Rolweerstand, luchtweerstand en zithoek bij ligfietsen

[pietandringa]

Invloed van de lichaamshouding en rolweerstand op de benodigde inspanning bij het ligfietsen.                                                                                                                                                     

 
Initiatiefnemer en auteur: Bert Hoge                  
 
Dit onderzoek is gehouden in samenwerking met de NVHPV en dit artikel  is reeds eerder gepubliceerd in het tijdschrift “Ligfiets&” nr.3-2003 onder de titel “de meetligfiets” en de meetresultaten zijn gepresen­teerd (Power-Point) voorafgaand aan de Algemene Leden Vergadering van 2003. Het oorspronkelijke artikel is hier en daar aangepast en verduidelijkt. De meetresultaten zijn natuurlijk ongewijzigd.                                                                                                                                                                        
 
 
Onder ligfietsers worden soms discussies gevoerd  over de invloed van  b.v. de rolweerstand van banden, de meer of minder liggende houding, onder of bovenstuur op de snelheid. Soms zijn de meningen gebaseerd op eigen subjectieve waarneming of vermoedelijk vaker door elkaar na te praten. De meest gemaakte fout is door appels met peren te vergelijken.
 
Redeneringen als: “Ik ging met mijn ligfiets na een verandering in b.v. de kettingloop, banden of de lighouding veel sneller of langzamer” hoor ik nog al eens langs komen in discussies. Er wordt dan geen rekening gehouden met invloeden van b.v. lichaamsconditie, type wegdek, windsterkte en richting, temperatuur enz. Of de veel sterkere fietser A wordt vergeleken met de zwakkere fietser B.
 
Natuurlijk is niet iedereen in de gelegenheid om objectieve metingen uit te voeren of heeft voldoende kennis van de invloeden die bij ligfietsen allemaal een rol kunnen spelen om je efficiënt voort te bewegen. Veel ligfietsers willen er toch graag een mening over geven, omdat het ook leuk is om over te praten. De werkelijkheid is vaak ingewikkeld en voldoet aan de uitspraak: “Het hangt er vanaf”, en: “Het ligt eraan”.
 
We willen natuurlijk allemaal graag op comfortabele ligfietsen rijden welke efficiënt de beperkte trapenergie omzet in snelheid. We weten allemaal dat doordat je b.v. meer achterover gaat liggen, je minder wind vangt en je daardoor minder trapenergie hoeft te leveren. Maar over de mate waarin dit gebeurt is weinig tot niets bekend of  er is althans niet over gepubliceerd. Willen we over het effekt van dit soort zaken iets objectief kunnen zeggen moeten we ze meten onder gecontroleerde omstandigheden. Ik liep al langer met het idee rond om met een kale meetligfiets weerstandsmetingen uit te voeren. Deze meetfiets moet zodanig instelbaar zijn dat  we de invloed van lichaamshouding(luchtweerstand)en van verschillende banden(rolweerstand) kunnen meten.
In samenwerking met de NVHPV is deze fiets (zie foto 1) uiteindelijk ook gemaakt.
 
nullIn december 2002 zijn een aantal metingen uitgevoerd met de meetfiets en het meetsysteem SRM. Voor zover ik weet zijn deze systematisch opgezette metingen vrij uniek. De meetresul­taten zeggen natuurlijk alleen iets over dat, wat binnen het beschikbare budget en tijd gemeten is, niet meer en niet minder.
 
De invloed van b.v. de biomechanica (hoe efficiënt zet het lichaam energie om in trapenergie) komt hier niet aan de orde. En energie-efficiënt ligfietsen heeft ook veel met comfort te maken. Maar zoals veel ervaren ligfietsers weten, hoeven comfort en snelheid elkaar zeker bij ligfietsen niet uit te sluiten. Voordat je verder leest waarschuw ik je alvast voor de taaie kost, die ik niet veel verteerbaarder kon maken.
 
De beloning krijg je in de vorm van interessante conclusies en meer inzicht waarmee je je voordeel kunt doen.
 
  
De Meetomstandigheden:
-Meetsysteem:SRM.
-Meetsnelheid:35km/h.
-Meetcircuit:Velodrome Sloten(overdekte houten wielerbaan 200m).
-Type ligfiets:Instelbare meetligfiets.
-Ontwerp en bouw meetligfiets: Bram Moens van M5-ligfietsen
-Instelbaar of verwisselbaar zijn:
    -Trapas in hoogte en lengte.
           -Lighoek.
    -Verwisselbaar smal boven en smal onderstuur.
    -Type wiel 406, 451 en 559.
    -Type band:IRC 20(451) x 1 1/8  inch  op 8bar.
-De andere type banden zijn eveneens getest bij 8 bar.
-Testfietser:Bram Moens van M5-ligfietsen.
-Omgevingstemperatuur circa 10°.
-Traptoerental circa 80 omw/min daar waar niet anders is vermeld.
-Gemeten vermogen en snelheid is het gemiddelde over 10 ronden=2 km.
 
Bij kleine afwijkingen van de meetsnelheid van 35km/h is het gemeten vermogen gecorrigeerd met bekende formule’s.
-Tijdens de metingen kon de gemiddelde snelheid van 35km/h binnen een kleine
  bandbreedte van circa 0.2km/h worden gehouden.
-Kleding:Lange strakke fietsbroek + dun thermojack.
-Gewicht ligfiets +fietser circa  92 kg. 
-Meetonnauwkeurigheid van de SRM-meter<2%.
-De reproduceerbaarheid van de meting is groot daar de meter slechts éénmaal gemonteerd en geijkt behoeft te worden.
 
