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Was ist Kammtail Virtual Foil?

KVF (Kammtail Virtual Foil) ist ein unkonventionelles aerodynamisches Rohrprofil, das die Vorteile von Tragflächenprofilen auf eine fahrradspezifische Plattform übertragt, die leicht und steif ist und auch bei Seitenwind beste Ergebnisse liefert. KVF ist das Ergebnis eines neunmonatigen Ingenieursprojekts mit dem Ziel der Entwicklung einer Tragflächentechnologie für geringere Geschwindigkeiten.

Durch die Konstruktion von Rahmen und Komponenten im stromlinienförmigen Tragflächendesign wird eine erhebliche Reduzierung des Luftwiderstands erreicht. Im Gegensatz zu einer herkömmlichen tropfenförmigen Tragfläche aber ist KVF ein innovatives Design mit hinten abgeflachtem Profil. Dieser Ansatz verleiht dem Rahmen nicht nur erheblich bessere aerodynamische Eigenschaften, sondern erhöht außerdem die Seitensteifigkeit, verringert das Gewicht, sorgt für eine höhere Stabilität bei Seitenwinden und ermöglicht dank zusätzlicher vertikaler Nachgiebigkeit ein komfortableres Fahren.

Welche Vorteile bietet KVF?

Die Konstruktion von Tragflächenprofilen für Fahrräder erfordert ein hohes Maß an Kreativität, da die traditionellen Designs für Flugzeuge und Autos die Eigenheiten der Fahrradaerodynamik nicht berücksichtigen. Die relativ geringe Geschwindigkeit und Beschleunigung von Fahrrädern macht sie anfälliger für Umweltfaktoren wie Seitenwinde und erfordert eine Technologie, die vorrangig auf die Verbesserung der Gegenwindaerodynamik abzielt. Baulich bedingt verfügen Rahmenrohre über ein hohes Maß an Krümmung und kombinierte Strömungsinteraktionen, was den Entwicklungsprozess eines wirklich aerodynamischen Designs noch weiter erschwert.

Während eine Tragfläche normalerweise zu einer spitzen Hinterkante mit Tropfenform ausläuft, zeichnet sich das Kammtail-Design durch eine abgeflachte, eckige Hinterkante aus. Dadurch wird einerseits die Steifigkeit erhöht und andererseits das Verhalten eines viel längeren, tragflächenartigen Profils imitiert.

Tragflächen werden anhand ihrer Streckung (Verhältnis von Spannweite zu mittlerer Flächentiefe einer Tragfläche) oder anhand der relativen Fläche zwischen der Gesamtbreite und dem Profil eines Rahmens oder einer Komponente definiert. Je größer die Streckung einer Tragfläche, desto kleiner ist auch der auf sie wirkende Luftwiderstand. Allerdings muss man, wie bei so vielen Dingen im Leben, auch hier einen Kompromiss eingehen, da sich eine steigende Streckung nachteilig auf Stabilität, Gewicht und Steifigkeit auswirkt. Darüber hinaus besagt das strenge Reglement der UCI, Dachverband des professionellen Radsports, dass das maximale Verhältnis des größten Rohrquerschnitts zum kleinsten Rohrquerschnitt nicht mehr als 3:1 betragen darf.

Treks Ingenieure haben die Lösung gefunden

Erklärtes Ziel der Trek-Ingenieure war es, die aerodynamische Performance einer hohen Streckung mit einem kompakten und leichten Profil zu verknüpfen, das außerdem steif und stabil war und die UCI-Vorschriften erfüllte. Ingenieursveteran Doug Cusack tat sich dafür mit Neuzugang Paul Harder zusammen, um geeignete Plattformen für ein fahrradspezifisches Tragflächenprofil zu untersuchen. „Tragflächenprofile für Fahrräder wurden damals branchenweit mithilfe eines veralteten Ansatzes entworfen, der sich ausschließlich an Flugzeugtragflächen orientierte“, erinnert sich Paul. „Für mich hatte das eine aber nichts mit dem anderen zu tun, sodass ich mich im Rahmen meines ersten ‚echten Forschungs- und Entwicklungsprojekts‘ entschied, Tragflächenprofile aus der reinen Fahrradperspektive zu untersuchen.“ Um dabei so viele Designs wie möglich testen zu können, überlegte sich das Team neue Möglichkeiten zur Anwendung von Verfahren der numerischen Strömungssimulationen (CFD – Computational Fluid Dynamics), um 3D-Zeichnungen im virtuellen Windkanal testen zu können. Dank dieses effizienteren Ansatzes war Trek in der Lage, mehr als 80 verschiedene Formen zu testen, eine Zahl, die im Windkanal niemals möglich gewesen wäre. Doug überlegte dann, dass ein Abflachen der Hinterkante eines Tragflächenprofils möglicherweise zu einer drastischen Verbesserung der aerodynamischen Effizienz führen könnte. Die Ergebnisse, die das Team während der CFD-Tests dieser Designs erhielt, sollten bahnbrechenden sein. KVF war geboren.

