Onderwerp: Hoe werkt het grootzeil?

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)

Gijper schreef :
Fok kan ook aan de val trekken natuurlijk want die wijst wel schuin naar voren.
maar in principe denk ik wel dat een groot deel van de voortstuwende kracht via de schoot komt ja.
Joop zijn argument dat er veel spanning op de lier staat is niet geldig volgens mij, je zet de boel onder spanning en daarmee neemt de spanning of je voorlijk toe, dat heft elkaar op. Maar extra kracht die het zeil ontwikkelt 'trekt' de boot wel degelijk naar voren via de schoot.

Nachtvlinder schreef :
nee, je val houdt je zeil omhoog....
Ik snap je punt niet.
Val (van grootzeil) KAN geen voorwaartse kracht ontwikkelen. Je kan een boot niet vooruit duwen aan een touwtje... (sorry, lijntje )
maar dat betekent toch niet dat hij geen functie heeft??

Nachtvlinder schreef :
Das een heel ander verhaal, want je verandert niet alleen de hoek van de krachten maar ook de grootte.

Als je helling hebt en een counter ballans (Kiel) dan moet de kracht toch ergens anders naartoe.

@Bas: beide voorbeelden noemde ik om aan te geven dat een groot stuk van de krachten gebruikt wordt om de zeilen omhoog en in de juiste stand/trim te houden. De slechts kleine netto verschillen tussen deze krachten geven helling en een beetje voortstuwing.

Ik denk dat het hierdoor (voortstuwing is klein in verhouding tot de krachten) lastig is de werking van zeilen proberen te begrijpen op TS' manier...

Ik denk nog steeds dat de stuwkracht van het grootzeil via de giek wordt overgezet op de mast. En dan bedoel ik dat bij halve wind of aan de wind ALLE voorwaarts gerichte kracht op het lummelbeslag komt. Ik vroeg me af of dat een rol kon spelen bij gebroken masten.

Bas van Dijk schreef : Joop had het over 700 kilo op de fokkeschoot en dat dat niet zijn voorwaartse kracht is. Dat klopt natuurlijk want de netto voorwaartse kracht is minder.

Ah, vandaar! Zou kunnen, al denk ik dat de voorwaartse kracht ter plaatse van de lummel bepaald zal worden door gebruik van de neerhouder en veel minder door de voortstuwende resultante van het grootzeil. Dat laatste is echt maar weinig (zie WB rekentool)

PS: Stuk van de hellende component wordt natuurlijk ook door de lummel geleverd: die zou best eens groot kunnen zijn, veel groter dan de kracht in lengterichting van de giek!

De zijwaartse component van het onderlijk staat ook zijwaarts op de giek. Die wordt dan verdeeld over lummelbeslag en grootschoot. Dat geeft natuurlijk een hellend moment.
De WB rekentool is mijn huiswerk

edit: mijn vorige ontbinding in vectoren was fout. Dit lijkt er meer op:
De situatie bij de mast verandert trouwens niet.

Even technisch geredeneerd: als we de voorstuwing van de boot door wind op alle andere delen dan de zeilen verwaarlozen, wordt de voortstuwing dus gevormd door de zeilen.

De zeilen zitten vast aan mast, giek, schoot, en die krachten worden op komplexe wijze overgebracht, maar uiteindlijk is het netto resultaat dat de integrale krachten van het zeil worden opgevangen en overgebracht via mast, schoot en giek op de romp.

Komplex, omdat de krachten zich in allerlei richtingen verdelen, waarbij de mast weer de krachten aan de verstaging overbrengt, de giek bijvoorbeeld onder spanning staat door onder andere het onderlijk, maar dat deze kracht grotendeels tegen elkaar wegvalt en dus niet meedoet aan de voortstuwing.

Met andere woorden: de voortbewegende kracht wordt opgewekt door het zeil, en voor de rest is het leuk en interessant om te bekijken hoe alle krachten zich verdelen (in vectoren) op de romp.

Ik denk dat het een zeer complexe zaak is om alle krachten in kaart te brengen die er komen te kijken bij de krachten opgewekt door de zeilen, en hoe deze worden overgebracht.

Veel eenvoudiger is om je niet druk te maken over de overbrenging, maar over de bron van de voorstuwing. Deze kracht kan in vectoren worden uitgedrukt, en deze zullen uiteindelijk ook op de romp worden overgebracht, hoe is niet erg belangrijk volgens mij. Vervolgens reageert de romp en de kiel en het roer op een bepaalde manier in het water met de krachten opgewekt door de zeilen.

Om het nog "eenvoudiger" te maken heeft het gedrag van de romp natuurlijk uitwerking op de krachten opgewekt door het zeil. Daarvoor trim je natuurlijk de boot: dit is een dynamische balans.

Sorry Gijper voor mijn 1e reactie, maar de titel van dit topic is wat verwarrend.

Proefje:
ga op een skateboard staan met een emmer water
gooi de emmer leeg naar achteren
het skateboard gaat naar voren.

Als jouw krachtenspel klopt dan moet je dit hier dus opvangen met je voeten.
Ergo: op een zeilboot wordt de meeste kracht uitgeoefend op de mastvoet en verstaging.

