De toekomst is aan roboskater

IN AFLEVERING 48 van zijn weekjournaal op Internet bevindt Bart Veldkamp zich in Berlijn bij de wereldbekerwedstrijden, waar hij tiende werd op de 5000 meter, met een tijd van 6'43"96. Veldkamp denkt met weemoed aan 1989, toen hij ook in Berlijn was en Ben van den Burg de 5000 meter won in 7'09". ‘De zichtbare veranderingen in Berlijn na de Wendung staan symbool voor de grensverleggende veranderingen in het schaatsen met de komst van de klapschaats’, mijmert Veldkamp.

Om de komst van de klapschaats te vergelijken met de val van het communisme in Oost-Duitsland gaat misschien wat ver. Niet te ontkennen is dat er een revolutie heeft plaatsgevonden in de snelschaatssport. ‘Op gewone Noorse schaatsen zullen geen wereldrecords meer gereden worden’, zegt Jos de Koning, universitair docent bewegingswetenschappen aan de Vrije Universiteit. Hij heeft sinds 1986 meegewerkt aan de ontwikkeling van de klapschaats.
De klapschaats is een natuurlijk idee voor een bewegingswetenschapper. Een klassieke schaatser heeft, hoewel hij zich veel efficiënter voortbeweegt dan een loper, die tachtig procent van zijn energie gebruikt voor het rouleren van zijn benen, een groot nadeel. Bij een goede schaatstechniek zet je eerder af met je hak dan met je tenen. Tijdens het lopen en springen kun je je voet afrollen en zo nog een extra slinger geven met je tenen. 'Met de nieuwe klapschaats is het op dezelfde manier mogelijk de schaatsbeweging te verlengen’, legt de Koning uit. 'De schaatser kan zo zijn energie beter overbrengen op het ijs.’
De klapschaats is echter al niet meer de laatste vinding. Om de voet nog natuurlijker te laten afrollen werd in Groningen de zogenaamde Rotrax-schaats ontwikkeld, met zeven scharnieren die op ingenieuze manier samenwerken. De onderzoekers berekenden een tijdwinst van 1,4 seconde op de 1500 meter ten opzichte van de klapschaats. De voorspellingen werden echter niet waargemaakt door de topschaatsers, die daarom voorlopig vasthouden aan de klapschaats van de Vrije Universiteit.
Om hard te kunnen schaatsen heb je echter niet alleen goede schaatsen nodig, maar ook een harde ijsvloer. Om deze nog gladder te kunnen krijgen, is het handig om te weten waarom ijs zo weinig weerstand geeft als je er met scherpe ijzers op gaat staan. Dat probleem wordt nog niet goed begrepen door de natuurkundigen.
'Er zijn drie theorieën’, vertelt De Koning, die onderzoek heeft gedaan naar deze kwestie. 'De eerste theorie is dat door de druk van het ijzer op het ijs een klein laagje smelt. Op dit waterfilmpje zou de schaatser dan glijden. Deze theorie verklaart niet waarom we ook op ijs kunnen schaatsen dat kouder is dan tien graden onder nul. Bij dergelijke lage temperaturen is het gewicht van een normaal persoon namelijk niet meer toereikend om het ijs onder zijn schaatsen te laten smelten.’
Een tweede theorie is dat door wrijving van de schaatsen die over het ijs glijden, een minuscuul laagje ijs smelt. Ook deze zienswijze is volgens de Koning om vergelijkbare redenen onwaarschijnlijk. Zelf gelooft hij het meest in de derde theorie, die zegt dat het bovenste ijslaagje geen kristalstructuur heeft maar een vloeistofstructuur. Dit glijlaagje wordt dunner naarmate het ijs kouder is. 'Het snelste ijs is relatief koud en hard, met een glijlaag erop’, legt hij uit. Dergelijk ijs is ongeveer min zeven graden en kan nog sneller worden gemaakt door de kristalstructuur te verstoren, waardoor het gladde laagje dikker wordt. 'Dit is te bereiken met middelen die de oppervlaktespanning van ijs verlagen, zoals huis-, tuin- en keukenzeep’, vertelt de Koning. 'Elke ijsmeester heeft zijn geheimen.’
