gevraagd door: Sarah
antwoord
sinds de eerste dagen van het zeilen hebben Schepen een voortdurende verbetering van het ontwerp ondergaan, zodat moderne zeilboten, in een ongedwongen blik, de schijn kunnen wekken dat ze tegen de wind kunnen varen. In werkelijkheid, een zeilboot kan niet direct reizen in de wind, maar maakt gebruik van zeiltechniek bekend een ’tacking,’ te zigzaggen over een wind.
de vorm van het zeil en de romp van de boot zijn de belangrijkste factoren die ervoor hebben gezorgd dat de zeilboten het vermogen om met de wind mee te varen beter hebben kunnen benaderen. In de beginjaren van de scheepvaart hadden de Europese schepen een vierkant zeilontwerp. Dit ontwerp stond alleen toe af te zien van een gunstige wind (‘voor de wind, of wind op het kwartier’). Met tradeexpanding in het Oosten, Europeanen werden blootgesteld aan driehoekige zeilen in gebruik op kleine bootjes in het oosten. Er werd opgemerkt dat deze driehoekige zeilen voor navigatie met behulp van een halve wind (wind op 90 graden naar de boot), die verder vergroot de manoeuvreerbaarheid van het schip ‘ met name in de haven, waar schepen eerder waren ‘dood in het water’ zonder een gunstige wind. De Europese schepen maakten gebruik van de driehoekige zeilen voor en achter de hoofdzeilen om op zee te varen om de gunstige passaatwinden te vangen voor de vierkante zeilen om te gebruiken.
het gebruik van driehoekige zeilen als de zeilvorm van de keuze als andere voordelen voor het ontwerp werden gerealiseerd. Door gebruik te maken van een driehoekig zeilontwerp en centerboard (overontwikkelde Kiel), was het mogelijk om tegen de wind te reizen met behulp van een techniek die bekend staat als tacking.
met Tacking kan de boot vooruit varen met een wind die loodrecht op de boot staat. De boot reist een tijdje onder een hoek in de richting van de gewenste koers (naar rechts bijvoorbeeld),dan zwaait de kapitein de giek van het zeil en tast terug over de gewenste koers in een hoek naar links zig-zag. Op deze manier, tacking kan de boot prevailing wind te gebruiken vanuit vele andere hoeken dan in eerdere zeilmethoden.
aangezien de boot voor de voortstuwing afhankelijk is van de wind, spelen de sterkte van de wind en het gebied van het zeil dat wordt gebruikt om de wind te vangen uiteraard een rol.
dit wordt bereikt met een beetje Vector wiskunde. De wind is de grote kracht vectorin de vergelijking. Als de wind ongeveer loodrecht op de boot duwt, vormt de grote kiel van de boot (onderwatervleugelvormig middenbord) een zeer grote weerstand tegen de boot die in de richting van de wind wordt geduwd. Omdat de Kiel is uitgelijnd met de lengte van de boot, wil de boot echt vooruit reizen, en de resulterende stuwkracht vector is in die richting.
de vorm van het zeil zorgt ook voor voorwaartse stuwkracht. Als het driehoekige zeil opblaast met een wind ontstaat er een vleugelvorm. Als de wind vervolgens rond het zeil (airfoil) waait,wordt er een negatieve druk opgewekt voor en aan de benedenwaartse kant van het zeil. Deze inturn zorgt ervoor dat de omringende lucht in het zeil raast en de boot verder voortstuwt. Deze zeil / airfoil actie wordt versterkt, als de boot sneller reist, de wind rond het zeil creëert meer negatieve druk, waardoor de boot om sneller te reizen, waardoor meer negatieve druk enzovoort.
beantwoord door: Stephen Portz, leraar technologie, Space Coast Middle School, FL