让运动员进风洞?中国有哪些黑科技 可以帮运动员夺冠

军武次位面 0



苏教授创造历史!中国运动员背后有哪些黑科技?东京奥运会虽然冷清,但中国代表团的奖牌可没少拿。继杨倩拿下首金后,中国队的金牌不断入账。



游泳运动员张雨霏夺得女子200米蝶泳冠军的80分钟后,中国队又夺下了女子4×200米自由泳金牌。前天,苏炳添又创造了历史,成为史上第一个杀入男子百米决赛的亚洲选手,最终获得第六名。

出色的成绩背后,不仅仅有运动员和教练员的辛苦训练,更有中国“黑科技”的助力。



▲研究团队与游泳国家队合影

 为游泳健儿献上神助攻的,就是航天科技集团九院十三所,其下属的时代光电公司运动测量团队,将航天科技中的惯导技术,用于测量运动员的状态。 运动员每一秒的姿态、呼吸情况、每次往返的划频、划幅、划次、转身时间等数据,都会被精确记录下来,实现了对每个动作的精细量化评估。 早在2019年12月,国家体育总局便向航天九院提出需求,希望利用先进航天技术,研发精密测量产品,帮助游泳运动员加强训练的科学性,提高成绩——体育局为啥要向航天单位求助呢?



▲张雨霏正在测试

 乍一看,好像非常不搭,但实际上联系挺大。 能上奥运会的运动员,全是顶尖高手,动作上的细微差别,导致了零点几秒差距就决定了胜负。到了这个层次,只靠肉眼看,或者摄像机拍片分析,不可能获得足够多的动作细节来纠偏,只能借助于“黑科技”,而航天工程中的惯性技术就是解决方案。 九院十三所的时代光电公司,主要研究方向正是惯性技术产品,我国各型号火箭和航天飞行器的光纤惯组及光纤速率陀螺,都出自这里。



▲正在试验的杨浚瑄

 火箭都能搞掂,为体育研发运动测量产品并不在话下,可能唯一的挑战就是要做到足够小和轻——单台重量仅16克,游泳运动员可以舒适地将其固定在肩膀和其他关节区域,而不妨碍其活动。然后运动员被放置在风洞中,在他们逆风“模拟游泳”时进行跟踪。



▲注意运动员背部的两个“贴”

整套装置包括了惯导分系统(核心)、定位与测速分系统、视频采集分系统、数据综合分析系统四个部分,实现对运动员的姿态、位置、速度的测量,以及运动视频拍摄、数据集成解算和三维模型驱动功能,能得到运动员每一秒的姿态、呼吸情况,以及在泳池里每一次往返的划频、划幅、划次、转身时间等多项技术参数,。 在国家游泳队备战期间,张雨霏、杨浚瑄等6名世界冠军接受了测试,获得了充足的阻力和姿态数据,运动员的动作得以优化,身体流线型得以改善,效果——又夺冠了嘛!



▲能让“彩虹”上天,也能让健儿夺冠

 能为中国体育健儿提供航天“黑科技”的单位并不只有九院,还有航天科技集团十一院,全称是“中国航天空气动力技术研究院”,他们提供的武器,是风洞。顺便提一句,“彩虹”无人机,就是十一院旗下的“航天彩虹无人机股份有限公司”的产品。 提到风洞,大家并不陌生,军迷的第一反应,往往是为战机研制提供吹风试验的风洞。风洞的确是主要面对航空,它的出现甚至比飞机还要早,航空航天大国也是风洞大国。



▲航天科技,亦可赛艇的“陆游器”!

