Du denkst, du bist schnell, du weißt, dass du schneller sein könntest, aber was ist die physikalisch höchstmögliche Geschwindigkeit? Wir finden es heraus
Da bist du und rast bergab, als würde dein Leben davon abhängen. Über den Lenkern gebeugt, die weißen Fingerknöchel die Drops festh altend, schaust du auf deinen Fahrradcomputer und siehst, wie die Zahl bis zu 70 km/h klickt. Oh ja, du fliegst jetzt wirklich. Aber bevor Sie weiter beschleunigen können, signalisiert das Straßenschild eine vor Ihnen liegende Kreuzung und Sie treten auf die Bremse, um sicher zum Stehen zu kommen.
Aber was wäre, wenn diese Kreuzung nicht da wäre? Was wäre, wenn es keine Hindernisse oder Kurven oder Hunde gäbe, die auf die Straße wandern, und die Steigung so lang und glatt und steil wäre, wie Sie es sich nur wünschen könnten?
Wie schnell könntest du dann fahren? Beginnen wir mit der Beantwortung dieser Frage, indem wir uns ansehen, was Sie zurückhält.
Das Leben ist langweilig
„Das wäre die Endgeschwindigkeit“, erklärt Rob Kitching, Gründer des aerodynamischen Online-Outfits Cycling Power Lab. „Beim Radsport ist dies der Punkt, an dem die gemeinsamen Bremskräfte aus Luftwiderstand und Rollwiderstand den Kräften aus Schwerkraft und Leistung entsprechen.“
Wie stark die Schwerkraft wirkt, hängt von der Schwere des Gefälles ab. „Wenn Sie die Steigung auf unendlich stellen – also eine Wand – würden weder die Reifen noch die Struktur des Fahrrads belastet“, sagt Ingmar Jungnickel, F&E-Ingenieur bei Specialized.
‘Das würde beide überflüssig machen und du würdest Fallschirmspringen.’
Oder technisch gesehen „Speed Skydiving“, bei dem das Ziel darin besteht, die höchstmögliche Endgeschwindigkeit zu erreichen und aufrechtzuerh alten. Werfen Sie einen Menschen mit dem Bauch nach unten aus einem Flugzeug und er erreicht eine Geschwindigkeit von bis zu 200 km/h; Kopf voran und wir sprechen von 250-300 km/h; Kopf voran und das Tragen von spezieller stromlinienförmiger Kleidung ermöglicht Geschwindigkeiten von bis zu 450 km/h.
„Aber das ist kein Radfahren, also ignorieren wir das und nehmen eine echte Straße“, fährt Jungnickel fort. Die Baldwin Street in Dunedin, Neuseeland, die die Straßen der Welt scannt, hat die zweifelhafte Ehre, mit 35-38° die steilste Straße der Welt zu sein, je nachdem, wem man glaubt.
'Auf der Steigung dieser Straße – aber verlängert über ihre 350m-Distanz – könnte ein Fahrer in der Straßenposition unter der Annahme ruhiger Bedingungen und einer Leistung von 400 Watt 144 km/h erreichen“, sagt Jungnickel.
Das ist eine gewisse Geschwindigkeit, aber immer noch fast 80 km/h vom Weltrekord in der Abfahrt entfernt, der letztes Jahr vom Franzosen Éric Barone aufgestellt wurde, als er 2015 auf der schneebedeckten Rennstrecke von Chabrières in den französischen Alpen 223,3 km/h erreichte.
Also vielleicht sollte unsere Piste zur Reduzierung des Rollwiderstands eine eisige Plattform haben? Nicht unbedingt, so Jungnickel. „Bei diesen Geschwindigkeiten liegt der Luftwiderstand bei etwa 99,5 %.“
Das entspricht ungefähr 50 % bei einer Geschwindigkeit von 12 km/h. Der Luftwiderstand nimmt zu, je schneller Sie fahren, also welche Methoden sollte unser imaginärer Radfahrer anwenden, um die Höchstgeschwindigkeit zu erreichen und dem Luftwiderstand zu trotzen?
Keep it aero
„Eindeutige Positionierung ist wichtig“, sagt Jungnickel. „Also habe ich Berechnungen mit einem Fahrer durchgeführt, der in der Zeitfahrposition optimiert war, und unter Verwendung unserer verlängerten Baldwin-Street-Analogie konnte der 400-W-Fahrer 200 mph [322 km/h] erreichen.“
Wenn Jungnickel optimiert sagt, spricht er über das komplette aerodynamische Menü. Das bedeutet einen Tropfenhelm und eine Position, bei der der Schwanz des Helms auf natürliche Weise in einen glatten, stromlinienförmigen Rücken übergeht.
Ein eng anliegender Hautanzug ist ebenfalls ein Muss, um den Luftwiderstand zu verringern.
„Tatsächlich ist dies lebenswichtig“, sagt Rob Lewis vom Spezialisten für numerische Strömungssimulation TotalSim. „Materialart, Nahtplatzierung und Oberflächenbehandlung machen einen großen Unterschied. Sie könnten von einem Unterschied von 12-15 % im Luftwiderstand zwischen einem guten und einem schlechten Anzug sprechen.“
Lewis schlägt auch vor, dass es aerodynamisch effektiver ist, die Socken so weit wie möglich hochzuziehen als Stiefel, während ein enger Griff an diesen Aerolenkerverlängerungen auch den Luftwiderstand leicht verringert.
