Ik “heb gehoord dat een straalbereik (loodrecht op de wind) het snelste zeilpunt is op moderne zeilboten, maar ik heb nog geen bevredigende uitleg van de fysica achter de claim.
Driehoekige zeilen drijven de boot voort door een draagvlak te vormen en lift te genereren. Bij een star aërodynamisch profiel, zoals een vliegtuigvleugel, begrijp ik dat de lift evenredig moet zijn met de snelheid van de lucht over de folie. Dat zou betekenen dat het zeilen tegen de wind in sneller zou moeten gaan, aangezien de schijnbare wind groter is bij het zeilen tegen de echte wind in. Tegelijkertijd, als men in het oog van de wind vaart, verliest het zeil zijn vorm en houdt het op zich te gedragen als een aërodynamisch profiel.
De spanning tussen deze twee processen zou duiden op een optimum ergens tussen het zeilen op korte afstand (zo dicht mogelijk bij de windrichting met behoud van de zeilvorm; meestal ongeveer 45˚ van de wind vandaan) en een breed bereik.
We kunnen uitsluiten dat we voor de wind rennen (er direct vanaf varen), omdat het zeil dan als een parachute werkt in plaats van een aërodynamisch profiel, dus de boot kan nooit sneller gaan dan de wind (terwijl , in een oneindige zee van wrijvingsloos water zonder luchtweerstand, zou tegen de wind in zeilen ervoor zorgen dat de boot voor altijd accelereert – veel beter!)
Ik veronderstel ook dat men rekening moet houden met de richting van de kracht van de wind . Als we kunnen aannemen dat de kracht van de wind op het zeil loodrecht op de giek staat (waarvan ik niet zeker weet of we dat kunnen), dan is op een straal de voorwaartse component van de windkrachtvector groter dan bij het zeilen dichtbij. getrokken, waar de giek beter uitgelijnd is met de middellijn van de boot. Misschien is dat eigenlijk de belangrijkste factor.
Dan is er weerstand van wind en water, maar ik weet het niet zeker hoeveel dat van belang is voor deze specifieke vraag … er zijn ook golven om te overwegen, die in dezelfde richting als de wind reizen en dus ook de voorkeur geven aan een straalbereik, maar laten we aannemen dat ze niet significant zijn.
Dus als leek weet ik niet zeker of mijn gedachtegang echt klopt (om zo te zeggen). Klopt mijn denken, en zo ja, welk van de verschijnselen is er het meest verantwoordelijk voor dat het bereik van de straal het snelst is?
Opmerkingen
- Terug als ik leerde zeilen ze vertelden me dat de brede reikwijdte iets sneller was dan de balk. Maar in elk geval is de vraag waarom de reikwijdte (in het algemeen) snel is op sloepen, een goede.
- Ik ‘ heb dat ook gehoord – en normaal hangt het af van de boot; Ik denk dat de meeste boten het snelst zijn op een balk, terwijl sommige klassen sneller zijn op een breed. En ja, de vraag is fundamenteler waarom tegen de wind in zeilen niet ‘ t zo snel is 🙂
- Heeft u ooit een nat watermeloenzaadje tussen uw duim en vinger genomen en kneep erin om het eruit te laten schieten? Dat ‘ is een grove manier om te beschrijven wat er aan de hand is ‘. Het zeil is één vinger en het zwaard is de andere. Als er geen waterweerstand zou zijn, is er echt geen limiet aan hoe snel de boot zou kunnen gaan. Hij kan dit zowel met de wind mee als tegen de wind in, maar het effect is het sterkst op een bereik.
- Voor alle race-rubberboten die ik zeilde, was het snelste zeilpunt meestal een iets dichtbij bereik (het kan begon als een balk of zelfs een breed bereik, maar tegen de tijd dat de boot snel bewoog, was het een dichtbij bereik). Een belangrijke factor is de sleuf tussen de fok en de main, die meer doet op dichterbij. Voor klassen die spinnakers mogen opzetten, kan het snelste zeilpunt breder zijn aangezien spinnakers ‘ niet op zeer korte afstanden kunnen worden ingesteld. Voor catamarans (die ik nooit serieus heb gevaren) komen min of meer alle zeilpunten zo dichtbij als de boten zo snel zijn.
Antwoord
Op het bereik van een straal is de giek over de zijkant van de boot uit en de lift van de wind is een vector die naar de boeg is gericht, in de rijrichting.
Op korte afstand bevindt de giek zich nabij de middellijn van de boot, en de lift uit de wind is een vector die naar de zijkant van de boot is gericht, bijna orthogonaal op de reisrichting.
A close-hauled boot is afhankelijk van waterdruk tegen de lijzijde van de kiel om hem vooruit te houden, in plaats van zijwaarts geduwd te worden.
