America's Cup

Afgelopen week was de finale van de beroemde America’s cup. Tijdens deze befaamde zeilrace wordt er met race catamarans gezeild die extreem snel en zeer licht zijn, in de baai van San Francisco.

America
Omdat de eerste America’s cup in het jaar 1851 voor het eerst werd gehouden, wordt deze regatta ook wel als oudste internationaal sportevenement beschouwd. De eerste winnaar van de race was het jacht America, van de New York Yacht Club, vandaar de naam America’s cup. In de jaren dertig werd deze race, met de nog steeds in de zeilwereld, wereldberoemde J-klasse van ongeveer 24 meter gezeild. Een aantal van deze schepen zijn nog steeds in de vaart, maar de huidige race wordt niet meer met dit type schip gevaren. Tegenwoordig worden speciale schepen voor deze race ontworpen, de America’s klasse. Tijdens de 34ste race, september 2013, is dat de AC72-klasse geweest.

De Auld Mug
De beker, te winnen tijdens deze race, is een zilveren cup die ook wel de Auld Mug genoemd wordt. De winnaar van de wedstrijd en cup eigenaar mag de regels van de volgende race bepalen. Dit leidde voorheen tot een zware competitie. Pas na 132 jaar werd de wedstrijd door een niet Amerikaans team gewonnen, toen waren de Nieuw Zeelanders de nieuwe titelverdedigers.

Sneller dan de wind
De catamarans die tijdens de 34ste race gebruikt werden, zijn zo ontworpen dat ze 1.6 keer zo snel als de wind zouden gaan. In geval van voor de wind varen. Voor de wind varen, is net zoiets als met de wind meefietsen. Voor veel schepen is dit niet de snelste koers, ten eerste omdat de zeilen elkaar afdekken, maar ook omdat de relatieve windsnelheid (windsnelheid gemeten vanaf de boot) lager is dan bij ander koersen. De wind waait dan namelijk in dezelfde richting als waar de boot naar toe vaart.
Uiteindelijk hebben de America’s cup racers een windsnelheid van 2.79 keer de wind snelheid en daardoor snelheden van 87 kilometer per uur gehaald.

Jumbo Jet Boeing 747
In eerste instantie lijkt het niet logisch dat een schip zoveel sneller dan de wind vaart. In tegenstelling tot de traditionele zeilen en masten hebben de AC72 catamarans van de America’s cup een soort vliegtuigvleugels, bestaande uit een mast en zeilen. Deze vaste vleugels maken gebruik van liftkracht om vooruit te komen, hetzelfde principe wat een vliegtuig gebruikt om te kunnen vliegen. De zeilen van de AC72 hebben dezelfde vorm als de vleugel van een Jumbo Jet Boeing 747 passagiersvliegtuig.

Bernoulli principe
Om inzicht te geven hoe het dan mogelijk is om met een zeilschip vooruit te komen, moeten we ons verdiepen in het Bernoulli principe. Het zeil van een schip zorgt ervoor dat de vrije stroming van wind wordt vertraagd en ook afgebogen. Hierdoor ontstaat een drukverschil tussen de kant waar de wind vandaan komt en aan de achterkant van het zeil. Zolang het drukverschil blijft, waarbij de holle zijde van het zeil meer wind vangt, dan ontstaat er een kracht op het zeil die zich wil verplaatsen in de richting van de bolling en gaat het schip dus vooruit!

Waterverplaatsing
Met de zeilen alleen is het schip er niet, het onderwaterschip is ook van essentieel belang. Schepen zijn over het algemeen zware objecten die zich door het water verplaatsen. Zonder vermogen van het schip, kan de waterdruk tegen de romp ervoor zorgen dat het schip snel stilligt. Catamarans hebben een veel mindere waterverplaatsing, doordat ze minder schip in het water hebben. Wat de AC72 nog bijzonderder maakt is dat ze kunnen zeilen zonder romp in het water, deze catamarans maken gebruik van draagvleugels.

Draagvleugels
De werking van een draagvleugel is eigenlijk weer hetzelfde als dat van een zeil. De vleugels zijn aan de bovenzijde enigszins bol, hierdoor moet het water aan de bovenzijde een langere weg afleggen en dus sneller stromen, dan aan de onderkant. De waterdruk boven de vleugels is dus lager dan de onderkant van de vleugel en ontstaat er een opwaartse druk. In het geval van de AC72 komt het schip bij een snelheid van 37 kilometer per uur (30 knopen) uit het water. Daardoor snijdt het schip als het ware door het water en de golven, waardoor het schip bijna geen snelheid verliest.

25 september 2013, laatste etappe
Dit jaar werd de America’s cup in de baai van San Francisco gehouden en de winnaar was degene die als eerste 9 races won. De race duurde van 7 tot en met 25 september, dit was de langstdurende race ooit. Hoewel de Nieuwe Zeelanders ver voorop lagen, wonnen uiteindelijk de Amerikanen met 44 seconden voorsprong. Tijdens deze laatste race werd er 10,7 zeemijl (19,8 kilometer) gevaren in een tijd van 24:08 minuten. Waarbij de gemiddelde snelheid van de Amerikanen 56,58 kilometer per uur was en de maximale snelheid 82,10 kilometer per uur. De gemiddelde windsnelheid tijdens deze spectaculaire minuten was 13 kilometer per uur en de maximale windsnelheid was 38 kilometer per uur.
Bron: MeteoConsult/America's Cup/Wikipedia/The Telegraph