Aero-Geheimnisse für Zeitfahrräder

Inhalt:

• Mythos entlarvt: Warum "tiefer" nicht automatisch "schneller" bedeutet

• Der "Shoulder Shrug": Dein 15-Watt-Geheimnis für "Free Speed"

• Das Prinzip "Löcher schließen"

• Dein Helm ist kein Hut: Er ist ein Schutzschild für deine Schultern

• Fazit und Empfehlung

  
  

Dieses Thema liegt mir schon seit langer Zeit am Herzen. Warum?

• Weil ich in den letzten Jahren unglaublich viel darüber gelernt habe, was dich als Radfahrer aerodynamisch schneller macht.

• Es freut mich riesig, wie groß das Interesse ist und wie viel Tipps ich weitergeben kann.

• Mir macht es einfach Spaß, die Thematik zu erklären – vor allem seitdem es Geräte gibt, die genaue Messungen ermöglichen.

• Ich mein Studium der Luft- und Raumfahrttechnik endlich praktisch anwenden kann.

Ich bin mir zu 100 % sicher, dass in diesem Beitrag für jeden von euch ein paar interessante Erkenntnisse dabei sind. Ich selbst war mehrmals von der Höhe der Ergebnisse überrascht.

Vielleicht schließen einige diesen Blog gleich wieder, weil es viel zu lesen ist. Das musst du selbst entscheiden, aber mehr Wattgewinn pro "Lese-Minute" – und das für null Euro – kann ich dir nicht bieten.

Welchen genauen aerodynamischen Gewinn du womit erreichst, kann ich dir leider nicht pauschal mitteilen, da das Thema zu individuell ist. Aber ich verspreche dir: Du wirst Bilder von Zeitfahrern und auch dich selbst auf Fotos künftig mit ganz anderen Augen sehen.

Kapitel 1: Was macht mich schneller?

Meistens wird diese Frage mit einer „tiefen Position“ beantwortet. „Tief“ bedeutet hier eine große Überhöhung – also der Höhenunterschied zwischen Sattel und Lenker bzw. beim Zeitfahrrad den Unterarmschalen. Diese Überhöhung variiert meist zwischen 5 cm und 15 cm, wobei der Durchschnitt bei unseren bisher verkauften Zeitfahrrädern bei etwa 11,5 cm liegt.

Oft ist diese Überhöhung durch physische Grenzen limitiert, wie den Hüftwinkel oder den Nacken (Halswirbelsäule, Genick, Nackenmuskulatur). Wer noch mehr „Aero“ will, versucht meist, noch tiefer zu kommen. Aber ist das wirklich der richtige Weg?

Für ein schnelles Zeitfahren sind drei Bereiche wichtig:

1. Aerodynamik

2. Muskuläre Leistungsfähigkeit

3. Komfort

Die Gewichtung variiert je nach Dauer. Bei kurzen Rennen zählt die muskuläre Leistung mehr, bei einer Langdistanz (z. B. 180 km) wird der Komfort entscheidend. Die Aerodynamik ist jedoch bei allen Rennlängen außerordentlich wichtig. Dein Ziel ist es also, die Aerodynamik zu verbessern, ohne Leistung und Komfort zu opfern. Ich zeige dir, wie das geht.

Kapitel 2: Verbesserung der Aerodynamik

Durch eine größere Überhöhung reduzierst du deine Luftangriffsfläche (die projizierte Stirnfläche), die wir als „A“ bezeichnen. Bei einem tief gebeugten Rennradfahrer beträgt sie ca. 0,4 m².

Ein Rechenbeispiel: Vergrößerst du die Überhöhung um 2 cm, reduziert sich die Luftangriffsfläche maximal um ca. 2 % (bei einer Schulterbreite von 40 cm). Leider ist eine größere Überhöhung biomechanisch oft mit einer Leistungsreduzierung verbunden, weil Muskelleistung und Komfort leiden – das wurde schon oft bewiesen und in Studien veröffentlicht.

