Zusammenfassung

Hochleistungsschwimmer versuchen durch geschickte Bewegung einen optimalen Vortrieb zu erreichen. Dabei überprüfen sie durch wiederholte Variation des Bewegungsmusters Vor- und Nachteile von Bewegungsvarianten, zum Teil in Anlehnung an Kenntnissen aus der Fischlokomotion. Diese aufwendigen Trainingsphasen sind vor allem aus Mangel an systematischen Studien mit Hilfe moderner experimenteller und numerischer Strömungsuntersuchungen notwendig. Eine gezielte Untersuchung der erzeugten Strömungsmuster würde hierbei helfen, die vor- und nachteiligen Bewegungsmuster in ihrer strömungsmechanischen Wirkung zu verstehen und darauf aufbauend ein optimales Bewegungsmuster zu erarbeiten, welches einen optimalen und effizienten Vortrieb ermöglicht. Am Beispiel des bei Schwimmern typischen Delphinschlages unter Wasser nach dem Wendemanöver in Anlehnung an die undulatorische Fischlokomotion soll der Einfluss geänderter Bewegungsmuster auf den Vortrieb und vor allem das Strömungsmuster untersucht werden. Dazu werden in einem Versuchsbecken des Olympiastützpunkt (OSP) Rhein-Neckar in Heidelberg mit erprobten Hochleistungsschwimmern reproduzierbare Bewegungsmuster beim Delphinschlag aufgezeichnet und Messungen des instationären Strömungsfeldes mit Hilfe der Time-Resolved-PIV durchgeführt. Parallel dazu werden detaillierte Experimente an einem technischen 5-Segment-Modell im verkleinerten Maßstab mit körpernaher Kontur und 4 Gelenken mit dynamischer Ansteuerung in einem Strömungskanal durchgeführt. Analog dazu wird mit Hilfe der numerische Simulation für das undulatorisch bewegte Schwimmermodell das 3-D, instationäre, reibungsbehaftete Strömungsfeld berechnet und die strömungsphysikalischen Mechanismen des strömungsoptimierten Schwimmens durch Überprüfung mit den experimentellen Ergebnissen hinsichtlich deren Aussagekraft gegenseitig bestärkt.