1
Pushme Pullyu, hydrodynamische lift
Pushme Pullyu
"hydrodynamische lift"
Auteur: Justin Nakatsuka
Bron: Rate 48 (Canada's
competitive Rowing Magazine
Het origineel is met toestemming van Rate 48 vertaald in het Nederlands en op NLroei gepubliceerd.
Sinds Dr. Volker Nolte als coach werkzaam is in Canada, heeft hij zich gestort op de hydrodynamische lift. "Coaches zeggen dat een langere haal beter is, maar waarom weten ze eigenlijk niet".
Dr. Nolte weet waarom, hij heeft een proefschrift geschreven over dit onderwerp. Ondanks zijn presentaties op seminars en coach conferenties, compleet met grafieken en formules, is het voor de meeste coaches niet te begrijpen of geloven ze het niet.
Dr. Nolte is duidelijk in het uitleggen van hydrodynamic lift aan zijn roeiers. Hij is zowel coach van de University of Western Ontario's roeiteam, als van de Canadese nationale lichte roeiers. Hij heeft met zijn roeiers meerdere medailles op Wereldkampioenschappen behaald. Zijn vier won zilver in 1996 op de Olympische spelen in Atlanta. De meerderheid van zijn roeiers begrijpen de principes van hydrodynamische lift, en baseren hun roeitechniek hierop. "Het is eigenlijk eenvoudige luchtvaart techniek, maar dan in het water", zegt Olympische roeier Graham McLaren.
Wat is hydrodynamische lift eigenlijk?
Een vliegtuig kan vliegen, hoe kan dat eigenlijk? Hoe kan een zware jumbo-jet gemaakt van staal en titanium vliegen op twee metalen vleugels? Het werkt als volgt:
1. De vleugel verplaatst zich door de lucht
2. Er gaat lucht bovenlangs de vleugel, en
3. er gaat lucht onderlangs de vleugel.
Belangrijk!!
4. Door de curve
beweegt de lucht boven de vleugel sneller dan de lucht onder de vleugel.
Nu wat natuurkunde:
5. De luchtdruk bovenop de vleugel is nu minder dan de luchtdruk onder de vleugel. Het gevolg is dat de de luchtdruk onder de vleugel de vleugel omhoog drukt. Dit veroorzaakt de nodige lift om het vliegtuig te laten vliegen.
We noemen dit het principe van Bernoulli. In het kort: Waar de snelheid van een vloeistof hoog is, is de druk laag; waar de snelheid van een vloeistof laag is, is de druk hoog. In het geval van een vliegtuig is de 'vloeistof' eigenlijk lucht.
We kunnen een vliegtuig dus laten vliegen, maar wat heeft dat met roeien te maken?
Als eerste, denk: VLEUGEL = ROEIBLAD, en daarna LUCHT = WATER.
Maar hoe beweegt een blad door het water? Coaches hebben het vaak over "het blad door het water halen". Dat is niet echt het doel toch? Het doel is de boot door het water te bewegen. Ideaal zou het blad op dezelfde plek moeten blijven gedurende de haal, althans zo goed als mogelijk.
Doordat de riem draait om de dol maakt het blad echter een beweging als volgt (zie ook de Flash animatie bovenaan):
Als je het van boven bekijkt beweegt het blad eigenlijk van de boot af, en komt dan weer terug naar de boot. Het water maakt de volgende beweging bij de oppervlakte van het blad:
Als je moeite hebt om je dit voor te stellen, kunnen we het water en blad op z'n kant zetten, en het diagram vergelijken met de vliegtuig vleugel:
Dus het water aan de achterkant van het blad beweegt sneller dan het water gevangen in de voorkant van het blad. Het blad moet dus lift krijgen zoals bij een vliegtuig vleugel, of in dit geval in dezelfde richting bewegen als de boot!
Dat is precies wat er (kan) gebeuren. Tijdens een goede haal, beweegt door de hydrodynamische lift het blad richting de finish lijn. Om dit voor elkaar te krijgen moet je een lange haal maken, en snelle inpik en zonder aarzeling een sterke beentrap.
Als je al je hele roeicarrière probeert de grootste kolken te maken, omdat je coach verteld heeft dat de grootste kolken het meeste power tonen, dan moet ik je teleurstellen. Eigenlijk tonen de grootste kolken de grootste inefficiëncy. Het blad naar het hek van de boot (richting slag) bewegen betekent niet het efficiënt bewegen van de boot naar de finish lijn.
