Nieuws

Impact op ijskwaliteit: Onderzoekers krijgen grip op ongrijpbaar ijs

10 April

Met een nieuw ‘meetbeestje’ ontdekken onderzoekers dat vers gedweild ijs langzaam verandert: het wordt stroever. Een subtiel verschil, nauwelijks zichtbaar, maar wél voelbaar voor schaatsers. En precies daar begint een fascinerende zoektocht: wat gebeurt er eigenlijk op het ijs?

Impact op ijskwaliteit: grip krijgen op het ijs van morgen
Binnen Innovatielab Thialf werken we aan één van de meest fundamentele, maar minst zichtbare factoren in de schaatssport: de kwaliteit van het ijs.

In het promotieonderzoek Grip op ijs, uitgevoerd met het Applied Water Physics thema van Wetsus en de Universiteit van Amsterdam, wordt onderzocht hoe grip en glijweerstand beter te begrijpen, meten en uiteindelijk te beïnvloeden zijn. Onderzoeker Loes Heemskerk is halverwege haar traject en de eerste inzichten maken iets duidelijk: het ijs is allesbehalve statisch.

Van gevoel naar meting: het ‘meetbeestje’

Wat schaatsers voelen, willen onderzoekers meetbaar maken. Een belangrijke stap in het onderzoek was het ontwikkelen van een betrouwbare methode om glijweerstand te meten. Daarbij bouwden de onderzoekers voort op een bestaand hulpmiddel van de ijsmeesters: de zogenoemde duwslee. Dit systeem is doorontwikkeld tot een geavanceerd meetinstrument, intern ook wel het ‘meetbeestje’ genoemd.

Het principe is eenvoudig, maar krachtig: de kracht die nodig is om een schaats met constante snelheid over het ijs te bewegen, is direct gerelateerd aan de wrijving. Door deze kracht nauwkeurig te meten, ontstaat inzicht in de glijweerstand van het ijs.

Met sensoren en datalogging via een mobiele telefoon wordt niet alleen die kracht gemeten, maar ook temperatuur. Door het systeem met een verend koord voort te trekken, kan het gecontroleerd en reproduceerbaar metingen uitvoeren. Inmiddels is met het meetbeestje uitgebreid getest op zowel de 30x60 meter baan als de 400 meter baan in Thialf.

Een onverwacht tijdseffect op vers ijs

Tijdens deze metingen kwam een opvallend patroon naar voren. Direct na het dweilen van het ijs werd een serie metingen uitgevoerd volgens een vaste methode. Bij de analyse bleek dat de wrijving niet constant bleef, maar in de tijd geleidelijk toenam. Het ijs werd dus na het dweilen langzaam stroever.

Dit zogenoemde tijdseffect is in eerder onderzoek nauwelijks meegenomen, maar blijkt mogelijk een belangrijke factor. Een mogelijke verklaring ligt in het aangroeien van ijs door condensatie. Water uit de lucht slaat neer op het ijs en bevriest direct. Daardoor verandert de microstructuur van het oppervlak en dus ook hoe een schaats eroverheen glijdt.

Dit inzicht sluit aan bij ervaringen uit de praktijk. Schaatsers geven regelmatig aan dat het ijs ‘sneller wit uitslaat’ en ruwer aanvoelt onder bepaalde omstandigheden, bijvoorbeeld bij hogere luchtvochtigheid of een vol stadion. Niet voor niets wordt er regelmatig gedweild tijdens een wedstrijd om de omstandigheden eerlijk te houden.

Grip meten: een complexer vraagstuk

Naast glijweerstand richt het onderzoek zich op grip: een minstens zo belangrijke, maar moeilijker te vangen eigenschap van ijs.

Hiervoor is een nieuwe meetopstelling ontwikkeld die bepaalt hoeveel kracht nodig is om een schaatsijzer met een bepaald gewicht zijwaarts over het ijs te bewegen, totdat het uitbreekt. Uit de eerste experimenten blijkt dat vooral de hoek van het ijzer een grote invloed heeft op deze kracht.

Deze meting beschrijft het moment waarop grip verloren gaat. Juist dat inzicht onderstreept de volgende stap in het onderzoek: het objectiveren van het gevoel van grip vóór dit uitbreekmoment. Het meten van die fase blijkt complex en vraagt om verdere verfijning van de methode in de tweede helft van het promotietraject.

Van Thialf naar het lab: gecontroleerd experimenteren

De eerste metingen vonden plaats in Thialf, waar het onderzoek direct verbonden is met de praktijk. Tegelijkertijd brengt dat beperkingen met zich mee: het ijs is onderdeel van een topsportomgeving en kan niet vrijelijk worden aangepast.

Om die reden heeft Wetsus in Leeuwarden een unieke onderzoeksopstelling ontwikkeld: een ‘tabletop Thialf’. In deze gecontroleerde laboratoriumomgeving kan onderzoeker Loes Heemskerk variaties in ijscondities nauwkeurig testen, zonder impact op trainingen of wedstrijden.

Deze combinatie van praktijkmetingen in Thialf en gecontroleerde experimenten in het lab maakt het mogelijk om stap voor stap grip te krijgen op de onderliggende mechanismen van ijskwaliteit.

Impact op ijskwaliteit

Met Grip op ijs wordt voor het eerst systematisch en meetbaar inzicht verkregen in hoe ijs zich gedraagt onder verschillende omstandigheden. De ontwikkelde meetmethodes en eerste resultaten leggen de basis voor gerichtere sturing op ijskwaliteit: van luchtvochtigheid tot onderhoud en gebruik.

Daarmee draagt dit onderzoek bij aan een toekomst waarin ijs niet alleen goed voelt, maar ook aantoonbaar optimaal is afgestemd op prestaties.

Dit is nog maar het begin. In de tweede helft van het onderzoek wordt verder gebouwd aan het begrijpen én beïnvloeden van grip op ijs.