Luft- und Rollwiderstandsmessung: Effendi vs. Razz-Fazz Race

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Moderne Methoden zur Messung von Luft- und Rollwiderstand können sehr genaue Ergebnisse liefern. Bei richtiger Ausführung der Messung kann man Windkanal-Niveau erreichen. Hier berichte ich von einem ersten Versuch, diese Methoden anzuwenden.

In den letzten Jahren wurden zwei ähnliche Methoden vorgeschlagen, die aus Messungen auf freiem Feld (bei möglichst wenig Wind) sehr genaue Werte für Luft- und Rollwiderstandsbeiwert liefern können. Die Methoden nutzen beide den Fakt, dass beim mehrmaligen Befahren einer Testrunde die Höhe und damit die potentielle Energie am Ausgangspunkt der Runde gleich ist.

Die Methoden, die ich verwendet habe sind
Für beide Methoden muss die Antriebsleistung bekannt sein, so dass sie am besten anzuwenden sind, wenn man einen Leistungsmesser hat. Man kann aber, insbesondere mit der VE-Methode, auch einfache Ausrollmessungen auswerten, da bei Ausrollmessungen die Leistung ebenfalls bekannt ist (0 Watt).

Details zur Messung:
  • Ich bin auf einer ca. 830m langen Asphaltbahn mit beiden Rädern mehrere Runden gefahren, wobei ich die Geschwindigkeit von ca. 10 bis 50 km/h variiert habe. Die Variation ist wichtig, um gleichzeitig Roll- und Luftwiderstandsbeiwert zu bestimmen. Bei niedriger Geschwindigkeit dominiert der Rollwiderstand, bei hoher der Luftwiderstand.
  • Die Daten wurden mit Garmin Edge705, GSC-10 und kalibrierter SRM-Messkurbel aufgenommen (Datenrate 1/sec). Zusätzlich habe ich die Geschwindigkeit und Höhe noch mit einem Unilog-Datenlogger aufgenommen, da ich der Geschwindigkeitsmessung der Edge705/GSC-10-Kombi nicht so vertraute (die stimmte aber!).
  • Beide Räder wurden am selben Tag auf derselben Strecke und mit derselben SRM-Kurbel getestet. Die Kleidung war ebenfalls gleich (und so wie auf den Bildern).
  • Wetter: 16°C, 1011 hPa, Wind unter 0.5m/s, trocken
    # Effendi RLR26: 27.5°
  • Razz-Fazz Race: Reifen Stelvio 451x28 (6.8 bar), Conti GP4000 (6.1 bar), Gewicht inkl. Fahrer 91 kg, Sitzwinkel 25°, Tretlagerüberhöhung 29 cm, Lenkerbreite 39.5 cm (mitte-mitte)
  • Effendi: Reifen Stelvio 406x28 (8 bar), Stelvio 559x28 (8 bar), Gewicht inkl. Fahrer 95.1 kg, Sitzwinkel 27.5°, Tretlagerüberhöhung 24.5 cm, Lenkerbreite 50.5 cm (mitte-mitte)

