Aero jest wszystkim

Jazda na rowerze polega przede wszystkim na pokonywaniu sił oporu. To one są największym wrogiem kolarzy. Składają się na nie siły oporu aerodynamicznego, siła tarcia w łożyskach, siła oporu toczenia, siła bezwładności, siła grawitacji, sprawność samego układu napędowego itp. Spośród nich wszystkich największą składową jest opór powietrza, który stanowi blisko 90 proc. całkowitej siły oporu przy prędkościach bliskich 40 km/h. Co więcej, opór aerodynamiczny jest proporcjonalny do kwadratu prędkości. Zrozumiałym więc jest, że zmniejszenie oporu aerodynamicznego pozwoli na poruszanie się z większą szybkością.

Największy wpływ na opór aerodynamiczny ma powierzchnia czołowa kolarza, ponieważ w zależności od przyjętej pozycji może stanowić od 70 do 80 proc. oporu aerodynamicznego. Z tego wynika wniosek, że w optymalizacji pozycji czasowej drzemie wielki potencjał do poprawy wyników osiąganych na kolarskich etapach triathlonów z zabronionym podciąganiem. Mówiąc o optymalizacji pozycji czasowej wcale nie chodzi o maksymalne obniżenie kierownicy, ponieważ jest to sztuka kompromisu pomiędzy aerodynamiką i wygodą. Dlatego też bikefitting nie jest jednorazowym przedsięwzięciem. Jest to proces, który wraz z upływem czasu i zwiększeniem siły mięśni stabilizujących kręgosłup, ruchomości stawów oraz siły i elastyczności mięśni pozwala na takie dopasowywanie pozycji, aby przy jednoczesnym zmniejszaniu powierzchni czołowej zawodnika zachować lub poprawić wydajność. Jednak w takim zakresie, aby nie powodować dyskomfortu, czy nie zwiększać ryzyka wystąpienia kontuzji. Optymalizacja pozycji czasowej powinna więc być (oczywiście oprócz samego treningu kolarskiego) pierwszym przystankiem na drodze do poprawy wyników.

Generalnie w przypadku triathlonu na długim dystansie dąży się do znalezienia wypadkowej pozycji, aby wartości takich parametrów, jak m.in. kąt pomiędzy podudziem i udem, kąt pomiędzy udem i torsem w dolnej i górnej pozycji korby, kąt nachylenia tułowia, kąt w stawie łokciowym, pozioma odległość pomiędzy stawem kolanowym i stopą, znajdowały się w określonych, optymalnych przedziałach, co gwarantuje uzyskanie efektu „biegania na rowerze”. Zmiana z pozycji szosowej w dolnym chwycie kierownicy do optymalnej pozycji czasowej pozwala na zmniejszenie siły oporu aerodynamicznego o około 250 gramów siły, co przy prędkości 36 km/h na dystansie 45 km pozwala na zysk czasowy rzędu dwóch i pół minuty. Uzyskanie optymalnej pozycji na rowerze nie oznacza, że już nic w tej mierze nie możemy zyskać, ponieważ istnieje technika dodatkowego zmniejszenia przekroju czołowego zawodnika bez zmiany pozycji na rowerze. Chodzi dokładnie o technikę „kurczenia się” (z ang. shrug), czyli takiego obniżenia głowy (bez odrywania wzroku od jezdni) oraz przybliżenia ramion, bez jednoczesnej zmiany położenia przedramion, aby zyskać dodatkowe około 70 gramów siły. Trzeba jednak przyznać, że nie jest to najwygodniejsza pozycja i wymaga dużej wprawy. Jej utrzymanie przez dłuższy czas może być co najmniej problematyczne, więc należy nad tą techniką pracować przez cały sezon i wykorzystywać każdy trening na rowerze czasowym do eksperymentowania z nią poprzez przyjmowanie jej na krótkie momenty i systematyczne wydłużanie ich. Tylko w ten sposób możemy się z ową pozycją oswoić i absolutnie za darmo zyskiwać jakże cenne sekundy.

