Onderwerp: Luchtweerstand van de zeilen.....

in een krant van vorig weekeind stond een leuk stukje, naar aanleiding van die maandag-storm, over de luchtweerstand van mensen. Hoe schuin kun je tegen de wind in hangen....

Daarin ook de formules voor de luchtweerstand van objecten die door de lucht bewegen (auto's, zeilboten) of waar de lucht langs beweegt (mensen in de storm).

Nu is er op trimclinics regelmatig discussie over licht weer en 'dus' bolle zeilen (mening van de meerderheid), of juist licht weer en 'dus' platte zeilen (een kleine minderheid, nl ik).

Met de formule uit dat krantenartikel is eea grofweg wel uit te rekenen.

w=0,6*C*A*v^2

w= weerstand in N
C is een constante, 0,5 voor gestroomlijnde auto's (de bekende Cw waarde), iets van 1,2 voor mensen. Erg vorm-afhankelijk.
A = area, oppervlakte zoals 'gezien' door de luchtstroom
v - snelheid in m/s (en dan in kwadraat)

Gaan we rekenen...

6 kts ware wind,
aan de wind varend, ook 6 kts bootsnelheid (jaja dat doen we)
maakt schijnbare wind 10 kts, is 5,4 m/s , in het kwadraat is 30,25

voor de C nemen we 1,2, gelijk aan een mens.

de Area is de zeilhoogte maal de zeildiepte. Genua only, doen we.
Nemen we 16 meter hoog bij 30 cm diep, A = 4,8 m2, dat 'ziet' de wind.

Dat levert een weerstand van ruim 100N op.

Als we het zeil 60 cm diep maken (lekker bol!) dan verdubbelt de weerstand tot ruim 200N.

Dat is dus 100N extra rem...

2 vragen blijven over:

- is dat veel, tov de totale weerstand (water, lucht) van de romp?
- hoeveel extra (if any) extra lift geeft die 60 cm diepte extra?

Baasklusje schreef :
Leuk experiment! Heeft iemand tijd deze genua (vlak en bol getrimd) in Xflr te zetten en hieraan te rekenen?

Overigens Thomas: is die "frontale" weerstand die jij noemt inderdaad bijkomend bij de "induced drag", dus de weerstand die met name aan de trailing edge van het profiel veroorzaakt wordt of bevat deze drag de totale weerstand al en is het niet zinvol ook nog eens deze frontale weerstand te schatten?

Maar als C erg vorm-afhankelijk is, dan is C bij zeilen dus juist geen constante...namelijk geheel afhankelijk van de trim die je aanvoert.
Dat het 1,2 en gelijk aan een mens zou zijn: waar baseer je dat dan op? Stel dat C juist heel laag is, doordat een zeil vrij plat is en daardoor twee-dimensionaal benadert, dan wordt je hele weerstand zo verwaarloosbaar klein, dat de bollere zeilen die iets meer stuwdruk zouden leveren die minimale weerstand gemakkelijk overwinnen.
En stel dat je gelijk hebt, dat platte zeilen de weerstand doen afnemen: dan is die C met jouw plat getrimde zeilen veel lager dan met de bollere zeilen, en verminder je inderdaad de weerstand sterk.

Al met al denk ik, dat je nog steeds teveel aannames moet doen om met deze formule een definitief oordeel te vellen...

Nachtvlinder schreef :
deze weerstand door diepte varieert iig met frontaal oppervlak. Ik heb geen idee of dat wel of niet al in de induced drag zit (denk het niet...) .
Maar dan nog, de delta van 100N (of zoiets) is er in ieder geval....

Zeil is bij de zeilmaker, boot is op de wal, volgende voorjaar plaatjes...

Lift en weerstand zijn wel te berekenen van een profiel, maar de constante van de lift "Cl" te weten te komen lijkt me wat lastiger voor de verschillende vormen van de zeilen. En dan die paal nog eens die de luchtstroom verstoort.
Wel interessant om zo tot een benadering te komen, om zo te bepalen welke trim gunstiger is en wanneer.

Apae schreef :
zeker, het is een eerste poging.....

je zal best gelijk hebben dat de C afneemt naarmate het zeil platter wordt getrimd, maar dat vergroot het effect (meer of minder weerstand) lineair. Als ik dat zou aannemen valt ook iedereen meteen over me heen, maar dank zij jouw hulp durf ik nu wel te stellen dat het effect van de diepte op de weerstand 200N is

@ Baasklusje

Aangezien jij het "rekenwonder" bent, zat ik laatst eens na te denken.