De meetvariabelen:
Zoals we weten wordt de fietsweerstand bepaald door de luchtweerstand, de rolweerstand, aandrijf- en lagerverliezen.
 
Bij deze meting hebben we ons beperkt tot de belangrijkste n.l. de luchtweerstand en de rolweerstand. Aandrijfverliezen bij ligfietsen zijn ook interessant, maar die meten we een andere keer. De luchtweerstand wordt bepaald door het windvangend oppervlak van lichaam en fiets. Even belangrijk is de mate van stroomlijning. Dus hoe goed of slecht wordt de de aanstromende lucht langs het lichaam en fiets geleidt. Bij een lighoek van b.v. 40° zal het  windvangende oppervlak van het lichaam groter zijn dan bij  b.v. 20°. We hebben bij de metingen gekozen voor 3 lighoeken n.l. van vrij rechtop(38°), veel gebruikte middenstand van 29°, tot behoorlijk liggend 21°. Naar­mate de benen en voeten bij een ligfiets meer buiten het lichaam steken in het frontaanzicht zal dat de lucht­weer­stand vergroten. Dit uitsteken wordt ondermeer bepaald door het hoogteverschil van trapas en de stoel. In de praktijk varieert dat tussen de 0 en 30 cm. We kozen voor 3 standen hoogteverschil n.l. +5, +14 en +22cm.
 
Verder leek het ons interessant om het verschil in luchtweerstand in boven- en onderstuurhouding te meten. Daarbij is een keuze gemaakt voor een smal onder- en smal bovenstuur. De rolweerstand wordt bepaald door het materiaal, de opbouw en breedte van de band alsmede de diameter van het wiel en natuurlijk de banddruk.
Je kunt je voorstellen dat een stugge band (b.v. veel rubber) meer weerstand geeft dan een soepele band (b.v. weinig rubber en veel draden per cm²). Ook weten we dat dezelfde band op een groter wiel lichter rolt dan op een een kleiner wiel.
 
In de meetresultatentabel hieronder staan de banden waar een keuze uit gemaakt is. Wat we nu graag willen weten is welke van de aangegeven parameters de benodigde inspanning in meer of mindere mate beïnvloeden.
Het zou b.v. minder interessant zijn, om ver achterover te gaan liggen, wanneer dit maar een beperkte invloed zou hebben op de luchtweerstand.
 
 De meetresultatentabel:
Om de tabel en mijn conclusies met elkaar te vergelijken is het handig om dit artikel uit te printen.
 
Een goede maat om de benodigde inspanning aan te geven is het benodigde vermogen in Watt. Deze is gemeten met de SRM-meter van de NVHPV. Bij de metingen is per meting natuurlijk maar één parameter verandert om de invloeden van deze variabelen uit elkaar te kunnen houden.
 
Onderstaande  tabel geeft de invloed weer van de lichaamshouding op een ligfiets alsmede het gebruikte type band op het te  leveren  vermogen in Watt (W) gemeten  bij  35km/h.                                                                          
 
Lig-hoek
in °
 
 Hoogteverschil in cm. Tussen trapas en bovenkant stoel(afgekort:hvs)
 (Waar niet anders vermeld uitvoering met bovenstuur)
 
+ 5 cm
+14 cm
+ 22 cm
 
Vermogen en type band
 Vermogen
 Vermogen
 
 
21°
-184 Watt---Specialized Fatboy 26x1,25inch
-199 Watt**
-201 Watt---Schwalbe Stelvio Kevlar 25x559
-218 Watt---IRC 20(451)x1 1/8 inch (6bar)
-222 Watt---Schwalbe Stelvio Kevlar 28x406
-234 Watt---Vredestein Monte Carlo Double Density 37x406
  
189**
Watt
-188**Watt
-190**Watt (onderstuur + dikke jas)
-194** Watt (onderstuur)
-197** Watt (onderstuur + traptoerental          105 omw/min)
29°
 
210**Watt
201** Watt
38°
 
235**Watt
234**Watt
 
** gemeten met 2xIRC Road Lite (451x1 1/8inch)-banden (8bar)
 
  
Mogelijke conclusies uit de metingen:
  
-Rolweerstand. Deze invloed is gemeten bij  een hvs  van  +5cm en lighoek van 21˚.
 
1- Invloed diameter wiel
Een verschil in totale weerstand van 21W (10%) tussen de Schwalbe Stelvio in 559 (201W) en de 406-uitvoe­ring (222W), ondanks dat de luchtweerstand van de 559-uitvoering  groter moet zijn. Uit metingen in het verleden  van de rolweerstand van banden weten we dat de rolweerstand omgekeerd evenredig is met de toe­name van de diameter van  het wiel. Een 20 inch wiel geeft dan circa 40% meer rolweerstand dan een 26 inch wiel. De rolweerstand bij deze ligfiets en snelheid van 35km/h is ongeveer 25% van de totale weerstand. Dit komt goed overeen met het gemeten totale verschil in weerstand n.l. 40% van 25% zijnde 10%.
 
2-Invloed  type band.
De relatief grote invloed van  het type band blijkt ook uit het verschil (17W) van de Specialized Fatboy (184W) met de Schwalbe Stelvio kevlar (201W) beiden in 559-uitvoering  zijnde 9%. De stugheid van de Stelvio met profiel is met de hand al voelbaar groter en geeft daarom ook meer vervormingsweerstand dan de soepele (b.v. geen Kevlar) en bredere slick Fatboy. Het resultaat(234W) van de extreem stugge Vredestein double density band spreekt voor zich.
   