Ergebnisse:
  • Für den Razz-Fazz Test habe ich einen Plot mit den wesentlichen Meßdaten angehängt. Die Kurve der virtuellen Höhe in den 11 gefahrenen Runden ist darunter gezeigt. Man erkennt, wie gut aus den scheinbar stark streuenden Daten Informationen extrahiert werden können: Die virtuellen Höhenprofile der Runden stimmen gut überein. Die maximale Höhendifferenz von ca. 1 m über die ganze Runde erscheint realistisch. Auch die Position des "Hügels" stimmt mit der Wirklichkeit überein. Die VE-Methode liefert ein deutlich besseres Höhenprofil als der auf 0.1m genau messende barometrische Höhenmesser des Datenloggers.
  • Die aus den Fahrten mit den beiden Methoden bestimmten CwA und Crr-Werte sind in der angehängten Tabelle aufgefüht. Beide Auswertungsmethoden liefern vergleichbare Ergebnisse. Insbesondere die Messungen mit dem RazzFazz zeigen, welche Genauigkeit erreichbar ist. Run2 mit Effendi sollte nicht beachtet werden (Geschwindigkeit nicht ausreichend variiert). Die Auswertung beim RFR habe ich zum Vergleich auch einmal mit den ungenauen Geschwindigkeitsdaten aus der GPS-Messung gemacht. Bei Nutzung eines robusten Differenzen-Quotienten sind die Ergebnisse überraschenderweise nicht anders als für die genauen Geschwindigkeitsdaten.
  • Das Effendi ist deutlich langsamer als das RFR. Es gibt drei Gründe:
    1. Die Reifen rollen schlechter. Dies ist etwas überraschend, da der Luftdruck beim RFR etwas zu niedrig war. Der Hauptunterschied dürfte durchs Hinterrad kommen (Stelvio vs. Conti GP4000).
    2. Die Stirnfläche ist größer (0.305 m² vs. 0.274 m²). Zur Bestimmung der Stirnfläche habe ich die Photos mit Fiji ausgemessen. Trotz Korrektur der Verzerrung könnte der Fehler noch gut 5% betragen, d.h. die CwA-Werte in der Tabelle sind genau, aber in die Cd-Werte geht der Fehler der Stirnflächenmessung ein.
    3. Der Luftwiderstandsbeiwert Cw (Cd) ist höher (0.764 vs. 0.687). Hier dürften sich viele kleine Details wie unterschiedliche Tretlagerüberhöhung, Aeroprofil- vs. Rundrohrgabel, Messerspeichen vs. Normalspeichen bemerkbar machen.

Viele Grüße und gutes Verdauen!

David
 

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Ja, da kommt einiges zusammen! Interessante Sache, die ja die typischen Annahmen (28" rollt besser als 26", kleinerer Sitzwinkel ist aerodynamischer) bestätigt. Sowas sollte ich auch mal machen...
Was mich noch interessiert: Hast Du Unterschiede in Deiner eigenen Leistungsentfaltung sehen können? D.h. auf welchem Rad kriegst Du mehr Watt auf die Kurbel?

Danke für die Mühe, ich schätze sowas sehr und wenn noch mehr Leute das machen, dann kriegt man mit der Zeit auch mal eine grössere Datengrundlage zusammen...
 
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Hallo David,

mMn müssen die beiden Räder noch genauer betrachtet werden. Die Form der Sitzschale am RFR ist auch im Schulterbereich flacher als die am Effendi. Die Kettenführung des Leertrums ist am RFR viel einfacher gemacht (Effendi zweimal umgelenkt).
Ich fahre RF IV und Effendi RLR (als Alltagsrad). Wenn man es überhaupt vergleichen mag, dann ist das RF im Schnitt ca. 2-3 km/h schneller als das RLR. Der Vergleich ist bei mir aber nicht ganz gerecht, weil die Räder verschiedene Zwecke erfüllen und entsprechend ausgestattet und eingestellt sind. Am Berg ist der Unterschied übrigens am kleinsten.

Häns
 
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AW: Luft- und Rollwiderstandsmessung: Effendi vs. Razz-Fazz Race

Ja, da kommt einiges zusammen! Interessante Sache, die ja die typischen Annahmen (28" rollt besser als 26", kleinerer Sitzwinkel ist aerodynamischer) bestätigt. Sowas sollte ich auch mal machen...
Das RFR hat ein 571-Hinterrad, also nicht 28". Das Vorderrad ist aber größer als beim Effendi, 451 vs 406.
Was mich noch interessiert: Hast Du Unterschiede in Deiner eigenen Leistungsentfaltung sehen können? D.h. auf welchem Rad kriegst Du mehr Watt auf die Kurbel?
Ein Unterschied ist nicht messbar. Die Schwankungen der Tagesform sind größer.
Danke für die Mühe, ich schätze sowas sehr und wenn noch mehr Leute das machen, dann kriegt man mit der Zeit auch mal eine grössere Datengrundlage zusammen...
Ich würde mich freuen, wenn mehr Leute solide Messungen veröffentlichen würden. Mit der günstigen Verfügbarkeit von datenloggenden Fahrradtachos wäre das kein so großes Problem mehr. Selbst wenn man die Auswertung nicht allein hin bekommt, könnte man ja gut gemessene Daten veröffentlichen und sich helfen lassen...

