- når vi lænser direkte med vinden uden afdrift
- men også drivende sidelæns uden fremadrettet fart
Man kunne tale om, at fartøjet er "spændt ud" mellem CE og CLR i vindens retning
Vi må beklage, men vi ved ikke meget omkring hvilken type sejl de oprindelige Inka-flåder brugte. Men vi ved at de var lavet af bomuldslærred. De spanske krønnikeskrivere siger lakonisk "den samme type sejl som på vores "navios". Navio betyder et stort skib.
og hvad betyder så det? er spørgsmålet nu 500 år efter.
Vi kender to typer af almindelige sejl fra Middelhavet, som vi kan vise med dette billede:
Latinersejlet var brugt på Caravelerne. Råsejlet var hovedsejlet på Carracs - men med et Latinersejl som mesan. Carracs var de oceangående handelsskibe.
Men hvilken type som spanierne havde bygget på Stillehavssiden af Panama-tangen, der har vi ingen klar vidensbyrd.
Ikkedestomindre, nogle hundreder af år senere, så fik vi tegninger og endnu senere fotos som viste råsejl, og aldrig latinersejl - selv om vi ikke kan afslå John Hasletts valg at bruge to latinersejl på hans flåder. Under alle omstændigheder, så er latinersejlet anset for at kunne sejle tættere til vinden - hovedsagelig på grund af den skråtstillede stive rå til at skære op imod vinden. Derfor var det at krydse ikke John Hasletts problem - det var den manglende vind i Kalmebæltet ved Ækvator - og til slut pæleormen Teredo Navalis.
En anden fordel kunne være vægten, som det synes muligt at reducere til et stykke under det halve af en klasisk stiv rå af fyrretræ. En sådan letvægtskonstruktion kunne vise sig at være ret fornuftig, specielt i tiden før spaniernes ankomst, da de endnu ikke kendte brugen af hverken blok eller talje i toppen af masten. Med en letvægts rå så kunne det være lettere at hejse sejlet.
Et af kernepunkterne ved vindsejlads er at minimere afdriften, hvad der kan betyde en HØJ sideværts vandmodstand og det kan man opnå ved enten at bruge et langt slankt skrog eller give det flydende element en effektiv køl, som kan holde en stabil kurs - og glem ikke, at på en tømmerflåde er de lige sidestammer, der virker som køl.
Oven på dette flydende skrog sætter vi en rigning som kan fange vinden fra næsten enhver retning og omdanne vindens kraft til en kraft, der skubber fartøjet afsted i sejlretningen. Både en råsejlsrig og en sletsejlsrig kan det.
Indtil nu så har flådeekspeditionerne fokuseret mere på at sejle end på at eksperimentere med Guara-systemets virkemåde. Ofte stolende på, at hvis de satte tilstrækkeligt med Guaras ned mellem stammerne, så ville de opnå tilstrækkeligt med køl, som ville tillade dem at krydse imod vinden. Det er nu med Kontiki2-ekspedition bekræftet, at det , ikke er tilfældet - det er skroget, som skal give den stabilitet. Guaras er kun til styring.
To master i stedet for een vil tilføje flere styringsmuligheder ved at kunne afbalancere vindens pres, men det er ikke afgørende - hvis vi har Guaras.
Med denne viden, så kan vi skabe et greb i vandet, hvor på flåden vi ønsker det. Det centrale punkt i denne regel er nu: "hvis sejlet er indstillet - - - "
Opgaven for ethvert sejl er at ændre den rå vindkraft til en fremadrettet kraft som giver fremdrift i længderetningen, hvor vi har den LAVE vandmodstand + plus en kraft på tværs af skroget som kan sættes op imod den HØJE tværgående vandmodstand fra køl og sidelinie.
Retningen af fartøjet er som forklaret et resultat af vindend kraft i forbindelse med Guaras - men nogen afdrift må vi dog altid have - bort set fra når vi lænser direkte med vinden.
Med vinden på tværs så begynder vinden at blive i stand til at feje hen over en oprundet sejldugsoverflade og skabe det i som flyvemaskintek kaldes "lift" på tværs af sejlet, men størrelsen af kræfterne er klart dynamiske og afhænger af vindhastigheden.
