MEER OP DAN LICHTGEWICHT AËRODYNAMICA LEVERT - Fiets

Wie zich in topvorm heeft
getraind, kan zijn fi ets-
prestaties nog fl ink ver-
beteren door zijn lucht-
weerstand te verminderen.
Maar hoe krijg je fi ets en
fi etser samen in druppel-
vorm en hoeveel tijdwinst
levert dat op?
Tekst: Henk Leenaers, Infographic:
Theo Barten BNO, Foto’s: Trek, Cor Vos
AËRODYNAMICA LEVERT
MEER OP DAN LICHTGEWICHT
Topprestaties
in druppelvorm
Eerst maar de koper van lichtgewicht frames
en onderdelen voor het hoofd stoten: het
gaat om de stroomlijn, dommerd! Ga maar
na: met een 5 kilo zwaardere fi ets reed Chris
Boardman tijdens zijn werelduurrecord in
1996 bijna 7 kilometer verder dan op een
lichte fi ets zónder aërodynamische
vormgeving. Wacht even, zal menig fervent
gebruiker van boor en vijl tegenwerpen,
bergop levert een lichtgewicht frame wel
degelijk tijdwinst op. Toegegeven, op de Alpe
d’Huez telt iedere gram, maar zelfs in de
heuvels van Zuid-Limburg en de Ardennen
verliest een goed getrainde renner door alle
extra luchtwervelingen per 40 kilometer al
gauw een halve minuut, aldus aërodynamicaexpert
Jim Martin van de Universiteit van
Utah. Zelfs op een fi ets van nog geen 8 kilo.
Want wie de luchtweerstand van zijn fi ets
ook maar een ietsepietsie groter maakt, betaalt
daarvoor een forse prijs, in seconden.
Maar waarom levert aërodynamische
vormgeving wél tijdwinst op? Het zegt
genoeg dat van de 400 Watt die een goedgetrainde
wielerprof wegtrapt, hij er op een
vlakke weg 350 nodig heeft om de luchtweerstand
te overwinnen. Is zijn fi ets goed
gesmeerd en is de druk in zijn racebandjes 8
bar, dan hoeft hij dus alleen de lucht te lijf. In
theorie doet hij dat zo: zijn voorkant maakt hij
bol om de weggeduwde lucht langszij te
leiden; met gladde zijkanten voorkomt hij dat
langsstromende lucht gaat wervelen; en met
zijn spitse staart laat hij de ongestoorde
luchtstromen weer samenkomen achter zijn
fi ets, zonder dat er een remmende pluim kan
ontstaan. Ingepakt als een druppel op wielen
haalt hij zo makkelijk snelheden van 90
kilometer per uur, ruim 30 meer dan Chris
Boardman op zijn snelst.
Maar inpakken mag niet van de UCI en alleen
slangenmensen kunnen zichzelf tot druppel
opvouwen. Dus moeten wielrenners naar
andere middelen grijpen om de muur van
lucht te splijten zonder dat er remmende
wervelingen ontstaan. Zo boekte Chris
Boardman 7 minuten tijdwinst in een rit van
50 kilometer met zijn druppelhelm, dichte
wielen en Superman-houding. En door eindeloos
te experimenteren met zijn nieuwe
pak en houding voegde Lance Armstrong
daar nog eens een slordige anderhalve
minuut aan toe. Daarmee lijkt voorlopig de
grens bereikt van wat er binnen de UCIregels
mogelijk is op het gebied van
aërodynamica. Maar hoeveel van die 8,5 minuut
tijdwinst ligt ook binnen het bereik van
de sportieve toerfi etser?
Om de aëro-aanhanger ook maar meteen teleur
te stellen: bitter weinig, als je het met
losse aëro-onderdelen probeert. Want of het
nu gaat om hoge velgen, platte spaken, een
stuur uit één stuk, strakke schoenhoezen,
aëro-cranksets of geschoren benen: stuk
voor stuk leveren deze onderdelen volgens
professor in de aërodynamica Chester Kyle
niet meer op dan een paar seconden in een
tijdrit van 40 kilometer. Alles bij elkaar opgeteld
kun je de luchtweerstand zo hooguit met
enkele procenten verlagen. Want hoe goed
gestroomlijnd ieder onderdeel afzonderlijk
ook mag zijn, en hoe glad het oppervlak ook
is, de ongestoorde luchtstroom langs het ene
onderdeel verstoort altijd die langs het
andere. Dus alle gunstige windtunneltesten
ten spijt, gemonteerd op je fi ets ontstaan
tóch luchtwervelingen langs al die gladgepolijste
aëro-spulletjes - er zit altijd wel ergens
een randje, nisje of gaatje dat de lucht in
beroering brengt en dan als remparachute
gaat fungeren. Hoe effectief dat is weet iedereen
die tijdens de landing wel eens een
vliegtuigvleugel heeft bekeken: door enkele
fl appen op te steken komt zelfs een Jumbojet
tot stilstand. Het enige opbeurende
bericht dat we meebrachten uit de windtunnel
gaat dan ook over het weghalen van een
object: de bidon. Zónder die windvanger leg
je 40 kilometer een halve minuut sneller af.
