Welkom Gast ( Inloggen | Registreer gratis )

Stof tot nadenken

Met groot gemak een windkracht van 6 ŗ 7 Beaufort trotseren, zonder vormverlies met hoge snelheden vliegen, een duik in ijskoud zeewater, urenlang in de brandende zon op het strandÖ We staan er niet vaak bij stil, maar onze moderne vliegerstoffen moeten wel heel bijzondere eigenschappen hebben om aan onze wensen te voldoen.

Tot halverwege de vorige eeuw werd bijna elke vlieger nog van katoen, zijde of andere natuurlijke stoffen gemaakt. Hoewel deze stoffen nog steeds met enthousiasme worden toegepast, stellen we inmiddels hogere eisen aan onze vliegerstof. Het moet licht van gewicht, bijzonder sterk, luchtdicht, vochtbestendig, goed kleurbaar, flexibel en slijtvast zijn. Verder mag het weinig of liefst geen last hebben van krimp, rek en UV-licht. Het lijkt een bijna onmogelijke opgave en toch is men er in geslaagd om een dergelijke stof te produceren. De grondstof groeit niet meer aan een plant, maar is in de afgelopen eeuw door de mens ontwikkeld.

In dit artikel beschrijf ik de historie, het fabricageproces, de afwerking en de belangrijkste eigenschappen van spinnakerstoffen. "Stof tot nadenken" is in 2007 in vier delen in het blad Vlieger gepubliceerd.

Waarschijnlijk is de grootste vijand van onze vliegerstof UV-licht. Daar heeft deze
vlieger weinig last van...

Image

Historie

Duizenden jaren waren natuurlijke vezels als katoen, linnen, zijde en wol de enige vezels die beschikbaar waren. De vele nadelen zoals krimp, rek, kreukels, slijtage of het dienst doen als voedsel voor de motten, werden voor lief genomen. Halverwege de 17e eeuw zijn de eerste pogingen gedaan om een handgemaakte vezel te produceren. In de 17e en 18e eeuw werden echter nauwelijks resultaten geboekt. Pas aan het eind van de 19 e eeuw werden er belangrijke vorderingen gemaakt en in 1910 werd de eerste handgemaakte vezel, genaamd ďRayonĒ met succes commercieel geproduceerd.

In 1931 werd door Du Pont een historische stap gezet in de ontwikkeling van een vezel die ďNylonĒ werd genoemd. De vezel, die vanwege de moleculaire structuur ook wel ď66Ē of Ē6.6Ē genoemd werd, begon aan een ongekende opmars. In 1939 werd Nylon voor het eerst commercieel voor allerlei industriŽle toepassingen geproduceerd. Onder andere werd nylon gebruikt om naaigaren, touw, tenten en kousen van te maken. Nylon zorgde voor een ware revolutie in de synthetische industrie.

De eerste toepassing van nylon die raakvlakken had met onze huidige vliegerstoffen, is de nylon parachute tijdens de Tweede Wereldoorlog geweest. De parachute werd tot die tijd nog van zijde gemaakt. Vanaf het moment dat nylon succesvol werd, ontstonden er nieuwe synthetische stoffen. Het in de jaren dertig als bijproduct ontdekte ďPolyesterĒ kreeg opnieuw aandacht en werd verder ontwikkeld. Het tegenwoordig bijzonder veel gebruikte polyester is voor het eerst commercieel geproduceerd in 1953. Polyester is inmiddels de meest gebruikte synthetische vezel ter wereld. Nylon staat op een goede tweede plaats.

Nylon was bij de eerste ontdekking al een dunne vezel, maar het kon nog veel dunner. Eind jaren tachtig werd de eerste microvezel commercieel geproduceerd. Er zijn diverse wetenschappelijke definities voor de maximale afmetingen van een microvezel. Het komt er op neer dat een microvezel de dunste en meest fijne handmatig geproduceerde synthetische vezel is in een variŽteit van onder andere polyester en nylon. Om een idee te krijgen: een menselijke haar is meer dan 100 maal dikker dan een gemiddelde microvezel en een rol van 10 km van een dergelijke vezel weegt ongeveer 30 gram. Deze microvezel is de grondstof voor de meest moderne vliegerstoffen van vandaag.

Microvezel:
Image

Vezelrijke stof

De basis voor onze stof wordt gevormd door de uit de aardolie-industrie verkregen synthetische polymeren nylon of polyester, die tot een vezel worden gevormd. Bij nylon hebben we te maken met twee basissoorten: Nylon 6 en Nylon 6.6. Bij onze stoffen wordt veel gebruik gemaakt van Nylon 6.6, die sterker is dan de Nylon 6. Deze aanduiding geeft de samenstelling weer van deze stof. De eerste 6 staat voor de 6 koolstoffen van het carbonzuur en de tweede 6 staat voor de 6 koolstoffen van het aminozuur.

Om een vezel te maken wordt een gesmolten polymeer onder druk door een spinkop geperst en weer afgekoeld. De spinkop bestaat uit tientallen, zeer kleine, gaatjes met een grootte van 5 tot 15 micron (1 micron is een duizendste deel van een millimeter). De dunne draadvormige polyamide vezel die nu ontstaat, wordt vervolgens nog eens flink in lengte opgerekt. Deze basisvezel wordt wel filament genoemd.

De filamenten worden hierna gebundeld tot een yarn en soms nog gedraaid. Deze yarn wordt tenslotte gebruikt als grondstof om de vliegerstof te weven. De yarn bestaat dus uit een groot aantal zeer dunne filamenten. De yarns worden al tijdens hun productie voorzien van een behandeling die ervoor zorgt dat de UV-bestendigheid toeneemt. Een yarn is het meest elementaire materiaal dat geschikt is voor het weefproces.

De hoeveelheid filamenten, de uiteindelijke dikte en gewicht van de yarn bepalen in hoge mate de sterkte en kwaliteit van de yarn. Het systeem waarbij het gewicht wordt gemeten van een bepaalde lengte van een yarn werkt met de eenheid denier. Een denier is het gewicht in gram van 9.000 meter van een bepaalde yarn. Eťn denier of ďdenĒ is 1 gram per 9000 meter. Officieel is het aantal denier het aantal eenheden gewicht van 0,05 gram waaruit een lengte van 450 meter yarn bestaat, hetgeen eenzelfde resultaat oplevert.

Het deniersysteem is wereldwijd in gebruik, maar in veel landen is de deniermethode vervangen door het texsysteem. Een tex is het gewicht in gram van 1.000 meter van een bepaalde yarn. Bij onze stoffen wordt de dtex ook veel gebruikt. Dit is weer een afgeleide van de tex: 1 tex = 9 den = 10 dtex. Bij veel stoffen worden twee eenheden vermeld. In dat geval worden meestal de dtex en de denier gebruikt. Bijvoorbeeld: 22 dtex/20 den.


Schering en inslag

Honderden rollen met elk honderden kilometers yarn worden bij de weefmachines geÔnstalleerd. De vliegerstof kan nu worden geweven. De yarns worden als kettingdraden, ook wel schering genoemd, met wel 10.000 stuks op een rij gespannen in een weefmachine. De draden die hier haaks op staan worden de inslag genoemd.

Schering en inslag:
Image
De yarn die als kettingdraad in de lengte van de stof loopt en haaks staat op de inslagrichting wordt meestal met de Engelstalige term ďwarpĒ aangeduid. De warprichting wordt ook wel machine direction genoemd. De yarn die loopt in de breedte van de stof, van zijkant naar zijkant, wordt ook wel fill of weft genoemd. Elke fill-lengte yarn per stuk wordt een pick genoemd. De Nederlandse vertaling van warp en fill zal bekend voorkomen: ďschering en inslagĒ.

De diagonale richting in een geweven stof is de bias. Deze richting staat 45 graden op de warp- en fillrichting. In deze diagonale richting is de rek van een stof het grootst. De stabiliteit van de stof in de biasrichting wordt sterk bepaald door de behandeling, waaronder de coating, en de weefmethode van de stof.


Het weefproces

De uiteindelijke stof ontstaat door het weven van de warp- en filldraden. De filldraden worden tussen de warpdraden door gevlochten. De modernste weefmachines werken niet meer met een schietspoel of een shuttle die de filldraden heen en weer schieten, maar met lucht- of waterstraalsystemen.

Luchtstraalsysteem:
Image
In het figuur is een opstelling van een luchtstraalsysteem te zien. De yarn komt van de spoel (1) en gaat door middel van aandrijfrollen langs een meetopstelling (2). Om de yarn recht aan te voeren, wordt hier een luchtstroom in tegengestelde richting van de yarn langs de vezel geblazen. Dan wordt er een lus gevormd, die ervoor zorgt dat de toevoer gelijkmatig blijft (3). Vervolgens komt de yarn in de belangrijkste luchtstroom, die hem in de stof brengt (4). Om de yarn mooi recht te houden worden er ook halverwege de breedte van de stof luchtstromen gebruikt (5).

Het aantal picks (een fill-lengte yarn) per minuut lag met de oudere shuttlemachines op 100-200 per minuut. Het aantal picks met de lucht- of waterstraalmethode gaat nu al naar 1200 per minuut! Om begrijpelijke redenen wordt er alles aan gedaan om de kans op draadbreuk halverwege het weven te beperken tot een absoluut minimum. Het gehele weefproces is dan ook zeer geavanceerd en bij de meeste fabrikanten lasergestuurd. Een continue controle waarborgt een hoge kwaliteit.

Honderden kilometers yarn zijn
bij de weefmachines geÔnstalleerd:

Image
De golfbeweging die door het weven ontstaat, bepaalt de spanning en de vervorming van de draden in het doek. De plooiing die ontstaat wordt aangeduid met de Engelse term ďcrimpĒ (niet te verwarren met onze term krimp). Crimp is de mate waarin de yarns meer of minder golvend elkaar kruisen en ontstaat door de manier van weven. De mate van crimp kan variŽren van een stof met een grote dichtheid van de golvende bewegingen van de yarns (zoals bij onze spinnakers) tot een stof waarbij er nauwelijks sprake is van een golvende beweging van de yarns.

Meer crimp geeft meer elasticiteit en daarmee sterkte aan de stof. Crimp heeft in zekere zin dus een positief effect op de belastbaarheid van de stof, maar tegelijkertijd een negatief effect op de hoeveelheid rek. Als de crimp door de weefmethode groter wordt dan zal de rek bij belasting ook groter worden. De rek wordt voor een belangrijk deel bepaald door de hoeveelheid crimp, de dichtheid waarmee geweven wordt en uiteraard de weerstand tegen rek van de basisvezel zelf.

De rek die ontstaat bij belasting zal zowel in de lengte- als in de breedterichting de stof vervormen. Normaal gesproken zal deze rek weer opgeheven worden als de belasting stopt. Bij rek in de biasrichting is de kans op blijvende vervorming een stuk groter. Hoe dichter de stof is geweven, hoe kleiner dit risico is. Om de rek in alle richtingen zo minimaal mogelijk te maken, wordt er bij voorkeur gewerkt met gebalanceerd geweven stoffen. Hierbij maakt men gebruik van een gelijk aantal vezels met dezelfde sterkte in zowel de lengte- als breedterichting van de stof. Dit zorgt voor een gelijke rek en sterkte in beide richtingen.

Spinnakerdoek op de weefmachine:
Image
Om een stof gebalanceerd te noemen, moet de stof in warp- en fillrichting minder dan 15% afwijken in breeksterkte. In onze stoffen is dat meestal het geval. Als een stof gebalanceerd is, heeft dat normaal gesproken ook een gunstig effect op de rek in diagonale richting. Niet gebalanceerde stoffen komen veel voor in de zeilwereld, waar het soms prettig is in een bepaalde richting heel veel treksterkte te hebben, terwijl het gunstig kan zijn voor het totale gewicht om in de andere richting een lichtere en minder sterke vezel te gebruiken.

Een andere methode om de rek zoveel mogelijk te beperken, is een speciale behandeling na het weefproces. Voorbeelden hiervan zijn een speciale warmtebehandeling en een coating. De warmtebehandeling zorgt ervoor dat de stof zal krimpen. De vezels komen hierdoor dichter bij elkaar te liggen en vooral de diagonale rek vermindert hierdoor sterk. De coating zal later in dit artikel behandeld worden.

Bij het weven wordt ook het patroon bepaald. Ripstop is bij de vliegerstoffen een veel gebruikt patroon, waarbij zowel in warp- als fillrichting op een bepaalde afstand een dubbele of driedubbele yarn op dezelfde wijze geweven wordt. Dit moet een eventuele scheur voortijdig stoppen. Ook niet zichtbare, kleine scheurtjes in de coating of het geÔmpregneerde materiaal worden hierdoor gestopt.

Ripstop patroon:
Image
Voor vliegerstoffen is de meest toegepaste weefmethode de ďplain weaveĒ. Elke warp- en fillyarn passeert hierbij boven- en onderdoor steeds een andere yarn onder een hoek van 90 graden. De plain-weavemethode wordt ďeven weaveĒ genoemd als het aantal yarns per inch in zowel de warp- als fillrichting gelijk is. Er bestaat ook een ďDutch weaveĒ. Hierbij zijn de yarns in de warprichting sterker/zwaarder dan in de fillrichting. De yarns in de fillrichting worden hierbij strakker naast elkaar geweven, waardoor een extra dichte, sterke en minder rekgevoelige stof ontstaat.

Plain weave:
Image

Kleuren

Na het weven zal de stof eerst gewassen worden om alle restanten van het weefproces kwijt te raken. De stof zal nu gekleurd of gecoat worden. De volgorde is afhankelijk van de fabrikant. Porcher Marine brengt bijvoorbeeld eerst de kleur aan en daarna de coating, terwijl Carrington eerst coat en daarna pas de kleur aanbrengt. Het kleuren heeft in beide gevallen een positief effect op de slijtvastheid en levensduur van de stof. De veelgebruikte Engelstalige term voor dit kleuringsproces is Dyeing.

Bij deze kleuringsmethode wordt een synthetische kleurstof aangebracht op de synthetische stof. Dit is een chemisch proces waarbij de stof en de kleur bij een temperatuur van ongeveer 100įC tot 120įC samengevoegd worden. Dit proces kan op diverse manieren worden uitgevoerd. Een veel voorkomende werkwijze is de stof impregneren door hem door een bad met oplosmiddel (bijvoorbeeld water) met de kleurstof te halen. Bij een andere methode wordt de stof in een afgesloten trommel op een kern geplaatst, waarbij onder druk en op een hoge temperatuur de kleurstof van binnenuit de kern op het weefsel wordt aangebracht.

Een trommel waarin een kern kan worden geschoven, met daarop doek gewikkeld.
Nadat de deur is gesloten wordt de kleurstof van binnenuit de kern onder druk en op
hoge temperatuur op het weefsel over gebracht.

Image
Nadat de kleur gefixeerd is gaat de stof door een oven voor een warmtebehandeling. De kleur wordt hierbij nog verder gefixeerd en de stof extra gedroogd. Na het fixeren van de kleur en voor het coatingproces wordt de stof opnieuw aan een strenge kwaliteitscontrole onderworpen.

Een zojuist ingekleurd doek dat nog gewikkeld is op een kern.
Image

Coating

De stof nadert nu zijn eindfase in de productie: de coating. Normaal gesproken is dit een chemisch proces, maar Porcher Marine heeft sinds enkele jaren naast een organische ook een milieuvriendelijke methode op waterbasis ontwikkeld.

De coating is een afwerking van de stof, waarbij de stof van bepaalde eigenschappen wordt voorzien die als basis ontbreken bij die stof. Eigenschappen die uiteindelijk bepalen waar de stof wel en juist niet geschikt voor is. De belangrijkste eigenschappen die worden verbeterd, zijn: de luchtdichtheid, de treksterkte van de stof in biasrichting, UV-bescherming, slijt- en vormvastheid, rekbestendigheid en uiteraard de waterdichtheid.

Er zijn verschillende werkwijzen om de coating aan te brengen. Bij dubbelzijdig gecoate stoffen wordt er meestal gebruik gemaakt van impregneren. Hierbij wordt de stof ondergedompeld in een bad met het coatingmateriaal. Bij grote parapent-spinnakerfabrikanten is enkelzijdige coating erg gebruikelijk. De belangrijkste redenen hiervoor zijn dat de stof lichter blijft, zachter is en soepeler en elastischer wordt. Bij enkelzijdige coating wordt de stof langs een scherpe rand geleid, waarbij een flinterdunne laag coating op de stof wordt aangebracht.

