Terug naar bike

'We bouwen de fiets om de renner heen'

gepubliceerd op 25 januari 2018

Voor de ontwikkeling van de nieuwe baanfiets laat Koga niets aan het toeval over. Met Arend Schwab van de TU Delft haalde het één van de meest vooraanstaande specialisten aan boord op het gebied van fietsdynamica. Zijn taak? De fiets voor iedere renner optimaal bestuurbaar maken.

Toen de huidige fiets van de Nederlandse baanselectie tien jaar geleden op de tekentafel lag, was het uitgangspunt nog betrekkelijk eenvoudig: hij moest licht, sterk en loeistijf zijn. Inmiddels weten we dat aerodynamica en stuurgedrag minstens zo belangrijk zijn. Om ook aan die eisen te kunnen voldoen, heeft fietsfabrikant Koga, voor de ontwikkeling van de nieuwe baanfiets drie gespecialiseerde partijen ingeschakeld. Actifow maakt het aerodynamisch ontwerp, Pontis Engineering bewaakt de balans tussen stijfheid, sterkte en gewicht en de TU Delft moet er tot slot voor zorgen dat de renners goed op de nieuwe fiets passen en hem veilig door de bochten krijgen.

Een bizar idee eigenlijk, dat drie clubs van ingenieurs en wetenschappers bijna een jaar lang in de weer zijn met rekenmodellen en computersimulaties om één fiets te ontwerpen. Had dat niet eenvoudiger gekund? Nee, benadrukt Arend Schwab, van de TU Delft. “Het zijn namelijk drie enorm specifieke kennisgebieden. De kracht van dit project is dat al die expertisevelden bij elkaar komen, dat er overlap en overleg is en dat we zo tot een optimaal ontwerp komen. Ik heb erg veel lol in de manier waarop die driehoek samenwerkt.”

Fietslab

Twaalf jaar geleden begon Arend in de TU Delft een ‘fietslab’, waar hij zich bezighoudt met de dynamiek en de besturing van de fiets. De kernvragen waarover hij zich buigt: waarom blijft een fiets overeind als hij rijdt en wat is de invloed van de mens? De belangrijkste beweegreden voor zijn onderzoek is veiligheid. “We zien dat steeds meer oudere mensen eenzijdige ongelukken krijgen met fietsen. Maar waarom ze vallen, weten we eigenlijk niet. Die vraag proberen we te beantwoorden.”

“Voor dit project bekijken we de invloed van de geometrie en de verhoudingen van de fiets op het stuurgedrag”

Arend Schwab (TU Delft)

Al die jaren research heeft Arend tot een autoriteit gemaakt op het gebied van fietsbesturing. Iets waar straks ook de Nederlandse baanselectie optimaal van hoopt te kunnen profiteren in Tokyo. “Voor dit project bekijken we de invloed van de geometrie en de verhoudingen van de fiets op het stuurgedrag. Daarvoor gebruiken we een computermodel dat voortkomt uit het onderzoek dat twaalf jaar geleden begonnen is. In dat model voeren we de geometrie in, plus de massa (het materiaal) en de massaverdeling. Daar voegen we een mens aan toe, met armpjes en beentjes. En dan gaan we kijken: hoe gedraagt zich dat? Zo leer ik hoe stabiel de fiets is in welk gebied en wat de stuurstijfheid is. Als de stuurstijfheid laag is, zwabbert de fiets alle kanten op. Is hij heel hoog, dan ligt-ie als een blok beton op de baan.”

Eerst de goede maat

Dat laatste is precies wat de baanselectie nodig heeft. Want vooral sprinters oefenen op piekmomenten, bij de start of in volle sprint, ongekende krachten uit op de fiets. “Ik schrok echt toen ik die renners voor het eerst van dichtbij zag”, lacht Arend. “Die benen! Dat was een eye opener voor mij, hoor.” Sommige renners gaven aan dat ze tijdens de piekmomenten moeite hadden om de huidige fiets overeind te houden. Aan het frame ligt dat niet, dat is stijf genoeg. “Het zit ’m puur in de stuurinrichting. Die bepaalt voor een groot deel de handeling qualities van de fiets.”

