Onderwerp: Vmax

Wederom een leken vraag :roll: .

Ik had vandaag een discussie met een collega over de maximale snelheid van een cat. De maximale (theoretische) snelheid van een monohull wordt, in het geval van niet planerende rompen, bepaald door de lengte van de waterlijn (toch?). Nu beweerde mijn collega dat dit voor een cat niet geldt. Helaas kon hij dit niet verklaren. Wie weet hier meer van?

Overigens las ik in het tijdschrift Zeilen (p93, "Club Swan 42") dat je door het roer te laten schrikken (dmv een snelle beweging) de (boeg?) golf kunt afbreken waardoor je op snelheden ruim (20%) boven de theoretische snelheid kunt komen. Hoe dat precies werkt is mij ook een raadsel.

Zeilen, het lijkt zo simpel, maar als je er over na gaat denken is het opeens een stuk lastiger dan je dacht.

Kobus

Alles heeft te maken met het overschrijden van de eigen genereerde rompgolf. De energie die je daarvoor nodig hebt bepaald of je gaat planeren of niet. Voor een waterverplaatsend schip is de benodigde energie om deze golf te kunnen overstijgen is vele malen groter dan die bij een cat. Zodra je dus de rompgolf overschrijd kom je boven de rompsnelheid. De truuk die in Zeilen staat gaat er vanuit dat je even de rompgolf door een snelle beweging even breekt en dardoor minder energie nodig hebt om de boot over de rompgolf te tillen. Hierdoor wordt de energie omgezet in snelheid ipv wrijving.

iEn ik maar denken dat het hier over ging. (tja hobby 2 is mijn yamaha 1200cc)

Haha, mijn eerste indruk was dat het hier over ging:

cat's planeren ook gewoon vanaf een bepaalde snelheid.

De rompsnelheid is afhankelijk van meerdere factoren. Een van deze factoren is het prismatische coefficient, zeg maar hoeveel van het rechthoek bepaald door lengte en breedte is gevuld door de waterlijn.
(Bij een rechthoekige bak is de prism. coefficient dus 1...)

Bij een enkelromper geeft dit door benodigde stabiliteit (en ruimte op de boot) een coefficient van, zeg 0,6 of zoiets. Bij een cat is dit vele malen lager, doordat de rompen elk heel smal zijn, en er dus maar weinig waterlijn 'doorbreken'. Dit levert (is een gokje...) een prism. coefficient van misschien 0.1 op ofziets.

Tussen een cat en een enkel romper zit zoveel verschil dat het moeilijk is om daar dezelfde beredenering op los te laten als een enkelromper... vandaar waarschijnlijk de reactie van je collega.

Vr.Gr.
Globe_Trotti

De rompsnelheid heeft alles te maken met het golfpatroon wat een vaartuig opwekt. Dit heeft inderdaad ook te maken met de prismatische coefficient, maar ook met de vorm van de waterlijn, de vorm van de boeg en van de spiegel/rest van het achterschip.

In het meest klassieke geval wordt bij de boeg een golf opgewekt, evenals bij de hek (boeg- en hekgolf). Om deze golven op te wekken is energie nodig, en die komt uit de voortstuwer van het schip. De golflengte van de opgewekte golven is afhankelijk van de snelheid (weet even de exacte formule niet, maar iets met een wortel, 2 pi en g).

Als de golflengte van de boeggolft precies even lang is als het schip, komt de boeggolftop precies op de plek van de (eerste) hekgolftop, direct achter het schip. Golven kun je bij elkaar optellen, dus dit levert een twee keer zo hoge golf achter het schip op. De hekgolftop moet als het ware bovenop de boeggolftop gemaakt worden. Dit kost een hele hoop energie, en daarom wil het schip in de meeste gevallen niet meer sneller dan de snelheid waarbij dit gebeurt.

Andersom is de meest gunstige snelheid wanneer er anderhalve boeggolflengte langs het schip loopt, want dan komt er een boeggolfdal ter plaatse van de hekgolftop, en deze twee doven elkaar uit. Relatief is dit een gunstige snelheid/voortstuwenergie verhouding.

Nu ga ik een paar eigen veronderstellingen poneren:

Op dit soort hoge snelheden zijn wrijvingsweerstand en voornamelijk golfweerstand bepalend voor het totaal benodigd vermogen. Bij planerende schepen is de rompvorm op die manier gemaakt, dat er een lift op de romp ontstaat, waardoor het schip uit het water wordt getild. Hierdoor neemt de wrijvingsweerstand significant af, welk vermogen vervolgens gebruikt kan worden om over de eigen boeggolf heen te varen. Het schip heeft nagenoeg geen waterverplaatsing meer en geen nat oppervlak en wrijvingsweerstand meer en kan zijn volle vermogen voor voortstuwing gebruiken.

