Zeiltrim

De juiste zeiltrim zorgt ervoor dat je sneller én hoger kunt zeilen. Hierna volgt een complete gids over het trimmen van zeilen. Of je nu een toerzeiler of wedstrijdzeiler bent, deze bijdrage leert je sneller zeilen.

Deze gids werd met toestemming overgenomen van de blog van www. sailsupply.nl

Wat is zeiltrim?

Zeiltrim of “het trimmen van de zeilen” zijn de handelingen die nodig zijn om het profiel van de zeilen aan de gegeven omstandigheden aan te passen. De “optimale zeiltrim” is het optimale profiel van het zeil gegeven de omstandigheden, het ontwerp en de staat van het zeil.

Hoe werkt een zeil?

Vleugelprofiel, lift en krachten bij een zeilboot

Om te weten hoe een zeilboot vooruit komt moet je weten hoe een zeil op een zeilboot werkt.. Dit is de basis theorie van het zeilen en onmisbaar om je boot beter te trimmen.

Volgens de definitie is een zeil een “doek op een schip dat bedoeld is om de kracht van de wind te vangen en om te zetten in een voortstuwende kracht voor het schip”.

Deze definitie doet denken aan de vierkante zeilen van ra-getuigde schepen uit het verleden, die praktisch alleen met de wind mee konden zeilen. Terwijl de meeste (open) zeilboten en zeiljachten tegenwoordig gebruik maken van zeilen die veel meer te vergelijken zijn met een high-tech vleugel van een vliegtuig dan met een “doek op een schip”. Temeer als je bedenkt dat veel moderne zeilschepen bijna tegen de wind in kunnen zeilen en sommige zeilboten aanzienlijk veel sneller kunnen varen dan de windsnelheid waarmee zij voortgestuwd worden. Een zeil is meer dan “een doek op een schip”. Als je weet hoe een zeil werkt, kun je dit in je voordeel gebruiken om de performance van de boot te verbeteren en daarmee sneller en comfortabeler te zeilen.

Hoe kan het dat een zeilschip bijna tegen de wind kan zeilen?

En waarom kunnen sommige boten met de juiste zeiltrim sneller zeilen dan de windsnelheid?

Zeilboot met vierkante zeilen Romeinse “Bireme” van rond 100 v.Chr. met vierkante zeilen die alleen op voor-de-windse koersen gebruikt werden. Bron: https://en.wikipedia. org/wiki/Roman_navy

Flexibele vleugel

Alhoewel er tegenwoordig ook boten met echte vleugels (zowel boven- als onder water) bestaan, worden de zeilen om praktische redenen op veruit de meeste zeilboten en zeiljachten gemaakt van flexibel materiaal. In een ver verleden werden hiervoor dierenhuiden gebruikt, later werden geweven materialen gebruikt waarmee vooralsnog alleen voor-de-wind gevaren werd. Tot ca 1000 na Christus vertrouwde men voor andere koersen op de kracht van tientallen of honderden slaven om het schip voort te stuwen.

De steeds grotere schepen vroegen om grotere zeilen die onder invloed van de windkrachten in het midden bolden. In de loop der tijd moet het tot de zeelieden zijn doorgedrongen dat het schip sneller en hoger aan-de-wind kon varen wanneer de zeilen onder een hoek op de windrichting getrimd werden. Tot zij er uiteindelijk achter kwamen dat, wanneer één van de zijkanten van het zeil maar ver genoeg naar voren werd getrokken, het schip door een onbekende kracht haast tegen de wind in kon varen… het vleugelprofiel was ontdekt!

Lift en de Wet van Bernoulli

Het duurde nog tot 1738 tot het fenomeen dat een zeilschip met de juiste zeiltrim ook aan-de-wind kon zeilen theoretisch onderbouwd werd. Professor Daniel Bernoulli was een Zwitserse wis- en natuurkundige die met name bekend werd door zijn “Wet van Bernoulli”. Deze man leefde overigens in zijn eerste vijf levensjaren in Nederland (Groningen). Kort samengevat stelde hij in de “Wet van Bernoulli” dat binnen een gas- of vloeistofstroom de som van de statische druk en de stuwdruk (snelheid) constant is. Dat betekent dat bij een grotere snelheid de druk minder wordt en bij een lagere snelheid de druk toeneemt. Dit klinkt wellicht wat abstract maar komt sterk versimpeld (!) neer op het volgende:

1. 2. 3.

