Onderwerp: Waarom heb je zoveel wind nodig om hard te gaan?

Hier staat het antwoord.

Dit plaatje vat het mooi samen:




Met toenemende luchtsnelheid neemt de totale drag af. In bovengenoemd geval tot een knoop of 80. Daarna neemt hij weer toe. Met name door de "induced" drag (groene stippellijn) is daar de schuld van, en deze is dan weer de resultante van de benodigde Angle Of Attack:

boarderbas schreef :
Ik durf aan beide even te twijfelen
Op een meetbrief is de schijnbare wind (AWA) vrijwel gelijk van 6 tot 20 kts @UA. De UA zelf wordt wel groter bij minder TWS, maar de AWA niet. Dus: geen sprake van veel meer afbuigen.

Dikke foils hebben meer drag, zeker. Daarom vaar ik aan de wind ook bij 6 kts altijd met een behoorlijk vlak zeil, en dat gaat sneller (minder drag). Onderlijk vrijwel strak, cunningham aan. Echt plat wordt het pas als er sprake is van teveel lift, dat wel: dan gaan we mast buigen. Maar dat valt onder Flattening in de Speed Guide.

Je twijfelt maar raak, de NASA kan vast niet aan je tippen.

Het gaat niet (alleen) om aan de wind zeilen.


De -optimale- AWA heeft werkelijk niets te maken met de angle of attack, anders dan dat het een grens geeft icm met upwash. (en upwash is ook niet gelijk bij veranderende windsnelheid!

De eerder genoemde theorie geeft aan dat met minder wind er een grotere AOA nodig is om voldoende lift te creëren. Dit resulteert in meer drag. Bij meer wind kan de zelfde lift gemaakt worden met minder drag. Dus ga je harder.

boarderbas schreef :
Het enige verschil tussen koersen met TWA < 90 en TWA > 90 is dat bij de eerste de windweerstand van boot en tuigage remt en bij de 2e voortstuwt. (tenzij je altijd sneller dan de wind gaat).

AWA niets te maken met Angle of Attack??? Dat mag je eens proberen uit te leggen aan onze lieve lezertjes. Een zeil weet niet beter: de wind komt in met de AWA.

In de link die je noemt staat 1 interessant ding:
"The greater the aspect ratio, the less violent are the wing tip vortices, and the less the induced drag."

Laat ik dat nu een aantal posts eerder al gemeld hebben.... Het gaat niet alleen om de m2 zeil en de TWS, het gaat ook om de vorm ervan. HA en rif heeft een gunstiger ratio dan vol grootzeil en C0.
En dus minder induced drag.

Beauty schreef :
Bij die 10 knopen TWS @ 110 TWA heb je 3,3 keer zoveel vierkante meters zeil nodig als bij 20 knopen @ 110 TWA om 7 knopen bootsnelheid te kunnen halen. Hierbij houd ik rekening met de richting en sterkte van de schijnbare wind, en de richting van de liftkracht.
In het eerste geval: AWS = 10,1 kts ; AWA = 69 deg
Tweede geval: AWS = 18,8 kts ; AWA = 90 deg

Geïnduceerde weerstand van zeilen en kiel, stabiliteit etc. laat ik dan even achterwege. Dus alleen al het kwadratisch toenemen van de winddruk t.o.v. de windsnelheid speelt een grote rol.

Sonador schreef :
Bedoel je de frictie van de wind of die van het schip?
De laatste gaat beneden de rompsnelheid met de macht 2 tot 2,4 omhoog , afhankelijk van o.a. de rompvorm , tegen de rompsnelheid en daarboven stijgt dat tot een amcht 3 tot wel 5 om uiteindelijk boven de planeersnelheid weer te zakken.Vandaar dat het zo moeilijk is om een zwaar schip aan het planeren te krijgen , als dat überhaupt al kan.
Je hebt dus bij een 10 % hogere snelheid zeker 25% meer kracht nodig aan voortstuwing wat in feite betekent dat dan ook de windkacht met ruim 10% moet toenemen . Omdat er kennelijk ook wat gebeurt met de efficientie van de zeilen is dat nog meer .
Vandaar dat het exponentieel harder moet waaien voor een hogere snelheid door het water.
Ad

Baasklusje schreef :
Lief lezertje, de AWA is t.o.v. de boot. De zeilen zijn in te stellen t.o.v. de boot met schoten en trimlijnen. Dat leg ik je nog wel een keer uit.