Sie möchten auch tropfenförmige Schläuche, weil sie, wie oben, dazu beitragen, den Koeffizienten des Luftwiderstands (CdA) zu reduzieren. Dies umfasst die Gleitfähigkeit und Größe eines Objekts sowie seine Frontfläche.
Die Physik sagt, dass ein Objekt mit einem Luftwiderstandsbeiwert von null nicht wirklich auf der Erde existieren kann – alles hat irgendeine Form von Luftwiderstand – aber die Zahlen können sehr niedrig sein.
Ein tropfenförmiger Lenker an einem Top-End-Bike kann beispielsweise einen Wert von 0,005 registrieren. Das ist ziemlich aero.
CdA-Beispiele von Eliten, die Aero-Lenker verwenden, könnten bei 0,18-0,25 liegen, im Vergleich zu 0,25-0,30 für einen guten Amateursportler.
Diese Zahl wird noch wichtiger, wenn sie mit der Leistungsabgabe in Einklang gebracht wird. Als der deutsche Profi Tony Martin die Zeitfahr-Weltmeisterschaft 2011 in Kopenhagen gewann, wurden seine Leistung und sein Luftwiderstand (ausgedrückt in Watt/m2 CdA) mit 2.089, berechnet
Dies im Vergleich zu 1.943 für Bradley Wiggins auf dem zweiten und 1.725 für Jakob Fuglsang auf dem 10.
„Alle Fahrer können daran arbeiten, diese Zahl zu verbessern“, sagt Kitching. „Aber auch enorm wichtig für die Höchstgeschwindigkeit ist die Luftdichte, die deutlich weniger kontrollierbar ist.“
Komm zum Luftholen
Auf Meereshöhe und bei 15°C beträgt die Luftdichte etwa 1,225kg/m3. Faktoren wie Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit und Höhe beeinflussen jedoch die Luftdichte, wobei die Dichte abnimmt, je höher Sie sich befinden.
„Deshalb gehen Fahrer wie Sam Whittingham hoch hinaus, wenn sie versuchen, mit Menschenkraft betriebene Geschwindigkeitsrekorde zu brechen“, fügt Lewis hinzu.
Und warum Felix Baumgartner 2012 beim Fallschirmspringen mit 1.342 km/h in die dünne Luft der Stratosphäre schwebte.
Der Kanadier Whittingham hat unglaubliche 132,5 km/h in der Ebene erreicht, obwohl das immer noch knapp unter dem Weltrekord für Geschwindigkeit mit Muskelkraft liegt, der letzten September von seinem Landsmann Todd Reichart aufgestellt wurde.
Reichart ließ den Rest hinter sich und erreichte eine Höchstgeschwindigkeit von 137,9 km/h. Wir sagen „der Rest“, weil Reichart diese Geschwindigkeit bei der World Human Powered Speed Challenge auf der State Route 305 gleich außerhalb von Battle Mountain, Nevada, registriert hat.
Es war das 16. Jahr in Folge, dass der Wettbewerb in Nevada stattfand, und das liegt an zwei Schlüsselfaktoren: Es liegt 1.408 m über dem Meeresspiegel, sodass die Luftdichte gering ist, und der Kurs bietet eine Beschleunigungszone von 8 km, die zu führt eine 200-m-Radarfalle.
Beide unterstützten Reicharts Höchstgeschwindigkeit ebenso wie sein Gefährt – ein mit Verkleidungen umhülltes Liegerad. „Ich habe weitere Baldwin-Street-Berechnungen durchgeführt“, sagt Jungnickel, „und mit einem vollverkleideten Fahrrad würde die Endgeschwindigkeit 594 km/h betragen.“
Es wäre sogar noch höher, wenn Sie etwas gegen die Reifen tun könnten, wobei Jungnickel angibt, dass die herausstehenden Reifen mehr Luftwiderstand erzeugen als das gesamte Schiff.
„Außerdem würdest du bei extremer Leistung irgendwann auf den maximalen Grip stoßen, den die Reifen hervorrufen können, was eine Funktion des Abtriebs ist“, sagt er.
‘Du erreichst dann eine Catch-22. Sie könnten Spoiler hinzufügen, um den Abtrieb zu erhöhen, was den Luftwiderstand erhöht, was wiederum mehr Leistung erfordern würde (und so weiter). Darüber hinaus glaube ich nicht, dass strukturelle Bedenken ein Faktor wären, da Sie das Fahrrad mit mehr Material einfach stabiler bauen könnten.’
Da hast du es. Um Ihre Höchstgeschwindigkeit von fast 600 km/h zu erreichen, beauftragen Sie Graeme Obree mit dem Bau eines Aero-Beastie-Fahrrads, fahren Sie nach Neuseeland, bitten Sie den Stadtrat von Dunedin, die Baldwin Street auf etwa 10 km Länge zu verlängern und eine Leistung zu erzeugen, die der von Tony Martin ähnelt. Einfach…
