Grunnkurs seiling 2 K seiljoller Fluiddynamikk krefter og

Grunnkurs seiling 2 K seiljoller Fluiddynamikk, krefter og grunnleggende båthåndtering av Torgrim Log tlog@statoilhydro. com / torgrim. log@hsh. no Prof. T. Log

Som professor i Branndynamikk (fysikk, matte and kjemi) vet jeg at seilteori kan være vanskelig å forstå for dem som ikke har bakgrunn i fluidmekanikk. Vi kan jo ikke direkte se vinden. Det er derfor ikke helt enkelt å forstå hvordan den påvirker seilene og hvordan båten responderer. Jeg håper at denne introduksjonen i seilteori gjør det enklere for deg å forstå kreftene som er involvert. Torgrim Log Haugesund Prof. T. Log

Vind og vinkler Prof. T. Log

Det er vindstille Du jogger mot øst: - Hastighet 2 m/s - Hva føler du da? - En motvind på 2 m/s - Apparent Wind = 2 m/s La oss studere det samme i vind fra nord Prof. T. Log

3 m/s vind fra nord Du jogger som før mot øst, 90º på vinden: s m/ , 6 3 m/s - Hastighet 2 m/s - Hva følte du nå da? - En vind på skrå forfra, ikke sant ? - Følbar vind (Apparent Wind) er vektorsummen av vinden fra nord (3 m/s) + den ”motvind” du selv laget pga jogging mot øst (2 m/s) AW =3 3 m/s 60º 2 m/s Dermed ble følbar vind 3, 6 m/s og ca 60º på skrå forfra Prof. T. Log

3 m/s vind fra nord Vi jogger mot øst med 2 m/s Prof. T. Log

3 m/s vind fra nord Vi jogger mot vest i 2 m/s Prof. T. Log

3 m/s vind fra nord Vi seiler mot øst, fart 2 m/s (4 knop) Prof. T. Log

3 m/s vind fra nord Vi seiler mot vest, fart 2 m/s (4 knop) Prof. T. Log

3 m/s vind fra nord 3 m/s Men, vinden var jo fra nord, ikke sant? (Vi beveger oss hele tiden relativt til vinden og tar hensyn til det ved seiling. ) Prof. T. Log

To prinsippielle former for vind True Wind (TW) True Wind Angle (TWA) Boat Speed Wind (BSW) Prof. T. Log

Slør Apparent Wind (AW) BSW (”Seilevind” / følbar vind) TW TW BSW Seilevinden (AW) er summen av TW-pilen og BSW-pilen satt etter hverandre (i. e. vektorsummen av TW og BSW). Lengden på pilen angir styrken. Prof. T. Log

Slør AW TW Apparent Wind Angle (AWA) BSW Vi justerer alltid seilene etter AW (AWS og AWA). (Det er denne ”seilevinden” (hastighet og vinkel) båten, seilene og vi utsettes for ved seiling. ) Prof. T. Log

Slør AW TW Apparent Wind Angle (AWA) BSW På slør kommer seilevinden (AW) alltid mer forfra (mindre vinkel) og er sterkere enn True Wind. Dette gir meget god båtfart Prof. T. Log

Skarp kryss AW TW Apparent Wind Angle (AWA) BSW På skarp kryss (TWA = 45°) har vi AWA ~ 30°. Apparent Wind Speed er da mye sterkere enn True Wind Speed, og som vi ser, mer forfra. Prof. T. Log

Rom slør AWS Apparent Wind Angle (AWA) TWS BSW Seiler vi på skrå med vinden er Apparent Wind svakere enn True Wind Speed, og mer forfra. Prof. T. Log

Platt lens AWS TWS Apparent Wind Angle (AWA) BSW Platt lens er Apparent Wind vesentlig lavere enn True Wind. (Ved svak bris er seilevinden (AWS) så beskjeden at båtfarten blir temmelig skuffende ) Prof. T. Log

Platt lens innover Hetlandsvågen Platt lens er Apparent Wind vesentlig lavere enn True Wind. (Ved svak bris er seilevinden (AWS) så beskjeden at båtfarten blir temmelig skuffende ) Prof. T. Log

Aerodynamikk og krefter Prof. T. Log

Seilet medfører at luftstrømmen bøyes av. Det virker derfor en kraft fra seilet på luftstrømmen. En like stor motsatt rettet kraft må, i følge vår kjære Isac Newton, nødvendigvis virke på seilet. ”Kraft = Motkraft” På utsiden av seilet er det mest endring av strømningsretningen, dvs. mest krefter involvert. Prof. T. Log

