Moderne fietsen zijn ontworpen om het beste te functioneren bij specifieke windhoeken, maar hoe weten fabrikanten waar de wind vandaan komt?
Aero-frames en wielen zijn ontworpen om de gladheid van je fiets door de lucht te optimaliseren. Het probleem is dat de lucht dat niet weet. Het verandert voortdurend in snelheid en richting ten opzichte van jou op je fiets, wat betekent dat een belangrijke aerodynamische factor zelden erg lang stabiel is: de gierhoek.
Toch zeggen fabrikanten dat ze hun producten hebben geoptimaliseerd voor specifieke reeksen gierhoeken, waarbij sommigen zelfs beweren buis- en velgvormen te hebben gemaakt die als zeilen werken, waardoor de fiets vooruit wordt gedreven wanneer de wind hem vanuit de juiste hoek raakt. Maar als de snelheid en richting van zowel de wind als de berijder oneindig variabel zijn, hoe kan er dan een 'optimale' gierhoek zijn, en nog belangrijker, wat is het?
Laten we eerst gieren begrijpen. Stel je voor dat je een zijden draad aan je zadelpen knoopt en dan een virtuele rit maakt, pal naar het noorden. Ervan uitgaande dat het een volkomen rustige dag is zonder wind, loopt de draad recht achter je uit, wijzend naar het zuiden, in lijn met je achterwiel.
Maar stel je voor dat het weer plotseling verandert en een wind uit het westen komt opzetten. Deze nieuwe kracht zal inwerken op de zijden draad, deze naar het oosten duwen en een hoek openen tussen de draad en de naar het zuiden gerichte lijn van het achterwiel.
Dit is de gierhoek. Het is het resultaat van de kracht van de natuurlijke wind in combinatie met de kracht van de tegenwind die je voor jezelf creëert door vooruit te rijden.
De hoeken verkleinen
Hieruit kun je nu zien dat zelfs als de wind vanuit een rechte hoek op je afkomt, het idee van pure zijwind slechts hete lucht is.
Je voorwaartse beweging zal altijd een tocht creëren en die kracht zal, in meer of mindere mate, afhankelijk van de snelheid waarmee je reist, de windrichting tegengaan, de draad duwen en effectief de gierhoek sluiten van de hypothetische rechte hoek naar iets aanzienlijk kleiner.
Daarom hoeven professionele teams nooit zij aan zij te rijden om elkaar te beschermen als de zijwind sterk is. In plaats daarvan vormen ze een diagonaal echelon voor beschutting.
Natuurlijk veranderen de wind, je snelheid en de relatieve richting van de een naar de ander constant tijdens een rit. Bijvoorbeeld, een paar kilometer verderop in uw hypothetische rit, kan de westenwind plotseling opzwepen en nog verder naar het oosten duwen om de gierhoek groter te maken.
Maar dat is niet alles. Stel je voor dat je een steile afdaling begint, waarbij je verhoogde snelheid ook de effectieve tegenwind verhoogt die je voor jezelf creëert. Deze nu sterkere kracht duwt de draad dichter naar de zuidelijke lijn van het achterwiel en maakt de gierhoek kleiner. Dus snelheid heeft ook invloed op de gierhoek: ga sneller en de gierhoek wordt kleiner.
Dus nu is onze fictieve rit voorbij, maar het laat nog steeds die stormkrachtvraag open: aangezien de snelheid en richting van rijders en de wind die ze tegenkomen oneindig variabel zijn, hoe kunnen fabrikanten dan zeggen hoeveel gierhoeken ze hebben gekozen voor het optimaliseren van de aero-vorm van hun frames en wielen is de juiste keuze? Het is tijd om samen met de experts op de wind te gaan.
De hoeken bewerken
'We hebben veel tijd besteed aan het testen van verschillende atleten - van de casual rijder tot de pro - in verschillende disciplines en het is interessant hoe divers het aanbod is', zegt Chris Yu, leider van Specialized's Applied Technology-groep.
‘Als je kijkt naar een WorldTour-sprinter die in de laatste 200 meter van een race uit een wiel komt, is de effectieve gier buitengewoon laag – bijna 0°. Dat komt omdat ze erg snel gaan, meer dan 60 km/u, en rechte stukken eindigen meestal goed afgeschermd door barrières en menigten, die dienen om zijwind te blokkeren.
'Aan de andere kant, als je naar de Kona Ironman Wereldkampioenschappen gaat, rijden ze langs de Hawaiiaanse kust, met de wind die over het water waait, dus voor een leeftijdsgroep in Kona raken de effectieve gierhoeken tot het bereik van 15° als het winderig is. Pro's zullen een beetje sneller gaan, dus ze zullen gierhoeken tot 10° of zo zien - misschien lage tienerjaren, 'zegt Yu.
Op de weg
Die cijfers zijn niet alleen giswerk, ze zijn het resultaat van het aanbrengen van instrumenten op echte fietsen en het krijgen van echte fietsers om te doen waar ze goed in zijn: op de weg rijden.
Trek's Mio Suzuki zegt: 'We monteren een druksonde op een fiets, die ver uitsteekt om eventuele "vuile" lucht van de fiets of rijder te vermijden. We hebben lucht geproefd rond ons hoofdkantoor in Wisconsin en het team is ook naar Arizona en naar Kona gegaan voor de Ironman.'
Deze inspanningen voor het verzamelen van gegevens stellen fabrikanten in staat om de kans te berekenen dat een fietser specifieke gierhoeken tegenkomt, wat vervolgens het ontwerpproces informeert door het gebruik van computationele vloeistofdynamica-software en windtunneltests.
‘We proberen het te verfijnen door te experimenteren en te meten. Voor deze redelijke gierhoek ligt het bereik tussen 5° en 15°', zegt Leonard Wong, aerodynamicus bij Giant.
Suzuki vertelt een soortgelijk verhaal: 'In de echte wereld zijn 2,5° tot 12,5° de meest voorkomende gierhoeken die rijders tegenkomen.'
Yu van Specialized voegt toe: 'Voor een gemiddelde fietser, tenzij je rijdt in extreem winderige omstandigheden, zijn de typische hoeken minder dan 10°.'
Dit kleine verschil in resultaten is waarom de ene aero-fiets er niet hetzelfde uitziet als de andere. Specialized ontwierp de Venge ViAS op basis van zijn visie op het perfecte gierbereik, terwijl Trek de Madone ontwierp om in een ander bereik te passen.
Dus het lijkt erop dat als je Peter Sagan bent en het peloton met 50 km/u rijdt, je een fiets wilt die is geoptimaliseerd voor gierhoeken van ongeveer 3°-7°, terwijl de rest van ons een fiets wil die is ontworpen om gierbewegingen tot 10°-12° aan te pakken.
Prestatiewinst
En hoe zit het met dit idee dat sommige ontwerpen zijwind kunnen gebruiken om voorwaartse stuwkracht te genereren, zoals een jacht dat tegen de wind in gaat? Jason Fowler van Zipp Wheels is categorisch: 'We geloven het niet', zegt hij.
Xavier Disley, wiens AeroCoach-adviesbureau de aerodynamica van de baan meet voor WorldTour-teams en fabrikanten, is even minachtend: 'Als mensen in het verleden stuwkracht hebben gevonden, komt dat meestal door componenten zoals schijfwielen. Maar als onderdeel van het hele systeem van fiets en berijder zou elk effect klein zijn.'
Max Glaskin's Cycling Science is nu uit in paperback. Hij behandelt alle hoeken op Twitter als @cyclingscience1