Valt het te berekenen wat de 'snelheidswinst' is als je de boot zo leeg maakt/krijgt dat je waterlijn 1cm hoger komt te liggen?

Bv ik heb me schip nu helemaal leeg gehaald maar heb nog wel 2 zware ankers in de ankerkluis, als die eruit gaan komt de neus bovenop de 1cm algeheel, nog een cm hoger.

Enig idee?

dat stukkie rekenen is erg ingewikkeld, met Froude-getallen en zo, wrijvingsweerstand, golfweerstand, van romp, kiel en roer... meer Erik zijn vak...

wat ik wel nog weet: op mijn Spirit 32 was 90 kg minder rommel aan boord goed voor 1 cm minder inzinking, dus zoiets zal het bij jouw boot ook wel zijn. Je kan als je je best doet pakweg 300 kg eruit halen, (lege tanks!) de overblijvende zware dingen onderin de kajuit zetten (juspannen!) en dan merk je het verschil, dat weet ik wel.

Erik! Wakker worden! 0700u!

Baasklusje schreef :
Uit oogpunt van wrijvingsweerstand toch verkeerde zeilen aangeschaft?
De stiknaden geven n.l extra wrijvingsweerstand!

Vraag is natuurlijk wat licht weer is. 6 knopen is licht weer, 10 knopen is middenweer (3bft). 4 knopen schijnbare wind verandert de rekensom mega.
Ik zou denken dat het vergelijk met jouw snelheidspotentieel met minder windsterkte zou moeten. Zeg 3 a 4 knopen waar.

Zullen conclusies dan niet relevanter zijn?

Daarbij heeft golfbeweging ook invloed op de hoeveelheid bolling die je wilt hebben, of wil je het vergelijk op vlak water zien?

Jedre schreef :
Niet alleen dat, maar ook de versnelling en vertraging van de luchtstroom van je zeil, wat ook nog eens versterkt wordt hoe verder je naar boven gaat.

Jedre schreef :
6 kts true, 10 kts schijnbaar aan de wind, leek me mooi, dan heb je nog geen last van golven, die maken het allemaal veel ingewikkelder...

Ik denk het niet veel uitmaakt, 4 of 6 kts true. de rompweerstand wordt dan ook minder, de drag van het zeil ook, alles wat kleiner, maar een relatief even grote invloed van de drag van het zeil.

Pas bij teveel wind (lozen) is het nadeel van drag verdwenen...

Als je de luchtstroming en het krachtenspel rond je zeilen wilt analyseren, is een simpele formule onvoldoende. Er zijn vele boeken hierover volgeschreven. Een aardig overzicht van de fenomenen en formules die een rol spelen vind je op een engelse Wiki site :

en.wikipedia.org/wiki/Forces_on_sails

CeesS schreef :
Cees, dank je, mooi artikel.

Weet je ook zoiets over rompweerstand te vinden?

Het is tijd voor SailMeter. sailmeter.com/index.htm

Een standaardwerk is 'Principles of yacht design' van Lars Larsson en Rolf Eliasson, heb het ooit op internet als pdf gevonden. Wellicht als torrent nog te vinden (Google is your friend).
In het boek wordt in het hoofdstuk 'Hull design' in groot detail ingegaan op stabiliteit, gedrag in zeegang, en weerstand van de romp. Het pdf bestand is 65 Mb, maar voor serieuze geinteresseerden er zijn wel methoden om dit via internet uit te wisselen.

De lucht weerstand van een zeil is ongeveer 2-4% van de totale luchtweerstand van een boot (even uitgaande van de meestgangbare ontwerpen).
Het verschil tussen een bol en vlak zeil maakt daarbij wel wat uit, maar je praat maar over een precentje misschien. Daarbij moet je ook nog bedeneken dat weerstand door het water aanziendelijk meer is dan door de lucht. Ook in de richting van 2% voor de windweerstand tov de totale weerstand die de boot ondervind.
2% van 3% is maar heel weinig en ga je dus niet op je snelheidsmeter terug vinden.