Een andere truck is om de spiegel dieper in het water te laten steken, waardoor er geen hekgolf (top) ontstaat, maar een hekdal. De top ontstaat pas verder van het schip af, en hierdoor heeft het schip virtueel een langere waterlijn. Het water moet bij de spiegel echter wel goed loslaten van de romp, bijvoorbeeld door een schuin terug naar voren oplopende spiegel. Voor dit loslaten kan een beginsnelheid nodig zijn, waaronder de drukweerstand juist weer hoger is. Dit concept is dus gunstig voor de wat hogere snelheden.
Maar uiteindelijk wil iedereen wel een beetje opschieten, dus dat zal niet zo erg zijn.

Om terug te komen op de eerste vraag van dit topic:

Een catamaran wekt ook golven op, en heeft dus dezelfde verschijnselen. De twee rompen hebben allebei hun eigen golfpatroon, waardoor bij een goede rompvorm enigszins gebruik kan worden gemaakt van interferentie van beide golfpatronen, door ze elkaar te laten uitdoven. Maar een afstudeerproject verder had ik de ideale rompvorm nog niet gevonden... en dat was voor een simpele mechanisch voortgestuwde catamaran.

Erg leerzaam zeg, dit forum. Prismatische coefficient kwam nog niet in mijn woordenboek voor . Ik ben eens gaan Googelen met deze nieuwe term en heb de volgende sites gevonden. Ter leering ende vermaek zeg maar

http://www.zeiltheorie.nl/index.html
http://www.scholierenlab.nl/uploads/tx_chcforum/5hst_6.pdf

Ik ga het eea eens aandachtig bestuderen. Bedankt voor jullie reacties.

@Michiel I: Ik neem aan dat voor de formule die de relatie tussen golflengte en snelheid beschrijft geldt dat C = sqrt((g*lambda) / (2*pi)) = 1.25*sqrt(lambda) waar lambda de golflengte is. Dit vond ik althans in de pdf waar de 2e link naar verwijst. Alleen snap ik nog niet helemaal hoe het met de eenheden zit want ik verwacht dat C in m/s is en lambda in m... Any way, dit is interessant want nu kan ik dus afschatten hoe snel ik vaar!

Verder vind ik het idee van destructieve interferentie van boeggolven bij een catamaran wel elegant. Echter, een zeilboot zal mi zijn maximale snelheid bereiken met slechts een drijver in het water. Bij een andere vorm van aandrijving is dit natuurlijk niet het geval maar dat is stof voor een ander forum.

Kobus

P.S. Over planerende catamarans ben ik niets tegen gekomen (muv de Trifoiler natuurlijk ). Ik zie ook niet zo 123 waar die lift vandaan moet komen. Bovendien zou de drijver dan zijn zwaardwerking verliezen, toch?

We zijn weer wakker: m/s = sqrt(m/s^2 * m)

Kobus

Ben het hier niet helemaal met je eens, een catamaran zeilt het hardst met een drijver net boven het water, het z.g. "kissing the waves" (dus dan is er geen interferentie van golven) Een catamaran planeert niet, sterker nog bij hoge snelheden gaat de boeg duiken. Door de breedte kan je veel meer zeil voeren en heb je veel meer stabiliteit, door met een drijver uit het water te zeilen heb je de helft van het natte oppervlak, die toch al heel gering is door de smalle en ondiepe drijver(s).

Ik ben het wel met jou eens... . Interferentie van golven bij cats kan idd alleen met beide rompen in het water, en dat gebeurt niet bij zeilende cats. Ik had het over een ferry, met waterjet aandrijving, even een zijpaadje...

Bij een zeilende cat is het inderdaad zo dat een drijver uit het water komt, waardoor de wrijvings weerstand lager wordt. Dat de romp die in het water ligt vervolgens dieper komt te liggen is logisch, of de romp gaat duiken bij hoge snelheid weet ik niet. Zeilen is niet mijn vakgebied, maar mijn hobby... En dan eigenlijk tot nu toe alleen monohulls, dus cats daar weet ik maar weinig van.

Toch vind ik het wel interessant: Waarom gaat een boeg van een catamaran duiken op hoge snelheid? Negatieve lift? Lijkt mij alleen maar extra wrijvingsweerstand... Waarom zou je een cat niet met een boeg uit het water en een boeg planerend willend hebben?

Misschien heeft dit ermee te maken dat een cat een hele fijne intredingshoek heeft, om dan toch nog drijfvermogen te creeren zal je achterin meer volume moeten maken. Hierdoor zal een cat bij hoge snelheid dus meer lift genereren in het achterschip waardoor de messcherpe boeg meer zal duiken....

Groeten,
Globe_Trotti

Ik hou het gewoon bij lekker zeilen

Is vooral bij halve wind, door de voorwaartse druk dan op de lijboeg gaat hij duiken, en moet je het gewicht naar achteren plaatsen, de cat kan dan zelfs kont over kop slaan, is mij ook een x gebeurt

cat's planeren wel, maar door hun rompvorm blijven ze in het water, zoals bij de speedboten een deep v romp ook doet.