Was also tun? Der Luftwiderstand hängt proportional von der Luftangriffsfläche (A) und dem Strömungswiderstandskoeffizienten (Cw-Wert) ab.

Da die Werte proportional sind, reduziert eine 2%ige Verringerung der Fläche A auch den Luftwiderstand um 2 %. Aber: Nicht nur eine kleine Fläche, sondern auch ein kleiner Cw-Wert macht dich schneller.

Einfach gesagt: Widerstandsfläche = Cw x A.

Ist dieses Produkt gering, bist du bei gleicher Leistung schneller. Profis vergleichen daher oft ihren CwA-Wert (oder CdA-Wert, Cd für Coefficient Drag).

Kapitel 3: Was ist der Cw-Wert und wie können wir ihn reduzieren?

Der Cw-Wert variiert zwischen 0,01 und 2,5 und hängt von der Form ab. Du reduzierst ihn durch Strömungsoptimierung: Die Luft muss möglichst hindernisfrei und „sanft“ um den Körper geleitet werden.

Beispiel

Ein Rohr (Zylinder) hat einen Cw-Wert um 1,0. Formst du dieses Rohr in eine Tropfenform um, sinkt der Wert auf 0,2 – das ist eine Reduzierung des Widerstands um 80 %! Um denselben Effekt allein über die Verkleinerung der Fläche (A) zu erreichen, müsstest du das Rohr um 55 % verdünnen (z. B. von 30 mm auf 13 mm).

Diese Erkenntnis wird bei Rahmen, Aero-Lenkern und Laufrädern genutzt. Am Zeitfahrrad hat fast jedes Rohr einen strömungsgünstigen Abgang nach hinten.

Leider gilt das oft nicht für die Naben. Manche Hersteller nutzen immer noch „Cola-Dosen“-Naben, die den doppelten Widerstand einer schmalen Aero-Nabe (wie unsere ZFX Nabe) haben.

Du siehst: Mit einer Formveränderung (Cw-Wert) lässt sich oft mehr erreichen als mit der bloßen Verkleinerung von A (z. B. durch extreme Überhöhung). Form schlägt niedrige Lenkerhöhe!

 Es macht keinen Sinn, mit Kopf und Schultern tiefer als der höchste Punkt am Rücken zu gehen.

Fazit: Eine Verbesserung der aerodynamischen Form verringert den Luftwiderstand auf dem Zeitfahrrad oft leichter als eine größere Überhöhung.

Kapitel 4: Wie können wir (der Athlet) den Cw-Wert reduzieren?

Den Cw-Wert zu verbessern ist komplex (Staugebiete, Grenzschichten, Wirbelzonen etc.). Bei einem Fahrer auf dem Rad ist eigentlich nur eine Messung möglich. Hier hilft moderne Technik: zuverlässige Leistungsmesser (z. B. QUARQ), Staudruckmessgeräte (AeroPod), Beschleunigungssensoren und Software.

Unterhalb des Radcomputers ist das Staudruckmessgeräte (AeroPod) montiert.

Wir nutzen den AeroPod schon länger. Die Daten sind mittlerweile so genau, dass Unterschiede von 3–4 Watt (CdA-Unterschiede von 0,01) messbar sind. Damit konnten wir Unterschiede zwischen Positionen und Extension-Einstellungen nachvollziehen.

Kapitel 5: Schließe die „Löcher“

Eine möglichst geschlossene Form von den Händen bis zur Hüfte verkleinert den CdA-Wert signifikant.

Dazu müssen die Unterarme nach oben angewinkelt werden. Optimal ist es, wenn die Hände die Nase berühren. Dafür musst du die Länge der Extensions und deren Winkel anpassen. Oft müssen auch die Armpads 1-3cm höher gesetzt werden. Das verringert zwar die Überhöhung (und vergrößert A), aber der Gewinn durch die bessere Form überwiegt. Zudem verbessert das deine muskuläre Leistung und den Komfort – eine Win-Win-Situation.