Het coatingproces. We zien het coatingmateriaal voor het strijkmes.
Image
De coating zal, ook als hij slechts aan ťťn zijde wordt aangebracht, ook zijn uitwerking hebben op dieper liggende nylondraden. Als de stof enkelzijdig gecoat is wordt er meestal ook een water repellant behandeling toegepast, zodat de stof toch aan beide zijden waterafstotend is. In principe is elke microvezel vanwege zijn constructie al water repellent, maar de stof kan ook een speciale water repellent behandeling ondergaan, waardoor hij extra water afstotend wordt gemaakt. Een water repellent behandeling wil niet zeggen dat de stof waterproof bestand is tegen water. Een goede water repellent stof heeft als kenmerk dat water er als parels vanaf valt. In tegenstelling tot een echte waterproof behandeling zal een stof die water repellent is onder hydrostatische druk wel vocht opnemen.

Als een stof enkelzijdig gecoat is, kan de fabrikant of zelfbouwer van een matras kiezen welke zijde hij aan de buitenzijde van de matras gebruikt. Bij paraglyders is de luchtdichtheid van zeer groot belang. Deze luchtdichtheid wordt voor een belangrijk deel gegarandeerd door de coating. Als de coating aan de buitenzijde wordt gehouden, is de kans op beschadiging te groot, daarom wordt de coating hier altijd aan de binnenzijde gehouden. Omdat bij matrassen het vochtprobleem meestal van groter belang is dan de luchtdichtheid op langere termijn, is het logischer om de coating hier wel aan de buitenzijde aan te brengen. De meeste vliegerstoffen zijn echter aan beide zijden gecoat.

Er zijn verschillende coatingmethoden mogelijk. De belangrijkste twee mogelijkheden zijn de polyurethane en siliconen coating. De meest gebruikte vorm is de polyurethane coating, die gebruikt wordt op basis van een speciaal oplosmiddel of op basis van water. Vanwege milieutechnische redenen worden er steeds meer urethane coatings op waterbasis gebruikt.

Een siliconen coating maakt de stof erg glad en zeer goed vochtbestendig. Ook wordt de stof bij een siliconen coating sterker, vanwege het feit dat de vezels bij deze coating meer ďlangs elkaar heen glijdenĒ in plaats van de methode bij een urethane coating, waarbij ze met elkaar verbonden worden. Een siliconen coating heeft bij dezelfde effectiviteit tevens een lager gewicht dan een polyurethane coating. Een nadeel van een siliconen coating is de minimale hechting. Een reparatie met tape is bijna onmogelijk. Ook het hechten van bijvoorbeeld inkt of verf van een logo gaat bij deze coating moeilijker. Er zijn relatief weinig fabrikanten die werken met een siliconen coating.

Naast de diverse grondstoffen die voor de coating worden gebruikt is, ook de hoeveelheid coating en de manier waarop het wordt aangebracht bepalend voor de uiteindelijke eigenschappen die het toevoegt aan de stof. Zo zijn er coatings waarbij de verminderde rek en toegenomen sterkte van de stof ten koste gaan van de porositeit. Deze coating maakt de stof bijzonder geschikt voor een profiel in een matras, maar zeer ongeschikt voor het boven- of onderdek. Porositeit speelt bij een profiel geen rol, maar de sterkte en vormvastheid juist wel. Anderzijds zijn er coatings die zeer UV-bestendig, soepel, sterk en waterbestendig zijn. Deze zijn weer prima geschikt voor het onder- of bovendek van een matras.

Ten slotte bepaalt de coating in grote mate het gevoel dat je hebt als je de stof aanraakt. De stof kan bijvoorbeeld hard, zacht, vettig, soepel of knisperend aanvoelen. In het jargon wordt dit gevoel met de Engelstalige term ďhandĒ aangeduid.

Na de coating wordt de stof nog eenmaal gedroogd en weer onderworpen aan een uitgebreide kwaliteitscontrole. De stof is nu klaar om naar de naaiateliers te worden getransporteerd.

De stoffenfabrikant heeft zijn werk gedaan.
De grondstof ligt geduldig te wachten op een naaimachineÖ

Image

Rek

De term rek komt in verschillende fasen van de productie steeds weer naar voren. De belangrijkste factoren voor rek zijn crimp, dichtheid van de weefmethode, rek van de yarns zelf en de coating. Bovendien doet rek zich sneller voor bij een vochtige stof.

In principe is de techniek bij het weven van synthetische stoffen zodanig dat altijd de yarns van de warprichting op en neer gaan over de yarns van de fillrichting. Dit heeft als gevolg dat de crimp (het ďop en neer plooienĒ van de yarns) in de warprichting altijd groter is dan in de fillrichting. Ook al wordt dezelfde dikte en hoeveelheid draden voor warp en fill gebruikt, dan nog zorgt deze manier van weven ervoor dat de warprichting in principe minder ďstrakĒ staat en dus gevoeliger is voor rek en vervorming.

Bij praktisch alle stoffen is de rek in de lengte, breedte en diagonale richting verschillend. Zelfs bij gebalanceerd geweven stoffen kan de rek in lengte- en breedterichting nog wel meer dan 10% afwijken. Het maakt dus uit of de stof in de lengte-, breedterichting of diagonale richting in onze vliegers gebruikt wordt.

De rek in de lengte- en breedterichting is, afhankelijk van de stofsoort en weefmethode, gelukkig meestal zeer beperkt. Onze stoffen worden zoveel mogelijk met bijzonder dunne yarns geweven. De crimp wordt hierdoor zeer beperkt, zodat de rek voornamelijk afhankelijk is van de eigenschappen van de yarns zelf. Bovendien worden onze stoffen zoveel mogelijk gebalanceerd en met een grote dichtheid geweven, hetgeen de beperking van rek ook ten goede komt.

Macro opname van een weefpatroon; van linksboven naar rechtsonder
de warpdraden. De yarns van de warprichting gaan op en neer over de yarns van de fillrichting.

Image
Waar de yarns in de warp- en fillrichting nog enige weerstand bieden aan de rek is dat in de biasrichting veel minder goed mogelijk. Hier is de dichtheid van de weefmethode en de coating van de stof dan ook van groot belang voor de bestrijding van rek. Hoe meer de stof gebalanceerd wordt geweven, hoe beter dat ook is voor de beperking van diagonale rek.

In tegenstelling tot de rek in de warp- en fillrichting, kan de diagonale rek zich veel minder goed herstellen. Rek in de diagonale richting is dan ook een belangrijke veroorzaker van vervorming en porositeit.

Voor wat betreft rek is er enorm veel verschil per stof. Er zijn diverse stoffabrikanten die in hun assortiment diverse kwaliteiten stof en afwerkingsvormen hebben, waarbij de rek per stof ook steeds verschillend is. Er zijn dan ook voldoende vliegerfabrikanten die in ťťn vlieger meer dan ťťn soort stof gebruiken. Voor elk vliegeronderdeel de stof met de juiste specificaties.

Rek is zeer vervelend, maar zonder kunnen we niet. De stof is tenslotte zeer licht en de belasting is zeer variabel en soms bijzonder explosief. Deze tegenstrijdigheden worden goed ondervangen door een eigenschap als rek. Vanwege de rek wordt de stof elastisch en is het in staat grote hoeveelheden energie te absorberen. Het is zelfs zo dat de scheurbestendigheid omgekeerd evenredig is aan de stijfheid van de coating. Als de coating harder/stugger wordt, zal niet alleen de rek afnemen, maar ook de scheurbestendigheid.


UV gevoeligheid

Waarschijnlijk is de grootste vijand van onze vliegerstof UV-licht. UV-straling tast de structuur van de vezels aan. Het licht gaat door de volledige stof heen. Het gevolg is dat de stof over de gehele ďdiepteĒ hard en bros kan worden. Ook kan UV-straling de oxidatie aan het oppervlak versnellen. Oxidatie is de reactie van de stof met zuurstof en dit proces wordt behalve door UV-licht ook door hitte, water en zuren versneld. In feite ondergaat de stof een verouderingsproces onder invloed van UV-licht.

De yarns worden al voor het weefproces voorzien van UV-blokkers, maar ook de kleur en de coating van de stof helpen mee om de stof te beschermen. UV-straling tast echter alle materialen aan, dus naast het doek ook de coating. Hierbij is een siliconen coating duidelijk beter bestand tegen UV-licht dan een polyurethane coating.

Voor wat betreft de kleur zijn de ontwikkelingen de afgelopen jaren enorm geweest. Zwart was 15 jaar geleden nog nauwelijks bruikbaar vanwege een slechte UV-bestendigheid, terwijl zwart nu bij veel stoffenfabrikanten juist zeer UV-bestendig is. Hoewel de UV-bestendigheid van kleuren per fabrikant zeer verschillend kan zijn, is een fluorescerende kleur nooit bijzonder UV-bestendig en ook roze staat bij de meeste fabrikanten onderaan de lijst. Wit, wereldwijd de meest verkochte kleur, is doorgaans goed UV bestendig.

De UV-bestendigheid van polyester is beter dan die van nylon,
waardoor de kleuren van deze stof veel langer mooi blijven.
Icarex is daar een goed voorbeeld van:

Image
De UV-bestendigheid van een stof kan gemeten worden. De waarde geeft de mate aan waarin zonlicht effect heeft op de stof en wordt meestal aangeduid met ďUV-resistanceĒ. De UV-bestendigheid van een stof wordt meestal uitgedrukt in de tijd die nodig is om de stof, die aan zonlicht wordt blootgesteld, de helft van zijn breeksterkte te laten verliezen. Er zijn vezels die na 10 weken blootstelling aan zonlicht meer dan 50% van hun sterkte verliezen.

We moeten ons tevens realiseren dat UV-licht relatief kortgolvig is en dus eenvoudig verstrooid. UV-licht is overal; niet alleen in de zon, maar ook in de schaduw.


Stofsoorten

De twee meest gebruikte stofsoorten zijn spinnakerpolyester en spinnakernylon. De basisvezel voor beide soorten is op ongeveer dezelfde wijze gefabriceerd.

Polyester is erg sterk (maar minder sterk dan nylon) en flexibel, heeft minder last van rek dan nylon en is bijzonder waterafstotend. Minder gunstig is de mate waarin de vezel bestand is tegen slijtage. De luchtdichtheid kan door kreuken en zware belasting sneller achteruit gaan dan bij nylon. De UV-bestendigheid van polyester is beter dan die van nylon, waardoor de kleuren van deze stof vaak langer mooi blijven. Het wordt vooral gebruikt bij trickvliegers en ťťnlijners.

Spinnakernylon is zeer slijtvast, relatief voordelig, heeft een hoge flexibiliteit en is zeer sterk. De verhouding tussen het gewicht en de sterkte is bij een nylonvezel gunstiger dan bij een polyestervezel. Ook de UV-bestendigheid is goed, maar minder dan die van polyester. Een nadeel aan nylon ten opzichte van polyester is wel het hoge rekpercentage en de gevoeligheid voor water. Omdat ongecoat nylon eenvoudig water absorbeert en hierdoor uit kan zetten, moet deze stof altijd goed drogen voordat ze wordt opgeborgen.


Ten slotte

Vliegerstof; van licht tot zwaar, van flexibel tot stug, het is duidelijk dat de productie van onze vliegerstoffen hoogwaardige technologie kan worden genoemd en onlosmakelijk verbonden is met de toepassing van de stof. De ontwerper moet rekening houden met de specificaties van de beschikbare stoffen en de stoffenfabrikant zal telkens weer trachten aan de wensen van de ontwerper tegemoet te komen.

Een samenspel, dat in de toekomst nog tot veel schitterende vliegers zal leiden.

Ad Branger, januari 2008


Dit artikel is in 2007 in vier delen in het blad Vlieger gepubliceerd. Het overnemen van teksten of afbeeldingen is niet toegestaan zonder toestemming. In het bijzonder worden de fotoís van fabrieksinstallaties beschermd door auteursrecht. De eigenaar van deze fotoís heeft slechts toestemming gegeven voor publicatie in dit artikel.
Comments: 0 Posted: 30-12-2009, 22:30

Twee van mijn liefdes, vliegers maken en Kenia en haar bevolking, verenigd in ťťnÖ: een Keniaanse vlag in parafoil uitvoering. Het is echt fantastisch om kinderen, die nog nooit een vlieger gezien hebben, binnen enkele minuten te zien spelen met allerhande vliegers. En zonder wind kun je er altijd nog mee gaan rennen; ook dan gaat een beetje vlieger gewoon de lucht in... Hun lol met de vliegers geeft me inspiratie genoeg om nog jaren met vliegers bezig te zijn.

Image

Laat ik voorop stellen dat de applicatietechniek eigenlijk niets voor mij is. Een stuk stof domweg op een ander stuk stof naaien (waar het bij appliceren feitelijk op neer komt) vind ik een erg grove manier van werken. Het zorgt vaak voor kreukels en rimpels in de stof. Ook als het resultaat helemaal perfect strak is, dan is het nog steeds niet de manier waarmee ik graag werk. Bij geen enkel matras heb ik er gebruik van gemaakt en ik zal het op een matras ook in de toekomst niet doen. Sowieso is het werken met allerlei vrolijke motieven, (strip-) figuren en dergelijke op vliegers niet mijn ding. Voor de vlag van Kenia heb ik echter graag een uitzondering gemaakt.

Image

Het bouwen van deze parafoil is een leuk tussendoortje geweest, maar het heeft voor mij weer onderstreept dat ik nog niet toe ben aan het bouwen van ťťnlijners. Het bouwen van een parafoil is niet echt het precisiewerk dat het bouwen van een matras vooral wel is. Het redelijk simpele rechttoe rechtaan naaiwerk is echt niet te vergelijken met het tegelijk naaien van 5 , 6 of 7 lagen stof (D-ribben, compressionstraps, boven- en onderdek, profielen, toomlussen, etc) bij een 3-dimensionaal ontworpen matras of het naaien van de ronding in de neus van een matras of het millimeterwerk in de toming.

Image

De staart is nog in ontwikkeling. Met twee staarten aan de tips bleek de vlieger niet stabiel te vliegen. Hij bleef heen en weer zwenken, maar viel gelukkig niet uit de lucht. Inmiddels heb ik een staart in het midden gemaakt en nog twee kleintjes aan de tips. Dat vliegt erg stabiel en zwenkt bijna niet meer. Ik heb besloten het hier bij te laten. De teststaart, die ik van een stuk afvalstof had gemaakt, kan een definitieve staart worden.

Image

De Kenyan Flag Parafoil is ongeveer 1,80 breed en 1,50 hoog. De oppervlakte is derhalve ongeveer 2,7 m2. De aspect ratio is 1,2.

Image

Al met al heeft de bouw van een relatief eenvoudige, min of meer 2-dimensionale, parafoil veel weg van de manier waarop we halverwege de jaren negentig een matras ontwierpen en bouwden (zonder computersoftware).

Image

De toming bleek ook een heel gedoe. Ik heb de maten zelf moeten bepalen. Dat is begonnen met wat proberen. Maar ik hou niet van los hangende lijntjes en die waren wel volop te zien. Na enkele malen heen en weer naar mijn vliegerveldje gereden te zijn, is het verstelwerk inmiddels achter de rug en ben ik aardig tevreden over het resultaat. Het is toch gelukt om alle 21 toomlijnen tegelijk strak te krijgen. Als het bij meer dan 100 toomlijnen van een matras wel lukt om ze allemaal tegelijk perfect strak te hebben...

Image

...dan moet dat met 21 lijntjes van een parafoil toch ook kunnen...?

Image

De Keniaanse vlag is derhalve klaar om het luchtruim te kiezen. Liefst het luchtruim van Kenia, waar hij in de testfase al gevlogen heeft overigens. Wellicht gaat hij per pakketdienst al dit jaar weer richting Kenia. De organisatie van het Kenia Kite Festival heeft wel interesse. Een Keniaanse vlag als parafoil bleek nog niet op de markt te zijn, maar stond wel op hun wensenlijstje. En anders hoop ik hem, bij leven en welzijn, zelf weer mee te kunnen nemen naar 'mijn' kinderen in Kenia. Wat zullen we weer genieten...! Ik verlang er nu al naar.



Ad Branger, juli 2013

Comments: 0 Posted: 30-12-2009, 22:00

Buggy ontwikkelingen

Een ieder die zelf vliegers of buggyís ontwerpt en bouwt zal bevestigen dat het steeds opnieuw een avontuur is. Het ontwerpen op zich is een weg vol twijfels, plussen en minnen optellen en uiteindelijk keuzes maken. Gaat de knop eenmaal om en start het moment van bouwen, dan is er geen weg meer terug. Vervolgens ben je vaak maanden aan het werk zonder vooraf te weten hoe de vlieger zal vliegen of de buggy zal rijden. Als het resultaat uiteindelijk is zoals je had verwacht of zelfs soms beter dan dat, dan is de voldoening groot.

