Onderwerp: waarom beter opkruisen met geprofileerde kiel ?

slecht profiel: turbulente stroming, verliest je aanhechting met het water en creëert onnodig veel wrijving. net alsof je een plank als vleugel wil gebruiken, je creëert wel lift door de AOA, maar ook erg veel vrijving waardoor het niet erg efficiënt is. Je zal dus minder snelheid ontwikkelen door meer wrijving en een grotere AOA om de zelfde lift te verkrijgen.

perfect ten schrijft:
da's zeker waar!
Angle of Attack (AoA) is maar 1 aspect.
de andere twee belangrijke zijn:
- weerstand (gewoon, remmende werking)
- de kwaliteit van de stroming langs de kiel, ofwel hoe lang blijft die laminair......

Weerstand spreekt denk ik voor zich, een kiel met een lomp model (vierkant voorkant, dik, etc) remt gewoon harder af dan een dunne, smalle.
Ook de gladheid van het oppervlak is daarvoor erg belangrijk:
In High Performance Sailing staat een experiment beschreven met geschuurde versus gepolijste zwaarden.
Geschuurd met papier 1000 (duizend!) heeft nog 2 maal zoveel weerstand als gepolijst (met polijstpasta). Het verschil is ook te zien als 'glimmend' vs 'spiegelend' .

Dan de stroming langs de kiel: die moet zo lang mogelijk netjes laminair (gelaagd, zonder wervels) langs de kiel blijven gaan. Dat lukt alleen met een juist profiel EN maximale gladheid.
Als de AoA wel goed is maar direct na de voorrand van de kiel de stroming 'afbreekt' aan de onderdrukzijde (loef) dan vaar je toch niet hoog. Dat 'afbreken' kan gebeuren door een te scherpe 'knik' in de vorm van de kiel, en wordt versneld door een te ruw opppervlak.
Bedenk dat water een 1000 maal hogere dichtheid heeft dan lucht. Alles wat aan een zeil verkeerd kan zijn (vorm, ruwheid etc) werkt bij een kiel onder water 1000 maal zo nadelig.....

groet
t

Hoe beter een kiel is, hoe minder je verlijert, waardoor je minder mijlen hoeft af te leggen bij opkruisen. Dat is het simpel gezegd. Je wint echter geen hoogte met een goede kiel, maar je zult minder last hebben van drift. Hoogte winnen (dus 'naar loef verlijeren') is niet mogelijk doordat je in dat geval een negatieve AOA krijgt. Dat betekent dat de kiel juist verlijerend zou gaan werken.
Misschien zou het trouwens wel (in theorie) mogelijk moeten zijn om de AOA positief te houden door de kiel over de vertikale as te draaien, zo zou je dus wel naar loef moeten kunnen verlijeren. Bij vliegtuigen spelen ze ook met zaken als de AOA door gebruik van flaps... Maar je zult wel veel snelheid gaan verliezen veronderstel ik.

Maar misschien kan TS iets meer vertellen over welk deel van kielwerking hij beter uitgelegd wilt krijgen? Volgens mij ben je geen beginner die de werking van een vleugelprofiel uitgelegd moet krijgen?

Je wint hooguit hoogte ten opzichte van een andere boot die een minder goed geprofileerde kiel heeft. Maar absoluut gezien zul je altijd hoogte verliezen.

Hoogte winnen kan alleen met een asymmetrisch profiel zoals bij een vliegtuigvleugel.

heren, heren toch
het hoogte winnen is tov de wind, natuurlijk niet tov je lengte-as. Dat is toch al jaren zo?

Er werd (wordt?) vroeger wel geexperimenteerd met zaken die de werking van kiel/zwaard beinvloedden:
- in de FJ was er het kantelzwaard, dat in de zwaardkast tov de lengte-as van de boot versteld kon worden. Effect was niet verloeveren (want je hebt nog steeds AoA nodig voor de lift) maar wel hoger varen en minder romp-weersrand, want die voer dan minder verlijerend, zelfs wel in zijn lengte-as
- van de Stadt (en anderen) hebben regelmatig schepen ontworpen met een trim-tab achteraan de kiel, om zo meer lift te genereren.

Toch zie je daar tegenwoordig niet veel meer van in aktie. Wellicht toch uiteindelijk niet beter.....
Zal ook wel komen door de toegenomen bootsnelheden van tegenwoordig; dan heb je vanzelf al veel meer lift van de kiel.

groet
t

Capo, ja ik snap het stukje dat een spiegelende kiel minder weerstand heeft dat een glimmende...