Baasklusje schreef :
Je zult bedoelen: "koersen met AWA < 90 en AWA > 90"
De boot zeilt op de schijnbare wind. Het zal de tuigage een worst wezen wat de TWS en TWA is.
Dan nog, met wind over dek van AWA = 90 graden draagt de windvang van de boot (ex. lift) bij aan helling en drifthoek. En dus weerstand, en dus langzamer varen.
Baasklusje schreef :
Ja, de wind komt in met de AWA, en die AWA wordt gemeten t.o.v. de romplijn van de boot. En die romplijn hoeft niet per se te relateren aan de tuigage. Kijk maar naar een Aerorig. De AWA zegt dus niet per se iets over de AoA van de zeilen. De AoA stel je bij het trimmen.
Baasklusje schreef :
De aspect ratio van de tuigage is een erg misleidende maat. Een vlak zeil met een lange koorde zal bij dezelfde lift dezelfde geïnduceerde weerstand geven als een bol zeil met een korte koorde. (Binnen bepaalde grenzen, denk aan loslating en oppervlaktewrijving) Leidend voor de geïnduceerde weerstand is de liftverdeling langs de hoogte van het tuig. En die kun je aanpassen door te trimmen en door zeilen te wisselen. Dus geen gedoe met liftcoefficient en aspect ratio, gewoon alleen naar de absolute lift kijken. Google eens op 'span loading' en 'Tom Speer'.

Yellow Boat schreef :
Zo beredeneerde ik als leek:

Van wat ik begrepen heb, is windkracht onderhevig aan frictie op land/ water niveau.

Als je 10 knopen meet in de top van je mast, want daar zitten de meeste windmeters, hoeveel knopen wind heb je dan t.h.v het midden van je mast, en t.h.v de giek?

Je zal dan verschil zien als de theorie klopt?

Als je dit ook zou meten met 20 knopen wind, denk ik, dat het verschil veel kleiner zal zijn.
En dat je daarom ook minder zeiloppervlakte nodig hebt, je haalt dan immers meer kracht uit het onderste deel van het zeil. Omdat de windkracht minder inboet op frictie op land/water.

Misschien een domme redenatie, maar ik dacht ik gooi hem er gewoon in.

boarderbas schreef :
Kijk, dat is leerzaam

Er is een zeker (nogal vast) verband tussen de AoA van een zeil en de AWA van de boot. Ofwel, bij een bepaalde AWA/AWS combinatie hoort een bepaalde AoA-instelling. NB ik zei niet dat AoA en AWA hetzelfde ding zijn...
De vraag van Beauty is eigenlijk: waarom kan ik de AoA-instelling niet bij elke TWS zo maken dat ik altijd even hard ga. Misschien heeft de Beauty een te klein zeil

Frederik65 schreef :
We gaan wel uit van een 'passende' camber natuurlijk..... niet van extremen als bolle zeilen met korte koorde....

Uit het VPP. De Thrust en Drag worden berekend uit de liftcoefficiënten en gaan dan keer de windsnelheid in het kwadraat.

We mogen er van uit gaan dat lift groter is dan thrust (we gaan immers vooruit) en zal dus het verschil ook kwadratisch toenemen. Ofwel, relatief word de drag minder. Ofwel, de verhouding windsnelheid <-> netto voortstuwing is een wortelfunctie.

Dat zie je ook in je polar terug. Deel je halfwindse snelheid eens door de wortel van de windsnelheid. dat zal zo om en nabij een horizontale lijn moeten geven.

@Sonador, je redenering klopt wel.

klik1
klik2

Iedereen bedankt zover, ik lees uitvoerig mee al snap ik niet direct wat iedereen bedoeld. Die grafiek van Total Drag (@BB) etc ken ik, maar laat geen relatie zien, althans ik zie hem niet, hoe de Drag zich verhoud tot de lift bij een stijgende TWS. Heb ik me rot naar gezocht, ook in boeken die ik heb. Dat de drag afneemt bij 80 knopen doet mij vermoeden dat het gaat om fixed wings en geen foils als in zeilen van 'doek'. Dezelfde principes gaan op, ze werken echter op gebieden wel anders uit. Ik zou graag visueel hebben dat naarmate de wind stijgt van 10 naar zeg 20 knopen ik voor een gegeven schip, zeilvoering en TWA de lift en total drag tegen elkaar weggezet zie.