Peter Lynn stond bijna 20 jaar geleden aan de wieg van de buggy.
Inmiddels zijn er wereldwijd meer dan 10.000 van zijn buggyís geproduceerd.

Image

Verwacht van mij geen uiteenzettingen over RVS of de modernste lastechniek. Daar kunnen anderen veel zinniger dingen over schrijven. Ook heb ik geen enkele ambitie om ooit een buggy te bouwen. Ik hou het bij mijn matrassen, maar als leek op het gebied van buggyís ontwerpen en bouwen kan ik er wel lekker onbevangen over schrijven. Wat ik met dit artikel wil laten zien, is dat de buggyontwerper, net als de matrasontwerper, een flink aantal variabelen heeft waar hij uit moet kiezen. Variabelen die afhankelijk van de toepassing gekozen kunnen worden en allen van grote invloed zijn op de prestaties van de buggy.


Omstandigheden en toepassing

Een belangrijk probleem bij het ontwerpen van een buggy is dat de omstandigheden nooit vast staan. Er bestaat hierdoor in feite geen optimaal ontwerp. Elke situatie vergt in feite een andere configuratie. Hard of zacht strand? Gaan we rechttoe rechtaan racen of wordt het een circuitje? Welke vlieger gaan we gebruiken? Welke buggyrijder (gewicht, lengte, ervaring)? Wat is het gewenste niveau van het comfort?

Een buggyjumper verlangt een totaal andere buggy dan de wedstrijdrijder.
Image

Voor een optimaal ontwerp zou je dus om te beginnen moeten vaststellen wat precies alle omstandigheden en eisen zijn. Terwijl ik dit schrijf besef ik me dat dit in feite ook van toepassing is op het ontwerpen van een vliegerÖ


De wielen

Twintig jaar ontwikkeling van de buggywielen in beeld.
Image

Naast het formaat van de wielen wordt er ook met het aantal wielen druk geŽxperimenteerd. We komen naast de gebruikelijke drie, soms ook twee, vier en vijf wielen op de stranden tegen. Ook de driewielige versie met twee wielen voor en een wiel achter is uitvoerig getest. In Nederland is dat onder andere gedaan door Alan Pereira. Uiteindelijk lijkt de driewielige buggy met de twee wielen achter het meest stabiel en efficiŽnt.

Twee wielen.
Image

Vier wielen.
Image

Vijf wielen.
Image


Banden en bandenspanning

BF-lights op een 0,7 bar in mul zand is prima te doen, maar kom je daarmee op een hard stuk strand dan lever je direct enorm veel snelheid in. Zet je de BF-light banden op het harde strand op een dan misschien ideale 1,2 bar, dan kun je daarmee weer niet vooruit komen in het mulle zand.

We hebben de wielmaten tegenwoordig voor het uitkiezen.
Image

Vaak wordt er gekozen voor BF-full. Die zijn iets minder kritisch v.w.b. bandenspanning. Een bandenspanning van 0,5-0,7 bar is voor een BF-full lekker universeel inzetbaar. Of het strand nu hard of zacht is, met die bandenspanning is altijd goed te rijden. Het mag echter duidelijk zijn dat BF-full banden op een hard en/of nat strand niet altijd de beste combinatie is. Schijfwielen hebben op een hard en/of nat strand immers al voldoende hun voordeel bewezen. Die werken echter weer niet goed in combinatie met een zacht en mul strand. Banden zouden gewoon sneller verwisselbaar moeten zijn. Misschien op een manier zoals je sommige fietswielen in 3 seconden kunt wisselen?

Schijfwielen: op een nat en hard strand
zeer efficiŽnt en bovendien aŽrodynamisch verantwoord.

Image

De bandenspanning is dus van groot belang voor de snelheid en efficiŽntie. De bandenspanning heeft niet alleen een grote invloed op de rolweerstand en de vering, maar ook op de zijwaartse kracht. In plaats van wat meer gewicht toevoegen om de zijwaartse kracht op te vangen zou je bijvoorbeeld kunnen denken aan een iets lagere bandenspanning. Niet te laag, want een hoge snelheid ga je nooit halen met een te lage bandenspanningÖ

Een goede balans en gewichtsverdeling is van groot belang.
Een kilootje meer of minder aan het voorwiel kan de zijwaartse grip al beÔnvloeden.

Image

De bandenspanning zou tijdens het rijden eigenlijk gewoon aangepast moeten kunnen worden aan de conditie van de ondergrond of aan de maat van je vlieger. Ik denk aan de Dakar-rally-trucks of bepaalde militaire voertuigen, die ook vaak voorzien zijn van een systeem waarmee je de bandenspanning gewoon tijdens het rijden kunt aanpassen... of zou zoín systeem duurder zijn dan de hele buggy?


Rillen

Dienen rillen alleen maar als veredelde zandverplaatsers of hebben ze ook nog een functie? Inmiddels weten we uit ervaring dat rillen nuttig zijn. Op een gladde en/of natte ondergrond merk je duidelijk dat je meer grip hebt. Maar hoeveel rillen passen we toe per band en in welke vorm moeten ze gesneden worden? Bovendien is de vraag in welke richting en hoe breed en diep ze gesneden moeten worden.

Rillen dienen voornamelijk voor het verkrijgen van zijwaartse grip. De rillen moeten dus niet in de axiale richting worden gesneden (dit is de richting van de as). Rillen in deze richting gesneden zouden voornamelijk rolweerstand opleveren en weinig bijdragen aan zijwaartse grip. Bij voorkeur worden rillen in de radiale richting gesneden (dit is de richting die loodrecht staat op de as). Op deze wijze zorgen ze wel voor meer zijwaartse wrijving.

De rillen worden in de radiale richting gesneden.
Image

Maken we de ril kaarsrecht of brengen we ze bijvoorbeeld aan in een V-vorm? Ook hier blijkt in de praktijk dat de rechte ril zijn werk het beste uitvoert. De V-vorm klinkt theoretisch interessant, maar een band met V-rillen blijkt zich in de bochten sneller vast te vreten in het zand. Gewoon kaarsrecht is de beste werkwijze. Als het gaat om de afmetingen dan is gebleken dat, om te voorkomen dat we de band ernstig beschadigen, een diepte van ongeveer 2 a 3 millimeter en een breedte van ongeveer 5 millimeter prima functioneert.

En hoeveel rillen is verstandig? Niet teveel, maar ook niet te weinigÖ Als een BF-full voorzien wordt van minimaal 5 rillen heeft dat al een uitstekend effect. Teveel rillen zorgt er voor dat er veel zand wordt opgenomen door de band (gewicht). Een gemiddelde van 5-9 rillen per band is gebruikelijk en werkt uitstekend.

Het profiel op deze banden zorgt voor meer rolweerstand.
Ontwerp: Carlos Fandango (Popeyethewelder)

Image


De achteras

Ik vraag me af of een bredere achteras dan bijvoorbeeld 140 cm altijd maar de snelheid zal verhogen. Natuurlijk is een brede as lekker stabiel, drukt de downwindzijde van de buggy nog wat vaster in het zand (als een soort kiel), kiep je minder snel om en kun je dus (vanwege een toename van de zijwaartse weerstand) de te rijden koers beter volgen, maar het gewicht neemt ook toe. Bovendien nemen de wendbaarheid en aŽrodynamische vormgeving af. Er is dus een grens.

Het kan ook heel goed zonder achteras...
Op deze manier is de breedte ook nog goed instelbaar te maken.

Image

Mogelijk dat AS-velgen uitkomst bieden bij het breder maken van de buggy? Zonder dat de as langer wordt, wordt de buggy wel breder. Bij de AS-banden zit de naaf immers niet, zoals bij een normaal bigfootwiel, in het midden maar aan de zijkant van de band (asymetrisch). Het gevolg is wel een ongeveer 10 cm bredere buggy, maar de as kan gelijk in lengte en gewicht blijven. Let wel op: als voorwiel zijn ze uiteraard niet geschikt met een standaardvoorvorkÖ

AS-velgen op een XX-racer.
Image


In de sneeuw en op het ijs

Natuurlijk zijn de wielen in de winter te vervangen door schaatsen of skies. Juist in Nederland zijn de buggy-ontwerpers zeer creatief en is sneeuw en ijs als ondergrond een uitdaging...

In de sneeuw kunnen we de volledige wielentheorie vergeten.
Image

Jeroen op het ijs...
Image

...met prachtig ontworpen schaatsen.
Image


Het zitje

Zitjes moeten vooral comfortabel zijn, meehelpen aan een goede geometrie, er voor zorgen dat het zwaartepunt laag is en tegen een stootje kunnen. De allereerste zitjes hielden geen rekening met deze eisen.

Je kon er op zitten, maar daar was ook alles mee gezegd.
Image

Het zwaartepunt is wat hoog, maar je zit dan wel op een geweldige zetel...
Image

Zeggen we in Nederland ďbuggyzitjeĒ, dan zeggen we Ivar Jansen.
Dit is een ontwerp van hem in echt leder.

Image

De ontwikkeling van het zitje ten voeten uit: het zitje van de Xxtreme Apexx.
Image


Gewicht en aŽrodynamica

Ik denk dat ontwerpers die werkelijk willen vernieuwen en hogere snelheden willen bereiken met hun ontwerp, het vooral moeten zoeken in een aŽrodynamischer en lichter model van de buggy. Zwaar, breed en dikke banden horen toch meer thuis in de Formule 1, met zware motoren als krachtbron? Wij moeten het hebben van de wind. Dan is elk onnodig grammetje er ťťn teveel.

In theorie en op papier kan het vele malen aŽrodynamischer.
Image

Is dat ver weg?
Er wordt al wel mee geŽxperimenteerd...

Image

... en mee gereden!
Maart 2010: Steve Gurney in Nieuw Zeeland.

Image

Ik ben wel benieuwd hoeveel invloed de opwaartse kracht van de aŽrodynamische neus van deze buggy zal hebben op het rijgedrag. Door die aŽrodynamische kuip wordt de luchtstroom over de voorzijde van de buggy namelijk versneld. Hierdoor ontstaat daar een opwaartse kracht. Die opwaartse kracht zal bij een snelheid van 60 km/uur niet noemenswaardig zijn, maar verdubbel je die snelheid, dan wordt de opwaartse kracht wel vier maal zo hoog. De buggy zal dan nog steeds niet de lucht in gaan, maar het zou me niet verbazen dat de vormgeving van de aŽrodynamische kuip de grip, en dus het stuurgedrag, van het voorwiel bij 125 km/uur wel zal beÔnvloeden.
Een beetje neerwaartse druk (downforce) aan de voorzijde kan misschien geen kwaad. Dit zou je kunnen bereiken door een deel van de onderzijde dicht te maken (ventury-effect) of door een soort van voorvleugel te monteren. Lukt dat allemaal niet, dan is het misschien wel verstandig om een setje gewichten ten behoeve van het voorwiel in de buurt te houden. Maar mogelijk is het extra gewicht van de kuip voldoende om de opwaartse kracht te compenseren.

Bij het strandzeilen is men al veel verder met de techniek.
Hier de bijzonder aŽrodynamisch vormgegeven Greenbird.

Image

Op 26 maart 2009 werd op het Ďdryí Lake Ivanpah (California) de hoogste snelheid ooit behaald met een slechts door de wind aangedreven landvoertuig. De Ďzeilwagení Ecotricity Greenbird, bestuurd door de Engelsman Richard Jenkins, behaalde een snelheid van maar liefst 202.9 km/uur.

Image

Bijna een jaar later wordt de hoogste snelheid ooit in een buggy gereden door een Nederlander!
De feiten:
Datum: 30 maart 2010
Buggyrijder: Arjen van der Tol
Buggy: Xxtreme Apexx
Wielen: schijfwielen van Haan wheels
Vlieger: Peter Lynn Vapor 2.7
Snelheid: 133,4 km/uur (82,9 m/h)
Locatie: Ivanpah Dry Lake at Primm (California) tijdens NABX 2010

Arjen van der Tol: hoogste snelheid ooit in een buggy gereden (133,4 km /uur)
Image


Constructie en materiaal

Natuurlijk, we moeten niet vergeten dat we bij onze sport te maken hebben met zijwaartse krachten. Op koers blijven is voor een flinke snelheid erg belangrijk en daar heb je juist weer wat gewicht voor nodig (we hebben immers geen zwaard of kiel), maar de ďuniversele zware racebuggy met bigfootsĒ, zoals we in Nederland doorgaans gebruiken, is lang niet onder alle omstandigheden het meest efficiŽnt v.w.b. snelheid.

De koersvaste tank; het gewicht (60 kilo) valt ten opzichte van de
meeste racebuggyís nog wel mee (ontworpen en gebouwd door Harry Taskin).

Image

Er zal een optimale verhouding bedacht moeten worden tussen de beste weerstand tegen zijwaartse krachten en de rolweerstand die dat met zich meebrengt. Hoe dan ook: een zware buggy op een zacht en mul strand komt de snelheid naar mijn idee, vanwege een toename van de (rol-) weerstand, niet per definitie ten goede.

Probeer het zwaartepunt van de buggy zo laag mogelijk te maken en laat de buggyrijder zo laag mogelijk in zijn buggy zitten. Naast stabiliteit is een bijkomend voordeel dat hiermee het punt waarop de vlieger zijn kracht overbrengt op de buggy lager wordt. Dat is gunstig, want hoe lager de vlieger in het windvenster staat, hoe meer kracht hij kan leveren.

Om een laag buggygewicht te bewerkstelligen moet er in de toekomst misschien wel gebruik gemaakt gaan worden van een carbonframe en/of een monocoque constructie in plaats van een RVS-frame. In plaats van een zwaar stalen frame kan deze monocoque constructie zelf het gewicht van de buggy dragen. Een carbon-monocoque kan behalve licht ook bijzonder stevig en aŽrodynamisch verantwoord worden uitgevoerd. Wie zal het zeggen? Een dergelijke ontwikkeling zal de volledige configuratie en geometrie van een buggy opnieuw op zijn kop zetten, want hoe houden we een zoín lichte constructie op koers?

Bij een carbon-monocoque hebben we het lasapparaat niet meer nodigÖ
Image

Of gaan we liever voor hout?
Image


Ten slotte

Misschien moeten we niet zo zeer streven naar topsnelheden (gezien het behoud van locaties ben ik sowieso geen voorstander van topsnelheden op onze stranden), maar moeten we meer streven naar meer en ontspannen kilometers die je met veel plezier op een dag kan maken. Daar komt ongetwijfeld weer een totaal ander ontwerp uit (denk alleen al aan vering) dan wanneer we puur voor snelheid gaan.

Vering maakt de buggy niet sneller, maar wel iets comfortabeler.
Image

De ontwikkelingen bij professionele buggyfabrikanten staan op een erg laag pitje. Op zich niet onlogisch, want het is natuurlijk maar een marginale markt. We moeten onze hobbymatige ontwerpers en zelfbouwers van buggyís dus koesteren, want waar zouden we zijn zonder vakmensen als Ruud van Engelen, Jeroen Potters, Harry Taskin en Marco Buter? Zij hebben in de afgelopen jaren de mooiste buggyís ter wereld op onze stranden gezet.

Xxtreme Apexx: ontworpen door Ruud van Engelen
Image

Protask: ontworpen door Harry Taskin
Image

Geinspireerd door de hierboven vermelde heren staan er gelukkig ook weer nieuwe buggybouwers en ontwerpers op. Martin Faber is een voorbeeld van iemand die de afgelopen 2 jaar is uitgegroeid tot een Nederlandse buggybouwer van formaat. Hij is vast van plan de ontwikkelingen op het gebied van buggytechniek voort te zetten. De Propex Grinder is een buggy van zijn hand met veel invloeden van de Protask en de Xxtreme Apexx. Ik wacht met veel interesse verdere ontwikkelingen van hem af.

Propex Grinder: ontworpen door Martin Faber.
De invloed van de Protask en Apexx is duidelijk zichtbaar.

Image

Net als in de vliegerwereld gaan de ontwikkelingen meestal erg traag. Dat is naar mijn mening geen reden om maar stil te blijven staan. Bekijk je de ontwikkelingen namelijk over meerdere jaren, dan zijn de verschillen vaak wel erg groot. Vele kleine stapjes vormen dan toch een grote. Hoe dan ook, we zijn hen veel dank verschuldigd. We mogen slechts hopen dat er veel mensen bezig blijven op het gebied van de ontwikkeling van de buggy. Al die mensen die zelf hun buggyís en vliegers ontwerpen en bouwen zijn voor mij in elk geval een grote inspiratiebron!

