Starten met zeilen, Zeiltrim

Waarom kun je bijna tegen de wind in varen?

Zie het zeil als vleugel

10:32

Zeilen is moeilijker dan vliegen. Laat het piloten niet horen, maar echt: bij zeilen heb je te maken met wind én water, terwijl een vliegtuig zich alleen door de lucht verplaatst. Waar een piloot alles moet begrijpen over aerodynamica en alleen bij het opstijgen en landen te maken heeft met de grond, moet de zeiler aerodynamica beheersen én heeft die continu te maken met beweging door het water.

‘Plat voor het lapje’ kun je nog zeilen met een hemd aan een stok: dan gaat het erom met het zeil zo veel mogelijk lucht te vangen en je met de wind mee naar voren te laten blazen. Maar bij alle andere koersen dan voordewinds komt zeiltrim neer op het vormen van het zeil als een vleugel, zodat de wind wordt afgebogen en de zeilboot naar voren geduwd of getrokken wordt.

Vleugelwerking

Bekijk de figuur hierna: doordat de vleugel een beetje scheef staat, wordt de binnenkomende wind naar beneden afgebogen en in elkaar gedrukt. De luchtdruk neemt daardoor toe onder de vleugel. Ook de lucht die bovenlangs stroomt, volgt de vleugel en wordt zo een beetje ‘uitgerekt’. Daarbij wordt de luchtdruk boven de vleugel iets lager. Zo ontstaat onder de vleugel een hogere luchtdruk dan erboven en wordt de vleugel – en daarmee het vliegtuig – omhooggeduwd. Deze kracht heet de liftkracht, of kortweg lift.

Schematische weergave van een vleugel

Hoe sterker de lucht wordt afgebogen, hoe meer lift er wordt opgewekt. Dat wordt aangegeven met de invalshoek of angle of attack, α in de figuur. Dat houdt natuurlijk wel een keer op: als α groter wordt dan zo’n 15 graden kan de luchtstroom de scherpe bocht niet meer volgen. Aan de bovenkant laat de luchtstroom los van de vleugel (werkelijk ‘loslating’ genoemd), er ontstaat veel turbulentie en het vliegtuig valt als een baksteen uit de lucht.

Het zeil als vleugel

Terug naar de zeilboot : van boven gezien is een zeil een halve vleugel (of een heel erg dunne vleugel met veel welving). Vergelijk de figuur hieronder maar eens met de eerste figuur. Het zeil buigt de wind af en wekt zo aan loefzijde een hoge druk op en aan lijzijde een lage druk. En ook hier gaat het om de lift die zo ontstaat, ten koste van de luchtweerstand of drag. Daarmee is ook het doel van zeiltrim meteen duidelijk: het zeil zo veel mogelijk in een efficiënte vleugelvorm krijgen. Veel lift, weinig drag.

Het zeil als vleugel

Maar hoe is het dam mogelijk dat je tegen de wind in kunt zeilen? Of, nou ja, richting de wind, want scherper dan zo’n 45 graden aan de ware wind gaat niet echt. Maar het blijft toch geweldig dat je met opkruisen werkelijk naar de wind toe kunt varen, gebruikmakend van diezelfde wind als voortstuwing. In de volgende vijf stappen zie je hoe de vleugelwerking van het zeil ervoor zorgt dat je aan de wind kunt zeilen.

  1. Het zeil buigt de wind af. De
    inkomende wind komt zo’n 30
    graden van voren in, maar het
    strak aangetrokken zeil kan de
    luchtstroom nog net iets verder
    naar achteren afbuigen.



  2. Net als bij een vliegtuigvleugel
    wekt het vleugelprofiel van het
    zeil lift op en ondervindt het
    wrijving (drag).


  3. De twee krachten kunnen
    opgeteld worden tot een totaalkracht. Die wijst (gelukkig) een
    klein beetje naar voren.


  4. Deze kracht wordt via de mast,
    verstaging en schoten overgedragen
    op de boot.



  5. De totaalkracht heeft een forse
    zijwaartse component, die grotendeels wordt gecompenseerd
    door de kiel. Er is ook een kleine
    voorwaartse component: we
    varen naar de wind toe!
Vleugel 1
Vleugel 2
Vleugel 3
Vleugel 4
Vleugel 5

Het is duidelijk dat hoog aan de wind zeilen alleen mogelijk is door de vleugelwerking van het zeil, en zelfs bij ruimere koersen werkt het zeil als vleugel en wordt de boot naar voren getrokken door de lift. Kortom: het is essentieel om de lift-dragverhouding zo hoog mogelijk te maken door een efficiënte vleugelvorm. Dat gegeven levert twee
belangrijke vragen op: Wat is een efficiënte vleugelvorm? En: Hoe krijg je het zeil in die vorm?

Het antwoord op deze vragen vind je in de Zeilen Trimgids door Geert Folkertsma. Daarnaast biedt het boek praktische tips over mast- en zeiltrim en gaat het in op de theorie daarachter, zodat je voortaan snel kunt inspelen op veranderende omstandigheden.

Bestel de Zeilen Trimgids hier.

Tags: Last modified: 6 april 2023
Sluiten