Stroomlijnen
Wie dus meer dan een handvol seconden wil
terugzien voor zijn aëro-euro, investeert
liever niet in druppelvormige onderdelen.
Nee, wie zich wil meten met Boardman of
Armstrong heeft weinig keus en moet diep in
zijn buidel tasten. Om te beginnen stroomlijnt
hij de voorkant van de fi ets die vol in de wind
zit: voorwiel en voorvork. Samen zijn die
goed voor éénderde van de gecombineerde
luchtweerstand van fi ets plus fi etser. Maar
pas als de coureur zich uitdost met een strak
pak en een bolle helm kan hij - gestrekt in
duikvlucht - de grote klapper maken, want
tweederde van alle luchtweerstand komt
voor rekening van de berijder. Volgens
Chester Kyle kan de drager van het Nike
Swift Spin-pak maar liefst een minuut besparen
in een rit van 40 kilometer. En wie tijdens
die tocht ook de Giro Rev6-helm van Lance
mag lenen, fi nisht nog 15 seconden eerder
dan zijn concurrent met een iets oudere druppelhelm
- alles bij elkaar genoeg om de Tour
de France te winnen.
Voor wie na carnaval blut is en geen zin meer
heeft in een verkleedpartij, zit er weinig
anders op dan zijn fi etsmaatjes als aëroonderdeel
te gebruiken. In het derde wiel, uit
de wind, trap je op driekwart van je vermogen
gemakkelijk met de besten mee. Gratis.
In de praktijk zien
de aërotips er zo uit:
Verbeter je houding, tijdwinst: 4 minuten
Om de luchtweerstand te verminderen,
zou je idealiter de houding moeten
aannemen van een vallende regendruppel:
bolle kop, lange staart. Maar omdat je
mensen niet als een vliegtuigvleugel in
deze druppelvorm kunt vouwen, kun je
beter een voorbeeld nemen aan Superman
in duikvlucht: lichaam horizontaal, armen
gestrekt naar voren. Wie dat voor elkaar
wil krijgen, kantelt zijn bovenlichaam zo
ver mogelijk naar voren, totdat de rug
helemaal horizontaal ligt, met de
schaamstreek als draaipunt. Inderdaad,
een pijnlijk verhaal. Want op de gevoelige
plek waar je bovenlijf naar voren moet
scharnieren, zit de punt van het zadel
behoorlijk in de weg. De goedkoopste
oplossing is het zadel mee naar voren te
kantelen. Maar alleen bodybuilders
houden dat lang vol, omdat je je
wegschuivende torso nu met je armen
moet tegenhouden - het zadel vangt je
gewicht namelijk niet meer op.
Voor wie daarvoor niet sterk genoeg is, zit
er weinig anders op dan de pijn in zijn
kruis te verbijten. Maar een beetje prof
met tijdrittalent laat een iets langer frame
bouwen waarop hij pijnvrij Superman kan
spelen. Wat dat oplevert zien we in de fi lm
The Science of Lance Armstrong. De
zevenvoudig Tourwinnaar verhoogt daarin
zijn snelheid van 40 naar 40,7 kilometer
per uur, alleen door zijn armen twee
centimeter naar voren te verplaatsen. Weet
hij ook nog een uur lang zijn armen en zijn
knieën dicht bij elkaar te houden, dan
levert hem dat in een tijdrit van 40
kilometer zo’n 5,5 minuut tijdwinst op,
aldus berekeningen van aërodynamica-
expert Jim Martin. En de volgende ochtend
een zere nek en fl inke hoofdpijn, want dat
zijn de bijwerkingen van naar voren kijken
met het hoofd tussen je schouders. Daarom
lukte het in de praktijk nog niemand om
op deze manier de volle vijf minuten
tijdwinst te pakken.
22 WWW.FIETS.NL 02-2006 02-2006 WWW.FIETS.NL 23

Draag snelle kleding , tijdwinst: 2 minuten
Zijn los wapperende paardenstaart kostte
Laurent Fignon in 1989 de Touroverwinning.
