Hoe werkt een windvaan?

Wie bij een oversteek lange stukken rechtdoor moet varen, is blij met een stuurautomaat, zeker tijdens eenzaam wachtlopen. Het nadeel van stuurautomaten is het hoge stroomverbruik. Wanneer zonnepanelen niet genoeg opwekken om dat te compenseren, moet de motor bijdraaien. En daar zit natuurlijk niemand op te wachten. De windvaan is een geniale oplossing: hij houdt de koers vast, zónder elektriciteit.

Simpel en geniaal

Een windvaan houdt koers ten opzichte van de (schijnbare) wind. Het principe achter de windvaan is even simpel als geniaal. In de afbeeldingen hieronder zie je hoe vaan, wind en roer samenwerken.

De vaan (oranje) staat van de wind af (A), maar vangt wind zodra de boot draait. De vaan gaat weer van de wind af staan, en draait daarbij het roer de andere kant op (B). Daardoor stuurt de boot weer terug naar de oude koers (C). Uiteindelijk zijn we weer terug bij de oorspronkelijke situatie (A), met het roer recht en de vaan van de wind af.

Overbrenging naar roer

Alle windvanen werken volgens hetzelfde principe. De crux van de verschillende uitvoeringen zit ’m in de overbrenging van windvaan naar roer. Dat kan direct, middels gekruiste lijnen van vaan-as naar helmstok of roerkoning, maar meestal wekt een windvaan niet genoeg kracht op om een standaard roer te bewegen. Veelvoorkomende oplossingen voor dit probleem zijn:

• windvaan gekoppeld aan een klein, gebalanceerd hulproer;
• een klein trimvlak achteraan een roer, dat met waterdruk het roer zelf de andere kant op drukt;
• een pendule-hulproer (pendulum) dat het hoofdroer bestuurt.
  

  Pendulum-windvaan

Pendule-hulproer

Dit systeem is mechanisch misschien wat ingewikkelder, maar wordt het meest toegepast. Een pendule-hulproer gebruikt waterkracht om de stuurkracht van de windvaan te versterken zodat het hoofdroer bediend kan worden. Dit proces bestaat uit vijf acties-reacties:

De wind valt onder een verkeerde hoek binnen op de windvaan (1); de vaan klapt zijwaarts weg en draait, via een overbrenging (2) het (gebalanceerde) pendule-roer om zijn verticale as, die daardoor een hydrodynamische kracht zijwaarts ondervindt (3) en over een horizontale as uitwijkt en aan lijnen trekt (4), die ten slotte de helmstok of het stuurwiel bewegen (5).

Aandachtspunten

Twee belangrijke aandachtspunten bij de windvaan: hij stuurt alleen op de schijnbare wind; geen kompaskoers of ware wind. Belangrijker nog, zeker bij een oversteek met veel passaatwinden: bij ruime en voor de wind is er weinig wind over dek, waardoor de vaan weinig kracht opwekt. Koers houden met weinig wind van achter is dus lastig, zeker omdat de windvaan het gieren van de boot niet goed dempt.

Inspiratie op YouTube

• Hybride zelfstuursysteem: Op momenten dat de windvaan het minder goed doet komt de elektronische stuurautomaat weer van pas. Koppel je de twee samen, dan valt het stroomverbruik ook wel mee. Hoe dat werkt ontdek je in deze video van Free Range Sailing:

• Zelf een windvaan stuurinrichting bouwen: Het mag dan een goede investering zijn voor lange afstand zeilers, goedkoop is een windvaan niet. Budgetvriendelijke zelfbouwpakketten bieden een goed alternatief, maar je kunt ook helemaal zelf aan de slag gaan. Deze Amerikaan van How To Sail Oceans bouwde zijn windvaan in 2008 en samen legden ze inmiddels meer dan 40.000 mijl af. In deze video vertelt hij over zijn zelfgebouwde windvaan (vanaf minuut 5:36).

Volgende week: Koers houden met stuurzeilen.

Tekst (c) Geert Folkertsma / Sanne Van Giel

Illustraties (c) Geert Folkertsma

Omslagfoto (c) Sanne Van Giel