När vägen blir brant, försvinner då de aerodynamiska effekterna av drafting? Cyklist undersöker…
Det är inte svårt att föreställa sig scenariot: du är halvvägs uppe i Alpe d’Huez och försöker desperat hålla kontakten med ratten framför. Lungorna bränner, pulsen stiger, din kropp skriker efter andrum.
Så är det verkligen värt all denna ansträngning att hänga på när drafting under en klättring kanske bara ger de minsta fördelar?
De energibesparande effekterna av drafting på lägenheten är välkända, men de kvantitativa fördelarna med att ligga bakom ryttare på en stigning är relativt underrapporterade.
‘Det finns inte mycket objektiv data om detta, eftersom effekterna av utkast är svåra att studera,’ förklarar Damon Rinard, senior cykelteknolog på Cervélo.
‘Vi har vindtunnlar för att studera flygmotstånd på individuella ryttare, och velodromstudier för att mäta djupgående i en lagjakt – men att tillämpa det på bergen är svårt.’
Back to basics
Dags att gå tillbaka till grunderna. Summan av kardemumman är att aerodynamiska fördelar är beroende av hastigheten – som snabbt minskar när du går uppför.
‘Inom cykling är de tre krafterna som ska övervinnas luftmotstånd, rullmotstånd och gravitation, förklarar Matt Williams, aerodynamikspecialist på McLaren Applied Technologies.
'På plan mark går all kraft till att övervinna motstånd och rullmotstånd – men när du börjar gå uppför, ökar vikten som motstår rörelse ganska snabbt, säger han.
‘För en given ansträngning går du långsammare, eftersom du använder mer av den ansträngningen för att övervinna tyngdkraften och mindre på att faktiskt gå framåt.’
Och när hastigheten minskar, minskar också luftmotståndet. Detta kan uttryckas som: Fd=½ rv2CdA (där r=luftdensitet, v=hastighet, Cd=luftmotståndskoefficient och A=frontarea), vilket betyder att förhållandet mellan hastighet och luftmotstånd är exponentiellt.
‘Dragkraften är proportionell mot hastigheten i kvadrat, så kraften ändras mycket med alla hastighetsförändringar, förklarar Rinard.
'Vid typiska klättringshastigheter på 15 till 20 km/h har vindmotståndet redan sjunkit avsevärt, och vid cirka 12 km/h är det den punkt runt vilken vindmotståndet är ungefär lika med däckens rullmotstånd.'
Allt detta innebär att det finns mycket mindre utrymme för att spara energi genom att glida uppför en backe, eftersom kraften mot föraren är så mycket mindre.
‘Din hastighet faller ganska snabbt, så aerofördelarna minskar, säger Williams.
Totting it up
Så vilka energibesparingar finns på kullarna? "På lägenheten kanske du använder 300 watt för att övervinna aerodynamiska krafter, till exempel – och om du sparar en tredjedel av det genom att drafting är det 100 watt mindre", säger Williams.
Men på en 6%-gradient kan så mycket som 80% av energin användas för att motstå gravitation, med endast 10% mot luftmotstånd.
‘Om du bara använder 30 watt för att övervinna aerodynamiskt motstånd, även om du fortfarande sparar en tredjedel av det, sparar du bara 10 watt.'
De verkliga besparingarna kan faktiskt vara ännu mindre. "Att sätta siffror på det är det svåra", säger Rinard.
‘Det har uppmätts att drafting minskar effektbehovet med 30 % till 50 %, men det är vid normala, plana markhastigheter.
För klättring är kraften högre och hastigheterna lägre, så besparingarna i form av dragkraft är också lägre – men det är inte lätt att kvantifiera.’
Icke desto mindre säger David Swain, professor i träningsvetenskap vid Old Dominion University i Virginia, att det alltid är sannolikt att det kommer att bli någon effekt av utkast, hur mycket som helst.
‘Löpare gynnas tydligt vid 15 mph, eftersom de fyra minuter långa milen först bröts med hjälp av drafting, och de verkar gynnas även i maratontempo, säger han.
‘Det kommer att finnas en minskad energikostnad vid stigande hastigheter i cykling, så länge backen inte är så brant att den tvingar fram en gångtakt.’
Släcker ström
Och ju mer total kraft du kan lägga i systemet, eller ju lättare du är, desto större fördelar blir det – vilket förklarar varför proffsen håller sig så nära varandra i bergen.
'För de flesta av oss som går upp med 8 % stiger vi bara i 8 eller 9 km/h – och vid den hastigheten är fördelen försumbar, säger Tony Purnell, ingenjörsprofessor vid University of Cambridge och chef för teknisk utveckling på British Cycling.
‘Men om du går upp som Vicenzo Nibali är det en annan omständighet. Vid 20 km/h är det en påtaglig teknisk fördel.’
'När gradienten stiger över 5 % eller 6 %, är vad de kommer att spara litet, men det är den typ av belopp som cykeltillverkare skulle vilja spara i utrustningsdesign – så det är inte obetydligt, tillägger Williams.
‘Inom ramen för ett treveckors etapplopp letar professionella ryttare efter alla möjligheter att spara energi.’
Making gains
Proffsteam försöker nu bättre kvantifiera fördelarna med drafting genom att mäta den effektiva vindhastigheten över kroppen i re altid, vilket kan vara svårt att förutse i bergen.
‘Det som behövs, och som precis har blivit tillgängligt, är digitala lufthastighets- och vindriktningssensorer på cykeln, säger Rinard.
'Mavic har en vindsensor som de använder, och vi har ett instrument som heter Aerostick som mäter skenbar lufthastighet, vindriktning och förarens bana, effekt och hastighet, och registrerar det sekund för sekund.
‘Men den här tekniken är relativt ny under de senaste tre åren eller så, och de flesta data från den är fortfarande i privata händer.’
Det verkar verkligen som att drafting är vägen framåt – och det är utan att överväga de extra taktiska och psykologiska fördelarna med att kunna inleda en attack bakifrån, eller låta dina lagkamrater sätta farten.
‘Att ha ett vänligt hjul kan göra en avgörande skillnad psykologiskt, säger Purnell. "Och klättringar är sällan en stadig lutning - så du vill vara på någons hjul för de plattare bitarna, där det verkligen finns en betydande fördel."
För oss ensamma dödliga kan det finnas ett övervägande. "Du måste veta vad du är kapabel till, för att drafting betyder att hålla i samma hastighet som ryttaren framför dig", säger Purnell.
Håll dig i din egen takt
‘Folk säger ofta, "Klättra i din egen takt", och det är vettigt. Du kanske får en energifördel genom att drafting, men om det går för snabbt går du in i minus och blåser.’
För att uttrycka det i siffror, vid en lutning på 20 % kommer en genomsnittlig 70 kg förare som lägger ut 300 watt att gå drygt 6 km/h, då luftmotståndet är försumbart och draftningen är föga oroande jämfört med att helt enkelt behålla rörelse framåt.
Men Rinard tar förarens åsikt: "Det är alltid värt att drafta", avslutar han. "Och om du inte draftar, borde det finnas en anledning varför inte. Om det finns en mållinje att spurta till, eller en attack som ska göras, så är detta alla giltiga skäl.
‘Men utkast hjälper, om du inte har en anledning att låta bli. Även om det är ett litet belopp är det gratis, så varför inte ta det?’