Om dat stuurgedrag te kunnen verbeteren, zal je eerst een stap terug moeten: een fiets maken in de juiste framemaat. Dat klinkt logisch, maar is nog niet zo vanzelfsprekend. “De coach van de baanselectie had al ontdekt dat sommige renners eigenlijk te groot zijn voor de huidige Koga”, vertelt Arend. “Voor ons als ontwikkelaars is het nu zaak om een fiets te bouwen die goed om de renner heen past. We draaien het dus om. We bouwen geen fiets om er een renner op te zetten, maar we zeggen: hier heb je de renner, daar gaan we een fiets omheen bouwen.”

Plat zitten

Bij het bepalen van de geometrie is het aerodynamisch ontwerp van designer Oskar van Dijk (Actiflow) leidend. “Hij kwam daarbij met hele interessante dingen. Hij zei: ‘Je moet zorgen dat het stuur en de stuurpen precies in lijn liggen met de bovenbuis’. Dat gaf ons weer een idee van de geometrie. Vanuit daar konden we kijken naar de stuurinrichting en hoe de renners die beet moeten pakken om een goede houding op de fiets te hebben. Dus hoe ‘plat’ ze zitten.”

“Als we niet te veel aan de huidige romphoek veranderen, gaan we ervan uit dat ze hetzelfde vermogen kunnen leveren.”

Arend Schwab (TU Delft)

Bij het bepalen van de juiste zithouding zijn niet alleen de aerodynamica en het stuurgedrag van belang, maar een renner moet ook zijn krachten kwijt kunnen. Diep zitten is gunstig qua luchtweerstand, maar als je dijen je buik raken, of je knieën in je ellebogen prikken, verlies je vermogen en daarmee kostbare tijd. Alle renners hebben op de huidige fiets hun eigen optimale houding gevonden, weet Arend. “Sommigen kunnen daarbij dieper zitten dan anderen. Als we niet te veel aan de huidige romphoek veranderen, gaan we ervan uit dat ze hetzelfde vermogen kunnen leveren.”

Dure grap?

Dat de fiets om de renners wordt gebouwd is mooi bedacht, maar geen enkele coureur is hetzelfde. En twintig verschillende fietsen bouwen wordt een dure zaak. Niet nodig, meent Arend. “Qua frame is een paar verschillende maten al afdoende. De variatie gaan we vooral aanbrengen in de voorbouw: de vorksprong en de stuurinrichting.” Om die reden is de complete selectie minutieus opgemeten. “De lichaamslengte, de arm- en beenlengte en het totaalgewicht, noem maar op. Dat hebben we allemaal ingevoerd in ons rekenmodel.”

Als de nieuwe fiets er eenmaal is en de renners toch niet tevreden zijn over de handeling, dan is er nog geen man overboord. “Door alleen een andere voorvork of een nieuw stuur te monteren kun je het complete stuurgedrag van de fiets veranderen. Dat zijn eenvoudige, niet al te dure ingrepen. En op de aerodynamica zullen ze niet al te veel invloed hebben.”

Leerzaam

Voor Arend Schwab als wetenschapper snijdt het mes bij Project Tokyo aan beide kanten. Enerzijds kan hij de expertise van zijn fietslab inzetten in de praktijk, anderzijds helpt deze opdracht hem ook verder in zijn lopende onderzoek. “Tot nu toe hebben we met onze computermodellen alleen gekeken naar de gewone stadsfiets. We hadden nog nooit gekeken naar wielrennen: fietsen op hoge snelheden in een bijzondere houding. Ik vind het super interessant om te zien hoe het er daar aan toe gaat. Daar leren we weer ontzettend veel van.”