David
 
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Ich hab das nie so genau gemessen wie David, sondern nur die Tachangaben am Radcomputer verglichen. Der Vorteil des RF gegenüber dem RLR am Berg ist kleiner wie der Geschwindigkeitsüberschuss auf ebener Strecke oder gar bergab.

Häns
 
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mMn müssen die beiden Räder noch genauer betrachtet werden. Die Form der Sitzschale am RFR ist auch im Schulterbereich flacher als die am Effendi. Die Kettenführung des Leertrums ist am RFR viel einfacher gemacht (Effendi zweimal umgelenkt).
Hallo Häns,

Die Umlenkung des Leertrums spielt große wesentliche Rolle (vielleich 2-3 Watt mehr Verlust). Damit dass man die Räder im Detail vergleichen muss, stimme ich voll mit Dir überein. Für ein richtig schnelles Rad gilt es viele Kleinigkeiten zu beachten, die dann in Summe zu deutlich messbaren Unterschieden führen.

David
 
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Hallo Häns,

Die Umlenkung des Leertrums spielt große wesentliche Rolle (vielleich 2-3 Watt mehr Verlust). Damit dass man die Räder im Detail vergleichen muss, stimme ich voll mit Dir überein. Für ein richtig schnelles Rad gilt es viele Kleinigkeiten zu beachten, die dann in Summe zu deutlich messbaren Unterschieden führen.

David

Ideal wäre SRM vorne und Powertap hinten... ich kann mir echt nicht vorstellen, dass die Umlenkverluste wirklich so gering sind. Aber vermutlich kann man das sogar irgendwie ausrechnen...
 
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Hallo David!
Ich würde mich freuen, wenn mehr Leute solide Messungen veröffentlichen würden. Mit der günstigen Verfügbarkeit von datenloggenden Fahrradtachos wäre das kein so großes Problem mehr. Selbst wenn man die Auswertung nicht allein hin bekommt, könnte man ja gut gemessene Daten veröffentlichen und sich helfen lassen...

wie paßt das damit zusammen:

In den letzten Jahren wurden zwei ähnliche Methoden vorgeschlagen, die aus Messungen auf freiem Feld (bei möglichst wenig Wind) sehr genaue Werte für Luft- und Rollwiderstandsbeiwert liefern können. Die Methoden nutzen beide den Fakt, dass beim mehrmaligen Befahren einer Testrunde die Höhe und damit die potentielle Energie am Ausgangspunkt der Runde gleich ist.

Die Methoden, die ich verwendet habe sind...

Für beide Methoden muss die Antriebsleistung bekannt sein, so dass sie am besten anzuwenden sind, wenn man einen Leistungsmesser hat. Man kann aber, insbesondere mit der VE-Methode, auch einfache Ausrollmessungen auswerten, da bei Ausrollmessungen die Leistung ebenfalls bekannt ist (0 Watt).

Bei einem Ausrolltest kann man logischerweise keine volle Runde fahren, deren Endpunkt gleichzeitig Startpunkt ist (potentielle Energie wieder gleich).
Wie soll man das also deiner Meinung nach machen, wenn man kein SRM hat?

