Nederlands English

LIGFIETS versus RACEFIETS

Leo Rogier Verberne



Samenvatting


Verschillende fietsen
Er zijn circa 20 miljoen fietsen in Nederland en ± 50.000 daarvan zijn ligfietsen. Van die ligfietsen bestaan zeer uiteenlopende types en maar enkele zijn te vergelijken met de gebruikelijke racefiets. De ligfiets die daarvoor het meest in aanmerking komt is de high racer omdat hij dezelfde wielen heeft en met een rijklaar gewicht van 10 kg het dichtst in de buurt komt van de gewone racefiets.

A. Gezondheid

A 1. Hartslag
Zittend op een racefiets is je hartfrequentie (hartslag) hoger dan liggend op een high racer bij dezelfde inspanning d.w.z. terwijl je op beide fietsen hetzelfde trapvermogen levert. De zuurstofvoorziening en de bloedstroom zijn dan op beide fietsen wel gelijk, maar hetzelfde hartminuutvolume vereist een hogere hartfrequentie als je zit. Want dan verloopt de terugstroom van bloed naar het hart minder vlot dan liggend, waardoor het hart minder goed wordt gevuld. Dientengevolge is het slagvolume kleiner. Een hogere hartfrequentie compenseert dat kleinere slagvolume wel, maar die hogere hartslag betekent een grotere belasting voor het hart.

A 2. Geslachtsorganen
In de voorover gebogen zit op een racefiets loopt bij inspanning het zweet van de rug door de bilspleet omlaag. Rond de anus bevinden zich darmbacteriën en Candida die dan, met het zweet, de geslachtsorganen bereiken. Bij vrouwen kan daardoor schede- en/of blaasontsteking ontstaan. Die kunnen ook worden veroorzaakt door de besmette penis van de fietsende partner. Bovendien kunnen de geslachtsorganen van mannen en vrouwen door de langdurige druk van het racefietszadel gevoelloos worden. Bij mannen kunnen daardoor impotentie ontstaan en prostaatproblemen. Dat is niet het geval bij gebruik van een ligfiets.

B. Snelheid

B 1. Valkuilen
Wedstrijden tussen racefietsers en ligfietsers vergelijken vooral de berijders. Voor een snelheidsvergelijking van de fietsen is dezelfde berijder nodig en hetzelfde trapvermogen op beide fietsen (gepaarde waarnemingen). Dat vereist een vermogensmeter in plaats van een hartslagmeter, omdat de hartfrequentie zittend hoger is dan liggend bij dezelfde fietssnelheid. Een andere valkuil bij de vergelijking is de schatting van de luchtweerstandscoëfficiënt (Cd): kleine fouten in die schatting hebben grote gevolgen voor de berekende snelheid. En bij de vergelijking van het klimmen op beide fietsen moet tussentijds dalen zijn uitgesloten. Want op een ligfiets klim je langzamer dan op een racefiets, maar je daalt veel sneller. Bovendien kunnen bij de vergelijking van een racefiets en een ligfiets bestaande vooroordelen bij de deelnemers de uitslag beïnvloeden.

B 2. Trapvermogen
Het trapvermogen van de berijder genereert de fietssnelheid. Dat vermogen moet de intrinsieke weerstand van de fiets, de rolweerstand, de luchtweerstand en (bij het klimmen) de hellingweerstand overwinnen.

Fig. 1 Van trapvermogen naar fietssnelheid

diagram tour

 trapvermogen (Ppe), intrinsieke weerstand van de fiets (Rb), rolweerstand (Rr),
luchtweerstand (Rd), hellingweerstand (Rsl) en snelheid (v)

Het trapvermogen (Ppe) en de snelheid (v) kun je aflezen van de fietscomputer op het stuur. Het deel van het trapvermogen dat nodig is voor het overwinnen van resp. de intrinsieke weerstand (Rb), de rolweerstand (Rr), lucht- (Rd) en hellingweerstand (Rsl) kun je berekenen. Bij dezelfde berijder en met hetzelfde trapvermogen is de high racer op de vlakke weg sneller dan de racefiets. Dat verschil loopt op van ruim 16% bij 50 watt trapvermogen naar bijna 24% bij 500 watt. Maar dezelfde berijder kan op een ligfiets minder trapvermogen ontwikkelen dan op een racefiets. Waarschijnlijk is afzetten met je rug tegen de kuipstoel van een ligfiets minder efficiënt om je trapvermogen over te brengen op de pedalen dan trekken aan het stuur van een racefiets. Betrouwbare metingen zijn nodig om dit verschil te kwantificeren.

