Zijn vleugelzeilen op zeiljachten haalbaar?

vleugelzeilAls het van AdvancedWing Systems zou afhangen wel en zeilt iedereen binnenkort met vleugelzeilen. Niemand gaat mij tegenspreken als ik zeg dat de prestatieverbetering van een vleugelzeil niet te onderschatten is tegenover conventionele zeilen. De kosten die ermee gepaard gaan hebben ze volgens mij nog steeds weggehouden uit onze locale wedstrijdvloot. Greg Johnston vertelt op zijn website dat de nieuwe techniek met half solide getuigde vleugelzeilen zelfs lichter zijn per vierkante meter zeiloppervlak dan het solide wing sail op een AC45 catamaran; 3,3kg/m² tegenover 4,5kg/m².

De America's Cup heeft onze interesse in vleugelzeilen de laatste jaren enorm doen toenemen. De AC45 catamarans zijn een perfecte voorstelling van de solide (zeg maar harde) vleugel technologie. Vleugelzeilen hebben bewezen dat ze een duidelijke performance boost geven. Overal zien we experimenten met solide vleugelzeilen op verschillende boottypes. Deze technologie is echter niet praktisch op zeiljachten voor dagelijks gebruik.

Zijn we dan gedoemd om het zeil met een enkele oppervlakte te blijven optimaliseren? Volgens mij hebben we de performance limieten met onze huidige zeilen wel bereikt. De ene fabrikant doet het nog wel beter dan de ander qua gewicht en vormvastheid maar de kost voor een kleine performance winst is dezer dagen astronomisch hoog.

Er is een alternatief
Een zeil met dubbele oppervlakken. Half solide getuigde vleugelzeilen die de prestaties verbeteren en de kosten op een normaal niveau houden. De afbeeldingen hieronder tonen een half solide getuigd vleugelzeil op een 7.2m sportboot.

Vleugelzeil op een 7.2mVleugelzeil op een 7.2m

Zo ziet het eruit tussen de 2 zeilenZo ziet het eruit tussen de 2 zeilen

Het systeem is gebaseerd op een roterende mast die in tegenovergestelde richting kan draaien met twee zeilen die volledig doorgelat zijn. De mast kan hierdoor veel langer zijn dan een conventionele mast. Dunnere wanden kunnen toegepast worden en met minder zware verstaging. Dit omdat de mast geen buiging nodig heeft om de vorm van het zeil te veranderen. De afbeeldingen hierdoor tonen hoe het werkt in de praktijk. Er is een goede aansluiting met de mast en het zeil kan toch gereefd en makkelijk weggehaald worden.

Twee zeilen op een roterende mastTwee zeilen op een roterende mast

Betere aerodynamisch eigenschappen
De numerieke stromingsleer (Engels: Computational Fluid Dynamics (CFD)) studie van het half solide vleugelzeil toont een maximum lift-coëfficiënt (Engels: coefficients of lift (CL)) van ongeveer 1.8 in een schijnbare wind van 10 knopen. Dit is niet zo hoog als van een solide wing maar toch nog veel beter dan van een enkelvoudig zeil. Een maximale CL is echter niet alles wat een goed zeil maakt want wanneer je aan de wind zeilt is een high lift to drag ratio (L/D) nodig. De afbeeldingen hieronder tonen goed waar het voordeel zit tegenover conventionele zeilen.

 Luchtsnelheidsverschillen boven en onder de leugel zorgen voor lift Drukverschillen boven en onder de vleugel zorgen voor liftkracht

Drukverspreiding achter de mastDrukverspreiding achter de mast

Verschil voorwaardse stuwkrachtVerschil voorwaardse stuwkracht

Roterende gestaagde masten met zelf ondersteunende zalingen
Roterende masten die gestaagd zijn op smalle rompen hebben zalingen nodig om stijf te blijven. Een zelf ondersteunend systeem werd ontworpen om dit probleem op te lossen. De zalingen zelf roteren niet maar wel de mast erachter. De mast zelf beweegt mee met de giek, de rotatiehoek zelf wordt gecontroleerd door trimlijnen. Een stap verder is dat deze met elektronische sensoren wordt gemeten en dat de vleugelvorm optimaal aangepast wordt door middel van software gekoppeld aan de windrichting en snelheid gemeten met je standaard navigatie-instrumenten.

Mast roteert achter de zalingMast roteert achter de zaling

Moeten we nu allemaal onze grootzeilen vervangen?
We staan hier aan het begin van een fantastische nieuwe technologie. Prestatiewinst en gewicht staan nog open voor verbetering. AdvancedWing systems zoekt koortsachtig naar botenbouwers en distributeurs. Laat ons eerst wachten tot de eerste grote cruiser-racer bouwer deze technologie adopteert in hun serieboten. En als je het mij vraagt hoop ik stiekem dat dit niet lang meer zal duren.

Half solide vleugelzeil op de giekHalf solide vleugelzeil op de giek

Alle numerieke stromingsleer cijfers en nog meer afbeeldingen vind je op www.advancedwingsystems.com

    Over de auteur

    afbeelding van Ice
    Ice

    Eddy Lekens, Ice voor de zeilvrienden, is stichter en hoofdredacteur van ClubRacer. Sinds 1979 is hij wedstrijdzeiler pur sang met een niet onbesproken palmares: Winnaar verbondsbezem, Nederlands kampioen zeezeilen en met het ClubRacer zeilteam verkozen tot de beste zeezeiler van Nederland.