Forschungsprojekt Windkanal

Fahrradtests im Windkanal des Center for Wind and Earthquake Engineering (RWTH Aachen)

Ein Blick hinter die Kulissen der Aerodynamik-Optimierung

Die Aerodynamik spielt eine wichtige Rolle im Radsport – sei es bei einem Profi-Rennen oder beim ambitionierten Hobbyfahrer. Jeder noch so kleine Vorteil, den ein Radfahrer in Bezug auf Luftwiderstand erzielt, kann entscheidend sein. Ein spannendes Forschungsprojekt an der RWTH Aachen in Kooperation mit der Hogeschool Zuyd (Heerlen, NL) und Fokus:Diagnostik hat sich daher einem besonders innovativen Vorhaben gewidmet: der Untersuchung von Fahrrädern und Radfahrern im Windkanal. Ziel ist es, ein Montagesystem zu entwickeln, das es ermöglicht, Fahrräder in einem Windkanal zu testen, um ihre Aerodynamik unter realistischen Bedingungen zu messen. Gleichzeitig sollen Tests zur Optimierung von Rennbekleidung durchgeführt werden, die den Luftwiderstand minimieren.

Das Windkanal-Projekt: Von der Idee zum Prototyp

Der Windkanal, der für die Forschung verwendet wird, hat sich bisher auf den Test von Miniaturbauten und Brücken konzentriert. Prof. Frank Kemper, der Leiter des Windkanals, hatte schon lange die Idee, diese Technik auch auf Fahrräder zu übertragen. Durch die präzise Messung des Luftwiderstands von Fahrrädern und deren Fahrern könnten ganz neue Erkenntnisse zur Aerodynamik gewonnen werden.
Nils Wildeboer, Student an der Zuyd University of Applied Sciences (Studium Mensch und Technik | Biometrie), griff diese Idee auf und brachte sie in die Praxis. Gemeinsam mit Ingenieuren und Wissenschaftlern der RWTH Aachen arbeiten sie nun an einem Montagesystem, das es erlaubt, verschiedene Fahrradtypen wie Rennräder und Gravelbikes in einem Windkanal zu testen. Dabei sollen die Fahrräder nicht nur aerodynamisch getestet werden, sondern auch die Interaktion zwischen Radfahrer und Fahrrad spielt eine wichtige Rolle. Schließlich ist es der Fahrer, der die Energie aufbringt – und seine Körperhaltung beeinflusst den Luftwiderstand maßgeblich.

Der Prototyp: Vom Entwurf zur Realität

Aktuell befindet sich das Projekt noch in der Entwurfsphase. Verschiedene Konzepte für ein Montagesystem werden nun in einem Prototyp zusammengeführt. Ziel ist es, ein flexibles, aber präzises System zu entwickeln, das eine Vielzahl an Fahrradgrößen und -typen aufnehmen kann. Im nächsten Schritt wird der Prototyp aufgebaut und im Windkanal getestet, um zu sehen, welche Lösung sich am besten für die geplanten Anwendungen eignet.

Messung der Aerodynamik: Fahrräder und Radfahrer im Fokus

Sobald das Montagesystem einsatzbereit ist, beginnen die eigentlichen Tests. In einem ersten Schritt wird eine kleine Gruppe von Radfahrern, deren Körpermaße und Fahrstile möglichst ähnlich sind, im Windkanal getestet. Diese Athleten tragen verschiedene Rennbekleidungen von verschiedenen Herstellern. Ziel ist es, herauszufinden, welcher Anzug den geringsten Luftwiderstand bietet und damit die aerodynamische Effizienz des Fahrers maximiert.

Um sicherzustellen, dass die Radfahrer während der Tests stets in einer konstanten, optimalen Position bleiben, wird ein 2D-Bewegungserfassungssystem zum Einsatz kommen. Dieses System erfasst die Winkel wichtiger Gelenke (wie der Hüfte, des Knies und des Knöchels) und gibt den Radfahrern Echtzeit-Feedback zu ihrer Position. Auf diese Weise kann der Windkanaltest die Wechselwirkungen zwischen Position, Kleidung und Luftwiderstand präzise messen.