Nice to know ofwel kajakzeilen voor nerds

Wie lekker wil kajakzeilen zonder gedoe, zou deze blog ook net zo lekker over kunnen slaan. Wie meer wil weten over de details van het kajakzeilen kan hier wel terecht. Ik heb nog niet alle antwoorden, maar kan wel duidelijk maken hoe ver je kan gaan met de details. Net als wedstrijdzeilers die werkelijk overal aan willen denken om 1 seconde eerder over de finishlijn te varen. Voor kajakzeilers geldt echter: ‘nice to know’. Zeker niet ‘need to know’. Tenzij je een wedstrijd wilt houden, maar dan zou ik een echte zeilboot kopen (met peddeltje voor de zekerheid).

Het meest intrigerende onderdeel van (kajak)zeilen voor de echte nerd is de aan-de-windse koers. Om schuin tegen de wind te varen, komt het aan op een goed zeil en voor kajakvaarders natuurlijk de mate van meepeddelen. Het moge duidelijk zijn (zie ook ‘Kajakzeilen voor dummies 2’) dat een jacht prima aan-de-wind kan zeilen, maar dat een zeilkajak dit minder goed kan en wat hulp nodig heeft van de peddelaar. Waarom?

1. Het zeiloppervlak is naar verhouding een stuk kleiner dan dat van een jacht, rekening houdend met het grote verschil in waterverplaatsing.
2. Een zeilkajak mist een fok voor extra windstroom en dus zuigkracht achter het zeil.
3. Een goed kajakzeil loost behoorlijk wat wind om omslaan te voorkomen. Dit gaat ten koste van de snelheid bij met name aan-de-windse koers.
4. De drift speelt geen rol dankzij de enorme lange waterlijn en geringe breedte van een kajak, afgezet tegen de geringe zijdruk van een zeiltje. Een kajak is in feite al een enorme scheg. De drift is te vergelijken met die van een zeilschip met kiel of zwaarden.

Hoe dan ook, een peddelzeiler moet meepeddelen bij een scherpe aan-de-windse koers (zeg ongeveer 35 graden van de wind af), wil hij harder gaan dan pakweg 3 kilometer per uur. Niet hard meepeddelen, maar wel wat. Zo kan hij snelheden behalen van 6 tot 10 kilometer per uur.

En juist hierin zit de magie. Er bestaat het vermoeden onder ervaren kajakzeilers dat de toegevoegde snelheid van de rustige peddelslagen plus de stuwkracht van het zeil tezamen meer snelheid opleveren dan de optelsom van de afzonderlijke krachtbronnen. Er zit blijkbaar een mysterieuze ‘derde kracht’ verborgen in de kajak.

Het schijnt dat motorzeilers hetzelfde meemaken (motor + zeil = meer dan alleen de motor of alleen het zeil bij elkaar opgeteld).

De verklaring moet zijn dat het zeil beter presteert als het wordt geholpen door een motor of peddelaar. Ik bedoel dus nog meer geholpen dan alleen door de extra snelheid vanwege een extra krachtbron. Kennelijk krijgt het zeil meer ‘lift’ waardoor je meer cadeau krijgt dan alleen je toegevoegde peddelslagen.

Iedere expert zal dit bevestigen, maar ik moet eerlijk zeggen dat ik het zelf niet goed kan inschatten. Ik denk dat het waar is, maar kan het nog niet bewijzen. Ik heb wel eens een stukje drie keer aan-de-wind gepeddelzeild met een gps-meting – eerst alleen peddelen, dan alleen zeilen en daarna peddelen plus zeilen – maar dat is nog geen bewijs voor de geheimzinnige derde kracht. Ik zag wel extra snelheid op de gps in de derde ronde, maar dat kan ik ook onbewust zelf hebben gedaan, hopend op een gunstige uitslag. Vertrouw jezelf nooit!

En zo kwam ik op het idee op een experiment te houden met een betrouwbare krachtbron, de motor. Ik wil drie keer dezelfde koers aan-de-wind varen met een motorsailor. Met motor, met zeil en daarna met beide. Ik plaatste onlangs een oproep op zeilersforum.nl, een van de meest actieve fora voor totale zeilnerds. De vraag luidde, vrij vertaald, ‘Wie wil mij meenemen op zijn motorjacht voor dit experiment?’ Dat heb ik geweten. Niemand meldde zich als vrijwilliger, maar velen toonden wel betrokkenheid door met zeer uitgebreide adviezen, analyses, meningen en formules te komen met de nodige vectorberekeningen, polaire schema’s en de nodige hydrostatica. Ik was zwaar onder de indruk van de enorme kennis onder zeilers die net als ik ook maar een hobby hebben.

Ik zal de discussies hier niet over doen, de thread die ik begon dijde uit tot wel een kilometer lang, maar ik heb wel conclusies getrokken. Die heb ik voorgelegd aan iedereen, zonder verder commentaar dus ik neem aan dat ik de juiste conclusies heb getrokken. Ik zal er hier een paar delen. 