Bij een straalbereik is er minder waterdruk aan de lijzijde, en de boot kan met minder weerstand door het water snijden.
Dit is een vereenvoudiging, aangezien de werkelijke vaarhoeken variëren, maar de hogere snelheid op een bereik is te wijten aan de wind die de boot in de richting van zijn reizen in plaats van pulli ng het zijwaarts tegen de rijrichting in, zoals bij een korte afstand.
Een andere manier om dit te zeggen is dat als je de boot beschouwt als een vochtige en gladde oranje kuil die tussen je duim en wijsvinger wordt gehouden (tussen wind en water), het knijpen in het taps toelopende punt van de kuil hem eruit zal schieten, maar het zal weinig effect hebben om in de platte wanden van de put te drukken.
Antwoord
Het snelste zeilpunt hangt af van de boot ( zowel de rompvorm als het zeilplan), de windkracht en de toestand van de zee. Over het algemeen is een straalbereik niet het snelste zeilpunt.
Bijvoorbeeld, bij zeer lichte wind zullen sommige boten het snelst gaan bij een dichtbij bereik vanwege de toegenomen schijnbare wind die naar de wind gaat. Voor boten die sneller varen dan de wind, is de beperkende factor voor snelheid hoe dicht ze bij de schijnbare wind kunnen varen; wanneer ze sneller gaan dan de windsnelheid, is de schijnbare wind altijd voor de straal. Een bredere hoek ten opzichte van de ware wind zorgt ervoor dat ze sneller kunnen varen voordat hun zeilen helemaal zijn ingeschoten, dus een breed bereik is het snelst.
Bekijk de polaire diagrammen op deze site:
https://76trombones.wordpress.com/2009/10/17/polar-diagrams-vmg/
90 graden ten opzichte van de ware wind is meestal niet de snelste.
Wat betreft waarom sommige hoeken sneller zijn dan anderen, dat “is een beetje ingewikkeld en valt buiten het bestek van dit antwoord. Het volstaat te zeggen dat als je dichter bij de wind vaart, de component van de lift in de rijrichting minder is, plus er is een grotere weerstand. Dus vertraag je naarmate je een kortgesloten koers nadert. Terwijl je wegrent naar een run, raken de zeilen uiteindelijk vast en worden ze minder efficiënt. Ergens tussen een korte koers en een run vind je de hoek van de maximale snelheid, die soms ongeveer 90 graden is met de ware wind, maar niet altijd.
Tussen haakjes, ik moet hieraan toevoegen dat de term “straalbereik” heeft geen precieze definitie. Sommige bronnen zeggen dat het bereik van een straal 90 graden is ten opzichte van de ware wind, anderen zeggen dat het 90 graden is ten opzichte van de schijnbare wind. De meeste bronnen introduceren de zeilpunten vóór het concept van schijnbare wind en gaan volledig over het verschil heen. Voor boten die maar een fractie van de windsnelheid gaan (d.w.z. de overgrote meerderheid van hen) is het niet zon belangrijk onderscheid. In het antwoord hierboven heb ik de ware winddefinitie gebruikt, maar zelfs als je de schijnbare winddefinitie kiest, is een bundelbereik niet altijd het snelst. Bij boten die sneller gaan dan de wind worden de zeilen getrimd om te sluiten, ongeacht hun punt van zeil.
Opmerkingen
- De meeste van dit antwoord is logisch, als iemand die een paar duizend uur heeft doorgebracht met het racen met rubberboten, maar ” Bij boten die sneller gaan dan de wind, worden de zeilen getrimd tot ze dicht op elkaar worden getrokken, ongeacht het zeilpunt. ” is simpelweg duidelijk, onjuist als een algemene bewering. Veel kleine rubberboten gaan routinematig sneller dan de ware wind op zeilpunten rond een straalbereik , en geen enkele zou de zeilconfiguratie of de hellingshoek van een echte close-hauled-configuratie.
- Het is waar dat veel moderne rubberboten planeren om hun maximale snelheid te bereiken, maar deze zeilpunten moeten brede reikwijdtes hebben , n zelfs niet dichtbij , omdat het zwaard moet worden opgetild om de planning te realiseren. Evan een oude stijl Albacore vliegt in een stevige bries over een groot bereik.
Antwoord
De snelste koers staat niet precies loodrecht op de ware wind, maar lichtjes met de wind mee. De optimale offset met de wind mee is de schijnbare windhoek die de boot kan varen (bèta), die klein is voor efficiënte boten (15 graden) en ijsboten (< 10 graden).