Maar met anti-fouling krijg je al geen glimmende, laat staan een spiegelende afwerking.... en zal je dus altijd een laagjes turbulente stroming hebben, toch?

Kiel shaping zal dus meer te maken hebben met de ideale vorm van de kiel dan de oppervlakte gesteldheid (ook wel, maar in mindere mate) Of zie ik dit verkeerd?

Groeten,
Johnnie

trotti schrijft:
met AF is spiegelend (en glimmend) lastig te bereiken....
Je ziet wel spiegelende kielen bij schepen die op het droge bewaard worden (Draak, Yngling etc etc).
Sommige AF kun je wel polijsten (harde Nautix bijv) en dat zal vast wel helpen, maar het gaat hooguit glimmen....
De vorm lijkt mij ook het belangrijkste, een goed (NACA) profiel zorgt én voor een goede AoA én voor een zo lang mogelijk niet-turbulente stroming (misschien de voorste 10% van de kiel-koorde?). Bij een vlakke plaat (zwaard, kielmidzwaard, slechte kiel) moet het water na de voorrand meteen al een hoek ter grootte van de drifthoek (dus 10 graden of zo) maken om het oppervlak te volgen. Bij een goed NACA profiel is die hoek vele malen kleiner en blijft de stroming dus makkelijker het oppervlak volgen.

Het scheelt echt veel....
Afgelopen zomer vertrok ik tegelijk met een kennis (ook met Spirit 36) aan de wind (west) uit Lemmer. Wind ruim 5B.
Hij had een prachtige nieuwe North HA erop en zijn North grootzeil, ongereefd.
Ik was lui en had de 130% genua er nog op (4 slagen weggerold) en 1 rif in het grootzeil, een hopeloze zeilvoering dus.
En natuurlijk is mijn kiel mooi geshaped (en het roer ook), zijne niet.
Na een mijl of 18 was hij bijna bij Enkhuizen (Enkhuizerzand) en ik kon hem nog nét zien, dus hij was ruim 1 mijl weg, aan lij!
Toen hij overstag ging ben ik naar ruime wind gevallen en hem tegemoet gevaren......
Deze winter heeft hij mijn mallen geleend om zijn kiel te shapen!

groet
t

Wat ik bedoel is A.O.A. op de kiel.
dus van de waterstroom.
Niet de klassieke A.O.A. op genoa en mainsail.

even citeren uit de bijbel (Norh u trim) :

"The key here is angle of attack. While the keel is symmetric, the water does not hit it straight on. due to leeway, the water hits the keel from a few degrees to leeward and does not 'see' a symmetric shape. It sees a foil with a long and short side. ...
There is a difference in pressure, and lift is generated perpendicular to the angle of attack."

Als je dus hoog aan de wind vaart, dan zal de voorligging (hartlijn van de boot) paar graden hoger mikken dan de werkelijke koers door het water. De boot, en dus ook de kiel, beweegt niet recht maar schuin door het water.

Hierdoor krijg je een angle of attack aan de lij kant van de kiel.


"The keel's angle of attack equals the boat's leeway."

Met andere woorden, dankzij de drift kan je hoogte houden.

ben je nog mee ?

Hier is ook een mooi artikel over dit onderwerp: www.oceansail.co.uk/Articles/K....html#mozTocId954392

verklarende prentjes van North :

en nog

De simpele uitleg:

1. Aan de wind genereert een goed zeilprofiel meer lift, leidt tot meer snelheid én drift.

2. Een kiel of zwaard beperkt de drift. Des te langer de kiel of zwaard des meer lift en dus minder drift.

3. Een gladde kiel beperkt de weerstand en een goed profiel geeft weer meer lift, dus minder drift.

Door de driftbeperking wordt dus je grondkoers hoger aan de wind.

Veel basisinfo vindt je op www.zeiltheorie.nl

La Mavare schrijft:
Juist, maar waarom precies is de vraag.

Paradox die thans voorligt op het altaar van ZF :

"Door drift ontstaat er angle of attack op de kiel, daardoor kan je hoogte maken."

