Onderwerp: Hoe werkt het grootzeil?

Hoe kom je aan die twee krachten F?

Gijper schreef :
Sorry nee. Kijk anders eens op zoiets als dit: en.wikipedia.org/wiki/Forces_on_sails.

Er zijn vast genoeg plaatjes te vinden met google die het iets eenvoudiger uitleggen.

Als je het zeil even tweedimensionaal bekijkt.
Dan is het zeil een touwtje. En een touwtje kan alleen trekken in de richting waarin het ergens vastzit. Dat bracht me op het idee.
@FAPH: mijn plaatje is eenvoudig. Vertel maar wat er niet aan klopt.

Gijper schreef :
Alles

Voortstuwing (aan de wind) onstaat door:
- afbuiging van de wind (Newton)
- aerodynamica (Bernouilli)

Voor de duidelijkheid: de wind oefent kracht op het zeil. Het zeil trekt de boot vooruit. Het zeil is bij de mast schuin naar achteren gericht dus kan op die plek géén voorwaartse kracht uitoefenen.
Als jullie weigeren inhoudelijk te reageren, reageer dan niet.

Gijper schreef :
HIER vind je alle antwoorden ...

Gijper schreef :
Mijn reactie: Van jouw krachtendriehoeken verhaaltje klopt niets.
Er is genoeg goede info te vinden hoe het wel werkt.

Ik snap je idee wel, maar dan moet je ook doorredeneren, en zeggen dat de mastvoet en de stagen de boot vooruit duwen. Of iets dergelijks, vanuit die redenatie. Maar duidelijker dan de link van La Mavare kan het bijna niet uitgelegd worden...

Hahaha heerlijk. Als mechaan voel ik wel wat voor het dilemma van Gijper.

Iedereen heeft t steeds over de krachten vam de wind op t zeil. Prima. Om te zeilen is die feitelijk de enige echt belangrijke.

Het probleem wat Gijper ons voorhoudt, is het krachtspel tussen het zeil en de boot.

Welnu, dit gezegd hebbende, moet het dus zo zijn dat de blauwe krachten een nettoresultante naar voren hebben. En dat tekent hij zelf ook al. Alle overige krachten zijn prsitiar of nodig om t zeil zijn vorm te geven. Neem bijv een fokkeschoot. Daar trek ik met mijn 40 lieren zomaar 700kg in. Dat is niet de voortstuwende kracht, maar de kracht die bij de geringe diepte van het zeil en daar uit volgende kleine hoeken nodig is om de winddruk te weerstaan. Of anders: de kracht die nodig is om t zeil relatief vlak te houden. Als er werkelijk met een resulterende kracht van 700kg aan mijn boot werd getrokken, zou hij direct onder water verdwijnen vanwege de boeggolf.

Gijper schreef :
Je probeert de aerodynamische krachten m.i. in een te eenvoudig model samen te vatten. Het is daarbij ook niet echt van belang hoe de lokale krachten in en om beide zeilen op de boot overgebracht worden (idd via de leuvers, val, schoot etc). Het is veel meer van belang te begrijpen hoe een zeil werkt.

Kijk anders eens op de site van WB Sails voor een simulator (laat de krachten zien), theorie en veel duidelijke CFD filmpjes over hoe een en ander samen werkt:
Advances in sail aerodynamics

Misschien leuk om op basis daarvan een discussie te starten?

Ondanks mijn boze woorden hebben jullie me wel op een idee gebracht.
Ik heb de vaarrichting er bij gezet.

Maar dat verandert vrij weinig bij de mast. Daar zit nog steeds geen voortstuwende kracht.
Jullie kunnen wel links geven, maar als jullie werkelijk willen laten zien dat JULLIE het beter weten dan kun je beter in je eigen woorden vertellen wat aan mijn verhaal en tekeningen niet klopt.
Mijn punt is dat een zeil niet kan duwen, alleen trekken. Een stalen plaat of een eind hout kan duwen maar een zeil niet.

edit: @Marin, Joop, Nachtvlinder: aha, toch nog mensen die even willen meedenken!

OK, je bent dus benieuwd hoe de lokale krachten in het zeil globaal (als resulterende vectoren) naar de romp worden overgebracht. Leuk idee op zich (al zal het je niet helpen te begrijpen hoe (waarom) zeilen werken.

Waarom niet met het voorzeil beginnen? Is iets eenvoudiger (denk ik) en zal ons voldoende begrip brengen het grootzeil daarna te doen.

