The Labs X-Skin
entwickelt durch Wissenschaft
Um zu erklären, was die deboer Neoprenanzüge anders macht, möchten wir zu den Grundlagen zurückkehren: den DCR-Technologien, die kurz besagen, dass die Verringerung des Wasserwiderstands tatsächlich der schnellste Weg ist, deine Geschwindigkeit im Wasser zu verbessern.
Wasser ist etwa 800-mal dichter als Luft. Das bedeutet, dass eine kleine Anpassung deiner Schwimmtechnik große Auswirkungen auf Geschwindigkeit und Effizienz haben kann.
Der Widerstand im Wasser wird als hydrodynamischer Widerstand bezeichnet:
In der obigen Formel siehst du, dass die Geschwindigkeit quadriert wird.
Das bedeutet: Wenn du deine Geschwindigkeit erhöhst (also schneller schwimmst), steigt dein Widerstand exponentiell (wenn du doppelt so schnell schwimmst, erzeugst du viermal so viel Widerstand).
Obwohl Schwimmern viele Techniken zur Verfügung stehen, um schneller zu schwimmen, ist die Verringerung des Wasserwiderstands tatsächlich der schnellste Weg, deine Geschwindigkeit im Wasser zu verbessern.
Verzögerung des Strömungsabrisses durch deboer x-skin™-Schuppenstrukturen
Am einfachsten lassen sich Strömungsdynamiken anhand des bekannten Golfball-Beispiels verstehen. Die Gesetze der Physik zeigen, dass eine gute Strategie zur Minimierung des Widerstands darin besteht, die Ablösung zwischen der laminaren Grenzschicht und der Oberfläche eines sich bewegenden Körpers hinauszuzögern. Die Erzeugung einer turbulenten Grenzschicht durch eine strukturierte Oberfläche hilft der laminaren Strömung, sich um den Körper herum auszudehnen, wodurch ein deutlich kleinerer Nachlauf entsteht (Widerstand).
Dasselbe Prinzip gilt für die Hydrodynamik: Eine sorgfältig strukturierte Oberfläche verzögert den Strömungsabriss. Die einfache Oberflächenstruktur vermindert den Unterdruck im hinteren Bereich des Schwimmers und reduziert dadurch den Druckwiderstand.
Die Forschung
Verzögerung des Strömungsabrisses durch biomimetische Fischschuppenstrukturen (Auszug)
Muthukumar Muthuramalingam, Dominik K. Puckert, Ulrich Rist & Christoph Bruecker
„Wassertiere haben über einen langen Zeitraum effektive Strategien entwickelt, um ihren Körperwiderstand zu reduzieren. In dieser Arbeit wird der Einfluss von Fischschuppen auf den Übergang von laminarer zu turbulenter Strömung in der Grenzschicht untersucht. Anordnungen biomimetischer Fischschuppen in typischen überlappenden Strukturen werden auf einer ebenen Platte in einem Wasserkanal mit laminarer Strömung und geringer Turbulenz angebracht. Der Übergang zur Turbulenz wird durch eine kontrollierte Anregung einer Tollmien-Schlichting-(TS-)Welle ausgelöst. Es wurde festgestellt, dass die TS-Welle durch Schuppen auf der Platte abgeschwächt werden kann, die in Strömungsrichtung verlaufende Streifen erzeugen. Infolgedessen wurde die Position des Übergangs in Strömungsrichtung gegenüber dem unkontrollierten Referenzfall um 55 % deutlich verzögert. Dies entspricht einer theoretischen Widerstandsreduzierung von etwa 27 %. Wir vermuten daher, dass Fischschuppen die laminare Grenzschicht stabilisieren und einen vorzeitigen Übergang verhindern können, wodurch der Reibungswiderstand reduziert wird. Diese Technik könnte für bioinspirierte Oberflächen zur Kontrolle laminarer Strömungen eingesetzt werden.“
Es gibt zahlreiche Forschungsarbeiten zur Hydrodynamik, doch wir gehören zu den wenigen, die diese Ursache-Wirkungs-Prinzipien auf die Entwicklung von Speed-Skins anwenden.
Die Herausforderung
Die Oberfläche eines Objekts steht immer in Wechselwirkung mit der Flüssigkeit oder dem Gas, durch das es sich bewegt. Die Logik scheint nahezulegen, dass sich eine glatte Oberfläche leichter bewegen kann, weil weniger Widerstand vorhanden ist. Raue Oberflächen erhöhen den Widerstand jedoch häufig, was zu mehr Wasserwiderstand führt. Forschende entwickelten zunächst eine Simulation, um zu verstehen, wie Wasser über eine Schuppenstruktur strömt, die als „raue“ Oberfläche gilt und den Widerstand theoretisch erhöhen sollte. Sie stellten jedoch fest, dass Schuppen tatsächlich aus Reihen überlappender, muschelförmiger Erhebungen bestehen. Diese Erhebungen erzeugen „Höhen“ und „Täler“, durch die Wasser strömen kann, ohne turbulent zu werden, wodurch der Widerstand reduziert wird. Die Schuppenstruktur verzögert außerdem den Übergang zu einer stärker turbulenten Strömung.
deboer entwickelte daraufhin eine biomimetische Haifischschuppenstruktur, um zu prüfen, ob sich diese Ergebnisse auf die Oberfläche eines Neoprenanzugs übertragen lassen. Die Schuppen ahmten die Schuppen vieler Fische nach, wurden jedoch auf eine hexagonale Struktur vereinfacht (Haifischschuppen). Wir wissen, dass die Schuppen den Widerstand im Vergleich zu glatten Oberflächen potenziell um mehr als 25 % reduzieren und dem Schwimmer helfen, beim schnelleren Schwimmen Energie zu sparen.
Dieses gestreifte Muster verhindert, dass sich die Schuppen wie eine typische raue Oberfläche verhalten, da es die Strömung über den Körper des Schwimmers gleichmäßig hält. Physiker bezeichnen dies als „laminare“ Strömung. Dabei fließt die Flüssigkeit in parallelen Strömen oder Schichten, anstatt zu wirbeln und sich gegenseitig zu stören. Für den Widerstand ist das entscheidende, nur wenige Millimeter dicke Wasservolumen direkt an der Haut des Schwimmers verantwortlich – ein Bereich, der als „Grenzschicht“ bezeichnet wird.
Das Ergebnis
Die Integration einer dreidimensionalen Schuppenstruktur in Materialdesigns trägt zur Reduzierung des Widerstands bei und führt zu einem geringeren Energieverbrauch bei langen Schwimmeinheiten. Unsere fortlaufenden Tests, die wir regelmäßig im fortschrittlichsten Strömungskanal durchführen, bestätigen den messbaren zusätzlichen Widerstandsvorteil der x-skin™-Schuppenstruktur. Gleichzeitig prüfen wir kontinuierlich neue Technologien, damit du gegenüber jedem bestehenden Neoprenanzug einen Vorsprung hast.
Die x-skin™
Und genau deshalb tun wir es.
Die x-skin™ von deboer ist das Ergebnis unserer Leidenschaft für die Entwicklung leistungsstärkster Ausrüstung und unserer unermüdlichen Testarbeit.
