Wet van Bernoulli
De wet van Bernoulli zegt dat een luchtstroom met een hogere snelheid een relatieve onderdruk krijgt en een luchtstroom met een lagere snelheid een relatieve overdruk. Een zeilprofiel heeft ook de vorm van een vliegtuigvleugel. De luchtstroom die boven een vliegtuigvleugel langs loopt moet een langere weg afleggen dan de luchtstroom die onder de vleugel door loopt. De lucht boven de vleugel stroomt dus harder en daardoor ontstaat boven de vleugel een relatieve onderdruk. Daardoor ontstaat dus lift. De vleugel wordt omhoog getrokken. Datzelfde gebeurt dus ook met een zeil. Er ontstaat een onderdruk ofwel lift aan de lage kan van het zeil en dat is dus ook de reden dat een zeilschip schuin tegen de wind in kan varen.
Zeilstanden
Om optimaal te profiteren van het vliegtuigprofiel moet als vuistregel de zeilstand dus zo los mogelijk zijn, totdat het zeil gaat killen (terugbollen). Trekken we het zeil te strak, dan gaat de boot alleen schuin, maar niet hard. Dat komt omdat bij een te strakke zeilstand de lucht niet meer langs het zeil stroomt, zoals bij een vliegtuigvleugel, maar aan de lage kant van het zeil “afbreekt”. Er ontstaat dan een werveling, vergelijk met wat er gebeurt met een vliegtuigvleugel als de remkleppen uitklappen. De vleugel krijgt teveel bolling en de werveling die dan ontstaat geeft weerstand waardoor het vliegtuig remt. Op voor de windse koersen gebeurt dat trouwens soewieso. Op voordewindse koersen waait de wind tegen het zeil aan in plaats van dat het er langs waait. Daarom is een voor de windse koers, geen snelle koers. De snelste koers is meestal een halve windse of ruime windse koers. Dan is er de minste weerstand van de golven en werkt het zeil nog als een vleugelprofiel.
Sturende werking van de zeilen
Het voorzeil geeft druk op het voorschip en het grootzeil geeft druk op het achterschip. Het draaipunt is de kiel. Als we willen oploeven vieren we dus eerst de fok en als we willen afvallen vieren we eerst het grootzeil. Bovendien, als we een zeer loefgierig schip hebben is het zaak om eerst het grootzeil te reven. Waarschijnlijk ligt het schip daarna lekkerder op zijn roer.
Broachen
Er is nog een oploevend koppel. Er is namelijk een arm tussen de voortstuwende kracht in het zeilpunt (aan lijzijde van de kiellijn) en de weerstandskracht op het lateraalpunt. Bij meer wind en helling wordt de arm zo groot dat de boot uit het roer gaat lopen. Dat betekent dat het schip in de wind draait en dat is niet meer te stoppen met tegensturen met het roer. Dit oploevende koppel zorgt ervoor dat een schip door een genua of spinaker uit het roer kan lopen. Broachen wordt dat ook wel genoemd.
Chinese gijp
Op voor de windse koersen en vooral onder spinaker is het ook mogelijk dat, door bijvoorbeeld slingeren van het schip op de golven, het zeilpunt aan loef van het lateraal punt komt te liggen. In dat geval ontstaat er dus een afvallend koppel. Onder spinnaker bij harde wind kan dit koppel zo sterk zijn dat de boot de Chinese gijp in draait terwijl dat met het roer niet meer te corrigeren is. Na de gijp staan grootzeil en spinaker dus aan dezelfde kant waardoor het schip waarschijnlijk uit het roer zal lopen en plat kan slaan of in ieder geval heel schuin komt te liggen.
Winden
- De ware wind is gewoon de wind, zoals die waait. Als de boot stil voor anker ligt, dan voel je de ware wind.
- De vaartwind is de wind die voelt als de boot snelheid gaat maken. Als je bij windkracht 0 op de motor 7 knopen gaat varen, dan voel je 7 knopen vaartwind. De vaartwind komt altijd recht van voren en is precies gelijk aan de bootsnelheid.
- De stroomwind is de wind die ontstaat door getijstroom. Als je bij windkracht 0 dwars op de stroom ligt, dan komt de stroomwind van de andere kan in het zeil. De stroomwind staat recht tegen de stroomrichting in en is exact even sterk als de stroomsnelheid in knopen. Dus 3 knopen stroom betekent 3 knopen stroomwind.
- De schijnbare wind is de ware wind, de vaartwind en de stroomwind samen. De schijnbare wind is de wind die je voelt aan boord als je aan het zeilen bent. Ook de wind die het windvaantje aangeeft is de schijnbare wind. De zeilstand wordt ook aangepast aan de hand van de schijnbare wind.
Soms versterken de winden elkaar. Zoals bij aan-de-windse koersen. Soms vallen ze juist tegen elkaar weg, zoals bij voor-de-windse koersen.
De kentering kan ook een verandering in de wind veroorzaken. Stroom tegen wind bijvoorbeeld, veroorzaakt stijlere golven en meer wind.
Wat gebeurt er in de vlaag?
