Als de weg steil wordt, verdwijnen dan de aerodynamische effecten van drafting? Fietser onderzoekt…
Het is niet moeilijk om je het scenario voor te stellen: je bent halverwege de Alpe d'Huez en probeert wanhopig in contact te blijven met het stuur voor je. Brandende longen, hartkloppingen, je lichaam schreeuwt om uitstel.
Dus is het echt al deze moeite waard om vol te houden wanneer het opstellen tijdens een klim slechts de kleinste voordelen oplevert?
De energiebesparende effecten van draften op het vlakke zijn bekend, maar de kwantitatieve voordelen van achter renners staan op een klim zijn relatief weinig gerapporteerd.
‘Er zijn niet veel objectieve gegevens hierover, omdat de effecten van het opstellen moeilijk te bestuderen zijn’, legt Damon Rinard uit, senior fietstechnoloog bij Cervélo.
‘We hebben windtunnels om de luchtweerstand van individuele renners te bestuderen, en wielrenbaanstudies om de diepgang te meten in een ploegenachtervolging – maar dat toepassen op de bergen is moeilijk.’
Terug naar de basis
Tijd om terug te gaan naar de basis. Het komt erop neer dat aerodynamische voordelen afhankelijk zijn van snelheid - die snel afneemt als je bergop gaat.
‘In de wielersport zijn de drie krachten die moeten worden overwonnen luchtweerstand, rolweerstand en zwaartekracht’, legt Matt Williams, aerodynamicaspecialist bij McLaren Applied Technologies, uit.
'Op een vlakke ondergrond gaat alle kracht naar het overwinnen van weerstand en rolweerstand, maar als je bergop begint te gaan, neemt de kracht van het gewicht dat beweging weerstaat vrij snel toe,' zegt hij.
‘Voor een bepaalde inspanning ga je langzamer, omdat je meer van die inspanning gebruikt om de zwaartekracht te overwinnen, en minder om daadwerkelijk vooruit te gaan.’
En naarmate de snelheid afneemt, neemt ook de luchtweerstand af. Dit kan worden uitgedrukt als: Fd=½ rv2CdA (waarbij r=luchtdichtheid, v=snelheid, Cd=weerstandscoëfficiënt en A=frontaal oppervlak), wat betekent dat de relatie tussen snelheid en weerstand exponentieel is.
‘Sleepkracht is evenredig met snelheid in het kwadraat, dus de kracht verandert veel bij elke verandering in snelheid,’ legt Rinard uit.
'Bij typische klimsnelheden van 15 tot 20 km/u is de windweerstand al aanzienlijk gedaald, en rond de 12 km/u is dat het punt waar de windweerstand ongeveer gelijk is aan de rolweerstand van de banden.'
Dit alles betekent dat er veel minder ruimte is om energie te besparen door slipstream een heuvel op te glijden, omdat de kracht tegen de rijder zoveel kleiner is.
‘Je snelheid da alt vrij snel, dus de aerodynamische voordelen nemen af’, zegt Williams.
Totting it up
Dus welke energiebesparingen zijn er beschikbaar op de heuvels? 'Op het vlakke gebruik je bijvoorbeeld 300 watt om aerodynamische krachten te overwinnen - en als je een derde daarvan bespaart door te tekenen, is dat 100 watt minder', zegt Williams.
Maar op een helling van 6% kan maar liefst 80% van de energie worden gebruikt om de zwaartekracht te weerstaan, met slechts 10% tegen luchtweerstand.
‘Als je maar 30 watt gebruikt om aerodynamische weerstand te overwinnen, zelfs als je nog steeds een derde daarvan bespaart, bespaar je slechts 10 watt.'
De echte besparingen zouden zelfs nog kleiner kunnen zijn. 'Cijfers erop zetten is het moeilijkste', zegt Rinard.
‘Er is gemeten dat trekkracht het benodigde vermogen met 30% tot 50% vermindert, maar dat is bij normale, vlakke grondsnelheden.
Bij klimmen is het vermogen hoger en zijn de snelheden lager, dus de besparing in sleepkracht is ook lager – maar het is niet eenvoudig te kwantificeren.’
Niettemin zegt David Swain, professor in bewegingswetenschappen aan de Old Dominion University in Virginia, dat er altijd enig effect zal zijn van het opstellen, hoe klein ook.
