Onderwerp: Sterkte zeildoek in verhouding tot windkracht

Het wordt weer winter, dus welk zeil, welk doek en welke vorm discussies komen weer voorbij. Ook ik ben aan de beurt. Heerlijk. Ik kreeg een gedachte die ik wilde delen en mij wellicht helpt in mijn keuze voor wat betreft zwaarte / dikte van het zeildoek.

Vorm, soort, garen, polyester, laminaat etc etc daar gaat het me niet om. Wel hoe zwaar een gekozen materiaal moet zijn om ook een dikke echte 6 Bft aan de wind te overleven.

Wij (ik) ben eigenlijk erg voorzichtig. Het liefst vaar ik met rimpeltjes en 8 knopen wind. Toch heb ik plezier om met veel wind te varen al gaat mijn hartslag dan wel omhoog. Onze topper was met een dikke 9 Bft Noord West van Texel naar Enkhuizen. Keerfok en dubbel reef erin en gaan. De 9 Bft zou komen na de sluispassage, we zaten dus goed, hoger wal en ruime wind. Echt genieten. Leuk aan de wind is het dan niet, sterker nog een dikke 6 Bft (26 knopen) ware wind is gewoon al een puist wind, althans voor ons. Wij gaan dan aan de wind al in de overlevingsmodus. Maar kan je zeil er wel tegen?

Stel je hebt een grootzeil van 40M2 waar je bij 4 Bft 30 graden helling mee hebt. Bij een 2e rif heb ik bijvoorbeeld nog 20M2 over maar ook 30 graden helling (6Bft). Per M2 zeil wordt er dan meer kracht uitgeoefend. Dat moet wel, de helling is identiek maar het oppervlak daalt.

Ik heb niet (althans ik zie het niet) een dikkere top qua zeildoek. Dat zou betekenen dat mijn bovenste deel (bij een 2e rif) niet zwaar genoeg is uitgevoerd of dat het onderste deel te zwaar is bij de lagere windsnelheden. En dan te zwaar in de zin van het theoretisch lichter gekund.

Hoe lossen zeilmakers dit op? Ben ik dit vergeten de vorige keer? Hebben jullie wel verschillende doek diktes?
Klopt mijn beeldvorming dat of de top te licht is of het onderste deel te zwaar is uitgevoerd? Of zijn de verschillen in kracht zo minimaal dat het allemaal valt in de range van het product (zeildoek)?

Gr Michel

Pagina 7 laat zien wat voor belastingen er op een zeil met een flinke uitbouw komen
superyra.org/wp-content/upload...Loads-article-v2.pdf

Voor mijn eigen zeilen heb ik zwaarder doek gebruikt op de plekken waar de belastingen hoger zijn, en lichter doek waar er vrijwel geen spanning op het materiaal komt. Dit brengt echter ook nadelen met zich mee. Ieder doek rekt, bij belasting X zal de lichtere doeksoort meer rek vertonen dan een zwaardere doeksoort. Als je dus twee verschillende doekgewichten aan elkaar gaat maken, dan kun je een raar en ongewenst effect krijgen door variaties in rek.

Een ander belangrijk punt is dat de druk niet noodzakelijkerwijs de belasting op het doek bepaald. Het gaat om de resulterende krachten die door die druk voorkomen. Je krijgt enorme spanningsconcentraties in de top en schoothoek. Als je 30 graden helling aan de wind vaart, dan trek je met een bepaalde schootkracht aan het zeil. Nu neemt de wind toe en ga je reven, de resultante is dat je nog steeds even veel helling maakt, maar met minder zeil. De druk per oppervlakte eenheid is groter, maar de resulterende kracht op de schoothoek blijft vrijwel gelijk, je hoeft immers nauwelijks harder aan de schoot te trekken.
Doek in een grootzeil (custom membramen zoals tape-drive, D4, 3DL etc. daargelaten) word bepaald op maximale krachten. Je kunt dus zeggen dat 80% van het grootzeil zeer zwaar overbemeten is als het op sterkte aankomt, dit allemaal om spannings concentraties te kunnen verwerken. Om dit proces enigszins te verminderen worden er hoekversterkingen toegepast, hoe groter de hoek versterking, hoe minder zwaar het basismembraam uitgevoerd kan worden.

Hier onder een foto van mijn grootzeil. Mijn streven was om een grootzeil te maken welke zo licht mogelijk in gewicht is, maar toch sterk genoeg om er 75.000 mijl mee op open water te kunnen zeilen. Een grootzeil gebouwd volgens en conventionele methoude zou ongeveer 90kg wegen, met dit grootzeil heb ik het vor elkaar gekregen om daar 14 kg af te halen, en een zeil over te houden dat vormvaster is dan volgens de conventionele methode. Mijn belangrijkste reden om gewicht te besparen was de hoevelheid energie die het kost om zeilen te zetten, reven en opdoeken. Dat zijn de momenten waar je namelijk het gewicht letterlijk moet optillen.
Op de reven kun je goed zien hoe ik dat gedaan heb, je ziet stroken doek als waaiers uit de hoekpunten komen. Deze stroken zijn wel 4,5 meter lang op sommige plekken. Ik heb ook een sectie van mijn grootzeil langs het voorlijk en onderlijk slechts half doekgewicht van het achterste deel gemaakt, en een strook medium-doekgewicht om een zachtere overgang te maken van een rekkend doek naar een niet rekkend doek. Dit heeft weer als nadeel dat de leuvers relatief te hard aan het voorlijk trekken, dus dat je behoorlijk grote versterkingen aan het voorlijk moet naaien om het doek rond de leuvers heel te houden.
Het is een enorm karwei om deze versterkingen erop te zetten en dus veel te duur om dat aan arbeidsloon te betalen. Ik heb indertijd mijn uren bij gehouden, en dit grootzeil zou bijna 2 keer zoveel gekost hebben als een 'normaal' dyneema grootzeil.