Het meeste voordeel van hydrodynamische lift wordt gerealiseerd door de grootste haallengte. Dit is waarom een skiffeur als Derek Porter een inpik kan maken met zijn bladen bijna parallel aan de boot en toch een efficiënte haal kan maken. In de fractie van een seconde waarin zijn blad het water in gaat, versnelt het water aan de achterkant van het blad. Dit zet het blad vast en zorgt dat alle kracht die hij op het voetenboord brengt de boot voorruit stuwt.
Hydrodynamische lift gaat dus niet direct over de bootsnelheid. Het gaat over de efficiëncy waarmee het blad zich vastzet in het water om de kracht van de roeier over te brengen op de boot in plaats van op een grote dikke kolk. Kan jij het ook? Dat is moeilijk te zeggen, tenzij je coach een video opname maakt boven de boot met een vast referentie punt (bijvoorbeeld een boei). Een goede indicatie heb je tijdens een lange, harde haal, als je een dichte kolk hebt zonder wit schuim.
Bedenkt dat een extreem lange haal niet goed is als de haal daardoor te zwaar voor je wordt om snelheid te ontwikkelen. Daarom moeten coaches altijd zoeken naar een afstelling waarbij haallengte en haalsnelheid tegen elkaar afgewogen worden.
Conclusie
Hydrodynamische lift: Het vastzetten van het blad wordt veroorzaakt door de snelheid van het water aan de achterkant van het blad, zoals gedefinieerd door het principe van Bernoulli..
Roeitechniek:
1. LANGE HAAL (voor de langste blad curve in het water)
2. SNELLE INPIK EN BEENTRAP (voor de minste vertraging in de versnelling van het water aan de achterkant van het blad. Hoogste bladsnelheid = meeste lift = meer efficiënt)
Zie ook: Hydrodynamic Lift in the sculling [rowing] stroke
Interessant verhaal.
Echter: volgens de redacteuren van de nationale wetenschapsquiz 2001 levert Bernoulli geen goede verklaring waarom vliegtuigen vliegen:
“[]Het klinkt goed, maar het verklaart bijvoorbeeld niet hoe een vliegtuig ook ondersteboven kan vliegen. Volgens Bernoulli zou dan de druk onder de vleugel kleiner zijn dan boven de vleugel en het vliegtuig zou dus naar beneden moeten storten. Als je de vleugel in de juiste stand zet is dat echter niet het geval.
Er is een betere verklaring. En die wordt geboden door Newton.[]
Zhukovski beschreef in 1910 de juiste vleugeltheorie. Lucht wordt door een vleugel aan de achterkant neerwaarts gestuwd.
De gebroeders Wright maakten vervolgens een gekromde linnen vleugel. Die bleek goed te werken. Bernoulli kan hier niet eens werken. Want de lucht stroomt zowel onder als boven de vleugel even hard. De luchtstroom achter de vleugel krijgt een neerwaarts gerichte snelheid.
Lilienthal perfectioneerde de bolling door de vleugel aan de voorkant enigszins stomp te maken. Nog meer lucht werd achter de vleugel neerwaarts gestuwd.
Bij een moderne Boeing 747 is die neerwaarts gerichte luchtstroom helemaal sterk. Daar kan de vleugel uitgeschoven worden zodat er 350 ton lucht per seconde met een snelheid van zo’n 10 meter per seconde neerwaarts gestuwd wordt.
Vleugels leveren kracht om lucht achter de vleugel naar beneden te duwen. En daar gelden de wetten van Newton. Want een toestel blijft in de lucht door de kracht van de downwash (neerwaartse luchtstroom aan het eind van de vleugel).
De vleugel moet een kracht leveren om die lucht aan de achterkant naar beneden stuwen (1e wet van Newton). Dat levert een kracht op; in dit geval de luchtstroom in kilogrammen per seconde maal de snelheid in meters per seconde (2e wet van Newton).
Die kracht moet gecompenseerd worden (3e wet van Newton) door een opwaartse kracht op de vleugel. Dat houdt een vliegtuig in de lucht.”
(bron: http://www.nwo.nl/nwohome.nsf/pages/NWOP_5VJGUN vraag 19)
Vraag is nu of Nolte’s beweringen over hydrodynamische lift nog steeds geldig zijn als we aannemen dat bovenstaande klopt. Als er sprake is van stuwing vanaf de bladtip zal dat aan het begin van de haal tegengesteld zijn aan de vaarrichting om over te gaan naar een stuwing in de richting van de vaarrichting . Wat zou dan de impact op de ideale techniek zijn uit hydrodynamisch oogpunt?
Geert