Als we aan de wind varen kunnnen we in de vlaag oploeven om hoogte te winnen. Hoe komt dat? In een vlaag wordt de ware wind direct sterker. De vaartwind wordt niet direct sterker, omdat het even duurt voordat de boot op gang komt. De schijnbare wind wordt natuurlijk sterker, omdat de ware wind toeneemt, maar draait ook richting de ware wind en de ware wind komt ruimer in waardoor we moeten oploeven of we moeten het zeil tijdelijk wat vieren omdat het anders te strak staat.
Zeilprofiel
Het zeil kunnen we op 3 manieren trimmen:
- De diepte van de bolling
- De plaats van de bolling
- De twist
De diepte van de bolling
De zeilmaker heeft de optimale bolling in het zeil gesneden. Optimale bolling betekent dus maximale voortstuwende kracht maar, op aan de windse koersen, kan bolling teveel helling betekenen als de wind harder wordt. Helling kost snelheid, want de boot begint op te loeven door helling en dus moet je tegensturen. Een beetje is goed, maar op een gegeven moment komt het roer te dwars onder het schip en dat kost teveel snelheid.
De diepte van de bolling kunnen we kleiner maken door bijvoorbeeld de val, voorlijkstrekker, onderlijkstrekker en neerhouder aan te trekken. En ook de hekstag, want daardoor wordt de mast krom als een (pijl en) boog en het grootzeil wordt dus naar voren, in de holle kant van de gebogen mast getrokken. Bovendien zet je met hek en bakstagen meer spanning op de voorstag, zodat het voorzeil ook minder zal doorhangen. Vuistregel is dus gewoon: hoe harder het waait, hoe strakker het aangetrokken moet worden.
De plaats van de bolling
De zeilmaker heeft de optimale plaats van de bolling in het zeilprofiel gemaakt. Normaal zit de plaats van de maximale bolling ongeveer in het midden. In dat geval is de “groove” niet groot. Dat is de “stuurhoek” waarin het zeil goed staat. Als we uit die hoek zijn, dan staat het zeil te strak of te los. Als we de bolling verder naar voren wordt getrokken dan wordt de stuurhoek groter. In dat geval worden stuurfoutjes, dus minder afgestraft. Bij onstabiele wind of knobbelig water is het moeilijker sturen en dus trekken we de bolling naar voren. We kunnen de bolling naar voren trekken door val en voorlijkstrekker aan te trekken.
De twist
Wind shear is het verschijnsel dat de wind op verschillende hoogte met een andere hoek inkomt in het zeil. De vaartwind is op dekniveau en in de top van de mast precies gelijk. De ware wind waait echter harder naar mate je hoger in de mast komt. Hoe hoger hoe minder wrijving, dus hoe harder het waait. Daarom is de schijnbare wind in de top van de mast niet alleen harder, maar komt dus ook meer dwars in dan op dekniveau waar de schijnbare wind minder sterk is en meer van voren komt. Dat betekent dat het zeil op veschillende hoogten verschillend moet zijn. Bovenin de mast mag het zeil dus wat meer uitwaaien en het zeil op dekniveau (en dus ook de giek) moet wat strakker geschoot worden. Dit noemen we twist. Bij weinig wind is het verschil tussen de windsnelheid op grote hoogte en op dekniveau relatief groter dan met sterke wind. Daarom moet er bij weinig wind dus meer twist in het zeil komen op aan de windse koersen. Op voor de windse koersen is geen twist nodig omdat de wind tegen het zeil blaast in plaats van er langs stroomt. We kunnen meer twist creeeren door de neerhouder los te gooien en de overloop naar loef te schuiven waardoor we de giek naar binnen kunnen schoten maar toch de gelegenheid geven om iets omhoog te gaan. Ook in het voorzeil kan twist aangebracht worden. Door het leioog naar achteren te schuiven zet je meer spanning op het onderlijk en minder op het achterlijk van de fok. Daardoor kan het achterlijk wat meer uitwaaien.
Telltales
De fok trimmen we aan de wind door te kijken naar de telltales in het voorlijk. Dat zijn kleine draadjes die aangeven hoe de wind langs het zeil stroomt. Ze zitten op verschillende hoogtes.
Aan de windse koersen
De telltales moeten op aan de windse koersen horizontaal langs het zeil stromen en onder helling zullen de telltales aan de loefkant iets omhoog wijzen. Met de schoot en door het leioog van de fok te verschuiven kun je ervoor zorgen dat alle telltales op verschillende hoogte goed komen te staan.
Het grootzeil trimmen we aan de wind door te kijken naar de telltales in het achterlijk. Die moeten mooi in het verlengde van het grootzeil stromen. Alleen de bovenste telltale mag 40% van de tijd achter het grootzeil wapperen.
Voor de windse koersen
Op voor de windse koersen, moet je er gewoon voor zorgen dat je het zeil zo haaks mogelijk op de wind zet. Op die koersen werken de telltales dus niet. Op voor de windse koersen mag er ook meer bolling in de zeilen komen voor extra power, want in principe gaat het schip toch niet hellen. Twist op voor de windse koersen kan het schip doen slingeren, dus kunnen we maar beter de twist eruit proberen te krijgen.