3-Invloed banddruk.
Bij een verlaging van de banddruk van 8 naar 6bar bij de IRC-451(199W versus 218W) neemt de weerstand met  19W(10%) toe. Hou je banden dus goed op spanning!! Het aandeel van de rolweerstand op de totale weerstand neemt alleen maar toe bij lagere snelheden b.v. 25 km/h.
  
-Luchtweerstand.
 
1-Invloed hoogteverschil trapas/stoel.
Deze invloed is gemeten bij 21°lighoek en de referentieband IRC 451 Road Lite op 8 bar.
Bij een toename van het hoogteverschil(trapas/stoel) van +5cm(199W) naar +22cm(188W) neemt de weerstand met 11W(6%) af. De relatief kleine invloed  op de totale weerstand   door het  verschil  in hoogte trapas/stoel  bij een gegeven lighoek bleek ook al uit de eerder(jaar 1996) door mij gedane metingen.
De totale weerstand verandert nauwelijks tussen de +15 en +25 cm hvs.
Onder de +15cm en boven de +25cm steken resp.voeten, onderbenen en knieën en bovenbenen steeds meer uit onder en boven het bovenlichaam. De mate van uitsteken is natuurlijk ook afhankelijk van de lighoek.
 
2-Invloed lighoek.
Deze invloed is gemeten bij een hvs van +14cm met de referentieband.
Door verkleining van de lighoek van 38°(189W) naar 21°235W) meten we een afname van de weerstand met 46W(20%) .Dit hakt er flink in.
Dus ruim 1% weerstandsafname per graad lighoekverkleining. De weerstandsafname van b.v. 25° naar  20° zal vermoedelijk groter zijn dan  van  b.v. 40° naar 35°. Dit wordt veroorzaakt doordat  het windvangend oppervlak van het bovenlichaam dan meer afneemt(sinusboog) en een grotere lengte/breedte verhouding van het boven­lichaam, wat gunstiger is voor de stroomlijning. Lange slanke fietsers ondervinden  op een ligfiets daarom m.i. in verhouding wat minder luchtweerstand dan  kleine   bredere fietsers. Dit gaan we nog eens nauwkeurig nameten!!
 
 3-Invloed type stuur.
   Deze invloed is gemeten  bij een lighoek van  21˚, een hvs van +22cm en met de referentieband.
Een relatief kleine weerstandstoename van 6W(3%) door gebruik van het onderstuur(194W)  t.o.v. het bovenstuur(188W). De vergroting van het windvangend-oppervlak bij het onderstuur wordt waarschijnlijk voor een deel gecompenseerd door een betere stroomlijning.De aanstromende lucht  door de armen  voor de borst bij bovenstuur geeft waarschijnlijk extra verstoring.
 
4-Invloed  dikke jas.(zie foto 2).
 
nullDeze invloed  is eveneens gemeten bij  een lighoek  van  21°, een hvs van +22cm en met de referentieband.
Dit was eigenlijk als grap bedoeld, maar de dikke jas en muts geeft een weerstandsafname!!! (194W versus 190W) van 4W (=2%).
 
De dikke jas geeft wel meer windvangend-oppervlak, maar door opvulling van de buikholte en de rondere vorm van de jas wordt waarschijnlijk de stroomlijning (lagere Cw-waarde) daar ter plaatse beter.

5-Invloed traptoerental.
Zelfde configuratie als bij 3. Een slechts kleine weerstandstoename van 3W(1,5%) bij een verhoging van het traptoerental van circa 80 (194W) naar 105 omw/min (197W). Je zou meer verwachten.
 
Verschil in fietsweerstand bij een relatief langzame en snellere uitvoering van de kale ligfiets:
Langzame uitvoering:
-Lighoek 38°.
-Hoogteverschil trapasstoel  +5cm.
-Onderstuur.  
-Banden Schwalbe Stelvio 406 en 28mm breed.
Snellere uitvoering:
-Lighoek 21°
-Hoogteverschil  trapas/stoel  +22cm.
-Bovenstuur.
-Banden  Specialized Fatboy 26x1,25inch.
 
 
Indien we deze twee sterk van elkaar verschillende uitvoeringen met elkaar vergelijken zal de snellere uitvoering circa 102W (circa 39 %) minder energie vergen bij dezelfde snelheid van 35km/h, dan de langzamere uitvoering.
Deze 102W komt overeen met circa 7 ingeschakelde AXA HR-dynamo's.
Dit is een banddynamo welke ook veel op rechtop fietsen wordt gemonteerd.
De weerstand van deze dynamo had ik een aantal jaren geleden al eens gemeten.
Neem dit vergelijk met dynamo’s niet te letterlijk,maar meer als metafoor.
 
Anders uitgedrukt is dit het verschil tussen relaxed toeren en je”het snot voor de ogen fietsen”.
Bij een constante inspanning zal dit verschil van circa 39% een snelheidstoename geven van circa 12% zo’n 4km/h  bij  35km/h. Trouwens bij lagere snelheden blijft dit percentuele snelheidsverschil hetzelfde. Als vuistregel dien je de derde machtswortel te trekken uit het verschil in vermogen in % en je hebt het snelheidsverschil in %.
Bijvoorbeeld:30% verschil in vermogen geeft de derdemachtswortel uit 1.3 is circa 1.1 is 10%.
De weerstandsverhogende effecten van kettingbuisjes, (extra)ketting rollen, versnellingsnaven, spatborden e.d. zijn bij deze metingen nog niet eens meegenomen. Ook dit gaan we nog eens nameten.
 
