Nederland kent zes InnoSportLabs. Het zijn test- en onderzoeksfaciliteiten waar stichting InnoSportNL (in 2006 opgericht door NOC*NSF en TNO) sporters, bedrijfsleven en kennisinstellingen de mogelijkheid wil geven kennis dichterbij sport te brengen. De basis van elk InnoSportLab bestaat uit samenwerking tussen een coach en wetenschapper en inbedding in de dagelijkse praktijk.

In InnoSportLab De Tongelreep is Josje van Houwelingen een van de wetenschappers die het vierbaans trainingsbad gebruikt voor testen. Het lab is al befaamd om zijn successen bij onderzoek naar de starttechniek van Ranomi Kromowidjojo, de snelste zwemster van Nederland. De hoek waarmee zij in het water komt en de snelheid waarmee ze de eerste meters onder water gaat, is wel honderd keer opgenomen. Door alle starts te vergelijken, is de optimale hoek gevonden waarmee Ranomi beter in het water komt dan alle andere zwemsters, zeggen ze bij InnoSportLab De Tongelreep.

Maar starten is iets anders dan zwemmen. In principe duw je bij zwemmen iets weg dat zelf ook beweegt. Hoe kan een zwemmer optimaal stuwen? Hoe ontstaat weerstand? Hoe kunnen we weerstand tijdens het zwemmen verlagen en hoe valt dat te visualiseren? Deze vragen mag Josje van Houwelingen, promovenda bij Technische Natuurkunde, gaan beantwoorden.

Ze is heel haar leven al actief in wedstrijdzwemmen en waterpolo en vindt het geweldig dat ze haar promotie met haar hobby kan combineren. Tijdens haar bachelor bij Technische Natuurkunde was er nog maar weinig contact tussen InnoSportLab De Tongelreep en de vakgroep Turbulentie en Dynamica (WDY). Bovendien was er simpelweg geen begeleiding voor een bacheloreindproject. Maar de aanhouder wint en Van Houwelingen kreeg het uiteindelijk voor elkaar om binnen de groep WDY te werken aan een afstudeerproject over zwemmen. “Er zijn twee afstudeerprojecten geweest die aan zwemmen gerelateerd zijn. Een was van mij waarbij ik numerieke simulaties deed aan een modelhand van een zwemmer. Het andere project werd uitgevoerd door Gijs Custers en hij deed sleepexperimenten in InnoSportLab De Tongelreep met zwemmers. Ook maakte hij een begin aan de visualisatie van de stroming om de zwemmer met behulp van bubbels.” Van Houwelingens promotieonderzoek borduurt voort op die stromingsvisualisaties.

Bubbels leiden hun eigen leven

“Ik wil stroming visualiseren in een regulier zwembad. In het lab op de TU/e zouden we deeltjes of kleurstoffen in het water kunnen gooien en laserlicht gebruiken om ze op te lichten. Maar dit mag hier natuurlijk niet; het is schadelijk voor De Tongelreep en ook voor de zwemmer als er geen voorzorgsmaatregelen worden getroffen. Daarom is het idee ontstaan om het met kleine bubbels te doen, bellen van lucht. Ik moet daarvoor de grootte en toevoer van bubbels controleerbaar en zo ideaal mogelijk maken en er een buizenstelsel voor ontwerpen.” Dit nieuwe bubbelsysteem met ideale bubbels zou volgend jaar -compleet met camera’s- op de bodem van InnoSportLab De Tongelreep moeten liggen. Voordeel van dit systeem voor de zwemmer is dat niet allerlei apparatuur aan hem of haar gehangen wordt en er geen speciale veiligheidsbril of pak nodig is.

Nadeel van dit systeem is dat de bubbels ook hun eigen leven leiden en zigzaggend omhoog gaan. Van Houwelingen verwacht dat dit deels te corrigeren valt met berekeningen. Daarom is ze op dit moment bezig om met simpele simulaties bellengordijnen te bestuderen.

Het volgende grote punt is het ontwikkelen van software waarmee de bubbels gevolgd kunnen worden in de tijd, en zo het stromingsveld rondom de zwemmer zichtbaar te kunnen maken.

Van Houwelingen traint zelf zes tot acht uur per week in het water. “Ik kan redelijk zwemmen, maar hoor niet tot de top.” Ook zit ze een dagdeel per week achter een bureau op een laptop te werken in InnoSportLab De Tongelreep, in een klein en benauwd kantoortje. “De bedoeling is dat er makkelijk contact komt tussen de coach en verschillende wetenschappers. Zo zijn er ook twee wetenschappers vanuit bewegingswetenschappen en stagiaires van heel uiteenlopende studies. Ik ben de eerste technische wetenschapper. Trainers komen wel eens met vragen over de beste houding van het hoofd voor de stroomlijn van hun pupillen. Of waar de haarknot het best kan zitten, hoog onder de badmuts of laag in de nek?”

De vraag naar de optimale zwemtechniek kun je pas beantwoorden als je, naast de fysiologische eigenschappen van de zwemmer, ook alles weet over de stroming. “Tot nu toe is er vooral gekeken naar de weerstands- en liftkrachten op het lichaam. Wij willen nu meer gaan kijken naar het verloop van de stroming. Wat laat het water achter aan wervelingen en hoe kunnen we hier informatie uit halen over een optimale techniek?”

Door verfijning van techniek goud bereiken

Van Houwelingens project moet uiteindelijk een systeem opleveren dat direct feedback kan geven aan trainer en zwemmer over de stroming als een zwemmer langskomt. Het liefst via een realtime scherm.

“Een andere onderzoeksvraag die ik wil beantwoorden, is of een innovatieve manier van feedback een verbetering van de sportprestatie brengt. Oftewel: wat is het leereffect als je zulke tools gebruikt naast de standaard feedback van de coach? Hiervoor zal ik een zogenaamde leerstudie gaan uitvoeren, dit is het bewegingswetenschappelijke kantje van dit project. Wat we willen bereiken, is dat de Nederlandse zwemtop een paar honderdste seconden sneller door het water gaat. Dat kan toch een medaille schelen. Bij de afgelopen Olympische Spelen zat er volgens mij slechts vier honderdste seconde tussen de eerste en de derde plek. Door verfijning van techniek goud bereiken, dat is geweldig!”

Binnen het project zijn nog twee andere promotieonderzoeken betrokken. Aan de Vrije Universiteit in Amsterdam is een bewegingswetenschapper bezig met roeionderzoek. Roeien en zwemmen gaat samen omdat het bij beide gaat om het optimaliseren van de voortstuwing op en door water en de minimalisatie van de weerstand van het water. Aan de TU Delft gaat iemand werken aan het ontwikkelen van hydrodynamische sensoren die zowel bij het roeien als zwemmen gebruikt kunnen worden.