De profs laten tegenwoordig niets meer aan het toeval over als het om luchtweerstand gaat. Zo werkt Team Sunweb al anderhalf jaar samen met de TU Delft om de weerstand tot in de finesses te verbeteren. Recreatieve fietsers gaan vaak nogal ‘luchthartig’ om met de wind, hun grootste tegenstander. Als je er iets bewuster mee omgaat krijg je daar veel voor terug: snelheid.

Tekst: Leendert van der Ent // Foto’s: Cor Vos

Zondag, 23 juli 1989. Greg Lemond wint de tijdrit over 56 kilometer op de slotdag van de Tour de France. Daarmee trekt hij de eindoverwinning naar zich toe. Hij pakt anderhalve minuut op Laurent Fignon, die in het algemeen klassement acht seconden achter hem staat. En iedereen ziet waardoor dat komt: Lemond rijdt met een druppelvormige helm en een opzetstuur dat hem in staat stelt om met de ellenbogen dicht bij elkaar in een foetushouding door de lucht te snijden. Fignon beschikt over discwielen en een snelpak, maar mist de helm en zit met de armen breeduit op een ossenkopstuur. Het is achteraf moeilijk te berekenen, maar voor de experts is duidelijk dat het verschil eerder anderhalve minuut zal zijn dan acht seconden. Hier wint niet de atleet, maar de techniek, zo vinden velen. De mens wikt, de wetenschap beslist; deal with it.

Tijdrit test dumoulin - test -luchtweerstand

‘Luchtweerstand is de kracht die de lucht uitoefent op een lichaam in de rijrichting’, zegt Wouter Terra, onderzoeker in het High Speed Lab van de TU Delft. ‘Bij de snelheden waarmee de profs tijdritten afleggen, is dat al snel negentig tot vijfennegentig procent van de totale weerstand. Dat weten we pas een jaar of twintig: een procentje minder luchtweerstand betekent bijna een procentje minder totale weerstand.’ Het High Speed Lab van de TU Delft werkt sinds anderhalf jaar samen met Team Sunweb om windtechnisch het onderste uit de kan te halen.

Kleding en houding

Fiets, kleding, houding en objecten voor of achter rijders hebben allemaal invloed op de luchtweerstand. Regelmatig zie je profs tijdens wedstrijden nijdige gebaren maken naar cameramotors die net iets te dicht voor hun concurrenten rijden. Het inzicht dat bij tijdritten ook de volgauto invloed heeft is recenter. De ploegleider die zich stipt aan de minimale afstand van tien meter houdt, bespaart zijn renners seconden in vergelijking met volgers die een groter gat laten vallen. Hierdoor zijn in het verleden tijdritten gewonnen en verloren. Op objecten voor of achter de renner heeft de TU Delft geen invloed en ook naar de Giants kijkt Terra niet. Hij concentreert zijn werk op kleding en houding. ‘De fietsen hebben veel aandacht gekregen, maar kleding en vooral houding zijn erg belangrijk. Houding bepaalt zeventig tot tachtig procent van de luchtweerstand – en dus ook driekwart van de totale weerstand. Wat nog niet betekent dat hier automatisch de meeste winst ligt. ‘

Luchtstroming

Om te weten waarover je het hebt, is meting van de totale luchtweerstand in de windtunnel een eerste stap. Terra: ‘Het getal dat daaruit komt, geeft op zichzelf nog geen aanwijzing voor verbetering. Wij willen het resultaat van aanpassingen meten. Daarvoor moet je de luchtstroming bestuderen. Elke kleine aanpassing heeft effect op het totaal. Door de luchtstroming rond en achter de renner in beeld te brengen kun je dat effect inzichtelijk maken.’ Dat gebeurt met behulp van Particle Image Velocimetry (PIV). Laserlicht of LED-licht maakt deeltjes die in de lucht zijn gebracht zichtbaar en hun verplaatsing meetbaar. De deeltjes zijn met helium gevulde zeepbelletjes met vrijwel dezelfde dichtheid als lucht. Voor hun metingen van de stroomsnelheid gebruiken de onderzoekers deze stipjes in de lucht. Als ze de stroming willen visualiseren, tonen ze het verloop van de stipjes in de tijd en worden het strepen.