Veel boten hebben geen achterstag of helemaal geen verstaging. Daar moet de mastvoet dus alles opvangen.

Gijper schreef :
Ik kan redelijk zeilen en was vroeger op school een kei in mechanica,maar al met al begrijp ik er geen deuk van.
Airgead legt het goed uit.
N.l een(1) kracht op de totale tuigage en die wordt verdeelt in een kracht dwars op de boot en een kracht in de vaarrichting. De zijdelingse kracht worden opgevangen door de kiel,midzwaard of zijzwaarden en de voorwaartse is gelijk aan de weerstand die de boot in het water ondervind.
Niet meer en niet minder

Gijper,

Je zit redelijk goed op spoor. Iedereen die zich hier heel snugger uitdrukt, maar nog nooit een V.L.S. heeft getekend of een beetje statica kan oplossen hoort zich er niet mee te bemoeien.

Het probleem in deze discussie is actie-reactie. Menig heeft het over de actie: de aerodynamische krachten op het zeil. Iets héél anders dan wat jij probeert uit te leggen en dus niet aardig dat je daarop neergesabeld wordt. Ik begrijp je frustratie.

Jij gaat dieper, namelijk de reactie op de ophangpunten van het grootzeil, die uiteindelijk de boot in beweging zetten. Ondanks wat schoonheidsfoutjes klopt je theorie aardig.

Ik heb het ook eens helemaal uitgetekend en berekend en uiteindelijk kom je op vele grote krachten die elkaar opheffen en wat kleine verschillen in die krachten die netto voortstuwing leveren.

Gijper schreef :
Wel een duur touwtje, maar het principe lijkt me juist.
Hoog aan de wind is dat ook goed te zien: het voorste stuk grootzeil zal af en toe wat killen, de leuvers rammelen in de mastgleuf, geen kracht te zien, niet naar voren, niet opzij....

Aan de wind (daar heb je het over) is de kracht naar voren ook niet zo groot. De meeste kracht werkt dan opzij en levert helling. Die component is zomaar 10 maal zo groot als de voorstuwende.
Ik heb er voor mijn boot (72 m2 zeil aan de wind) even wat aan gerekend (middelbareschoolnatuurkunde uit 1965 ), en dan kom je om op 6 kts bootsnelheid te komen (stukje onder de rompsnelheid) op een voorwaartse kracht van 2000N of zo. Kan een beetje mis zitten, maar we hebben het niet over duizenden kilogrammen.
De kracht nodig om de boot helemaal op zijn kant te krijgen is een flink stuk groter.
Bij 90 graden helling wil de kiel (2 meter arm, 2500 kg) de boot met 50.000Nm weer rechtop zetten. De vormstabiliteit zal dat zomaar verdubbelen naar 10.000Nm.
Het moment op enige hoogte (zeg 6 meter, onder halve zeilhoogte) om de boot plat te houden is dan ook 10.000 Nm, maar wel met een 3 maal zo lange arm, 6 meter ipv 2 meter.
De Newtons zijn daarboven, halve zeilhoogte, dus ca 33.000.
Zomaar 15 keer meer dan nodig is om de boot vooruit te krijgen.

Ofwel, voor je VB, denk niet in te grote krachten naar voren. Het zal om enige 100-en N gaan. Dat kunnen die paar bevestigingspunten wel aan.....

edit:
heb eea ook nog even benaderd via de kracht die de motor moet leveren om in een bepaalde tijd (10 seconden) de boot te versnellen naar de genoemde 6 kts.
Motor op half vermogen, schroef 50% rendement, en dan in 10 seconden 7000 kg versnellen naar 6 kts. Dat kan de boot, weet ik uit ervaring.
Het vermogen dat daarvoor nodig is komt heel aardig in de buurt van wat de zeilen voorwaarts leveren bij die bootsnelheid. Kortom, de orde van grootte klopt wel ongeveer

Na e.e.a nog eens doorgelezen te hebben!
Eigenlijk had de aanhef van dit topic moeten zijn:"Welke krachten werken er op het grootzeil"
Dat is iets heel anders dan:"Hoe werkt het grootzeil"

Ook ik kan het niet wiskundig uitleggen of tekenen, laat staan berekenen.
Als windsurfer begrijp, of voel ik het krachtenspel als ik even mijn ogen dicht doe en visualiseer maar al te goed.
Via mastvoet, lummel en verstaging, en bij surfen ben je dat laatste zelf, gaan de krachten naar de drijver.
Als het daarbij ophoudt, dan ga je zijwaarts weg, met een grote kolk achter je aan, maar dat weet een ieder hier wel.
De druk die dan hierbij op de overbrenginspunten komt te staan loopt dan wel behoorlijk op.
De krachten worden niet afgewikkeld in voorwaartse snelheid.
Als de druk in het zeiltuig wel goed wordt afgewikkeld via drijver en onderwatervorm resulteerd dat in voorwaarse versnelling, tot daar een balanspunt is bereikt.
De kracht die dan nog nodig is om de boel in die stabiele toestand te houden is betrekkelijk laag en heeft denk ik te maken met een soort vertraging die in de actie en reactie beweging zit.
Dat heeft weer te maken met diverse weerstanden, die het vaartuig boven en onder water tegenkomt.
Denk bij dat laaste maar eens aan een flinke noisedive of een harde grondberoering, dan is het vaak buigen en/of barsten.
Of andersom bij een planerend vaartuig.

