Inspiratie
(notitie van Pieter)
Op 1 januari 2013 ging ik met pensioen als CEO van de Van Oossanen-groep. Al vele jaren eerder had ik besloten dat ik een boek zou schrijven over ‘De wetenschap van het zeilen’ als ik daar de tijd voor had. De ontwerp- en prestatieaspecten van zeilvaartuigen (vooral high-performance zeiljachten) hadden al in 1975 mijn belangstelling getrokken toen ik in dienst was van het Maritime Research Institute Netherlands (MARIN). Mijn onderzoekswerk aan internationale jachten uit de 12-meterklasse, van 1975 tot 1983, zou leiden tot het winnen van de America’s Cup door Australië. Ik was grotendeels verantwoordelijk voor het ontwerp van de romp en de kiel van het betreffende jacht. Toen ik met pensioen ging, besloot ik het boek te gaan schrijven. Toen ik ontdekte dat het onderwerp dat ik wilde behandelen meer dan duizend bladzijden besloeg, besloot ik het materiaal in afzonderlijke thema’s te verdelen, zodat afzonderlijke delen konden worden gepubliceerd. Dit eerste deel, met als subtitel ‘De haalbare snelheid onder zeil’, werd voor het eerst gepubliceerd in 2018. Het beslaat enkele inleidende hoofdstukken tot de volgende delen. Hieronder volgt een samenvatting van de inhoud van het eerste deel.
Hoofdstuk 1 is een inleiding op het verzamelde werk. Hoofdstuk 2 geeft een overzicht van basisbegrippen en overwegingen die lezers met een formele opleiding in de scheepsbouwkunde en in de aero- en hydrodynamica kunnen overslaan. Dit hoofdstuk beschrijft in de eerste plaats de wetenschappelijke methode die aan de basis ligt van alle wetenschap sinds de dagen van Isaac Newton. Vervolgens wordt ingegaan op de aard van wiskundige formules en hoe deze doorgaans worden opgesteld, gevolgd door een samenvatting van de wiskundige basisfuncties die worden gebruikt om dergelijke formules te vormen. De opbouw van wiskundige modellen en algoritmen wordt beschreven, gevolgd door een voorstelling van de fysische grootheden waarmee we werken – hun dimensie en de eenheden die we eraan hebben gegeven. Het concept en het gebruik van niet-dimensionale coëfficiënten en getallen passeren de revue, en er wordt een beschrijving gegeven van de eigenschappen van lucht en water – de twee media waarin een zeilvaartuig op het raakvlak tussen die twee opereert. De hoofdstukken 3 en 4 geven een beschrijving van de basissnelheid verhogende factoren voor zeilvaartuigen die kunnen worden afgeleid uit het gelijkstellen van de resulterende aerodynamische kracht aan de resulterende hydrodynamische kracht. Uit deze basis evenwichtsvoorwaarde kunnen enkele belangrijke conclusies worden getrokken en deze twee hoofdstukken presenteren deze, gebruikmakend van enkele veronderstellingen die in latere hoofdstukken verder worden gevalideerd. De wiskundige behandeling van hoofdstuk 4 is in het bijzonder ontwikkeld om aan te tonen in welke mate de snelheid van door de wind aangedreven vaartuigen afhankelijk is van de aerodynamische lift- en weerstandskrachten die op de bovenwaterdelen van het vaartuig werken en de hydrodynamische lift- en weerstandskrachten die op de onderwaterromp en rompaanhangsels werken. Dit hoofdstuk “zet de toon” voor de volgende hoofdstukken.
Blurb text
Dit boek is deel 1 van een groter werk getiteld ‘De wetenschap van het zeilen’. Het behandelt de wetenschap achter het zeilen en de scheepsarchitectuur die de prestaties van zeilvaartuigen bepalen, met een bijzondere verwijzing naar zeiljachten. Zeilvaartuigen zijn voor hun voortstuwing volledig afhankelijk van de wind en zijn uniek in die zin dat stromingsdynamica een meer dan essentiële rol speelt in hun ontwerp. Zowel aerodynamica als hydrodynamica – de wetenschap van de beweging van lucht en water rond lichamen – bepalen het snelheidspotentieel van een zeilschip. De stroming van de wind rond de zeilen, samen met het zeiloppervlak, de zeilstand en de zeilvorm bepalen het niveau van de voortstuwende kracht. De stroming van het water rond de romp en de rompaanhangsels, samen met hun grootte en vorm, bepalen het niveau van de kracht die weerstand biedt tegen voorwaartse beweging en tegen zijwaartse drift.
Alle belangrijke aspecten van het gedrag en de prestaties van zeilvaartuigen worden beschreven in de verzamelde delen van dit werk. De presentatie van dit materiaal breidt de materie hoofdstuk voor hoofdstuk gestadig uit. De wetenschap die nodig is om de redenering te begrijpen en te volgen die aan de basis ligt van hoe sommige ontwerpen zijn ontstaan, wordt gepresenteerd voordat deze ontwerpen worden beschreven.
Deel 1, met als titel ‘De haalbare snelheid onder zeil’, geeft een overzicht van fundamentele begrippen en overwegingen die aan de basis liggen van het onderwerp, een beschrijving van de afhankelijkheid van de vaarsnelheid van aero- en hydrodynamische lift en weerstand en een uitgebreide verhandeling over het snelheidspotentieel van diverse typen zeilvaartuigen. Enkele van de onderwerpen die in de overige delen aan de orde komen, zijn:
- de oorsprong en aard van de aerodynamische en hydrodynamische lift en weerstand (deel 2);
- de grenslaag en de viskeuze weerstand van zeiljachten (deel 3);
- het grensvlak tussen lucht en water en de verschijningsvormen daarvan, met inbegrip van golfopwekking, golfbreking, spray en surfgedrag, en het effect daarvan op de weerstand (deel 4);
- de lift- en weerstandseigenschappen van draagvleugels en profielen, zoals gebruikt voor kielen, roeren en andere rompaanhangsels (deel 5);
- een compendium van lift- en weerstandsgegevens zoals gebruikt in het ontwerp (deel 6);
- aspecten die verband houden met krachten- en momentenevenwicht en de beoordeling van dwarsscheepse stabiliteit, langsscheepse stabiliteit en koersstabiliteit (deel 7);
- de hulpmiddelen die de scheepsarchitect tot zijn beschikking heeft voor prestatie-evaluatie (modelproeven, snelheidsvoorspellingsprogramma’s en software voor computationele stromingsdynamica) (deel 8);
- zeilconfiguraties en rompvormen – hun categorisering en prestaties, en een verslag van de ontwikkeling van de ‘Australia II’ en andere opmerkelijke ontwerpen (deel 9).
Pieter (in het Engels Peter) van Oossanen behaalde een M.Sc. en Ph.D. aan de Technische Universiteit Delft. Hij heeft prijzen en onderscheidingen ontvangen voor zijn verdiensten op het gebied van de scheepsarchitectuur en hydrodynamica. Zijn geschriften omvatten meer dan 100 artikelen over specialistische onderwerpen op het gebied van de scheepsbouwkunde.
Aankoopinformatie
Het boek is alleen te verkrijgen in het Engels. Het is uitgegeven door Van Oossanen Academy Publishers, en geproduceerd door Buijten & Schipperheijn b.v. in Amsterdam. Het heeft een harde kaft. Het boek telt 214 pagina’s. Het ISBN nummer is 978-90-827682-0-6. Het boek wordt verkocht door alle grote boekhandels. Het is ook rechtstreeks te bestellen bij Van Oossanen Academy Publishers. Daartoe wordt de volgende link verstrekt.