1. Aan-de-wind peddelzeilen betekent dat je door het meepeddelen meer wind langs je zeil laat gaan. Je creëert 'je eigen wind'. Dat is goed.

2. De schijnbare wind kruipt echter met iedere peddelslag verder naar voren, waardoor je in feite nog scherper aan de wind peddelzeilt, ook al hou je keurig koers ten opzichte van de werkelijke wind. Er komen plooien in het voorlijk (te veel wind komt achter het zeil). Dat betekent krachtverlies van het zeil en dus vertraging van de bootsnelheid. Dus hoe harder je meepeddelt, des te minder het zeil nog meedoet. *

3. Door extra peddelkracht creëer je eigen wind, wat meer zijdelingse druk van het zeil oplevert maar daardoor krijg je ook meer laterale weerstand over de hele lengte van de kajak. De kajak wordt zo een varende bandschuurmachine, wat de snelheid weer omlaag brengt. Dit geldt met name voor lichte wind. Bij hardere wind is het extra zeilrendement misschien groter dan het snelheidsverlies door meer laterale weerstand.

* Om dit te begrijpen, is het goed om te weten wat schijnbare wind is. De invloed is namelijk behoorlijk groot.

Ligt een kajak stil dwars op de wind, dan komt de wind ook echt van opzij. Ga je peddelen, dan zal de wind ook een beetje voor voren komen. Zou je een vlaggetje hebben in de top van je zeiltje, dan wappert dit vlaggetje eerst gewoon mee met de zijwind. Ga je snelheid maken, dan zal het vlaggetje iets naar achteren draaien. Dit effect is de schijnbare wind. Deze schijnbare wind heb je op iedere koers. Lig je stil met de wind in de rug, dan zal de kajak al wat vooruit worden geblazen. Ga je meepeddelen, dan zal de wind steeds zwakker worden, totdat het windstil lijkt te worden. Je peddelt dan net zo hard als de wind waardoor je dan geen enkel profijt meer hebt van de wind.

De term ‘schijnbaar’ is een beetje verwarrend omdat de heersende wind op en rond de boot helemaal niet schijnbaar is. Deze wind is eigenlijk op dat moment de werkelijke wind waar je mee te maken hebt, ook al is de officiële windrichting van het KNMI anders. 

De dramatische gevolgen van schijnbare wind. Hier een voorbeeld uit de zeilerij, met veel te hoge bootsnelheid maar dit maakt wel duidelijk hoe groot het effect is, ook bij lagere snelheden. AWA = Apparant Wind Angle (schijnbare windrichting), TWA = True Wind Angle (werkelijke windrichting).  Bij een snelheid van 18,5 km/uur op halve wind zou de wind dus maar liefst 45 graden opschuiven naar voren. Bron: Zeilersforum.nl en SailAid.

In wezen is dit hele verhaal natuurlijk puur theorie, leuk voor nerds. In de praktijk is de zoektocht naar de mysterieuze 'derde kracht' een beetje onzinnig. Om te beginnen peddel je aan-de-wind met een zeiltje nooit precies hetzelfde als zonder zeiltje, zeker niet als het flink waait. Je moet met een zeiltje meer op je balans letten, af en toe roer geven en soms een boogslag maken. Bovendien zal de 'derde kracht' al gauw verdwijnen in de golven die schuin van voren komen en de kajak soms even behoorlijk afremmen. Hoe harder je gaat, des groter de impact van de golven. 
Verder is het effect van de schijnbare wind op een aan-de-windse koers nog desastreuzer dan op halve wind. Op halve wind heb je nog wat speelruimte met een wind die verder naar voren kruipt. Je zou dan je zeiltje iets verder kunnen intrekken om tegemoet te komen aan de scherpere wind. Maar als je al scherp aan de wind vaart, heb je die speelruimte niet. Je zeiltje staat al ver ingetrokken. Je kan dan maar beter niet te hard peddelen om te voorkomen dat de schijnbare wind bijna recht van voren komt. En daarmee vliegt het voordeel van de zogenaamde 'derde kracht' zo uit het raam!

Maar ja, ik wil toch weten hoe het zit met die 'derde kracht' en zal daarom het experiment wel houden. U hoort nog van mij.

Al met al is alleen de eerste conclusie hoopgevend voor de aanname dat peddelkracht plus zeilkracht tezamen meer snelheid oplevert dan de afzonderlijke bronnen bij elkaar opgeteld (bij aan-de-windse koersen). De extra lift van het zeil wordt echter behoorlijk ondermijnd door de laatste twee conclusies: de schijnbare wind die steeds verder naar voren kruipt tot voorbij een acceptabele aan-de-windse koers en de zijdelingse, schurende weerstand in het water. 

Tjd voor het experiment met een motorzeiler om dit te onderzoeken. U hoort nog van mij!