Maurizio Cossutti, een Italiaans ontwerper die al jaren in de branche bezig is met het aanpassen en finetunen van zeiljachten, was onlangs gastspreker in Finland ter voorbereiding van het wereldkampioenschap ORCi dat dit jaar van 4 tot 11 augustus gezeild wordt in Helsinki. Maurizio is gespecialiseerd in het ORC met een noemenswaardig palmares. De bedoeling van dit artikel is om een distillaat te geven van Maurizio's presentatie over het zeilen onder ORC, inclusief wat VPP geschiedenis, de natte meting en optimalisatie tips aangevuld met eigen kennis.
VPP geschiedenis en achtergrond
In het begin van de jaren 70 werd het eerste velocity prediction program (VPP) ontwikkeld door het 'Massachusetts Instute of Technology' toen Commodore H. Irving Prat onderzoek sponsorde naar de voorspelling van bootsnelheden van een zeiljacht na berekening van gemeten waarden van romp en zeilplan.
In 1976 adopteerde het Offshore comité van US Sailing dit gecomputeriseerd programma om wedstrijduitslagen te maken voor zeiljachten met verschillende afmetingen.
In 1985 experimenteerde het ORC naast het IOR het zogenaamde IMS, dat uiteindelijk leidde tot het officiële meetsysteem dat tot heden ten dagen gebruikt wordt in ORCi en ORC-Club.
Hoe werkt dit in theorie: simpele hydrodynamische en aerodynamische krachten worden gebalanceerd voor elke wind- hoek en kracht; het resultaat is de boot performance:
De boot performance balans
Hoe werkt dit in de praktijk:
Vroeger mat men een romp met behulp van een machine. Deze gleed over de romp gleed en verbond een netwerk van punten om een digitaal lijnenplan te maken. Nu gebruikt met een een optische laser voor een snellere en meer accurate meeting.
Meeting met behulp van een laser
De meting gebeurt in twee stappen. Uit het water wordt het lijnenplan opgemaakt (indien dit nog niet bekend is). In het water worden de vrijboord hoogten en stabiliteit gemeten.
Natte ORC meting
Enkele zwakke punten van het ORC VPP
Het ORC VPP heeft het moeilijk met een aantal grote factoren, oa. exotische rompvormen en extreem lichte en snel planerende zeiljachten. Nog twee belangrijke factoren waarmee het VPP wel eens in de fout gaat is met (residuaire) golfweerstand en het voordewindse zeilplan. Een aandewinds zeilplan kan het ORC VPP daarentegen wel een goed coëfficiënt geven daar dit in een laminaire modus opereert.
Elk jaar tracht het ORC het VPP te verbeteren. Dit is soms erg mogelijk om twee redenen: een tekort aan tijd en geld om de sleeptank testen en simulaties uit te voeren en de politiek om de reeds bestaande vloot te beschermen om zo snelle dramatisch wijzigingen tegen te houden. Men kiest dus meestal voor een langzame evolutie in het VPP.
Boot optimalisatie
De eerste stap is het begrijpen van de boot door middel van meetbrief analyse van andere boten in de vloot en de gekende competitie. Dit doet men het best elke jaar wanneer het nieuwe VPP uitgebracht wordt. Met behulp van een werkblad vergelijk je wat de sterke en en zwakke punten zijn (up- of downwind), hoe zwaar voor haar lengte, stabiliteit, … enz.
VPP vergelijk met andere boten
De gemakkelijkste en meestal ook de eerste stap tot optimalisatie is het zeilplan verbeteren. De target is simpel: maximaal zeiloppervlak (vorm met je zeilmaker te bespreken) met een minimaal effect op de rating.
Hieronder vind je enkele optimaliseringsstrategieën voor het grootzeil, voorzeilen en de voordewindse zeilen.
Grootzeil optimalisatie
Grootzeil optimalisatie
- 1ste poging – het zeiloppervlak te vergroten met een traditionele headboard 0,36 (standaard 0,20) met een kleine rating penalty werkt niet. P (zeer gevoelig in de rating) en E zijn ongewijzigd.
- 2de poging - een verdubbeling van de headboard lengte (630) voor meer vermogen
- 3de poging - na de eerste wedstrijden wil men nog meer downwind snelheid en meer vermogen bij weinig wind, headboard lengte (870)
- 4de poging – een extra lange kraan werd gemonteerd om sneller te kunnen manoeuvreren, betere achterlijk spanning en meer druk op het roer.
Voor minder extreme optimalisaties bij cruiser-racers, een First 40.7 bijvoorbeeld, is een semi-vierkante top met een headboard vanaf 500 praktisch, daaronder niet.
Heel belangrijk hier is de interactie tussen het grootzeil en het roerblad. Door middel van een juiste achterlijkspanning en de overloop in een goede positie kan deze interactie verbeterd worden. Bij moderne ORC boten zien we dat het roerblad verder naar voor wordt geplaatst dan we gewoon zijn. Het is ook smaller en neutraler ontworpen om de roerhoek te verkleinen zodat het roerblad minder de boot afremt bij verandering van koers.
Een stuurman zal bij een neutraal roer dikwijls moeilijkheden ondervinden om te sturen. Dit kan worden opgelost door de twist uit het grootzeil te halen zodat hij meer druk op het roerblad krijgt. Met extreem grote headboards kan dit problemen opleveren tijdens het manoeuvreren. De oplossing is een lange kraan te monteren die de achterstag bovenin de mast naar achter verplaatst.