luchtweerstand fietsen

Het pak van Dumoulin

Het schaatsen liep qua kennis van luchtweerstand lange tijd voor op het wielrennen. Schaatsers bewezen dat ‘hoe gladder hoe beter’ niet altijd klopt. Terra: ‘Op de Olympische Spelen in 1998 hadden de Nederlandse schaatsers strips op hun pakken. Die zorgden voor ruwheid, wat de luchtweerstand van een stomp object verkleint.’ Dat verklaart zowel de putjes in golfballen als de soortgelijke putjes die Zipp in zijn fietsvelgen aanbrengt. Terra geeft daarover aan dat hij nooit bewijs heeft gezien dat dit voordeel biedt. Strips op schaatspakken werden verboden, maar de achterliggende kennis heeft zijn weg naar schaats- en fietskleding gevonden. ‘Sinds enkele jaren is wedstrijdkleding opgebouwd uit een mix van gladde en ruwe stoffen om de aerodynamica te optimaliseren’, vertelt Terra. Het High Speed Lab heeft in samenwerking met Team Sunweb’s kledingleverancier Etxeondo windtunneltesten uitgevoerd. Terra testte stoffen met een verschillende oppervlakteruwheid op een cilinder van armdikte. Er is namelijk een verband tussen snelheid, objectgrootte en ruwheid van het objectoppervlak, uitgedrukt in het Reynoldsgetal.

luchtweerstand tijdrit specialisme

Terra: ‘Waar moet je hoeveel ruwheid toepassen om het optimale effect te krijgen? Op de onderarm hoef je geen ruwheid toe te passen. De bovenarm staat loodrecht op de luchtstroming en daarvoor is het bij vijftig kilometer per uur nuttig een ruwe stof toe te passen. De diameter van bovenbenen zit bij de snelheid van profrenners op de grens; daarvoor maakt het weinig uit of de stof glad of ruw is.’ Nieuwe ontwerpen werden in 2016 getest op een 3D-geprinte pop van Tom Dumoulin. Die pop meet puur het effect van de kleding en sluit effecten van houding en beweging uit. Het eindresultaat waren een geoptimaliseerd tijdritpak voor Tom en nieuwe overschoenen met een geribbeld oppervlak. Terra: ‘Het verschil tussen het oude en het nieuwe pak was ongeveer een procent: tien tot vijftien seconden op een tijdrit van een uur.’

De eerste praktijktesten

De winst die binnen de strenge regels van de UCI nog te behalen is is volgens Terra gering. ‘Toch zit er nog wel een procentje verbetering in, denk ik. Dat lijkt weinig, maar voor toppers waarvan het vermogen dicht bij elkaar zit kan het doorslaggevend zijn.’ Terra hoopt het procentje te bereiken door nog beter te testen. In de windtunnel kan een object recht en onder een hoek worden getest. Het nieuwe idee is om onder praktijkomstandigheden te testen. Na anderhalf jaar voorbereiding is het in april zover. ‘We hebben een ‘ring of fire’ PIV opstelling gemaakt, een boog met helium belletjes die we buiten kunnen plaatsen en waar de renners onderdoor rijden. Hiermee kun je voor het eerst een renner die schuin hangt in een bocht meten. ‘We gaan in april met recreatiemenners kijken of de resultaten overeenkomen met de windtunnel’, zegt Terra. Na de zomer van 2017 melden de profs van Team Sunweb zich in Delft voor praktijktesten. Terra: ‘Wellicht vinden ze weer een net iets betere houding die ze tijdens trainingen kunnen aanleren. Met de houding is relatief veel winst te halen. Die leer je jezelf niet zomaar aan. Dat moet wennen, inslijten. Maar het is de moeite waard, want het kan tijdens een ronde van drie weken veel verschil maken.

Micheal Mathhews - Luchtweerstand- tijdrit testen

Comfort heeft een prijs

Wat heb je hier als prestatiegerichte recreatieve fietser aan? Dat mag je zelf bepalen. Je weet nu dat houding en kleding echt verschil maken. Het heeft bijvoorbeeld weinig zin om een aerofiets of aerowielen te kopen als je niet bereid bent zelf een aerodynamische houding aan te nemen. Ook een jack met de rits los kost je snelheid. En het verschil tussen met de handen op het stuur fietsen of een tijdrithouding kan zomaar vijftien procent weerstand uitmaken (zie kader 1). Misschien zijn die verfoeide opzetstuurtjes toch zo gek nog niet. In elke fietsgroep zijn mensen die diep zitten, terwijl anderen liever comfortabel rechtop zitten. Als je diep zit is je rug vrijwel horizontaal. Dat maakt je profiel voor de luchtweerstand kleiner. Misschien toch dat stuur maar een stukje omlaag zetten bij de volgende tocht? Comfort heeft wel een prijs die je betaalt met snelheid. Bij een normale snelheid voor toerfietsers kan dat bijna twee kilometer per uur schelen. Jij bepaalt of die prijs de moeite waard is.


Dit artikel over luchtweerstand komt uit Wielrenblad #2 van 2017 . Voor meer tips, reviews en reisverslagen kijk dan even op verder op onze website van Wielrenblad. Wil je op de hoogte blijven van het laatste wielernieuws en wil je graag het magazine op de deurmat ontvangen? Abonneer je dan op Wielrenblad magazine en volg ons op Facebook en Instagram!