Dit is het grootzeil zonder zeillatten, ik heb even geen betere foto waar je de constructie kunt zien
Je kunt hier ook zien dat de twee voorste banensecties en de 3 onderste net iets doorzichtiger zijn.

In het kort samengevat, het is mogelijk om lokaal een grootzeil lichter te maken op de plekken waar minder belasting optreed, maar in de praktijk is dat erg kostbaar en word het vaak dus niet gedaan. Je kunt dus rustig stellen dat een grotozeil over het algemeen 20% zwaarder is dan wat nodig is. Nogmaals, we hebben het hier over zeilen die gemaakt zijn van doek 'van de rol' en niet over custom-laminaten.

Goed verhaal Erik. Dat er met meer arbeid en meer aandacht ook meer mogelijk is, dat onderschrijf ik wel. Dat de meeste hier niet voor kiezen gezien de extra kosten is ook logisch, een membraan is dan goedkoper.. en die houdt wel rekening met de krachtbanen in het zeil. Als je dan ook nog zorgt dat het membraan met minder resin in elkaar wordt gezet, de taffeta wordt vervangen door een "tissue non tissue" materiaal (niet geweven zoals bij Taffeta), dan heb je een heeeel robuust en erg licht zeil dat ook nog eeens geen water opneemt. De meeste vooruitstrevende zeilmakers ketens bieden wel zo een oplossing voor de actieve en prestatiegerichte zeiler.

Om er wat cijfers qua gewicht tegen aan te gooien (altijd leuk): standaard dubbel taffeta membrane zeilen voor Beauty wegen ongeveer: taffeta 53 gr/sqm, resin 17 gr/sqm, mylar 19 micron 27 gr/sqm, resin 36/40 gr/sqm, fiber, resin 36/40 gr/sqm, mylar 19 micron 27 gr/sqm, resin 17 gr/sqm, taffetà 53 gr/sqm

Totaal ongeveer 266 gr/sqm (ex de fibers die gebruikt worden). Dit is gemiddeld.. er zijn natuurlijk meer factoren die een rol spelen maar zie het als gemiddeld. Laat je de Taffeta weg en gebruik je daarvoor 'tissue non tissue' materiaal op basis van epoxy, kom je zo maar 60 gram lichter uit.. en heb je een sterker zeil dan veel robuuster is waarbij de sterkte dus ook exact in de krachtlijnen van het zeil lopen. Daar ga je de 8 bft wel mee halen, zonder problemen. Met laminaat panelen ga je dat moeilijker bereiken.. als je het al gaat bereiken (zelfde gewicht/sterkte bedoel ik dan). Zoals Erik al aangaf, paneelzeilen worden meestal wat zwaarder en robuuster uitgevoerd.

Daarnaast kun je ook nog denken aan iets als 'Lite Skin' van Dimension Polyant (eigenlijk gebaseerd op wat ik hierboven schrijf) maar komt van de rol en kan ook verlijmd worden. Ook met Lite Skin maak je lichtere zeilen, veel sterker dan film/film en ook nog eens robuuster c.q. veel minder kwetsbaar, kan goed tegen ge(mis)bruik in vergelijking met film/film. En is ook nog in verschillende gewichten beschikbaar dus kan uitgevoerd worden met diverse "doek"gewichten in 1 zeil, zoals Erik al beschreef.

Alles wat crosscut is kan uiteraard niet met verschillende doekgwichten gemaakt worden (op membraan na..).

PS: die versterking (patches) aan het voorlijk bij leuvers is best wel 'gewoon' c.q. standaard bij grootzeilen van rond jouw formaat. Of ik begrijp je verkeerd. En HydraNet Radial is bij uitstekend geschikt om met diverse doekgewichten in 1 zeil te werken, dat bewijst jouw zeil wel.

Sneaker schreef : Ik bedoelde te zeggen dat, omdat ik aanzienlijk lichter oek in dat stuk gebruikt heb, de versterkingspatches ook aanzienlijk groter zijn en uit meerdere lagen in meerdere richtingen georienteerd. Daardoor complexer om en meer arbeidsintensief om aan te brengen.Dat grootzeil is nu bijna 50.000 mijl/7 jaar oud, het commentaar wat ik krijg van professionele zeilers is dat het er nog als nieuw uitziet als het op vorm aankomt. Zelf ben ik daar ook erg content mee.
Het is ook een bewijs dat het spelen met doekgewichten en versterkingen kan lonen, ik dnek dat ik meer dan 75.000 mijl uit dit zeil ga halen als de veroudering lineair doorzet. Deze winter meoten echter lattenzakken en enkele stukken lijkenband vervangen gaan worden. Het dacron verouderd aanzienlijk sneller dan het dyneema