De fiets als motor

Waarom dit telt

Zonder brandstof en zonder net zijn spieren je motor. Benen zijn drie tot vier keer sterker dan armen wordt getoetst, en een fiets is de beste machine die er is om beenkracht over te brengen. Met één vast frame en een aftakas kun je malen, pompen, slijpen, wassen en stroom maken. De fiets blijft daarnaast je belangrijkste vervoer.

Eerst doen

1. Verzamel twee of drie oude fietsen: één voor de aandrijving, de andere als bron van tandwielen, kettingen en lagers.
2. Kies een vaste plek onder een dak, op een vlakke vloer.
3. Bepaal wat je het eerst wilt aandrijven: meestal de graanmolen of de pomp.
4. Meet je eigen trapritme: tel 30 seconden hoe vaak één trapper rondgaat en doe dat keer twee.
5. Lees de rekenregel in de Werkwijze voordat je onderdelen zaagt.

Wat je nodig hebt

• Een fietsframe met trapas, crankstel, voorblad en ketting
• Een stevig houten of stalen frame, bijvoorbeeld van balken van 7 bij 7 centimeter
• Een as met twee lagers voor de aftakas. Een wielnaaf van een auto of een achternaaf van een fiets werkt goed.
• Een achtertandwiel of freewheel voor de aftakas
• Een V snaarschijf of een riemschijf
• Een vliegwiel: een autovelg, een remschijf of een betonnen schijf
• Bouten, moeren, slangklemmen, kettingpons
• Een stuk V snaar of een fietsketting voor elke machine

Werkwijze

Hoeveel kracht een mens levert

Reken met 60 watt per persoon voor werk dat uren duurt. Dat is weinig: een gloeilamp verbruikt meer. Het zegt wat je wel en niet moet aandrijven. Een mens maakt geen warmte of kookvuur met elektriciteit. Hij kan wel malen, pompen en kleine accu's bijladen.

Kracht kost voedsel. Een uur trappen met 75 watt kost ongeveer 300 kilocalorie extra wordt getoetst: een flinke boterham met vet. In een tijd van schaarste is spierkracht dus niet gratis.

Overbrenging en toerental

Een mens trapt rustig 50 tot 70 keer per minuut wordt getoetst. Een generator wil 1.000 tot 3.000 keer per minuut. Een graanmolen wil 40 tot 120 keer per minuut wordt getoetst. Je moet dus het toerental aanpassen.

Gebruik deze rekenregel:

1. Tel de tanden van het voorblad en van het tandwiel waar de ketting naartoe gaat.
2. Deel tanden voor door tanden achter. Dat is de overbrenging. Voorbeeld: 48 gedeeld door 16 is 3.
3. Vermenigvuldig het trapritme met de overbrenging. 60 keer 3 is 180 omwentelingen per minuut aan de aftakas.
4. Doe hetzelfde voor elke volgende stap. Een snaarschijf van 30 centimeter op de aftakas die een schijf van 6 centimeter op de machine aandrijft, geeft keer 5. Dan draait de machine 900 keer per minuut.
5. Wil je juist langzamer, keer de schijven dan om: klein drijft groot aan.

Meer toeren betekent minder kracht per omwenteling. Het vermogen blijft hetzelfde, min de wrijving.

De universele fietsaandrijving met aftakas

Het idee: één trapframe, één as met een vliegwiel, en snel wisselbare snaren naar verschillende machines.

1. Zaag de achtervork van de fiets door achter de trapas, of gebruik alleen het voorste deel van het frame met trapas, zadel en stuur.
2. Bout het frame stevig op een houten voet. Het mag bij hard trappen niet wiebelen.
3. Bevestig de aftakas met twee lagers op de voet, 40 tot 60 centimeter achter de trapas wordt getoetst.
4. Zet het achtertandwiel of freewheel op de aftakas en leg de ketting van het voorblad erop. Span de ketting zo dat hij 1 centimeter op en neer kan.
5. Zet het vliegwiel op de aftakas. Een autovelg van 6 tot 9 kilo maakt de slag van je benen rond en vloeiend wordt getoetst.
6. Zet aan het andere eind van de aftakas een snaarschijf.
7. Zet elke machine op een eigen plank met twee gaten die op twee vaste pennen naast de aandrijving passen. Zo wissel je een machine in een minuut en staat de snaar altijd op spanning.
8. Scherm de ketting en de snaar af met een plank of plaat. Kinderhanden en lange haren raken er makkelijk in.

