Onderwerp: Gewichtsstabiliteit kimkieler

De wind trok gistermiddag flink aan en voor het mooie was mijn genua te groot. Ik ging langzamer ipv sneller. Maar ging toch niet extreem scheef. Ik zat te denken hoe dat eigenlijk werkt met een kimkieler. Ik heb twee kielen van 350 kilo elk, onder een hoek van twintig graden van het midden. Een middenkiel werkt beter bij scheefstand, maar bij twintig graden helling heb ik een kiel zonder werking. Ik heb geen idee hoe ik het effect tov een standaardkiel kan berekenen, maaar er is vast iemand die de vectoren zo weet? Ben ik stabieler of instabieler?

Je moet onderscheid maken tussen de werking van de kiel qua gewicht en arm, en de werking door het profiel in het water. Dat laatste werkt natuurlijk anders bij een kimkieler, maar voor het gewicht en de stabiliteit mag je de kiel "bij elkaar optellen" en vervangen door een kiel in het midden.
De kiel in het midden zou je je grofweg kunnen voorstellen als zo diep als de raaklijn aan de onderkant van de kimkielen, en met dubbel gewicht / dikte.

Dit is een grove benadering maar geeft wel het idee weer.

Qua stabiliteit telt slechts het zwaartepunt van beide kielen. Het maakt niet uit of je dat met 1, 2 of 3 kielen bereikt. Qua effectiviteit: als jij 20 gr helling maakt, zou een kiel in het midden met 20gr helling door het water bewegen. In jouw geval is dat dus 1 kiel vertikaal (erg effectief) en 1 kiel met 40 gr helling (weinig effectief). Wat het netto effect is ivm 1 kiel weet ik niet, weet wel dat de "klassieke kimkielers" minder hoog lopen dan de finkielvarianten. Bij de tegenwoordige RM yachts is dat een ander verhaal...

Ps: gekruisd met Airgead!

Nachtvlinder schreef :
Ik loop onderdaad niet hoog maar ik heb weinig vergrlijkingsmateriaal. Als je de kielen bij elkaar mag optellen voor gewicht en arm, is het iets minder effectief. De middenkieler steekt namelijk dieper.

Nachtvlinder schreef :
Niet het zwaartepunt van de kielen maar het zwaartepunt van de hele boot, het gewichtszwaartepunt G.
Daarnaast is er het drukkingspunt F wat het zwaartepunt van het verplaatste water is.
Lig je rechtop , dan ligt G bij een kielboot onder het drukkingspunt F.
Ga je schuin , ban verschuift F naar lij en G naar loef waardoor er een koppel ontstaat tussen G en F waardoor je een oprichtend moment krijgt.

Het is dus niet het gewicht van alleen de kiel(en) wat het oprichtende moment bepaalt.

Dat de ene kiel minder effectief wordt klopt niet omdat immers alleen de plaats van het zwaartepunt van de hele boot een rol speelt. In feite ligt ook het zwaartepunt van kimkielen hetzelfde als dat van één kiel van hetzelfde gewicht en dus ook het totale gewichtszwaartepunt.

Enige wat wel een zeker voordeel bij kimkielen kan hebben is profielering van de beide kielen.
Maak je ze een beetje bol aan de binnenkant en plat aan de buitenkant( net als bij veel catamaranrompen) , dan zal onder helling de lijkiel een (kleine) kracht naar loef ondervinden wat de drift zou kunnen beperken en de loefkiel een gering oprichtend moment omdat het in feite een omgekeerde vleugel is.
Iets dergelijks wordt soms nog versterkt door de kielen een klein beetje naar elkaar te te laten lopen (dus niet precies parallel).

Wat overigens mij altijd op is gevallen , ik heb al 18 jaar een kimkieler , inmiddels mijn tweede, is dat de boot vrij snel onder een zekere helling ligt ( ongeveer 15 graden) maar dan ineens veel stijver wordt en dus niet gauw nog schuiner gaat.
Het lijkt erop (nooit nagemeten hoor) of die hoek ongeveer gelijk is aan de hoek van de kielen met de vertikaal.

Ad

Qua stabiliteit zijn eventuele verschillen tussen vinkiel en kimkielen niet zo spannend: verschillen in oprichtend moment worden 100% bepaald door het verschil tussen het zwaartepunt van de vinkiel en het gecombineerde zwaartepunt van beide kimkielen. De invloed van de romp is gelijk indien de waterverplaatsing gelijk is. Dat YB's boot rond 20 gr helling stijver wordt zal met de vinkiel ook zo zijn.

Qua effectiviteit van de hydrofoils wordt het interessanter. De kimkiel is met lichtweer altijd in het nadeel agv het extra nat oppervlak. Dat bepaalt dan een relatief belangerijk deel van de totale weerstand. Zeker als er met asymmetrische profielen gewerkt wordt zoals YB voorstelt, zal dit een extra weerstand opleveren indien de boot rechtop gevaren wordt. De bonus-liftcomponent van beide kielen werken dan tegen elkaar in, waardoor het bonus-lifteffect netto nul is, echter de bonus-drag blijft.