4.

5.

6. Luchtdeeltjes verplaatsen zich evenwijdig aan elkaar. Een zeil of vliegtuigvleugel vormt een hindernis. Aan de voorkant van de vleugel worden de deeltjes gedwongen uit elkaar te gaan. Deeltjes aan de bolle kant (lijzijde van het zeil) komen in een vernauwing terecht tussen het profiel en de luchtdeeltjes die op enige afstand hun rechte baan volgen. De luchtdeeltjes aan de lijzijde van het profiel (of de bovenkant van de vleugel) zullen sneller bewegen (Venturi-effect) waardoor de druk in dit gebied afneemt (wet van Bernoulli) en het profiel in deze richting “gezogen” wordt. Met andere woorden: er ontstaat lift.

Bovenstaande uitleg over de wet van Bernoulli, de werking van een zeil en het ontstaan van lift is sterk vereenvoudigd, maar geeft de basis weer om het krachtenspel dat op een zeilschip werkt beter te begrijpen. Daaruit is later ook af te leiden waarom zeilboten en zeiljachten weliswaar niet recht tegen de wind in, maar toch in de richting van de wind kunnen zeilen.

Simulatiefoto van een vleugelprofiel in een windtunnel. (Department of Engineering, University of Cambridge)

Kiel: een vleugel ónder water

Om te kunnen begrijpen waarom een zeilboot tegen de wind in kan varen, is enige kennis van het onderwaterschip nodig.

De eerder beschreven lift is weliswaar een kracht die afhankelijk van de vorm van het zeilprofiel al enigszins naar voren gericht is, maar deze levert op een zeilboot of zeiljacht nog steeds een sterke dwarskracht op. Zonder een tegengestelde kracht, zou een zeilboot niet tegen de wind in kunnen zeilen.

Deze tegengestelde kracht wordt door de combinatie van romp, kiel en roer gegenereerd en zorgt voor de balans die nodig is om de boot met de juiste zeiltrim in de gewenste richting te kunnen laten varen.

Zowel een kiel(vin) als het roer hebben op veel zeilboten en zeilschepen een profiel dat lijkt op het profiel van een zeil of een vliegtuigvleugel. Deze profielen werken evenals het zeil boven de waterlijn, ook onderwater als een soort vleugel en creëren (bij de juiste trim) lift.

In onderstaande, enigszins complex ogende afbeelding van een aan-de-wind zeilende zeilboot met een constante snelheid zijn de resulterende krachten RA en RH (rood) en FA en DH (groen) gearceerd om aan te geven dat de krachten elkaar in evenwicht houden en de boot in de aangegeven richting en met de aangegeven snelheid kan zeilen.

RA = resulterende kracht van aerodynamische lift (LA) en Weerstand (DA)

RH = resulterende kracht van hydrodynamische lift (LH) en Weerstand (DH)

FA = uit RA afgeleide voortstuwende krachtDH = weerstand van romp, kiel en roer

Krachten op een zeilboot (uit “High-speed sailing” van Wolfgang Püschel),

In essentie kan een zeilboot met de juiste zeiltrim dus in een relatief kleine hoek ten opzichte van de (schijnbare) wind zeilen omdat zowel boven- als onderwater een kracht gegenereerd wordt die lift genoemd wordt en deze krachten elkaar in balans houden.

Uit dit plaatje is ook af te leiden dat weerstand (DH) een belangrijke component is en dat de snelheid van de boot in sterke mate door de weerstand bepaald wordt.

Wil je sneller varen, moet je de weerstand dus verlagen, bijvoorbeeld door de romp van je schip schoon (en glad) te houden

Roer: genereert ook lift

Alhoewel het roer op de hiervoor getoonde afbeelding niet weergegeven wordt om de complexiteit niet onnodig te verhogen, is het wel degelijk een belangrijk onderdeel als het gaat om lift.

Met het oog op het krachtenspel én dus het generen van lift is ook het roer zeer bepalend. Het heeft namelijk op veel (moderne) schepen een profiel dat sterk op het profiel van een (symmetrische) vleugel lijkt en daarmee heeft het ook vergelijkbare eigenschappen.