Klinkt paradoxaal omdat we net drift bestrijden.

perfect ten schrijft:
een kiel die precies in zijn lengte-as door het water gaat genereert geen lift, dat is logisch toch, want beide zijden 'doen' precies hetzelfde, omdat de kiel symmetrisch is.
Lift ontstaat pas als de kiel NIET in zijn lengteas door het water gaat. En dat gebeurt wanneer je bootje drift heeft.....

groet
t

Perfect ten,
Ik vermoed dat het een misverstand betreft: Wanneer je van achter naar voren over je boot kijkt, zie je in feite de kiellijn. Die richting wil je op, maar zo werkt zeilen niet. Je zal dus schuin door het water gaan, in een diagonale lijn. De hoek tussen je kiellijn en de werkelijk gevaren lijn, dat is de drift.
Die bestaat omdat we zeilen. Het is onoverkomelijk een rechtstreeks gevolg van de zeilwerking: die zorgt wevoor dat luchtstroming wordt omgezet in voorwaartse kracht en zijwaardse kracht.
Nu nemen we een kiel, welke die combinatie (de boot wil in feite diagonaal door het water) gebruikt door lift te creëren. Dit resulteert in minder diagonaal gaan (de drift wordt dus beperkt).
Het samenspel is dus vooruit en een klein beetje drift door het zeil, plus lift naar loef door de drifthoek en stroming langs de kiel (AOA). Je kiel werkt dus alleen als er water langs stroomt en als er een AOA is.
Zou die er niet meer zijn, je vaart dus zonder drift, wint de wind het en wordt je sterk opzij gezet omdat de kiel dan niet functioneert. Gevolg: de kiel gaat weer hard werken. Er treedt dus een dynamische balans op die resulteert in een drift, maar minder sterk dan wanneer je geel kiel gebruikt. Dat noemen zeilers 'hoogte winnen' omdat je met betere kiel eerder je bovenwindse bestemming hebt bereikt dan een ander schip met minder goede kiel. Je kruist sneller op omdat je minder verliest door een kleinere hoek met de wind te kunnen varen.

Op de voordewindse koersen is die drift er niet en daarom halen zwaardbootjes dan hun zwaarden omhoog, om de wrijving te verminderen. Leuke oefening: probeer eens in een optimistje van hogerwal weg te varen en vervolgens weer op te kruisen zonder je zwaard, dat lukt (bijna) niet.

akkoord Vince,

hoe meer drift, hoe meer AOA op de kiel, hoe meer lift.
hoe meer lift, hoe meer hartlijn of kiellijn (zoals jij het noemt) samenvalt met de voorligging of de koers door het water, dus hoe minder drift

dus :

drift ==> A.O.A

A.O.A ==> LIFT

LIFT ==> verkleint drifthoek

kleinere drifthoek ==> minder A.O.A

minder A.O.A ==> minder drift

enzovoort


ik snap het plaatje.
(toch ?)


groeten,

Dat is wel het globale plaatje ja.
Hoe beter je kiel is, hoe beter deze de drift beperkt. Maar helemaal 0 kan deze niet worden bij aandewindse koersen.

resumerendDit wil zeggen dat de kiel lift genereert doordat je drift hebt, de kiel zal dan invloed uit gaan oefenen waardoor dit hoogtverlies minder sterk wordt dan bij een minder goede, of geen kiel, relatief dus.

Maar het mooie van dit onderwerp, de werking van vleugelprofielen, is dat het nog lang niet klaar is. Er is nog altijd onenigheid in de vakliteratuur over hoe het nu precies werkt. Er wordt door verschillende onderzoekers nog altijd onderzoek naar gedaan.

Capo,


ik probeer niet het topic te kapen, maar:
begrijp ik het goed dat je de vorm van je kiel veranderd hebt, waardoor de weerstand af is genomen? Kun je daar iets meer over vertellen?

Groeten,
Reinier

OK, dat is als je 1 kiel hebt... Wat als je er twee hebt?
even de lolboeken voor zijn; nee, ik ga er niet 1 afzagen! )
De kielen van mijn €Xr hebben de hydrodynamica van een baksteen en de ruwheid van een van een pas geteerde weg met vers gestrooid split. Het is niet voor niets dat dit type boot de naam heeft 'voor geen meter te zeilen'. Omdat ik ze toch nog moet schuren en coaten, zou ik best een kilootje of 3 van de 290 per kiel kunnen missen door ze in elk geval een mooi profiel te geven en ze wat gladder te maken.
Geef je ze dan allebei een 'centraal kiel' profiel (de blauwe uitvoering) of juist een asymmetrisch vleugelprofiel (de rode en groene uitvoering) en komt de bolling van de koorde dan naar binnen of juist naar buiten (zoals op de tekening)

(overigens, een lekker topic als je boot toch op het droge ligt)
Groet, Peper

ReinierZeilt schrijft:
ik heb niet meer gedaan dan de gietijzeren kiel precies in het model brengen zoals dat door de ontwerper (Koos de Ridder) getekend is, en de oppervlakte heb ik spiegelglad gemaakt.

