Onderwerp: Theorie van het vleugelprofiel.

Waar komen je windsnelheden vandaan? Ik geloof je berekening wel maar het uitgangspunt moet wel kloppen om een realistisch eindresultaat weer te geven

:o

Altijd erg grappig. Zeker als vliegtuigbouwer dit soort topics te lezen.

Dit is de formule die je moet gebruiken. L = Cl * 1/2 * rho * V^2 * S. De onbekende is natuurlijk de Cl of lift in kwestie. Dichtheid op zeeniveau is overigens 1.225 kg/m^3. 1 knoop wind is een 0.5 m/s.

Heb voor het gemak maar 1 bft schaal verschil gepakt, dat is denk ik al een overdreven verschil, maar het gaat natuurlijk niet om een exacte berekening, maar om een benadering.

Heb de waarden uit een paar tabelletjes gehaald, en die formule van jou is een beetje onbruikbaar, waar staan al die variabelen voor?

En jawel, vergeet de schijnbare wind niet in relatie tot de ware wind. Het kan best zijn dat het 3 knopen waait aan ware wind en je aan de wind zeilt met 4 knopen snelheid. Elke beetje boot vaart aan de wind net zo hard of nog wat harder dan de ware wind bij lage windsnelheden.

Bij 3 knopen ware wind en 4 knopen snelheid staat er iets van net onder de 7 knopen wind schijbaar te blazen. Neem je dit ook mee in je berekening?

Michel

Laat maar, ik laat mijn opmerking staan voor het gelach maar volgens mij doet het niet terzake.

L = Lift [N]
Cl = lift coefficient, afhankelijk van het profiel (of de gemiddelde aerodynamische koorde)
rho = dichtheid [kg/m^3]
V = ongestoorde snelheid [m/2]
S = oppervlakte van het zeil [m^2]

De theorie die algemeen aanvaart wordt voor vlakke plaat-lift, heb ik al voorbij zien komen en heeft te maken met de Runge-Kutta afstroomvoorwaarde aan het einde van het profiel. Je moet niet de analogie zoeken met een druppelprofiel, maar met een vlakke plaat. Een vlakke plaat levert namelijk ook lift.

Hallo allemaal,

ik heb me een tijdje niet meer met deze discussie bemoeid. Maar ik heb wel jullie reacties in de gaten gehouden. Ik ben blij dat de toon toch weer wat constructiever is geworden dan hij was.

Ik ben op dit moment nog steeds overtuigd dat het drukverschil groot genoeg is om de kracht te produceren die nodig is. En ik sluit me dus een beetje aan bij de mening van Michel.

Thomas, super dat je echt aan het rekenen bent gegaan. Dat geeft nieuwe diepte aan de discussie. Er is een stap waar jouw beredenering echter struikelt.

Jij zegt: 0,288 m/s² staat gelijk aan 1 km/h². Maar dat is niet zo. Om naar km/h² om te rekenen moet je vermenigvuldigen met een factor 12960 (3600²/1000).

0,288 m/s² is dus 3732,48 km/h².

Weerstandloos zou je dus na een uur heel hard gaan. 8O

Misschien maakt dat de theorie van Arvel Gentry weer iets geloofwaardiger.

hartelijke groet,

Sjors

Op de volgende website vond ik trouwens een programmaatje waarmee je zelf de lift van een vleugel kan berekenen.

www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/FoilSim/index.html

niet heel informatief, maar wel heel leuk om even mee te spelen.

grts,

Sjors

Niet helemaal. Stel het is niet de wind op een zeilboot maar ik rij in de auto voorbij aan je stilliggende boot met een lasso in mijn hand. Lasso werp ik om je mast heen en je krijgt een bepaalde versnelling. Hoe lang ik ook zou doorrijden met de auto in een weerstandsloze situatie. Je eind snelheid is beperkt door de snelheid waarmee de auto rijdt. Zelfde geld ook voor de berekening van de vleugel. Versnelling is geen vaste waarde.

Absoluut leuk om naar te kijken, Sjors FD. Jammer alleen dat de hoek tov de wind niet groter kan dan 20 graden, maar deze tool suggereert dat als je zeil van hard materiaal zou zijn je veel hoger aan de wind zou kunnen varen. Met een air foil oppervlak van 12 m2 (het zeil van Thomas470) en een camber van rond de 10 zit ik al aan 300N op 20 graden van de ware wind vandaan... recht tegen de wind in maakt mijn harde zeil nog steeds 59N (zal wel niet voldoende zijn om de luchtweerstand van de boot te overwinnen, maar toch).

Mooie site. Wat ik frapant vindt is om te ontdekken hoe groot nu het verschil is tussen een vlakke deur (camber 0%c) en bij een bolling van 10%c.

Bij een vlakke deur heb ik lift 3,5 x 10(1) pounds)
Bij een camber van 10%c heb ik 5,4x 10(1) pounds

Bij een gegeven vorm en oppervlak natuurlijk. Het gaat me niet om de waarde maar om het verschil ertussen. Die vind ik nogal meevallen.

