Rennrad auf Geschwindigkeit optimieren

[Longo]

Das waren mal richtig schwere Aero-Laufräder aus Aluminium, in der 2. Hälfte der '80iger Jahren noch für Schraubkranz unter verschiedenen Lables vertrieben.

 

[DocEmmetBrown]

Hallo hier Doc,

und was ist aus dem Crosser mit Triaaufsatz geworden. Demnach zur Folge, wenn man das alles so liest hatte das Rad schon vor dem Umbau ein Gewicht von 10Kg. Plus Triaaufsatz dann 12Kg.

Ich habe allerdings die Erfahrung gemacht, daß es nicht unbedingt das Gewicht ist. Es muss rollen und zwar gut. Letztes Jahr auf Malle hatte ich 2 Leihräder. Das erste mit Carbonrahmen, fühlte sich allerdings recht schwer an. Auch beim anheben mit der Hand hatte ich den Eindruck, daß das ein Rad der schwereren sorte ist. Schätze auch mal so in etwa 10Kg.

Beim fahren allerdings macht es einen sehr guten Eindruck, erst mal ins rollen gekommen fuhr sich das Rad sehr angenehm. Das erst befürchtete Gefühl am Trikot festgehalten zu werden war überhaupt nicht vorhanden. Nein, es fühlte sich sogar eher so an wie mein eigenes. Obwohl das ca. 3 Kg. leichter ist.

Also die Frage nach dem Umbau eins Crossers, um es schneller zu machen würde ich mit "mach es schneller" beantworten. Ist dafür ein Triaaufsatz nötig. Ich denke nicht. Den braucht man um beim Timetrail eine gute Plazierung zu erreichen. Dazu gehört dann aber auch eine Zeitfahrkurbel und ein Aerorahmen.

Um beim Rennradfahren das Gefühl zu bekommen schnell zu fahren braucht es erstens eine gute körperliche Verfassung und ein Material was ein schnell fahren ermöglicht. Um an dem besagten Crosser das so hinzubekommen würde ich einen Laufradsatz wählen, der um einiges leichter ist. Zudem sollte er Reifen haben die eben gut rollen. Z.B. einen 25er 4000S. Zudem noch Sitzposition und Lenkerhaltung optimieren.

Mit diesen Maßnahmen bin ich dann bei ca. 9Kg Radgewicht (frage mich allerdings wa wiegt der Themenstarter)

Dann die Arme aus dem Wind und los.

Montiert mal Stollenreifen auf ein 6,5Kg Rad. Das ist genauso Kakk...... es rollt einfach nicht.

Doc

 

[DidiZ]

Damit nicht jeder gleich den Appeltauer kaufen muß, hier mal 'ne Kurzrechnung zum Laufradgewicht: http://www.radplan-delta.de/rennradtechnik/rollende_koerper.html

Herr Appeltauer hat den statischen Fall für eine konstante Geschwindigkeit bei konstanter Steigung untersucht. Das ist der einfache Fall, der für Triathlon oder Einzelzeitfahren gilt.

Beim Fahren mit dem RR v.a. in einer Gruppe oder bei der Verfolgung oder bei welliger Strecke oder bei vielen Ampelstopps/Straßenkreuzungen oder usw. ändert sich die Geschwindigkeit ständig. Dazu muss man ständig das Trägheitsmoment der LR überwinden. Die absolute Masse der LR ist dabei sicherlich (s.o.) vernachlässigbar, das Trägheitsmoment aber nicht. Das Dumme an diesem Trägheitsmoment ist nur, dass es nur über ein Ringintegral in Zylinderkoordinaten zu berechnen oder aber zu messen ist. Im Prinzip wird an der Kassette mittels einer Kette ein Gewicht angebracht, welches das LR beschleunigt. Viel Gewicht am Felgenrand (= hohes Trägheitsmoment) bedingt eine geringe Beschleunigung, eine leichte Felge eine höhere Beschleunigung.

Das mit dem Trägheitsmoment kann man wunderbar auf seinem Drehstuhl im Büro ausprobieren. Am besten man hat noch zwei schwere Aktenordner in den Händen. Man hält die Arme und Ordner am Körper (kleines Trägheitsmoment) und versetze sich in Rotation. Dann strecke man die Arme aus (großes Trägheitsmoment) - und siehe da, man dreht sich langsamer...
Das ist es, was man beim RR Fahren spürt. Der Fahrer, der nun beim Herausbeschleunigen aus einer Kurve besser beschleunigen kann, nimmt dem Windschattenlutscher mit den schweren LR u.U. die entscheidenden Meter ab.
Wenn man fährt, addieren sich diese Meter bei jedem Beschleunigungsvorgang. Am Ende der Strecke habe ich dann eine höhere Durschschnittsgeschwindigkeit erzielt.

