Wat komt er kijken bij de installatie van windvoortstuwing?

De installatie van moderne zeilsystemen is niet zo rechttoe rechtaan als het simpelweg vinden van een vrije plek.

Er zijn aanzienlijk meer zaken die in overweging moeten worden genomen om windassistentie succesvol te laten zijn. Een document van het Franse Dassault, opgesteld in het kader van de ontwikkeling van vleugelzeilen met gebruik van hun digitale producten, geeft hier een goed overzicht van. Dit proces is vergelijkbaar, ongeacht het type zeilsysteem dat wordt bestudeerd.  Door deze stappen vooraf digitaal te doorlopen, wordt de kans op een succesvolle integratie van zeil en schip vergroot. Daarnaast is het een iteratief proces: als blijkt dat een ingeslagen weg geen succesvolle uitkomst heeft, is het eenvoudig om één of meerdere stappen terug te gaan en andere opties te overwegen.

1: Initiële ontwerpfase

Voordat het zeilsysteem wordt geplaatst, is er een uitgebreid ontwerptraject doorlopen. Dit begint met de 2D-vorm van het vleugelprofiel; via parameterstudies kan snel (en goedkoop) worden bepaald wat een veelbelovende geometrie is.

2: Modellering

Van het zeilprofiel wordt de digitale 3D-vorm afgeleid, die een sterke invloed heeft op de prestaties. Een hogere vleugel heeft bijvoorbeeld een positief effect op de lift-weerstandsverhouding. Tijdens deze fase wordt ook de initiële technische constructie van het zeil bepaald. De geschiktheid van de constructie, evenals de prestaties van het zeil, worden met behulp van eenvoudige modellen geverifieerd. Dit is wederom relatief snel en kostenefficiënt en voorkomt dat er te veel werk wordt gestoken in een concept met weinig potentie.

3: Simulaties

Met behulp van computersimulaties wordt bestudeerd wat de invloed van de wind op het zeil is. Met de zo berekende krachten wordt geverifieerd wat de optimale constructie is om de te verwachten belastingen te weerstaan.

4: Zeillocatie — aerodynamische interactie

Om te verzekeren dat het positieve effect van de zeilen optimaal is, worden aanvullende computersimulaties uitgevoerd van de combinatie schip/zeil, een zogenoemde ‘virtual twin’. Dit is een natuurgetrouwe digitale kopie van het schip met het zeilsysteem geïnstalleerd. Zo kan worden bepaald wat de optimale locatie aan boord is, waarbij de negatieve impact van turbulentie, veroorzaakt door het schip zelf of door interactie tussen meerdere zeilsystemen, minimaal blijft. Het is bijvoorbeeld mogelijk dat hieruit volgt dat één systeem de voorkeur heeft boven twee.

Windassist sponsor

5: Zeillocatie — zichtlijnen en navigatieverlichting

Voor de veiligheid blijft het belangrijk dat het zicht behouden blijft en dat het schip via navigatieverlichting goed zichtbaar is. Met behulp van de virtuele 3D-kopie van het schip wordt bekeken wat de impact van de windvoortstuwingssystemen hierop is, zodat achteraf niet blijkt dat extra camera’s of navigatieverlichting nodig zijn.

6: Zeillocatie — antennes en radar

Ook hier kan de installatie van windassistentie een negatieve impact hebben. Er kunnen blinde hoeken ontstaan waarbij de zeilen het zichtveld van de radar blokkeren, of ze kunnen interfereren met het brede scala aan antennes dat schepen tegenwoordig aan boord hebben. Door dit vooraf te simuleren, kunnen ontwerpers tijdig bepalen waar problemen te verwachten zijn en passende oplossingen aandragen.

7: Bliksem

De meeste zeilers weten dat een mast een goede bliksemafleider kan zijn; voor windassistentie geldt hetzelfde. De negatieve effecten van een inslag kunnen aanzienlijk zijn, zowel op het gebied van veiligheid als economisch — de waarde van één systeem loopt vaak in de miljoenen. Dit wil men uiteraard vermijden en ook hier kunnen simulaties helpen om vooraf te bepalen waar de risico’s liggen.

Download de tekst van het wetenschappelijke artikel op Researchgate als PDF.
Download het E-book van Dassault hier.

Bron: Researchgate, Michael Vahs.
Beeld: Marine Insight

Windassist sponsor