Opmerkelijk, die opwinding in de media afgelopen week. Sven Kramer zou al in het ‘revolutionaire schaatpak’ voor de winterspelen geschaatst hebben tijdens het NK, en hij ging als de brandweer – door dat pak. Erben Wennemars droeg het pak ‘toevallig’ ook. Op zijn respectabele leeftijd is hij wel niet meer het grootste sprintkanon van het schaatsveld, maar ‘toevallig’ wel het grootste PR kanon.
Tja. Ik heb toch wel mijn vraagtekens bij dit nieuws (Kramer zelf ook trouwens ). Ik vraag me af of die toptijd van Kramer eigenlijk niet een heel andere oorzaak had. En de vraag knaagt: waarom had Wennemars eigenlijk zo’n pak?
Techniek
Voor zover ik schaatsen begrijp, gaat het heel grof om twee dingen. 1: zoveel mogelijk kracht omzetten in snelheid, en 2: die snelheid vervolgens zo min mogelijk verliezen aan wrijving. Innovaties genoeg, in beide gebieden. Bij 1 bijvoorbeeld de klapschaats, waarmee de kracht van de afzet effectiever in snelheid wordt omgezet en bij 2 vooral het schaatspak, dat de luchtweerstand enorm heeft verminderd. Want deel 2 gaat vrijwel alleen over luchtweerstand, (nog erger dan bij zonneracen), want die is veel groter dan de glijweerstand van het ijzer.
Daar komt ie weer, de formule voor de luchtweerstand 🙂 :
Daarin is ρ de luchtdichtheid en staat v voor de snelheid van de schaatser. CD is de weerstandscoëfficiënt -waarover zo meer- en A het frontale oppervlak. De luchtweerstand is dus rechtevenredig met het frontale oppervlak. Ergo: laag zitten.
Twee doorbraken
De discussie over schaatspakken is eigenlijk een discussie over CD, de weerstandscoefficent. Dat is een maat voor hoe makkelijk (dus zonder veel energieverlies) lucht om de schaatser heen kan stromen, en de schaatssport kent daarbij twee grote doorbraken. De eerste was de invoering van het straksluitende pak door Franz Krienbühl in 1974. Hij werd in eerste instantie uitgelachen, maar dat werd anders toen de Noren het in 1976 overnamen en 1,2,3 en 4 werden bij het EK. Door dat pak, zakte de CD-waarde fors. En dus, omdat het een lineair effect heeft, de weerstand ook. Dat was de eerste grote sprong.
Gladder is niet beter
De tweede grote sprong was het inzicht dat gladder niet altijd beter is. Na de introductie van de eerste moderne pakken was de ontwikkeling tot 1997 gericht op steeds gladdere pakken. Maar de deskundigen vragen zich nu ernstig af of ze daar wel beter van werden. De stromingsleer stelt dat een stroming de minste wrijving heeft als ze laminair is, dat wil zeggen in nette laagjes rond het object stroomt. Het onderste laagje lucht, dat contact maakt met het object, wordt het meest afgeremd en remt dan zelf het laagje erboven en zo verder. Het resultaat is een nette geleidelijke snelheidsverdeling, zoals in het plaatje hieronder.
Turbulent
Helaas is dat profiel niet eeuwig houdbaar: naarmate de lucht langer langs een object stroomt wordt het snelheidsverschil tussen de laagjes groter, tot het moment wordt bereikt dat de lucht ‘het niet meer trekt’. De stroming slaat dan om en wordt turbulent, en de weerstand neemt met een grote sprong toe. Dat kun je tegengaan met zo glad mogelijke pakken, daarmee kun je de omslag naar turbulent zo lang mogelijk uitstellen. Van 1974 tot 1997 was dat de denkrichting.
Alleen: dat is maar de helft van het verhaal. Want naast een turbulente stroming is er nog een veel erger probleem: loslating. Dan zegt de stroming eigenlijk ‘ja doei’ en volgt het object helemaal niet meer. De stroming gaat gewoon ‘zijn eigen ding doen’. Dat levert nog veel meer weerstand op dan turbulentie.
De crux in dit verhaal: turbulente stromingen later minder snel los dan laminaire. En dus is het soms slimmer om een turbulente stroming te hebben op de juiste plek.
Schaatsstrips van Nagano
En dus kwamen Leo Veldhuis en Nando Timmer (jawel, TU Delft) in 1997 met een innovatie: ‘de schaatsstrips van Nagano’. Die waren revolutionair omdat de gedachte erachter was: we streven niet naar een laminaire stroming, maar we willen op precies het goede punt een turbulente stroming, zodat de stroming niet (of later) loslaat. De strips zaten op het hoofd en op de benen, om er voor te zorgen dat de stroming daar zolang mogelijk om hoofd en benen bleef aanliggen, en zo een zo laag mogelijke CD te krijgen. Dat scheelde volgens de windtunnelmetingen gemiddeld 5%, te vertalen in 0,5 seconden per rondje. Mits die strips exact op het goede punt zitten (zo maar lukraak strips plakken zoals sommige schaatsers daarna deden heeft geen zin).
Slim turbulent?
Vlot daarna werden ze verboden, maar dat gaf niet: het uitgangspunt voor schaatspakken was ermee dramatisch veranderd. De vraag was niet meer ‘zo glad mogelijk’ zoals tot 1997, maar nu ‘hoe zorg ik ervoor dat de stroming op de goede plekken omslaat naar turbulent’. Het pak begon te ontstaan uit verschillende soorten stoffen met op strategische plekken ruwe en gladde stoffen om de stroming zo optimaal mogelijk te maken.
Individueel
Terug naar zondag: reed Kramer nu echt in een revolutionair pak? Volgens een van de grondleggers van deze revolutie waarschijnlijk niet (scroll naar 22 min). De rek is er volgens Nando Timmer intussen wel uit, echte winst valt nu vooral te halen door pakken individueel te optimaliseren. Het maakt nogal uit of je enorme Gianni Romme-kuiten hebt, of van die Falco Zandstra-spijkerbenen (voor de wat oudere liefhebbers).
Pak of luchtdichtheid?
Ja maar, zul je nu zeggen, ‘die Kramer reed 12.46! Vijf seconden boven zijn wereldrecord!’. Klopt. Maar kwam dat door het pak? En in de bovenstaande formule zit nog een lineaire variabele, namelijk de luchtdichtheid. Die is afhankelijk van de luchtdruk en van temperatuur. De laagste luchtdichtheid krijg je bij hoge temperaturen en lage luchtdruk. En weet je nog? Het was het weekend voor ‘de storm’, EN het was uitzonderlijk warm. De barometer (luchtdruk) donderde die dag naar waardes onder de 1000 hpa, en dat weekend bereikten we temperaturen van rond de 20 graden.
En dat scheelt zo een paar procent minder luchtweerstand, het zou best wel 0,3 seconden per ronde kunnen schelen. Dat zou 7,5 seconden zijn op de 10 km. Tel dat op bij 12.46,96 en je komt op 12.54,46. Een uitstekende tijd, maar ruim boven zijn eigen baanrecord van 12.49,88.(ook gereden bij minder dan 1000 hpa trouwens, maar wel op een koude winterdag (feb 2007).
Dat roept wel de vraag op: Hadden we zonder ‘de storm’ deze pakkenhype ook gehad? En in het kielzog: waarom had die Wennemars eigenlijk zo’n pak aan?. Volgens hemzelf omdat ie even een pak nodig had. Echt? Een klein deel van mij denkt ‘omdat ie zo vaak bij DWDD zit’.
Michel