Für die maximal erreichbare Geschwindigkeit in der Ebene und selbst bei Steigungen haben schwere LR tatsächlich (fast) keine Relevanz. Da zählen nur die statischen Fahrwiderstände (Antriebsverluste, Rollwiderstand und Luftwiderstand).

Vgl. auch wikipedia:

Rotationsbewegung: Drehmoment = Trägheitsmoment mal Winkelbeschleunigung,

Translationsbewegung: Kraft = Masse mal Beschleunigung (Zweites Newtonsches Gesetz).

 

[Kees52]

Ist alles bekannte Materie.

Ich hole mein bericht noch mal nach vorn:

@JG
Die Einzige Teile die noch eine significante Einfluss auf die Beschleunigung haben sind die Felgen + Reifen.
Und significant heisst nicht gross sondern bemerkbar.
Das Effect eine leichte Felge ist 2x das Effect ein nicht rotierendes Teil.
Das heisst das Felgen die 125 Gramm pro Stuck weniger wiegen die selbe Auswirkung haben als die (kleine) Trinkflasche zuhause lassen...
Stellen wir Rad+Fahrer auf 80 kg, reden wir uber ein Unterschied von 0,4 %
Die andere genannte Teile kan man vernachlässigen.
DIe obengenannte Motorkraft wird auch nicht verschwendet aber kommt zurück ins System (kinetische Energie).
Nur Wiederstand reduzieren bringt Geschwindigkeit.
Diese Discussion hat's schon ofters gegeben.

Schwere felgen (und nicht zu vergessen: Reifen) sind bemerkbar aber wenn man abgehangt werd, werd man abgehangt auch mit Leichtere Laufräder.
Ich rede hier von Unterschiede Im Rennradbereich, klar werd es mit eine Laufradsatz von 4 kg statt 1,5 kg schwerer mitzuhalten wenn ofters beschleunigt werden muss....

 

[DocEmmetBrown]

Hallo hier Doc,

das ist doch alles nur Theorie. Wie sieht das denn in der Praxis aus. Und was ist dann wenn alles super abgestimmt, aber man ist trotz dem abgehängt worden? Klar kann man alles errechnen und es ist auch logisch. Natürlich ist das auch deutlich spürbar, wenn man Laufräder mit 3Kg denen mit 1Kg vergleicht. Es ist auch nachzuvollziehen wenn die eine oder andere Auswahl von Laufrädern Aerodynamisch einen Unterschied von 1 Watt ausmachen, man eher Müde wird.

Zudem hat sich hier ein Fadenzählerthema gebildet auf die Frage hin wie kann ich meinen Crosser schneller machen. Wie die Frage nun gemeint ist, ist auch nicht erörtert worden. War der Crosser schon vorher schnell und es gab nur den subjetiven Eindruck das er langsam ist. War das Rad mit 10Kg zu schwer um schnell zu sein. Was ich bezweifle.

Zweitens woran liegt das denn das ein Rad schnell ist. Klar ein wenig Technik sollte schon sein. Nicht zu schwere Laufräder und Reifen die sehr gut rollen. Zudem noch eine aerodynamische Haltung (Unterlenker) ist von Vorteil.

Und jetzt kommt da noch was. Der Antrieb. Es gibt aber Fahrer die können auch mit viel viel Technik nicht schnell fahren, weil die Power nicht da ist. Wer kann denn wie lange schnell fahren. Sagen wir Schnitt 35kmh. Das ist schon eine Herausforderung. Ich meine alleine, ohne zu lutschen. Ganz alleine eine Strecke von 50km Länge. Also immer knapp vor der Kotzgrenze bleiben und ab und zu noch ein wenig mehr. Und kurz vor dem Kot.... wieder nachlassen.

Doc

 

[usr]

das ist doch alles nur Theorie. Wie sieht das denn in der Praxis aus.

In der Praxis macht das fahren auf einem agilen Rad mit leichten Laufrädern einfach mehr Spaß, dadurch trainiert man häufiger und ist am Ende auch in der Ebene schneller

 

[DocEmmetBrown]

Wieder eine Theorie, mag bei dir funktionieren. Bei anderen wieder nicht. Ich habe auch ein Rad der Sorte. Bei mir entscheide ich aber immer so Rennrad zu fahren wie ich Zeit dafür habe. Das ist je nach Verpflichtungen bei dem einen anders als bei dem anderen.

