De wielerwetenschap is de laatste jaren volop ontwikkeling en we begrijpen steeds beter hoe de aerodynamica van invloed is op de snelheid op de fiets [1], je positie op de fiets [2], kleding [3] en natuurlijk de invloed van de helm [4]. Al bij een snelheid van 30 kilometer per uur is de luchtweerstand ongeveer 70 tot 80% van de kracht die je moet overwinnen [5] de rest is rolweerstand van je banden, wrijving van je ketting.
Het oppervlakte van je lichaam is verreweg het grootste en bepaald voor 65-80% van de totale luchtweerstand waarbij de variatie wordt bepaald door de kleding en helm die je draagt. Kortom, goed op je fiets zitten met een goede helm is van grote invloed [6]. Ik had het hier bij kunnen laten natuurlijk maar het verhaal is ietsje ingewikkelder. Past de helm bij je houding die je op de fiets aanneemt?
Hoe kunnen we dit meten?
Er zijn momenteel allerlei methodes beschikbaar om de luchtweerstand te meten. Nog steeds gebeurt dit veel in windtunnels [7], in velodromes of door middel van veldtests. Maar er komen tegenwoordig meer en meer methoden voor de gemiddelde fietser dichtbij. Daarnaast zijn er nog een aantal numerieke methodes waarbij brute computer kracht gebruikt wordt (CFD) en wat grovere manieren om luchtweerstand te schatten [8]. Ik gebruik hier waardes die zijn bepaald in een veldtest met behulp van AeroPro sensor van AeroLab.
Wat is CdA?
Voordat we verder gaan een korte opmerking over CdA. CdA is een maat voor luchtweerstand (vermenigvuldigd met het oppervlakte). Kortom, hoe lager je CdA hoe beter. Het is eigenlijk een maat voor een vorm. Zo heeft een bol heeft bijvoorbeeld een waarde van 0,47 en een gestroomlijnd lichaam – zoals een vliegtuigvleugel – heeft een waarde van 0,04.
Vijf helmen op een rij
Ik heb vier tijdrit helmen vergeleken met een reguliere aero helm. In een verschillende runs en met elkaar vergeleken [9]. De Rudy project en Smith zijn overigens de helmen die ik zelf gebruik en de Giro en Poc helmen die ik heb overwogen om aan te schaffen. De Met helm is trouwens mijn reguliere road helm die ik tijdens mijn training draag.
1) Gemeten in veldtest in tijdrithouding
2) Berekend met Power to Speed Calculator https://www.endurance-data.com/en/power-to-speed-calculator-pro
Laat ik allereerst zeggen dat de uitkomsten van de tijdrithelmen onderling met de nodige reserve moeten worden gelezen. Ze zijn relatief klein dat ik niet durf te zeggen dat de ene helm beter is dan de andere en wat bij de ene triatleet werkt, blijkt niet altijd bij de ander te werken. Dus ik ben voorzichtig met het concluderen dat de Poc of de Rudy Project de tophelmen zijn.
Wat ik wel durf te concluderen is dat een tijdrithelm zeer zeker een grote impact heeft ten opzichte van de gewone helm. En dit verschil is groot. Zie voor een test met vergelijkbare uitkomsten bijvoorbeeld de analyse van ERO Sports waarin ook de POC is opgenomen.
Conclusie
Het is dus een hele goede investering voor je tijdrit. Het levert je een aanzienlijke snelheidswinst en daarmee tijdwinst op waar je echt serieus voor moet training om hetzelfde effect te halen. Er zijn een aantal zaken waar je rekening mee moet houden. Dat een bepaalde helm goed presteert bij de een wil niet zeggen dat deze goed is voor de ander. Het moet bij je passen.
Bronnen
[1] Malizia, Fabio & Blocken, Bert. (2020). Bicycle aerodynamics: History, state-of-the-art and future perspectives. Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 200.
https://doi.org/10.1016/j.jweia.2020.104134
Barry, N., Burton, D., Crouch, T., Sheridan, J., Luescher, R., 2012. Effect of crosswinds and wheel selection on the aerodynamic behavior of a cyclist. Procedia Eng. 34, 20–25.
https://doi.org/10.1016/j.proeng.2012.04.005
[2] Miau, JJ., Li, SR., Tsai, ZX. et al. On the aerodynamic flow around a cyclist model at the hoods position. J Vis 23, 35–47 (2020). https://doi.org/10.1007/s12650-019-00604-2
[3] Luca Oggiano, Len Brownlie, Olga Troynikov, Lars Morten Bardal, Camillan Sæter, Lars Sætran, A Review on Skin Suits and Sport Garment Aerodynamics: Guidelines and State of the Art, Procedia Engineering, Volume 60, 2013, Pages 91-98, ISSN 1877-7058, https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.07.018
[3] Luca Oggiano, Len Brownlie, Olga Troynikov, Lars Morten Bardal, Camillan Sæter, Lars Sætran, A Review on Skin Suits and Sport Garment Aerodynamics: Guidelines and State of the Art, Procedia Engineering, Volume 60, 2013, Pages 91-98, ISSN 1877-7058, https://doi.org/10.1016/j.proeng.2013.07.018
[4] Firoz Alam, Harun Chowdhury, Zakaria Elmir, Andika Sayogo, James Love, Aleksandar Subic,
An experimental study of thermal comfort and aerodynamic efficiency of recreational and racing bicycle helmets, Procedia Engineering, Volume 2, Issue 2, 2010, Pages 2413-2418, ISSN 1877-7058,
Fabien, Beaumont & Polidori, G. & Trenchard, Hugh & Grappe, F.. (2017). Aerodynamic study of time-trial helmets in cycling racing using CFD analysis. Journal of Biomechanics. 67.
R.A. Lukes, R.A, Chin S.B. and Haake S.J. (2005). The understanding and development of cycling aerodynamics, Sports Engineering, 59-74.
[5] Firoz Alam, Harun Chowdhury, Ho Zhi Wei, Israt Mustary, Gary Zimmer, Aerodynamics of Ribbed Bicycle Racing Helmets, Procedia Engineering, Volume 72, 2014, Pages 691-696, ISSN 1877-7058
[6] Fabien, Beaumont & Polidori, G. & Trenchard, Hugh & Grappe, F.. (2017). Aerodynamic study of time-trial helmets in cycling racing using CFD analysis. Journal of Biomechanics. 67. Https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2017.10.042
Thijs Defraeye, Bert Blocken, Erwin Koninckx, Peter Hespel, Jan Carmeliet, Aerodynamic study of different cyclist positions: CFD analysis and full-scale wind-tunnel tests, Journal of Biomechanics, Volume 43, Issue 7, 2010, Pages 1262-1268, ISSN 0021-9290, https://doi.org/10.1016/j.jbiomech.2010.01.025
[7] Tech Talk: Wind tunnel testing with Swiss Side, https://www.youtube.com/watch?v=rvjIqXWOwpw
Peter Mumford , (2020), https://www.tecquipment.com/knowledge/2020/cycling-aerodynamics-and-wind-tunnel-testing
[8] Voor een overzicht van methodes die beschikbaar zijn zie: Debraux, Pierre & Grappe, Fred & Manolova, Aneliya & Bertucci, William. (2011). Aerodynamic drag in cycling: Methods of assessment. Sports biomechanics / International Society of Biomechanics in Sports. 10. 197-218.
[9] Zie hier de video over de opzet en wijze waarop de helmen zijn getest.
[10] On Test: Rudy Project Wing Helmet, https://www.youtube.com/watch?v=RLQL9jmjjXE