Für Triathleten sind hier sehr aerodynamische Formen möglich. Für Zeitfahren nach UCI-Regeln gibt es Einschränkungen, um die Vergleichbarkeit der athletischen Leistung zu wahren (z. B. beim Stundenweltrekord).

Die UCI-Beschränkungen sind u.a.:

• Armschalen max. 15° angewinkelt.

• Höhenunterschied Mitte Armschale zu höchstem Punkt der Ausleger max. 10–14 cm.

• Sattelspitze min. 5 cm hinter dem Tretlager (Ausnahmen möglich).

Trotz dieser Regeln sind sehr aerodynamische Positionen möglich, wie die Steigerung der Durchschnittsgeschwindigkeit im 4000m Bahnzeitfahren von 58 km/h auf knapp 60 km/h zeigt. Das sind Welten und nur mit einer Verbesserung der Aerodynamik erreichbar.

Kapitel 6: Zieh deine Schultern zu den Ohren

Der „Shoulder Shrug“ ist eine der effektivsten Methoden, um den Luftwiderstand drastisch zu senken, ohne das Rad umzubauen.

Eine weitere (aber sichtbehindernde) Methode ist das „Turtling“ (Kopf hinter den Händen verstecken), was meist nur bei hohen Geschwindigkeiten sinnvoll ist.

Warum wirkt der Shoulder Shrug? Der Körper verursacht ca. 70–80 % des Luftwiderstands.

• Verkleinerung der Stirnfläche (A): Schultern hoch, Kopf tief = du machst dich schmaler.

• Verbesserung des Strömungsverlaufs (Cw): Normalerweise gibt es eine Lücke zwischen Helm-Unterkante und oberem Rücken, die wie ein Bremsfallschirm wirkt. Durch das Hochziehen der Schultern füllst du diese Lücke, der Helm liegt quasi auf den Schultern auf, und die Luft strömt sauber ab.

Die Ausführung:

• Schultern hoch: Aktiv zu den Ohren ziehen.

• Kopf runter: Nur so weit, dass du die Straße gerade noch siehst (nicht zu tief, sonst steht das Helmende im Wind).

• Schulterblätter zusammenziehen (bzw. locker lassen) - die Brustwirbelsäule senkt sich Richtung Oberrohr. Zusätzlich und wenn möglich die Schulterköpfe zu den Ohren ziehen, um die Breite zu verringern.

Nachteile:

Es ist anstrengend für Nacken und oberen Rücken und muss trainiert werden (beginne mit 1–2 Minuten). Ein „Reminder“ (Signalton oder Tape zwischen den Schultern) kann helfen, es nicht zu vergessen. Zudem musst du die Augen/den Kopf verdrehen, um etwas zu sehen.

Test: Wenn du auf dem Auflieger liegst, zieh dich wie eine Schildkröte in den Panzer zurück. Wenn dein Helm deinen Nacken oder oberen Rücken berührt, machst du es meist richtig.

Ein Video von Specialized (Link) zeigt, dass der Shrug ca. 15 Watt „gratis“ bringt. Manchmal muss dafür der Lenker höher gestellt werden. Auch der Anzug kann bis zu 20 Watt Unterschied machen.

Kapitel 7: Unterarme zusammenhalten

Ein geringer Abstand der Ellenbogen verbessert die Aerodynamik ebenfalls. Auch hier wird vor allem ein „Loch“ (hinter den Armen) verkleinert. (Übrigens: Ein „Bierbauch“ spart aus demselben Grund ca. 6,1 Watt, weil er das Loch zwischen Armen und Bauch schließt – aber das ist wohl keine echte Empfehlung!).

Armschalen mit hohem Rand helfen dir, die Arme zusammenzuhalten, ohne dass deine Muskulatur das allein leisten muss. Ein Test mit einem Partner zeigt: Wenn jemand deine Ellenbogen zusammendrückt, entlastet das deine Muskulatur sofort. Die schnellsten Zeitfahrer nutzen deshalb fast alle hohe Aero-Armschalen.

