Development of a prototype of a cross-country sit-ski with propulsion assistance and resistance braking

Abstract

Formålet med masteroppgaven er å identifisere utfordringer knyttet til skipiggekjelken, og forbedre fremdrift ved hjelp av assisterende utstyr. Målgruppen er hovedsakelig amatører med ulik grad av funksjonshemninger. Utfordringene knyttet til skipiggekjelken vil bli diskutert i denne oppgaven for å forbedre fremdriften med et drivsystem med hjelp av en elektrisk sykkelmotor.

Skipigging er en tilpasning av langrenn for personer med nedsatt funksjonsevne. Personer som bruker en skipiggekjelke har normalt en funksjonsnedsettelse i beina, med varierende grad av kontroll over torsoen. Skipiggekjelken består av et sete som er fastmontert på et par vanlige langrennsski.

De to hovedutfordringene med skipiggekjelken er den krevende anstrengelsen ved å stake i oppoverbakker og den høye hastigheten oppnådd i nedoverbakker. Nye brukere har rapportert om en lav prestasjonsfølelse. Sporten er utfordrende og utmattende, og praktiseres ikke i stor grad av ikke-atletiske individer.

I denne oppgaven er trinnene mot en omfattende prototype med motorisert belte beskrevet. Prestasjonen blir diskutert, og videre utviklingsmuligheter presenteres. Å oppnå høy trekkraftytelse under varierende snøforhold er en vanskelig utfordring ˚a løse. Prototypen er kompakt med et belte-drivsystem, og det antas at designet har potensial, selv om det ikke vises til gode resultater under alle snøforhold. Det kan ikke argumenteres for at den optimale løsningen er funnet, men resultatene viser at prototypen har potensial til å hjelpe et bredt spekter av funksjonshemmede brukere i aktivitet.

This master thesis aims to identify challenges related to a cross-country sit-ski (CCSS) and improve propulsion with assistive equipment. The target group is amateur sit-ski users with varying degrees of disabilities. The challenges of the sit-ski will be discussed in this thesis to improve the forward propulsion of the sit-ski with a drive system with assistance from an electrical bicycle motor.

Cross-country sit-skiing is an adaptation of cross-country skiing for individuals with walking disabilities. Persons using a sit-ski normally have some form of leg impairment, with different levels of torso control. The CCSS equipment consists of a sled built on a pair of conventional cross-country skis.

The two main challenges of sit-skiing are the demanding effort of poling uphills and the high velocity gained downhills. New sit-ski users have reported a low sense of achievement. The sport is challenging and exhausting and is not widely practiced by non-athletic individuals.

In this thesis, the steps towards a comprehensive prototype with a motorized belt are described. The performance is discussed, and further development possibilities are presented. Tractive performance in varying snow conditions is a difficult challenge to overcome. The prototype is compact with a belt drive system, and it is believed that the engineering design has potential even though not proving great results in all snow conditions. It can not be argued that the optimal solution has been found, but the results show that the prototype has the potential to help a wide range of disabled users into activity.