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Ruhr- Universität Bochum

Fakultät für Sportwissenschaft

Seminararbeit im Spezialfach Schwimmen

WS 2001/2002 und SS 2002

Dozent: Dr. H. Schreiber

Tätigkeitsbericht über die praxisspezifischen Kraftmessungen mit dem submo- Tauchsport- und Trainingsgerät

Vorgelegt von:

Björn Redlich

Stiepeler Str. 131a B1/ 103

44801 Bochum

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0234_6408760

b.redlich@gmx.de

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung/ Problemstellung 4

2. Methodik 10

2.1. Versuchsaufbau 10

3. Darstellung der Ergebnisse 12

4. Diskussion 14

5. Literatur 16

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1 13

Abbildungsverzeichnis

Abb. Cover: entnommen aus:

www.underwater-unlimited.com

2003. 1

Abb. 1: Jaques- Yves Cousteau, entnommen aus: www.scuba-vallarta.com/

scuba-information/

diving-history.htm

14.05.03 4

Abb. 2: Schlauchgebundenes Tauchgerät aus den achtziger Jahren,

entnommen aus: www.landsend-tv.com/

archiv/1999/514prgtxt.html

14.05.03 5

Abb. 3, 4, 5: entnommen und modifiziert aus:

www.underwater-unlimited.com

14.05.03 7

Abb. 6: Aufzubringende Kraft (in kg) in Relation

zur Wassertiefe 12

1. Einleitung/ Problemstellung

Schon seit Jahrhunderten verfolgt der Mensch das Ziel zu fliegen bzw. in die Tiefen der Ozeane abtauchen zu können. Und das obwohl- oder vermutlich gerade weil- ihm aufgrund seiner natürlichen Fertig- und Fähigkeiten gewisse physikalische Grenzen gesetzt sind.

Doch mit dem technischen Fortschritt der Menschheit gelang es, diese Grenzen zumindest zum Teil zu überschreiten.

Mit Flugzeugen und Raketen sind wir in der Lage es über längere Zeit den Vögeln gleichzutun und zu fliegen, mit Hilfe von Tauchschiffen haben wir die Möglichkeit, mehrere hundert Meter tief in die Meere abtauchen zu können.

Gerade in den letzten Jahrzehnten wurden diese Möglichkeiten auch mehr und mehr für den Privat- und Freizeitbereich erschwinglich und somit attraktiv.

Im Bereich des Tauchsports waren es namenhafte Persönlichkeiten und Forscher wie Dr. Hans Hass und Jaques- Yves Cousteau, welche den Tauchsportinteressenten die Welt unter Wasser näher brachten.

Abb. 1: Jaques- Yves Cousteau

Nachdem das Drucklufttauchgerät (DTG) für sich im Freizeitbereich etabliert hatte, begann man an Weiterentwicklungen des mit diesem Gerät gegebenen Potentials zu arbeiten.

Nachteil beim Tauchen mit dem DTG war die sperrige, schwere und vor allem teure Ausrüstung sowie die zeitliche Begrenzung der Tauchgänge aufgrund des Flaschenvolumens.

Zudem braucht man eine entsprechende Ausbildung/ Tauchschein, um überhaupt die Erlaubnis zu erhalten in bestimmten Gewässern damit „unterzutauchen“.

In den achtziger Jahren wurde aus genau diesen Beweggründen das Schlauchgebundene Tauchgerät entwickelt.

Jörg Tragatschnik hat das Patent für die Grundfunktionen der Pumpe am 29.06.1987 angemeldet.

Abb. 2: Das Schlauchgebundene Tauchgerät aus den achtziger Jahren.

Der Schlauchgebundenes Tauchgerät ist ein Tauchsportgerät, welches dem Benutzer einen Aufenthalt unter Wasser ohne teure und schwere Ausrüstung wie Druckluftflasche etc. ermöglicht.

Der Taucher führte lediglich seine Maske, Flossen und das Schlauchgebundene Tauchgerät sowie den dazugehörigen Pumpgurt, die Boje und den Luftschlauch mit sich.

Allerdings steckte das Schlauchgebundenes Tauchgerät, so stellte sich im Laufe der ersten Tauchgänge heraus, noch voller technischer Schwierigkeiten.