Undertrykket gir det vi kaller løft på seil / flyvinge (eng. lift), og suger seilet mot le. (Deler av løftet skapes i forkant, dvs før vinden når fram til seilet. ) Prof. T. Log

Den totale kraften er gitt ved summen av disse små kraftvektorene og kan prinsippielt deles opp i løft vinkelrett på AW og drag med AW. Mot vinden optimaliseres trim for maks løft og minimum drag Drag Løft Total kraft Prof. T. Log

Kjøl og ror hindrer sideveis avdrift. (Ved sideveis avdrift dannes undertrykk (løft) på motsatt side av kjøl og ror. God båtfart gir bra ”kjøl-løft” og lite avdrift samt gir roret løft når vi styrer. ) AW Framoverrettet kraftkomponent Sideveis kraftkomponent Total kraft Prof. T. Log

Den lille ”dyttingen” vinden gjør på lo side betyr kun 20 -30% av framdriftskraften Total kraft Undertrykk på le side (tilsvarende det vi får oppå ei flyvinge) står for 70 -80% av framdriftskraften Trykk = Kraft / Areal Kraft = Trykk • Areal Prof. T. Log

For stram skjøting av seil er vanlig. Seilene står fint og alt ser OK ut. Men luftstrømmen på baksiden er turbulent med lite løft. Prof. T. Log

For stramt skjøte (forts. ) Innerlusa står bra Ytterlusa er kaotisk Svært viktig å ha laminær luftstrøm på utsiden av seilet ! Prof. T. Log

På slør og kryss skal begge lusene vise laminær strøm Innerlusa står bra Ytterlusa står bra Prof. T. Log

Seiltrim på kryss Prof. T. Log

To seil må ”samarbeide” Prof. T. Log

Storseil & genua: Et komplisert samspill Omtrentlige tall for 2 K: Ved TWS = 5 m/s og TWA = 45° trekker: - et enslig forseil 15 N - et enslig storseil 45 N - SUM: 60 N Setter vi dem sammen får vi om lag: - forseil 30 N (!) - storseil 40 N (-) - SUM: 70 N (!), dvs mer enn 60 N !!! Magi, eller fluiddynamikk ? ? ? Prof. T. Log

Bøyde strømningslinjer i forkant av storseilet (”oppvind”). Storseil Prof. T. Log

Storseilet gir meget gunstig AWA forseilet: - Øket virkningsgrad forseilet - Kan gå skarpere opp på kryss - Gir balanse i styring av båten AW ved forseilet kommer bakfra grunnet storseilets oppvind (svært gunstig !) Forseilet blir langt mer effektivt. Vi kan få mer fart eller krysse høyere opp mot vinden. Prof. T. Log

Godt samspill mellom forseil og storseil er for god båtfart og god høyde mot vinden. a og w Storseilet skjøtes mhp: - Eventuelt innslag ved masten - Lusen(e) i akterliket skal strømme fritt bakover - Skal se / føles riktig - Iterasjonsprosess - Krengning i sterk vind Forseilet skjøtes mhp: - Lusene ved forliket - Strømme fritt bakover - Unngå turbulens Prof. T. Log

Problem nå ? - For stramt storseilskjøte - Slakk ut 20 -30 cm ? - Prøv deg fram Prof. T. Log

Problem nå ? - For slakt storseilskjøte - Stram inn 20 -30 cm ? - Prøv deg fram - Eller var dette bevisst for å redusere krengning? Prof. T. Log

Problem nå ? - Forseilet skjøtet på feil side (bakk) - Tenk fluiddynamikk og løft - Ikke lag en unødvendig brems som fanger masse vind (krengning) Prof. T. Log

Hvor kommer vinden fra? Tenk krefter Tenk seiltrim Ikke glem at båten har 2 seil … Ikke trim for stramt Hold fart i båten Optimaliser hele tiden Det er som med sikkerhetsarbeid: Alltid noe som kan forbedres ! Prof. T. Log

Dybde (bus) i seilene Prof. T. Log

Setting av storseil Storseilfall Uthal ved revet storseil NOR 1030 Halshjørne (innhal) + Cunningham ved revet storseil (å feste dette halshjørnet riktig ved revet seil gjøres kun av halvparten av seilerne så langt, på tross av opplæringskurs…) Uthal Halshjørne (innhal) Kick Cunningham Prof. T. Log