Zoals uit de metingen blijkt wordt het snelheidsvoordeel van de ligfietshouding snel teniet gedaan door  weerstandsverhogende parameters aan te brengen op de ligfiets, zoals rechter op zitten, voeten laag, zwaar lopende banden. Het omgekeerde M5-motto gaat dan steeds meer gelden: Minder meters met meer moeite. Daar de meeste (lig)fietsers gedurende enkele uren slechts een vermogen van 100-200W kunnen vol­houden is het zaak om efficiënt met deze energie om te gaan. Sommige ligfietsers vinden snelheid niet belangrijk. Maar je kunt op een snelle efficiëntere ligfiets ook langzaam fietsen en snelheid en comfort hoeven elkaar niet uit te sluiten.
 
Rechtop-fietsers hebben naast hun gewone fiets soms ook een racefiets of zelfs nog een atb. Zij zullen voor b.v. langere toertochten eerder voor de efficiëntere racefiets kiezen dan voor hun daagse rechtop-fiets. Als je de racefiets zou uitrusten met 20 inch wielen, stugge banden met flink profiel, kettingbuizen, versnellingsnaaf en toerstuur wordt het een stuk moeilijker om met je racefiets-maten mee te fietsen.
 
Ligfietsers kopen vaak ook vanwege de prijs één ligfiets welke voor elke toepassing (woon-werk, druk stads­verkeer, vakantie, snellere toertochten, slecht en goed weer, bergachtig gebied, enz) geschikt moet zijn. Het verschil in snelheid, bij dezelfde inspanning, in vergelijking met b.v. de racefiets kan dan een teleurstelling opleveren. Het bezitten van b.v. twee of drie ligfietsen met elk hun eigen toepassingsgebied is dan een oplossing.
 
 
Tot slot:
Vele kleintjes maken een grote(weerstand), maar de kunst daarbij is om de groten van de kleintjes te kunnen onderscheiden. Ik hoop dat  dit artikel een bijdrage heeft geleverd om dit onderscheid beter te kunnen maken, maar iedereen maakt natuurlijk zijn eigen afweging in de keuze van het type (lig)fiets.   
 
 
 
Met dank aan Bram Moens (M5-ligfietsen), Harry Haenen (NVHPV) en Jan Limburg (NVHPV) voor hun assistentie bij de metingen.

---

[Wim -de roetsende]

Kijk, dit is echt heel interessant.

Iemand leest dat een 20" wiel 40% meer rolweerstand oplevert.

Maar eigenlijk staat er:
Een 20 inch wiel geeft dan circa 40% meer rolweerstand dan een 26 inch wiel. De rolweerstand bij deze ligfiets en snelheid van 35km/h is ongeveer 25% van de totale weerstand. Dit komt goed overeen met het gemeten totale verschil in weerstand n.l. 40% van 25% zijnde 10%.

Het is dus 40% van 25% --> Tja, dat is nogal een verschil.

[PietV*]

Klop Wim. Dat geldt voor het zelfde merk, type en breedte van de band van gelijke productiedatum en onder de dezelfde temperatuur, bandenspanning en belasting. 
Maar in kleinere wielen zit vaak iets meer druk en de belasting wordt ook nog vaak verdeeld over 2 wielen, zoals bij trikes een velomobielen dan is de vervorming van de band veel geringer. Dus te veel variabele om het maximum van 40% te noemen. Bij maar één 20" wiel i.p.v. twee, moet die weerstand bij een tweewieler worden gedeeld.
Bovendien is de rolweerstand bij 35 km/h veel geringer dan de luchtweerstand en zelf iets geringer bij velomobielen met die snelheid.

Als laatste opmerking: Onderwerpen over weerstanden roepen altijd weerstanden op.

[pietandringa]

De M5 low racer met 20 inch voorwiel (en 28 inch achterwiel) is jarenlang een van de snelste open ligfietsen geweest. Inmiddels heeft de praktijk geleerd dat de M5 high racer met 2 wielen van 28 inch minstens zo snel is. Ondanks de hogere zitpositie en hogere luchtweerstand van het voorwiel. En als je als toerrijder rond de 30 km rijdt dan is het voordeel van de high racer zelfs aanzienlijk groter. Conclusie, dat ene voorwiel van 28 inch maakt een wereld van verschil.

---

Stel iemand kan of wil niet meer vermogen leveren dan 100 Watt over wat langere tijd. Grote kans dat voor zo iemand de M5 High Racer een snellere fiets is dan een velomobiel. Rolweerstand wint van luchtweerstand.

[365cycle]

De M5 low racer met 20 inch voorwiel (en 28 inch achterwiel) is jarenlang een van de snelste open ligfietsen geweest. Inmiddels heeft de praktijk geleerd dat de M5 high racer met 2 wielen van 28 inch minstens zo snel is. Ondanks de hogere zitpositie en hogere luchtweerstand van het voorwiel. En als je als toerrijder rond de 30 km rijdt dan is het voordeel van de high racer zelfs aanzienlijk groter. Conclusie, dat ene voorwiel van 28 inch maakt een wereld van verschil.

Die conclusie kan je niet zonder meer trekken; het is niet alleen het voorwiel dat de CHR sneller maakt, op een fiets met gelijke wielen heb je ook meer ruimte om iemand vlak te laten liggen. Echter is het verschil in rolweerstand tussen een fiets met 2x28" wielen en een velomobiel zeker meer dan een klein beetje, al helemaal als het koud wordt. De gemiddelde snelheden die ik rond het vriespunt met de M-Racer kan rijden lopen veel minder een deuk op dan de snelheden die ik op hetzelfde traject rijd met de Milan. Met de M-Racer ben ik voorzichtiger, banger om te vallen in de winter. Het vermogen dat ik daarop nodig heb om 45 km/h te kruisen ligt ineens niet zo heel ver meer van wat er in de Milan moet voor die snelheid, terwijl de luchtweerstand van de M-Racer meer toegenomen zou moeten zijn (want de stroomlijn is slechter).