Ten opzichte van de kielvin heeft het roer bovendien het voordeel dat de aanstroomhoek veranderd kan worden waardoor je deze voor een gegeven koers en omstandigheden zelf kunt bepalen.

Aan-de-wind zeilend is het daarom mogelijk extra lift te genereren door de zeilen zo te trimmen dat de aanstroomhoek van het roer optimaal is. Voor veel schepen geldt dat deze optimale hoek gemiddeld tussen 3° – 5° ligt. Dus dat de boot enigszins “loefgierig” is.

Wat is “lift”

Liftkracht ofwel “lift” is een kracht die ontstaat wanneer een gas of een vloeistof langs een vleugelprofiel stroomt. Vliegtuigen en zeilschepen maken gebruik van dit fenomeen om respectievelijk opwaartse- of voorwaartse kracht te genereren.

Wat is het laterale punt

Het laterale punt van een zeilboot of zeilschip is een punt in de romp waarop alle hydrodynamisch krachten die op het schip werken, samen komen.

Wat betekent “loefgierig”

Een zeilboot is loefgierig wanneer de zeiltirm zodanig is dat de boot naar loef zou sturen wanneer men niet tegen zou sturen. Aan-de-wind zeilend is het gunstig als de boot zo getrimd wordt dat deze iets loefgierig is.

Gereedschap

Het is belangrijk dat je schoten, vallen, trimlijnen, klemmen, blokken en lieren in goede staat zijn. Dit is immers je gereedschap voor de perfect zeiltrim.

Ook de tell tales in je zeilen zijn belangrijke tools voor het trimmen van je zeilen. Tell tales maken goed zichtbaar of je zeil goed getrimd is. Mocht dat niet zo zijn, dan kan je uit het gedrag van de tell tales ook opmaken wat er verbeterd moet worden. De tell tales helpen je ook om de boot exacter te sturen. Hierdoor vaar je sneller en hoger.

Grootzeil trimmen

Een goed getrimd grootzeil zorgt aan de wind zeilend niet alleen voor meer snelheid, maar ook voor meer hoogte. Bovendien wordt het sturen veel gemakkelijker! Je komt dus comfortabeler en sneller bij je doel, of dat nu de bovenboei van de wedstrijdbaan is, of de volgende haven tijdens je toertocht. In dit artikel leer je het grootzeil trimmen van de expert.

Het trimmen van het grootzeil en dat van je fok of genua kan je in principe niet los van elkaar zien. Dat geldt ook voor de combinatie van mast- en grootzeiltrim.

Als je liever eerst het complete plaatje wilt leren dan kan je mijn zeiltrim gids beter eerst doorlezen. Hierin behandel ik de gehele zeiltrim voor toer- en wedstrijdzeilers.

Balans tussen snelheid én hoogte

Het belangrijkste doel tijdens het aan-de-windse rak is de juiste balans tussen snelheid en hoogte. Heel hoog varen is niet zo moeilijk; heel hard varen is ook niet zo’n probleem. Maar hard én hoog is een uitdaging!

Om dit te bereiken is de juiste balans tussen power, helling en roeruitslag nodig. Aan boord kunnen we verschillende ‘gereedschappen’ gebruiken waarmee we onder de gegeven omstandigheden (wind en golven) de power van het grootzeil en daarmee de balans van de boot kunnen controleren.

Voor elk zeil geldt dat de power die het zeil genereert (onder de heersende omstandigheden) bepaald wordt door:

aanstroomhoek diepte van het zeil (bolling) twist

Aanstroomhoek

De aanstroomhoek is de hoek van de schijnbare wind (de wind die je op de boot voelt) met het grootzeil. Als de wind recht van voren komt (aanstroomhoek = 0°), klapperen de zeilen en is er dus geen power. Als je de grootschoot aantrekt of als we iets afvallen, wordt de aanstroomhoek groter en neemt de power toe.

De aanstroomhoek bepaalt dus in belangrijke mate de power die het zeil genereert. Om de juiste balans tussen hoogte en snelheid te vinden willen we niet “onder powered” maar ook niet “over powered” zijn. In lichte tot middelmatige wind trim je de giek van het grootzeil in het midden van de boot.