De Dominator 4; bijzonder fraai en inventief ontwerp
van de Engelsman Carlos Fandango (Popeyethewelder)

Image

Het ultieme buggyplezier prachtig in beeld gebracht door Mark Meisner.
Image


Ad Branger, november 2008

Laatste toevoeging: 10 april 2010


De Engelse vertaling van deze tekst staat hier. Met dank aan Carlos Fandango voor de vertaling.

Comments: 0 Posted: 30-12-2009, 20:32

Tyro 1.0

Plotseling had ik de behoefte om eens een lekker eenvoudig matras te maken. Tegen al mijn principes in wilde ik dat nu eens snel voor elkaar hebben zonder stil te staan bij alle negatieve gevolgen die dat op het eindresultaat zou kunnen hebben.

Image

Dus geen lastig design op het boven- en onderdek, geen genaaide toomlijnen (knopen dus, brrr...), geen D-ribben, geen 6 vierkante meter, geen compressionstraps, geen profielen die op allerlei plaatsen verstevigd zijn, geenÖ etc. En voor wat betreft het materiaal heb ik vooral gebruik gemaakt van restjes stof en toomlijn die ik nog had liggen. Low budget, low time, low everythingÖ Wat moet dat worden? Misschien is het wel leuk als die vlieger ook nog een doel dient. Het zou mooi zijn als hij lekker simpel te vliegen is. Dus vooral leuk en bruikbaar voor iedereen die nog nooit een 4-lijner heeft vast gehad. In die categorie had ik nog niet eerder een matras gemaakt, dus was het toch nog een soort van spannend voor meÖ Met Surfplan heb ik een ontwerpje gemaakt met een lage aspect ratio, geen D-ribben, alle profielen getoomd en vooral geen raceprofiel. Bouwen maar. En dan is er ineens een Tyro 1.0Ö

Image

Al met al heb ik gemerkt dat er met deze kleine afmetingen en deze specificaties toch enkele andere wetten gelden dan bij grotere en efficiŽnte racematrassen. Met name op het gebied van de skintension en de strakke lijn in de leading edge werkt het net allemaal iets anders. Leerzaam dus. Hoe dan ook is het resultaat dat de Tyro 1.0 een lekker makkelijk en razendsnel vliegertje is geworden van slechts 1 vierkante meter. Het plan is om er nog een paar iets grotere uitvoeringen van te maken. Ik denk aan twee maten tussen 2 en 3 vierkante meter. Die zijn dan voor de harde wind ook nog geschikt voor in de buggy. Vanwege het gebruik in de buggy moeten ze een iets hogere AR krijgen (een AR van ongeveer 3.8 maximaal), weer een paar D-ribben krijgen en wel weer iets verstevigd worden zo hier en daar. Ze moeten wel lekker snel te bouwen blijven, zodat ik ze mooi af en toe tussen andere grotere projecten door kan laten lopenÖ

Image



Ad Branger, augustus 2011

Comments: 0 Posted: 29-12-2009, 23:58

Passion 6.2


De Passion 6.2 is een logisch vervolg op de Passion 4.0 en zal ook zeker niet mijn laatste Passion matras zijn. De Passion 6.2 is, net als de kleinere 4.0, uiteraard weer een echte buggymatras geworden. Een belangrijk doel bij het ontwerp en de bouw was ook nu weer om het geheel er 'strak' uit te laten zien.

Image


Leading edge

Image

Image

Trailing edge

Image


Canopy curve

Image


Onderdek

Image

Image


Bovendek

Image

Image


Compression straps

Ook in dit matras heb ik weer uitgebreid gebruik gemaakt van compression straps (55 stuks). Ze zijn aangebracht ter hoogte van de B- en C-lijnen en tevens nog een rij tussen de C- en D-lijnen. Ze leveren een belangrijke bijdrage aan het in vorm houden van de vlieger. Op onderstaande foto zijn ze goed zichtbaar.

Image


Toming

Image

Image

Hieronder zijn de 'dirt-outs' goed zichtbaar die ik in beide tipcellen gemaakt heb.

Image


Enkele specificaties:

Enkele verschillen van de 6.2 ten opzichte van de 4.0 zijn de iets hogere aspect ratio van de Passion 6.2, een iets groter aantal cellen en relatief gezien heb ik wat minder toomlijn gebruikt. Het profiel is in de basis weliswaar gelijk gebleven, maar bij de 6.2 wel iets dunner geworden.

Oppervlakte (flat): 6.2 vierkante meter
Aspect Ratio (flat): 5.25
Aantal cellen: 33
Wingspan: 5,70 meter

Image



Ad Branger, 17 augustus 2011

Comments: 0 Posted: 29-12-2009, 14:50

EfficiŽntie en snelheid

Racematrassen zijn enorm populair en niet in de laatste plaats omdat ze garant zouden staan voor topsnelheden. De topsnelheid van een intermediate matras zal inderdaad nooit uitkomen boven die van een racematras met dezelfde oppervlaktemaat, gelijkblijvende windkracht en onder dezelfde omstandigheden, maar de uiteindelijke prestatie en snelheid van een vlieger ligt natuurlijk niet alleen aan de vlieger.

Belangrijke factoren als de wind (vlagerig of constant, veel of weinig), het strand (mul of een keiharde plaat), de buggy (gewicht, banden, etc.) spelen ook een grote rol. En misschien wel de grootste rol spelen je buggykwaliteiten. Werkt ťťn van deze factoren niet mee, dan kun je een goede prestatie of een hoge snelheid wel vergeten. Een verandering van je vliegerkeuze zou dan wel eens uitkomst kunnen bieden.

Het is verder een feit dat een racematras of een intermediate matras pas echt zijn kwaliteiten kan laten zien in lastige situaties. Denk aan hoog aan de wind of downwind rijden. Bij het rijden van een rakje op halve wind is het verschil in kwaliteit tussen deze twee categorieŽn al heel wat minder duidelijk waar te nemen.

Schijfwielen kunnen onder bepaalde omstandigheden de efficiency van de buggy-vlieger
combinatie positief beÔnvloeden. (Benjamin Bartholomeus, Europees kampioen 2007, Pembrey).

Image


Lift/drag ratio of glijgetal

Welke theoretische factoren zijn nu van invloed op de snelheid van een vlieger bij het gebruik ervan in de buggy? Kort gezegd komt het neer op de verhouding tussen de hoeveelheid liftkracht (L=lift) en de hoeveelheid weerstand (D=drag). Bij paragliders en vliegtuigen worden ook vaak de termen glijgetal of finesse in plaats van L/D ratio gebruikt. De getallen zijn echter exact hetzelfde.

Een glijgetal van 40 of 1:40 voor een zweefvliegtuig betekent dat het zweefvliegtuig over een lengte van 4000 meter 100 meter zal dalen. Om dat glijgetal te kunnen bereiken zal de drag van dat zweefvliegtuig 40 maal kleiner moeten zijn dan de lift. Zijn L/D ratio is dan ook 40.

De Airwave Magic FR3, 5,5 kg stof en lijnen, barstensvol techniek, heeft een
Aspect Ratio van 8.0 (geprojekteerd 5.5) en een glijgetal van maar liefst 11.9.

Image

De Lift/Drag ratio bepaalt ook hoe efficiŽnt een vlieger is. Als we de volledige formules voor zowel de liftkracht als de drag invullen, dan zien we dat bijna alle factoren van die formules tegen elkaar weg te strepen zijn. Het komt er uiteindelijk op neer dat de L/D ratio gelijk is aan de verhouding tussen de liftcoŽfficiŽnt en de dragcoŽfficiŽnt. Hoe hoger de L/D ratio, hoe efficiŽnter de vlieger is, des te sneller hij kan vliegen. Die waarde is afhankelijk van veel factoren. Het zijn allemaal factoren die invloed hebben op de liftcoŽfficiŽnt en de dragcoŽfficiŽnt. Sterker nog, ze hebben altijd tegelijkertijd invloed op zowel de een als de ander.


De belangrijkste factoren voor de Lift/Drag ratio

1. Aspect Ratio

Een zeer belangrijke parameter is de Aspect Ratio. Een hogere AR geeft allereerst minder geÔnduceerde weerstand. Maar de AR heeft ook invloed op de liftcoŽfficiŽnt. Als de AR hoger wordt, dan zal de liftcoŽfficiŽnt ook groter worden. Het gevolg is dat de L/D ratio zal stijgen.

Jojo RM+ serie met een hoge Aspect Ratio van 5.2-5.5.
Image


2. De vorm en dikte van het profiel

De tweedimensionale vorm van het profiel, de dikte, de locatie van het dikste punt en vooral het verloop van de camberlijn zijn van grote invloed op zowel de liftcoŽfficiŽnt als de dragcoŽfficiŽnt. Ook de driedimensionale vorm van het profiel, in feite de platte vorm van de vlieger (elliptisch, rechthoekig, etc.) heeft een sterke invloed op de L/D ratio. In theorie is een dun en symmetrisch profiel in een elliptisch gevormde vlieger het meest efficiŽnt. Het zal duidelijk zijn dat daar ook nadelen aan verbonden zijn. De gevoeligheid voor stallen neemt toe, de stabiliteit kan beter, etc. Voegen we omwille van de stabiliteit echter meer reflex toe aan de camberlijn, dan zal de maximale liftcoŽfficiŽnt afnemen en de dragcoŽfficiŽnt licht stijgen. Een lagere L/D ratio is het gevolg.

Profieldikte en hoeveelheid camber zijn van invloed op de L/D ratio.
Image


3. Weerstand algemeen

Denk hierbij aan alle factoren die de weerstand beÔnvloeden. Dus behalve de geÔnduceerde weerstand ook de vorm- en wrijvingsweerstand van het profiel, de toming, de lijnen, etc. Het spreekt voor zich dat de efficiŽntie zal toenemen als de weerstand zal dalen.


4. De invalshoek

De invalshoek is voor een gunstige L/D verhouding van groot belang. De invalshoek zal bij de eerste graden de L/D ratio flink laten stijgen. Afhankelijk van de vlieger en zijn profiel zal de L/D ratio vervolgens bij een invalshoek vanaf ongeveer drie tot vier graden enorm dalen. De invalshoek moet dus vooral niet te groot zijn, maar helemaal nul is (afhankelijk van het profiel) ook niet de meest efficiŽnte werkwijze.
We merken dit in de buggy heel goed. Het aanhalen van de remlijnen zal er bij veel racematrassen toe leiden dat er een kleine hoeveelheid extra power wordt geleverd. In feite verandert de werkelijke (of geometrische) invalshoek hierdoor niet, maar het camber van het profiel wordt door het aanhalen van de remlijnen wel iets groter. Het vergroten van het camber heeft tot gevolg dat de aŽrodynamische invalshoek groter wordt. Door de remlijnen iets aan te halen, zorg je bij veel racematrassen voor de piek in de L/D ratio.

Een grafiek die de piek in L/D ratio van een zweefvliegtuig toont.
Bij een iets grotere invalshoek daalt de efficiency snel.

Image


Hoe efficiŽnt zijn onze vliegers?

Als we de bovenstaande factoren bekijken in het licht van de eigenschappen van onze vliegers, zal het duidelijk zijn dat racematrassen als de Jojo RM+ of de Ozone Yakuza meer eigenschappen bezitten die de efficiŽntie ten goede komen dan intermediate matrassen als de Peter Lynn Reactor of een U-Turn Butane.
Maar in feite zijn onze vliegers op aŽrodynamisch gebied helemaal niet erg efficiŽnt. Een beetje racematras komt slechts aan een L/D ratio van ongeveer vijf tot zeven. Vergelijken we dit getal met dat van een paraglider (7-11), een Boeing 737 (15-17) of een zweefvliegtuig (40-60), dan komen die er met hun L/D ratio een stuk beter van af.

Onze vliegers worden weliswaar steeds efficiŽnter, maar door de combinatie met een buggy wordt de totale efficiŽntie van die combinatie negatief beÔnvloed. Door de enorme weerstand van de buggy en de buggyrijder zal de efficiŽntie van de combinatie vlieger/buggy voorlopig nog ver achter blijven bij wat de vliegers solo in huis hebben.

De Schempp Hirth Nimbus 3D met een AR van 35,9 heeft een L/D ratio van 57.
Image


EfficiŽntie en de relatieve snelheid van de buggy

Een buggy is in staat om harder te rijden dan de snelheid van de werkelijke wind. Deze relatieve snelheid is afhankelijk van de efficiŽntie van de combinatie buggy en vlieger, maar uiteraard ook van allerhande externe factoren zoals ik ze genoemd heb (buggykwaliteiten, strand, etc.). Op dit moment ligt de maximale relatieve snelheid ergens tussen de 2.0 en 2.4. Dat wil zeggen dat we onder optimale omstandigheden maximaal 2.4 maal de snelheid van de werkelijke windkracht kunnen behalen.

In de praktijk wordt een factor van 2.4 met een buggy echter zelden behaald. Zelfs bij de recordsnelheid van Arjen van der Tol op het Ďdryí Lake Ivanpah in april 2009 met de Libre Spirit 3.3 bleef de factor onder de 2.0 steken. De windsnelheid, voor zover bekend, lag tussen de 65 en 75 km/uur en de recordsnelheid kwam uit op 124 km/uur. De bijbehorende factor komt dan uit op 1.7 tot 1.9.
Die 2.4 is op dit moment misschien nog een theoretisch maximum voor in de buggy, maar het getal zal in de toekomst ongetwijfeld hoger worden. Zowel de buggybouwers als vliegerontwerpers zijn er druk mee bezig om dat getal omhoog te krijgen.

Dat de wind tot meer in staat is, bewijzen de efficiŽntere strandzeilwagens en zeilboten al jaren. Die hebben al geen moeite meer met een getal van rond de 3.0 en zelfs hoger. Op 26 maart 2009 werd op het dry Lake Ivanpah (California) de hoogste snelheid ooit behaald met een slechts door de wind aangedreven landvoertuig. De Ďzeilwagení Ecotricity Greenbird, bestuurd door de Engelsman Richard Jenkins, behaalde een snelheid van maar liefst 202.9 km/uur. De windsnelheid is van dat moment niet exact bekend, maar hij wordt geschat op ongeveer 55 km/uur. De bijbehorende factor komt dan uit op 3.7.

Ecotricity Greenbird: 202,9 km/uur zonder 1 druppel benzine...
Image

In onderstaande grafiek zie je met een rode lijn de relatieve snelheid van een bepaalde zeilboot aangegeven ten opzichte van de snelheid van de werkelijke wind. Op de X-as wordt met de letter β de hoek aangeduid tussen de koers van de boot en de schijnbare wind. Hierbij is de Vsmax de maximale snelheid van de zeilboot (Velocity Sailcraft maximaal) en de Vt de snelheid van de werkelijke wind (Velocity True wind). Als de zeilboot efficiŽnter wordt, zal de hoek β kleiner kunnen worden en wordt de relatieve snelheid ten opzichte van de werkelijke wind hoger. Een getal van 3.0 is voor deze zeilboot prima haalbaar.

De rode lijn geeft de relatieve snelheid weer als functie van de hoek β
(β = hoek tussen de koers van de zeilboot en de schijnbare wind).

Image


Een ander licht op efficiŽntie

Racematrassen zijn in de basis efficiŽnter dan intermediate matrassen. Dat heeft zowel voor- als nadelen. Hieronder wordt de invloed belicht die een hoge efficiŽntie heeft op de trekkracht, de stabiliteit, de gekozen maat en de mogelijkheid om met een dergelijke vlieger te kunnen springen.


1. EfficiŽntie en trekkracht

Gezien de relatief lage efficiŽntie van onze vliegers valt er nog wel iets te winnen in de toekomst. Maar willen we dat wel? Er is namelijk bij de efficiencytheorie wel een maar: de vlieger kan ook te efficiŽnt zijn. De buggy heeft namelijk veel weerstand, er is dan ook veel kracht nodig om de buggy voort te bewegen. Bij het buggyrijden hebben we te maken met het fenomeen schijnbare wind. De combinatie buggy-vlieger zal altijd een aan-de-windse-koers rijden ten opzichte van de schijnbare wind (behalve op een koers waarbij je de wind precies in de rug hebt). Het gevolg is dat de vlieger altijd in de buurt van de rand van het windvenster staat.

Nadeel van de rand van het windvenster is dat daar minder liftkracht zal worden opgewekt. Het is mogelijk dat die liftkracht daar te weinig is om de buggy bij het hoger aan de wind rijden nog voldoende vooruit te kunnen krijgen. Als de vlieger efficiŽnter wordt, zal zijn windvenster ook groter worden. Hoe groter het windvenster, des te minder windkracht aan de rand van dat venster. Minder windkracht zorgt voor minder liftkracht. Die kracht zou weleens tekort kunnen schieten om de buggy voort te bewegen.