Dat het niet verder gaat dan 20 graden snap ik wel. Het gaat over vliegtuigjes en die vallen er al bij naar beneden. (Behalve de Concorde maar die werkt net wat anders). Wat je in je eigen hoofd wel kan doen is het bootje in gedachte draaien naar bijvoorbeeld halve wind. Het vleugelprofiel blijft dan gewoon in beeld staan maar in plaats van denkbeeldig naar de linkerkant van het scherm te varen neem je in gedachten een koers naar de bovenkant van je scherm. Toch?

Leuk.

Michel

Hmm, volgens mij is de positie en richting van het 'bootje' totaal niet relevant, het gaat immers om de angle of attack van je air foil. De hoek dus die je zeil maakt met de schijnbare wind.

Weet ik, ik nam alleen aan dat de poster over die hoek van 20 graden een andere denkbeeldige koers dan aan de wind wilde testen. Anyway, blijft een leuk speeltje.

Michel

Een zeil met een hard materiaal zou je inderdaad hoger aan de wing kunnen varen omdat dit een efficienter zeil is. Het probleem zit hem in de component van de lift die de voorwaardse kracht verzorgd. Hoe 'hoger' je vaart, des te kleiner de hoek van je liftkracht ten op zichte van de hartlijn van je boot, des te kleiner de voorwaardse component (cosinus van hoek tussen liftkracht en hartlijn/vaarrichting) en des te groter de component voor de dwarskracht (sinus van hoek liftkracht en hartlijn/vaarrichting). Met een efficienter zeil is de voorwaardse kracht sneller groter dan de weerstand van de boot door het water (frictie kracht) en kun je dus hoger 'zeilen' (zonder snelheidsverlies).

OK... maar waarom is een hard materiaal dan efficienter? Ik bedoel, vormvast OK maar voegt de hardheid zelf ook nog een factor toe? Zo ja, hoe dan?

Hoor het graag.

Michel

Vormvast of hard... ik vraag me af of we niet stiekum hetzelfde bedoelen. Het gaat er natuurlijk om dat je een zeil in de wind dezelfde vorm (camber als belangrijkste factor in deze) zou moeten kunnen behouden als aan de wind. Of je dat nu bereikt door je zeil voortaan van gegoten plastic maakt (erg lastig bij overstag gaan trouwens, maar het gaat om het idee) of een soort van voorgebogen latten in je grootzeil hangt maakt weinig uit, zolang de vorm van het zeil niet verandert.

Zoiets bestaat hoor.
Kijk maar erven hier; na.northsails.com/3D/

Ron

Vormvast bedoelde ik meer als een wingsail. Bij vormvastheid behoud het zeil zijn vorm onafhankelijk van de drukkrachten op het zeil. Dat draagt bij aan de stabiliteit van het zeil bij grote invalshoeken (verkeerde zeilvoering, te plank bij te 'lage koers') of te kleine invalshoeken (te hoog aan de wind). De luchtstromen (=lift) herstellen sneller bij turbulentie omslag.

Wingsails zoals dit gaat het dan over. Little America's cup of wel Class-C catamarans.



Zie ook
team-invictus.co.uk/

Of iets minder drastisch:

Doorgelatte zeilen of kevlar/carbon/maylar zeilen.

Wow, wat een interessante thread. Er zit behoorlijk wat kennis hier op het forum. 8O

Deze thread gaat over het vleugel profiel en heeft dus geen betrekking op voordewindse koersen. Ik vraag me echter af (even off-topic dus) of bij een voordewindse koers de voorwaartse kracht uitsluitend bepaald wordt door de schijnbare windsnelheid en het (effectieve) zeil oppervlak. Of speelt ook nu de zeilvorm een rol? Laten we er voor het gemak even vanuit gaan dat het zeil oppervlak zo loodrecht mogelijk op de schijnbare windrichting staat. Ik neem tenminste aan dat dit optimaal is bij deze koers.

Kobus

Je gebruikt de term uitlsuitend en dat is tricky. Ik durf dan gelijk nee te zeggen omdat er altijd andere factoren zijn ookal had ik er geen geweten. Ik kan er echter wel een paar afvinken.

Voor de wind zeilend kan met bijvoorbeeld alleen het grootzeil of alleen het voorzeil. Kan ook met beide zeilen (vliegerend) met dan een van beide zeilen over een andere boeg al dan niet met een boompie voor het gemak. Ook kennen we daar dan nog de lappen zoals spinakers. Speelt de vorm in deze combinaties dan nog een rol?

Stel je eens voor dat we een zeil maken die zo strak staat als een plank, super vlak dus. En bedenk je nu eens de vorm van een spinaker? Waarom zouden ze dat doen?

De vorm maakt dus heel veel uit, ook voor de wind echter is wel afhankelijk van het type zeil. De winddruk alleen puur laten botsen tegen een vlak oppervlak geeft wel voortstuwende kracht echter is verre van optimaal.

