De kracht van de wind

Eén van de belangrijkste gegevens bij het ontwerp van een zeilboot is de kracht van de wind. Zonder wind kom je niet vooruit, maar te veel wind kan je boot vernielen. Het centrale vraagstuk bij het ontwerpen is hoeveel kracht komt er op dit onderdeel te staan, en hoeveel van welk materiaal is er nodig om deze kracht (ruimschoots) te weerstaan.
Iedere kracht die bij normaal gebruik op een zeilboot wordt uitgeoefend is uiteindelijk afkomstig van de wind (we gebruiken natuurlijk geen buitenboordmotor ;-p ).
We beginnen met de definitie van 'normaal gebruik'. In een eerdere blog 'Eisen aan het ontwerp' heb ik aangegeven dat het beoogde vaargebied het Lauwersmeer en de Waddenzee is. Dit zijn redelijk beschutte wateren, waar een haven meestal binnen een paar uur varen te bereiken is. Ik ga er vanuit dat ik boven windkracht 6 niet ga uitvaren, en dat ik goed op het weerbericht let voordat ik vertrek. Het is derhalve niet te verwachten dat het scheepje meer dan windkracht 7 te verduren zal krijgen.
Hoe groot is nu de kracht van de wind bij windkracht 7? Volgens de schaal van Beaufort op wikipedia heeft de wind bij windkracht 7 een snelheid van 13.9 tot 17.1 meter per seconde. Laten we voor de zekerheid het hoogste getal nemen: 17.1 m/s. De KNMI heeft een formule voor de kracht van de wind op een oppervlak die we kunnen gebruiken om de kracht op het zeil te berekenen

Fw = 0.5 x luchtdichtheid x windsnelheid2 x zeiloppervlak

Voor de luchtdichtheid mogen we een gemiddelde waarde van 1.225 aannemen, voor de windsnelheid hadden we 17.1 bepaald. Blijft over het zeiloppervlak. Stel dat dat 30 m2 is, dan komen we op een totaal van 

5373 Newton, ongeveer 548 kg

Deze kracht gebruiken we later bij het berekenen van bijvoorbeeld het kentermoment en de krachten die de verstaging te verduren krijgt.