Genua-Fok optimalisatie
Simpele situatie: de boot heeft niet overlappende genua's en ook voorzeilen voor medium windsnelheden, (#1, #2) met maximum roach. Volgens Maurizio kan men voor genua (#2 en #3) een kleinere LPG opteren omdat het ORC geen rekening houdt met individuele zeilen maar start vanaf het grootste voorzeil en daarna procentueel vermindert vanaf het basis zeil. Indien je niet kiest voor een kleinere LPG bij genua (#2 en #3) ontstaat de kans dat je een hogere rating krijgt dan je werkelijke zeiloppervlak.
Moeilijkere situatie: boten met overlappende en niet overlappende genua's (bv. First 40 en GS 40) zijn in 2012 competitiever geworden onder een windsnelheid van 10 knopen. Boven de 10 knopen zijn boten met niet overlappende zeilen in 2012 beter bevoordeeld.
Vergelijk met 142% genua van 50,8m² en 109% genua van 40,9m² in het 2011 en 2012 ORC VPP:
ORC VPP 2011 versus 2012
Spinnaker optimalisatie
Voor planerende boten (hoge snelheden en een bijna nauwe beste TWA) is er rating voordeel te halen met een asymmetrisch zeil in top op een boegspriet zonder spinnaker boom.
Klassieke boten (cruiser-racers) met een relatief lage rompsnelheden hebben een zeer veranderende beste TWA om downwind te zeilen. Om die optimale windhoeken allemaal te kunnen zeilen hebben deze een symmetrische spinaker nodig op een spinakerboom.
Romp, roer en kiel optimalisatie
De optimalisatie van het onderwaterschip is een van de meest interessante maar ook de meest gecompliceerde en meestal ook de duurste.
Het eerste wat je moet doen is de kiel exact op zijn ontwerp profiel brengen.
Kiel optimalisatie
Tot 3 jaar geleden was in het ORCi of ORC Club was een lage stabiliteit voordelig voor de rating. Wijzigingen in het VPP hebben er voor gezorgd dat een lage stabiliteit bijna geen voordeel meer geeft in de rating. In het verleden werd er bv. uit een First 44.7 650kg lood uit de kiel gebrand met een snijbrander om de boot lichter te maken voor het aangepast niet-overlappend zeilplan en een lagere stabiliteit.
De wijzigingen in het VPP hebben er echter voor gezorgd dat boten met lood in de bilges (zoals de Grand Soleil 42) deze ballast hebben verplaatst naar de juiste plaats: in de kiel. Het resultaat is hetzelfde gewicht maar met veel meer stabiliteit.
De diepgang en nat oppervlak blijft in 2012 wel belangrijk. Met een T-kiel is het mogelijk om met hetzelfde gewicht dezelfde stabiliteit te behouden met minder nat oppervlak en diepgang. Een rating voordeel.
Salona 38 met T-Kiel
Volgens Maurizio Cossutti is een T-kiel niet altijd de beste oplossing. Voor een First 40.7 zou dit volgens VPP simulaties niet werken.
Het roerblad kan op de meeste boten ook wat aandacht gebruiken. De meeste roerbladen van serieboten hebben niet de vorm en zijn gebouwd met geïnjecteerde schuim. Deze zijn te zwaar en niet accuraat. Wat men verwacht van een geoptimaliseerd roerblad is minder gewicht en meer efficiëntie. Een standaard roer van 44 kg kan men in carbon makkelijk reduceren tot 31 kg, met behoud van de originele roerkoning.
Roerblad optimalisatie van een X-37
Enkele basisregels die bij romp optimalisatie wel eens vergeten worden onder menig eigenaar en bemanning en meestal eenvoudig en goedkoop op te lossen zijn:
- Een strakke romp met harde (nat) opgeschuurde antifouling. En het liefst witte antifouling om zo de minste aangroei of wier snel te kunnen opsporen.
- Een strakke kiel-romp overgang
- Verzonken afsluitingen (log, dieptemeter,...enz.)
- Een strakke Sail Drive aansluiting met de romp, geen rubber
- Een minimale roerblad-romp afstand.
De ORC meting in het water
Vanaf 2012 zal de boot volledig leeg gemeten worden. Geen anker meer aan boord en geen veiligheidsmateriaal. Zo wil men romptrim tijdens het meten reduceren tot het minimum.
Bijna alle boten hebben tijdens de natte meting voordeel bij een romptrim naar achter. Natuurlijk blijft in theorie al het gewicht tijdens de wedstrijden op dezelfde plaats. Bij licht weer niet de meest ideale situatie.
Na de ORCi - ORC Club optimalisatie
Het is heel belangrijk om na de optimalisatie het theoretische VPP te vergelijken met de werkelijke performance van de boot. Zorg dat je altijd gelijk aan het VPP of sneller kan zeilen. Lukt dit niet dan is dit meestal op te lossen met een andere zeilvoering. Wissel bv downwind de S1 naar een A1 en vergelijk.
Hierbij hebben we nodig:
- Goede gekalibreerde instrumenten
- Polaire diagram van de ontwerper
- Het ORC VPP van de boot
- Een gebruiksvriendelijke smartphone of iphone app die ons aan boord helpt met het opslaan en verwerken van alle gegevens
- Een NMEA-0183, NMEA-2000 of Seatalk naar naar wifi box om alle data te verzenden.