Voor de wind de zaak altijd wat meer bolling geven. Ook het voorzeil en het grootzeil. Aghankelijk van het schip en je mogelijkheden kan je denken aan

Achterstag wat vieren: Minder spanning op je voorstag waardoor het voorlijk wat boller komt te staan van het voorzeil

Vallen wat minder spanning (mochten ze strak gestaan hebben). Hierdoor ook wederom weer wat meer bolling

Genuarails naar voren: Hierdoor staat de het achterlijk van het voorzeil wat minder te lozen. Wel betrekkelijk want het maakt veel verschil (het nut ervan) of je zeilt met een HA of bijvoorbeeld een dijk van een genua.

Onderlijk wat losser van je grootzeil en cunningham los: Meer bolling

Etc etc

Ieders ervaring geld voor zich maar mijn ervaring pal voor de wind zeilend (doe ik overigens niet graag, ik kruis meestal af) betekend dat ik het grootzeil nooit haaks op de wind vaar. Ik probeer zoveel als mogelijk toch de stroming uit het grootzeil in het voorzeil te laten stromen die over de andere boeg is uitgeboomd. Heb je het grootzeil echt haaks op de wind staan dan heb je wel een grotere projectie maar dan doet het voorzeil een stuk minder mee. De boel is dan aardig verstoord. Zeker ook met de spi erop. Geheel haaks op de wind kan bij mij niet eens vanwege de gepeilde zalingen. De giek staat dus maximaal zo'n 45 graden uit. Mijn uitgebouwde top staat dan wel bijna loodrecht op de wind.
Aardig wat twist dus in het zeil welke je kan reguleren met je neerhouder. Zet je deze strak door (ik) dan kan je de giek verder laten gaan maar verlies je bolling.

Als de wind stevig doorzet en ik moet (bijna) voor de wind varen dan heb ik dus relatief snel een rif in het grootzeil. Hierdoor ben ik de onderste 2 meter kwijt en kan mijn giek verder naar buiten wat veiliger is tegen een klapgijp en tegen het uit het roer lopen (met een zee op de kont).

De fok over de andere boeg laten staan kan vrij lang. Tot een koers van zo'n 150 graden t.ov. de schijnbare wind laat ik de fok aan de "verkeerde" kant uitgeboomd staan. Hier trekt deze het meest en helpt tegen mogelijke loefgierigheid.

Ergo:
- vorm heeft ook hier invloed
- pal haaks op de wind is wat mij betreft niet vaak het meest optimale
- pal voor de wind zeilen is zeker bij minder wind voor mij geen optie, dan liever 1 keer gijpen en afkruisen.

Succes Michel

Het blijft een uitermate leuk verhaal dit allemaal. Maar het lijkt me wel leuk even weer wat nieuw leven in dit onderwerk te blazen.

Namelijk het volgende: Volgens mij zijn we het er allen overeens dat de lift component vrijwel loodrecht op de invalshoek van de schijnbare wind staat. Hoe kan het dan dat je op aan de wind zo goed (en bij sommige bootjes) zo hard aan de wind kan varen?

Teken de lift maar eens uit op je bootje, bij een aandewindse koers. Die staat nauwelijks naar voren gericht. in theorie zou je dan dus nauwelijks vooruit komen. De praktijk leert dat dat zeker niet zo is... Maar hoe komt dit dan?

Graag hoor ik jullie visie hierop.

Mijn visie is alsvolgt:
De dingen die bovenwater gebeuren met het vleugelprofiel (afbuiging, bernoulli, circulatiestroming) gebeuren onderwater, met de kiel, net zo goed. Je kiel zorgt dus ook voor lift...

Die visie bestaat allang. Het is allang bekend dat een kiel voor lift zorgt en vooral een smalle diepe kiel met een bepaald profiel. Vandaar dat tegenwoordig daar in de racerij veel aandacht aan besteed wordt.

Heb m niet zelf bedacht nee, maar gezien de vele verschillende visies op de werking van allerlei effecten op je boot die bij veel zeilers leven, dacht ik: ik gooi m eens in de groep. :roll:

Zijn er overigens nog geen systemen die actief (je kiel is immers vrij passief) gebruik maken van dit effect?

Kort gezegd ja, hier wordt al mee gewerkt en ge-experimenteerd. Zo zijn er kielen ontworpen waarbij het profiel (in beperkte mate) aan te passen is en ook zwenk- en hefkielen zijn hier een voorbeeld van. Als je kijkt naar de Open 60 bijvoorbeeld zal je een heel aantal van dit soort toepassingen tegen komen. Hierbij worden ook steekzwaarden gebruikt om lift te genereren.

Even voor mijn beeldvorming een vraagje, een kiel genereerd toch geen bijdrage aan de snelheidstoename van de boot? M.a.w. we hebben toch geen 2 "motoren", de eerste is de witte (zeilplan) en de 2e is dan de natte (de kiel)?

Hoe kom ik dan vooruit op alleen de kiel? Of begreep ik het nu verkeerd.


Groetjes Michel