Het freewheel laat de machine uitlopen als jij stopt. Dat is goed voor een generator en een slijpsteen. Voor een pomp met een zware waterkolom maakt het niet uit.

Wat je ermee aandrijft

Een eerlijke rekensom over stroom: een startaccu van 60 Ah die half leeg is, heeft 30 Ah nodig. Met 3,5 Ah per uur trap je daar 9 uur voor. Gebruik de fiets voor telefoons, radio en lampjes. Gebruik zonnepanelen voor de rest.

De fiets als vervoer en vrachtfiets

De fiets blijft je belangrijkste vervoer. 14.12 De fiets als ruggengraat legt onderhoud en routes uit. Drie punten voor wie terugwint:

1. Haal bakfietsen en fietskarren uit de stad. Een bakfiets draagt 80 tot 100 kilo wordt getoetst, een fietskar met twee wielen 40 tot 60 kilo.
2. Bouw een kar van een fietsframe met twee wielen van een kinderfiets en een plank. Koppel hem aan de zadelpen met een stuk binnenband als demper.
3. Houd per fiets twee reserve binnenbanden, een plakset en een reserve ketting. Banden en kettingen zijn de zwakke plek.
4. Laat een elektrische fiets niet staan. De motor in de naaf is een generator met magneten, de accu is lithium en werkt meestal op 36 of 48 volt wordt getoetst. Lees 10.06 en 10.07 voor je eraan begint.

Zo weet je dat het werkt

• Je kunt 30 minuten trappen zonder dat het frame beweegt.
• De machine draait rond zonder te haperen als je het tempo vasthoudt.
• Een machine wisselen kost minder dan 2 minuten.
• Je weet per machine hoeveel werk een uur trappen oplevert: kilo meel, liters water, ampère uur.

Zo weet je dat het misgaat

• Je knieën doen pijn na een kwartier. Het zadel staat te laag of de overbrenging is te zwaar. Zet het zadel hoger: je knie is bijna gestrekt onderin. Kies een kleiner voorblad of groter achtertandwiel.
• De ketting springt eraf. De tandwielen staan niet in één lijn. Leg een liniaal over beide tandwielen en schuif de aftakas tot ze recht staan.
• De snaar slipt en piept. Te weinig spanning of olie op de snaar. Maak de snaar schoon met zeepsop en span hem.
• De machine draait te traag. Reken de overbrenging opnieuw uit en zet een kleinere schijf op de machine.
• Een lager wordt heet. Stop, vet hem en controleer of de as niet krom staat.

Als je iets mist

Achtergrond

Vermogen is kracht keer snelheid. Je benen leveren grote kracht bij lage snelheid. Een tandwiel of snaarschijf ruilt kracht tegen snelheid, maar maakt geen extra vermogen. Een goede ketting verliest maar 2 tot 5 procent wordt getoetst. Een V snaar verliest wat meer, maar is stil en vergeeft scheve opstelling.

Een vliegwiel slaat energie op tijdens de duw van je been en geeft die terug in het dode punt, als de trappers boven en onder staan. Zonder vliegwiel trekt een machine schokkerig, en dat kost spierkracht en slijt lagers.

Volgende niveau

Bouw een dubbele aandrijving waarbij twee mensen naast elkaar op dezelfde aftakas trappen. Of koppel de aftakas aan een waterrad of windmolen, zodat dezelfde machines ook zonder mensen kunnen draaien (08.05 Kleine windenergie). Zet in de gemeenschap een tijdschema op: een uur trappen is een vaste taak, net als water halen (15.02 Taken verdelen).

Controlelijst

• Eigen trapritme gemeten
• Overbrenging per machine uitgerekend en opgeschreven
• Frame trilt niet bij hard trappen
• Vliegwiel op de aftakas
• Ketting en snaar afgeschermd
• Machines op wisselplanken met pennen
• Werk per uur trappen vastgelegd
• Reserve kettingen, binnenbanden en lagers apart gelegd

Verantwoording

Onderzoek naar menselijk vermogen bij fietsen en handarbeid uit de sportfysiologie en uit handboeken over pedaalkracht voor ontwikkelingsprojecten; standaard mechanica van overbrengingen; ervaringen met pedaalaangedreven molens en pompen in kleinschalige landbouw. Vermogens verschillen sterk per persoon, leeftijd en voeding. Getoetst door: nog niet