中国就是风洞大国,为体育部门提供服务是随手的事,但也并不是一帆风顺,因为十一院要为四人赛艇提供风洞测试装置——赛艇长12米,加上运动员和支撑装置,重量接近一吨,试验速度低,仅为每秒6米,还要在风洞中模拟水面,仅测量水面以上的气动力数据。



 

经过攻关,十一院成功研发了一套基于气浮装置的三维力测量平台,分辨率达到0.04牛,静态校准非线性0.08%,能高精度测试运动员抓水、驱动、出水、回桨等不同动作姿态的气动力大小,为赛艇队女子四人双桨项目夺冠送上了神助攻——起航领先,桨频均匀,一路高速,以最合理的方式夺冠,还打破了世界纪录。

十一院对体育的助力并不仅仅是赛艇这一项,在2020年10月25日,由十一院第三研究所自主设计建造的国内首座体育综合训练风洞,在二七厂国家冰雪运动训练科研基地正式启用。



这是是一座开口回流式风洞,可对滑雪、滑冰、雪橇等冬季运动项目,部分夏季运动项目进行模拟,判断和优化运动员最佳竞技姿态,检测和标定参赛装备性能——明年的北京冬奥会上,这座风洞的成果就能显现了。 如果往前翻,刘翔曾经获得的佳绩,背后的科技支持——“翔之队”功不可没。 这个由6位专家——冯树勇(田管中心副主任)、李汀(总局科研所高级实验师)、钱风雷(上海莘庄基地)、许以诚(上海体育科学研究所)、李爱东、苑廷刚(总局体科所)组成的团队,把用DV机拍摄刘翔的日常训练和比赛的图像传入电脑,对技术动作进行分析研究,得出跨栏角度和周期等数据,提供给孙海平教练,不断精细地改善每一个动作。



▲08年的科技,现在看来比较糙,但作用不小 同时,也紧盯刘翔的竞争对手,对他们的动态和数据进行深入分析,制定最佳对策。在雅典奥运会上,翔之队就分析出刘翔决赛主要对手杜库雷不擅拼逆风局的弱点,杜库雷果然在决赛中因为急于追赶而失去平衡,刘翔顺利夺金。

但是,大家不要觉得这是中国的独门绝技,实际上,利用高科技为运动员提高成绩,在世界上早就是一个普遍现象了。



比如,为备战2008年北京奥运会,NASA就曾经动用风洞,为美国游泳队“减阻”。只不过路径不太一样,不是优化动作,而是通过吹风试验寻求阻力最小的材料,做成“鲨鱼皮”包裹全身,以赢得那瞬间的优势。但因为“鲨鱼皮”太过破坏公平,从2010年起被禁止使用。



▲风洞能吹飞机吹汽车,也能吹人

最近的几届奥运会,英国在自行车项目上拿了22块金牌,其秘诀之一就是空气动力学的助力,利用风洞试验和流体仿真,确定最佳的姿态和编队,以及定制装备。此外,在滑雪、滑冰、标枪、铁饼、帆船等项目上,空气动力学和风洞也正在发挥着越来越大的作用。



▲这么多相机,密集恐惧症都犯了

2016年里约奥运会,捷克斯柯达运用汽车空气动力学的技术,协助本国自行车选手Pavel Kelemen夺金——用150台高解析度相机,建立骑乘时的3D模型,再运用CFD(Computational Fluid Dynamics 计算流体力学)电脑模拟不同骑姿的风阻,即可找出最小风阻的骑姿。

无论以奥运总奖牌数计,还是以每届奥运会奖牌数计,排名靠前的国家,均拥有相当的科技实力,甚至直接就是安理会五常。这并不是偶然现象,因为体育和科技的结合,正呈现出越来越紧密的趋势,中国在这方面还是个后来居上者。 



▲奥运会总奖牌榜

在中国还比较落后的时代,只能强调拼毅力拼意志,一度被西方称为“金牌机器”。另一方面,许多运动员为国争光后,又不得不带着一身伤病早早退役。而“黑科技”的加入,使得我国体育事业的“效费比”更高,运动员成绩更好,运动寿命更长。 除了惯导、风洞、流体计算之外,还有很多科技运用到了训练和比赛的方方面面。 



▲拳击手的鞋,同拳头一样重要

国产品牌安踏,就为中国拳击队、举重队、摔跤队、体操队等10支运动队提供了装备。

拳王邹市明的“下盘”就是由安踏打造的,每只靴子仅150克重,扭转力矩被精确控制在1.5N•m以下,再加上“爪”式抱紧系统,保证了运动员在激烈运动中,脚部与踝部始终贴合战靴,兼具灵活的扭转与超强的抓地能力——无邹拳王如何跳跃腾挪,他的战靴永远结实可靠,不打滑。



