The main purpose of this study was to develop a model for calculating forces produced by a swimmer`s hand, with the thumb adducted, accelerating in the direction of flow. The model included coefficients to account for the velocity and acceleration of the hand. These coefficients were designed to calculate forces in the direction opposite the motion (drag) and two components of lift orthogonal to the direction of motion. To determine the coefficients, three-dimensional forces acting on a resin cast of a swimmer`s hand were recorded while accelerating the hand from rest to 0.45 m · s-1 and 0.6 m · -1 in a towing tank. The hand orientation was varied throughout the entire range at 5° increments. Three-dimensional surfaces describing the magnitude of the coefficients as functions of pitch and sweepback angle were produced. It was found that acceleration coefficients as well as velocity coefficients are required for accurate modeling of the forces produced by the hand in swimming. The forces generated by the hand are greatest when pitch angles approach 90° due to the large contribution by the drag component. However, at pitch angles near 45° and sweepback angles near 45° and 135°, lift forces contribute substantially. Das hauptanliegen der Untersuchung bestand in der Entwicklung eines Modells für die Berechnungen der durch die Hand eines Schwimmers entwickelten Kräfte. Dabei wurde davon ausgegangen, daß der Daumen and er restlichen Hand anliegt und eine Beschleunigung in Flußrichtung erzeugt wird. Das Modell umfaßte Koeffizienten zur Berechnung der Geschwindigkeit und der Beschleunigung der Hand. Diese Koeffizienten wurden entwickelt, um Kräfte entgegengesetzt der Bewegung (Widerstand) zu berechnen und um zwei Hubkomponenten zu berechnen, die orthogonal zur Bewegungsrichtung wirken. Zur Bestimmung der Koeffizienten wurden 3D-Kräfte aufgezeichnet, die auf ein Harzmodell einer Schwimmerhand während der Beschleunigung der Hand von 0 auf 0.45 m/s bzw. auf 0.60 m/s in einem Schleppkanal. Die Orientierung der Hand wurde im Verlauf der Gesamtbewegung im 5°-Bereich geändert. Es wurden 3D-Oberflächenbilder erstellt, die den Gesamtwert der Koeffizienten als Funktion des Eintauch- und des Rückführwinkels widerspiegeln. Es wurde ermittelt, daß Beschleunigungskoeffizienten wie auch Geschwindigkeitskoeffizienten für eine genaue Modellierung der durch die Hand einer Schwimmers erzeugten Kräfte erforderlich sind. Die durch die Hand generierten Kräfte sind am größten, wenn der Eintauchwinkel bei 90° liegt, weil es dann zu einem großen beitra der Widerstandskomponente kommt. Bei Eintauchwinkeln nahe 45° und bei Rückführwinkeln nahe 45° und 135° kommt es zu einem wesentlichen Beitrag der Hubkräfte. - Autorreferat -
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