‘Hardlopers hebben er duidelijk baat bij bij 15 mph, aangezien de mijl van vier minuten voor het eerst werd gebroken met behulp van trekking, en ze lijken er zelfs bij marathontempo van te profiteren,’ zegt hij.
‘Er zullen lagere energiekosten zijn bij klimsnelheden tijdens het fietsen, zolang de heuvel niet zo steil is dat een wandeltempo wordt geforceerd.’
Stroom uitzetten
En hoe meer totale kracht je in het systeem kunt stoppen, of hoe lichter je bent, hoe groter de voordelen. Dit verklaart waarom professionals zo dicht bij elkaar blijven in de bergen.
'Voor de meesten van ons die een klim van 8% opgaan, gaan we alleen met 8 of 9 km/u – en met die snelheid is het voordeel te verwaarlozen', zegt Tony Purnell, een technisch professor aan de Universiteit van Cambridge en hoofd technische ontwikkeling bij British Cycling.
‘Maar als je omhoog gaat zoals Vicenzo Nibali, is het een andere omstandigheid. Bij 20 km/u is het een tastbaar technisch voordeel.'
'Als de hellingsgraad hoger wordt dan 5% of 6%, is wat ze zullen besparen klein, maar het is het soort bedrag dat fietsfabrikanten zouden willen besparen op het ontwerp van de uitrusting - dus het is zeker niet onbeduidend, ' voegt Williams toe.
‘In het kader van een drieweekse etappekoers zoeken professionele renners naar elke mogelijkheid om energie te besparen.’
Winst maken
Pro-teams proberen nu de voordelen van drafting beter te kwantificeren door de effectieve windsnelheid over het lichaam in re altime te meten, wat moeilijk te voorspellen kan zijn in de bergen.
‘Wat nodig is, en nog maar net beschikbaar is, zijn digitale luchtsnelheids- en windrichtingssensoren op de fiets’, zegt Rinard.
'Mavic heeft een windsensor die ze gebruiken, en we hebben een instrument genaamd de Aerostick dat de schijnbare luchtsnelheid, de windrichting en het traject van de rijder, het vermogen en de snelheid meet en dat seconde voor seconde registreert.
‘Maar deze technologie is relatief nieuw in de afgelopen drie jaar en de meeste gegevens ervan zijn nog steeds in particuliere handen.’
Het lijkt er zeker op dat draften de weg vooruit is - en dat is zonder rekening te houden met de toegevoegde tactische en psychologische voordelen van het kunnen aanvallen van achteren, of je teamgenoten het tempo laten bepalen.
‘Het hebben van een vriendelijk stuur kan psychologisch een cruciaal verschil maken’, zegt Purnell. 'En beklimmingen zijn zelden een constante helling - dus je wilt in iemands wiel zitten voor de vlakkere stukken, waar er echt een aanzienlijk voordeel is.'
Voor ons gewone stervelingen is er misschien één overweging. 'Je moet weten waartoe je in staat bent, want trekken betekent dat je met dezelfde snelheid blijft rijden als de renner voor je', zegt Purnell.
Houd je eigen tempo aan
‘Mensen zeggen vaak: "Klim in je eigen tempo", en dat is logisch. Je krijgt misschien een energievoordeel door te tekenen, maar als het te snel gaat, ga je in het rood en blaas je.'
Om het in cijfers uit te drukken: bij een helling van 20% zal een gemiddelde rijder van 70 kg die 300 watt levert iets meer dan 6 km/u gaan, op welk punt de luchtweerstand verwaarloosbaar is en het opstellen van weinig zorg in vergelijking met het simpelweg handhaven van voorwaartse beweging.
Maar Rinard neemt het standpunt van de racer in: 'Het is altijd de moeite waard om te tekenen', besluit hij. ‘En als je niet aan het tekenen bent, is er maar beter een reden waarom niet. Als er een finishlijn is om naar toe te sprinten of een aanval uit te voeren, dan zijn dit allemaal geldige redenen.
‘Maar opstellen helpt, tenzij je een reden hebt om dat niet te doen. Zelfs als het een klein bedrag is, is het gratis, dus waarom zou je het niet nemen?'