DE GROOTSTE natuurlijke tegenstander van de schaatser is echter de lucht. 'Als je je bewegingsnelheid verdubbelt, wordt de kracht die de lucht op je uitoefent vier keer zo groot en het vermogen dat de schaatser extra moet leveren acht keer zo groot’, rekent de Koning voor. 'Je zult er echter niet aan ontkomen om lucht opzij te moeten duwen’, zegt Frans Nieuwstadt, hoogleraar stromingsleer aan de TU Delft. 'Waar je wel iets aan kan doen, is aan de dode lucht die je achter je aan trekt. Het zogenaamde stayer-effect.’ Het effect waar wielrenners graag gebruik van maken door bij een andere coureur 'in het wiel’ te gaan zitten.
Met behulp van zigzagstrips op de benen en het hoofd kan dit stayer-effect gereduceerd worden. De strips veroorzaken kleinschalige wervelingen die ervoor zorgen dat de hoeveelheid dode lucht, ofwel het zog dat je meetrekt, kleiner wordt. De opgewekte werveltjes werken als kleine mixertjes die de 'dode lucht’ mengen met de omringende luchtstroom, met als gevolg dat de schaatser minder luchtweerstand voelt.
Dit mechanisme wordt al langer toegepast bij zweefvliegtuigen. Het idee om het ook bij schaatsers te gebruiken was aanvankelijk van de Delftse professor Dobbinga en werd nieuw leven ingeblazen door de onderzoekers NandoTimmer en Leo Veldhuis van de TU Delft. 'Er stond hier al jarenlang een been van een etalagepop, met een schaats in de vitrine’, vertelt Veldhuis. 'Op het been zat een draad genaaid. Een idee van Dobbinga, dat nooit de schaatsbaan haalde, mede omdat de resultaten niet zo goed waren als verwacht. Wij gebruikten geen draad maar zigzagstrips, zoals die op zweefvliegtuigen zitten.’ Timmer en Veldhuis bereikten daarmee, zoals inmiddels algemeen bekend, in de windtunnel spectaculaire winsten. De weerstand van een schaatser werd in sommige gevallen met vijftien procent teruggebracht. Het was een gelukje en een relatief makkelijk succes voor Timmer en Veldhuis.
HET GEBRUIKEN van strips is echter behelpen. Beter zou het zijn om spoilers aan een schaatspak te plakken. Veldhuis: 'Een stuk plastic in de vorm van een kegel die je achter je hangt zorgt ervoor dat de lucht op een natuurlijker manier om je heen kan stromen. Met spoilers zijn snelheden van zestig, zeventig kilometer per uur te bereiken, wat neerkomt op een tijd van onder de vijf minuten op de 5000 meter.’
Begin jaren tachtig hebben enthousiaste schaatsers en tri-atleten al geëxperimenteerd met zulke zelfgemaakte aerodynamische schaatspakken. Verder is er weinig onderzoek naar spoilers gedaan, omdat hulpstukken in de wedstrijdsport verboden zijn.Toch zijn de geleerden niet te beroerd om er over te speculeren.
Een eenentwintigste-eeuwse Roboskater heeft een Donald-Duckstaart en benen in de vorm van verticale vleugeltjes, die in de bochten ingeklapt kunnen worden. Ook heeft hij spoilertjes die in de bochten uitgeklapt kunnen worden om te zorgen dat hij er niet uit vliegt. Roboskater draagt waarschijnlijk vernieuwde klapschaatsen, rijdt het liefst in een lage-drukhal, op zeer koud superijs met een lage oppervlaktespanning. 'Maar zoiets heeft niets meer met schaatsen te maken hoor’, besluit Veldhuis.