Mét druppelhelm won Greg Lemond niet
alleen de afsluitende tijdrit, hij won ook de
Tour. Sindsdien rijden alle renners hun
tijdrit met zo’n aërodynamisch vorm-
gegeven helm, die de luchtstroom
ongestoord over het hoofd naar de rug
leidt. Wél wordt er nog flink gesleuteld aan
de vorm van de helm en de ruwheid van
het oppervlak. Nieuw zijn bijvoorbeeld de
putjes in de gladde ronde bovenkant van
de Lazer-helm. Net als de dimples op een
golfbal zorgen die voor een voortijdige,
lichte verstoring van de luchtstroom, zodat
de luchtdeeltjes daarna langer het
helmoppervlak blijven volgen. Gevolg:
minder remmende turbulenties áchter de
helm.
Ook de recente ontwikkeling van
tijdritpakken is gebaseerd op dit principe:
maak het oppervlak ruw, zodat de
luchtstroom er als het ware aan ‘vastplakt’.
Weliswaar levert luchtstroming langs een
gladde stof minder wrijving op, maar zo’n
zogeheten ‘laminaire’ stroming is zeer
instabiel en kan plotseling veranderen in
een heuse remparachute. Net als de
dimples op een golfbal en de strips op een
schaatspak, tempert een ruwe stof dit
remmend effect. Het Swift Skin-pak dat
Nike voor Lance Armstrong ontwikkelde,
combineert ruwe stoffen voor armen en
benen met gladde stoffen op de rug en
ventilerende stoffen rond oksel en nek. De
ingenieurs van Nike hebben werkelijk aan
alles gedacht, want zelfs de naden van het
pak lopen parallel aan de luchtstroom.
Samen met zijn Giro Rev6-helm kon Lance
Armstrong in dit gepatenteerde pak een
dikke minuut tijdwinst boeken in een
tijdrit van 40 kilometer. Tel je daar één
minuut bij op van de vorige generatie
strakke pakken en bolle helmen, dan
bespaart een keertje omkleden hem twee
minuten.
Stroomlijn de voortrein, tijdwinst: 1,5 min.
Stroomlijnen levert het meeste op in de
eerste meter, bij het eerste contact tussen
fietser en ongestoorde lucht. Hoe beter de
ontwerper erin slaagt die eerste
luchtdeeltjes in een regelmatige baan
langs de fiets te leiden, hoe groter de
tijdwinst. Maar vliegt zo’n luchtdeeltje
toch uit de bocht of raakt het een randje,
dan ontstaan dezelfde turbulenties die je
regenjack onstuimig laten flapperen in de
wind. Sowieso is er geen ontkomen aan
remmende luchtwervelingen, want
draaiende benen brengen niet alleen de
fiets in beweging, maar ook de lucht.
Fietsers zijn een nachtmerrie voor iedere
aëro-expert: met één enkele trapbeweging
laten ze zijn bouwwerk van ongestoorde
lucht als een kaartenhuis instorten. Een
verstandig aërodynamicus blijft daarom
buiten het bereik van de fietsersbenen en
stroomlijnt de voorvork en het voorwiel.
Twee jaar geleden schreef Kraig Willet in
het tijdschrift VeloNews over zijn
windtunnelexperiment met vier
voorvorken en één draaiend voorwiel.
Daarin laat hij zien dat met de rechte
Reynolds Aëro-vork een tijdwinst van
ongeveer een halve minuut mogelijk is,
over een tijdrit van 40 kilometer, ten
opzichte van een gebogen Kestrel EMS. En
Fiets liet al in 1995 zien dat een driespaaks
Specialized Composite-voorwiel over
dezelfde afstand een tijdwinst van maar
liefst 48 seconden oplevert, een
meetresultaat dat wordt bevestigd door
aëro-professor Kyle. Met een dicht wiel
komt daar nog eens twintig seconden bij,
maar dat gaat dan wel ten koste van de
bestuurbaarheid. Oh ja, er is één
uitzondering op de regel dat alleen de
voorkant er echt toe doet: sinds het
werelduurrecord van Moser weten we dat
ook een dicht áchterwiel al gauw een halve
minuut tijdwinst oplevert.
Armelui-aërotips
Voor wie de druppelhouding vol kan
houden, zijn de volgende gratis tips beslist
de moeite waard:
-Verplaats de bidons naar achter het zadel
-Maak je stuur kaal: verwijder computer,
bel, stuurtas en werk kabels weg
-Verwijder de bidonhouder en de pomp
-Draag nauw sluitende kleding
-Maak je rug vrij
- Bedek de gaten in je racehelm met een
badmuts of haarnetje
- Tabak op de poten? Draag beenstukken!
24 WWW.FIETS.NL 02-2006 02-2006 WWW.FIETS.NL 25

EERST DE JUISTE HOUDING,
DE REST IS ONDERGESCHIKT
Scott Daubert van Trek Bikes werkte jarenlang mee aan
het ambitieuze project dat maar één doel had: Lance
sneller maken. De afloop is bekend, maar hoe deden ze
het? Fiets probeerde deze wind-tunnelexpert uit
Washington enkele getallen en geheimen te ontfutselen.