Das neue Design löste ein fundamentales Problem vorheriger Plattformen: Tragflächenprofile an Fahrrädern weisen im Vergleich zu einer gestreckteren Flugzeugtragfläche eine sehr hohe Krümmung auf. Außerdem wirkt auf Fahrräder ein viel größerer Gierwinkel (also der Winkel zwischen dem wahrnehmbaren, oftmals unbeständigen und von der Seite kommenden Wind und der Bewegungsrichtung des Fahrrads). Und mit steigendem Gierwinkel erhöht sich auch die (ungewollte) Seitwärtsbewegung des Fahrrads. Das wiederum beeinflusst die Haftung der Luft an der Tragflächenwand, was zu Verwirbelungen führt und folglich einen hohen Widerstand erzeugt und die Stabilität verringert. Das abgeflachte Design des KVF löst dieses Problem der Krümmung, indem die beanspruchtere Vorderseite des Tragflächenprofils unverändert bleibt, während die spitz zulaufende Hinterkante, der in fahrradspezifischen Anwendungen ohnehin eine geringere Rolle zukommt, beseitigt wird. Winde strömen wie bei einem traditionellen Design um die Vorderseite der Tragfläche und bleiben dank abgeflachter Hinterkante und verringerter Krümmung auf dieser Bahn. Diese Lösung funktioniert sogar so gut, dass sich der Performance-Vorteil von KVF mit steigendem Gierwinkel und stärkeren Seitenwinden sogar noch erhöht.

Im Gegenwind verhält sich KVF wie eine 8:1-Streckung, erfüllt aber gleichzeitig die 3:1-Regelung der UCI. Die Form kann auf praktisch jede Oberfläche am Fahrrad angewandt werden, einschließlich Gabelscheiden, Unterrohr, Sattelrohr, Sitzstreben und Lenker. Die im Vergleich zur herkömmlichen tropfenförmigen Tragfläche bautechnisch bedingte breitere Form von KVF sorgt aufgrund erhöhter Seitensteifigkeit außerdem für ein verbessertes Bike-Handling.

KVF wird einfach immer besser

KVF wurde ursprünglich als Teil eines größeren Projekts zur Konstruktion des schnellsten Bikes der Welt entwickelt. Nachdem der Machbarkeitsnachweis für das abgeflachte KVF-Design mithilfe einer CFD-Analyse positiv ausgefallen war, konstruierten unsere Ingenieure einen kompletten Prototyp und nahmen ihn für umfangreiche Tests in den A2-Windkanal in Mooresville, North Carolina, und später in den Windkanal in San Diego, Kalifornien. Die Ergebnisse waren überaus beeindruckend, und schon bald wurde aus diesem Prototyp das originale Speed Concept, Treks extrem erfolgreiche Triathlon-Plattform. Die Vorteile, die dieses Bike Triathleten bietet, waren so offensichtlich, dass das Ingenieursteam schon bald darauf damit begann, die Anwendung des KVF-Prinzips auf traditionelle Rennraddesigns auszuweiten.

Im Vergleich zu vorherigen Tragflächendesigns war KVF einfacher in die kompakteren Dimensionen traditioneller Rennradrahmen zu integrieren, wodurch plötzlich vollkommen neue Konzepte an Aero-Rennrädern möglich waren. Das Madone, Treks aerodynamisches High-Performance-Rennrad, wurde 2013 mit der KVF-Technologie ausgestattet. Das Speed Concept wird seit seiner Einführung kontinuierlich verbessert und ist dank überarbeitetem KVF mit kleinerer Frontfläche und verringertem Luftwiderstand bei allen Gierwinkeln heute schneller als je zuvor. Auch das 2016 Madone profitiert von einem verbesserten Design, bei dem KVF ein integrales Element des Rahmens bildet. Treks Ingenieure werden auch weiterhin neue Möglichkeiten dieser beeindruckenden Technologie – die mittlerweile auch an Komponenten wie Lenkern erfolgreich zum Einsatz kommt – untersuchen.

Hat sich die Technologie bewährt?

Seit der Enthüllung dieser bahnbrechenden Technologie durch die Trek-Ingenieure hat das KVF-Design eine große Schar an Nachahmern gefunden. Und obwohl wir uns geehrt fühlen, dass so viele Wettbewerber KVF-ähnliche Designs übernommen haben, werden wir auch in Zukunft weiter daran arbeiten, die Möglichkeiten dieser ausgeklügelten Technologie voranzutreiben und die unverkennbaren Vorteile für den Fahrer zu optimieren. Laut Paul ist „das KVF-Design eine hochentwickelte Technologie, und vage Kenntnisse über die Konstruktionsprinzipien von KVF und bloße Theorie sind nicht genug, um hochleistungsfähige KVF-Profile zu entwickeln.“ Das, wie es scheint, kann nur denjenigen überlassen werden, die es entdeckt und perfektioniert haben.

Erhältlich bei:

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