Rowery czasowe różnią się od rowerów szosowych przede wszystkim geometrią. Kąt rury podsiodłowej, a także główki ramy jest większy, a rura górna jest zazwyczaj krótsza i ułożona poziomo. Taka geometria pozwala na przyjęcie bardziej aerodynamicznej pozycji niż w przypadku roweru szosowego. Dodatkowo, pozycja na rowerze czasowym jest przesunięta bardziej do przodu, co wymusza większe wykorzystanie mięśni czworogłowych do generowania mocy, a także ułatwia przejście do etapu biegowego triathlonu. Kolejną oczywistą różnicą jest kierownica czasowa wraz z lemondką, na końcach której umieszone są manetki zmiany przełożeń. Międzynarodowa Unia Kolarska wyznacza szereg reguł, jakie muszą spełniać rowery czasowe, aby były dopuszczone do rywalizacji na sankcjonowanych przez nią imprezach, ale reguły te nie mają zastosowania w triathlonach i zwyczajnie ograniczają producentów przy budowie triathlonowych supermaszyn. Z tego też względu coraz większa liczba producentów odchodzi od owych reguł i tworzy rowery stricte triathlonowe (UCI illegal), dzięki czemu mają one rury o bardziej aerodynamicznych profilach, rodem z lotnictwa, zintegrowane kokpity, bidony i schowki. Niczym nieograniczona wyobraźnia producentów rowerów triathlonowych powoduje, że ich najnowsze wcielenia często pozbawiane są rur podsiodłowych (Cervelo P5X, Ruester Sports Diamond), rur dolnych (TriRig Omni), mają rury jednostronne (Rafael R-023, Quintana Roo Illicito) bądź są maksymalnie zabudowane (Diamondback Andean, Specialized S-Works Shiv), zapewniając dodatkowe schowki i tworząc efekt żagla. Podczas gdy niejasny jest status hamulców tarczowych w zawodowym peletonie, wydaje się, że w rowerach triathlonowych coraz więcej producentów zwraca się w ich stronę w swoich najwyższych modelach. Inaczej mówiąc, bez regulaminowych ograniczeń, producenci skupiają się na szybkości, bez kompromisów tworząc przy tym rowery, na widok których triathlonistom cieknie ślinka, a od których kolarze odwracają się z niesmakiem.

Wydaje się, że aerodynamika roweru jest najłatwiejsza w ocenie wizualnej i to często zmysł wzroku jest motorem napędowym wyścigu zbrojeń triathlonistów amatorów o zasobniejszych portfelach, co jednak nie ma odzwierciedlenia w wynikach badań. Okazuje się, że w przeliczeniu na koszt każdego wata jest to jedna z najmniej opłacalnych i najdroższych inwestycji. Zamiana ramy czasowej wykonanej z rur o standardowych profilach na ramę triathlonową z aerodynamicznymi profilami rur pozwala na zyskanie nieco ponad 20 sekund przy prędkości 36 km/h na dystansie 45 km, przy jednoczesnym wydatku co najmniej kilkunastu tysięcy złotych. Nie oznacza to jednak, że w rower czasowy bądź triathlonowy nie warto zainwestować. Nie powinna być to jednak pierwsza z inwestycji po podjęciu decyzji o starcie w triathlonie. Jak już wcześniej wspominałem, na ramie czasowej łatwiej ustawić optymalną pozycję aerodynamiczną. W porównaniu z ramą szosową, pozycja zawodnika będzie mniej wyciągnięta do przodu, a tym samym wygodniejsza i wydajniejsza, bez stosowania odwróconej sztycy. Rower triathlonowy jest jednak sprzętem specjalistycznym i trenowanie na nim w grupie, w szczególności przez osoby początkujące, nie jest bezpieczne, chociażby ze względu na brak natychmiastowego dostępu do hamulców w pozycji leżącej. Utrudnione w stosunku do roweru szosowego jest również pokonywanie podjazdów, więc idealnym rozwiązaniem byłoby posiadanie dwóch rowerów – szosowego i triathlonowego.

Jednym z podstawowych atrybutów kolarza jest kask. Co prawda aktywiści rowerowi uważają go za zło wcielone, jednak w rywalizacji sportowej jest on obowiązkowy. Miejsce klasycznych kasków czasowych z długim ogonem powoli zastępują krótkie kaski aerodynamiczne, które dzięki swojemu kształtowi mają niemal identyczne zalety. Zastanówmy się jednak, ile czasu możemy dzięki nim zyskać.

