Dynamische Analyse
eines Alpinski.

Die Auswertung

Fragestellung. Kann das dynamische Verhalten eines unveränderten Ski durch unterschiedlich programmierte Konverter frequenzabhängig beeinflusst werden?

Versuch. Reino Race Consulting untersuchte zunächst die statischen und geometrischen Eigenschaften eines Alpinski und erstellte anschließend einen dynamischen Fingerprint mit Modal Analysis, Operational Vibration Analysis und einer Relative Movement Analysis (RMA). Im zweiten Teil wurde derselbe Originalski nacheinander mit einem Konverter Gold beziehungsweise Lila in der Skimitte gemessen.

Kernaussage. Die beiden Konvertervarianten erzeugen keine einheitliche Breitband-Dämpfung. Vielmehr verändert sich die frequenzabhängige dynamische Steifigkeit deutlich und jeweils unterschiedlich. Einzelne ursprüngliche Resonanzbereiche werden schwächer, andere verschieben sich oder treten bei einer Variante stärker hervor. Genau dieses unterschiedliche Frequenzmuster ist der stärkste Befund des Tests.

1. Warum ein Ski dynamisch untersucht wurde

Ein Ski wird im Einsatz nicht statisch belastet. Er wird fortlaufend gebogen, entlastet und durch Untergrund, Fahrer, Geschwindigkeit und Kurvenfahrt angeregt. Reino weist deshalb darauf hin, dass eine statische Steifigkeitsmessung allein das spätere dynamische Verhalten nicht vollständig beschreibt.

Für die Untersuchung wurde ein mehrstufiges Analysekonzept verwendet: statische Steifigkeit, Schwerpunktlage, 3D-Geometrie sowie dynamische Messungen. Die dynamische Analyse bestand aus Modal Analysis und Operational Vibration Analysis. Zusätzlich wurde aus mehreren Messpunkten die relative Biegung über eine RMA-Berechnung bestimmt. Eine Force-Impulse-Auswertung wurde getestet, laut Bericht aber wegen unzureichender Korrelation mit den anderen Methoden für diesen Fall nicht weiterverwendet.

2. Statische und geometrische Referenz

Die statische Referenzmessung ergab je nach Prüfgewicht Werte von rund 3,85 bis 4,55 kg/mm. Bei 2,5 kg Last wurde der Schwerpunkt mit etwa 495,3 mm in Längsrichtung und 59,5 mm oberhalb des Ski angegeben. Die Geometrie und Messpunktpositionen wurden zusätzlich mit einem 3D-FARO-Arm erfasst.

3. Dynamischer Fingerprint: Steifigkeit und Biegung

Reino verwendet zwei komplementäre Größen: die dynamische Steifigkeit aus der Modal Analysis und die relative Biegung aus der RMA. Der Bericht beschreibt ein wichtiges Muster: Bereiche hoher dynamischer Steifigkeit gehen mit geringerer Biegung einher; hohe Biegung findet sich eher in Bereichen niedriger dynamischer Steifigkeit. Die Maxima liegen dabei nicht zwingend exakt auf derselben Frequenz.

Damit wird nicht nur gefragt, wie steif der Ski ist, sondern wie der Ski bei unterschiedlichen Anregungsfrequenzen antwortet. Diese frequenzabhängige Antwort ist für die spätere Konverterauswertung entscheidend.

4. Der Konverter-Test

Im zweiten Teil des Berichts wird derselbe Originalski mit jeweils einem Konverter in der Mitte des Ski untersucht. Verglichen werden der Originalzustand sowie die Varianten Gold und Lila. Reino beschreibt ausdrücklich, dass die statischen Eigenschaften und die 3D-Form des Ski dabei unverändert bleiben sollen; betrachtet werden Veränderungen der dynamischen Charakteristik in bestimmten Frequenzbereichen.

Gold und Lila sind zwei unterschiedlich programmierte Konvertervarianten.

5. Hauptbefund: Die dynamische Steifigkeit wird frequenzabhängig umgeordnet

Die Messwerte an MP1 zeigen für Original, Gold und Lila deutlich unterschiedliche Frequenzmuster. Das Ergebnis ist nicht als einfache Aussage mehr oder weniger Steifigkeit zu verstehen. Entscheidend ist die Verteilung über das Frequenzspektrum: Resonanzantworten werden reduziert, verschoben oder an anderer Stelle stärker.