Als de helling vervolgens iets te ver toeneemt en daarmee de druk op het roer te groot wordt, kun je de power iets reduceren door de giek iets naar lij te laten ‘zakken’ of door iets op te loeven waardoor de aanstroomhoek weer iets kleiner wordt.

Dit is een belangrijk punt bij het grootzeil trimmen op je boot.

Diepte van het grootzeil (bolling)

De diepte van het grootzeil wordt ook wel eens de ‘bolling’ genoemd of een ‘vol’ zeil. Een diep zeil genereert over het algemeen meer power maar ook meer weerstand. Een vlak zeil genereert minder power maar heeft ook minder weerstand.

Diepte van het grootzeil (bolling)

Als startpunt is het goed om bij de diepte uit te gaan van het bestaande grootzeil ontwerp. Dit bereik je door de grootzeilval zo strak te zetten dat de horizontale rimpels in het zeil nét verdwijnen. De onderlijkstrekker trek je ook zo strak dat de verticale rimpels nét verdwijnen.

Links: horizontale rimpels

Vervolgens pas je de diepte van het zeil aan de heersende omstandigheden continu aan. Daarbij zijn de vuistregels:

lichter weer = dieper zeil = meer power zwaarder weer = vlakker zeil = minder power uitzondering: erg licht weer = vlakker zeil (<7 knopen, vlak zeil om afbreken stroming te voorkomen)

Twist

De twist van het zeil bepaalt de verticale “draaiing” van het grootzeil en daarmee de aanstroomhoek op verschillende hoogten in het grootzeil.

Op de afbeelding hiernaast zie je dat het grootzeil links aan de bovenkant meer “uitwaait” waardoor de aanstroomhoek met de schijnbare wind kleiner wordt (= minder power).

Rechts zie je dat de horizontale strepen in het zeil op verschillende hoogten vrijwel parallel aan de giek lopen en de aanstroomhoek over de gehele lengte van het grootzeil bijna gelijk blijft. De aanstroomhoek van de wind is dus groter = meer power.

Kort samengevat reguleer je met de mate van twist de wind energie die je kunt “opvangen” ofwel omzetten.

Rechts: rimpels nét verdwenen

Links: veel twist – minder power Rechts: weinig twist = meer power

Het is dus een soort “gaspedaal”. De vuistregel daarbij is: meer (twist) = minder (energie) en

vice versa.

De belangrijkste tool om de twist in je grootzeil aan te passen is de grootschoot in combinatie met de overloop. Niet alle boten beschikken hierover. Heb je wel een overloop? Dan is dit een extreem krachtig middel tijdens het grootzeil trimmen.

Grootzeil trim gereedschap

De hiervoor genoemde punten (aanstroomhoek, diepte en twist) die bepalend zijn voor de power die het grootzeil genereert onder de heersende omstandigheden, kunnen met behulp van een aantal “gereedschappen” ofwel trimmogelijkheden gecontroleerd worden.

grootschoot achterstag onderlijkstrekker overloop cunningham/grootzeilval neerhouder

Niet iedere boot beschikt over al deze trimmogelijkheden. Als jij deze niet op je boot hebt, kun je de overige opties gebruiken of wellicht een trim optie toevoegen.

Grootschoot trim

De grootschoot is de belangrijkste trimmogelijheid aan boord. Als je de grootschoot aantrekt, verandert daarmee in beginsel met name de aanstroomhoek die hierboven al beschreven werd.

Naarmate de giek verder naar het midden van het schip komt, wordt juist de twist via de grootschootspanning bepaald. Op onderstaande afbeeldingen is vanaf de onderkant van het grootzeil goed te zien wat voor invloed de grootschootspanning op de twist heeft.

In het algemeen trim je het grootzeil in het aan-de-windse rak zo dat de giek in het midden staat en verander je vervolgens de twist met behulp van de (extra) schootspanning afhankelijk van de omstandigheden. De zogenaamde tell tales aan de achterkant van je grootzeil zijn daarbij een goede referentie.

De giek is met behulp van de grootschoot nét naar het midden van de boot getrokken. Dan is het achterlijk “open” – veel twist = minder power

Vanuit deze positie wordt de schootspanning verder opgevoerd waardoor het achterlijk “sluit” – weinig twist = meer power

Links: te weinig twist – tell tales geven turbulentie aan

Voor een goede werking van een zeil is het van belang dat de luchtstroming langs het zeil niet afbreekt. Dit heeft turbulentie tot gevolg waardoor geen lift (de kracht die ontstaat als lucht langs het zeil stroomt) meer gegenereerd wordt en de boot langzamer zal worden.