Doc

 

[Amigo]

Das ist keine Theorie, sondern ein Exempel. Man kann noch so gut messen, am Ende misst man eben doch oft nur Mist, wenn man andere Ursachen völlig außer acht lässt. Der Faktor Mensch ist unberechenbar.

 

[DocEmmetBrown]

Eben, was soll der Mist.

ich fahre doch nicht Rennrad mit dem ständigen Gedanken, Mensch jetzt die Arme und Beine rasieren dann bin ich um den Faktor 0,000001 besser, schneller, agiler.

Ich fahre Rennrad um den Kopf klar zu bekommen, nicht um ihn zu zermartern. Ich fahre weil es Spass macht das rauschen der Räder zu hören. Ich freue mich wenn ich mich so fühle, als ob ich mich verbessert habe (subjektiv). Ich habe Spass an der Technik. Es ist toll immer was neues zu probieren, aber ich empfinde es nicht als technische Herausforderung wenn der Wind von vorne kommt, sondern eher Physikalisch.

Doc

 

[DidiZ]

Eben, was soll der Mist.

ich fahre doch nicht Rennrad mit dem ständigen Gedanken, Mensch jetzt die Arme und Beine rasieren dann bin ich um den Faktor 0,000001 besser, schneller, [...]

Doc

Ein Faktor < 1 ist aber eine Verschlechterung, oder habe ich im Mathematikunterricht etwas verpasst?
Ich denke eher nicht. Wenn das hier das Niveau des technischen Anteils des Threads ist, wundert mich hier nichts mehr.

 

[Kees52]

Ja, du hast was verpasst.
Du meinst ein factor <1.....

 

[DocEmmetBrown]

Genau den

ich meine damit das es möglicherweise messbar ist aber nicht an allen Tagen funktioniert.

Doc

 

[jader]

Können wir nochmal kurz zusammenfassen, was wir alles machen müssen, um das CX des TE schneller zu bekommen?

1. Aerodynamik des Fahrers verbessern!
   Bedeutet: Sitzposition auf dem Rad, Aerodynamischer Zeitfahrlenker mit Armauflagen, weit nach vorne und unten reichender (verstellbarer) Vorbau, nach vorn gekröpfte Sattelstütze.
2. Trainieren und Sitzposition optimieren. Es nützt nix, am Cw zu feilen und dann nicht mehr vernünftig atmen zu können
3. jetzt kommt erst mal lange nix, was entscheidenden Einfluss hat...
4. immer noch nix
5. Einteiliger, eng anliegender Zeitfahranzug, Überschuhe
6. Scheibenrad hinten
7. ...

 

[WilliW]

Ach je, kurz in Wikipedia reinschauen, reicht leider nicht, um diese Zusammenhänge richtig zu verstehen (und sie dann auch noch anderen nahebringen zu wollen).

Herr Appeltauer hat den statischen Fall für eine konstante Geschwindigkeit bei konstanter Steigung untersucht. Das ist der einfache Fall, der für Triathlon oder Einzelzeitfahren gilt.

Die konstante Geschwindigkeit und die konstante Steigung ist NICHT das Kriterium für die Aussage, ob Trägheit allgemein eine Rolle spielt oder nicht. Das Kriterium ist, ob ich durch Bremsen die im translatorisch im Gesamtsystem und rotatorisch in den drehenden Teilen gespeicherte mechanische Energie i"vernichte" (korrekt: in Wärme umwandle).

Beim Fahren mit dem RR v.a. in einer Gruppe oder bei der Verfolgung oder bei welliger Strecke oder bei vielen Ampelstopps/Straßenkreuzungen oder usw. ändert sich die Geschwindigkeit ständig. Dazu muss man ständig das Trägheitsmoment der LR überwinden. Die absolute Masse der LR ist dabei sicherlich (s.o.) vernachlässigbar, das Trägheitsmoment aber nicht.

Das ist zum Teil wahr, zum Teil falsch und in der Summe irreführend.