De geometrie wordt hier uitgelegd: http://en.wikipedia.org/wiki/Sailing_faster_than_the_wind#Maximum_speed_course_sailing_angle
Antwoord
Het bereik met de wind met de wind is veel sneller – zoals gezien tijdens de laatste Americas Cup.
Simpele reden: als de weerstand op de romp laag is, kunt u een aanzienlijke “tegenwind” krijgen die u aan de werkelijke windvector toevoegt om de schijnbare wind te geven.
Deze schijnbare wind moet in een “gevoelige” hoek ten opzichte van de boot staan – voldoende laterale component om nog steeds “duwen” het zeil.
Hoe lager de weerstand op de boot, hoe verder benedenwinds dit optimum ligt. De AC72 die in de Americas Cup werd gebruikt, bereikte snelheden van meer dan 40 knopen bij een wind van 20 knopen ; op dat punt was de schijnbare windhoek 19 graden, hoewel de boot nominaal op een breed bereik ligt.
Een mooi diagram en uitleg is te vinden op https://www.nauticed.org/sailing-blog/americas-cup-apparent-wind/
Antwoord
Het idee dat de liftvector van het zeil dicht bij de rijrichting moet zijn, is niet correct. Slechts een component van de liftvector moet in de rijrichting zijn, en het mag maar een klein onderdeel zijn.
Ik denk dat dit het gemakkelijkst te begrijpen is als je een vereenvoudigende aanname doet. Vergeet draagvlakken en dergelijke. Beschouw het midzwaard van de boot als een soort schaats, die niet zijwaarts kan bewegen, maar wel met bijna geen weerstand vooruit of achteruit kan. (Als een ijsboot.)
Beschouw het zeil ook als iets dat gemakkelijk vooruit kan bewegen in de lucht, maar niet zijwaarts, alsof de lucht een substantie is zoals jello, en het zeil een mes. In die situatie fungeert de boot als een schakel tussen de lucht en het water, in die zin dat als de boot voorwaarts in het water vaart, de lucht zijwaarts moet bewegen, omdat het zeil niet evenwijdig is met het midzwaard. Evenzo, als de lucht zijwaarts beweegt, moet de boot vooruit (of achteruit) varen. Hoe dichter het zeil evenwijdig aan het midzwaard is, hoe meer de boot moet bewegen.
Neem aan dat het zeil en het midzwaard zijn niet parallel, maar in een kleine hoek ten opzichte van elkaar. Als de lucht niet roerloos is ten opzichte van het water, maar er een bepaalde afstand overheen beweegt, zal de boot een andere afstand afleggen, omdat het zeil alleen door de lucht kan snijden en het zwaard alleen door het water kan snijden.
In feite, hoe dichter het zeil evenwijdig aan het midzwaard is, hoe verder de boot zal moeten varen, omdat noch zeil noch midzwaard zijwaarts kan glijden in zijn medium. In de limiet waar de hoek nul nadert, nadert de afstand die de boot moet afleggen oneindig. Dit is niet afhankelijk van de richting waarin de boot wordt gericht, zolang het niet direct met de wind mee of met de wind in de zeilen is. Het werkt op elk ander zeilpunt.
Natuurlijk is er geen luchtweerstand in het water of de lucht, en de component van de luchtkracht parallel aan de reis kan vrij klein worden, dus loodrecht op de wind reizen kan de beste resultaten geven, wat uw vraag beantwoordt. Maar houd er rekening mee dat alles afhangt van de hoek tussen het zeil en het midzwaard. Hoe dichterbij, hoe sneller hij in principe kan gaan, ware het niet dat er sprake is van slepen.
In feite geldt dat hoe lager de weerstand, in water en lucht, hoe sneller de boot kan gaan. Bekijk deze video.
Antwoord
Klassiek, het bereikt – de snelste koers van de zeilboot. Meestal komt het voor dat bij het bereiken van de projectie van windkracht op de voortplantingsvector maximale waarden zijn, en ook blijft de boot stabiel in termen van helling, aangezien de hellingprojectie van windkracht klein wordt. Wanneer de boot op een balk vaart, is de hellingskracht groot, de boot wint aan weerstand door de hiel en drift. Zon cource zou dus optimaal kunnen zijn voor ijsjachten, of voor monohulls, vooral met enorme Gennakers, of Code Zero-zeilen (zoals in Volvo Ocean Racing). “Moderne zeilboot” – vandaag verijdelen monohulls, die propogates zijn met een snelheid van 50+ knopen, en de wind in hun referentieframes verschilt aanzienlijk van het aardreferentieframe, en de windrichting voor jacht is niet hetzelfde, de windrichting neigt naar het windoog, volgens de vectorsom van de ware wind- en jachtsnelheidsvector
Opmerkingen
- Sorry, dit antwoord is behoorlijk verwarrend …