So konnte das Gerät z. B. in Notfallsituationen unter der Wasseroberfläche nicht abgeworfen werden.

Diese Tatsache könnte im Zweifelsfall lebensbedrohlich sein.

Unter dem Projektnamen Underwater- Unlimited nahm sich vor ca. zehn Jahren ein Produktdesigner aus Witten der Problematik des Gerätes an.

Das Ergebnis dieser Arbeit mündete in einem Patent.

Neben der Überarbeitung der bereits erwähnten Sicherheitsmängel wurde unter anderem auch der Tragekomfort verbessert.

Die neue Version des Tauchsportgerätes wurde submo genannt.

Der Name setzt sich aus submarine (unter Wasser) und motion (Bewegung) zusammen.

Den Bewegungsablauf beim Tauchen mit dem submo kann man wie folgt in drei Phasen differenzieren:

Phase 1) Strecken der Beine, zeitgleiches Ausatmen:

Durch die Pumpbewegung wird die Pumpe aus dem Tank gezogen, der Unterdruck saugt die Atemluft (oder Frischluft) in den unter dem Brustkorb des Tauchers liegenden Tank. Parallel dazu wird die verbrauchte Luft durch die Ventile ins Wasser ausgeatmet (siehe Abb. 3).

Abb. 3: Durch die Streckbewegung der Beine wird Luft in den Tank gepumpt, die Pumpe wird dabei aus dem Tank gezogen.

Die verbrauchte Atemluft entweicht durch die Ventile.

Phase 2) Einatmen und Beugebewegung der Beine:

Die im Tank befindliche Luft wird eingeatmet, die Beugung der Beine entlastet den Pumpgurt. Dadurch wird die Pumpe mit Hilfe des Wasserdrucks in den Tank gedrückt.

Abb. 4: Die Beugebewegung der Beine entlastet die Pumpe.

Der submo- Taucher kann einatmen.

Phase 3) Pause bis der Atemreflex einsetzt und der nächste Arbeits- und Atmungszyklus beginnt.

Das Tankvolumen des submo reicht genau für einen Atemzug, d.h. ein Pumpzyklus bedeutet für den Sportler einmal atmen (vgl. ELLWITZ, 2002).

Parallel zur Weiterentwicklung des submo wurde ein Ausbildungskonzept erarbeitet, um ein sicheres und effektives Erlernen der Technik- selbst im Kindesalter- zu gewährleisten. Unterstützt wird dies durch die Konstruktion des Tankrucksacks.

Die Besonderheiten des Tankrucksackes sind:

1. Das submo lässt sich komplett (d.h. Tank, Luftzufuhrschlauch, Boje, Gurte, Maske und Flossen) in dem Tankrucksack verstauen.
   

   
   

2. Der Tankrucksack ist über eine lösbare Verbindung auf den Tank montiert (Sicherheitsaspekt).

3. Der Tankrucksack wird nicht wie beim herkömmlichen DTG mit Blei gefüllt, sondern ist von seinem Volumen her so dimensioniert, dass ein Tauchen mit Sand, Kies oder Steinen möglich ist (Transportaspekt).

4. Der Tankrucksack lässt sich während des Tauchgangs leicht öffnen und schließen (Tarieren).

5. Aufgrund dieser Konstruktion ist es insbesondere für die Anfänger möglich, ohne Gewicht die Technik des submo an der Wasseroberfläche zu erlernen (Sicheres Lernen).

6. Das geringe Eigengewicht des submo bedingt eine einfache Handhabung und macht das Gerät somit auch für Kinder attraktiv.

Aus sportwissenschaftlicher Sicht bleiben in Bezug auf das submo noch einige Fragen offen.

Da mit steigender Wassertiefe der Wasserdruck/ Umgebungsdruck (vgl. KROMP/ ROGGENBACH/ BREDEBUSCH 2002) zunimmt, wird es für den submo- Taucher schwerer, in größeren Tiefen die Pumpbewegungen mit den Beinen auszuführen.

Entsprechend lautet die Fragestellung:

Wie viel Kraft muss ein submo- Taucher in einer bestimmten Wassertiefe aufbringen, um die Pumpbewegungen gleichmäßig auszuführen?