B 3. Intrinsieke weerstand
De intrinsieke weerstand van een goed onderhouden racefiets veroorzaakt een verlies aan trapvermogen van circa 5%; dat verlies is bij een high racer naar schatting 7%. Het verschil is te wijten aan de driemaal zo lange ketting van de ligfiets die extra geleiding vereist om slingeren te voorkomen. En die geleiding veroorzaakt wrijving. Het verschil in intrinsieke weerstand kun je meten op een rollenbank als de rolweerstand van beide fietsen even groot is. Die meting vereist grote nauwkeurigheid omdat het gaat om een verschil van maar 2%.

B 4. Rolweerstand
De rolweerstand is afhankelijk van het wegdek, het gewicht van de fiets plus de berijder, de snelheid en de rolweerstandscoëfficiënt (Cr). De Cr-waarde wordt bepaald door de grootte van de wielen en het type en de spanning van de banden. Hard opgepompte tubes hebben een kleinere Cr-waarde dan dikkere banden die meer vervormen. Op een vlakke en droge asfaltweg en bij een snelheid van 30 km/uur heeft iemand van 75 kg een trapvermogen nodig van 42 watt voor het overwinnen van de rolweerstand. Dat geldt zowel voor de racefiets als voor de high racer, beide met hetzelfde rijklare gewicht van 10 kg en met dezelfde 28 inch wielen.
Een vergelijkbare ligfiets is de low racer, met een voorwiel van 20 inch en een achterwiel van 26 inch. Het trapvermogen dat een berijder van 75 kg nodig heeft om de rolweerstand van deze fiets te overwinnen bij een snelheid van 30 km/uur, is 49 watt. Dat is 17% meer dan op the high racer bij dezelfde snelheid (49/42). Dus grotere wielen lopen lichter.

B 5. Luchtweerstand
Voor het overwinnen van de luchtweerstand heb je bij een snelheid van 30 km/uur circa 27 maal (3³) meer trapvermogen nodig dan bij 10 km/uur. Dat geldt zowel voor de racefiets als voor de high racer. Op de racefiets heeft een toerfietser van 75 kg met een gemiddeld postuur die rijdt met de handen in de beugels, een frontoppervlak van circa 0.4 m². Op een high racer is zijn frontoppervlak ± 0.2 m². Daardoor is zijn luchtweerstand op deze ligfiets maar de helft.

B 6. Klimmen
Op een high racer kun je noch trekken aan het stuur (met de huidige stuurconstructie) noch staan op de pedalen. Daardoor zou je bergop rijden op de ligfiets kunnen vergelijken met een racefiets waarop je rijdt ‘met losse handen’. Hoe steiler de helling hoe minder klimsnelheid. Dus het voordeel van de kleinere luchtweerstand op de ligfiets wordt op de steilere hellingen steeds kleiner. Maar het nadeel van naar schatting 20% minder trapvermogen voor de ligfietser blijft constant en dat gaat met het steiler worden van de hellingen overheersen. Daardoor verandert het snelheidsverschil tussen de high racer en de racefiets (van hetzelfde gewicht) van +11.5% op de vlakke weg naar -20% bij het beklimmen van een 8% helling.

B7. Dalen
Bij het dalen (zonder te trappen of te remmen) blijft de kleinere luchtweerstand van de ligfietser domineren omdat trapvermogen dan geen rol speelt. Daardoor wordt het verschil in daalsnelheid tussen de high racer en de racefiets (met de handen van de berijder in de beugels) alsmaar groter naarmate de hellingen steiler zijn. Maar het relatieve snelheidsverschil is op alle hellingen constant 41%. Om de luchtweerstand zo klein mogelijk te maken, gaan beroepswielrenners in de afdaling van steile hellingen op de bovenbuis van hun racefiets liggen. In deze ‘ski-houding’ is het frontoppervlak naar schatting 0.3 m² (i.p.v. 0.4 m² met de handen in de beugels). Dit vergroot de daalsnelheid op een 8% helling met circa 15%.

