Widerstandskraft messen. Anhand des Abdrucks im Schnee stellen wir die Eindringtiefe und die Durchbiegung fest. Anstelle eines Skis kann auch eine Metallplatte als Penetrationsfläche dienen. Mit Agenvis können wir das Kraft-Verformungs-Verhalten bei verschiedenen Pistenbedingungen ermitteln. Für die starre Verankerung des Geräts haben wir ein spezielles Messfeld mit Fixierungsschienen entwickelt.
Messski
Zur Messung der Biege- und Torsionsverformungen beim Fahren wurde ein Messski entwickelt. Dafür wurde ein Riesenslalomski an 10 Positionen mit insgesamt 25 optischen Glasfasersensoren (Faser-Bragg-Gitter) ausgestattet. Durch die geringe Masse der Glasfasersensoren und die minimale Verkabelung (Sensoren in Serie geschaltet) bleiben die mechanischen Eigenschaften des Skis unverändert. Zur Datenaufzeichnung muss vom Athlet ein zusätzliches Gewicht von ca. 4 kg getragen werden. Einen weiteren Ski konnten wir mit Thermoelementen bestücken. Sie erlauben uns, den Temperaturanstieg der Lauffläche zu erfassen.
Biomechanik
Fussdruckmesssystem
Mit dem PedarX Fussdruckmesssystem von Novel (Abb. 7) können wir die plantare Druckverteilung im Schuh anhand von Einlegesohlen mit kapazitiven Drucksensoren messen. So lässt sich zum Beispiel Steifigkeit im Bewegungsablauf, etwa beim Fussabdruck im Langlauf, detektieren.
High Speed Camera
Die Vosskühler HCC - 100 High-Speed Cameras erlauben uns Videoaufnahmen von bis 1850 Bildern pro Sekunde. Sie werden für die kinematischen Analysen sportlicher Bewegungen eingesetzt.
GNS-System
Das GNSS Javad Alpha-G3T ist ein kompaktes und zugleich empfangsstarkes GNS-System (GPS & GLONASS). In Verbindung mit einer kontinuierlichen Referenzmessung nutzen wir es im Rennsport für kinematische Messaufgaben hoher Präzision und Dynamik.
Technische Schneeproduktion
Wassermessstrecke
Das Gerät zur Wassermessstrecke zeichnet den Wasserdruck, den Wasserdurchfluss und die Wassertemperatur auf, die am Eingang des Schneeproduzenten anliegen.