Realiseer je wel dat dit een 3D verhaal moet zijn: boot maakt helling, schoot trekt onder een bepaalde hoek aan het zeil etc.

Als je de fok als vliegend beschouwd heb je 3 krachten, waarvan de richtingen vastliggen:
1) schoothoek
2) halshoek
3) val

Welke van deze zal hoeveel bijdragen aan voortstuwing en helling?

Gijper heeft natuurlijk wel gelijk dat de kracht op het zeil alleen kan worden overgedragen aan de boot op de punten waar het zeil aan de boot vast zit

De links die gestuurd worden geven aan hoe de kracht op het zeil wordt ontwikkeld. De vraag is hoe deze krachten vervolgens op de boot over gebracht worden.

En dus heeft hij gelijk volgens mij

Stel dat je aan het aangrijpingspunt op het zeil (punt van grootste bolling, ergens op halve hoogte?) een lijn bevestigt, en je trekt, zonder wind, je boot naar voren aan die lijn. WAAR komt die kracht dan op de boot die je boot naar voren doet gaat?

volgens mij heeft Gijper gelijk dat het antwoord dan is: op het einde van de giek (losse broek ) en vandaaruit op je mast bij de lummel en aan je schoot.

De kracht kan niet op de mast komen bij het voorlijk tenzij je zeil stijf is, want een flexibel voorlijk kan alleen een trekkracht ontwikkelen in de aangrijprichting en die is toch echt naar achteren (bij een aandewindse koers).

toch?

Joop66 schreef : Wablief??!!
Jouw fokkeschoot is je voortstuwende kracht! Uiteraard na ontbinding in vectoren

Nachtvlinder schreef : 1) veel voortstuwing en bijna geen helling
2) beetje achterwaartse stuwing en bijna geen helling
3) beetje voortstuwing veel helling

Bas van Dijk schreef : dat dacht ik!

Gijper schreef :
En de val geeft alleen helling en mastcompressie!? Weg met de val dan toch!?

Ander voobeeld: je voorzeil heeft teveel twist. Je lost dit op door de traveller verder naar voren te zetten. Schoot trekt dan meer vertikaal aan het dek (=minder in voorwaardse richting). Je wéét dat je harder gaat omdat het zeil een betere trim heeft. Welke (veranderingen in) vector(en) zijn hiervoor verantwoordelijk?

PS: op die WB site die ik linkte staat een sail forces calculator. wellicht een idee daar eens mee te spelen om een idee te krijgen van de ordegrootte van de krachten. Richtingen kun je wel schatten

Gijper - kan de discussie ook wat vriendelijker?

Nachtvlinder schreef : De voorwaartse component wordt groter ondanks de steilere hoek.

@Faran: als mensen met opmerkingen komen zoals "alles staat op Google" of "wat je zegt is fout" dan kan ik daar weinig mee. Bovendien staat mijn punt in dit draadje nog rechtop: het grootzeil levert geen stuwkracht bij de mast. Daar ging het om en dat is niet ontkracht.

Om het geheel nog even te compliceren.. Behalve pal voor de wind werkt het zeil als een (vliegtuig-)vleugel, maar dan met wat meer of andere instelmogelijkheden.

Simpel voorbeeld (zo heb ik mijn moeder laten begrijpen waarom vliegtuigen vliegen) is tijdens het autorijden je hand uit het raam steken, bij voorkeur met enige ruimte . Als je je hand dwars op de rijrichting houdt dan wordt die naar achter geblazen door de (rij-)wind. Houd je je hand horizontaal en uitgestrekt dan voel je ineens dat er een ander krachtenspel ontstaat. Je hand wordt omhoog (lift) én naar achter geduwd (drag en induced drag, sorry weet de Nederlandse termen hier niet voor). Je voelt dan ook dat je hand niet aan de 'voorkant' omhoog getrokken wordt..

Ander leuk experiment is een blaadje papier (bv A4) te pakken en over de smalle kant te blazen. Je zult zien dat het blaadje omhoog komt.. Zelfde principe

Wat ik het leuk van zeilen vind is dat bij relatief lage snelheden je daadwerkelijk van de wind gebruik kan maken. Met vliegtuigen heb je toch een motor (óf hoogte) nodig om voldoende 'wind' over de vleugels te krijgen. Bij de meeste Cessna's minimaal 50 knopen ongeveer, mijn MD11 zo'n honderd meer.. Daar red je het niet met de wind alleen..