Daarbij is de sporing van mijn Milan trouwens prima in orde; dit wordt regelmatig gecontroleerd, en op mooie dagen is de Milan ook meteen weer ouderwets efficiënt. 

Stel iemand kan of wil niet meer vermogen leveren dan 100 Watt over wat langere tijd. Grote kans dat voor zo iemand de M5 High Racer een snellere fiets is dan een velomobiel. Rolweerstand wint van luchtweerstand.

Dat zou weleens goed kunnen, maar een nog groter verschil maakt de route (veel stops? of rijdt die persoon in Zeeland of Friesland rond?) en het sprintvermogen van die rijder. Wat me opvalt is dat ik in de velomobiel regelmatig ver boven de 1000 watt accelereer, en zelfs bij een rustige rit pieken van 800 watt rijd. Misschien is het nog een stukje gewenning maar op de M-Racer kom ik zelden boven de 1000 watt. O.a. het verschil in gewicht is zo fors dat het ding toch snel optrekt.

[Bart Verbeek]

Zithoeken:
Quest 35º - 40º
Strada 35º - 40º
Snoek 35º - 40º
KMX 42º

Bron: velomobiel.nl

[PietV*]

De M5 low racer met 20 inch voorwiel (en 28 inch achterwiel) is jarenlang een van de snelste open ligfietsen geweest. Inmiddels heeft de praktijk geleerd dat de M5 high racer met 2 wielen van 28 inch minstens zo snel is. Ondanks de hogere zitpositie en hogere luchtweerstand van het voorwiel. En als je als toerrijder rond de 30 km rijdt dan is het voordeel van de high racer zelfs aanzienlijk groter. Conclusie, dat ene voorwiel van 28 inch maakt een wereld van verschil.

---

Stel iemand kan of wil niet meer vermogen leveren dan 100 Watt over wat langere tijd. Grote kans dat voor zo iemand de M5 High Racer een snellere fiets is dan een velomobiel. Rolweerstand wint van luchtweerstand.

Voor jouw 1e betoog klop dat.
Het 2e betoog zitten voorwaarden aan vast. 100 Watt wind mee of wind tegen? Cw waarde weegt zwaarder mee in de weerstand naarmate de snelheid hoger wordt en wordt snel groter dan de rolweerstand.
Wim Schermer heeft daar over geschreven. Het omslagpunt rolweerstand/luchtweerstand bij een Quest lag rond de 32 km/h. Dat is een snelheid die regelmatig hoger ligt voor een doorsnee Quest rijder.
http://wimschermer.blogspot.com/2011/01/...stand.html

[365cycle]

Een Quest zonder aero-dynamische voorzieningen als bijv. een racekap heeft bij 40 km/u een rolweerstand van 38% en een luchtweerstand van 62%.

Een kale Quest 2.0 is héél wat anders dan een Milan SL. Als ik een schatting moet maken op basis van dat gegeven, dan zou het me niet verbazen als RoetsWim zelfs over z'n hele snelheidsbereik meer last heeft van de rolweerstand. Ben erg benieuwd wat er gebeurt als je in de zomer een keer rondom Pro Ones onder je Milan zet, Wim

[ThijsR]

Kijk, dit is echt heel interessant.

Iemand leest dat een 20" wiel 40% meer rolweerstand oplevert.

Maar eigenlijk staat er:
Een 20 inch wiel geeft dan circa 40% meer rolweerstand dan een 26 inch wiel. De rolweerstand bij deze ligfiets en snelheid van 35km/h is ongeveer 25% van de totale weerstand. Dit komt goed overeen met het gemeten totale verschil in weerstand n.l. 40% van 25% zijnde 10%.

Het is dus 40% van 25% --> Tja, dat is nogal een verschil.

In een velomobiel is de lucnhtweerstandsinvloed van een 26 inch wiel t.o.v. een 20 inch wiel natuurlijk héél anders dan op een open ligger Daarom beperkte ik me alleen tot de rolweerstand in het desbetreffende topic, al zijn de andere factoren (gewicht, luchtweerstand) natuurlijk ook aanwezig.

[365cycle]

In een velomobiel is de lucnhtweerstandsinvloed van een 26 inch wiel t.o.v. een 20 inch wiel natuurlijk héél anders dan op een open ligger

Goed punt. De GoCycles van Vredestein ontpopten zich (destijds nog als F-Lites) als enorm snelle banden, ondanks dat ze 50mm breed zijn (ETRTO 406). Zeker in de winter maken ze gehakt van heel veel andere banden, omdat ze relatief betrouwbaar zijn en verhoudingsgewijs veel soepeler blijven.

Die snelheid komt vooral tevoorschijn onder een Quest, omdat je veel minder nadelen ondervindt van de verhoogd luchtweerstand van zo'n brede slof.

[ThijsR]

Geneuzel in de marge: een 50mm band dicht de wielkastopening beter af dan een 28mm racebandje wat dan weer voor minder werveling kan zorgen etc etc

[365cycle]

Geneuzel in de marge: een 50mm band dicht de wielkastopening beter af dan een 28mm racebandje wat dan weer voor minder werveling kan zorgen etc etc

...maar zorgt er ook voor dat lucht die omhoog geworpen wordt door de spaken minder makkelijk weg kan   

Overigens is je wielkasten afdichten voor wedstrijden een ontzettend leuk idee. Op de openbare weg zou ik het niet gauw doen, tenzij je van tikkende remmen houdt die niet meer doen waar ze goed in horen te zijn.

