Tillverkning av testdocka för vindtunneltester av alpina fartdräkter : Ett arbete för Sports Tech Research Centre och Svenska Skidförbundet

Mittuniversitetets forskningsavdelning Sports Tech Research Centre (STRC) driver sedan en tid tillbaka ett projekt i samarbete med Svenska Skidförbundet. Syftet med projektet är att bidra till det alpina landslagets framgång genom att utveckla fartdräkterna som åkarna använder, främst genom att minska fartdräktens påverkan av luftmotståndet. En del av projektet innefattar vindtunneltester av dessa fartdräkter för att mäta dess luftmotstånd. Syftet med detta examensarbete är att bidra till fortsatt utveckling genom att underlätta dessa tester. Syftet är även att undersöka och utvärdera en ny tillverkningsmetod för att designa och tillverka testdockor avsedda att använda i vindtunneltester. Målet var att designa och tillverka en testdocka utifrån en alpinskidåkare på elitnivå. Dockan skulle kunna kläs i en fartdräkt och användas i en vindtunnel, och där visa likvärdiga mätvärden för luftmotståndet som för testpersonen och en lägre standardavvikelse. Arbetet började med att skanna testpersonen som testdockan skulle skapas utifrån. Fotogrammetri användes som skanningsmetod. Därefter följde 3D-modellering och beredning inför tillverkningen. Testdockan tillverkades av horisontella spånskivelager sammanfogade med varandra. Jämförande vindtunneltester utfördes sedan på testdockan och testpersonen den är skapad utefter, i syfte att validera dockan och uppnå liknande mätvärden. Den resulterande 3D-modellen från skanning och 3D-modellering kunde valideras mot testpersonens verkliga mått och var därför användbar för att tillverka den fysiska testdockan. Resultatet efter montering och ytbehandling var en fysisk testdocka som kunde kläs med fartdräkt och tillhörande utrustning. Dockans dimensioner stämde överens tillräckligt bra med testpersonens dimensioner. Vindtunneltesterna visade på ett luftmotstånd på ca 19,8N för testpersonen och ca 28,1N för testdockan. Detta beror troligtvis på skillnader mellan deras positionering. Standardavvikelsen av luftmotståndet för testpersonen och testdockan var ca 3,76N respektive ca 4,33N. Fotogrammetri följt av 3D-modellering i Rhino lämpade sig för denna typ av modell med organiska former. Tillverkningsmetoden krävde mycket efterarbete men gav ett bra resultat i just detta arbete, där de minsta detaljerna som t. ex ansikte och händer inte var av största vikt. Målet att tillverka en testdocka med fungerande funktioner uppfylldes. Ökningen av standardavvikelsen för testdockans luftmotstånd gör att den delen av målet inte uppfylldes, men ytterligare undersökningar behöver utföras innan slutsatser kan dras om dockans användbarhet.Mid Sweden University's research department Sports Tech Research Center has been running a project in collaboration with the Swedish Ski Association for some time. The purpose of the project is to contribute to the success of the Swedish alpine national team by developing the race suits that the riders use, mainly by reducing the race suit's impact on air resistance. Part of the project includes wind tunnel tests of these race suits to measure its air resistance. The purpose of this thesis is to contribute to further development by facilitating these tests. The purpose is also to investigate and evaluate a new manufacturing method for designing and manufacturing test dummies intended for use in wind tunnel tests. The goal was to design and manufacture a test dummy based on an alpine skier at an elite level. The dummy was to be dressed in a race suit and used in a wind tunnel, and there show equivalent measured values for the air resistance of the test person and a lower standard deviation. The work began with scanning the test person from whom the test dummy was to be created. Photogrammetry was used as the scanning method. This was followed by 3D modulation and preparation for production. The test dummy was made of horizontal chipboard layers joined together. Comparative wind tunnel tests were then performed on the test dummy and the test person it is created from, in order to validate the dummy and achieve similar measurement values. The resulting 3D model from scanning and 3D modulation could be validated against the test person's actual measurements and was therefore useful for manufacturing the physical test dummy. The result after assembly and surface treatment was a physical test dummy that could be dressed in a speed suit and associated equipment. The dimensions of the dummy matched well enough with the dimensions of the test person. The wind tunnel tests showed an air resistance of about 19.8N for the test person and about 28.1N for the test dummy. This is probably due to differences between their positioning. The standard deviation of the air resistance for the test person and the test dummy was about 3.76N and about 4.33N, respectively. Photogrammetry followed by 3D modulation in Rhino was suitable for this type of model with organic shapes. The manufacturing method required a lot of finishing work but gave a good result in this particular work, where the smallest details such as the face and hands were not of the utmost importance. The goal of manufacturing a test dummy with needed functions was met. The increase in the standard deviation of the test dummy's air resistance means that part of the goal was not met, but further investigations need to be carried out before conclusions can be drawn about the dummy´s usefulness2022-07-01