Grüße
Heiko
 
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AW: Luft- und Rollwiderstandsmessung: Effendi vs. Razz-Fazz Race

Bei einem Ausrolltest kann man logischerweise keine volle Runde fahren, deren Endpunkt gleichzeitig Startpunkt ist (potentielle Energie wieder gleich).
Wie soll man das also deiner Meinung nach machen, wenn man kein SRM hat?
Man kann statt einer Runde auch dieselbe Strecke hin und zurück benutzen. Der Anfangspunkt der Hin-Ausrollstrecke sollte gleich dem Endpunkt der Rück-Ausrollstrecke sein. Eventuell reicht sogar GPS die Start-/Endpunkte genau genug zu finden oder man nutzt die Lap/Zwischenzeit-Funktion für eine manuelle Markierung während der Fahrt. Eine elegante Alternative ist, einen künstlichen "Berg" an den Anfang bzw. das Ende zu legen, z.B. ein Stück alten weichen Teppich, der für eine zusätzliche Abbremsung sorgt. Ich denke man sollte mindestens 3-5 mal hin und zurück messen.

David
 
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Man kann statt einer Runde auch dieselbe Strecke hin und zurück benutzen. Der Anfangspunkt der Hin-Ausrollstrecke sollte gleich dem Endpunkt der Rück-Ausrollstrecke sein.

...noch einfacher dürfte sein, sich den Start- und Endpunkt mit Kreide oder einem Gegenstand zu markieren und beim Ausrolltest am jeweiligen Endpunkt einfach etwas zu bremsen. Das Bremsen zeigt sich als "Berg" in dem VE-Diagramm.
 

eisenherz

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AW: Luft- und Rollwiderstandsmessung: Effendi vs. Razz-Fazz Race

... ich kann mir echt nicht vorstellen, dass die Umlenkverluste wirklich so gering sind.

Hallo!
Über alles wird der Unterschied zwischen den Zugführungen nicht so groß sein. Unter Vollast aber schon (Berg/ Tempowechsel). Mit meinem Baron war ich über die gleiche Distanz (162km) bei der gleichen RTF "nur" 1,5 km/h langsamer als mit dem RF.
Allein der Unterschied zwischen Kunststoffumlenkrolle, groß, am RF und Umrüstung auf 34 Kettenblatt als Umlenkrolle war "hinter RR bergauf herfahren" und "vorn mitfahren".

Ich finde es Klasse, dass David sich die Mühe gemacht hat solche "gefühlten" bzw. mit einfachster Messtechnik (Polar Kalorienmessung +Tacho) ausgeführten Vergleiche präziser zu unterfüttern.
Ich finde aber, das die Unterschiede "auf dem Papier" kleiner erscheinen als sie in der Realität sind. Es geht darum, wer vorn ist, das Gefühl der nahezu unmitelbaren Umsetzung der eigenen Kraft ohne von der geringen menschlichen Leistung unnötig etwas in irgendwelche Gummi/Kunstoffteile bzw. an der falschen Stelle elastische Rahmen zu verschenken. Wem das wurscht ist, der braucht kein Carbon.

Tschüss und danke an David
Jörg
 
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AW: Luft- und Rollwiderstandsmessung: Effendi vs. Razz-Fazz Race

Hallo!
Über alles wird der Unterschied zwischen den Zugführungen nicht so groß sein. Unter Vollast aber schon (Berg/ Tempowechsel). Mit meinem Baron war ich über die gleiche Distanz (162km) bei der gleichen RTF "nur" 1,5 km/h langsamer als mit dem RF.
Allein der Unterschied zwischen Kunststoffumlenkrolle, groß, am RF und Umrüstung auf 34 Kettenblatt als Umlenkrolle war "hinter RR bergauf herfahren" und "vorn mitfahren".

Ich finde es Klasse, dass David sich die Mühe gemacht hat solche "gefühlten" bzw. mit einfachster Messtechnik (Polar Kalorienmessung +Tacho) ausgeführten Vergleiche präziser zu unterfüttern.
Ich finde aber, das die Unterschiede "auf dem Papier" kleiner erscheinen als sie in der Realität sind. Es geht darum, wer vorn ist, das Gefühl der nahezu unmitelbaren Umsetzung der eigenen Kraft ohne von der geringen menschlichen Leistung unnötig etwas in irgendwelche Gummi/Kunstoffteile bzw. an der falschen Stelle elastische Rahmen zu verschenken. Wem das wurscht ist, der braucht kein Carbon.