Ook een interessant perspectief (ik meen van Frederik65) is de vertaling naar AWA. Ik ben het ermee eens, althans zo voelt dat, dat ik eigenlijk niet de TWA gelijk had moeten houden maar de AWA. Bij 20 knopen bleven er uit mijn hoofd in zijn vertaling 18 over varend op ongeveer halve wind (AWA). Zou ik met al die 140 M2 vol tuig bij 10 knopen dezelfde AWA willen hebben, had ik lager moeten gaan varen en wordt het snelheidsverschil alleen nog maar groter. Althans, bij deze TWS van 10 knopen.

Stel ik doe dat, dan heb ik dezelfde AWA, wat nu indien ik ook dezelfde AoA wil pakken. In theorie is dat leuk, maar in de praktijk kan dat denk ik niet. Die code zero / genaker en HA als 'stagzeil' zorgen voor zo'n veranderende aanstroming dat alsnog mijn grootzeil dichter getrokken moet worden anders kilt het. Zo gauw je die grote lap uitrolt en aantrekt zie je al je windex naar voren gaan zonder ook nog maar veel aan snelheid gewonnen te hebben.

Deze foto is met 6 knopen ruime wind terwijl we toch zo goed als aan de wind varen met bijna 6 knopen snelheid. En dan aan de wind bezien vanuit de stand van de giek. Ik had de fijntrim nog aan kunnen halen en de kar naar boven, maar dat was het wel.

Ik heb voldoende aanknopingspunten waarbij 'Think One' en de AoA (AWA versus TWA vergelijken) zwaar wegen in het antwoord op mijn gestelde vraag. Ik blijf graag meelezen en leren.

Beauty,

Die grafiek heb je. Die dag grafiek van mijn post eerder is bij gelijkblijvende lift. Je ziet dus visueel de verhouding lift/drag.

Vanzelfsprekend liggen de absolute getallen anders bij andere airfoils. Het was illustratief bedoelt, omdat het zich laat vertalen in AOA.

Ik laat een groot gedeelte van de theorie maar langs mij heen gaan, ik vind de foto van Beauty aan de wind wel erg mooi om te zien, gave foto.

eigenlijk een bizar mooie foto.

Dank,

Waren precies de omstandigheden waar de hele refit voor bedoeld was. Op de Oostzee hebben we aan paar keer wat langere tijd mogen verblijven. Uit het eerste reisverslag kwam de conclusie dat het aantal pruttel uren net zo hoog was als zeiluren. Klein kind aan boord dus soms wil je na een nacht zeilen toch met daglicht nog ergens aankomen, wind valt weg etc. Ik wilde met 8 knopen of minder gewoon nog maximale zeilvoering en snelheid kunnen handhaven, ook op ruimere koersen (in TWA), met een goed zeilplan wat ik alleen kon managen.

Dit was een wegbreng trip naar Stockholm waar mijn vrouw en dochter aan boord zouden komen. Met 1 nacht rust vanwege een depressie die overkwam lekker in 6 nachten met 3 opstapper van thuis naar Stockholm gezeild. 36 uur met deze zeilvoering, glad water, rimpels om je heen, stuurautomaat erop maar hoeft niets te doen en rust aan boord. En toch een 140 mijl in 24 uur.

Zou zo weer willen.....

@BB zal je grafiek nog een bekijken.

@BB

Als ik de grafiek goed lees neemt de Total Drag eerst af en daarna weer toe. Dat (je bedoeld die toename?)zou komen (zo lees ik in je tekst) door de Induced Drag. maar die wordt juist lager met een hogere luchtsnelheid. Wat zie ik verkeerd?