Na podstawie badań przeprowadzonych przez Stephanie Sidelko w 2007 roku można wyciągnąć interesujące wnioski dotyczące stosowania kasków czasowych. Profesjonaliści i amatorzy podczas jazdy na czas bądź triathlonów z zabronionym draftingiem zazwyczaj trzymają głowę w jednej z trzech pozycji:

  1. patrząc prosto przed siebie, przy czym koniec kasku czasowego niemalże dotyka pleców zawodnika,
  2. patrząc przed siebie, ale nieco w dół, gdzie odległość końca kasku czasowego od pleców zawodnika wynosi około 5 cm,
  3. patrząc pionowo w dół.

W porównaniu z kaskiem szosowym, stosowanie kasków czasowych ma sens tylko i wyłącznie, jeżeli głowa zawodnika znajduje się w jednej z dwóch pierwszych pozycji. Wówczas opór powietrza może zostać zmniejszony o wartość z przedziału pomiędzy 1,0 i 1,5 niutona (w zależności od kształtu kasku, jego powierzchni, liczby otworów wentylacyjnych oraz kąta wiatru pozornego), czyli od 2 do 3 razy więcej niż w przypadku zastosowania kół czasowych. W ostatniej pozycji opory powietrza kasku czasowego i szosowego są niemalże identyczne. W przypadku prędkości uzyskiwanych przez amatorów stosujących kaski czasowe testowane przez Sidelko w porównaniu z testowym kaskiem szosowym wartości liczbowe oszczędności mocy zawierają się w przedziale od 6,4 do 14,3 W. Biorąc pod uwagę koszt kół czasowych (od dwóch do kilkunastu tysięcy złotych) i kasków czasowych (od 300 do 1500 złotych) oraz zyski wynikające z ich stosowania, wydawać by się mogło, że kask czasowy powinien znajdować się na pierwszym miejscu na liście życzeń triathlonisty zamierzającego startować w zawodach z zabronionym draftingiem. Po części jest to prawdziwe, jednakże należy jeszcze zwrócić uwagę na kwestię wentylacji.

Kaski czasowe nie mają lub mają niewiele otworów wentylacyjnych w celu jak najmniejszego zaburzania opływającego ich powietrza, co może być dość problematyczne w upalne dni. Owszem, istnieją kaski z wkładkami wypełnionymi żelem lub lodem, jednakże ich właściwości chłodzące są znikome. Każdy chyba widział zdjęcia Chrissie Wellington lub Craiga Alexandra, którzy podczas Mistrzostw Świata Ironman na Hawajach startowali w kaskach szosowych. Należy sobie odpowiedzieć na pytanie, czy w danych warunkach atmosferycznych zysk wynikający z zastosowania kasku czasowego wart jest ryzykowania odwodnienia bądź przegrzania organizmu?

Przy wyborze kasku czasowego nie należy zapomnieć o rzeczy najważniejszej, a mianowicie – bezpieczeństwie. Podstawową funkcją każdego kasku jest ochrona głowy zawodnika! Na dzień dzisiejszy nikt nie zostanie dopuszczony do startu w zawodach triathlonowych bez kasku. Co więcej, przepisy związków narodowych, kontynentalnych i międzynarodowego związku triathlonu wymagają, aby kaski stosowane przez zawodników spełniały normy bezpieczeństwa stawiane kaskom rowerowym. Na rynku istnieje kilka firm mających w ofercie „aerodynamiczne osłony głowy”, jednakże są one cieniutkie jak wydmuszka, nie mają żadnych certyfikatów, a co najważniejsze, nie dają żadnej ochrony.

Oglądając kolarskie etapy jazdy na czas bądź rywalizację topowych zawodników podczas triathlonów z zabronionym draftingiem, nie sposób nie zauważyć, że niemalże wszyscy z nich ścigają się z pełnym kołem z tyłu. Dlaczego? Czy przeciętny zjadacz triathlonowego chleba również skorzysta na wykorzystaniu takiego koła? Pełne koła pojawiły się w kolarstwie i triathlonie na początku lat 80. ubiegłego wieku. Nowina, na którą początkowo spoglądano dość sceptycznie, zyskała prawdziwą popularność dopiero gdy 19 stycznia 1984 roku Francesco Moser pobił dwunastoletni rekord Eddy’ego Mercxa w godzinnej jeździe na czas. Dokonał tego na rowerze czasowym z pełnym przednim i tylnym kołem.