Die vorliegende Seminararbeit kann als Tätigkeitsbericht über die verschiedenen Untersuchungen zu diesem Thema betrachtet werden.

2. Methodik

Die verschiedenen Tauchgänge zu den Untersuchungen wurden im Zeitraum vom 18. November 2002 bis zum

29. Januar 2003 im Uni- Bad in Bochum/ Querenburg absolviert.

Die Beckentiefe beträgt im tiefsten genutzten Teil des Schwimmbeckens 3,80 Meter.

Als Hilfsmittel dienten zwei Federwaagen der Firma Westfalia (bis 22 kg), sowie die im Sprungbereich des Schwimmbeckens befindlichen Stufen der Leiter. Insgesamt gibt es 10 Stufen an dieser beschriebenen Leiter.

Die Federwaagen ließen einen Spielraum bis zu je 22 kg zu.

2.1. Versuchsaufbau

Die als Kraftmesser verwendeten Federwaagen wurden während der Messungen zwischen dem Pumpgurt und der Pumpe befestigt.

Die Leiter diente in dieser Art und Weise über ihre gesamte Länge als Hilfsmittel, um die Messungen bis zum Boden des Beckens zu realisieren.

Der Abstand zwischen den einzelnen Stufen beträgt jeweils 34,5 cm, wobei die Stufen eine Höhe von 7 cm aufweisen.

Zwischen den Stufen 3 und 4 der Treppe befindet sich eine Trittkante.

Dadurch entsteht ein größerer räumlicher Abstand zwischen den verschiedenen Messungen und somit ebenfalls eine größere Differenz zwischen den erhobenen Messdaten.

Die Testreihe wurde wie folgt durchgeführt:

Ein Taucher verwendete das „modifizierte“ Gerät, bei welchem zwischen Pumpgurt und Pumpe die Kraftmesser zwischengeschaltet waren (siehe Abb.5).

Abb. 5: submo und Beschriftung der für die Messungen wesentlichen Elemente.

Die Treppe diente dem Taucher zum festhalten/ fixieren in der gewünschten Tiefe.

Dabei musste auf eine möglichst horizontale Position des Körpers während der Pumpbewegung geachtet werden.

Die Bewegungsausführung der Beinbewegungen sollte, wie auch unter normalen Bedingungen für das Tauchsportgerät empfohlen, gleichmäßig und rhythmisch sein.

Bei schnellkräftiger Beinarbeit können unregelmäßige Kraftspitzen auftreten und die Ergebnisse der Messreihe verfälschen.

Der zweite Taucher kontrollierte die Körperposition der mit dem submo tauchenden Person, las die zu ermittelnden Werte von den Kraftmessern ab und dokumentierte diese schriftlich.

Gegebenenfalls korrigierte der zweite Taucher die Position des „Probanden“.

Jede Messung wurde dreifach absolviert, um Unregelmäßigkeiten nach Möglichkeit auszuschließen.

Allerdings muss erwähnt werden, dass zwischen den verschiedenen Messungen lediglich marginale Abweichungen und Schwankungen vorkamen.

3. Darstellung der Ergebnisse

Bei der Betrachtung der erhobenen und im Folgenden dargestellten Daten wird- wie es zu erwarten war- eine Tatsache deutlich:

Abb. 6: Aufzubringende Kraft (in kg) in Relation zur Wassertiefe

Analog zur gleichmäßig ansteigenden Wassertiefe muss der submo- Taucher ebenfalls dauerhaft mehr physikalische Kraft aufwenden, um die Pumpzyklen kontinuierlich ausführen zu können.

Die dargestellte Kurve steigt parallel und nahezu beständig mit dem zunehmenden Wasserdruck an.

Tab. 1: Untersuchungsparameter

Stufe	Wassertiefe in Metern	Kraft in kg	Kraft in Newton
1	0,37	4	400
2	0,715	6	600
3	1,065	8	800
4	1,405	16	1600
5	2,03	20	2000
6	2,375	22	2200
7	2,72	24	2400
8	3,065	26	2600
9	3,41	28	2800
10	3,755	30	3000

So steigt die aufzuwendende Kraft z.B. innerhalb der ersten drei Stufen um jeweils zwei Kilogramm/

200 Newton an. Eine identische Gleichmäßigkeit fällt danach wieder ab einer Wassertiefe von ca. zwei Metern fällt auf. Ab hier steigert sich die Größe der Kraft ebenfalls in Schritten von 200 Newton von Stufe zu Stufe

(siehe auch Tab. 1).