Dat wil niet zeggen dat ik jouw conclusie van vlak versus bol niet steun. Ik ben ook een van die adepten van vlakke zeilen met lichtweer, en de meeste wedstrijden die ik gewonnen heb over de jaren waren met lichtweer.
Dat heeft meer te maken met de maximale hoeveelheid energie die je uit de lucht kunt halen. Hele bolle zeilen hebben meer energie nodig om in vorm te blijven vanwege de grotere hoeveelheden wervelingen die je veroorzaakt, en vanwege het feit dat de luchtstroom aan de zuigzijde het zeil niet vast kan houden en dus een gat achter je zeil vormt. Als je wat ultra lichte tell-tales op je grotozeil plakt kun je dat effect mooi zien.

Bij lichtweer wil ik vlakke zeilen hebben met de bolling lekker ver voorin. Geen hoogte lopen maar wel snoei hard
Sturen doe je dan met je grootzeil, en niet meer met je roer.

Erikdejong schreef :
2-4% van de totale LUCHTweerstand, schrijf je? Of bedoel je van de totale weerstand? 2-4 van de luchtweerstand, waar zit al de overige 97% luchtweerstand dan??

Het blijft natuurlijk een heel ingewikkelde balans:
- bol is meer lift dus meer snelheid
- vlak is meer hoogte
- vlak is minder drag maar ook mindervoortuwing
- vlak is minder kritisch in de groove, dus minder foutjes
- meer snelheid is kwadratisch minder drift

ingewikkeld, aan de wind....

Baasklusje schreef :
Ik denk dat verstaging, scepters, de diverse lijnen, bemanning, en de romp zelf met alle uitsteeksels ook behoorlijk meedoen. Bij de Moth klasse is de luchtweerstand inmiddels groter als de weerstand van de draagvleugels las ik, en dan vooral de weerstand van de "piloot" en ronde secties van de racks.

Aan de wind ingewikkeld, nee joh, gewoon aan de touwtjes blijven trekken tot er een romp omhoog gaat, maar die luxe heb jij niet natuurlijk En de rest(zeillatten, verstaging) gewoon uit de trimtabellen halen
Kuka light komt dan toch snel in de buurt van de ideale monohull in mijn ogen, die heeft bijna hetzelfde tuig als een beachcat

De oude kievit 680 van 1500 kg+ 25 m2 zeil a/d wind met een lange mast geen genua 1 maar een 110 % fok en toch wel wat last van osmose presteert gewoon goed met heel weinig wind.
Probeer de voorstag altijd tussen de 13 en 18 cm door te laten hangen om dat het fok daarop ontworpen is en wat extra twist [lei oog zo ver mogelijk naar achter]omdat anders de wind niet meer langs het hele zeil stroomt maar vroegtijdig afbreekt.
Voor de rest, iedereen zover mogelijk naar voren, beetje helling ,rust aan boord en laten lopen die boot.

Durf te beweren dat rust aan boord [ ook al duurt het nog zo lang] en elke keer met ietsje meer of minder wind de zeilen bij stellen belangrijker is dan het gewicht van de boot.
Het gaat niet om rompsnelheid/ weerstand door het water en golven zijn er niet [accelereren niet belangrijk] de kont van de boot moet natuurlijk wel het water uit anders is er wel weerstand.

[Ned kamp kolibri geweest zonder dynema vallen ; ).

tonmaarseveen schreef :
Maar wat heeft dit met de weerstand van de zeilen te maken?

Bij weinig wind zeilen vlak is ok mijn insteek, maar bij mij was tot nu toe weinig wind <4-5 knopen... Ik begrijp van Capo dat dit tot wel iets meer is...

Komend seizoen maar eens proberen. Nu eerst krabben, schuren, plamuren en lakken....

Groeten,
Johnnie

In de situatie met heel weinig wind hebben de zeilen op deze manier weinig weerstand
Als je alleen over weerstand van een zeil praat heb je daar niet zo veel aan , wel weerstand t.o.v. lift .
Bij 4/5 knopen wind ben je allang over gegaan naar bollere zeilen minimale twist, misschien iets overtrokken voor druk opbouw en accelereren.
max. snelheid up wind begint in zicht te komen. zeilen hebben veel weerstand.

Leuke trimfilm met uitleg, iedereen weet dit al, toch leuk om even te kijken.

!