W czasie jazdy kolarz przecina swobodnie przepływające powietrze. Z teorii aerodynamiki przepływ możemy podzielić na laminarny (niezaburzony) i turbulentny (burzliwy). Im bardziej przepływ jest burzliwy, tym większy opór, a im większy opór, tym niższa prędkość. Pełne koła charakteryzują się tym, że w porównaniu do nisko- oraz wysokoprofilowych kół, są w stanie przez dłuższy czas nie zaburzać przepływu powietrza. Na poruszającego się kolarza działa wiatr pozorny, będący wypadkową wiatru rzeczywistego oraz prędkości kolarza. Im większa jest prędkość kolarza, tym mniejszy jest kąt wiatru pozornego. Zakładając, że średnia prędkość wiatru rzeczywistego nie przekracza 20 km/h, a prędkość, jaką uzyskują czasowcy wynosi 50 km/h, to dla wszystkich możliwych kierunków wiatru rzeczywistego kąt wiatru pozornego nie przekroczy 20 stopni. W przypadku triathlonisty amatora poruszającego się ze średnią prędkością 35 km/h kąt wiatru pozornego w skrajnych przypadkach może dochodzić do 30 stopni. Przy bezwietrznych warunkach oraz gdy kierunek wiatru jest zgodny lub przeciwny z kierunkiem ruchu kolarza, wartość siły oporu aerodynamicznego jest niemalże identyczna dla kół niskoprofilowych, wysokoprofilowych i pełnych (opracowanie na podstawie wyników badań zależności siły oporu aerodynamicznego wybranych kół w zależności od kąta wiatru pozornego przy prędkości kolarza wynoszącej 40 km/h, przeprowadzonych przez niemieckich inżynierów Juergena Knupe i Davida Farmera). Wraz ze wzrostem wartości kąta wiatru pozornego wartość siły oporu aerodynamicznego pełnych kół drastycznie maleje w porównaniu z kołami nisko- oraz wysokoprofilowymi, a w przypadku niektórych dysków maleje nawet poniżej zera. Konstrukcja dysku, jego kształt, czy szerokość szytki dodatkowo wpływają na nieznaczne różnice liczbowe pomiędzy poszczególnymi modelami dysków, ale zależność ta pozostaje zachowana. Przy kącie wiatru pozornego wynoszącym 20 stopni siła oporu aerodynamicznego dysku Zipp 900 spada poniżej –0,2 N, natomiast dla zwykłego koła szosowego wynosi ponad 1,4 N. Czy to dużo? W przypadku średniozaawansowanego triathlonisty generującego około 250 watów na odcinku 45 km daje to wzrost prędkości o około 1,0 km/h, czyli zysk czasowy wynoszący około 90 sekund. W przypadku profesjonalisty generującego około 450 watów na odcinku 40 km daje to wzrost prędkości o około 1,3 km/h, czyli zysk czasowy wynoszący około 80 sekund. Przytoczone wyniki również pochodzą z badań duetu Knupe–Farmer. Doskonale więc widać, że zarówno profesjonalista, jak i amator skorzystają na zastosowaniu dysku.

Zamiana przedniego koła na wysoki stożek (w porównaniu ze zwykłym kołem treningowym) oszczędzi 50 gramów siły, co przełoży się na zysk około 30 sekund na dystansie 45 km. Tutaj jednak nie można się za bardzo zagalopować, ponieważ przednie koło znajduje się w osi obrotu kierownicy, czyli będąc bardziej podatnym na podmuchy wiatru jest o wiele mniej stabilne.

Artykuł ukazał się w magazynie „Triathlon” będącego częścią miesięcznika „Bieganie” w grudniu 2017 roku.

el Kapitano

el Kapitano

editor

el Kapitano. Marynarz. Triathlonista. Więcej w zakładce "o mnie".

2 komentarzy

  1. WojtekJG

    Przy kaskach coś się porobiło i
    zjadło część pierwszego zdania i
    wkleiło sekcję o kołach. I wyszedł
    trochę misz-masz 😉

Napisz komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *