Hoogte behouden – Gurit
Opstijgen... vink aan. Intermitterende vlucht... vink aan. Gestage vlucht over golven en oceanen... de lasten zijn bijna buiten de schaal. Maar met de hulp van een briljante composiettechniek gebeurt het
Sinds de eerste adembenemende foto's van Jeremie Beyou's Charal tijdens de vlucht is er nu voldoende bewijs dat deze indrukwekkende vertoning geen eenmalig feeststuk was. Voor velen in de Imoca 60-vloot is het nu de nieuwe norm om offshore te vliegen met een zeven ton 60-footer die met meer dan 20 knopen in golven reist terwijl hij balanceert op een gigantische vleugel naar lij en een vin naar het weer. Geen verrassing dus, dat composiet experts
Gurit heeft sinds de laatste Vendée Globe al meer dan 6,000 uur besteed aan de verschillende Imoca 60-projecten waar ze bij betrokken zijn. Het is zelden zo belangrijk geweest om een constructie te ontwerpen die zulke extreme prestaties aankan. Gurit Composite Engineering werkt al meer dan 60 jaar nauw samen met Imoca 20s. Sinds de beroemde Kingfisher van Ellen MacArthur, die werd ontwikkeld in samenwerking met Humphreys Yacht Design en Owen/Clarke, heeft het bedrijf aanzienlijke ervaring op dit gebied opgebouwd, wat heeft bijgedragen aan zeven van de acht nieuwe boten in de Vendée Globe-vloot van dit jaar die Gurit-materialen gebruiken, terwijl 12 campagnes hebben Gurit-ingenieurs ingeschakeld voor aspecten van hun engineering. Van de nieuwe boten in de vloot, Charal, Hugo Boss en dmg mori dragen de handtekening van Gurit Structural Engineering in samenwerking met VPLP Yacht Design.
Ook de hoeveelheid tijd die aan individuele projecten wordt besteed, is toegenomen.
'In vergelijking met de vorige cyclus is de tijd die we hebben besteed aan deze iteratie van Vendée-projecten met minstens 50 procent gestegen', zegt Gurit's hoofdingenieur Paolo Manganelli. 'Omdat teams zich meer richten op het vinden van een prestatievoordeel, besteden we meer tijd in de beginfase van het project, waar we werken aan verschillende ontwerpconcepten en opties om deze prestatiewinst mogelijk te maken.'
In de afgelopen 20 jaar zijn de gemiddelde snelheden over de hele wereld met ongeveer 30 procent gestegen, waarbij de topsnelheden met ongeveer 50 procent zijn gestegen, terwijl constructies lichter zijn geworden. En terwijl het streven naar prestaties voortduurt, is het huidige gewas in staat als geen ander een evenwichtsoefening uit te voeren, de wetten van de fysica uit te dagen en het conventionele denken over hoe het is om op een raceboot te zeilen, te trotseren.
Vergelijkbare voorbeelden elders zijn zeldzaam, afgezien van de America's Cup, die de verijdelende aanval leidde en in korte tijd enorme prestatiesprongen zag. Dus hoeveel heeft de Cup de nieuwe look van Imoca 60s beïnvloed of geïnformeerd?
'De Cup heeft zeker geholpen bij het ontwikkelen van tools en ontwerpprocessen om het gedrag van de boot te voorspellen en daarmee de simulatie van de belastingen', zegt Manganelli. 'Dat is een grote bijdrage geweest. Daarnaast is het vermogen om de vlieghouding van de boten te voorspellen ook verbeterd dankzij het werk dat in de Cup is uitgevoerd.
'Maar hoewel er overeenkomsten en verbanden zijn tussen de twee gebieden, keren Cup-boten elke dag terug naar het dok en hebben achtervolgingsboten in de buurt. Een Imoca 60 is misschien pas over een maand of langer terug, dus we staan voor heel andere uitdagingen als het gaat om de manier waarop deze boten in hun normale omgeving opereren.'
Voor Imoca 60s is het uit het water tillen van de boot één ding, maar de domino-effecten op het ontwerp, de techniek en de constructie hebben elders aanzienlijke veranderingen ondergaan die een veel nauwere samenwerking tussen ontwerpers, bouwers en materiaalleveranciers vereisten dan ooit tevoren.
'De introductie van foils heeft de beladingsomstandigheden veranderd, aangezien de lijwaartse foil samenwerkt met de vin van de kantelende kiel om de boot op snelheid op te tillen', legt Manganelli uit. 'We hebben dus niet alleen te maken met de draagstructuur van de folie zelf, maar ook met de extra belastingen die in de structuur van de boot komen te liggen.
'De structuur rond de folie is behoorlijk complex en sommige ontwerpbelastingen zijn van dezelfde orde van grootte als die in de kiel. Dus in feite hebben we een extra oprichtend moment toegevoegd om een aanhangsel te produceren dat een groot extra moment in de boot brengt. Het resultaat is dat u met een tweede belangrijk structureel element te maken krijgt op een schaal die vergelijkbaar is met die van de kiel en toch verdubbelen we het gewicht van de kielondersteuningsstructuur in deze boten niet echt. In plaats daarvan integreren we de foliedraagconstructie in de kieldraagconstructie, zodat sommige elementen een dubbel doel dienen om te voorkomen dat er meer massa aan de boten wordt toegevoegd.'
'Ook de structuur elders in de boot is geëvolueerd, omdat we met verschillende extra uitdagingen te maken hebben. Als de folies bijvoorbeeld iets raken, moeten we ervoor zorgen dat de boot niet aan stukken scheurt. De Hugo Boss De aanvaring in de Transat van vorig jaar Jacques Vabre is een goed voorbeeld waarbij de boot ernstige schade opliep maar weer aan land kwam.
'Om dit te bereiken, maken we gebruik van de ervaring die we hebben opgedaan met een aantal ontwerpen van foliedraagconstructies voor projecten met Maxis, Imoca 60's, Volvo Ocean Race-boten en anderen. Het is dus een complexe ontwerpuitdaging, maar geen onbekende.'
Maar dat is niet het einde van het probleem. Net zoals het veranderen van de vermogensafgifte in een auto verschillende andere gebieden zal beïnvloeden, van de versnellingsbak, remmen, chassis enzovoort, zullen veranderende laadpaden en laadomstandigheden van invloed zijn op bijna elk onderdeel aan boord van de boot.
'Met deze laatste generatie, de combinatie van ballasttanks, kantelende kiel en harkafstelling op de foils, valt er zoveel te tweaken en te leren en aan te passen en zoveel parameters; het is een constante en snelle evolutie. Als je kijkt naar de prestatievooruitgang van Charal vanaf het moment dat ze werd gelanceerd tot nu toe, is de verbetering behoorlijk buitengewoon, net als voor anderen in de vloot. Er was al enig verschil tussen de prestatie die in de ontwerpfase van de boot werd verwacht, en wat ze daadwerkelijk leverde toen ze ging zeilen. En toen was er weer een stap voorwaarts tussen wat ze anderhalf jaar geleden deed en wat ze nu kan. Het komt erop neer dat het tempo van de verandering ongelooflijk snel is geweest en dat de leercurve steil is. Dus de uitdaging voor ons is om die curve voor te blijven. Door nauw samen te werken met teams is dit mogelijk.
'Naarmate de prestaties toenemen, is dichtslaan een ander kritiek gebied en hoewel Corecell het materiaal bij uitstek is geworden voor de kern in de onderkant van de romp, hebben we het gebruik ervan verder kunnen optimaliseren dankzij het verbeterde begrip van het dynamische gedrag ervan. In de afgelopen jaren hebben we uiterst waardevol inzicht gekregen in de eigenschappen van Corecell bij hoge reksnelheden door uitgebreide tests uitgevoerd door ons kantoor in Nieuw-Zeeland in samenwerking met de Universiteit van Auckland. Een deel van die kennis is doorgesijpeld in onze ontwerpen. Nauwe samenwerking met de teams is essentieel om ons begrip van de nieuwe laadconfiguraties waaraan deze boten worden blootgesteld verder te verbeteren. '
In de omgang met veel van 's werelds topspelers, waaronder bedrijven als CDK Technologies en Carrington Boats, die veel van de meest extreme offshore-machines hebben geproduceerd, samen met jongere bedrijven zoals Black Pepper Yachts, die Armel Tripon's radicaal ogende L'Occitane en Provence, Gurit's technisch verkoopmanager Yannick Le Morvan ziet dit van dichtbij.
'Samenwerking is de sleutel om deze projecten vooruit te helpen', zegt hij. 'Het detail waarmee de moderne ontwerpen worden gebouwd, maakt dat de hele oefening een samenwerking is in plaats van de eerdere relatie waarbij de partners misschien gewoon materialen en/of data hebben aangeleverd. Een goed voorbeeld van hoe dit in de praktijk werkt, is de constructie van een laminaat en de precieze manier waarop de vezels worden gelegd.
'Voor een bepaald gebied nemen we nu meer lagen op die dunner en nauwkeuriger zijn gerangschikt om de beste structurele eigenschappen te bereiken. Waar we in het verleden mogelijk een 300g/m . hebben gebruikt2 vezel bij 0° en zeg 90°, nu is een groot deel van het laminaat gemaakt van lagen van 150 gram die in meerdere richtingen zijn gelegd. Dit betekent dat het lay-upproces nauwkeuriger moet zijn, wat op zijn beurt meer tijd kost en in sommige gevallen een iets andere benadering vereist. Het debulkingproces is ook meer betrokken, omdat je de lucht tussen elke laag moet verwijderen.
'De meer verfijnde aard van de laminaten heeft ook invloed op de uithardingscycli die vaak complexer zijn en waarbij je meer moet weten over de materiaalwetenschap om de beste structuur te creëren.
'Met deze en andere factoren in het achterhoofd was het geweldig om met CDK-technologieën te werken, want het is dit soort partnerschap dat deze projecten vooruit helpt.'
Niet elk team in de huidige Vendée Globe-cyclus had de luxe om hun projecten vanaf een blanco canvas te starten. Voor teams zoals die van Isabelle Joschke MACSF en die van Boris Herrmann Zee Ontdekker (beide profiteren van de samenwerking tussen Gurit Structural Engineering en VPLP), het upgraden van een ontwerp van de vorige generatie om modern foliedenken te accepteren, vereiste op sommige plaatsen een subtiel andere aanpak. Deze boten zijn oorspronkelijk niet ontworpen met het huidige niveau van foilen in gedachten, waardoor het moeilijker is om voldoende structuur op te nemen om de nieuwe ladingen van de foils op te vangen zonder het totale gewicht te verhogen.
'In deze gevallen moet je niet alleen zorgen voor voldoende ondersteuning van de folies, maar ook ervoor zorgen dat je de bestaande structuur elders in de boot niet gaat breken', zegt Manganelli. 'Je moet om een lay-out heen werken die in de eerste plaats niet echt geoptimaliseerd was voor die foliemaat en -positie en je moet ook rekening houden met de toenemende belastingen die elders worden verplaatst. Bovendien, als de boten sneller gaan, zullen ze harder slaan en dus hebben veel boten van de eerdere generatie hun romp verstevigd als gevolg van het aanbrengen van nieuwe folies.'
Klik hier voor meer informatie over Gurit »
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd in Seahorse Magazine en wordt met hun toestemming overgenomen. Ga naar om hun archief met gratis te bekijken artikelen te bekijken: https://seahorsemagazine.com/archive/2020-archives
Klik hier om een abonnement te nemen op Seahorse tegen een gereduceerd tarief: http://bit.ly/SHMIN20