Volgens mij is de kiel ook een zeer belangrijk onderdeel van aan de wind varen, maar heb nu even niet helder voor me hoe dat ook weer precies in elkaar zit..

om even op de eerste vraag terug te komen.

als je het hele verhaal over hoe het zeil de wind vangt en daar kracht uit genereerd buiten beschouwing laat.

en dan simpel gezegd: ja dan trekt het zeil aan de giek. en deze aan de schoot en die trekt de boot naar voren.

vergelijk het even met een vikingboot, 1 ra zeil voor de wind.
zeil vangt wind, en trekt de boot via de val aan de mast, en via de schoten, naar voren.
dat klopt inderdaad.

zodra je naar zeilen op gieken gaat kijken, en dan aan de wind.
word het allemaal behoorlijk wat gecompliceerder.

PS: als je de guru's hier wilt horen zeggen dat de giek in de mast duwd, moet je ff de topic's over pompende masten gaan lezen

stadjer schreef :
Das idd wel compliceren want dat heeft eigenlijk met de huidige discussie heel weinig te maken...

Gijper schreef : Nu moet ik mijn theorie aanvullen. Als je gaat afvallen dan komt er een punt waarbij het grootzeil wel degelijk een krachtcomponent in voorwaartse richting ontwikkeld die op de mast werkt. Het zeil MOET dan in voorwaartse richting uitsteken, dus voorbij de mast. Bij mij Volksboot zit ik dan wel op (zeer) ruime wind en voor de wind.
BartWNL schreef : Precies dat was ik aan het lezen, en ook over een gebroken mast en hoe aan die mast getrokken werd. Zo kwam ik op deze vraag/mening.

In de diverse links vind ik toch wel enkele kleine ´veréénvoudigingen´

zo wordt een zeil op een schip vergeleken met een vliegtuigvleugel.
Zo op de eerste blik zit er weinig verschil in. Maar er wordt één belangrijk ding niet genoemd en dat is dat bij vliegtuigvleugel de kracht zoveel als mogelijk haaks op de vleugel dient te staan.
De aandrijving komt uit een andere bron, motor en bij zweefvliegtuigen de zwaartekracht.

Bij scheepjes willen we juist geen haakse kracht, maar een voorwaarts gerichte kracht. En daar is een ander profiel voor nodig.
Een zeil heeft ook geen ´dikte´ of volumee, dat hebben de meeste vliegtuigvleugels wel.

Ook voor ultra light vliegtuigjes heeft men graag een vleugel met ´volume´ al zijn er wel die enkel doek hebben, zoals een zeilboot. Die hebben dan ook wat minder capaciteit, kosten ook duidelijk minder.

Ook het ´omstromen´ van loef naar lij aan het voorlijk vond ik niet in de gegeven links, die was wel zichtbaar gemaakt in een plaatje van wikipedia.
Een niet te verwaarlozen invloed!

Maar verder zijn het goede en duidelijke links.

Gijper schreef :
Ik denk dat dit plaatje aardig klopt. Echt inzicht geeft deze benadering echter niet, aangezien veel van de getekende krachten een statische reactiekracht hebben om het zeil in de gewenste stand en vorm te houden.

Wat gebeurt (er in het geval van het grootzeil) indien:

1) je het lummelbeslag losmaakt: spanning op onderlijk tussen halshoek en schoothoek wordt volledig door interne compressie in giek opgevangen

2) je deze giek vervolgens muurvast aan de (niet roterende) mast zou lassen (de grootschootkrachten vormen dan een buigend én draaiend moment op de mast)

--> de voorwaarde component moet en kan dan slechts via die vastgelastte lummel naar de mast worden geleverd en via de mast op de romp.

Val zou dan idd voornamelijk voor helling zorgen.

Veel interessanter wordt het als je je verdiept in de lokale (niet globale) krachten die op het zeil werken. Hoe je zo'n zeil precies vastmaakt aan de romp maakt helemaal niet uit namelijk. Een ongestaagde mast met vastgelastte giek zonder grootschoot zal precies hetzelfde resultaat geven als dezelfde zeilstand en -vorm bereikt door neerhouder, schoot en tig trimlijntjes.

Uiteindelijk komt het neer op het aerodynamisch verhaal van drag (meerdere vormen!) en lift.

Maar je topic ging over globale, resulterende krachten en volgens mij klopt dat wel (goed genoeg om niet verder te hoeven uit te werken wat mij betreft)