B 8. Gewicht en snelheid
Op de vlakke weg en bij het klimmen zorgt meer gewicht voor enig snelheidsverlies bij hetzelfde trapvermogen. Het maakt daarbij niet uit of die gewichtstoename komt door de fiets, de berijder of de ev. bagage. Het verband tussen dit totale gewicht en de fietssnelheid is lineair, zowel op de vlakke weg, bij het klimmen als bij het dalen. Over een afstand van 50 km op de vlakke weg kan een toerfietser van 75 kg op een racefiets van 10 kg met een trapvermogen van 225 watt een tijdwinst behalen van 5 seconden (± 0.1%) door 1 kg minder gewicht. Door zo’n gewichtsvermindering van 1 kg verloopt de beklimming van een 10 km lange 8% helling 36 seconden sneller (1%). Maar de afdaling (met de handen in de beugels) duurt door 1 kg minder totaal gewicht 4 seconden langer (0.7%).

B 9. Tour de France
De vraag is of een beroepswielrenner de Tour de France zou kunnen winnen op een ligfiets. Om die vraag te beantwoorden dient de Tour van 2013 als model. We vergelijken een racefiets van 8 kg met een high racer van 10 kg (beide rijklare gewichten). Behalve het nadeel van 2 kg meer fietsgewicht heeft de wielerprof op de ligfiets naar schatting 20% minder trapvermogen. De berijder van beide fietsen is Chris Froome, winnaar van de echte Tour in 2013. Zijn startklaar lichaamsgewicht is 70 kg, zijn 1-uurs trapvermogen op de racefiets wordt hier geschat op 450 watt. Dit betekent dat zijn 1-uurs trapvermogen op de high racer beperkt is tot 360 watt. Het weer in de model-tour is altijd mooi, het wegoppervlak vlak en droog. Alle etappes worden solo gereden. Alleen de tijdritten worden niet meegenomen in deze model-tour omdat daarbij een speciale tijdritfiets wordt gebruikt en die valt buiten deze vergelijking.
De vlakke etappes duren elk 4 tot 5 uur. Als 5-uurs trapvermogen lijkt 80% van het 1-uurs vermogen het maximaal haalbare, zelfs voor een goed getraind kampioen als Froome. Dus zijn 5-uurs trapvermogen op de racefiets is 0.8 × 450 = 360 watt. Daarmee bereikt hij in de vlakke etappes een gemiddelde snelheid van 41.55 km/uur. Op de high racer is zijn 5-uurs trapvermogen ook 80% van het 1-uurs vermogen, dus 0.8 × 360 = 288 watt. Dat levert een gemiddelde snelheid op van 45.16 km/uur. Daarmee is hij 8.7% sneller. Het beklimmen van de heuvels en bergen duurt telkens minder dan een uur en wordt steeds gevolgd door een afdaling. Dat is een periode van betrekkelijke rust. Zo kan Froome bij het klimmen zijn 1-uurs trapvermogen halen op beide fietsen. Daardoor is hij bij het beklimmen van 4% en 8% hellingen op de high racer resp. 9% en 19.5% langzamer dan op zijn racefiets. Maar in alle afdalingen (zonder te trappen of te remmen) is hij op de ligfiets 24% sneller. Per saldo is hij over het hele traject van de model-tour op de high racer 3.8% sneller dan op de racefiets. Als alle deelnemers aan de echte tour van 2013 op high racers hadden gereden en als ze daardoor 3.8% sneller waren geweest, dan was de winnende eindtijd van Chris Froome op zijn racefiets slechts goed geweest voor de 112e plaats (van de 169) in de eindrangschikking.


lees verder

© Leo Rogier Verberne
ISBN/EAN: 978-90-825495-2-2
www.racefiets-ligfiets.nl


Lulu ligfiets-versus-racefiets

De luxe hardcover uitgave is hier te bestellen.