Moderne Fahrräder sind so konstruiert, dass sie bei bestimmten Windwinkeln am besten funktionieren, aber woher wissen die Hersteller, woher der Wind kommen wird?
Aero-Rahmen und Laufräder wurden entwickelt, um die Gleitfähigkeit Ihres Fahrrads in der Luft zu optimieren. Das Problem ist, dass die Luft das nicht weiß. Es ändert sich ständig in Geschwindigkeit und Richtung relativ zu Ihnen auf Ihrem Fahrrad, was bedeutet, dass ein wichtiger Faktor der Aerodynamik selten sehr lange stabil ist – der Gierwinkel.
Dennoch sagen Hersteller, dass sie ihre Produkte für bestimmte Bereiche von Gierwinkeln optimiert haben, wobei einige sogar behaupten, Rohr- und Felgenformen geschaffen zu haben, die wie Segel wirken und das Fahrrad vorwärts treiben, wenn der Wind aus dem richtigen Winkel darauf trifft. Aber wie kann es einen "optimalen" Gierwinkel geben, wenn die Geschwindigkeit und Richtung sowohl des Windes als auch des Fahrers unendlich variabel sind, und was noch wichtiger ist, was ist das?
Lassen Sie uns zuerst das Gieren verstehen. Stellen Sie sich vor, Sie binden einen Seidenfaden an Ihre Sattelstütze und machen dann eine virtuelle Fahrt nach Norden. Angenommen, es ist ein vollkommen ruhiger Tag ohne Wind, verläuft der Faden direkt hinter Ihnen und zeigt genau nach Süden, in einer Linie mit Ihrem Hinterrad.
Aber stell dir vor, das Wetter ändert sich plötzlich und ein Wind kommt aus Westen. Diese neue Kraft wirkt auf den Seidenfaden, drückt ihn nach Osten und öffnet einen Winkel zwischen dem Faden und der nach Süden gerichteten Linie des Hinterrads.
Das ist der Gierwinkel. Es ist das Ergebnis der Kraft des natürlichen Windes, kombiniert mit der Kraft des Gegenwinds, den Sie selbst erzeugen, indem Sie vorwärts fahren.
Die Winkel verengen
Daraus können Sie nun erkennen, dass selbst wenn der Wind im rechten Winkel auf Sie zukommt, die Vorstellung von reinem Seitenwind nur heiße Luft ist.
Ihre Vorwärtsbewegung wird immer einen Luftzug erzeugen und diese Kraft wird je nach Geschwindigkeit mehr oder weniger der Windrichtung entgegenwirken, den Faden drücken und den Gierwinkel effektiv aus der Hypothese schließen im rechten Winkel zu etwas deutlich Kleinerem.
Deshalb müssen Profiteams nie Seite an Seite fahren, um sich bei starkem Seitenwind gegenseitig zu schützen. Stattdessen bilden sie eine diagonale Staffel als Unterschlupf.
Natürlich ändern sich der Wind, deine Geschwindigkeit und die relative Richtung von einem zum anderen ständig während einer Fahrt. Zum Beispiel könnte der Westwind ein paar Meilen die Straße hinunter in Ihrer hypothetischen Fahrt plötzlich aufpeitschen und noch weiter nach Osten drücken, um den Gierwinkel weiter zu öffnen.
Aber das ist noch nicht alles. Stellen Sie sich vor, Sie beginnen einen steilen Abstieg, bei dem Ihre erhöhte Geschwindigkeit auch den effektiven Gegenwind erhöht, den Sie für sich selbst erzeugen. Diese jetzt stärkere Kraft drückt das Gewinde näher an die Südlinie des Hinterrads zurück und macht den Gierwinkel kleiner. Die Geschwindigkeit wirkt sich also auch auf den Gierwinkel aus: Wenn Sie schneller fahren, wird der Gierwinkel kleiner.
So, jetzt ist unsere fiktive Fahrt vorbei, aber es bleibt immer noch die Frage nach der Sturmstärke: Da die Geschwindigkeit und Richtung der Fahrer und die Winde, denen sie begegnen, unendlich variabel sind, wie können Hersteller die Gierwinkel angeben, die sie haben gewählt, um die aerodynamische Form ihrer Rahmen und Laufräder zu optimieren, die richtige ist? Es ist an der Zeit, mit den Experten ins Gespräch zu kommen.
