Rad ohne Fahrer

Nachmittagsvorstellung im Zirkus. Gerade sind die Clowns an der Reihe. Einer von ihnen eiert wie betrunken auf einem alten Drahtesel über die Manege. Dann plumpst er unbeholfen vom Sattel. Doch sein Rad fährt auch ohne ihn weiter und trifft – sehr zur Freude des Publikums – die Kniekehlen seines Clowns-Kollegen. Die Nummer zeigt, wie stabil ein rollendes Fahrrad fährt, sagt Arend Schwab, Forscher an der Technischen Universität Delft in den Niederlanden.

"Es ist schon erstaunlich, dass ein Fahrrad auch ohne jemandem auf dem Sattel fahren kann. Das war schon Anfang des 20. Jahrhunderts bekannt. Damals waren sich die Forscher sicher, dass das im Wesentlichen einen Grund hat: Und zwar fungiert das sich drehende Vorderrad als Kreisel. Und die Achse dieses Kreisels ist es, die das Fahrrad stabilisiert."

Später entdeckten Fachleute einen weiteren Effekt, der das Rad in Balance hält – der so genannte Nachlauf. Vereinfacht gesagt lässt sich ein Fahrrad nur dann vernünftig fahren, wenn die Fahrradgabel schräg nach vorne eingebaut ist und nicht senkrecht nach unten. Schwab:

"Seit diese beiden Gründe bekannt waren, hat man sie einfach übernommen, ohne sie jemals zu hinterfragen. Es war einfach klar: Ohne Kreiseleffekt und ohne Nachlauf kann kein Fahrrad fahren."

Doch Arend Schwab und seine Kollegen waren skeptisch. Ist es nicht doch möglich, ein Fahrrad zu konstruieren, dass auch ohne Kreiseleffekt und Nachlauf fahren kann? Die Forscher tüftelten und konstruierten. Heraus kam ein Modell, das mit seinen Minirädern eher an einen Cityroller erinnert als an einen ausgewachsenen Drahtesel. Pedalen, Kette und Sattel fehlen, dafür ragt eine Stange mit einem Gewicht am Ende nach vorn über den Lenker heraus – was dem Gefährt die Anmutung einer Draisine verleiht. Auffällig auch die kleinen Räder, sie sind kaum größer als die Rollen eines Skateboards. Schwab:

"Oben auf jedes der beiden Räder haben wir eine Scheibe montiert. Beim Fahren dreht sich die Scheibe dann automatisch in die Gegenrichtung – ähnlich wie zwei Zahnräder, die ineinandergreifen und sich gegenläufig drehen. Durch diese Konstruktion hebt sich die Kreiselwirkung auf. Wir haben also ein Zweirad gebaut, bei dem sowohl der Kreiseleffekt als auch der Nachlauf komplett ausgeschaltet ist. Und dennoch ist dieses Zweirad stabil unterwegs."

Den Nachlauf schalteten die Experten aus, indem sie die Gabel des Rollers nahezu senkrecht einbauten. Der entscheidende Test erfolgt in einer Sporthalle in Delft. Einer der Forscher rennt los, bringt das Gefährt in Schwung, lässt los, und tatsächlich: Der Experimentalroller schafft es von alleine bis zur nächsten Wand. Der Grund für die Selbst-Balance steckt in der Stange, die nach vorn über den Lenker herausragt. Sie verschiebt den Schwerpunkt des Rollers nach vorn, erklärt Arend Schwab.

"Wir haben festgestellt, dass neben Kreiseleffekt und Nachlauf auch die Massenverteilung wichtig ist für die Balance. Wenn vorne, vor dem Lenker, viel Gewicht untergebracht ist, fährt das Fahrrad dadurch stabiler."

Für Standardfahrräder dürften die Erkenntnisse allerdings wenig bringen, meint Schwab. Die fahren stabil genug. Anders die Situation bei ganz speziellen Zweirädern.

"Bei Falträdern und Liegerädern wissen wir, dass deren Fahrverhalten nicht immer optimal ist. Auf der Basis unserer Ergebnisse könnte man nun darüber nachdenken, vom Standarddesign abzuweichen und an der Massenverteilung zu feilen. Damit könnte es dann möglich sein, Falträder und Liegeräder mit einem stabileren Fahrverhalten zu bauen."