Bij een voorzeil zal de schoot denk ik de meeste kracht overbrengen, met een klein deel via de valspannig naar de mastvoet.
Bij gebruik van een fokkeboom zal deze de grootste kracht overbrengen naar zijn dekbeslag..

Puur op gevoel en ervaring neer geklopt .

ron b schreef :
daar krijg ik helemaal jeugdherinneringen van




voorste been bijna gestrekt, om de krachten (via mast, giek, armen, rug, heupen, benen, voeten) op de plank over te brengen. Meer dan pakweg 30 kg (300N) werd het nooit, opzij en naar voren op dat been, schat ik zo, bij 7 m2 zeil.
Naar voren dus de helft daarvan, bij halve wind.

Precies als je wat van de krachten van een zeil wil voelen is een surfplank een goede start.
Weet je ook gelijk waardoor het komt als je boot uit het roer loopt.

Deze ervaring heb ik ieder geval gebruikt om mijn mast rechter op te zetten omdat die teveel naar achteren stond. Het oploeven is nu een stuk minder.

Hoog aan de wind zal inderdaad het grootste deel van de voortstuwende kracht de giek zijn die de mast naar voren drukt. (prima uitleg van Klus over killend grootzeil) Plat voor de wind zal de grootschoot, afhankelijk van de bevestigingsplaats aan de giek ook een aanzienlijk deel van deze kracht op zich nemen. Uit het feit dat op een grootschoot voor de wind maar weinig kracht staat in verhouding tot aan de wind blijkt dan ook dat de totale voortstuwende kracht op een schip niet zo heel groot is.
off topic: Kijk ook eens naar de snelheid die je in een boot kunt krijgen door te jagen. Dat is best aanzienlijk. Dat kan via een lijntje dat niet meer dan je eigen lichaamsgewicht kan dragen. En mens kan gedurende langere tijd ongeveer 0,5 pk leveren. Dat is dus ook het netto vermogen dat de zeilen op de boot uitoefenen bij die snelheid.

Gijper schreef :
Een heel klein deel ervan zeker. De rest is voorspanning, nodig om het zeil zijn vorm te geven.

Je knipt teveel weg en leest niet door. De hele 700kg is niet de voorstuwende kracht. Slechts een heel klein deeltje er van.

Baasklusje schreef :
Bestond Pacman toen al?!

FMJ schreef :
Zeker!
Maar dit was Gewichtsklasse C (max 75 kg) in de Windsurferklasse, zo rond 1978, toen ik nog jong en onbedorven was (maar wel heel aardig kon meekomen in die C-klasse, ooit zelfs 1 keertje Stephan van den Berg verslagen! )

TimoDino schreef :
Bij de TC windsurfer klopt die stelling misschien nog een beetje. Een moderne surfplank heeft volgens mij weinig met een normale zeilboot te maken.

Als je meer van de krachten wil weten ga dan eens zeilen in een zwaardboot. Liefst met een vergelijkbare tuigage als van een zeiljacht. Dan trim je op dezelfde manier. Een zwaardboot huren kost niet ontzettend veel dus ook als je een zeiljacht hebt kun je een dagje met een zwaardboot spelen.

Op voordewindse koersen voegt je zwaard alleen weerstand toe aan het krachtenspel dus haal je die dan omhoog. Als je bij een aandewindse koers je zwaard omhoog haalt krijg je last van allerlei effecten. Volgens mij blijft er dan ook weinig over van je voorwaartse snelheid.

En ja, als je je helemaal uitleeft kun je ook spelen met de zeiltrim, de locatie en grootte van de bolling in het zeil, etc..

Een discussie over de wiskundige kant van de zaak kun je beter na zo'n dagje zeilen met een zwaardboot gaan starten.

Niet voor niets dat de meeste trimmers in de VOR zijn gestart met open bootjes...

@Joop66: je hebt gelijk. Ik was te snel met mijn reactie.
@Baasklusje: bedankt voor je berekening. Er ontbreken wat nullen maar daar lees ik wel overheen
Ik had niet gedacht dat de voortstuwende kracht maar zo klein zou zijn in verhouding met de rest.

Dat surfzeil is een perfect voorbeeld. Mijn punt is dat bij halve wind en hoger de voortstuwkracht voor 100% in de uithaler zit. Het is niet zo dat het zeildoek, zelfs bij een doorgelat zeil, de mast vooruit duwt.

@Douwe: met "hoe werkt het grootzeil" bedoelde ik eigenlijk dat het zeil de mast niet vooruit duwt maar alleen aan de giek trekt.
Wat een moeilijke discussie zeg ik hoop dat ondertussen een beetje duidelijk is wat ik bedoel

Bas van Dijk schreef : Jij begrijpt mijn punt.

Gijper schreef : Volgens mij Douwe ook met zijn opmerking over de aanhef van dit topic.