Kapitel 8: Aero-Armschalen

Wenn die Unterarme passend in den Schalen liegen, wird das Vorderrad stabilisiert. Das ist bei Wind sehr angenehm. Du kannst die Ausleger loslassen und die Hände übereinanderlegen, was weitere aerodynamische Vorteile bringt. So erreichst du eine bessere Aero-Form, mehr Komfort und ein stabileres Rad.

Kapitel 9: Als Letztes kommt der Aero-Helm

Hast du die beste Körperhaltung, muss der Helm diese Form fortführen. Die Regel bleibt: Das Loch zwischen Kopf und Rücken muss geschlossen werden, um Verwirbelungen und Unterdruck zu vermeiden.

Der POC TEMPUR Aero-Helm ist hier ein Beispiel: Optisch gewöhnungsbedürftig, aber aerodynamisch genial, da er den Luftstrom widerstandsarm auf Schultern und Rücken leitet.

Aero-Testing auf der Radrennbahn

Moderne Helme und ihre Technik:

1. Schultern: Moderne Helme sind unten breit („Flügel“), um die Luft um die „aerodynamische Katastrophe“ Schulter herumzuleiten.

2. Cocoon-Effekt: Helm und Körper sollen verschmelzen. Der breite Helm dichtet den Raum zum Nacken fast hermetisch ab, wenn du den Kopf senkst und die Schultern hochziehst.

3. Toleranz: Neue, breitere Formen sind fehlerverzeihender als alte, lange „Tropfen-Helme“, die bei Kopfbewegungen wie eine Bremse wirken. Manche neuen Modelle haben sogar eine „Nase“, um die Luftströmung früh zu teilen.

4. Sicht: Große Visiere ermöglichen trotz tiefer Kopfhaltung eine gute Sicht.

Wichtig: Der Helm ist das Werkzeug, der „Shoulder Shrug“ ist die Technik, die es aktiviert. Ohne Shrug bringt auch der beste Helm wenig.

Kapitel 10: Fazit und Empfehlung

Ein Freund hat mit diesen Verbesserungen seine STRAVA-Rekorde auf ca. 10 km um bis zu 25 Sekunden verbessert – so sehr, dass drei Fahrten als „unglaubwürdig“ markiert wurden, bis er die Log-Dateien einsendete.

Du hast hoffentlich erkannt: Eine maximal große Überhöhung an der physischen Grenze ist nicht das Ziel. Besser ist die aerodynamische Verbesserung der Form. Dafür brauchst du ein Zeitfahrrad mit ausreichenden Einstellmöglichkeiten (austauschbare Extensions und Armschalen). Extreme Integrationen sind oft zu limitierend. Da der Fahrer 80 % des Widerstands ausmacht, sind 1–3 Watt Gewinn durch den Rahmen weniger relevant als deine Körperposition.

Zum Abschluss ein konkretes Beispiel von unserem Sohn (bei 45 km/h auf der Bahn):

• Aero-Armschalen + größerer Anstellwinkel der Unterarme (Loch zum Gesicht schließen): 15-20 Watt Gewinn (trotz 3 cm weniger Überhöhung!).

• Schultern zu den Ohren: weitere 10-15 Watt.

• Passender Aero-Helm: nochmals 10–15 Watt.

Ich teste gerade selbst auf unserem neuen Road+Gravel LAMBDA Twin Force Rennrad eine Aero-Position mit Auslegern, die mich ähnlich schnell macht wie auf einem Zeitfahrrad, und werde das auch im Duathlon testen. Ich bin gespannt!

Ich wünsche dir viel Spaß beim Testen!

Hier der Cross Wing Lenker mit Aero-Aufsatz und den Aero-Armschalen.

Reduzierung Luftwiderstand bei 45 km/h