13 m/s vind(!) Riktig seiltrim? Kun revet storseil (erfarne seilere) (Kristine og Vilde, Haugesund Race Weekend 2011) Prof. T. Log

Dybde i storseilet Stram kick* (trekker bommen ned og mastens topp bakover) Flater ut øvre 2/3 storseilet (mest aktuelt i sterk vind) - Når vi ønsker høyde mer enn kraft og fart - Ved for stor krengning (uten å reve) - (Busen går da noe bakover) Stramt storseilfall / Cunningham - Får busen framover igjen Bomuthal (påvirker nedre 1/3 storseilet): - Svak vind: Slakt bomuthal (stor dybde) - Middels vind: Middels bomuthal (middels dybde) - Sterk vind: Stramt bomuthal (liten dybde) *) Meget effektivt på brøkdelsriggede båter (der forstag/genua ikke går til toppen av masten) (På store seilbåter kan vi i tillegg stramme akterstaget. ) Prof. T. Log

Storseilets bus Uthal Mastebøy ~ 60% Svak vind ~ 40% ~ 15% Normal vind ~ 65% ~ 35% ~ 10% ~ 70% ~ 30% ~ 5% Sterk vind* *) For stor bus (dybde) i sterk vind gir (med få unntak) helt uregjerlig båt ! Prof. T. Log

10 m/s vind Hvorfor så mye mastebøy? (Lars Johan og Håvard, NM 2012) Prof. T. Log

Forenklet modell for krefter/båtfart Seilkraft : 42 = 16 52 = 25 62 = 36 72 = 49 82 = 64 osv Fs = 1 Cdl Apsrl(AWS)2 2 - Øker vinden fra 5 m/s til 7 m/s dobles kreftene ! - Sterk vind er mer turbulent - Vindrossene kommer vesentlig raskere - Du har mindre tid til å korrigere - En liten feil tap av kontroll eller bading ! - 7 m/s er derfor mye vanskeligere enn 5 m/s - For ikke å snakke om vindrossen på 10 m/s - Seiling i sterk vind med 2 K er avansert og krever solid erfaring (+ er veldig gøy) ! Prof. T. Log

13 m/s vind(!) Mark Statham (RSA) og Joanna Lubera (POL) (Vinnere Haugesund Race Weekend 2011) Prof. T. Log

Problemstilling i sterk vind (NB! Begynnerkurset kvalifiserer ikke for vind > 5(6) m/s. ) Prof. T. Log

Det er mye vind. Tenk at båten står i ro. Går dette bra ? For hard skjøting: - Sideveis krefter - Minimal framdrift - Umulig å slå - Båten driver sidelengs - Lystrer ikke roret - Krenger svært mye ! Prof. T. Log

Instinktivt slipper man ut storseilet for å lette sideveis press. Hvordan går det da? Vel, noe blir bedre: - Bedre framdrift, men - Baugen presses mot le (ikke balanse i kreftene) - Må ha mye rorutslag for å skape balanse (= brems) - Sakte fart, ”steady state” - F. eks. ikke mulig å slå ! Forseilets kraft virker langt foran kjølen og presser baugen fra vinden Forslag til løsning for å få kontroll igjen ? Prof. T. Log

Få kreftene til å virke framover! Skjøt seilene slik at de er på nippet til å blafre. Riktig skjøting: - Kreftene går framover - Båten skyter fart - Kjøl og ror fungerer - Lett å holde retningen - Begrenset krengning - Kontrollen gjenvinnes Prof. T. Log

Hva skjer når farten øker ? Prof. T. Log

Må da trimme seilene på nytt: - Kreftene gjenopprettes - Båten skyter mer fart - Blir lettere å holde retningen - Kan slå om man vil Men, hva bør man gjøre før man slår ? Prof. T. Log

Gå opp til skarp krysskurs og skjøt inn seilene. (Reguler presset med storseilet, balanser med kroppen, dvs heng i ristroppene med kroppen på utsiden. ) Riktig skjøting: - Båten holder farten - Lett å holde retningen - Nå er det enkelt å slå - kun 45º opp til vindøyet - 30º rorutslag i 2 - 3 s er alt som nå skal til for å slå til ny krysskurs Prof. T. Log

Hvordan komme i gang i sterk vind ? (NB! Begynnerkurset kvalifiserer ikke for vind > 5(6) m/s. ) Prof. T. Log