Dit effect zie je heel goed in de kitesurfwereld. Een kiteboard heeft nog meer weerstand in het water dan onze buggyís op het strand. Er is erg veel trekkracht nodig om zoín kiteboard voort te trekken en hem hoogte te laten lopen. Het is dan ook heel goed mogelijk dat je met een minder efficiŽnte vlieger uiteindelijk beter hoogte kan lopen dan met een heel efficiŽnte vlieger. De te efficiŽnte vlieger is niet meer in staat om de trekkracht op te brengen die nodig is om het kiteboard hoog aan de wind te laten varen. Dat lijkt tegenstrijdig met de efficiŽntietheorie. Het is een mooi voorbeeld van een verschil tussen de theorie, waarbij efficiŽnter altijd beter lijkt, en de praktijk, waarbij gewoon domme kracht nodig is om de weerstand te overwinnen.

Een kitesurfer heeft relatief veel weerstand op het water.
Image


2. EfficiŽntie en stabiliteit

Opperste efficiŽntie blijkt dus niet altijd een heilig moeten. Denk hierbij ook aan de geringere stabiliteit van een racematras.

De zelfbouw Warp 5.7 uit 1998/1999 van Gene Matocha is een mooi voorbeeld van een zeer efficiŽnt matras waar gewoon moeilijk mee te rijden was. Alle eigenschappen waren aanwezig om hem efficiŽnt te laten zijn. Het al zeer dunne profiel, met een hoogte van 15,5%, werd ook zeer dun gehouden door gebruik te maken van maar liefst 48 cellen. Verder een AR van 4.8 en de warp werd gebouwd met 31 grams Icarex. Helaas bleek hij in de bocht nauwelijks in de lucht te houden, downwind bijna onmogelijk te gebruiken en was hij zeer gevoelig voor vlagerige wind.

In feite is die stabiliteit de belangrijkste reden dat buggyrijders met een groot hart met windkracht acht liever een kleine Buster, Joy of tegenwoordig een Reactor pakken dan een Jojo RM+ van twee meter met een AR van 5.2Ö

Lees hier meer over racematrassen en stabiliteit.

De Warp, zeer efficiŽnt, maar niet eenvoudig om mee te rijden.
Image


3. EfficiŽntie en het verschil in gegenereerde kracht

Een intermediate matras is voor wat betreft zijn kracht niet helemaal te vergelijken met een racematras. Je zou kunnen zeggen dat er in een racematras een zwaardere motor zit dan in een intermediate matras. Vanwege een betere L/D ratio zal de racematras niet alleen beter in staat zijn hoog aan de wind te kunnen vliegen, maar ook minder moeite hebben met het ontwikkelen van een hoge snelheid. Een hogere snelheid betekent ook een hogere liftkracht. De liftkracht neemt immers evenredig toe met de snelheid in het kwadraat.

Een gevolg van dit feit is dat je de maatvoering niet een op een kunt vergelijken. Een vier meter racematras is krachtiger dan een vier meter intermediate vlieger. Voor een goed vergelijk in kracht en prestatie heb je misschien wel een vijf meter intermediate nodig.

Een intermediate van een bepaalde maat kun je zodoende nog bij een hogere windkracht gebruiken dan een racematras met dezelfde maat. Je zou ook kunnen zeggen dat je met een racematras bij een oplopende windkracht dus eerder overpowered bent dan met een intermediate van dezelfde maat. Andersom kun je een racematras van een bepaalde maat al bij een lagere windkracht gebruiken dan een intermediate met dezelfde maat.

Een Reactor van 2 meter is langer te houden dan een RM+ van 2 meter.
Image


3. EfficiŽntie, de maat vlieger en koersvastheid

Een grotere uitvoering van een gelijkblijvend model vlieger zal een hogere liftkracht genereren. De zijwaartse kracht die door een te grote vlieger ontstaat heeft als gevolg dat je zal afvallen. Bij verschillende koersen heeft dat een verschillend effect. De hoogste efficiŽntie en snelheid bereik je op een koers die zich bevindt op ongeveer 110į ten opzichte van de wind.

Op alle koersen die hoger aan de wind zijn dan deze ďhoogste-snelheid-koersĒ zal het afvallen, als gevolg van een te grote vlieger, er voor zorgen dat de snelheid zal toenemen. Dat versnellen gaat slechts door tot je afgevallen bent tot aan de ďhoogste-snelheid-koersĒ. Ben je daar echter voorbij, dan zal de snelheid weer afnemen. Omdat je met een te grote vlieger de ďhoogste-snelheid-koersĒ niet kunt vasthouden zal je niet in staat zijn om naar de "hoogste snelheid" te accelereren. Hoe dan ook zal een te grote maat vlieger in alle gevallen dus een sterk verminderde koersvastheid van de buggy veroorzaken. Een te grote maat vlieger zal op deze manier altijd minder efficiŽnt werken.

Bijkomend risico is dat de vlieger, zeker in handen van onervaren buggyrijders, een oncontroleerbare en dus gevaarlijke situatie opleveren. Aan de rand van het windvenster is het misschien nog allemaal te doen, maar zodra de te grote vlieger naar het midden van het windvenster opschuift kan de situatie oncontroleerbaar worden.

De hoogste efficiŽntie bereik je op een koers die zich bevindt
tussen halve wind en ruime wind.

Image


5. EfficiŽntie en het vermogen om te accelereren

Hoe hoger de efficiŽntie van een matras, hoe meer meters er nodig zijn om de uiteindelijke topsnelheid van de vlieger-buggycombinatie te halen. Met een intermediate matras kun je bij een lagere snelheid en/of op kortere afstanden in theorie veel sneller accelereren. Dit sneller accelereren op lage snelheden en kortere afstanden heeft wel gevolgen voor de topsnelheid. Vanwege een toenemende vorm- en wrijvingsweerstand (parasitaire weerstand) en een minder gunstige geÔnduceerde weerstand zal de topsnelheid van een intermediate matras lager zijn. Bijkomend nadeel van een minder efficiŽnt matras op een hoge snelheid kan zijn dat je sneller overpowered raakt en hierdoor de ideale hoek met de wind (ongeveer 110 graden) niet kan aanhouden.

Om zijn maximale prestatie te kunnen leveren heeft een zeer efficiŽnt matras dus meer ruimte nodig dan een intermediate matras. Het is daarom niet verwonderlijk dat er in buggywedstrijden soms bijzonder goede resultaten bereikt worden met intermediate matrassen. Bij het vele bochtenwerk en de relatief korte rakken zijn deze vliegers in de praktijk nu eenmaal vaak beter in staat sneller te accelereren dan hun efficiŽntere broers.

Buggywedstrijd met korte rakken? Een intermediate is zo gek nog nietÖ
Image


6. EfficiŽntie en springen

Kun je met een efficiŽnte vlieger goed springen? Vliegers die erg efficiŽnt zijn, zijn dus ook snel. Ze zijn zo vlot, dat ze ook snel aan de rand van het windvenster staan. Daar is hun trekkracht weer veel minder. Zo lang je ze maar in het midden van het windvenster weet te houden, zou je er best goed mee kunnen springen. Dat is echter bijzonder lastig. Hierdoor zijn ze niet of in elk geval veel minder geschikt om mee te springen.

Vliegers die in verhouding erg veel drag hebben zijn ook niet bijzonder geschikt. Denk aan een Nasawing: heel veel drag, heel veel trekkracht, maar door die drag totaal niet efficiŽnt en dus relatief langzaam. Helaas ook niet de ultieme vlieger om mee te springen.

Voor wat betreft efficiŽntie moeten we ergens in het midden uit zien te komen. Ze moeten lekker veel lift hebben maar ook genoeg drag om te voorkomen dat ze te snel worden. Denk bijvoorbeeld aan een Blade of een Crossfire. Lekker stabiel en geschikt om mee te springen. Nog mooier wordt het als de vlieger depowerbaar is zoals veel Arc-achtige vliegers, de Ozone Acces, veel Flysurfer modellen, etc. Dan wordt het springen veel beter controleerbaar. Met depower kun je op het juiste moment immers prima de hoeveelheid kracht en snelheid regelen.

Lees hier meer over springen met een vlieger.


Ten slotte

Belangrijkste nadeel van zeer efficiŽnte vliegers is dat ze minder stabiel zijn. Het vereist een hogere mate van oplettendheid en kwaliteit van de buggyrijder om er goed mee te kunnen rijden. Het voordeel is dat er hoger mee aan de wind te rijden is en dat ze wat betreft snelheid een versnelling meer in huis hebben dan intermediate matrassen. Bij vlagerige wind, downwind rijden en weinig buggy-ervaring is een racematras niet altijd de beste keus.

Intermediate matrassen zijn door hun eigenschappen minder efficiŽnt en zullen het met name bij het hoger aan de wind lopen minder goed doen dan racematrassen. Voordeel is wel dat ze merkbaar stabieler zijn, wat vooral bij veel en/of vlagerige wind een gunstige eigenschap is. Een stuurfout wordt met een dergelijke vlieger minder snel afgestraft. Zeker voor minder ervaren buggyrijders een prima alternatief.

Het maken van een keuze tussen een racematras en een intermediate werd op treffende wijze samengevat door een mooie uitspraak van Michel Dekker: ďIk durf wel te beweren dat 50 procent van de mensen die zogenaamde racematten kopen, beter af zouden zijn met een intermediate. Een vlieger moet je niet bang maken, je moet er het maximale uit kunnen halen. Als je denkt dat bereikt te hebben, moet je overstappen.Ē

Ad Branger, oktober 2007

Laatste toevoegingen: april 2009



Dit artikel is in 2008 in het blad Vlieger gepubliceerd. Het overnemen van teksten of afbeeldingen is niet toegestaan zonder toestemming.
Comments: 0 Posted: 29-12-2009, 10:08

Weer En Wind Op De Buggylocatie's

Naast bekende weersites als buienradar.nl, KNMI en windguru behoren de sites van windfinder en yr.no ook zeker tot mijn favorieten. Windfinder vanwege zijn mooie terugblik op de windkracht in de afgelopen uren en yr.no vanwege het duidelijke overzicht van temperatuur, neerslag en wind in de komende 48 uur. Hieronder een overzicht van het weer op onze belangrijkste buggylocatie's aan de kust.


Texel de komende 48 uur

Image


IJmuiden de komende 48 uur

Image


Oostvoorne de komende 48 uur

Image


Ouddorp de komende 48 uur

Image


Brouwersdam de komende 48 uur

Image


Wind in de afgelopen uren

En dan kom je síavonds thuis en denk jeÖ ďwat voor windkracht zou ik nu hebben gehad vandaag?Ē. Weersites voldoende op het internet. Een website die echter ook een korte geschiedenis weergeeft van de wind in de afgelopen uren is een stuk moeilijker te vinden. Met dank aan windfinder.com kun je even terugkijken naar de windkracht op de belangrijkste buggylocaties aan onze kust. Helaas worden lang niet alle buggylocatie's voor wat betreft de windhistorie goed bijgehouden. Daarom worden hieronder ook enkele locatie's vermeld, die zich weliswaar in de buurt van een buggylocatie bevinden, maar waar het buggyrijden zelf niet wordt toegestaan.


* Terschelling


* Vlieland


* Den Helder


* IJmuiden


* Hoek van Holland


* Ouddorp


* Oostende


* Koksijde


* Calais



Uitleg windpijlen

De wind waait uit het westen
met 75 knopen:

Image

De wind waait uit het noord-oosten
met 25 knopen:

Image

De wind waait uit het zuiden
met 5 knopen:

Image

Zo goed als geen wind
Image

Image


Bronnen: Windfinder.com en yr.no

Ad Branger, 22 november 2009
.
Comments: 0 Posted: 28-12-2009, 12:21

Dyneema

Vliegerlijnen worden tegenwoordig voornamelijk gemaakt van Dyneema. Dyneema is een geregistreerd handelsmerk van DSM en behoort met Spectra van Performance Fibers tot de groep zogenaamde ďhigh modulus polyethyleneĒ vezels. Het is de sterkste vezel ter wereld als we de gewichtsbasis als uitgangspunt nemen. Op die manier bekeken is het 15 maal sterker dan staal.

De belangrijkste eigenschappen van het in 1979 in Heerlen (!) uitgevonden Dyneema zijn de relatief zeer lage rek (minder dan 3%), zeer hoge breeksterkte en het lage gewicht. Verder is Dyneema net als Spectra zeer glad. Vanwege al deze gunstige eigenschappen is Dyneema voor ons de ideale vliegerlijn. Toch heeft Dyneema ook enkele minder gunstige eigenschappen. De Dyneema lijn (polyethyleen) is erg zacht, slijt snel en heeft een relatief lage smelttemperatuur waardoor Dyneema al bij temperaturen tussen 140 en 160 graden zal breken.

Rollen Dyneema vliegerlijnen.
Image

Voordat Dyneema werd toegepast werden vliegerlijnen meestal gemaakt van nylon, polyester en Keflar. Deze voorgangers hebben veel hogere smelttemperaturen. Nylon en polyester smelten bij een temperatuur van ongeveer 250 graden en Keflar smelt pas (valt min of meer uit elkaar) bij een temperatuur van ongeveer 500 graden. We zullen bij de verwerking van Dyneema, naast alle positieve specificaties, ook met de minder positieve eigenschappen rekening moeten houden.

De kwaliteit van Dyneema lijnen wordt aangegeven met een SK-nummer. Hoe hoger dit getal, hoe beter de kwaliteit. Voor onze vliegerlijnen wordt meestal gebruik gemaakt van SK-65 en SK-75. De SK-75 is minimaal 10% sterker dan de SK-65. Dyneema met een lagere SK-waarde wordt gebruikt voor allerhande soorten touw, visnetten, kleding, etc.


De meerwaarde van het sleeven

Dyneema is vanwege de lage smelttemperatuur in feite ongeschikt om te knopen. Door belasting ontstaat er wrijving in de knoop waardoor de temperatuur snel zal oplopen. In feite zorgt de hoge druk tijdens de belasting ervoor dat de lijn smelt. Onze Dyneema vliegerlijnen, die een relatief kleine diameter hebben, worden daarom voor het knopen vaak voorzien van een sleeve.

Een sleeve is een holle mantel die over de vliegerlijn wordt geschoven.
Image

Er zijn vele redenen voor het gebruik van de sleeve. De belasting wordt met een sleeve beter verdeeld in de knoop. Hierdoor zal de knoop minder snel los schuiven, ontstaat er minder snel wrijving en zal de lijn ter hoogte van de knoop ook minder snel smelten. De sleeve verhoogt de radius van de bochten in de knoop. Dit zal de belasting beter verdelen. De wrijving zal hierdoor verminderen, waardoor de temperatuur minder hoog zal oplopen. Ook voorkomt de sleeve slijtage aan de Dyneema lijn. Een sleeve zorgt er zodoende voor dat het sterkteverlies door de knoop of steek aanzienlijk wordt vermindert.

Drukverdeling in een knoop.
Image

Een goede uitleg bij het sleeven wordt gegeven in het blog van Arend (Speedyeagle).


Naaien of knopen van vliegerlijnen

De meeste vliegerlijnen worden tegenwoordig voorzien van een sleeve aan de uiteinden. Het aardige van het toepassen van een sleeve bij een vliegerlijn, is dat hij er ook voor kan zorgen dat de knoop helemaal niet meer nodig is. Het gesleevde deel van de lijn laat zich namelijk eenvoudig naaien. Hoewel het, bij de in de buggywereld gebruikelijke dikte en sterkte van de lijnen, niet veel zal voorkomen dat een gesleevde lijn die geknoopt is op de knoop in het gesleevde deel zal breken is een gesleevde lijn die genaaid is wel degelijk sterker dan een gesleevde lijn die geknoopt is.

Genaaide sleeves bij Ozone lijnen.
Image

Testen met diverse lijnsoorten hebben dit aangetoond. Bij zware belasting zal de gesleevde lijn met een knoop in de sleeve niet alleen eerder breken dan de genaaide uitvoering, maar ook meestal op de knoop breken. De gesleevde lijn die genaaid is, zal pas bij een hogere belasting breken en dat meestal doen op de overgang tussen het genaaide dubbele deel van de lijn en het ongenaaide enkele deel van de lijn. Het belastingsverschil kan oplopen tot wel 40% in het voordeel van de genaaide sleeve.

Het naaien van de sleevelijnen heeft aan de zijde van de vlieger verder nog als voordeel dat er minder kans is dat de toming achter de knopen blijft haken. Dat is vooral een pluspunt bij depowerbare vliegers. Deze vliegers hebben doorgaans een uitgebreider toomplan, dat ook nog eens complexer is (o.a. vanwege het gebruik van bijvoorbeeld pulleys, etc.).