Størrelsen af "drag" og "lift" er også afhængig af oprundingen, og hvor et sletsejl kan have en ret så usymmetrisk profil som en flyvemaskinevinge, så har et råsejl et symmetrisk tværsnit, på grund af dets behov for at skifte sejlets lig mellem forlig og agterlig - når der skal vendes. Denne symmetri har som konsekvens, at de dynamiske kræfters angrebspunkt med tilstrækkelig nøjagtighed kan regnes som midten af sejldugen, lige som det statiske vindcenter.
'Drag' og 'lift' er et tema for megen diskussion, og jeg vil derfor begrænse min del til at sige, at liget på vores råsejl må være i stand til at skære op i vinden og dele den i to:
En del der går bag om sejlet og blæser sejldugens profil op - - - og en anden del som fejer hen over forsiden af sejldugen, hvor den styret af COANDA-EFFEKTEN, vil holde sig langs den kurvede overflade og skabe både et 'drag' langs sejldugens overflade og som nævnt et 'lift' vinkelret på sejlet.
Oprundingen må hverken være for høj eller for lav, for at coanda-wffwktwn kan trække vinden ind til sejldugen. Da det er et råsejl med den tilhørende symmetri, så er det heller ikke muligt at beregne noget fra vingetabellen for standard vinger. Så tag det som det er, og modvirk med Guaras.
Dette får mig til at huske mit første hjemmelavede sejl (syet af en uerfaren 15-årig skoledreng på hans moders Singer-maskine). Resultat: en for stejlt forlig og et for stejlt agterlig som ikke lod vinden feje, og dette fænomen havde som konsekvens, at jeg kun kunne sejle med en vind, der skubbede på bagsiden af sejldugen og på ingen måde imod vinden.
Sådanne sejlmanøvrer som afbildet er ikke mulige med fartøjer som kun har een mast og eet sejl - og det hvad enten vi taler vikingskip, Inka-flåde, sejljolle, optimist med hvilken som helst type af enligt sejl.
Da Thor Heyerdahl i 1947 forberedte sin Kon-tiki-flåde, så kendte han temmelig godt den oprindelige sydamerikanske balsa-skrogform, men omkring sejlet så vidste han kun, at det skulle være et råsejl. Heldigvis så var råsejlet og er stadig en integreret del af den norske sejltradition, så han overførte en norsk rigning og monterede den på sin A-mast. Råsejl med et hidtil uset topsejl (som i Norge). Ydermere så anbragte han af ukendte grunde en mindre råsejl på en mesanmast der stod et stykke agter for hovedmasten - som en ketch - men den mesan sås kun i starten fra Callao - den forsvandt fra senere fotos, formentlig fordi en mesan er vanskelig for stabiliteten når der lænses med vinden.
Det er en stor fordel at anvende sejl, som du kan håndtere og rebe fra dækket - uden at være nødt til at klatre op i nogen mast eller at balancere langs en rå for at rebe.
Latinersejl hører til familien af sletsejl. Latinerrig - bermudarig - sprydsejl og gaffelsejl er alle anset for sletsejl; og sletsejl er kendte for at sejle tættere til vinden end råsejl. Dette skyldes formentlig den kendsgerning, at liget i vindsiden er snørret til en rå eller bundet til en mast som kan støtte presset op imod vinden uden blafren i sejlet. Men intet er gratis, og prisen er, at det at fungere bag en mast eller rå skaber en turbulens, som gør den første strimmel af sejldugen ineffektiv.
Et stagsejl er også et sletsejl. Det er ret effektivt og kan arbejde tættere til vinden på grund den kendsgerning, et et tyndt forstag er stift og ikke skaber den samme probelm med vindturbulens som en tykkere træbom.
Erfaringen fra de enmastede råsejlere er, at enhver råsejler skulle være i stand til at krydse 80 grader til vinden.
Med veltrimmet sejl er det almindelige 70 grader - men det bedste jeg har hørt er 58 grader.
