Ribbels houden luchtstroming langer vast

Met de klapschaats zou per ronde minstens een seconde winst te behalen zijn. Nu, zo'n tien jaar na die eerste mooie beloften, is die innovatie gemeengoed in het wedstrijdschaatsen....

Van onze verslaggever

AMSTERDAM

Door op benen en hoofd lange ribbelstroken te plakken, is per ronde een halve seconde winst te halen, stellen de bedenkers, dr. ir. Leo Veldhuis en ir. Nando Timmer, stromingsdeskundigen van de Technische Universiteit in Delft. In theorie overigens op basis van windtunnelonderzoek. In de praktijk, tijdens wedstrijden, is de vinding namelijk nog niet beproefd.

De echte tegenstander van de wedstrijdschaatser is de luchtweerstand. Wrijving met het ijs vormt twintig procent van de weerstand die een schaatser ondervindt, de resterende tachtig procent komt van de luchtweerstand. De meeste tijdwinst is te behalen door daaraan te sleutelen.

De oplossing van de ingenieurs is simpel: vijf plakstroken, niet breder dan een centimeter en zo'n dertig centimeter lang. Vier daarvan op de onderbenen, aan zowel de binnen- als de buitenkant en een strook op het hoofd. Op de plakstroken zitten in de lengterichting, van knie naar enkel, anderhalf millimeter hoge ribbels, met een speciale vorm. 'Die ribbels maken dat de luchtstroming beter tegen het been blijft plakken', zegt Veldhuis.

Het been van een schaatser is een soort cilinder, waar tijdens het schaatsen aan beide kanten lucht langs stroomt. Die stroming laat halverwege het been los en gaat daar van een mooie, gladde - laminiare - stroming over in een turbulente met chaotische wervelingen die extra weerstand geven.

'De ribbels op de stroken verstoren dit patroon waardoor de luchtstroming het been pas later los laat', aldus Veldhuis.

'De schaatser ondervindt daardoor vijf procent minder weerstand. Dit is een ondergrens, tot vijftien procent reductie lijkt haalbaar. Dat hangt sterk af van het postuur en de houding van de schaatser. Strips kunnen per ronde een tijdwinst opleveren van tweetiende tot een halve seconde.'

Het ribbelmateriaal voor de schaatsstrips wordt veel gebruikt bij modelonderzoek in windtunnels en bijvoorbeeld op zweefvliegtuigen. Ook daar houdt het stripmateriaal een gladde, laminiare stroming langs de vleugels zo lang mogelijk in stand.

De Delftse aërodynamici hebben hun vinding beproefd met de zogeheten Openstraal Windtunnel, in feite een flinke buis. Daarmee is een mooie - goed-gedefinieerde - luchtstroming te maken. De proefpersoon staat in die stroming op een beweegbaar schotje voor de meer dan twee meter grote opening van het luchtkanon. Met rekstrookjes wordt de druk gemeten die de lucht op het schotje plus schaatser uitoefent.

De onderzoekers hebben vorig jaar de proeven uitgevoerd met vijf topschaatsers: Marnix ten Kortenaar, Gianni Romme, Rintje Ritsma, Bart Veldkamp en Annamarie Thomas.

De experimenten zijn gedaan bij een windsnelheid van twaalf meter per seconde, wat vergelijkbaar is met de windweerstand tijdens een 10-kilometerrit.

De stoorstrips worden aangebracht op de onderbenen. Het aërodynamisch voordeel daarvan is in de windtunnel op de TU-Delft eenduidig vastgesteld. Stoorstrips aan weerszijden van de bovenbenen en de armen leveren volgens Veldhuis eveneens een weerstandsreductie op, maar de meetresultaten zijn op dit punt echter nog niet eenduidig. Meer onderzoek is nodig, vindt Veldhuis, onder meer om de precieze plaats van die strips op de armen te bepalen.

De weerstandsreductie van de ribbelstrips treedt bij alle snelheden op. Het te verwachten tijdsvoordeel per ronde is vermoedelijk het grootst op de tien kilometer, wanneer de rijder zelf het minst beweegt, en het minst verstorend werkt op de luchtstroming. Op de korte afstanden wordt veel bewogen. Een sprinter zwaait bijvoorbeeld vaak met zijn armen, om extra kracht te zetten en om in balans te blijven.

Veldhuis: 'Zwaaien met de armen is funest voor de luchtweerstand. Wanneer een schaatser een arm voortdurend beweegt, ondervindt hij zestien procent meer weerstand; met twee armen is dat zelfs vijftig procent meer.'

De minste weerstand ondervindt een schaatser in een zo laag mogelijke zit en wanneer de armen in de richting van de luchtstroming liggen.

Dit is te realiseren door de handen op de billen te leggen in plaats van op de rug. Daar is op te trainen, maar zo'n houding is niet altijd even praktisch.

Of de ribbelstrips de komende weken tijdens de Olympische Spelen in Nagano zullen worden gebruikt, is nog de vraag. Om te voorkomen dat rijders met allerlei ingenieuze kappen aan rijden, staat in de internationale reglementen dat het aanbrengen van zogeheten 'spoilers' - letterlijk vertaald stromingbedervers - verboden is.

'Onze stoorstrips zijn dat formeel gezien ook', geeft Veldhuis toe. De Delftse onderzoeker wijst echter op enige jurisprudentie. 'De afgelopen jaren hebben Canadese rijders en ook enkele Nederlandse schaatsers gereden met schaatspakken waar eveneens ribbels op waren aangebracht. De internationale schaatsunie is daar niet tegen opgetreden', aldus Veldhuis.

'Ze hadden echter geen enkel aërodynamisch voordeel omdat ze op de verkeerde plaats zaten en in de verkeerde richting', voegt hij er wat lacherig aan toe.

Mochten Nederlandse rijders van ribbelstrips gebruik willen maken, dan kan dat. Veldhuis heeft afgelopen zondag, op verzoek van Nederlandse officials, een lading strips met het vliegtuig naar Nagano gestuurd. 'Goed voor twintig schaatspakken.'

Broer Scholtens

Meer over