Zusammenfassend kann also festgehalten werden,

dass der submo- Taucher in einer Wassertiefe von einem Meter bis drei Metern eine Kraft von 800 Newton aufwenden muss, um einen Pumpzyklus zu absolvieren.

Bei zwei Metern Tauchtiefe müssen 2000 Newton, in drei Metern sogar 3000 Newton bewältigt werden.

4. Diskussion

Die in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen und die dazugehörigen Messmethoden können/ werden für Fragen und möglicherweise auch Kritik sorgen.

Gerade in Bezug auf die Hauptgütekriterien- empirischen Arbeitens - Objektivität, Reliabilität und Validität- (vgl. NEUMAIER, 1998) wird es, je häufiger über die Messmethodik und Erhebung der Daten gesprochen wird, möglicherweise einige Beanstandungen geben.

Doch bevor man direkt Kritik übt sollte man erst noch einige Hintergrundinformationen auf sich wirken lassen.

Underwater- Unlimited ist ein 1- Mann- Betrieb,

also in keiner Weise mit großen Tauchsportartikelherstellern wie z. B Mares,

Cressi Sub o. ä. zu vergleichen.

Entsprechend steht hinter der Weiterentwicklung, Verarbeitung, Produktion und auch Finanzierung ein und dieselbe Person.

Die durchgeführten und hier beschriebenen Messungen sind eine Weiterentwicklung von bereits vor Jahren durchlaufenen Tests.

Als recht kompliziert hat sich das eigentliche Messverfahren unter Wasser herausgestellt.

Sicherlich ist dabei z.B. die Wahl der Federwaagen als Kraftmesser nicht optimal.

Allerdings gab es innerhalb dieser Untersuchung keine vernünftige Alternative, ohne dabei den finanziellen oder personellen Rahmen zu sprengen.

Problematisch ist hier wie so häufig bei sportartspezifisch- empirischen Untersuchungen der Kompromiss zwischen Felduntersuchung und/ oder Laborversuch, der Spagat zwischen grenzwertig in Bezug auf die Gütekriterien und dem nicht mehr praxisnahen Labortest.

Bei den Untersuchungen wurde versucht, beiden Positionen so gut es ging gerecht zu werden, ohne dabei die Relation des Gesamtprojektes submo zu über- oder unterschätzen.

Gerade im Hinblick auf die Gütekriterien lassen die durchgeführten Analysen sicherlich noch einiges an Potenzial offen, weitergehende Untersuchungen bieten sich hier sicherlich für Diplom- oder Examensarbeiten an, würden jedoch den durchführbaren Umfang dieser Seminararbeit übersteigen.

Grundsätzlich lässt sich in Bezug auf das submo- Tauchgerät folgendes festhalten:

Mit diesem Sportgerät kann der Taucher sich unter Wasser bewegen, ohne ein DTG mit sich zu führen.

Anders als beim tauchen mit DTG ist der Mensch gezwungen, sich körperlich zu betätigen.

Mit zunehmender Wassertiefe erfordert das Tauchen mit dem submo hingegen einen größeren Aufwand an physischer Arbeit.

Insofern sollte der Nutzer dieses Gerätes es eher als ein Trainings- anstatt eines Tauchsportgerätes betrachten. Denn wer mit Vorerfahrungen an einem DTG und entsprechenden Erwartungshaltungen an das neuartige Sportgerät herantritt, wird möglicherweise enttäuscht.

5. Literatur

ELLWITZ, M.:

Neues Tauchgerät der Underwater- Unlimited. Unveröffentlichtes Material.

KROMP, T./ ROGGENBACH, H.J./

BREDEBUSCH, P.:

Praxis des Tauchens. Bielefeld 2002

NEUMAIER, A.:

Arbeitsmaterial zur Vorlesung Empirische Methoden. Bochum 1998.

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