Råsejl med opstrammet bugline
- forliget er holdt skarpt
- og oprundingen er ret flad
- der er ingen deformation af sejldugen
De nederste sejlhjørner har hver en SKØDEBARM med et tov, til at fastgøre med
Når en skødebarm er bundet direkte til båden i vindsiden, så kaldes den "HALS" - ellers "skødebarm".
Skødebarmen er fæstnet til et sted nær rorgængeren med et langt reb, der kaldes SKØDET
Et råsejl overfører vindens kraft til skroget via kun 3 punkter:
1): Rakken, som holder råen fast ved at gribe rundt om mastenetoppen.
2): Halsen, som binder det nederste hjørne i vindsiden til forenden af skroget.
3): Skødet (det hjørne af sejldugen som er modstykket til halsen), som via et reb binder agter hjørne til skrogets læside - nær rorgængeren.
Det er disse tre punkter der overfører al vindens kraft på sejlet til bden. Braserne bruges kun til justering af sejlet og ikke til at overføre noget som helst af vindens kraft.
Enmastede sejlere med kun eet sejl har ikke mange muligheder for at ændre fordeling af nogen sejldug, og er derfor begrænset i enhver balancering med vindcentret.
Alt hvad et sådant råsejler kan gøre er at flytte hendes CE på en halvcirkel, der er centreret af rakken om masten - begrænset ved sammenstødet mellem råen og forstaget. Skipper kan naturligvis ændre lidt på radius ved at binde halsen til en anden klampe eller skøde ind /skøde ud - men intet andet.
Ikkedestomindre så kan sådanne fartøjet være gode sejlere, som styrer med den dynamiske og ikke den statiske del af CLR: vandet der strømmer rundt om undervandsskroget - fordi de har deres ror, hvad enten det er en sidemonteret styreåre eller stævnror. Ydermere så er de fødte ret så afbalancerede i forhold til CE og CLR.
På en Inka-flåde har vi ikke noget ror, men vi kan med vores Guaras arbejde med den statiske del af de hydrauliske kræfter og placere CLR hvor vi ønsker over hele flåden. Det betyder, at på en flåde må vi justere alt med hensyn til vores kurs via vores Guaras. Vi har intet ror, og vi behøver ikke regne med de begrænsede muligheder af vores råsejl!
Den fremragende styrke af en råsejler med et enligt råsejl vises her af denne replika af et 1000 år gammel havgående langskib - en hurtig troppetranporter og landgangsbåd fra tiden omkring Normannernes erobring af England 1066. "Seastallion of Glendalough" (Havhingsten) viser her sine ekstremt fine sejlegenskaber sejlende 58 grader til vinden.
Bemærk her det perfekte trim af følgende tekniske punkter:
1): Masten er placeret centralt i fartøjet.
2): Sejlets center CE hænger uden for læ ræling - hvilket giver en stabil kurs.
3): Det samme sejlcenter CE er flyttet frem foran masten for at svare til CLR, som med bådens hastighed også er flyttet frem imod stævnen.
Og det er mere eller mindre de samme betingelser som vi har på en Inka-flåde.
Klar visning af de graduerede råbånd ud ad råen >>>
Et sejl kan arbejde sammen med vinden på flere måder:
A): fange vindtrykket direkte på bagsiden af af sejlet, som så skubber båden afsted.
B): lede vindens strømning langs en kurvet forside af sejldugen, som derved vil tilføje et aerodynamisk løft til bagsidekræfterne.
Råsejlet og spileren (som også er et råsejl) er meget fine til en rumskødssejlads, ved at gøre brug af vindens trykkraft - lige som de spanske galleoner og caraveler gjorde når de sejlede over det Atlantiske Ocean
Når der sejles med vinden, så virker både råsejlet og naturligvis spileren bedst med en "poseformet" facon, men inden i "posen" er der normalt en "pude" af stillestående luft
Ved at fange vinden mere fra siden, så kommer der flere muligheder så som afbøjning af vinden
En vind som afbøjes fra bagsiden af sejlet vil give et skub - på samme måde som en billardkugle giver et skub imod banden når den stødes tilbage
Ved a skabe betingelser, så at vinden kan feje hen over en oprundet overflade (sejl, væg eller bakketop), så er der betingelser for coanda-effekten.