• Richtig ist die Aussage zu den Ampelstopps: Hier wird durch Bremsen die mühsam eingebrachte und rotatorisch/translatorisch gespeicherte Energie "vernichtet". Das ist ein klarer Nachteil.
• (Halb-)Falsch ist die Aussage zur welligen Strecke und zum Fahren in der Gruppe: Das, was ich zum Beispiel bei welliger Strecke beim Beschleunigen bergab an Energie aufbringe und rotatorisch/translatorisch speichere, steht mir beim Reinfahren in die nächste Steigung zur Verfügung und lässt meine Geschwindigkeit nicht ganz so schnell abfallen wie bei den Fahrern mit den leichteren Rädern. In der Summe gleicht sich der Effekt insofern vollkommen aus, dass die vom Fahrer insgesamt aufgebrachte Energie die gleiche ist. Nur zeitlich gibt es einen Unterschied: Mit dem schwereren Laufradsatz muss ich mich nach der Kuppe beim Beschleunigen etwas mehr anstrengen, mit dem leichteren Laufradsatz hingegen beim Reinfahren in die nächste Steigung. Nochmal: Solange ich nicht durch Bremsen die kinetische Energie in Wärme umwandle, habe ich durch eine größere Trägheit keine Verluste.

Das Dumme an diesem Trägheitsmoment ist nur, dass es nur über ein Ringintegral in Zylinderkoordinaten zu berechnen oder aber zu messen ist. Im Prinzip wird an der Kassette mittels einer Kette ein Gewicht angebracht, welches das LR beschleunigt. Viel Gewicht am Felgenrand (= hohes Trägheitsmoment) bedingt eine geringe Beschleunigung, eine leichte Felge eine höhere Beschleunigung.

Ein Trägheitsmoment kann eigentlich nicht "dumm" sein und lässt sich in diesem Fall auch ganz wunderbar berechnen bzw. nähern. Nach der Formel "Masse x Abstand_zum_Drehpunkt^2" braucht man eigentlich nur Felge, Mantel und Schlauch zu betrachten und dafür einen mittleren Radius annehmen. Der Fehler, den man macht, ist gering. Wenn man unbedingt möchte, kann man noch die Speichen mitnehmen und betrachtet zwei gegenüberliegende Speichen als druchgehenden dünnen Stab, für den es selbstverständlich auch eine Formel gibt. Dabei wird man sehen, dass die Speichen keine Rolle spielen (und die Nabe schon gar nicht).

Der vielleicht einscheidende Punkt: Betrachtet man nur die Masse von Felge, Schlauch und Mantel, dann kann man mit wenigen Umformungen, den ganzen rotatorischen Kram eleminieren und kommt von

F = m_gesamt * dv/dt + J*domega/dt
zu
F "ungefähr gleich" (m_gesamt + m_Felge + m_Schlauch +m_Mantel )*dv/dt
(Siehe auch http://www.rennrad-news.de/forum/threads/laufradtuning.77476/#post-1654460 , aber die Suchfunktion ist ja außer Mode gekommen)

Die Formel zeigt, dass sich die Gesamtträgheit aus der Gesamtmasse PLUS (m_Felge + m_Schlauch +m_Mantel) ergibt. Da Schlauch, Mantel und Felge in der Gesamtmasse bereits enthalten sind, zählen also die sich drehenden Teile doppelt. Nicht mehr und nicht weniger.

Ein Zahlenbeispiel: Nehmen wir ein 8kg Rennrad, bei dem Felge, Schlauch und Mantel vorne und hinten zusammen 2kg wiegen. Dieses Rennrad rotatorisch und translatorisch zu beschleunigen ist äquivalent zur rein translatorischen Beschleunigung einer einfachen Masse von 8kg+2kg=10kg. Setze ich vorne und hinten eine um 100g leichtere Felge ein, dann habe ich ein 7,8 kg schweres Rennrad mit 1,8kg drehenden Teilen und es entspricht der translatorischen Beschleunigung einer 7,8kg + 1,8kg = 9,6kg schweren Masse.

Für diese quantitativ ausrechend genaue Betrachtung braucht es keine Ringintegrale. Selbst die exakte Betrachtung wäre möglich, ist aber unnötig.

Die Bedeutung dieser Betrachtung muss jeder für sich selbst einschätzen: Der Unterschied in dem obigen Beispiel zwischen 10kg und 9,6kg sind immerhin 4%. Auf das Gesamtgewicht von Fahrer und Rad von vielleicht 80kg sind es dann nur noch 0,5%. Um genau so viel schneller laufen bei gleicher Leistung des Fahrers Beschleunigungsvorgänge ab. Was das heißt, ist ja in den oben verlinkten Betrachtungen von Radplan-Delta korrekt dargestellt.

Dass das zahlenmäßig nur für Radprofis bzw. ambitionierte Amateure relevant ist, liegt auf der Hand. Andererseits ist nicht abzustreiten, dass man das durchaus spüren kann und dass das schneller beschleunigenden Rad zu einem höheren Spaßfaktor führt.