De tell tales maken deze luchtstroming langs het grootzeil “zichtbaar”. Als de telltales zoals op de foto links onrustig naar voren waaien, is dit een teken voor turbulentie. Dus verlies van vermogen.

Achterstag trimmen

Het achterstag is niet op iedere boot te verstellen en heeft met name invloed bij masten die niet top-getuigd zijn (dus waar het voorstag op een lager punt aangrijpt dan het achterstag).

Als je de achterstagspanning kunt veranderen, heb je een erg krachtige trim mogelijkheid. Je kunt daarmee namelijk de diepte van je grootzeil aanpassen en de twist verder opvoeren. Zoals eerder beschreven heeft dit invloed op de power.

Rechts: achterlijk correct – tell tales stromen

Bij veel wind, wanneer je energie wilt lozen (depoweren) voer je de achterstagspanning op. Het verhogen van de achterstagspanning leidt tot meer mastbuiging. Als de mast buigt, neemt de afstand tussen achterlijk en voorlijk toe en zal het grootzeil vlakker worden.

Meer achterstagspanning = meer mastbuiging = vlakker grootzeil = minder power

Onderlijkstrekker trimmen

Daar waar het achterstag met name de diepte van het zeil in het midden en aan de bovenkant van het grootzeil beïnvloedt, zal de verandering van de onderlijkstrekker dat in het onderste deel van het zeil doen.

Afnemende wind of golven: onderlijkstrekker vieren = meer diepte = meer power

Toenemende wind: onderlijkstrekker strakker = minder diepte = minder power

Overloop trim

Met de overloop kan de aanstroomhoek van het zeil veranderd worden zonder de vorm van het zeil te veranderen. Het is daarmee een handige “tool” om de boot onder vlagerige omstandigheden in balans te houden.

In het algemeen positioneer je de overloop zo, dat de giek tijdens het aan-de-windse rak in het midden van de boot staat. Pas als je energie moet lozen omdat de wind toeneemt (bijvoorbeeld in een vlaag), kun je de overloop naar lij laten lopen waardoor de aanstroomhoek kleiner wordt en de power afneemt. De boot zal minder hellen en gemakkelijker rechtdoor varen zonder extra roeruitslag (= meer snelheid).

Op deze manier met de overloop werken, kan natuurlijk alleen als je boot over een overloopsysteem beschikt dat gemakkelijk en snel te gebruiken is.

Als je geen verstelbare overloop hebt, gebruik dan de grootschoot om energie te lozen in (harde) vlagen.

Cunningham/grootzeilval trimmen

De cunningham en de grootzeilval controleren de spanning van het voorlijk en daarmee de positie van het diepste punt van het grootzeil. De diepte is zoals eerder beschreven mede bepalend voor de power die het zeil genereert. (zie foto hieronder)

De positie van het diepste punt heeft invloed op de vorm van het zeil en daarmee onder meer op de zogenaamde “entry angle”. Veel grootzeilen worden zo ontworpen dat het diepste punt van het zeil tussen de 25% en 45% van de zogenaamde koorde (afstand tussen voor- en achterlijk van het zeil), gemeten vanaf het voorlijk ligt. Naarmate het diepste punt van het grootzeil verder naar voren verplaatst wordt (door de spanning van val en/of cunningham te verhogen), wordt de entry angle groter zoals in de afbeelding op de volgende bladzijde te zien is.

Cunningham en val kunnen diepste punt van zeil verplaatsen

Entry angle grootzeil trim

Dit principe kan gebruikt worden om (tijdelijk) hoger aan de wind te kunnen zeilen (diepste punt iets verder naar achteren); of juist door nét iets lager en daardoor sneller te kunnen zeilen (diepste punt iets verder naar voren).

Daarnaast is het zo dat oudere zeilen vaak de vorm enigszins verliezen waardoor het diepste punt van het zeil te ver naar achteren verplaatst, het zeil power verliest en bovendien turbulentie aan het achterlijk kan ontstaan. Door de voorlijkspanning iets te verhogen (met de grootzeilval en/of de cunningham), kan de positie van het diepste punt weer iets naar voren verplaatst worden.