Für die neu aufbereitete Darstellung wurde der Betrag der im Originaldiagramm angegebenen dynamischen Steifigkeit verwendet. Die Vorzeichen aus der Quelldatei bleiben in den Originalunterlagen vollständig erhalten; die Betragsdarstellung dient ausschließlich dazu, die Größenordnung der Resonanzantworten übersichtlich zu vergleichen.

6. Beispiele aus nahe beieinanderliegenden Frequenzbereichen

Einzelne Frequenzbereiche lassen sich näher vergleichen, obwohl sich die Resonanzen nach der Modifikation teilweise verschieben. Deshalb werden jeweils die nächstgelegenen Messpunkte der drei Varianten gegenübergestellt, nicht exakt identische Frequenzen.

Um 275 Hertz, gemessen bei 275, 278 und 277 Hertz, liegen Gold und Lila mit 8,0 und 31,5 unter dem Originalwert von 50,5 Millionen Newton je Meter. Um 360 Hertz, gemessen bei 364, 353 und 356 Hertz, liegt Gold mit 4,5 unter und Lila mit 36,8 über dem Original von 28,7. Um 720 Hertz, gemessen bei 716, 742 und 733 Hertz, liegen beide Varianten mit 18,8 und 8,0 deutlich unter dem Original von 124,8. Um 910 Hertz, gemessen bei 909, 904 und 914 Hertz, liegt Lila mit 31,5 deutlich über dem Original von 7,1, Gold mit 3,3 darunter. Um 1130 Hertz, gemessen bei 1127, 1143 und 1117 Hertz, liegen beide Varianten mit 19,0 und 13,1 unter dem Original von 32,6. Um 1360 Hertz, gemessen bei 1362, 1355 und 1367 Hertz, liegen beide mit 17,7 und 34,0 über dem Original von 5,7.

Diese Beispiele zeigen bewusst beide Richtungen: Es gibt Bereiche mit geringerer und Bereiche mit höherer dynamischer Antwort. Das unterstützt die Interpretation einer frequenzselektiven Veränderung stärker als die Aussage einer pauschalen Dämpfung.

7. Unterschiedliche Programme, unterschiedliche Fingerprints

Gold und Lila verhalten sich nicht gleich. Die Lila-Variante zeigt unter anderem ausgeprägte Antworten im Bereich um 315 bis 356 Hertz und um etwa 914 Hertz. Gold zeigt dagegen andere Schwerpunkte und im oberen Frequenzbereich oberhalb etwa 1,5 Kilohertz sehr starke Antworten. Der vollständige Originalplot ist deshalb wichtig: Er verhindert, dass nur einzelne reduzierte Bereiche herausgegriffen werden.

Technisch spannend ist genau das: Der Versuch zeigt nicht nur eine Änderung gegenüber dem Original, sondern zwei unterschiedliche dynamische Signaturen bei zwei verschiedenen Konvertervarianten.

8. RMA-Biegung, zweite Sicht auf dasselbe System

Die RMA-Auswertung auf Folie 17 betrachtet zusätzlich die relative Biegung über die Messpunkte 2-3-5. Auch hier zeigt der Bericht für Original, Gold und Lila unterschiedliche frequenzabhängige Verläufe. Reino fasst dies als kombinierte Veränderung von dynamischer Steifigkeit und relativer Biegung zusammen. Die Darstellung ist technisch anspruchsvoll und kombiniert zwei unterschiedliche Y-Achsen. Sie ist wertvoll, weil sie zeigt, dass die Veränderung nicht nur in einer einzelnen Messgröße sichtbar wird. Die Folie liegt unten in den Originalunterlagen.

9. Originalanimation bei 316 Hertz

Zum Datensatz gehört außerdem eine kurze Originalanimation bei rund 316 Hertz. Sie visualisiert die aus der Operational Vibration Analysis abgeleitete Schwingform des Ausgangsski über die Messpunkte. Da nur die Originalanimation vorliegt, eignet sie sich als Erklärung der Messmethode, nicht als Vorher-Nachher-Beweis der Konverterwirkung.