Coanda-fænomenet er den kendsgerning, at en laminar flow langs en kurvet overflade vil holde sig klæbet til denne overflade. Sådan en afvigelse af et flow fra en ret linie tager sin kraft fra sejldugen langs hele den oprundede overflade, og resultatet er en vinkelret kraft på sejlet.
Hvis flowet brydes af turbulens, så kan det undslippe fra sejldugen, og løftet i sejlet er mistet. En deformation af den kurvede overflade, så som et skift i oprundingen - eller et stag der deformerer profilet - vil begunstige en turbulens.
- Prøv coanda-effekten i dit køkken med en ske
- som animeringen viser til højre, så er ikke kun strålen bøjet, men også skeen er tiltrukket
Når en strøm af luft er delt op på en sådan måde, at det foreste flow paserer over en kurvet overflade, før det igen forener sig med det anden flow, som har gået direkte bag om - så vil det hurtige flow på den konvekse forside få et lavere internt tryk i forhold til det andet.
Som resultat skaber trykforskellen et "løft" vinkelret på sejlet - og dette er netop på samme måde at en flyvinge virker.
En forskel: Coanda-effekten vil også bøje en strømning langs en kurvet væg uden adgang for vinden på bagsiden.
Bernoulli arbejder med trykforskellem mellem to luftstrømninger.
Et råsejl har ikke denne egenskab, det har kun et forlig som formodentlig er forstærket med et ligtov. Råsejlsenes trick er at stramme dette forlig mest muligt - på enmastede råsejlsringing ved at binde forliget med en bugline til forstaget eller boven og på samme tid hale ned i agter bras.
De klassiske flermastede råsejlere måtte fastgøre hvor de kunne. Men netop derfor, så var det almindeligt kendt, at en råsejlsrigget fartøj vessel i bedste tilfælde kunne sejle 7 streger (70-80 grader) til vinden. I hundreder af år så var de høje vestlige skibe med råsejl nødte til at vente på bedre vind før de kunne sejle afsted - eller de mtte følge pasatvindene på deres vej rundt om verden.
Et råsejl er mere egnet til at lænse med vinden end latinersejlene, specielt de mere oprundede med form som en spiler. Af netop den grund så fik mange Atlant-sejlere af caravel-typen (latinerriggede) ofte ombygget deres rigning på øerne vest for Afrika, for så den næste måned eller to at følge pasatvinden hen over det Atlanterhavet til Caribiske hav udstyrede med råsejl.
At sejle med vinden var formlet, da det første sejl i forhistorisk tid kom ombord i bådene - først og fremmest for at lette roningen. Og bådene ser blev afbildet i gammel tid sejlede med vinden.
Nr der sejled med vinden kan man kun udnytte vindens trykkraft og farten af en bd der sejler med vinden vil aldrig kunne blive højere end selve vindens hastighed.
Men den almindelige regel om at sætte CE i læ af CLR gælder stadig.
Middelhavsgalejerne kunne sejles med både sejl og årer, men i situationer med håård vind på tværs så kunne de taget sejlet ned og derved undgå den besværlige krængning og så bevæge sig fremad med deres effektive slavedrevne årer - eller de kunne acceptere krængningen og bruge sejlet til at stabilisere bølgebevægelsen br bølgerne krydsede sejlkursen.
Selv om de kunne sejles med både årer og sejl, så var de formentlig meget fine hurtigsejlere for sejl alene. For at stabilisere plat læns så virkede deres to agtermonterede årer som et par agtermonterede Guaras der flyttede CLR af undervandsskroget imod agter, men mange af dem kunne flytte CE yderligere fremad ved at sætte et forsejl på en fremadhældet.