[PietV*]

Een Quest zonder aero-dynamische voorzieningen als bijv. een racekap heeft bij 40 km/u een rolweerstand van 38% en een luchtweerstand van 62%.

Een kale Quest 2.0 is héél wat anders dan een Milan SL. Als ik een schatting moet maken op basis van dat gegeven, dan zou het me niet verbazen als RoetsWim zelfs over z'n hele snelheidsbereik meer last heeft van de rolweerstand. Ben erg benieuwd wat er gebeurt als je in de zomer een keer rondom Pro Ones onder je Milan zet, Wim

Volgens mij heeft Wim Schermer vaak getest met de Pro One banden onder de Quest's. Als Wim de roetsende zijn Milan rondom op soepelere banden zet, wordt het rolweerstand kleiner t.o.v. de luchtweerstand.
In de verhouding 38% / 62% bij circa 40 km/h in een Quest en een omslagpunt op circa 32 km/h, zal de Milan niet veel verandering brengen. Of Wim moet rustiger gaan rijden.
In de zomer is de lucht minder zwaar, maar dat geldt ook voor de soepelheid van de rubber banden.

Berekeningen hierover kunnen uitsluitsel geven als meerdere velomobielen in een geavanceerde windtunnel zijn getest.

[365cycle]

Volgens mij heeft Wim Schermer vaak getest met de Pro One banden onder de Quest's. Als Wim de roetsende zijn Milan rondom op soepelere banden zet, wordt het rolweerstand kleiner t.o.v. de luchtweerstand.

Wim is zo ongeveer vanaf dat moment een enorm aanhanger van de GoCycle banden.

De brede lichtlopende GoCycle banden zijn nu vrijwel geheel afgedekt en de weerstand is extreem gereduceerd.

De Pro One is sneller dan de GoCycle, maar alleen bij goede weersomstandigheden. Is het koud of rijd je op slecht wegdek, dan loopt een GoCycle bijna onverslaanbaar lekker. Een Scorcher is volgens mij nog iets rapper, maar heeft op nat wegdek bijna geen grip en gaat dan ook snel lek.

In de verhouding 38% / 62% bij circa 40 km/h in een Quest en een omslagpunt op circa 32 km/h, zal de Milan niet veel verandering brengen. Of Wim moet rustiger gaan rijden.

De stroomlijn van een Milan SL met een hoog vizier is flink superieur aan die van een originele kale Quest. Sterker nog: de Quest XS is al duidelijk sneller. Gezien er alleen smalle bandjes onder een Milan passen en de Continental Contact Speed waarmee Milans standaard afgeleverd worden knetterstug zijn, vermoed ik dat het omslagpunt op of misschien zelfs boven 40 km/h ligt. RoetsWim gaf zelf aan dat hij zelden zo hard rijdt. In een ander topic reageert hij op mijn "sluipkilometers" met dat de SL soms ineens 43 km/h rijdt. Daarnaast moet je niet rekenen met de topsnelheid, maar met de gemiddelde snelheid, of eventueel enkel met de momenten dat de snelheid boven het omslagpunt komt. Mijn gemiddelde snelheid was vandaag 36,2 km/h, het deel van de tijd dat ik ruim voorbij de 40 km/h was is beperkt. En dan ben ik van alle velomobielritten die ik in m'n Strava voorbij zie komen vandaag op één na de snelste rijder.

In de zomer is de lucht minder zwaar, maar dat geldt ook voor de soepelheid van de rubber banden.

Berekeningen hierover kunnen uitsluitsel geven als meerdere velomobielen in een geavanceerde windtunnel zijn getest.

Een geavanceerde windtunnel kost veel geld, en je hebt er alleen iets als je ook weet wat je aan het meten bent. Zelfs professionele fietsteams proberen de werkelijkheid te benaderen, en toetsen hun theoretische metingen vervolgens aan de praktijk. 
Ik zet m'n geld op verzamelen in de Tweede Heinenoordtunnel, door professionals ter plekke sporing afstellen, lagers checken, eventueel uitdraaitijd van de drie/vier afzonderlijke wielen (onbelast) meten, juiste banden monteren en oppompen, gewicht gelijk trekken en rollen maar (+ snelheid meten). De wind komt daar binnen maar van één kant, maar dichter bij een realtime meting tijdens het rijden gaan we niet kunnen komen.

[Jeroen S]

Hier in post nr 57 staat een rijtje rolweerstanden van 28 inch banden, met 85 kg gewicht erop bij 60 km/h.

https://www.velomobilforum.de/forum/inde...046/page-3

Deze waarden komen van Bicyclerolling resistance, staat een pagina verderop. Varieert van 120 voor de Vittoria randonneur tot 33 voor de GP 5000S.

Dat enorme verschil maakt dus ook dat het omslagpunt rolweerstand/luchtweerstand nogal kan verschillen per fiets, afhankelijk van welke bandjes je eronder hebt zitten. Ik heb geen zin om de hele afstudeer scriptie van Frederik van de Walle door te lezen, maar volgens mij had hij destijds in ongeveer 2000 al een snelheid van 37 in gedachten, voor de WAW met de destijds verkrijgbare bandjes. Daar heeft hij wel iets meer werk aan besteed dan schatten.

Bij drie Kojaks, met ongeveer 20 watt per stuk aan rolweerstand is 60 watt, dan moet de totale weerstand al boven de 120 komen voordat de luchtweerstand eroverheen gaat. Nu nog iemand die even invult hoe hard ie rijdt bij 120 watt met kojak's ?

[365cycle]

Bij drie Kojaks, met ongeveer 20 watt per stuk aan rolweerstand is 60 watt, dan moet de totale weerstand al boven de 120 komen voordat de luchtweerstand eroverheen gaat. Nu nog iemand die even invult hoe hard ie rijdt bij 120 watt met kojak's ?

