Hvorfor opfandt NASA den ribbede badedragt?

En riblet kan lyde mere som en grillrestaurant end en NASA-trækreducerende teknologi, men fortæl det ikke til de atleter, der svømmede til sejr ved Pan American Games i 1995. Deres riblet-forbedrede dragter hjalp dem med at tage 13 guldmedaljer med hjem, tre sølvmedaljer og en bronzemedalje.

NASAs Langley Research Center udviklet riblets -- lille bitte, v-formede riller vinklet i retning af væskestrøm-i begyndelsen af ​​1980'erne for at reducere træk forårsaget af friktion på flyets overflade. Selvom de ikke er større end en ridse, de bittesmå kamme har en kraftig effekt på aerodynamisk træk (den kraft, der bremser et objekt, når det bevæger sig gennem en væske), fordi de ændrer turbulent luftstrøm nær huden [kilde:NASA; "NASA Riblets for Stars &Stripes"].

Luft og vand er begge væsker, så det var helt naturligt, at nogen ville ramme tanken om at sætte riblets aerodynamiske kant til en hydrodynamisk anvendelse. Gå ind i Arena Nordamerika, et badetøjsfirma, der inkorporerede riblets i sin Strush SR -badedragt og tilpassede deres arrangement for at maksimere effektiviteten til fire forskellige slag. Forbedringen, så tydeligt udstillet på Pan American Games, hurtigt sendt krusninger gennem svømmeverdenen.

Mennesker er dårligt egnet til svømning, fordi vores kroppe vækker store mængder træk. Faktisk, for at du kan fordoble din svømmehastighed, du skulle pumpe otte gange så meget strøm ud som normalt; selv en forbedring af hastigheden på 10 procent ville kræve en stigning på 33 procent [kilde:Nelson]. Tilsvarende en lille reduktion i træk vil resultere i en markant forbedring af hastighed og effektivitet.

Ifølge Arena, dens ribbet jakkesæt blev flummetestet til at være 10-15 procent hurtigere end konkurrenternes dragter. Flume test , hvis du undrer dig over, involverer at placere en svømmer i en lille pool med sidevinduer, kameraer eller andet overvågningsudstyr. Pumper recirkulerer vandet med en ønsket hastighed, så det fungerer som et transportbånd til svømning på plads.

Riblets fandt også applikationer på andre områder, der involverer væskedynamik. herunder reducering af friktion og træk inde i rør og kanaler. De har også styrket pumpernes effektivitet, varmevekslere og klimaanlæg. Regatta håndværksdesignere har indarbejdet de små striber i skrogene på otte-oared skaller. I 1987, Stars and Stripes-racerbåden havde et ribel-belagt skrog, da den returnerede America's Cup til USA.

Riblet repræsenterer en type teknologioverførsel mellem NASA og industrien:anvendelse af en innovation til en lignende eller beslægtet brug. Som vi vil se i dette næste afsnit, nogle gange hjælper NASA også industrier med at sprænge ved at låne sine faciliteter og ekspertise ud.

Fra Riblets til Water Corsets:Speedo LZR

Riblets storhedstid er stort set kommet og gået, men NASAs engagement i banebrydende badedragtdesign mærkes fortsat.

I 2007, NASA samarbejdede med Speedo om at udvikle LZR Racer, faktureret af Speedo som verdens hurtigste badedragt. Før det blev forbudt fra konkurrence (sammen med andre højteknologiske bodysuits), tøjet fik svømmere til at dominere deres begivenheder ved OL i Beijing. Faktisk, hver guldmedalje i svømning ved legene blev vundet af en atlet iført LZR -dragten.

"Folk brød kontrakter med deres leverandører og skiftede til LZR -dragter i stedet, "sagde Daniel Lockney, spinoff -programspecialist i NASA Office of the Chief Technologist.

LZR demonstrerer en anden måde, hvorpå NASA afbryder sin teknologi. I stedet for at udvikle dragten, rumagenturet stillede de faciliteter og ekspertise til rådighed, der hjalp Speedo med at udarbejde knækkene.

Dragten blev testet og computermodelleret på NASAs Langley Research Center, hvor Speedo -designere genanvendte en vindtunnel, der normalt bruges til luftfartsforskning, for at teste omkring 100 stoffer for at se, hvilke der producerede mindst træk. Vindtunnelen hjalp dem med at perfektionere designet ved at teste for hydrodynamiske egenskaber og overfladefriktion [kilde:Lockney].

Vindtunnelen har også hjulpet eksperter med at evaluere og udvikle designs til NASCAR, Formel 1 racing og motorcykler, tilføjer Lockney.

Speedo's Langley-test producerede en drag med lavt træk, der var både let og vandtæt. For at reducere træk, designere kom med en strømlinet lynlås og eliminerede syninger og snedkerynker ved at svejse stoffet sammen ultralyd. De resulterende sømme reducerede træk med 6 procent og genererede kun lidt mere friktion end selve stoffet. Den bundne og skjulte lynlås sparkede 8 procent mindre træk op end en syet lynlås [kilde:Turner].

NASA og Speedo tog badetøjet et skridt videre, imidlertid. Ligesom et fly eller fartøjer kan omformes for at forbedre væskestrømmen omkring det, LZR -badedragten former en svømmer, komprimering af nøgleområder for at få en hurtigere form - som et korset til svømmere. Ifølge Speedo, komprimeringen sparer energi ved at hjælpe svømmere med at opretholde korrekt form og tegner sig for en effektivitetsgevinst på 5 procent.

Der har du det:To måder NASA hjalp med at revolutionere svømmesporten uden at gå ud for at gøre noget af den slags. Det er alt sammen en del af den spændende og ofte overraskende verden med NASA -spin -offs.

Masser mere information

relaterede artikler

• Kan en badedragt få dig til at svømme hurtigere?
• Hvordan hjælper vindtunneler med at føre bilister?
• Sådan fungerer aerodynamik
• Sådan fungerer NASA
• Top 5 NASA -opfindelser
• NASAs 10 største præstationer
• Top 5 måder NASA hjælper miljøet

Kilder

• Lockney, Daniel. NASA Spinoff Program Specialist, Kontoret for chefteknologen. Personlig korrespondance. Marts 9-16, 2011.
• Lockney, Daniel. NASA Spinoff Program Specialist, Kontoret for chefteknologen. Personligt interview. 16. marts 2011.
• NASA. "God fornøjelse med NASA." (10. marts kl. 2011) http://www.nasa.gov/audience/forstudents/5-8/features/F_Have_Fun_With_NASA.html
• NASA. "NASA tager til OL." 12. august kl. 2004. (9. marts, 2011) http://www.nasa.gov/audience/forstudents/5-8/features/F_NASA_Goes_to_the_Olympics_prt.htm
• NASA. "NASA Riblets for Stars &Stripes." Oktober 1993. (8. marts, 2011) http://www.nasa.gov/centers/langley/news/factsheets/Riblets.html
• NASA. "Ribbet badedragt." Spinoff 1996. (9. marts, kl. 2011) http://www.sti.nasa.gov/tto/spinoff1996/45.html
• NASA (Turner). "Space Age Badedragt reducerer træk, Bryder rekorder. "Spinoff 2008. (7. marts, 2011) http://www.sti.nasa.gov/tto/Spinoff2008/ch_4.html
• Nelson, Robin. "Hvorfor svømning er helvede." Populær videnskab. Juli 1996.
• Speedo. "Speedo LZR Racer -teknologi." 2011. (8. marts, 2011) http://www.speedo.com/aqualab_technologies/aqualab/fastskin_lzr_racer/index.html