Complex toomplan bij het UDS-systeem.
Image

Een veel genoemd nadeel dat een lijn met een genaaide lus op een willekeurig punt halverwege de lijn zal breken, blijkt uit testen niet te kloppen. Indien de lijn niet halverwege beschadigd is, zal hij meestal breken aan het eind van de genaaide lus.


Easy Line Connectors

Flysurfer maakt veel gebruik van zogenaamde Easy Line Connectors. Deze connector wordt onder andere gebruikt vanwege het feit dat de lijnen op deze manier eenvoudiger zijn te bevestigen. In sommige situaties worden ze ook als stoppers gebruikt worden. Een belangrijke reden is echter ook dat de sterkte van het geheel op deze manier beter gewaarborgd blijft. In feite is dit een praktische toepassing van de radiustheorie.

Easy Line Connectors van Flysurfer.
Image


Naaien of knopen van toomlijnen

Diverse onderzoeken hebben aangetoond dat een Dyneema toomlijn die genaaid is, bij een te hoge belasting praktisch altijd zal breken op de overgang van het genaaide en het niet genaaide deel. Dus niet bij de kattenklauw, maar op het punt waar de enkele lijn overgaat in het dubbele deel van de lus. Een kattenklauw is overigens per definitie een steek die er voor zorgt dat de belasting door twee delen van de lijn wordt opgevangen. De kans dat de, op dat punt dus dubbele lijn, op dat punt breekt is door die simpele theorie al klein geworden. Dat is een belangrijke reden dat een lijn zelden zal breken op een kattenklauw die zich aan het eind van een lus bevindt.

Leg je echter een knoop in het genaaide dubbele deel van de lijn dan zorgt de knoop voor een flinke vermindering van de sterkte. Die sterktevermindering kan oplopen tot wel 40%. De lijn zal in dat geval bij een te hoge belasting praktisch altijd breken op de knoop in het genaaide (dubbele) deel van de lijn. Het dubbele deel van de lijn is ter hoogte van de knoop dus zwakker geworden dan de enkele lijn. Leg je de knoop in het enkele deel, dan kan de sterkte ter hoogte van de knoop met soms wel 70% terug lopen. De lijn breekt in dat geval altijd op de knoop.

Nauwkeurig wordt de breeksterkte gecontroleerd.
Image

Als een fabrikant tegenwoordig een topmatras op de markt zet, zal er, ondanks de hogere kosten, altijd een genaaide toming op gezet worden. Nog afgezien van alle technische voordelen van het naaien ten opzichte van het knopen van een lus ziet een genaaide lus er nu eenmaal ook veel mooier uit. Alleen al vanwege die reden zal ik nooit meer een lus in een toomlijn knopen, maar de lus (na het afstellen) altijd naaien. Veel matrassen zijn voor het instellen van bijvoorbeeld de instelhoek gelukkig voorzien van gebruiksvriendelijke manieren om de toming aan te passen zonder dat hier knopen voor nodig zijn.

Genaaide toomlijnen toegepast op mijn Passion 4.0
Image


Loop Sleeve Protection

Image

Als de lijn minder zwaar belast wordt, bijvoorbeeld in het geval van een toomlijn, is het sleeven minder noodzakelijk. Een ongesleevde Dyneema lijn, die met een kattenklauw bevestigd is aan de toomlus, kan jaren zonder problemen meegaan. Toch zijn er bij diverse paraglyders sleeves gebruikt om de lussen tussen de toomlijnen onderling te beschermen tegen slijtage. Verder zorgt dit ĎLoop Sleeve Protectioní systeem er voor dat, vanwege het verminderen van de wrijving, de maximaal toegestane belasting van de toomlijnen toe zal nemen.

Sleeves gebruikt bij toomlijnen.
Image


Ommantelde toomlijnen

Misschien minder bekend, maar veel toomlijnen van Dyneema worden tegenwoordig ommanteld. Eigenlijk zou je kunnen zeggen dat dit Dyneema toomlijnen zijn met een sleeve van het begin tot het eind van de lijn.

Het ommantelen van de Dyneema toomlijnen wordt vanwege diverse redenen gedaan:

1. Vanwege diverse redenen wil men de toming tegenwoordig liever naaien dan knopen. Als je de toming wilt naaien, dan werkt dat simpelweg eenvoudiger met ommanteld materiaal dan met kaal Dyneema. De belangrijkste voordelen van het naaien van toomlijnen is hierboven reeds beschreven (verbetering van de breeksterkte, de genaaide toomlijn ziet er mooier uit en de kans is kleiner dat er lijnen achter knopen blijven haken, etc.).

2. De rek van ommanteld Dyneema is in verhouding met kaal Dyneema lager. Omdat de kracht per primaire toomlijn anders is, kan de invalshoek bij ongelijke rek wijzigen. Dit kan ongunstige gevolgen hebben voor het gedrag van een vlieger.

3. Kaal Dyneema heeft een relatief laag smeltpunt. Als er knopen in de toomlijnen gebruikt worden, zal er bij belasting wrijving in de knoop ontstaan waardoor de temperatuur snel zal oplopen. De ommanteling verhoogt de radius van de bochten in de knoop. Dit zal de belasting beter verdelen. De wrijving zal hierdoor verminderen, waardoor de temperatuur minder hoog zal oplopen.

4. De ommanteling dient als bescherming tegen UV-licht.

Strakke genaaide toming: genieten!
Image


Rek

Rek heeft om verschillende redenen raakvlakken met het sleeven van de lijnen. Immers een Dyneema lijn heeft last van rek. Hoewel de rek van Dyneema lijnen in verhouding met polyester of nylon lijnen minimaal is (Keflar rekt overigens nog het minst van allemaal), heb je er toch mee te maken. Allereerst kom je het fenomeen rek tegen bij het maken van de keuze of je de lijnen gaat naaien of knopen. Indien vanwege de rek de lijnlengte gewijzigd moet worden, is de aanpassing bij een geknoopte lijn vaak sneller uit te voeren dan bij een genaaide lijn. Ten tweede heeft een ommantelde, in feite een volledig gesleevde, toomlijn aanzienlijk minder last van rek, dan een niet ommantelde toomlijn.

Bij het afmeten van de toomlijnen wordt rekening gehouden met eventuele rek.
Image

In veel specificaties van lijnen kom je een rekpercentage tegen. Toch heeft het vermelden van een rekpercentage zonder daarbij iets te zeggen over de mate van belasting, sterkte of dikte van de lijn weinig zin. Als een leverancier een zelfde percentage rek vermeldt bij diverse sterktes van een lijn van een zelfde type, zoals veel gebeurd, is dat op zijn minst onzorgvuldig te noemen.

De sterkte, dikte en belasting van een lijn hebben allen een enorme invloed op het rekpercentage. Bij een maximale belasting zal de rek bijvoorbeeld veel groter zijn dan bij een halve belasting. Zo kan een Dyneemalijn van bijvoorbeeld 1 mm dik heel goed 2% rek hebben t.o.v. 1 % rek voor dezelfde kwaliteit Dyneemalijn van 2 mm dik. Dat is al een verschil van 100%. De rek van dezelfde Dyneemalijn van 1 mm, maar nu ommanteld, kan al dalen onder een 0,5%. Een maximaal belaste polyesterlijn (bijvoorbeeld Dacron) kan last hebben van meer dan 10 % rek. Wordt dezelfde lijn echter maar voor 30% belast dan is het goed denkbaar dat het rekpercentage daalt naar 3%. Hieronder is in een grafiek de invloed van de belasting op de rek zichtbaar gemaakt. De vermelde Cousin Dyneema lijnen zijn in dit geval ommanteld.

Invloed van de belasting op rek.
Image

Ad Branger, 23 februari 2010

Comments: 0 Posted: 26-12-2009, 10:48

Inertie

De prachtige Nederlandse term Ďinertieí staat voor het begrip Ďtraagheidí of Ďmassatraagheidí. Bij deze natuurkundige begrippen komt het er op neer dat er een kracht nodig is om een massa te versnellen, te vertragen of van richting te veranderen. Als een voorwerp een grotere massa heeft, spreken we ook wel van meer trage massa, maar heeft een grotere massa ook altijd meer gewicht?

Welke invloed heeft de massatraagheid op onze vliegers? Zijn racematrassen nu echt de ultieme vliegers om snelheid te maken in de buggy? Of zijn er toch, naast de welbekende geringere stabiliteit, meer nadelen verbonden aan het gebruik van deze matrassen dan we vaak denken?

En hoe zit het nu eigenlijk met de begrippen massa en gewicht? Deze begrippen worden regelmatig door elkaar gehaald. Ook in de vliegerwereld hebben we daar mee te maken. Soms kan dat leiden tot misverstanden. Vooral daar waar het gaat om de eigenschappen van een vlieger. De lucht in een matras is bijvoorbeeld wel massa, maar voegt geen gewicht toe aan de vlieger. Hieruit volgt dat er kennelijk wel verschillen zijn tussen de begrippen massa en gewichtÖ

Zijn racematrassen nu echt de ultieme vliegers om snelheid te maken in de buggy?
Image


Massa

Massa is een hoeveelheid materiaal. Dat materiaal is weliswaar onderhevig aan de zwaartekracht, maar een massa blijft, ongeacht de invloed van de zwaartekracht, altijd gelijk. Afhankelijk van de hoeveelheid is een massa in meer of mindere mate moeilijk in beweging te krijgen of af te remmen. Massa is eigenlijk traagheid ofwel een weerstand tegen een snelheid- of richtingverandering. De eenheid van massa is de kilogram.


Gewicht

Het gewicht van een voorwerp geeft aan hoe groot de aantrekkende kracht (zwaartekracht) is die op de massa van het voorwerp wordt uitgeoefend. Hoewel we allemaal de kilogram als eenheid van gewicht gebruiken is dat, natuurkundig gezien, niet correct. De juiste eenheid is de Newton (N). Hierbij komt, met de zwaartekracht op aarde, een massa van 1 kilogram overeen met ongeveer 9,81 N.


Verschil gewicht en massa

Hoewel in veel dagelijkse situaties de betekenis van gewicht en massa in feite gelijk is, zijn er ook een aantal situaties waar het verschil duidelijk zichtbaar wordt. Op de maan bijvoorbeeld, waar de zwaartekracht een stuk minder is dan op de aarde, zou een massa van 1 kilogram een stuk minder wegen (namelijk ongeveer 1,6 N) dan op de aarde.

Een andere bijzonderheid bij het gewicht van een massa is de invloed van de opwaartse kracht volgens de wet van Archimedes. Hierdoor kan de situatie ontstaan dat, ondanks de zwaartekracht, er een resulterende kracht omhoog op de massa wordt uitgeoefend. Zo kan een voorwerp, hoewel zijn massa niet verandert, in water of lucht toch minder wegen en een stijgende hete luchtballon lijkt in de lucht zelfs een negatief gewicht te hebben. Hier raakt het verschil tussen massa en gewicht onze vliegerhobby.


Massatraagheid

Zoals geschreven komt het begrip inertie of massatraagheid er op neer dat er een kracht nodig is om een massa te versnellen, te vertragen of van richting te veranderen. Hoe groter de massa is, hoe meer kracht er nodig is om de massa te versnellen en te vertragen of van richting te veranderen. Massa verzet zich tegen wisselingen van snelheid. Als een voorwerp een grotere/zwaardere massa heeft, spreken we ook wel van meer trage massa.

Uit de tweede wet van Newton volgt dat we kunnen berekenen hoeveel kracht er nodig is om een hoeveelheid materiaal of massa met een bepaald gewicht een bepaalde beweging te geven.

Een zeilboot met een relatief kleine massa is eenvoudiger te versnellen of te vertragen...
Image

De formule luidt: F = m * a. Hierbij is F de kracht, m de massa en a de versnelling. Uit de formule volgt dat hoe groter de massa is, hoe groter de kracht moet zijn om de massa een zelfde (rechtlijnige beweging) versnelling te geven. Met genoeg kracht is een grote massa goed op snelheid te krijgen. Indien we deze kracht maar steeds blijven toevoeren dan zal de massa steeds meer versnellen. Net zo lang tot de weerstand (door bijvoorbeeld wrijving) zo groot wordt dat de versnelling stopt. Als er geen kracht op een massa wordt uitgeoefend, dan is de massa in rust of beweegt zich rechtlijnig met een constante snelheid. In feite is dit de eerste wet van Newton, die hierdoor ook wel de wet van de traagheid wordt genoemd.

... dan een oceaanstomer met een enorme massa.
Image

Een massa verzet zich dus tegen snelheid- en richtingveranderingen. Als een massa zwaar is, is de massatraagheid hoog. De massa komt dan langzamer op gang en zal ook moeilijker te stoppen zijn. De energie die nodig is voor het op gang brengen of versnellen van een massa heet kinetische energie.

Het begrip traagheid lijkt op het begrip wrijving; toch heeft het een geheel andere betekenis. Als een massa met een constante snelheid beweegt, dan is er uitsluitend een kracht nodig om de massa in beweging te houden vanwege wrijving. Er is echter geen kracht nodig vanwege traagheid. Is er geen sprake van wrijving dan is er ook geen kracht meer nodig om de massa in beweging te houden. Bovendien moet er, om een massa in beweging te krijgen, altijd een bepaalde minimale kracht worden uitgeoefend om de wrijving te overwinnen. Traagheid heeft geen last van die minimale waarde. Zonder wrijving komt ook een enorme massa met een minimale kracht al op gang.


Massatraagheid in de luchtvaart

In de luchtvaart is de massa van een vliegtuig van groot belang. Minder gewicht betekent minder brandstofverbruik en/of de mogelijkheid om meer vracht of passagiers te kunnen vervoeren.

Een recent voorbeeld van het verminderen van de hoeveelheid massa in de vliegtuigindustrie is de nieuwe Boeing 787. Door gebruik te maken van veel meer kunststofmaterialen is de gewichtsbesparing enorm. De 787 bestaat voor wat betreft het gewicht al uit 50% kunststof materialen. Het gewichtspercentage van aluminium is nog maar 20% en dat van staal is slechts 10%. Het verschil in gewicht met een Airbus 330, met vergelijkbare afmetingen, kan oplopen tot wel 18.000 kilogram en de besparing op brandstof wordt bij dit gewichtsverschil geschat op maar liefst 20%.

Er wordt inmiddels al meer dan 30.000 kilogram, met carbon fiber versterkt, kunststof verwerkt in een Boeing 787. Opmerkelijk is dat op dit onderdeel het Japanse bedrijf Toray Industries een zeer belangrijke partner van Boeing is. Inderdaad; dit is dezelfde Toray Industries die in de vlieger- en paraglyderwereld ook heel veel stoffen (onder andere Chikara) produceert. Samen met Porcher Sport, Gelvenor en Sofileta maakt Toray wereldwijd ook op dit terrein de dienst uit.

Een schitterend staaltje van techniek: de vederlichte Boeing 787.
Image


Invloed van de massatraagheid op een vlieger

Ook een vlieger heeft een bepaalde massa. Als de vlieger, al dan niet in een rechte lijn, vliegt, speelt de massatraagheid derhalve ook een rol. De massa van een vlieger wordt gevormd door een combinatie van het gewicht van het toegepaste materiaal (stof, lijnen, stokken, etc.) en de lucht in de vlieger. Hoewel de lucht van de vlieger niet bijdraagt aan het gewicht van de vlieger (zie hierover het hoofdstuk: ďde wet van ArchimedesĒ) moet de massa van de lucht in de vlieger wel toegevoegd worden aan de totale massa.

Veel lucht in een Venom, maar deze lucht draagt niet of nauwelijks bij aan zijn gewicht.
Image

Omdat het verschil in druk binnen en buiten de matras verwaarloosbaar klein is, maakt het voor het gewicht niet uit of de matras nu wel of niet gevuld is met lucht. Het gewicht blijft hetzelfde. De vlieger hoeft derhalve ook geen extra liftkracht te leveren om het gewicht van de lucht in de matras te dragen. De massa wordt door de lucht in de matras echter wel groter. De massa van de extra hoeveelheid lucht heeft hierdoor wel invloed op de massatraagheid. De massatraagheid heeft veel invloed op het gedrag van de vlieger. Denk aan de formule F= m * a.

We zien in alle gevallen dat, als de massa van de vlieger groter wordt, ook de massatraagheid groter wordt. Neemt de massa toe, dan ga je dat aan de versnelling en het afremmen goed merken. Vooral in de bochten wordt de vlieger trager en stuurt hij minder direct. Alle stuuropdrachten lijken wat vertraagd. Voor een bocht remt de vlieger trager af en na een bocht komt de vlieger trager op gang. Bovendien zal bij een grotere massa de wens van de vlieger om in een bocht rechtdoor te gaan ook groter zijn dan bij een vlieger met een kleinere massa.