Heb volgens mij nog een setje Kojaks liggen. Zal ze er binnenkort eens onder gooien en even de meter in de gaten houden  

Als het weer een beetje meezit zit ik met 120 watt overigens al wel ver in de 30.

[Hoekie]

Uitslag en opmerkingen op 26:46



Ah ja, QV was zonder 'racekap' en schuimdeksel.
Verder uiteraard niet wetenschappelijk. Wat mij betreft geeft deze test voor al aan hoe fijn velomobielen met 'rolling hills' zijn.

[GHOOGEN]

Bedankt voor het delen van dit bericht.

Dat het verschil tussen boven- en onderstuur te verwaarlozen is had ik niet verwacht.
Ik vraag mij af of het dan bij bovenstuur wel zo efficiënt is om je armen zoveel mogelijk voor je lichaam te houden.
Zou het niet beter zijn om je armen iets naar buiten te houden zodat er bij je oksels lucht kan ontsnappen waardoor de luchtweerstand verlaagd wordt.
Het kan ook zijn dat het niets uitmaakt.

Ik vraag mij af of er ook metingen gedaan waarbij het effect van een staartpunt gemeten is.
Ik heb wel eens gelezen dat de luchtweerstand 10% zou afnemen.
Ik rijd met een carbon staartpunt van Novosport, (sport mini) maar ik merk geen snelheidsverschil.
Ik heb zelf het idee dat dit komt dat omdat mijn schouders niet goed aansluiten bij de staartpunt.

Toch ben ik erg tevreden over de staartpunt, ik kan meenemen wat ik wil en met een 2 liter camelbag heb ik voldoende vocht voor 100 kilometer tot mijn beschikking.

[Jeroen S]

Bij de meetfiets test zit het onderstuur toch nog aan plus 6%. Daarbij moet je dan wel weten dat het M5 onderstuur een zeer smalle versie is, met de stuureinden omhoog. Als je het stuur vast hebt en je duim naar binnen uitsteekt, dan zit je ongeveer aan je been. Bij een onderstuur wat zo'n 60 cm breed is wordt het denk ik een heel ander verhaal.

Tijdens een andere meting met Bert Hoge hebben we indertijd verschillende 2x20 inch fietsjes getest, waaronder een m5 20-20. Daarop zat zo'n breed m5 bovenstuur. Het verschil tussen het stuurtje in het midden pakken en aan de buitenzijde was fors, in het midden was duidelijk beter. Ik heb het zo niet meer bij de hand is destijds ook in het magazine geweest ergens in 1997 of 1998. Het verschil tussen de 20-20 met aero wieltjes en de handjes in het midden, was geringer dan het verschil tussen de Baron en de m5 Lowracer.

Ervaringswaarden met een grote stroomlijnpunt, die van M5 en de Henry Barth Optima punt ( waarvan de Novosport Racefairing een kopie is) komt wel overeen met die 10%. Dat ga je pas boven ongeveer 30 km/h merken. Hoe harder je gaat, hoe meer je het verschil tussen met en zonder punt merkt.
Bij zo'n punt stop je je schouders in de punt, daarom zitten die bobbels aan de bovenzijde. Je onderste ribben passen dan weer prima in het smallere deel. Dat moet allemaal netjes aansluiten. Afhankelijk van het gat wat je voor het frame in de punt zaagt, en hoe je de punt aan je stoetje maakt, kun je daar wat mee spelen.

Als zo'n grote optimale punt op 10% zit, dan zal de minipunt altijd minder dan dat zijn, omdat die aerodynamisch gewoon niet zo goed is. Het voordeel van een staartstroomlijn is dat deze wervelingen achter het lichaam voorkomt. Overal waar lichaam en punt niet perfect aansluiten ontstaan alsnog wervelingen. Bij de Sport mini zit er een gat ongeveer bij je heup en mogelijk ook dus bij je schouders.

Ook moet de hoek van de punt goed passen bij de stoelhoek, als de achterzijde van het puntje omhoog wijst, ben je je oppervlak aan het vergroten.

[365cycle]

Bij de meetfiets test zit het onderstuur toch nog aan plus 6%. Daarbij moet je dan wel weten dat het M5 onderstuur een zeer smalle versie is, met de stuureinden omhoog. Als je het stuur vast hebt en je duim naar binnen uitsteekt, dan zit je ongeveer aan je been. Bij een onderstuur wat zo'n 60 cm breed is wordt het denk ik een heel ander verhaal.

Tijdens een andere meting met Bert Hoge hebben we indertijd verschillende 2x20 inch fietsjes getest, waaronder een m5 20-20. Daarop zat zo'n breed m5 bovenstuur. Het verschil tussen het stuurtje in het midden pakken en aan de buitenzijde was fors, in het midden was duidelijk beter.

Dat is herkenbaar, maar dan met een onderstuur. Bij de Challenge Focus die ik heb merk ik op snelle segmenten duidelijk dat er nog een beetje vaart bij komt als ik m'n handen onder me wegstop (dus weg van de remmen en versnellingen, op het onderste deel van het onderstuur). Tegen de 40 km/h is het verschil dusdanig dat ik tegenwoordig eerst een versnelling opschakel en dan m'n handen pas onder me doe. Dat dus alleen op overzichtelijke stukken zonder zijstraten etc. Nu staat het stuur op die fiets wel breed, aangezien het m'n stadsfiets is en ik er dus goed mee wil kunnen manoeuvreren.