Die kiel is van gietijzer. Hij wordt gegoten in een mal van zand (met stabilisatoren, olie etc erin). Die zandmal wordt gemaakt rond een houten model van de kiel. Nu is mijn boot bouwnr 88, en die 'houten kiel' had niet helemaal meer het subtiele model zoals ontworpen. Zo was bijvoorbeeld de voorkant nogal stomp, niet mooi rond zeg maar.
Dat gietijzer krimpt ook als het hard wordt (zo'n 10% geloof ik). En dan gaat ook niet helemaal regelmatig, waardoor de vorm ook weer wat verandert.
En de oppervlakte van gietijzer uit een zandmal is nou niet bepaald spiegelglad....

Ik heb met epoxy (met glassbubbles als vulmiddel) de juiste vorm in de kiel gebracht, vooraan wel 5 cm epoxy, achteraan zo'n 2 cm met een scherpe rechte achterkant, en over de hele oppervlakte een paar (3 a 4 mm) epoxy.
Vervolgens alles geschuurd t/m papier 1000.
De vorm krijg je erin door uit de ontwerptekeningen een aantal mallen te maken (5, voor verschillende hoogtes) en net zolang te plamuren en schuren tot de kiel de gewenste vorm heeft.

Bij elkaar ca 10 kg epoxy en 5 kg harder, en 80 uur werk.....
Maar wel de moeite waard.

ziehier het resultaat: 694219319665945976-a-capolavor...voro-2002/21af02.JPG

groet
t

Peper schrijft:
ze zitten altijd allebei onder water en hebben dezelfde drift, dus dezelfde AoA.
Symmetrisch maken dus, met een goede NACAxxxx voorkant (eerste 30%) en schuren tm 1000.

Veel plezier

groet
t

Peper schrijft:Bij 2 kielen ben je niet meer gebonden aan een symetrisch profiel. De bolle kant aan de binnenzijde. Je zou de buitenkant zelfs hol kunnen maken.
Grt, Leo.

Eigenlijk zou je dus een deels hefbare bulbkiel moeten hebben, waarvan de vin uit 3 vlakken bestaat. Een bakboorddeel, een centraal deel en een stuurboorddeel. Als alles naar beneden is heb je een normaal symmetrisch profiel. Als je het bakboord- of stuurboorddeel omhoog haalt heb je een asymmetrisch profiel. Maar laat ik maar niet over de praktische uitvoerbaarheid beginnen.

Als je een ontwerp met 2 hefkielen maakt wordt het makkelijker, ware het niet dat je bij het heffen van één kiel dan ook een deel van je ballast naar boven haalt en het vlak halveert. Meer iets voor een multihull, lijkt me, dan heb je de ballast niet nodig.

De rompen van de oudere, zwaardloze Prindle catamarans zijn trouwens asymmetrisch: vlak van buiten, rond van binnen.

En wat dacht je van de assymetrische en kromme dagerboards van de Alinghi catamaran?



En de oracle tri?



Meer over snelle extreme cat's en hun daggerboards enzo op [url]www.littleac.com[.url]

Groeten,
Johnnie

Eigenlijk is dit onderwerp tweeledig, basis kiel vorm, en de uiteindelijke afwerking.

Voor de eerste: er zijn duizenden verschillende profielen die allemaal een nummer hebben gekregen en onder andere in de NACA zijn vastgelegd. Van al deze profielen zijn weerstand en lift bekend bij diverse aanstroomhoeken (in ons geval de drifthoek). De verscillen in deze profielen zit in de verdeling van de dikte over de lengte en de plaats van de grootste dikte. Uitgaande van een standaard enkele kiel dient een boot symetrisch te zijn omdat we graag over beide boegen dezelfde zeileigenschappen hebben. Het optimale profiel van de kiel is afhankelijk van Helling, snelheid en drifthoek.

Helling: praktisch gezien stroomt het water vrijwel altijd horizontaal langs de kiel (uitgaande van relatief vlak water) doordat je boot helling heeft is de relatieve kiel dikte dus groter. Ofwel een boot met veel helling zal idealiter een dunnere kiel moeten hebben.

Snelheid: lift en weerstand worden voor een groot deel bepaald door de snelheid van de boot door het water. Een snelle boot heeft dus een ander profiel nodig dan een langzame boot. Letwel, deze waarden zijn relatief en worden bepaald door de tijd die een waterdruppel nodig heeft om van de aanstroomhoek tot de afstroom hoek te reizen.

Drifthoek. Klinkt misschien gek, maar het profiel dat je nodig hebt is ook afhankelijk van je basis drift hoek. Uiteraard is je kiel een ontzettende belangrijke factor in drift beperking. Maar zeer zeker niet de enige. Het gaat ook om de verhouding tussen lateraal kieloppervlak tenopzichte van het zeiloppervlak en om de drift beperkende eigenschappen van de romp zelf. Een romp met een scherpe knik (valk bijvoorbeeld) heeft van nature al minder drift dan een rondspant (Laser bijvoorbeeld).