Tschüss und danke an David
Jörg
naja, unter Volllast ist ja genau dann, wenn es interessant wird, oder? Wenn rumcruise kann ich das mit 25 oder 30km/h tun, das ist mir wurst. aber wenn es wirklich schnell gehen soll, dann zählt alles...
Wie ist das mit dem 34er Kettenblatt? Darf ich mir das wie eine kleine Kreissäge neben dem Unterschenkel vorstellen? :)
 
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AndyFroncioni

AW: Luft- und Rollwiderstandsmessung: Effendi vs. Razz-Fazz Race

That's a very complete post, lida.

I would also suggest trying out Aerolab, which is Golden Cheetah's virtual elevation module. Golden Cheetah is free software, available for Windows, Mac OS and Linux. It was built by a bunch of cycling geeks. Have a look: http://goldencheetah.org/

If you have any questions, please feel free to email me at me@andyfroncioni.com. I am the developer of Aerolab. Unfortunately, my German is extremely poor. :(

Nice work!

Cheers,

Andy Froncioni
 
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AW: Luft- und Rollwiderstandsmessung: Effendi vs. Razz-Fazz Race

If you have any questions, please feel free to email me at me@andyfroncioni.com. I am the developer of Aerolab.

Hi Andy,

Very interesting that you found my post here. We were already in contact before (moments of inertia of wheels).

I know and use your Aerolab in GoldenCheetah. That is a very nice option for people who don't want to dive deeply into complex Excel sheets or even work with Robert Chung`s R-scripts. What would be very cool is to add an option to fit only intervals instead of the whole ride and also a way to specify if the interval is of type circle or back-and-forth. I vaguely remember that you posted similar ideas but you obviously never found the time to implement it.

Best wishes
David
 
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AndyFroncioni

AW: Luft- und Rollwiderstandsmessung: Effendi vs. Razz-Fazz Race

Yes, hi again David. Very nice work here!

We have been working with better interval management but Golden Cheetah is now undergoing quite a revamp. So we'll wait it out until GC3.0 has hatched and then insert our interval management stuff.

Thanks!

Andy
 
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AW: Luft- und Rollwiderstandsmessung: Effendi vs. Razz-Fazz Race

Ich würde mich freuen, wenn mehr Leute solide Messungen veröffentlichen würden. Mit der günstigen Verfügbarkeit von datenloggenden Fahrradtachos wäre das kein so großes Problem mehr. Selbst wenn man die Auswertung nicht allein hin bekommt, könnte man ja gut gemessene Daten veröffentlichen und sich helfen lassen...

David
Hallo David,
habe immer noch dieses Posting von dir im Hinterkopf und außerdem, dass es immer noch keine Messungen vom Evo-R gibt - und natürlich ínteressiert es mich selbst auch sehr.
Ich habe hier GPS-Aufzeichnungen mit einer Aufkösung von 10m bzw. pro Sekunde, Höhenunterschied 1m, Länge ca. 1km.
Ich habe jeweils einen Auslaufversuch in beide Richtungen aufgenommen und außerdem einen mit maximalen Speed mit anschließenden Auslauf in beide Richtungen.
Leider waren die Windbedingungen nicht so ideal (Ostwind 2-3) und auch die Fahrbahnoberfläche ist nicht ideal glatt.
Für mich selbst mit meinen Möglichkeiten wäre eine Auswertung im Moment zu zeitaufwändig.
Meinst du eine Auswertung (und ggf. Veröffentlichung) wäre bei der Datenlage sinnvoll?

Falls ja, kann ich dir die Daten mailen, da man sie bei einer PN nicht vernünftig anhängen kann.

LG, Heinrich
 
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AW: Luft- und Rollwiderstandsmessung: Effendi vs. Razz-Fazz Race

Doch, habe inzwischen Kontakt. Mein Posting hier im Thread statt als PN war auch ein Versehen meinerseits.
Aber danke, diesen neuen Thread kannte ich noch nicht.
Sobald etwas Handfestes verfügbar ist, schlage ich vor, es in diesem neuen Thread zu veröffentlichen.
 
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