Ved medvindssejlads så er risikoen for at kæntre mindre, på grund af de mindre tværskibs vindkræfter og fordi vi har en ret så stor langskibs stabilitet. Derfor nr der lænses for en rimelig vind, så ser vi fartøjer sætte alt hvad de har af sejl - men forsejl, for at holde vindcentret CE fremme.
løftet højt af en høj og stejl bølge og så støde bovsprydet og boven ind i næste bølge
Den virkelige vanskelighed ved sejlads med vinden opstår når vindcentret CE er for tæt på eller endnu værre: agter for vandcentret CLR. Det er en fysisk farlig situation, hvor et vindstød let kan overmande båden, fordi det strømmende vand påvirker fartøjet med en kraft, som kan flytte det aktuelle CLR for langt fremad.
Det er også helt i orden så længe vi lænser lige fremad med vinden - i det mindste indtil vandstrømmen imod boven ændrer sig eller skifter side - måske på grund af en bølge - der kun rammer den ene bovside. Den situation er ikke mere farlig end at en kvik rorgænger kan modvirke, men når han gør det, så vil skibets inerti formentlig gøre, at hun svinger over til at sejle på den anden bov - og han må så igen modvirke.
På den måde vil han sejle slalom fremad - først på den ene bov og så på den anden - hver gang med risiko for at kuldsejle.
At flytte et vindcenter CE fremad kunne gøres ved at sætte læsejl kun på formasten, sætte en spiler eller reducere mesansejlet - alternativet er som nævnt at flytte vandcentret CLR bagud ved for eksempel at smide et dirvanker ud agter.
Et specielt alternativt, som jeg personlig har oplevet på en katamaran der blev ustabil og startede på at sejle slalom, er: at sænke hendes agter sænkekøle, hvilket også bragte CLR agterud. Det kunne på samme måde en løsning til en ustabil balsa-flåde: at sætte flere Guaras ned agter, flytte CLR = grebet i vandet imod agter. (- og glem så ikke at tage de foreste Guara op).
Som det fortælles senere, så kunne faraoernes både på Nilen for 5000 år siden opmå det samme ved at dyppe deres styreåre.
Den dynamiske del af både vand og vind vil svinge med vindstød og bølger og det gør enhver nøjagtig beregning af vindcenter og vandcenter umulig med nogen grad af nøjagtighed.
Men det behøvers heller ikke - der er kun brug for, at kende centrenes natur for at være i stand til at modvirke den aktuelle situation ved justeringer på sejl og Guaras.
Med de to teorier ved hånden: #1): Balanceret afdrift - og #2): Vejrhaneprincippet, så ved skipper noget om hvordan hans flåde vil reagere, når han sætter Guaras ned eller tager en eller to Guaras op et eller andet sted på sin flåde, og det er det skipper skal gøre.
Pas på:
Opgaven af en stævn er at stabilisere sejladsen ved at kløve og dele det indstrømmende vand i to - der går til venstre og til højre - og passerer bagbord og styrbord sider.
Hvis formen på stævnen får CLR til at flytte for meget fremad - mere end du kan optage med din aktuelle indstilling af sejl - så kan du komme i vanskeligheder, og løbe den risiko, at flåden vil luffe for meget, så at sejlet kommer ind i den døde 'ikke sejlbare zone', og derfor ikke kan arbejde. Løsningen i det tilfælde er naturligvis at falde lidt af.
Nå du sejler afsted, så vil din sejlads afhænge af hvordan dit sejl vil omforme vindens kraft til en fremad rettet kraft og en tværkraft, og fremdriften i disse to retninger vil afhænge af den hydrauliske modstand som fartøjet møder i disse to retninger, og dermed sætteshenholdsvis fart og afdrift.
Både den fremadrettede og den tværgående kraft vil accelerere fartøjet indtil farten i de to retninger har skabt en vandmodstand af samme størrelse som kræfterne.
Og fordi et undervandsskrog normalt har en LAV fremadrettet vandmodstand så vil vi sejle hurtigt fremad - men selv med en HØJ tværgående vandmodstand så kan vi ikke undgå en sidelæns bevægelse = afdrift.
Begge hydrauliske modstande angriber i det samme Vandcenter af undervandsskroget - i CLR.
Man kunne tale om, at fartøjet er "spændt ud" mellem CE og CLR i vindens retning