Aan de wind kun je m.b.t. grootzeilval en cunningham de volgende vuistregels gebruiken.(zie foto hieronder)

Trek je grootzeil maximaal omhoog (wedstrijdboten hebben een zwarte band in de top van de mast) en verander vervolgens de voorlijkspanning met je cunningham trimlijn (als deze er niet is, kun je de val voor het trimmen gebruiken).

Zo veel spanning dat de horizontale rimpels in het grootzeil nét verdwijnen.

Toenemende wind: iets meer spanning op cunningham/ val

Afnemende wind: iets minder spanning op cunningham/ val

Tijdelijk iets hoger varen: iets minder spanning

Tijdelijk iets lager varen: iets meer spanning

Zo zie je maar weer dat het grootzeil trimmen altijd winst oplevert. Ongeacht de leeftijd van je grootzeil!

Grootzeil trimmen: neerhouder

Op de meeste schepen heeft de neerhouder met name op koersen anders dan aan-de-wind een functie. Dat heeft ermee te maken dat de neerhouder op een aande-windse koers vrijwel dezelfde invloed op de trim van grootzeil en mast heeft als de grootschoot; namelijk verandering van de mate van twist.

Om die reden is de vuistregel voor een aan-dewindse koers dat de neerhouder, na het grootzeil houder die vanaf de mastvoet schuin naar de onderkant getrimd. Zoals eerder beschreven, leidt een vlakker grootzeil

trimmen, handvast getrokken wordt en verder vrijwel minder naar beneden getrokken wordt en de twist sterk

niet meer gebruikt wordt. Door de neerhouder op deze manier te trimmen, kan de grootschoot bij een inkomende vlaag gevierd worden zonder de mate van twist daardoor te veel te veranderen.

Doordat de neerhouder vastgezet wordt, kan de giek immers niet verder stijgen als de grootschoot gevierd wordt, en zal de mate van twist (vrijwel) gelijk blijven. Het vieren gecontroleerd worden, als dat met de grootschoot niet meer

van de grootschoot lijdt dan met name tot een verandering van de aanstroomhoek en daarmee tot vermindering van power.

Deze techniek wordt ook wel “vang sheeting” genoemd en is met name op boten zonder (goede) overloop Op boten met een relatief flexibele mast en een neervan de giek gevoerd wordt, heeft de neerhouder niet alleen invloed op het achterlijk van het grootzeil maar ook op de buiging van de mast. Bij een dergelijke configuratie wordt de giek namelijk niet alleen naar beneden getrokken maar ook naar voren tegen de mast “geduwd”. Daarmee neemt de buiging van de mast toe en wordt het grootzeil vlakker tot minder power. Bij toenemende wind kan deze techniek dus gebruikt worden om power te lozen.

Op alle andere koersen kan de neerhouder juist gebruikt worden om de power van het grootzeil te vergroten middels vermindering van de twist. De reden hiervan is dat de grootschoot, naarmate deze verder gevierd wordt, toeneemt. Om dit te voorkomen, kan de neerhouder aangetrokken worden.

In essentie kan de neerhouder aan de wind dus gebruikt worden voor “vang sheeting” als een (goede) overloop ontbreekt en op alle overige koersen kan daarmee de twist een handige optie om vlagen op te vangen.

kan. Verder heeft de neerhouder invloed op de buiging van een flexibele mast.

Met dank aan Yvan Van Schelverghem die de contacten verzorgt met Sail Supply.

Hieronder de mail met de toestemming van de beheerder van de blog van Sail Supply.

Hallo Yvan Van Schelvergem, wat leuk om te lezen dan je de informatie interessant vindt! We zijn continu informatie op ons blog aan het toevoegen en daarover zal ik je op de hoogte houden als dat mag. Wat het opnemen in jullie clubblad betreft: heel graag! Ik zou het inderdaad op prijs stellen als jullie een verwijzing naar ons blog zouden willen opnemen en wellicht op jullie site als dat een mogelijkheid is? Veel dank en als er nog vragen zijn, of bepaalde onderwerpen die bij jullie spelen, kan ik daar wellicht iets meer over vertellen in een nieuw artikel. Fijne avond.