Onder helling kunnen die asymmetrische profielen evt wél iets goed doen, met name als één profiel boven de waterlijn komt of -onderwater- vrijwel horizontaal komt:
1) Lijkiel bijna vertikaal in water geeft een groot geprojecteerd oppervlak in de driftrichting (groter dan een vinkiel onder helling)
2) Draaipunt romp+kielen verschuift naar lij, daar waar dat van de vinkiel naar loef verschuift: zeilpunt verschuift, zoals altijd, ook naar lij, echter de toename van de loefgierigheid zal kleiner zijn dan bij de vinkielromp. Dit kan een neutraler roergevoel geven.
3) Indien kielen toespoor/een asymmetrisch profiel hebben: lijkiel zal een loevende liftvector geven, loefkiel (bijna horizontaal) zal zichzelf dieper in het water willen drukken, waardoor de helling afneemt.

Allemaal theorie: in het algemeen vaart de vinkielversie van een boot beter dan de kimkielversie, al zijn bij RM (en mijn boot!) de verschillen heel klein. Maar dat zijn andere type kimkielen dan de typisch Engelse low-aspect kielen zoals je zie bij Westerly toegepast ziet. Beste van twee werelden zijn de steekzwaarden: effectieve hoek hydrofoil tov driftrichting, geplaatst aan lij én alleen gestoken indien zinvol (minimalisatie nat oppervlak).

Nachtvlinder schreef :
Allereerst is het oppervlak van een kiel of twee kielen veel kleiner dan het oppervlak van het onderwaterschip.
Bovendien verdringt een kiel maar relatief weinig water ( immers bij hetzelfde gewicht ongeveer 5 maal minder dan de romp met datzelfde gewicht) en dat bepaalt in grote mate de weerstand van een schip.

En dan v.w.b. het verschil in oppervlak van een vinkiel en kimkielen.

Mijn Leisure 27 bijv. was ook verkrijgbaar met vinkiel bij vrijwel hetzelfde kielgewicht.
Daarbij heeft de kimkieler 1,2 meter en de vinkieler 1,45 meter diepgang.
Dat lijkt weinig verschil maar als je naar de hoogte van alleen de kiel kijkt(die rompdiepgang is , gemeten , 65 cm) is de vinkiel ca 80 cm en de kimkiel slechts 55 cm hoog.Bovendien is de breedte wat meer . Moet ook wel omdat de vinkiel even zwaar is als twee kimkielen , nl 1527 kg.
Aangezien beide even lang zijn (in langsscheepse richting) zal het oppervlak hooguit 25% groter zijn . Het oppervlak van de romp onder de waterlijn is ongeveer 17 m2. Het totale natte onderwateroppervlak zal daarmee geschat maar zo'n 5 % groter zijn.

Overigens blijk e.e.a ook enigszins uit het veschil in yardstick en SW van ca. 2%

Aardig is trouwens de vergelijkende test van twee identieke Westely's uit de 70er jaren die ik al eens eerder geplaatst heb :

Ad

Precies, 5% méér nat oppervlak. Bij lichtweer (=snelheden ver onder rompsnelheid) is dát de weerstandsbepalende factor, niet de golfweerstand.

Die SW waarde is slechts een gemiddeld plaatje onder alle koersen en alle windsnelheden. Bij lichtweer zijn de verschillen dus groter.

Geeft verder niets, is gewoon één aspect van het compromis dat elke boot is...

Je hoort mij ook niet zeggen dat er geen verschil is tussen een kimkieler en een vinkieler.
Alleen betekent die 2% dat een Leisure 27 vinkieler , als ik zelf 3,6 knopen vaar (komt makkelijk uit bij het hoofdrekenen ) , er bijna 3,5 minuten over doet om me in te halen.
En daar kan ik echt niet wakker van liggen hoor.

Uiteraard ga je als fervente wedstrijdzeiler nooit een kimkieler kopen maar als pure toerzeiler maakt zoiets niks uit.
Omgekeerd ga je als toerzeiler niet gauw een high tech zeil kopen maar neem je gewoon normaal Dacron.
Trouwens , aangezien dat soort verschillen in de metingen c.q. SW of Yardstick tot uiting komen maakt het bij wedstrijden gemiddeld niet eens wat uit als je wat langzamer bent.

Maarrehhh , ging het hier niet over de gewichtstabiliteit en niet over snelheid?
Ad

Yellow Boat schreef :
Ik leer een heleboel bij! Ik heb ook het gevoel dat de boot bij een bepaalde hoek blijft 'hangen'. Snelheid is niet geweldig, maar vandaag toch steeds een 5,5 knoop, bij 4 a 5 en een rif. Mijn vertrouwen in de stabiliteit en handelbaarheid is enorm toegenomen de afgelopen jaren.

En een heel interessant Duits artikel. Mijn dank is groot.