Rev storseilet og ta det ned før sjøsetting. Bind ned forseilet med en strikk el. liknende (fra boks inne). Sett kun revet storseil i starten: - Mye krefter virker da bak kjølen - Klarer å styre opp mot vinden - Lett å kontrollere båten i slag - Kan seiles av en seilkyndig - Ikke sett forseil før man er trygg - 100% trygg på forseilgasten? - OK, opp med forseilet ! - Bruk rorkultforlengeren* - Ri ned båten og ha en riktig frisk seiltur ! *) Kan du ikke bruke rorkultforlenger? Da må du i sterk vind la forseilet forbli under strikken ! Prof. T. Log

Prof. T. Log

Rorkultforlengeren Vend deg til å styre med den - I lite vind går makkeren i le (som motvekt) - I mye vind, heng ut i ristroppene og balansér båten - Plasser rorkultforlengeren foran deg på lår eller kne - Da er det mye lettere å styre presist - Fremre arm skjøter storseilet - Unntak: Ved lensing fra vinden, trekk litt inn i båten Prof. T. Log

Veldig effektivt! (Leiv Anfin og Wenche Drange, NM 2 -Krona 2012) Prof. T. Log

Gjennomføre et slag Prof. T. Log

La oss studere et slag fra BB halser til STB halser. (Utgangspunktet er BB halser slørekurs. ) Prof. T. Log

Prof. T. Log

Prof. T. Log

Prof. T. Log

Prof. T. Log

Prof. T. Log

Mister litt fart i slaget: - Da kommer følbar vind mer bakfra - Slakket derfor litt ut på skjøtene - Dette lettet presset sideveis - Får kreftene til å gå mer framover - Båten krenger mindre - Akselererer kjappere - Når fart = OK, skjøt inn og gå opp i skarp kryss (eller slakk skjøtene og fall av om dere vil sløre STB halser) Mistet du all styrefart i slaget og begynner å gå baklengs? Slakk seilene, styr baklengs, og stram rolig inn skjøtet og bygg fart igjen ! Prof. T. Log

Slag (rormann) - Vri knærne framover - Hold godt på storseilskjøtet - Gi rorutslag (fra deg) (båten går opp i vinden) - Vipp opp rorkultforlengeren - Før bakre fot fram og over til den andre siden - Gå etter med hele kroppen - Sett deg på ripa - Bytt hånd for skjøte og rorkult - Slipp gjerne litt ut på storseilet sånn ”just in case” - Gå noen grader lavt og bygg fart igjen og så inn på krysskurs - Ved utgangen av slaget skal du ha en kursendring på 90 -100º Prof. T. Log

Problemstilling i svak vind Prof. T. Log

Du seiler en skarp krysskurs, men farten er lav og de andre drar fra deg. Riktig trim: - Storseilet må få mer dybde - Da får du mer kraft i seilet - Seil deretter litt lavere og mye raskere - Forseilskjøtet må slakkes - Gir mer kraft i forseilet - Når fart = OK, trim inn litt og gå litt høyere ? Prof. T. Log

‘Nedoverbakke’ i lite vind Prof. T. Log

‘Goose winged’ lensing (et seil på hver side for å fange mer vind) Prof. T. Log

2 -Krona NM 2012 (De 10 A-finalistene) Prof. T. Log

Vilde og Nikolai (Vinnere NM 2 -Krona 2012) Prof. T. Log

Vektfordeling Prof. T. Log

Trenger noe krengning i svak vind for at seilene skal holde fasongen Forseil trimmer går som motvekt (Markus and Filip, B-finalevinnerne 2 -Krona NM 2012) Prof. T. Log

Hvorfor går dette sakte ? Prof. T. Log

Prof. T. Log

Rormann fram i båten for vektbalanse (Anders og Skage, Haugesund Race Weekend 2011) Prof. T. Log

Tema som ikke behandles i begynnerkurs • • • • Separasjon og Gentry tufts Mulighet for rulleslag Spinnakerkjøring Polardiagram (optimal VMG kurs, …) Wally (ved forutsigbare vindskift) Meteorologi og vindstabilitet (ventede skift, etc. ) Vindprofiler og ”Wind shear” Justere twist i seilene (topplus vs. bunnlus, etc. ) Vindfelt rundt båten Regattaregler utover RRS 1 - 12 Taktikk og strategi Dybde og fasong av forseilet Løgang, skjøtevogn, etc på større båter, … Strømfelt, vindfelt ved obstruksjoner, etc Prof. T. Log

Enkel båt, avansert seiling ; -) Prof. T. Log

God tur ! mvh Torgrim tlog@statoil. com / torgrim. log@hsh. no