Van ossenkop naar stuurpoten; Werelduurrecord wielrennen hoort boven de 60 km/uur te liggen

Chris Boardman fietste in één uur 56,375 kilometer. Ongelooflijk, verpletterend en ongenaakbaar vinden velen. De aerodyna- mische mogelijkheden zijn lang niet uitgeput, roepen de kenners.

VAN 1969 TOT 1984 was het uurrecord van Eddy Merckx (49,431 km) de uiterste grens, vervolgens tot 1993 Francesco Mosers 51,151 km. Maar de laatste drie jaar is de limiet al zeven keer verlegd. Eerst door Obree, vervolgens door Boardman, nog eens Obree, Indurain, tweemaal Rominger en als voorlopig laatste opnieuw Boardman.

De nouveauté bij Boardmans laatste record, gereden in Manchester, was een ligstuur waarbij hij zijn armen recht vooruit op het stuur legde. In die houding wordt de luchtweerstand verkleind. De Schot Obree bedacht deze houding, maar de Italiaanse baanrenners Collinelli en Belluti boekten het eerste succes met dit stuur door ieder een gouden plak te veroveren op de Olympische Spelen in Atlanta.

De belangrijkste tegenwerkende krachten voor een fietser zijn de luchtwrijving, de rolwrijving tussen banden en de weg en de wrijving in de fietsonderdelen zelf, zoals ketting en lagers. Als de weg omhoog loopt, moet de renner bovendien (zelfs als voornaamste) de zwaartekracht overwinnen. In het boek Wielrennen laat auteur G.J. van Ingen Schenau zien dat een renner die op een vlakke weg een vermogen levert van 400 watt - en daarmee bij windstil weer een snelheid van 44 km/uur rijdt - dat vermogen voor 88 procent nodig heeft om de luchtwrijving te overwinnen. De luchtweerstand neemt toe met het kwadraat van de snelheid. Bij 400 watt gaat slechts 12 procent verloren in de rolwrijving. De verliezen aan wrijving in de fiets zelf verwaarloost hij bij de berekening, daar deze bedragen bij het moderne, lichtlopende materiaal niet meer dan twee procent bedragen.

WINST

Omdat de luchtweerstand op de vlakke weg verreweg het belangrijkste deel van het door de fietser geleverde vermogen opeist, valt hier veel winst te behalen. Om te begrijpen op welke manieren dat het best kan, is het nodig de luchtweerstand in twee typen te onderscheiden: de wrijvingsweerstand en de drukweerstand. De wrijvingsweerstand valt het best te begrijpen als de lucht wordt voorgesteld als laagjes rond de fietser. De fietser neemt lucht mee aan zijn oppervlak, en dat laagje voert eveneens lucht mee aan zijn buitenkant, en zo verder. De wrijvingsweerstand is kleiner naarmate het oppervlak gladder is. Toch kan een ruw oppervlak soms gunstiger uitpakken door de invloed van de drukweerstand.

Doordat de fietser aan de voorkant van lichaam en fiets lucht in elkaar drukt, ontstaat direct achter hem een klein gebiedje met onderdruk, het zog. Dat trekt de renner naar achteren. Het zog ontstaat op het punt waar de luchtstroom niet meer langs het oppervlak van de renner stroomt.

“De drukweerstand maakt bij de fietser, maar ook bij de auto, wel 95 procent van de luchtweerstand uit”, zegt aerodynamicus Boermans van de Technische Universiteit Delft. “Dus het is zaak te proberen de luchtstroom zo dicht mogelijk bij het oppervlak te houden en dat kan makkelijker door er kleine wervelingen in aan te brengen. Dat gebeurt bij zweefvliegtuigen door kleine rubberen strips aan te brengen, maar ook op de Japanse schaatspakken kun je ze zien. Het resultaat is dat de luchtlaag meer naar de achterkant van het lichaam pas loslaat, en daardoor is het zog kleiner en dus de drukweerstand.”

Met hetzelfde doel - minder drukweerstand - maken wielrenners bij een tijdrit gebruik van helmen die naar achter toe niet de vorm van het hoofd volgen, maar in een lange punt eindigen. Er valt nog veel meer te manipuleren door alles aan, op of om de renner en fiets aan te pakken.

Veel fietsers kunnen nog veel harder dan Boardman heeft gefietst. Met een gestroomlijnde ligfiets heeft de Nederlandse ligfietsenbouwer Bram Moens vorig jaar een nieuw werelduurrecord gevestigd van 78 kilometer. De reglementen van de internationale wielerbond UCI leggen de wielrenners en hun racefiets echter de nodige beperkingen in maatvoering van de fiets op. Ligfietsen en stroomlijnkuipen om de fiets zijn daardoor verboden, maar ook mag het zadel niet verder naar voren dan de trapas. Als dat wel zou mogen, zou een renner meer vermogen kunnen genereren.

