冬奥“战衣”里的科技奇缘

文章来源: 中国知识产权报/中国知识产权资讯网
发布时间: 2021/9/16 10:32:00

  洁白的冰面上,花样滑冰运动员翩翩起舞、挥洒自如,而他们身上的“考斯腾”(即花样滑冰表演服装)则帮助运动员完美地诠释出整套节目的艺术风格。“我国冰雪运动服装过去由国外企业垄断,如今,我们建立起完全自主研发的高性能运动服装体系,掌握了自己的知识产权。”北京服装学院(下称北服)长聘教授、国家冬季运动服装装备研发中心主任刘莉感慨地说。


  让冬奥健儿穿上我国自主研发的“战衣”驰骋冰雪赛场,是“科技奥运”的重点专项之一。早在2019年,由北服牵头,联合清华大学、东华大学、上海体育学院等6所高校以及安踏中国等4家企业,成立国家冬季运动服装装备研发中心,获批“科技冬奥”重点专项“冬季运动与训练比赛高性能服装研发关键技术”项目,全权负责国家队比赛服研发工作。


  2021年3月,9个运动基地的400余名国家队运动员的三维量体工作正式拉开序幕。通过大型测量设备和手持类三维扫描仪,有关运动员的人体关键指标及体型特征被精准记录下来,为冬奥会比赛服的设计提供数据支撑。目前,距离北京2022冬奥会越来越近,相关研发团队如何在“快、护、暖、美”的研发理念下,用“黑科技”打造完美冬奥“战衣”成为大家关注的焦点。


  量体裁衣,减阻提速


  一般而言,冬奥比赛服装要实现竞速类项目服装、防护材料及装备、耐低温保障材料及技巧类项目服装四类产品创新。那么,如何研制符合人体工效学的竞速类服装,从而提升运动员的竞技速度呢?“竞速类项目服装首先要考虑的重要因素之一是减阻。”刘莉介绍。基于此,研发团队运用了人体数字采集等新科技,利用运动员身上的黑白焦点,跟踪运动员动作,将追踪到的三维曲面,展开成为时装板型,实现服装板型的设计和自动生成,使服装满足高速运动的需要。在此过程中,团队提交了“一种服装三维立体版型数字化采集装置”“一种人体扫描姿态稳定辅助装置”等多件专利申请。


  “在赛场上,0.01秒就可能决定比赛胜负,甚至是奖牌的归属。”刘莉表示,研发团队参考中国运动员体型特征、训练及比赛环境等,根据不同项目的运动姿态、速度特点,在全球范围内搜集和测试了150多种面料的基础性能,最终自主研发了减阻面料,设计出减阻结构,并为每一位运动员量身定制。据了解,2018年韩国平昌冬奥会速滑500米铜牌获得者高亭宇的样衣,就经过了7版精细化调整。


  不仅如此,为减阻提速,该团队还利用流体动力学仿真技术,构建三维空气动力模型,进行风洞综合验证,并提交了“一种风洞测试用运动人体模型及其构建方法”“一种用于风洞测试的短道速滑项目专用人体模型及构建方法”等多件专利申请。目前,与现役冬季项目比赛服相比,该团队研发的新款速度滑冰比赛服减阻率超过10%,逐步实现“最佳姿态+适度压缩+最佳减阻结构”;新款短道速滑比赛服在防切割性能基础上,增加了减阻功能性,其最大减阻率也超过10%。


  防护缓冲,智能保暖


  据了解,高山滑雪、短道速滑等项目的速度可达到130至140公里/每小时,在这种状态下,运动员还要穿越旗门、完成比赛规定动作,肩部、大腿、肋下的软组织极易受伤。在保障速度的同时,如何利用服装性能,避免运动员在比赛过程中遇到冲撞及刺割等伤害呢?


  为此,该团队针对不同用途的服装提供不同的解决方案。对于高山滑雪训练防护服,该研发团队采用了新型柱状阵列式抗冲击结构和新型吸能缓震材料,研发出垫片、护片、背夹等护具,减少运动员穿越旗门时的抽打伤害。在短道速滑比赛服上,该团队考虑肌肉压缩、服装减阻等功能,整体使用新型的高弹防切割面料,运用“一种布料缝纫破坏实验辅助装置”等专利技术,由单向防切割升级为双向,在保持弹性的基础上,防切割性能提高了20%~30%,给运动员提供了全方位的防护。


  除了防护外,保暖也是冬季服装的普遍需求。今年1月6日,崇礼训练基地达到1966年有记录以来的最低温度——零下32度,体感温度较低,严重影响运动员训练。为了解决这一痛点,该研发团队在服装保暖性能方面持续发力,研发并提交了“具有纵向变密度结构的微纳米纤维保暖絮片及制备方法”“一种导湿快干的吸湿发热纤维海绵材料及其制备方法”“一种低温环境三合一主动加热保暖装备及制作方法”等多件专利申请。


  值得一提的是,该研发团队还在主动保暖方式上进行研究,致力于将电能量转化成热量,一套被称为“堡垒”的综合保暖系统应运而生。该系统集防风、防水、透气、耐磨多功能高效保暖于一体,包含主动电加热护脸、马甲、外套、手套、袜子、坐垫等装备,通过智能主动加热技术,保障穿着人员在零下30度的环境下可持续作业8小时以上,有效减少运动员在比赛候场及训练时体能的过度消耗。


  文化融合,展示内涵


  “冰雪运动是美的运动,尤其是花样滑冰,不仅是力与美的运动融合,还是音乐与舞蹈的艺术融合,所以我们围绕‘融合性’做文章。”在刘莉看来,运动员比赛服装的设计绝非易事,每一件比赛服都是研发团队用匠心与巧思打造出的完美“战衣”。团队设计的花样滑冰比赛服,不仅用科技保障了比赛服的舒适度和运动功能,还运用了中国传统染色、苏绣等传统工艺,展现了深厚的中国文化内涵。在设计时,研发团队会根据音乐主题、舞蹈设计、融合服装高级定制元素,兼顾运动员的身材、个性、喜好、审美等,形成适合中国运动员的定制体系,提升艺术表现力,展现运动员充满活力与自信的良好形象。


  同时,团队还会考虑拉链开裂、裆线撕开、钻饰脱落等意外情况,选用抗拉抗拽面料,用手工缝制钻饰。刘莉表示,未来,研发团队将会在科技与服装有机结合方面继续探索,建立自主研发高性能运动服装体系,保护知识产权。


  “今年是北京2022冬奥会的冲刺之年,在比赛服装方面,我们已实现了‘快、护、暖、美’四个关键技术创新。”刘莉表示,眼下北京冬奥会的脚步临近,研发团队希望通过冬奥会的举办,助推我国运动服装产业发展,书写科技创新与运动服装的“冰雪奇缘”。(刘弘一)

 

(编辑:晏如)

 

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