Thomas Paasch blog: Hvordan skal vingen være?

Men der er mange mellemstadier mellem en simpel roterende mast med kort profil længde, til den mest avancerede faste vinge med flere elementer, slots, flaps og twist, og der er flere overvejelser inde over når man skal vælge (i de klasser hvor man må vælge).

Vingemasten med sejl har mange fordele frem for en fast vinge. De fleste vil nok være enige i at håndteringen er nemmere - man skal ikke pille vingen af hver gang og stuve den af vejen. Vingen er tungere end en mast/sejl kombination.

Man vil kunne spare en del vægt på båden og dermed minimere forskellen, men tyngdepunktet vil flytte op ad, og jo mindre båden er, jo dårligere vil det være, specielt i korte stejle bølger.

Vingemastens udformning og profil designes sammen med sejlet. Man designer det ønskede profil af læ side, og mastens form afhænger af længden af mastens profil i forhold til det samlede profil (se tegning nedenfor).

Skitserne fra tspeer.com viser hvordan mastens profil laves, og hvilken indflydelse mastens profillængde har på hvor meget den skal roteres.

I følge den aeorodynamiske ekspert Tom Speer (www.tspeer.com), er der ikke den store forskel på effektiviteten af et kort eller langt masteprofil. Læ side vil selvsagt være den samme pga. den måde masten er designet på, så det er forskellene på luv side der er afgørende.

Mindre "drag" vil være en fordel ved et længere profil, men det er først ved højere hastigheder som f.eks. ved strandsejlere og isbåde.

Hvis man har en genakker til at hæve farten ned ad bakke, og dermed opretholde en relativ vind fra en spids vinkel, kan man "leve" med et langt profil, men har man kun ét sejl, har man brug for at kunne lave profilet dybere på læns for at få mere power, og der får man problemer med det lange masteprofil.

Mastens form kan ikke ændres, of hvis man laver profilet dybere ved at rotere masten mere i forhold til sejlet, får man et knæk i profilet som helt ødelægger strømningen. Har man tænkt sig at sejle plat læns er det naturligvis ligegyldigt - men hvorfor så overhovedet rode med vingemast...

Jo længere mastens profil er, jo sværere bliver det at ændre profilet, f.eks. på læns, uden at ødelægge flow på læ side.

Faste vinger
De faste vinger kan også udformes på mange forskellige måder, hvor man igen skal vurdere mange aspekter for at lave det der er meste optimalt til opgaven.

Der er forskellige features man kan vælge at bygge ind i sin vinge, og som tommelfingerregel bliver vinger tungere og mere skrøbelig jo mere effektiv man laver den.

Vingerne består som regel af to eller tre elementer efter hinanden. Det vigtige i en vinge er det "slot" der er mellem de to elementer.

Elementerne sidder ikke i umiddelbar forlængelse af hinanden, men det bagerste element roterer om en akse der er et stykke ind i det forreste element, og derved opstår der et slot mellem de to profiler når de roteres i forhold til hinanden.

Det er her en fast vinge adskiller sig mest fra en vingemast med langt profil og efterfølgende blødt sejl. Slot'et er med til at få luftstrømningen til at fungere på bagsiden af det bagerste element, og dermed kan lift-koefficienten hæves i forhold til et traditionelt sejl.

Hvis man kun har ét sejl (altså ingen genakker til læns), har man brug for at kunne hule profilet yderligere, så der kommer det tredje element ind i billedet. Det er som regel en flap på det forreste element, som hjælper med at gøre elementet asymmetrisk, og forbedre flow for det bagerste elements læ side.

På kryds vil flap elementet være i neutral stilling, men efterhånden som vingen laves hulere i profil, vil flapsene begynde at rotere med. Ved anvendelse af flaps (altså en tre elements vinge i stedet for to elements), vil man kunne øge lift-koefficienten fra ca. 2 til 2.5, men det er mest nødvendigt på både uden genakker.

Twist er også en feature der kan til- eller fravælges. Twist i de bagerste elementer er forholdsvis simpelt at lave. Man har nogle kontrolarme man kan justere på, og de vil så ved hjælp af snoretræk foretage indstillingerne i de enkelte sektioner op ad masten (det er de små arme man ser stikke ud fra siden af vingen).

Det kan laves mere eller mindre avanceret - skal twist kontrollerne kun virke begrænsende, eller skal man også kunne tvinge elementerne til at tviste i let luft?

Twist af det forreste element er straks mere kompliceret. Man plejer at opnå det ved egentlig at have en rund mast inde i vingen, og så "hænge" elementerne på den. Så kan man vride elementerne ved at styre top og bund af elementerne individuelt i forhold til den indre mast.

Master med twistende forreste element er typisk meget mere skrøbelige end dem uden. Elementerne består mest af alt af ribber med en tynd kulfiber forkant og folie på siderne. En vinge uden twist vil man kunne bygge som et skrog med en kulfiber/honeycomb sandwich, og derved opnå en langt større styrke og øge chancerne for at overleve en kæntring.

Befæstigelse af stag er også mere kompliceret end på en traditionel mast. Vingen kan ikke tåle at støde mod sidestagene, så der skal gøres noget for at holde dem ud til siden. På C-Cat'ene laver de oftest et "hound" beslag som kan rotere op til 90 grader til hver side, for at holde stagene fri af masten.

C-Cat vinge med tre elementer. Flap elementet er ca 15-20% af længden på foreste element.

Vingens store fordel, ud over den højere lift-koefficient, er at den kan trimmes ens gang på gang. Mike Drummond, fra BMW Oracles design team, fortalte mig at de i løbet af en ugen var oppe på ca. 85% af den beregnede effektivitet af deres vinge på BOR 90.

De kunne tage tallene for rotation, camper og twist for de gældende vindforhold fra computeren og indstille vingen efter det, og så begynde at drage erfaringer. Det er langt svære at indstille et så stort sejl præcis ens hver gang, og sejlet bevæger sig hele tiden lidt.

AC45 vingerne, som vi har set en del til i den seneste tid, er lavet ret simple og robuste.

De skal hjælpe teams'ne med at få erfaring med vinger, og det er vigtigere at de kan tåle nogle knubs og er pålidelige, end at de er det mest avancerede man kan finde på. Der er kun to elementer og kun twist i de bagerste elementer.

Konklusion
Vingemast med sejl er lettere at håndtere end en fast vinge, og er måske endda vingen overlegen i let luft og i krap sø.

Et meget langt vinge profil vil næppe være af fordel. Især ikke på både uden genakker som har brug for at lave et dybere profil, og også depower bliver svære da man ikke kan krumme masten med cunningham for at flade sejlet.

Den faste vinge har klart en højere lift-koefficient end et sejl, men samtidig kan den også depowers mere effektivt end et sejl. Man må vælge mellem en højeffektiv ving eller en robust vinge.

Man må se i øjnene at det er dyrt at lave en vinge, der skal mange og store formdele til at lave en vinge i forhold til en mast, og risikoen for at smadre den i en kæntring er desværre overhængende.

Thomas Paasch, A-Cat sejler fra Skovshoved