举重鞋则正好相反,要够硬够抗压,足跟要避震,抓地更不能差。安踏的举重鞋,耐磨和防滑性是普通材料的2.5倍,鞋眼拉力值超过国家标准40%,可承受超一吨总重量。而且用3D全息扫描技术获取脚型数据,每双举重鞋都可以做到量身定做,为运动员提供最稳定可靠的支撑。

这样一种鞋,平时穿着,走路都困难,但比赛时非它不可——奥运冠军吕小军正是穿着安踏打造的战靴,以抓举171公斤、挺举207公斤和总成绩378公斤获得三枚金牌,并打破挺举和总成绩两项世界纪录。

据统计,凭借安踏的体育装备,中国运动员在世界各类大赛中累计获得了111枚金牌!



百度为国家队打造了首个“3D+AI”跳水训练系统,通过高速相机等的硬件设备采集运动员“2秒”内的一系列复杂动作,再利用AI系统进行智能解析,以供教练参考,相当于自动化的“翔之队”跳水版。



2019年,中科院联合美国两所大学,共同参与开发了一种智能乒乓球桌,这一研究成果还发表在了《Nature》上。

智能乒乓球台桌面由木质电子纳米发电机构成,利用静电场来进行自供能,还配备了可以探测击球动能的自供电传感器,利用乒乓球撞击桌面产生的能量,显示乒乓球的撞击位置,并实时建立辅助运动员训练的球体落点分布以及球体运动轨迹系统。产生的能量还可以为裁判判罚(擦边球)系统提供动力,在没有外部电源的情况下仍可以用于球速感应。

当然,中国乒乓太强大了,可能还暂时用不上这种黑科技。不过刚刚创造了中国男子百米短跑历史最佳战绩的苏炳添,还是受益很多。



苏教授(苏炳添是暨南大学体育学院副教授)于2019年发表在《体育科学》上的论文《新时代中国男子100m短跑:回顾与展望》中,特别点出了“科技助力”——“笔者的现任教练RandyHuntington……以“冠军模型”为指导, 通过高科技仪器和设备对运动员体能、技术、恢复等各个环节进行全方位监控, 据此发现问题, 寻找差距,制订个性化的训练方案, 进而恶补短板, 全面提升运动员的竞技能力。”

至少是什么高科技仪器和设备,可能出于保密,并没有查到,但既然强调了,那肯定有用——“笔者在29岁依然跑出9.91 s的世界级成绩,然而, 有大批运动员在26岁左右就选择退役……一定意义上是人才的严重浪费”,不仅运动寿命延长,还在32岁时创造了历史。



▲这种害人害已的黑科技还是算了 当然,任何事物都具有两面性,“黑科技”也可能被用歪,比如体育界的痼疾兴奋剂。随着检测手段的完善,传统兴奋剂越来越难以蒙混过关,很可能被新兴的“基因兴奋剂”所替代——以非致病病毒为载体,植入“运动员基因”,注入人体,它们就会在人体内生产出内源性的兴奋剂,运动员借此取得优异成绩,而不用进行艰苦训练。

真能如此,那么体育也不再是以人为主的竞赛,而是变成了生物科技的比拼,那些科技实力弱小的国家将难求一胜,金牌将被大国垄断……这可绝不是什么好事,我们得跟这种邪门歪道斗争到底。



▲我用智能设备记录下的最远跑步距离和游泳1千米最短时间成绩不咋滴,但是胜在赢了自己

不过,很多正常向的体育黑科技,其实我们普通人也是有机会用上的。

现在市面上的各种智能产品,有相当多的一部分就是直接与体育相关的,智能手表、手环、眼镜,智能跑鞋……用各种“黑科技”打造出来的可穿戴设备正在进入我们的生活,“科技+体育”的深度融合也正在带来一场变革。我们不能只是看着健儿们在奥运上争金夺银,自己也要运动起来,强身健体,振奋精神,这同样是一种爱国行动——每个人都变得更好更壮更强,无疑将利已利家更利国! 阅读原文

文章来源: 留园 查看原文
https://www.6parknews.com/newspark/view.php?app=news&act=view&nid=498424
分享文章:
还没有评论
登录后发表评论
返回 到顶部