Welke onderdelen van het frame zijn van
belang als je de luchtweerstand wil verminderen?
“Trek richt zich vooral op de vork, de balhoofdbuis
en de staande buis. Dat zijn de onderdelen
die het eerst met ongestoorde lucht in aanraking
komen. Verder naar achter is de wind
die langs de fiets stroomt turbulent geworden.
Dat veroorzaakt zogeheten dirty drag en het is
moeilijk om daar in het ontwerp van onderdelen
rekening mee te houden.”
Hoe heeft Trek deze onderdelen de afgelopen
jaren aërodynamisch verbeterd?
“Met ons eerste tijdritframe hadden we in 1999
veel succes. Het heeft ons veel moeite gekost
om dat ontwerp verder te verbeteren. En de
grootste veranderingen zaten trouwens niet in
de vorm van de buizen, maar in de stijfheid van
de gebruikte materialen. Die veranderingen zie
je ook terug in de voor de consument beschikbare
modellen als de Trek Equinox 11.”
Kun je de aërodynamische verbeteringen
aan ieder onderdeel uitdrukken in seconden
tijdwinst in een tijdrit van 40 km?
“Aërodynamische verbeteringen kun je niet bij
elkaar optellen. Ook al monteer je de snelste
vork en de snelste wielen op het snelste frame,
dan heb je daarmee nog niet de snelste fiets
gebouwd. Iedere aanpassing beïnvloedt de
andere en je kunt dus alleen iets zeggen over
het complete pakket. Met snellere handgrepen,
een Nike Swift Skin Suit, een Giro Rev6helm
en een betere houding boekte Lance
Armstrong de afgelopen twee jaar, in een tijdrit
van 50 km bij een snelheid van 50 km/h, een
tijdwinst van 1 minuut en 36 seconden.”
Maar als je geen tijdrit rijdt leveren ge-
stroomlijnde fietsen als de Trek Madone
toch geen noemenswaardige tijdwinst op?
Verreweg de belangrijkste kracht waar renners
tegen strijden is de luchtweerstand. Aërodynamische
houding, kleding en wielsets leveren
coureurs dus altijd voordeel op - of ze nou alleen
rijden of in een peloton.
Wat levert de meeste tijdwinst op: druppelhelm,
aëro-vork, armsteunen, aëro-wielen,
skin suit, aëro-frame, geen bidon, geschoren
benen?
“De belangrijkste aanpassing staat er niet bij:
dat is de houding van de renner. Armsteunen
helpen de renner om in die houding te fietsen.
Daarnaast kan het juiste pak een grote rol spelen.
De rest is ondergeschikt, maar alle kleine
beetjes helpen. Wie een topprestatie wil leveren,
doet het dus allemaal.”
Als hij alle technologie van de afgelopen jaren
gebruikt, hoeveel sneller zou Lance
Armstrong nu rijden dan Chris Boardman
tijdens zijn werelduurrecord van 56,365 meter
in 1996?
“De fietsen van Armstrong en Boardman kun
je niet met elkaar vergelijken. Het is net als met
de vraag wie de beste renner was: Armstrong
of Merckx? Er zijn gewoon te veel goede antwoorden.”
Oké, maar wat moet ik dan vragen om er
achter te komen wat alle technologische
ontwikkelingen tijdens de carrière van Armstrong
uiteindelijk aan tijdwinst hebben opgeleverd?
“Misschien is dit een manier: in de Tour de
France van 1993 won Indurain de tijdrit naar
Lac Madine in een tijd van 1 uur 12 minuten 50
seconden met een gemiddelde snelheid van
48,604 kilometer per uur. Twaalf jaar later won
Lance Armstrong de tijdrit van 55 km in Besançon
in 1 uur 6 minuten en 49 seconden.
Zijn gemiddelde snelheid was 49,388 kilometer
per uur. Lance reed toen op de snelst mogelijke
fiets binnen de regels van de UCI. Maar
toch denk ik niet dat je ons frame mag vergelijken
met een oudere fiets.”
Maar wie probeert iets te verbeteren, wil
toch weten hoeveel dat oplevert?
“Het TTX-frame uit 2005 is aërodynamisch gezien
nog geen procent beter dan het TT-frame
uit 1999. Toch is er veel veranderd. Zo is het
TTX-frame stijver en lichter. Maar de belangrijkste
verandering van de afgelopen jaren was
het verbeteren van de houding van Armstrong
en dat deden we door de vorm van de armsteunen
aan te passen - niet die van het
frame.”
26 WWW.FIETS.NL 02-2006