Het optimale profiel aan de wind kan echter ook de voor de windse eigenschappen van je boot totaal teniet doen. Jochem visser heeft ergens in de jaren 90 met hun team een x-99 voorbereid voor een WK. Ze hebben daarbij veel geexperimenteerd met het profiel en kwamen in een tussentijdse optimalisatie ronde op het aan de windse rak verreweg als eerste bij de bovenboei, maar moesten lijdzaam toezien hoe ze deze voorsprong voor de wind volledig weg moesten geven. Daarna hebben ze een kleine concessie gedaan aan de aan dewindse eigenschappen om voor de wind toch mee te kunnen komen. Je moet dus wel naar het geheel blijven kijken. Over deze optimalisatie heeft Jochem ooit eens een artikeltje gepubliceerd in de Zeilen wlek nummer dat was kan ik helaas niet achterhalen.

Wil je het profiel aanpassen, dan zou je naar de voorgenoemde 3 parameter moeten kijken. registreer je gemiddelde drifthoek, helling hoek en snelheid en kijk welke omstandigheid aan de wind het meeste voor komt. vervolgens kun je met behulp van literatuur opzoeken welk profiel onder die condities het minste weerstand geeft en de meeste lift produceerd. Je zult zien dat er meerdere profielen gelijk waardig zijn. tweede stap is dat je kijkt naar de weerstand voor de wind (lift is hier niet interessant). Kies het profiel dat onder beide categorien goed scoort en profileer je kiel dan met epoxy plamuur zodanig dat je het ideale zo dicht mogelijk benaderd. Werk de boel niet af en ga varen.
Wat je dan zult zien is dat de eigenschappen van je boot anders zijn, snelheid en drift zullen anders geworden zijn als je veel aan de vorm heb moeten veranderen (wat ik overigens betwijfel bij een x-35, daar is veel aandacht besteed an de optimale vorm). Nu zou je weer gemiddelden moeten nemen voor snelheid en drifthoek. Mogelijk is er dan een tweede optimalisatie ronde nodig en heb je een iets ander profiel nodig. Zo kun je tot in het oneindige door gaan. In de praktijk blijkt echter dat je na twee rondes dicht bij het optimum zit, alles wat je daarna nog wilt winnen kun je beter in boothandling investeren (Timewise).

De rand tussen je kielzool en de zijkant laat ook ruimte over voor verbetering. Afhankelijk van de basis kielvorm kun je de druk die weg lekt van lij naar loef optimaliseren waardoor de druk aan de lijzijde hoger blijft en daardoor meer lift kan opwekken. Meestal is dit een vlakke kielzool met een zo scherp mogelijke rand naar de zijkant van je kiel, danwel de bulb.

Om het dan toch wat moeilijker te maken: de relatieve snelheid van je kiel (zoals ik eerder omschreef) kan onder en boven behoorlijk verschillen. Als je een kiel hebt die aan de romp veel langer is dan aan de onderkant, dan zou het nodig kunnen zijn om het profiel over de hoogte van de kiel te varieren.

Een goede hulp voor het kiezen van het optimale profiel is het boek "theory of wing sections". Daarin worden duizenden profielen met elkaar vergeleken, zowel voor vliegtuigen als voor boten, horizontale en verticale profielen, de meeste heb je dus niet nodig .

Voor je roer geld min of meer hetzelfde, maar daarbij is nog een 4e variabele, de stuurwerking. Een optimaal roerprofiel is over het algemeen wat dikker, heeft de grootste dikte wat meer naar achteren en heeft een scherpere aansnijding.

Een andere optimalisatie is de scherpte van de achterste rand. De achterste rand is 3 tot 8 mm dik en moet zo strak als mogelijk zijn. De dikte hangt af van het profiel dat bij jouw boot hoort.

Vergeet de toleranties van de eenheidsklasse niet te respecteren. Te veel kiel vorm veranderen kan leiden tot een diskwalificatie als je eenheidskalsse wedstrijden vaart


Samenvattend: waarom beter opkruisen met geprofileerde kiel ?

Het voor jouw boot juiste profiel verminderd de weerstand (drag) en maakt je drifthoek kleiner omdat deze meer lift kan genereren, ofwel: je vaart sneller over een kortere afstand.
Wat het juiste profiel is verschilt per boot(type) en is afhankelijk van helling, drift en snelheid.