Een voordeel van een grotere massa bij een vlieger is wel dat de vlieger minder gevoelig is voor invloeden van buiten af. Denk hierbij bijvoorbeeld aan windvlagen. Hoe groter de massa, hoe minder invloed een plotselinge verandering van de luchtstroom op de vlieger heeft. Vooral bij grotere vliegers, die bij relatief weinig wind worden gebruikt, kan dat een voordeel zijn. Een wisseling van de windsnelheid van enkele meters per seconde heeft immers procentueel gezien meer invloed bij een windkracht van 7 m/s dan bij een windkracht van 25 m/s.


Invloed van de massatraagheid op de efficiŽntie van een vlieger

Een ander voordeel van een grotere massa van de vlieger, en dus een grotere massatraagheid, is dat in onderdelen van de vliegersport zoals kitesurfen en flyboarden de zogenaamde hangtime groter wordt en de efficiŽntie kleiner. Juist bij die takken van sport kan het geen kwaad dat de gebruikte vliegers soms wat trager en minder efficiŽnt zijn.

Zoals in een ander onderwerp van mij al eens besproken: de vlieger kan ook te efficiŽnt zijn. Bij het buggyrijden, flyboarden en kitesurfen zal de vlieger bijna altijd in de buurt van de rand van het windvenster staan. Nadeel van de rand van het windvenster is dat daar minder liftkracht wordt opgewekt. Het is mogelijk dat die liftkracht daar te gering is om de buggy of kitesurfer vooruit te kunnen krijgen. Als de vlieger efficiŽnter wordt, zal zijn windvenster ook groter worden. Hoe groter het windvenster, des te minder windkracht aan de rand van dat venster. Minder windkracht zorgt voor minder liftkracht. Het is dan ook heel goed mogelijk dat je met een minder efficiŽnte vlieger uiteindelijk beter hoogte kan lopen dan met een heel efficiŽnte vlieger. De te efficiŽnte vlieger is niet meer in staat om de trekkracht op te brengen die nodig is om het kiteboard hoog aan de wind te laten varen. Dat lijkt tegenstrijdig met de efficiŽntietheorie.

Het is een mooi voorbeeld van een verschil tussen de theorie, waarbij efficiŽnter altijd beter lijkt, en de praktijk, waarbij gewoon domme kracht nodig is om de weerstand te overwinnen. Voor meer informatie over het onderwerp efficiŽntie zie mijn blog EfficiŽntie en snelheid.


Massatraagheidsmoment

Bij een massatraagheidsmoment gaat het over een situatie waarbij een massa tegenwerkt bij een draaiversnelling of vertraging. Een zware massa zal bij een gelijke afstand tot een rotatie-as altijd trager om die rotatie-as draaien dan een lichte massa. Je kunt ook zeggen dat naarmate het massatraagheidsmoment groter wordt, er meer energie nodig is voor dezelfde rotatiesnelheid.

Massatraagheidsmoment.
Image

Het traagheidsmoment is behalve afhankelijk van de massa, ook afhankelijk van de verdeling van die massa en de afstand van de massa tot de rotatie-as. Ook is het van invloed of de rotatie-as door de massa heen loopt of dat de rotatie-as zich buiten de massa bevindt. Hoe groter de afstand tot de rotatie-as, hoe groter het traagheidsmoment. Als een massa, zoals bij onze vliegers het geval is, om meerdere assen kan draaien, dan heeft de massa voor elke rotatie-as een ander traagheidsmoment. Het traagheidsmoment is voor zeer veel verschillende verschijningsvormen met even zoveel verschillende formules te berekenen. De meest eenvoudige formule voor een zogenaamde puntmassa ten opzichte van een rotatie-as, waarbij de rotatie-as zich buiten de massa bevindt, is: I = m * r2. Hierbij is I het traagheidsmoment, m de massa en r de afstand tot de rotatie-as (r is derhalve de straal van de cirkel rond de rotatie-as). Uit de formule volgt dat het massatraagheidsmoment evenredig is met de massa en kwadratisch toeneemt met de afstand tot de as.

De rotatie-assen bij een vliegtuig.
Image

Om de massa vervolgens een bepaalde versnelling te geven rond de rotatie-as, zal er een kracht (een koppel) moeten worden uitgeoefend. Dit koppel is uiteraard ook weer met een formule te berekenen: koppel = m.v.r. In deze formule zien we dat dit koppel afhankelijk is van de snelheid (v) , de massa (m) en de afstand van de straal -r- ten opzichte van de rotatie-as. We zien nu dat bij bijvoorbeeld een gelijkblijvend koppel en een gelijke massa, de snelheid wordt verdubbeld als de straal halveert (ďbehoud van impulsmomentĒ).

Behoud van het impulsmoment.

Image


Invloed van het massatraagheidsmoment op een vlieger

Vliegt de vlieger aan de lijnen van links naar rechts en/of maakt de vlieger een bocht dan hebben we, behalve met de massatraagheid, ook te maken met het traagheidsmoment. Bij een vlieger is het zelfs een ingewikkelde combinatie van verschillende traagheidsmomenten.

Allereerst hebben we te maken met een traagheidsmoment vanwege het feit dat de vlieger aan lijnen vliegt, waarbij de vliegeraar de rotatie-as is, maar de vlieger heeft zelf ook 3 rotatie-assen. Namelijk een breedte-as, een lengte-as en een verticale as.

De rotatie-assen bij een vlieger.
Image

Bij deze drie assen speelt de (geprojecteerde!) aspect ratio van de vlieger een grote rol. Bij, voor het overige, gelijkblijvende eigenschappen van de vlieger zal bij een grotere geprojecteerde AR ook de massatraagheid groter worden. Ook neemt het risico van het ďbananeneffectĒ toe naarmate de AR toeneemt. De tips blijven hierbij achter bij het midden van de matras.

Een massa die zich ver van de rotatie-as bevindt, heeft een relatief groot massatraagheidsmoment. Draaien gaat relatief moeilijker.
Image

Een massa die zich dicht bij de rotatie-as bevindt, heeft een relatief klein massatraagheidsmoment. Draaien gaat relatief makkelijk.
Image

Verder is bij alle rotatie-assen in meer of mindere mate van toepassing dat bij het herstellen na een inklapper een geringe massatraagheid altijd een voordeel zal zijn. Herstel zal dan in principe sneller zijn. De vlieger kan immers sneller in zijn correcte vorm terugkeren.


Massatraagheidsmoment en de vliegeraar als rotatie-as

De vlieger, als massa, draait om de vliegeraar, als rotatie-as, heen. Het is een bijna basissituatie waar het gaat om het traagheidsmoment.

De vliegeraar als rotatie-as.
Image

Hoe groter de massa van de vlieger, hoe trager de vlieger om die rotatie-as zal draaien. Je kunt ook stellen dat, naarmate het massatraagheidsmoment groter wordt, er meer energie nodig is voor dezelfde rotatiesnelheid. Het traagheidsmoment is juist in dit voorbeeld ook afhankelijk van de afstand van de vlieger tot de rotatie-as. Hoe groter die afstand, dus hoe langer de lijnen in dit geval, hoe groter het traagheidsmoment.

Het traagheidsmoment is in dit geval te berekenen met de formule: I = m * r2. Hierbij is I het traagheidsmoment, m de massa van de vlieger en r de lengte van de lijnen. Uit de formule volgt dat het massatraagheidsmoment kwadratisch toeneemt met de lengte van de lijnen. Het spreekt voor zich dat alleen al vanwege het massatraagheidsmoment de snelheid van deze vliegerbeweging sterk beÔnvloed wordt door de lengte van de lijnen. Dit is een niet onbelangrijke toevoeging aan mijn onderwerp over de lengte van de lijnen.


Massatraagheidsmoment en de breedte-as

De breedte-as speelt voor wat betreft zijn invloed een relatief geringe rol, omdat de draaiing hier letterlijk in toom wordt gehouden door de toming. De vlieger zal niet eenvoudig uit zichzelf voor- of achterover draaien. Het is een feit dat een vlieger met een zeer hoge AR (met een relatief korte koorde) hier sneller last van heeft dan een vlieger met een lage AR. Het traagheidsmoment, dat om die as bij een hoge AR relatief laag is, is slechts een van de verklaringen voor dit fenomeen.

Een ander voorbeeld van het effect van het traagheidsmoment bij de breedte-as is dat door het gewicht van de massa de vlieger meer achterover kan gaan staan. Denk maar aan vliegeren met een nat matras. Allereerst komt er water in de cellen. Hierdoor ontstaat er vooral meer ballast achter in je matras. Ook zal de stof water opnemen. Het totale gewicht neemt toe, de vlieger wordt dus zwaarder en neemt, bij het in beweging brengen, een grotere invalshoek aan. Een grotere invalshoek zorgt voor een minder gunstige efficiŽntie (L/D-ratio). De vlieger wordt trager, stuurt vertraagd en minder precies. De vlieger wil bij het oplaten minder goed doorstijgen, krijgt eerder last van stallen, etc. Hetzelfde effect zie je trouwens ook vaak bij te lange lijnen of een te zware toom.


Massatraagheidsmoment en de lengte-as

De lengte-as is de as van voor naar achteren door het midden van de vlieger. De vlieger draait om deze as als we met een tweelijns vlieger aan de linker of rechter lijn trekken. Bij een vierlijnsvlieger dus aan de rechter of aan het linker handvat zonder de remlijnen extra aan te trekken. Deze as is bij tweelijners zeer belangrijk. In feite is het voor een tweelijnsvlieger de enige manier om te sturen. Bij een hoge AR, met dus een grotere massatraagheid, merk je dat de vlieger trager draait dan met een lage AR. Het draaien om deze as gaat bij meerlijnsvliegers meestal samen met het draaien om de verticale as.

Een eenlijnsvlieger heeft soms de neiging om juist om deze as af te wijken van een correcte en stabiele (midden-) stand. De vlieger zal in een dergelijk geval naar links of rechts afzakken. Mooie voorbeelden waarbij de massatraagheid van met name de lucht in de matras ten opzichte van de lengte-as een rol speelt zijn enkele zeer grote ťťnlijns (matras-) vliegers van Peter Lynn zoals de Octopus en de Ray.

De Octopus waarbij de massatraagheid de stabiliteit beinvloed.
Image

Bij eerste modellen van deze enorme vliegers bleken de overwegend dichte profielen de inwendige vrije beweging van de lucht te hinderen. Toen men gebruik ging maken van interne lijnen in plaats van profielen bleek de lucht veel vrijer te kunnen bewegen. De interne massa was veel beter in staat zich te verplaatsen en stond daarmee een herstel van de positie van de matras minder in de weg. De vrijere beweging van de interne massa lucht, na gebruik van de lijnen, zorgde er voor dat de vliegers veel minder de neiging hadden om naar ťťn zijde over te hellen en ze bleken ook eenvoudiger te corrigeren.

De Ray van Peter Lynn.
Image

Om een boot minder snel te laten kantelen wordt er vaak gebruik gemaakt van een groot massatraagheidsmoment als stabiliserende factor. Dit wordt bereikt met bijvoorbeeld een flink gewicht ver boven of onder de boot. Een lange mast op de boot kan heel goed bijdragen aan dit effect. De boot slaat hierdoor minder snel om. De lengte en gewicht van een diepe kiel onder water zorgt ook voor een grote massatraagheid ten opzichte van de lengte-as van de boot.

Een diepe kiel onder water zorgt voor een grote massatraagheid ten opzichte van de lengte-as.
Image


Massatraagheidsmoment en de verticale as

De verticale as is de as van boven naar onderen door het midden van de vlieger. De vlieger draait om deze as als we bij een vierlijner aan de linker of rechter remlijn trekken. Deze as is vooral bij vierlijns vliegers zeer belangrijk. Het is de belangrijkste manier om te sturen.

Bij vliegers met een grotere geprojecteerde AR, met hierdoor een grotere massatraagheid, merk je goed dat de vlieger trager draait dan een vlieger met een lage AR. De vlieger wordt op de rechte stukken weliswaar efficiŽnter door een hogere AR en kan ook hoger aan de wind lopen, maar de hogere AR gaat ten koste van de handelbaarheid in de bochten vanwege de toegenomen massatraagheidsmoment.

Indien je een vlieger met een hoge AR een bocht in stuurt merk je al snel iets van het traagheidsmoment. De vlieger wil dan liever rechtdoor gaan in plaats van de bocht te nemen, waar hij door de stuurlijnen toe gedwongen wordt. In feite komt dit verschijnsel overeen met het gevoel dat je in een auto krijgt als je een bocht neemt. Je voelt een kracht die je naar de buitenkant van de bocht drukt. De kracht en de massa liggen niet meer op dezelfde lijn.


Hoge aspect ratio en celdikte

Gelukkig is er, naast alle efficientievoordelen, ook een positieve bijkomstigheid bij het toepassen van een hogere AR op onze vliegers in het licht van de massatraagheid.

Dat heeft te maken met de ontwikkeling van de absolute dikte van de vlieger bij het vergroten van de AR. Stel dat je twee vliegers hebt met exact dezelfde oppervlakte. Vlieger A heeft een AR van 6, vlieger B heeft een AR van 3. Vanwege de gelijke oppervlakte is de spanwijdte van vlieger A in dit voorbeeld ruim 40% groter dan van vlieger B. Omdat beide vliegers een even groot oppervlak hebben, zal vlieger A een ruim 40% kortere koorde hebben dan vlieger B. Nu wordt de profieldikte altijd bepaald aan de hand van de lengte van de koorde. Als hetzelfde profiel gebruikt zou worden, met bijvoorbeeld een profieldikte van 20%, dan zal de absolute dikte van het profiel van vlieger A ruim 40% dunner zijn dan van vlieger B. Als de hoogte-breedte verhouding van de cel ook nog ongeveer gelijk zal blijven bij beiden vliegers, dan zal de vlieger met een hogere AR ook nog meer cellen moeten hebben dan de vlieger met de lagere AR. Het toepassen van meer cellen zal er voor zorgen dat de vlieger minder zal opbollen en dus zal de vlieger ook hierdoor in absolute zin dunner blijven.

Dit alles heeft een gunstig effect op de massatraagheid.


De wet van Archimedes

Een gas of vloeistof heeft een bepaalde massa. Hierdoor wordt een gas of vloeistof door de aarde aangetrokken. Een gas of vloeistof drukt op de aarde, maar ook op het gas of vloeistof zelf. De drukkracht onderin een vloeistof of gas is hoger dan bovenin. Indien er een massa in een vloeistof of gas wordt geplaatst, dan is hierdoor de drukkracht onder de massa hoger dan boven de massa. Hierdoor ontstaat een verschijnsel als luchtdruk. Per saldo wordt er door een vloeistof of gas een opwaartse kracht op een massa uitgeoefend, die in een vloeistof of gas wordt geplaatst. Gebleken is dat de opwaartse kracht, die een massa in een vloeistof of gas ondervindt, even groot is als het gewicht van de verplaatste vloeistof of gas.

De wet van Archimedes luidt dan ook: De opwaartse kracht die een lichaam in een vloeistof of gas ondervindt is even groot als het gewicht van de verplaatste vloeistof of gas. Deze opwaartse kracht wordt ook wel Archimedeskracht genoemd.

De massa van een voorwerp heeft uiteraard ook een eigen gewicht. De massa ondervindt dus een kracht naar beneden als gevolg van de zwaartekracht en een kracht omhoog als gevolg van de verplaatste vloeistof of gas. Afhankelijk van welke van deze twee krachten het grootst is, zal de massa in een vloeistof zinken of blijven drijven. In een gas zal de massa afhankelijk van welke van deze twee krachten het grootst is opstijgen, zweven of vallen.

Als voorbeeld van de wet van Archimedes kunnen we kijken naar de situatie van een duiker onder water. Het gaat het hierbij om de dichtheid van het menselijk lichaam en de dichtheid van water. Omdat de dichtheid van een menselijk lichaam slechts zeer weinig groter is dan die van water, zal een duiker een opwaartse kracht ondervinden die bijna gelijk is aan de zwaartekracht. Het is hierdoor vrij eenvoudig om te blijven zweven in het water. Niet voor niets neemt een duiker soms gewicht mee om beter te kunnen dalen.

