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15. Juni 2018 09:38

Rennrad-Technik im Windkanal: Maschinenbau ist mehr als Maschinen bauen

Joachim Schmeck (l.) und Volker Buchholz mit dem Oberkörper-Dummy im GST-Windkanal

Fünf Helme aus dem Test: links unten ein „normaler“ gut belüfteter Helm, der Uvex „Race 5“. Die vier anderen sind Aero-Helme, sie sparen bei 45 Kilometern pro Stunde rund zehn Watt

In Sportwettkämpfen zählen nicht selten hundertstel Sekunden. Gefeilt wird dafür an der Leistungsfähigkeit der Athleten – aber auch an der Technik. Welchen Unterschied Veränderungen im Design von Helmen im Rennradsport machen können, hat an der Hochschule Ostwestfalen-Lippe ein radsportbegeistertes Team des Fachbereichs Maschinentechnik und Mechatronik untersucht.

Für eine Abschlussarbeit im Maschinenbau haben sich an der Hochschule OWL mit Student Joachim Schmeck sowie Professor Jochen Dörr und Diplom-Ingenieur Volker Buchholz als Zweitprüfer drei Radsportbegeisterte zusammengetan.

Modernste Rennrad-Technik

Die aktuelle Rennrad-Technik hat längst mit der in der Formel 1 gleichgezogen. Hier wird die Kunst des Leichtbaus zelebriert: leichter machen ohne Stabilitätsverlust. „Inzwischen ist auch die Aerodynamik ein enorm wichtiges Thema im Radsport. Schließlich ist die Leistung eines Radfahrers begrenzt und so designen die Aerodynamiker die Rennräder glattflächig und mit fließenden Übergängen, ebenso sind auch die Helme von besonderer Bedeutung“, erklärt Volker Buchholz. Auf diese Weise werden Luftwirbel minimiert, die den Vortrieb bremsen.

Da der Windkanal am Fachbereich Maschinentechnik und Mechatronik mit 0,4 Metern Durchmesser für die Untersuchungen nicht ausreichte, kooperierte das Forschungsteam mit der Firma GST-Windkanal in Immenstaad am Bodensee. Dort werden Aufträge aus der Luftfahrt ausgeführt, seit fünf Jahren auch für die Rennrad-Industrie.

Windschnittige Helme

Bachelor-Student Joachim Schmeck ist Hobby-Mountainbiker und widmete sich dem Testen von Aero-Helmen. Aero-Helme sind glattflächig und mit deutlich weniger Belüftungsöffnungen designt als normale Helme, sodass sie Zeit gut machen können. Die Messungen für die Bachelor-Arbeit Schmecks fanden im GST-Windkanal statt. „Da eine Studienarbeit erst ein Maximum an Spaß gewährt, wenn auch hochwertiges Testmaterial zur Verfügung steht, holten wir noch das Fachmagazin „RennRad“ mit ins Boot“, sagt Buchholz. Das Magazin stellte 17 hochwertige Helme zur Verfügung, vier normale und 13 Aero-Helme, von 100 bis 380 Euro. Für realistische Messungen benötigte die Forschergruppe einen ganzen Oberkörper-Dummy. Da dieser vor Ort nicht vorhanden war, unterstützte die Firma EuroDisplay aus Rinteln das Projekt mit zwei Schaufensterpuppen. Einen großen Anteil am gesamten Luftwiderstand eines Helmes hat die hintere Hälfte, dort wo sich der Luftstrom ablöst und dann über dem Rücken des Fahrers verlustbehaftet verwirbelt.

Viele Helme wurden mehrfach und in unterschiedlichen Positionen des Fahrers auf dem Rennrad gemessen, da die Varianten mit/ohne Visier und mit offenen/geschlossene Belüftungsöffnungen berücksichtigt werden mussten. Das Ergebnis: Die drei besten Aero-Helme sparen gegenüber den drei normalen Helmen rund 10 Watt (bei 45 km/h), bei einer Geschwindigkeit von 35 Kilometer pro Stunde sind das noch 4,7 Watt Gewinn. Kurios und unerwartet: Der beste Aero-Helm ist in seinem gesamten aerodynamischen Verhalten so ausgeklügelt, dass sein Leistungsbedarf einige Zehntel Watt kleiner ist als der Versuchs-Dummy ohne Helm.

„Das Fazit dieser eher ungewöhnlichen Arbeit ist kurz und gilt auch für alle anderen: Leidenschaft und Spaß am Thema sind die besten Motivatoren“, weiß Bucholz. Dass der Studiengang Maschinenbau an der Hochschule OWL auf ganzer Linie überzeugt, beweist auch das CHE-Ranking, in dem er in den Top Ten gelistet ist: In nahezu allen Kriterien, von Lehrangebot über Betreuung bis zum Praxisbezug, erreichte der Studiengang Maschinenbau am Fachbereich Maschinentechnik und Mechatronik die Note „sehr gut“. 

Studium an der Hochschule OWL

Insgesamt bietet die Hochschule OWL 49 Studiengänge in neun Fachbereichen an ihren drei Standorten Lemgo, Detmold und Höxter sowie dem Studienort Warburg. Ebenfalls neu eingeführt werden zum Wintersemester 2018/2019 die drei Bachelorstudiengänge Precision Farming, Data Science und Freiraummanagement sowie der Master Lighting Design. Für alle Studiengänge laufen die Einschreibungen bis zum 15. Juli 2018. Weitere Informationen unter www.hs-owl.de/studistart

Das CHE Hochschulranking

Das Hochschulranking des Centrums für Hochschulentwicklung (CHE) erscheint seit 20 Jahren für über 30 Fächer. Es ist das umfassendste und detaillierteste Ranking im deutschsprachigen Raum, bei dem mehr als 300 Universitäten und Fachhochschulen untersucht und über 150.000 Studierende befragt werden. Neben Fakten zu Studium, Lehre und Forschung umfasst das Ranking Urteile von Studierenden über die Studienbedingungen an ihrer Hochschule. Jedes Fach wird im Dreijahresrhythmus neu bewertet. In diesem Jahr aktualisiert wurden die Fächer: Biologie / Biowissenschaften, Chemie, Geografie, Geowissenschaften, Informatik, Mathematik, Medizin, Pflegewissenschaft, Pharmazie, Physik, Politikwissenschaft / Sozialwissenschaften, Sport / Sportwissenschaft, Lehramt Sport und Zahnmedizin.

Das komplette Ranking ist abrufbar unter www.zeit.de/che-ranking