Voorlopig is zoeken naar vermindering van de drukweerstand het beste. En die is behalve van de stroomlijn (gewoonlijk uitgedrukt in de weerstandscoëfficiënt Cw) en het frontale oppervlak mede afhankelijk van de snelheid (in het kwadraat) en van de luchtdichtheid. Recordpogingen hebben daarom de meeste kans van slagen in lagedrukgebieden of op grote hoogte. Merckx en Moser deden hun geslaagde aanvallen op het uurrecord op hoogte in Mexico. De Italiaan was daarbij de eerste die gebruik maakte van aerodynamische bevindingen. Rond hem was een multidisciplinair team van wetenschappers geformeerd dat onder leiding stond van professor Conconi van de universiteit van Ferrara. De hoogleraar introduceerde in de wielerwereld trainingsmethoden die in de atletiek gemeengoed waren. En in windtunnels vond het team dat rijden met dichte wielen minder verlies aan luchtwrijving gaf. In Mexico reed Moser met de lawaaimakende schijven.

De volgende aerodynamische verbetering in de wielrennerij staat op naam van Greg Lemond, die in 1989 in de afsluitende tijdrit van de Tour de France Laurent Fignon uit de gele trui reed. Voorop zijn fiets was een stuur gemonteerd dat tot dan alleen bij de triatlon was gebruikt. Steunend op de ellebogen, voeren de naar voren stekende onderarmen de luchtstroom van de borst af. Ook de rug ligt in deze positie lager en rechter dan bij een normaal racestuur. Jammer voor Lemond dat in 1989 iedereen nog zo onder de indruk was van het uurrecord van Merckx dat over verbetering niet werd gedacht.

KOOLSTOF-FRAME

Nieuwe mogelijkheden dienden zich aan toen in 1991 de internationale wielerbond de eis van het klassieke frame - met de driehoek als basis - liet vallen. Nieuwe kunststoffen maakten andere vormen mogelijk. Met koolstofvezels versterkt polyester is in elke gewenste framevorm te persen. Door de vezels, die in de lengterichting zeer sterk zijn, goed te richten kan de vereiste sterkte op elke gewenste plek verkregen worden. Boardman maakte op de Olympische Spelen van Barcelona furore met zijn Lotus-fiets. Mike Burrows ontwierp een 'koolstof'-frame, waarbij een meer horizontale rughouding bereikt werd dan bij de toen gebruikte fietsen. Daarmee verbeterde hij zowel de stroomlijn als het frontaal oppervlak. Na zijn gouden succes kondigde hij aan in 1993 het werelduurrecord te willen aanvallen.

Maar de Schotse amateurwielrenner Graham Obree was hem voor. Die bouwde zelf een fiets en bedacht een onorthodoxe houding die beduidend minder luchtweerstand opleverde. Met zijn gebogen armen helemaal tegen zijn lichaam, leunde hij met zijn schouders tegen het stuur. Het hielp: hij verbeterde het tien jaar oude record van Moser en deed het, na Boardmans succes nog eens dunnetjes over.

Maar de houding van de Schot stond de UCI niet aan en reglementeerde dat alleen op voeten, billen en handen gesteund mocht worden. De fiets van Obree werd afgekeurd, maar het record bleef in de boeken. In de jaren daarna is er op het punt van fietsconstructie niet veel meer gebeurd, zij het dat sterkere rijders (Indurain en Rominger) het uurrecord verbeterden - tot begin deze maand. Boardman, in tijdritten op de weg heeft hij ook bewezen ijzersterk te zijn, had succes met een nieuwe zitpositie, met de armen gestrekt op vooruitstekende stuurpoten. Het Engelse blad Cycling komt volgende maand met berekeningen en gegevens die moeten aantonen dat zijn succes voor de helft aan zijn hogere vermogen (450 watt in 1996 tegen 410 watt in 1993) valt toe te schrijven, en voor de andere helft aan zijn positie (Cw van 0,174 in 1996 en 0,180 in 1993).

Waar aerodynamicus Boermans oppert de wielrenkleding te veranderen, is het volgens ex-profrenner Beers mogelijk de efficiëntie van de trapbeweging van de renners te verbeteren. Beiden zeggen meer in petto te hebben, maar houden dat voorlopig voor zichzelf. Beers: “Een hele kleine ingreep levert zo twee kilometer winst op. Ach, die renners moeten toch zeker zestig kunnen halen. Ik kon dat vroeger al een tijd volhouden.”