Das mit dem Trägheitsmoment kann man wunderbar auf seinem Drehstuhl im Büro ausprobieren. Am besten man hat noch zwei schwere Aktenordner in den Händen. Man hält die Arme und Ordner am Körper (kleines Trägheitsmoment) und versetze sich in Rotation. Dann strecke man die Arme aus (großes Trägheitsmoment) - und siehe da, man dreht sich langsamer...

Das ist insofern ein schlechtes Beispiel, weil es suggeriert, hier ginge Energie verloren. Tatsächlich bleibt die Energie gleich und bleibt gespeichert. Und die gespeicherte Energie hat sogar einen (kleinen) Vorteil, wenn ich mit Schwung in eine Steigung reinfahre und das Rad nicht ganz so schnell langsamer wird, s.o.

Das ist es, was man beim RR Fahren spürt. Der Fahrer, der nun beim Herausbeschleunigen aus einer Kurve besser beschleunigen kann, nimmt dem Windschattenlutscher mit den schweren LR u.U. die entscheidenden Meter ab.
Wenn man fährt, addieren sich diese Meter bei jedem Beschleunigungsvorgang. Am Ende der Strecke habe ich dann eine höhere Durschschnittsgeschwindigkeit erzielt.

Ja, das ist genau die Situation, in der ein weniger träges Rad eine Vorteil hat, da hast Du vollkommen recht. Allerdings muss man eben auch die Zahlenwerte betrachten, die im Radplan-Delta-Link dargestellt sind. Dort kann man den typischen Vorteil in Watt nachlesen und der bewegt sich bei einem schnellen Antritt im Bereich von 2W. Das ist nicht viel. (Wobei bei Radplan-Delta vergessen wurde, dass das Laufrad translatorsich und rotatorisch bewegt wird)

Für die maximal erreichbare Geschwindigkeit in der Ebene und selbst bei Steigungen haben schwere LR tatsächlich (fast) keine Relevanz. Da zählen nur die statischen Fahrwiderstände (Antriebsverluste, Rollwiderstand und Luftwiderstand).

Vgl. auch wikipedia:

Rotationsbewegung: Drehmoment = Trägheitsmoment mal Winkelbeschleunigung,

Translationsbewegung: Kraft = Masse mal Beschleunigung (Zweites Newtonsches Gesetz).

Bei der Steigung ist natürlich zu berücksichtigen, dass das schwerere Laufrad den Berg hochgetragen werden will und da spielt das Gewicht natürlich schon eine Rolle.

 

[406heijn]

Schade, dass ich schon ein Glas Wein aufhabe, da kann ich die Ausführungen nicht gebührend würdigen.
Hört sich gut an und ist auch soweit nachvollziehbar, ist ja keine Raketentechnik.

"Ringintegral" werd ich mir für den nächsten Stammtisch merken. Das hat was.

 

[rr-mtb-radler]

Können wir nochmal kurz zusammenfassen, was wir alles machen müssen, um das CX des TE schneller zu bekommen?

1. Ein RR kaufen
2. das war's

 

[DocEmmetBrown]

Oder,
1. Rennrad kaufen
2. Doktorarbeit machen (Ringintegral)
3. Nee lieber nicht.

Es ist ein interessantes Thema. Fürwahr. Allerdings benötige ich nicht die Auswirkungen die damit erreicht werden. In der Formel1 ist das in etwa genauso. Wenn der Motor noch mit 110° Kühlung auskommt bist du schneller als die die das nicht können. Der jenige der sich damit so intensif befasst, dem kann ich nur ein grosses Lob aussprechen. Da ich in meinem Berufsleben täglich mit ähnlichen Dingen konfrontiert bin, kann ich das nach Feierabend nicht gebrauchen.

Doc

 

[Kees52]

4.Kontakt aufnehmen mit Herr Dr. F. Cancellara für einen Werkstatt der die Einbau eines Motorchens machen kann.

 

[Ulle2000]

Wenn das Rad zu leicht ist, gibt es dir wenig Feedback, heißt du hast einen ultraleicht Hobel unter deinem Hintern den du kaum merkst.

Ich würde mit dem 10kg Rad fahren/trainieren, nach einer gewissen Zeit kannst du dann das Gewicht optimieren in kleinen Schritten und testen.
Hinzukommt, dass das Mehrgewicht dir beim Training dienlich sein wird!

 

[Kees52]

Mehrgewicht kostet alzo mehr leistung?