Baasklusje schreef :
De netto lift van een zeil wordt voor een groot deel bepaalt door de verhouding tussen laminar en turbulent flow. Waar er een turbulent flow heb je bijna alleen drag en geen lift. Een zeil is verre van een ideale vleugel waar alleen laminair flow plaats vind. Sterker nog de zeilmaker heeft er een bepaalde profiel diepte in "gebakken" die slechts voor 1 flow velocity optimaal is. Ondanks dat je de zeilen trimt zijn de mogelijkheden de diepte van het profiel te beïnvloeden beperkt. Hoe langer de koorde hoe kritischer het wordt om de optimale profieldiepte in te stellen. Vandaar dat een high aspect zeil meestal efficiënter is. Als je een zeil reeft kan het goed zijn dat je een deel van het zeil weghaalt wat voor een groot deel in de turbulent flow zit. Het deel wat je weghaalt is het deel met de langste koorde.

Trim flaps bij vliegtuigen zijn een vrij dramatisch voorbeeld om een groot deel van de lift van de vleugel weg te nemen. Bij het landen maken ze dat het merendeel van de vleugel in een turbulent flow komt en het vliegtuig op de grond land bij gebrek aan lift.

Omdat de plot bij gelijkblijvende lift is, en dus met hogere windsnelheden de AOA minder word. Zie plaatje met de groene stippellijnen. Daar geven ze aan hoe, bij gelijkblijvende lift, de AOA veranderd en de induced drag daarmee ook.

Met weinig (niet té weinig) wind kun je net zo veel lift genereren als met veel wind, door je AOA groter te maken. Je induced drag (wat dus helemaal geen drag is!) is wél groter, dus je efficiëntie is minder.

Subjectief weet je dat ook wel. Met matige wind staat je giek een vuistje naar loef en is je twist gering. Met veel wind gaat je overloop naar beneden, gooi je er wat twist in. Allemaal methoden om je AOA geringer te maken.

Je streamers laten zien of je zeil stall ondervind. Stall is het punt van maximale lift. Een paar graden minder AOA is het punt waar de lift t.o.v. de drag het grootst is.

Met matige wind vaar je dus je grootziel op het maximale lift-over-drag punt, maar laat je je bovenste streamer tegen stall aanzitten (maximale lift), om voldoende helling in je schuit te krijgen. Lager in je zeil heeft een kleinere arm en minder nut. Door de geringe koorde en mastschaduw had je tip van je zeil tóch al veel drag, dus zet je het beter in om je waterlijn te verlengen.

Al het harder gaat waaien reduceer je je AOA en dus ook je lift, maar nog belangrijker, de verhouding lift/drag door de zeilen te vieren. Als ze gaan tegenbollen (punt van beste drag/lift ratio ga je reven.

boarderbas schreef :
LOL

A fluid flowing past the surface of a body exerts a force on it. Lift is the component of this force that is perpendicular to the oncoming flow direction.

3Noreen schreef :
Dit kan ik even niet volgen....
Vliegtuigvleugels hebben (bovenop) spoilers om de lift te verminderen. Het woord zegt het al, spoiler.
Bedoel je die? Die worden vooral gebruikt voor evenwicht tussen de vleugels (evenveel lift), en voor bochtjes (verschil in lift). En bij heel snel moeten dalen zonder te snel te vliegen. En soms om te remmen na de landing.

Vliegtuigen komen naar beneden door langzamer te vliegen, met maximale lift door slats (vooraan) en flaps (achteraan de vleugel) uit te steken. Dan heeft zo'n vleugel veel méér lift dan zonder die dingen, en kan er langzaam gevlogen worden. Het dalen is de balans tussen zwaartekracht en lift, fijngeregeld door de AoA.
Op het laatst vergroten ze de AoA nog even (flare) vlak boven de grond, zodat ze zachtjes op de wielen komen.

Er zijn flink wat vliegtuigen bij de start verongelukt omdat de slats en flaps niet of niet ver genoeg gebruikt werden. Geen lift, ook niet met genoeg snelheid. Daar zijn die dingen voor, niet om de stroming te vernielen om te dalen......

Ai. tegen zere benen aan....

3Noreen schreef :
Mooie foto. Veel flaps, nodig voor lift bij lage snelheid. Geen spoilers deployed. Wist je dat niet?

Hier achteraan deployed flaps (voor lift voor de landing) en bovenop deployed spoilers om hem na de landing op te grond te houden en te remmen. Spoilers heten ook wel lift dumpers. Zou soms op een zeilboot ook handig zijn, tegen helling bijvoorbeeld, of tegen omwaaiende tri's .

Baasklusje schreef :
Als jij denkt dat die flaps niet overtrokken worden en lift genereren is het mij best.