Winkel bearbeiten
„Wir haben viel Zeit damit verbracht, verschiedene Athleten – vom Gelegenheitsfahrer bis zum Profi – in verschiedenen Disziplinen zu testen, und es ist interessant, wie vielfältig das Angebot ist“, sagt Chris Yu, Leiter der Applied Technology Group von Specialized.
„Wenn Sie sich einen WorldTour-Sprinter ansehen, der auf den letzten 200 m eines Rennens von einem Rad abfällt, ist das effektive Gieren außerordentlich gering – nahe 0°. Das liegt daran, dass sie sehr schnell fahren, mehr als 60 km/h, und die Zielgeraden normalerweise gut durch Barrieren und Menschenmassen abgeschirmt sind, die dazu dienen, Seitenwinde zu blockieren.
'Auf der anderen Seite, wenn du zu den Kona Ironman World Championships gehst, fahren sie die hawaiianische Küste hinauf, wobei der Wind über das Wasser weht, also für einen Age-Grouper in Kona die effektiven Gierwinkel treffen bis in den 15°-Bereich, wenn es böig ist. Profis werden etwas schneller fahren, also werden sie Gierwinkel von bis zu 10° oder so sehen – vielleicht niedrige Zehner“, sagt Yu.
Unterwegs
Diese Zahlen sind nicht nur Vermutungen, sie sind das Ergebnis der Anbringung von Instrumenten an echten Fahrrädern und der Tatsache, dass echte Radfahrer das tun, was sie am besten können – auf der Straße fahren.
Treks Mio Suzuki sagt: „Wir montieren eine Drucksonde an einem Fahrrad, die weit herausragt, um „schmutzige“Luft vom Fahrrad oder Fahrer zu vermeiden. Wir haben rund um unseren Hauptsitz in Wisconsin Luft geschnuppert und das Team ist auch nach Arizona und nach Kona zum Ironman gefahren.“
Diese Bemühungen zur Datenerfassung ermöglichen es den Herstellern, die Wahrscheinlichkeit zu berechnen, mit der ein Radfahrer auf bestimmte Gierwinkel trifft, die dann den Designprozess durch den Einsatz von Software für numerische Strömungsmechanik und Windkan altests beeinflussen.
‘Wir versuchen, es durch Experimentieren und Messen einzugrenzen. Für diesen vernünftigen Gierwinkel liegt der Bereich zwischen 5° und 15°“, sagt Leonard Wong, Aerodynamiker bei Giant.
Suzuki erzählt eine ähnliche Geschichte: „In der realen Welt sind 2,5° bis 12,5° die häufigsten Gierwinkel, denen Fahrer begegnen.“
Yu von Specialized fügt hinzu: „Für einen durchschnittlichen Radfahrer beträgt der typische Winkel weniger als 10°, es sei denn, Sie fahren bei extrem windigen Bedingungen.“
Dieser kleine Unterschied in den Ergebnissen ist der Grund, warum ein Aero-Bike nicht identisch mit dem anderen aussieht. Specialized entwarf das Venge ViAS basierend auf seiner Vision des perfekten Gierbereichs, während Trek das Madone für einen anderen Bereich entwarf.
Also scheint es, als würdest du, wenn du Peter Sagan bist und das Peloton mit 50 km/h vorantreibst, ein Fahrrad wollen, das für Gierwinkel von etwa 3°-7° optimiert ist, während der Rest von uns ein Fahrrad mit Design haben möchte um Gieren von bis zu 10°-12° zu bewältigen.
Leistungssteigerung
Und was ist mit dieser Idee, dass einige Designs Seitenwinde nutzen können, um Vorwärtsschub zu erzeugen, wie eine Yacht, die gegen den Wind wendet? Jason Fowler von Zipp Wheels ist kategorisch: „Das glauben wir nicht“, sagt er.
Xavier Disley, dessen AeroCoach-Beratungsunternehmen die Streckenaerodynamik für WorldTour-Teams und -Hersteller misst, ist ebenso abweisend: „Wenn Menschen in der Vergangenheit Schub gefunden haben, war dies in der Regel durch Komponenten wie Scheibenräder. Aber als Teil des Gesamtsystems aus Fahrrad und Fahrer wäre jeder Effekt winzig.“
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