Ervaringswaarden met een grote stroomlijnpunt, die van M5 en de Henry Barth Optima punt ( waarvan de Novosport Racefairing een kopie is) komt wel overeen met die 10%. Dat ga je pas boven ongeveer 30 km/h merken. Hoe harder je gaat, hoe meer je het verschil tussen met en zonder punt merkt.
Bij zo'n punt stop je je schouders in de punt, daarom zitten die bobbels aan de bovenzijde. Je onderste ribben passen dan weer prima in het smallere deel. Dat moet allemaal netjes aansluiten. Afhankelijk van het gat wat je voor het frame in de punt zaagt, en hoe je de punt aan je stoetje maakt, kun je daar wat mee spelen.

De M5 low racer had een behoorlijk voordeel van z'n staartpunt, het werd daar echt een enorm snelle fiets van.

[PietV*]

Invloed van de lichaamshouding en rolweerstand op de benodigde inspanning bij het ligfietsen
Initiatiefnemer en auteur: Bert Hoge          
Dit onderzoek is gehouden in samenwerking met de NVHPV en dit artikel  is reeds eerder gepubliceerd in het tijdschrift “Ligfiets&” nr.3-2003 onder de titel “de meetligfiets” en de meetresultaten zijn gepresen­teerd (Power-Point) voorafgaand aan de Algemene Leden Vergadering van 2003. Het oorspronkelijke artikel is hier en daar aangepast en verduidelijkt. De meetresultaten zijn natuurlijk ongewijzigd.

Rolweerstand. Deze invloed is gemeten bij  een hvs  van  +5cm en lighoek van 21˚.
1- Invloed diameter wiel
Een verschil in totale weerstand van 21W (10%) tussen de Schwalbe Stelvio in 559 (201W) en de 406-uitvoe­ring (222W), ondanks dat de luchtweerstand van de 559-uitvoering  groter moet zijn. Uit metingen in het verleden  van de rolweerstand van banden weten we dat de rolweerstand omgekeerd evenredig is met de toe­name van de diameter van  het wiel. Een 20 inch wiel geeft dan circa 40% meer rolweerstand dan een 26 inch wiel. De rolweerstand bij deze ligfiets en snelheid van 35km/h is ongeveer 25% van de totale weerstand. Dit komt goed overeen met het gemeten totale verschil in weerstand n.l. 40% van 25% zijnde 10%.

Dat zet mij aan het denken. Maar over de stelling dat de rolweerstand omgekeerd evenredig toeneemt met de toename van de wiel diameter zijn velen het niet eens. Zelfs niet met de stelling dat die weerstand toe neemt van de vierkantswortel van de wiel diameter.
Voorbeeld. 20" wiel t.o.v. een 28" wiel. Verschil 8 : 0,20 = 40% toename. Voor een 16" wiel t.o.v. een 28". Verschil zelfs 12 : 0,16 = 75% zijn.

Het is zelfs veel minder. Met naar belasting aangepaste bandenspanning, op een vlakke en gladde weg, met alle voor- en nadelen op gewicht en luchtweerstand, is dat verschil op de totale weerstand bijna te verwaarlozen. Maar zeker geen 10% als in de aanhef omschreven.

Bron: https://stringfixer.com/nl/Rolling_resistance

Een voorbeeld:
De Greenspeed Aero met de kleine 16" voorwielen zou aan de voorzijde 62,5% zwaarder rollen dan een 26" wiel en 25% zwaarder rollen dan 20" voorwielen. Je zou die Aero toch gelijk verkopen als dat waar was.

[365cycle]

Een vlakke en gladde weg kom ik helaas toch niet zo heel vaak tegen

[PietV*]

Daar hebben alle wielen mee te maken. Maar een asfalt wegdek is redelijk vlak en glad. En daarover rolt een 20" band niet 40% waarder dan een 28" band. Of de 16" vóórbanden van een Greenspeed Aero die 25% zwaarder zouden rollen dan een 20"band.

Dus de stelling dat de rolweerstand van een wiel met luchtband, van gelijk merk, type en breedte, omgekeerd evenredig toeneemt met de diameter is achterhaald.

En de meting luchtband op een rol is altijd nadelig voor de grootste diameter van die twee. Meestal de luchtband. Het verschil tussen rolweerstand testen of de band ook nog kneden.

[365cycle]

Dat klopt, maar ik vond het wel belangrijk om aan te stippen dat de extra last van rolweerstand op minder wegdek niet zomaar verwaarloosd mag worden. Feit is dat fietspaden gewoon minder goed onderhouden worden dan de weg die er vaak direct naast ligt, als er überhaupt al asfalt ligt en geen veredelde stoep aangelegd is. Je kan alleen hard genoeg om een fors voordeel te hebben van de stroomlijn van een velomobiel, als de rolweerstand niet te groot is; bij ligfietsen is het - bij lagere snelheden - niet anders.
Zelfs bij dezelfde binnendiameter merk ik verschil op, de Milan rolde het lekkerste door op slecht wegdek met de mieters brede KHE Mac 1 aan de voorzijde (43 mm, ETRTO 406 mm). M'n huidige 38 mm Maxxis doen het slechter, maar zeker beter dan de 28 mm Continental Contact Speed die er standaard onder zaten. Ondanks gunstige wind merk ik hier bijvoorbeeld dat mijn snelheid terug loopt bij hetzelfde vermogen. En hier rijd ik consequent op de gerepareerde strook, tenzij ik tegenliggers heb. Het is niet alleen een stuk comfortabeler, het scheelt ook gewoon zo'n 30 watt bij 45 km/h, ten opzichte van het ruwe, beschadigde asfalt er direct naast. 

Die vermogensmeter is misschien wat humeurig, maar hij liegt niet