Een duiker ervaart een opwaartse kracht onder water.
Image

Maar misschien wel het meest gebruikte voorbeeld bij de wet van Archimedes, is de techniek om te stijgen met een luchtballon. In dit geval wordt de lucht in de ballon verwarmt. Hierdoor zet de lucht uit. De dichtheid van de lucht neemt hierdoor af en het gevolg hiervan is dat de massa van de hoeveelheid lucht in de ballon ook af zal nemen. De opwaartse kracht die de ballon ondervindt is ook nu weer even groot als het gewicht van de verplaatste hoeveelheid lucht. De verplaatste hoeveelheid (koudere) lucht heeft in dit geval een grotere massa, en dus een grotere opwaartse kracht, dan de hoeveelheid (warmere) lucht in de ballon.

De lucht in de luchtballon wordt verwarmt.
Image

Het soortelijk gewicht van een kubieke meter lucht zal bij verwarmen tot ongeveer 100 graden 0,3 kilogram lager worden. Stel dat we een ballon met een inhoud van 4000 m3 verwarmen tot ongeveer 100 graden, dan zal de verplaatste hoeveelheid lucht een opwaartse kracht ontwikkelen van 4000 m3 maal 0,3 kilogram (1200 kilogram). Als het totale gewicht van de stof van de ballon, de mand en de gasflessen ongeveer 500 kilogram wegen, dan is er nog 700 kilogram over voor de personen in de mand.

Een opwaartse kracht van 1200 kilogram is heel goed haalbaar.
Image

Vervangen we de lucht in een ballon door helium, dan is het nog eenvoudiger om de ballon omhoog te laten gaan. Helium heeft (bij 1 bar druk en een temperatuur van ongeveer +15 graden), een dichtheid van 0,17 kilogram per m3 . Vergelijken we dit met de dichtheid van de verplaatste lucht (luchtdichtheid bij +15 graden Celsius is op gemiddeld zeeniveau 1,225 kilogram per m3) dan is er een opwaartse druk van ongeveer ťťn kilogram per kubieke meter helium beschikbaar.


De wet van Archimedes en de invloed van het gewicht van vliegers

Als voorbeeld nemen we een groot matras van ongeveer 17 vierkante meter. We kijken eerst naar de massa van de hoeveelheid lucht in de matras en tellen daar later de massa van de materialen van de vlieger bij op. We gaan weer uit van een luchtdichtheid bij +15 graden Celsius op een gemiddeld zeeniveau. De luchtdichtheid is dan 1,225 kilogram per m3.

Is de inhoud van een Flysurfer Silver Arrow nu werkelijk zo groot?
Image

Als het dikste deel van deze (kitesurf-) matras ongeveer 40-50 cm is en het dunste deel bij de tips ongeveer 15 cm, dan zal de gemiddelde dikte rond 25 cm uitkomen. Bij een oppervlakte van 17 vierkante meter volgt hieruit een inhoud van ongeveer 4 m3 (17 * 0,25). Deze 4m3 lucht in de matras heeft een massa van ongeveer 5 kilogram (4 * 1,225 kg). Deze massa verplaatst ook een hoeveelheid lucht van ongeveer 4 kubieke meter. Deze hoeveelheid verplaatste lucht heeft ook een massa van ongeveer 5 kilogram. De opwaartse kracht heft hiermee exact het gewicht op van de lucht in de matras. Per saldo voegt de lucht in de matras geen gewicht toe (wel massa!).

Hierbij dient opgemerkt te worden dat we het kleine drukverschil tussen de lucht buiten en binnenin de matras verwaarlozen. Zou het drukverschil wel groot zijn, dan zou de samengeperste lucht in de matras ook een groter gewicht vertegenwoordigen. Er zou dan wel sprake zijn van een hoger gewicht van de lucht in de matras. Hier is bijvoorbeeld sprake van bij de tube van een kitesurfvlieger. De lucht wordt hier onder enige druk in de tube geperst. Hierdoor zal er zich meer lucht, met meer massa en meer gewicht, in de tube bevinden dan de hoeveelheid lucht die verplaatst wordt door deze massa. Per saldo zal er hier een (zeer) gering gewicht voor de lucht in de tube van de vlieger gerekend moeten worden.

Stel dat het materiaal van de matrasvlieger een massa heeft van 5 kilogram dan is de totale massa van bovenstaande vlieger 10 kilogram (inclusief 5 kilogram lucht). Indien de gewichtsbesparing door een lichtere stof 1 kilogram bedraagt, dan is het verschil voor wat betreft de gewichtsbesparing weliswaar 20%, maar het verschil in massatraagheid Ďslechtsí 10%. Bij vliegers die gevuld zijn met lucht, zoals matrassen, is het duidelijk dat een verschil in gewicht, door de keuze van lichtere materialen, vooral in verhouding met de totale massa gezien moet worden.

Gaan we de totale massa van een LEI vergelijken met de totale massa van een matrasvlieger, dan moeten we bij een matras de massa van de lucht in de cellen dus optellen bij de massa van de materialen. Een matrasvlieger heeft dan wel relatief veel lucht als massa in de cellen, maar is daarentegen met veel lichtere materialen gebouwd dan een LEI. Een mooi voorbeeld is het minimale gewicht van een Flysurfer Silver Arrow, die met een zeer lichte stof gebouwd is. Bij een vergelijking van zijn totale massa, inclusief de lucht in de cellen, met de totale massa van een LEI zal er nog maar weinig verschil te zien zijn.

LEI-kitesurfvliegers; geen cellen die gevuld worden met lucht, maar wel gebouwd met zwaardere materialen.
Image

In de vergelijking moeten we ook nog kijken naar de geprojecteerde aspect ratio van beide vliegers, want die heeft ook invloed op het massatraagheidsmoment. De geprojecteerde AR van een LEI (zelfs die van een bowkite) is relatief laag ten opzichte van een kitesurf-matrasvlieger. Dat zal in veel gevallen, afhankelijk van de overige verschillen, bij de LEI zorgen voor een kleiner massatraagheidsmoment en dus een grotere rotatiesnelheid.

Dan vergeten we in alle vergelijkingen gemakshalve maar even alle aŽrodynamische verschillen tussen beide vliegersÖ Die zijn zo mogelijk nog belangrijker dan de verschillen op het gebied van de massatraagheid. We moeten er echter voor waken dat we specifieke efficiŽntie-eigenschappen verlangen bij vliegers waar ze in veel gevallen helemaal niet gewenst of nodig zijn. Een Flysurfer Speed of LEI zal in de buggy nooit de snelste worden, maar daar zijn ze dan ook niet voor gemaakt. Op het water of op een flyboard spelen nu eenmaal geheel andere factoren een rol. Persoonlijke voorkeuren op het gebied van (draai-) snelheid, hangtime, waterherstartbaarheid, stabiliteit, bardruk, upwind-eigenschappen, etc. bepalen uiteindelijk welke vlieger de voorkeur geniet. De verschillen tussen deze vliegers zouden niet gezien moeten worden als tegenstellingen en de eigenschappen moeten niet worden aangemerkt als Ďgoedí of Ďslechtí.

Een depowerbaar matras met dikke profielen heeft een grotere massatraagheid...
Image

Kijken we naar de eigenschappen van kitesurfvliegers en racematrassen, dan zien we nog extremere verschillen. Misschien moeten we bij het vergelijken van de eigenschappen van racematrassen met die van kitesurfvliegers terug naar de basistheorie van de liftkrachtÖ
De formule voor de liftkracht is: Liftkracht = liftcoŽfficiŽnt * 0,5 * luchtdichtheid * snelheid van de schijnbare wind in het kwadraat * geprojecteerde oppervlakte vlieger.

We zien dat, naast de factor oppervlakte, de liftcoŽfficiŽnt en snelheid een belangrijke invloed hebben op de berekening van de liftkracht van een vlieger. De liftcoŽfficiŽnt wordt beÔnvloed door de vorm van het profiel, de invalshoek en uiteindelijk ook door de vorm van de matras (canopy curve, planview, aspect ratio). Meer camber, grotere invalshoek geeft een grotere liftcoŽfficiŽnt. De snelheid van de schijnbare wind speelt zelfs in het kwadraat een rol bij het bepalen van de liftkracht. Wordt de snelheid tweemaal zo groot, dan wordt de liftkracht vier maal zo groot. Met die gegevens komen we bij belangrijke keuzes die gemaakt worden bij het ontwerp.

Een racematras wordt bij veel hogere snelheden gebruikt dan een kitesurf- of flyboardvlieger. Juist dan moet hij nog efficiŽnt blijven. Een racematras moet bij lage snelheden bij voorkeur niet al te veel liftkracht genereren. Een racematras heeft daarom altijd een profiel met weinig camber, een minimale invalshoek en een relatief hoge aspect ratio. De efficiŽntie (L/D ratio) van een gemiddeld buggy-racematras zal dan ook hoger zijn dan die van een gemiddelde kitesurfvlieger. Een racematras produceert pas veel liftkracht op hogere snelheden. De snelheid (in het kwadraat) doet hier zijn werk om de gewenste kracht te produceren. Laat je de snelheid van een racematras flink dalen of hang je hem bijna stil boven je hoofd dan is de liftkracht ineens minimaal. Racematrassen die bekend staan om ďweinig liftĒ hebben relatief weinig weerstand, bijvoorbeeld door het genoemde dunne profiel en de kleine invalshoek.

Een kitesurf- of flyboardvlieger wordt ontworpen om vooral liftkracht te genereren bij een relatief lage snelheid. In veel situaties hangen kitesurfers of flyboarders metershoog aan de vlieger zonder dat er een bijzonder hoge snelheid bereikt wordt. De snelheid van de schijnbare wind, die we nodig hebben in de liftformule, is vaak beperkt tot niet veel meer dan de windsnelheid. Om toch voldoende liftkracht te genereren heeft het profiel lekker veel camber nodig en is de invalshoek relatief groot. De invalshoek kan indien gewenst bovendien nog wat groter getrimd worden en is met de bar ook nog eens naar smaak per moment te beÔnvloeden. Maak je de invalshoek groot door aan de bar te trekken, dan wordt de liftkracht lekker groot. De weerstand neemt echter ook toe. Sterker nog; bij vliegers met dikke profielen, veel camber en een flinke invalshoek zie je dat, bij het toenemen van de snelheid, de weerstand sneller toeneemt dan de liftkracht die ze genereren. De efficiŽntie (= verhouding tussen liftkracht en weerstand = L/D ratio) neemt bij hogere snelheden bij deze vliegers dus af. Kitesurfvliegers, die meestal bekend staan vanwege ďveel liftĒ, hebben in verhouding dus gewoon relatief meer weerstand, maar dit zal evengoed, misschien wel juist, voor veel trekkracht en eventueel hangtime zorgen.

... dan een racematras met zeer dunne profielen.
Image

We kunnen uit het voorgaande ook concluderen dat de profieldikte niet alleen een aŽrodynamisch effect heeft, maar uiteindelijk ook van grote invloed is op de (lucht-) inhoud van een matras. Met die inhoud is veel lucht gemoeid die voor het gewicht weliswaar geen rol speelt, maar voor de massatraagheid wel van grote invloed is. Belangrijk is daarbij dat bij matrassen de massatraagheid bij toename van het oppervlak in verhouding sneller zal toenemen dan de toename van de oppervlakte. De oppervlakte neemt immers tweedimensionaal toe waar de inhoud driedimensionaal toe zal nemen. Wordt een vlieger bijvoorbeeld 50% groter in oppervlak en 30% dikker, dan zal de inhoud van de vlieger met bijna 100% toenemen (1,5 maal 1,3).


Osborne Reynolds en de massatraagheid

De snelheid waarmee een massa zich voort beweegt door een vloeistof of gas speelt ook een rol bij de invloed van de massatraagheid. Een massa in beweging moet in principe twee verschillende krachten overwinnen. Allereerst de massatraagheid die veroorzaakt wordt door de dichtheid van de vloeistof of gas en ten tweede de wrijving die het gevolg is van de viscositeit (kleverigheid) van de vloeistof of gas. Bij lage snelheden zal de wrijving een grotere rol spelen dan de massatraagheid. Als de snelheid toeneemt zal de massatraagheid een steeds grotere rol krijgen en de rol van de wrijving wordt kleiner.

Osborne Reynolds ontdekte dat de massatraagheid (dichtheid) en wrijving (viscositeit) op een speciale wijze verband hielden met elkaar. Hij vond uit dat laminaire en turbulente luchtstromen sterk afhankelijk waren van de verhouding tussen deze twee fenomenen. Het verhoudingsgetal wordt ook wel kinematische viscositeit genoemd. Dit getal, dat gevormd wordt door massatraagheid en wrijving, is een belangrijk onderdeel van het Reynoldsgetal. Naast dit verhoudingsgetal van massatraagheid en wrijving is de snelheid van de luchtstroom (de snelheid van de vlieger in ons geval) en de lengte (in ons geval van de koorde) van belang voor het Reynoldsgetal.

Het Reynoldsgetal geeft in feite aan wanneer een laminaire stroming kan overgaan in een turbulente stroming. Dat gebeurt als de combinatie van de snelheid en de koordelengte de viscositeit overtreffen. Het Reynoldsgetal is een zeer belangrijke aŽrodynamische eigenschap. In de aŽrodynamica wordt het Reynoldsgetal vooral toegepast daar waar men met proefmodellen test in windtunnels. Om te voorkomen dat met schaalmodellen een geheel andere situatie ontstaat dan met de werkelijk maatvoering is het Reynoldsgetal van groot belang. Experimenteert men bijvoorbeeld met een schaalmodel van een vliegtuigprofiel dat tien maal zo klein is als de werkelijkheid, dan zal men andere factoren in de formule (bijvoorbeeld de snelheid) tienmaal zo groot moeten maken om een realistische vergelijking te krijgen.

Hoewel de moderne aŽrodynamica niet meer zonder dit getal denkbaar is, is het Reynoldsgetal bij onze, relatief lage, snelheden veel minder van invloed.


Conclusies

** Massa en gewicht zijn twee totaal verschillende begrippen.

** Hoe zwaarder de massa is, hoe moeilijker het in beweging te krijgen is en ook hoe moeilijker het te versnellen en te vertragen is.

** Als het massatraagheidsmoment groter wordt, is er meer energie nodig voor dezelfde rotatiesnelheid.

** De aspect ratio van een vlieger heeft vanwege het massatraagheidsmoment een grote invloed op de rotatiesnelheid van een vlieger.

** Vergelijken we twee vliegers met uitsluitend een afwijkende AR (en dus voor het overige gelijkblijvende eigenschappen) dan zal bij de vlieger met de grotere geprojecteerde AR ook het massatraagheidsmoment groter worden en daarmee zijn rotatiesnelheid lager dan die van de vlieger met de lagere AR.

** Voegt de lucht in de vlieger weliswaar geen gewicht toe aan het totaal gewicht van de vlieger (wet van Archimedes), de totale massa wordt er wel door beÔnvloed.

** Voor veel aspecten van het vliegeren heeft het zin om het gewicht van de materialen, en daarmee de totale massa van de vlieger, zo laag mogelijk te houden, maar in het licht van stabiliteit, hangtime en/of efficiency heeft het soms zin om de massatraagheid juist niet zo laag mogelijk te houden.

** Vanwege de massatraagheid is de invloed van de lengte van de lijnen van een vlieger van grote invloed. Omdat in bepaalde gevallen de lengte van de lijnen, voor wat betreft hun invloed, een kwadratisch effect hebben in verhouding tot het effect van de massa, heeft het vaak meer zin om de lengte van de lijnen 10% in te korten, dan de massa van de vlieger met 10% te verminderen.

** De profieldikte heeft niet alleen een aŽrodynamisch effect, maar is uiteindelijk ook van grote invloed op de (lucht-) inhoud van een matras en daarmee op de massatraagheid.

De prachtige Flysurfer Speed Silver Arrow.
Image

Hoe dan ook is het duidelijk dat de massatraagheid en het massatraagheidsmoment een grote invloed hebben op het gedrag van onze vliegers. Vaak is die invloed negatief, maar soms ook positief.

Ad Branger, 25 december 2009

Comments: 0 Posted: 25-12-2009, 10:20

Na de opmerking van paratroep toch even de schuur ingedoken.

Heb van een plaatje forex 6 mm de voet van de naaimachine uitgemeten en in die breedte een sleuf gemaakt.
Onder die sleuf heb ik een 3 mm plastic plaatje geplakt. In dat onderste plaatje precies in het midden een sleufje van 5 mm.

Daardoor loopt de voet over het plaatje en de sleave door de onderste sleuf. Altijd recht en altijd goed.

Image

Image

Voor het naaien zet ik nu wel even de sleave vast met een tapie.

Image

Met dus als resultaat een mooie rechte stiknaad. En door het tape verschuif je niet meer tijdens het naaien.

Image
Comments: 0 Posted: 01-12-2009, 20:31

  Actuele tijd: 20-11-2018, 01:12