Zeilen (varen)

Zeilen is een techniek van voortbeweging door windkracht op een zeilschip, zeilboot of surfplank over het water, met een zeilwagen over land of met een ijszeiler over het ijs. Hierbij wordt gebruikgemaakt van de kracht van de wind die ontstaat doordat het zeil de snelheid en richting van de inkomende wind verandert. De geschiedenis heeft een langzame, maar voortdurende ontwikkeling van zeil en rompvorm te zien gegeven: van plompe schepen, met vierkante zeilen die hangend onder aan een ra gevoerd werden (het dwarsgetuigde schip), tot schepen met een slanke romp en diepstekende kiel waarbij de zeilen aan de voorzijde strak aangespannen worden, met name achter een mast of aan kabels van de mast naar het voorschip: het langsgetuigde schip. In het algemeen kan worden gesteld dat modernere schepen beter tegen de wind in ("hoger aan de wind") konden zeilen. De rompvorm en het type tuigage werden echter vooral op commerciële gronden bepaald; ook in tijden waarbij een modernere tuigage beschikbaar was werden daarom nog vierkant getuigde schepen gebouwd. Een koers die in de dode hoek ligt, min of meer tegen de wind in, kan niet bezeild worden.

Zeiltechniek

Werking van zeil en romp

De vrije stroming van wind wordt door een zeil vertraagd en afgebogen. Daardoor ontstaat er een drukverschil tussen de aan-de-windse kant van het zeil en de van de wind afgekeerde zijde. Men definieert het “zeilpunt” (z in de illustraties) als het zwaartepunt van het totaal van drukkrachten op het zeil. Voor een begrip van de krachten die op een schip werken rekent men alsof de totale door wind veroorzaakte kracht op het zeil, of meerdere zeilen, in het zeilpunt aangrijpt; de richting van die kracht wordt beschouwd als haaks op het zeil staand.

Als een zeilschip met de windrichting mee vaart heeft het baat bij een bol gesneden zeil dat in staat is de aanstromende wind effectief te vertragen, zodat de in de wind aanwezige stromingsenergie goed benut wordt.

Als een zeilschip een andere koers vaart en met name wanneer het schuin tegen de wind in voortgang wil boeken, is een strakker zeil effectiever. De wind valt dan schuin in het zeil in (zie illustratie). Eventuele bolling van het zeil aan de achterzijde zou remmend werken omdat het een obstakel vormt voor de wegstromende lucht.

De schuin voorwaarts gerichte zeilkracht kan samengesteld gedacht worden uit een voorwaartse component en een zijwaartse. De zijwaartse component moet effectief tegengewerkt worden door enig zijwaarts oppervlak onder water. De voorwaartse kracht drijft het schip voort. Het onderwaterschip is voor het zeilgedrag even belangrijk als de effectiviteit van het zeil. Zijwaarts wegdrijven (drift, verlijeren) wordt tegengegaan door de kiel, midzwaard of zijzwaarden, of soms ook doordat de romp een scherpe diepstekende V-vorm heeft. Minimale voorwaartse weerstand wordt bereikt door de romp een zo slank mogelijke vorm te geven. Omdat genoemde voorzieningen vaak in strijd zijn met inwendige leefruimte of laadvermogen, het vaargebied, waarbij ondiepten een diepstekende kiel onmogelijk maken en soms ook met gunstig gedrag in golven, zal het rompontwerp altijd een compromis zijn.

Enkele begrippen en effecten die met zeilen verband houden

Lateraal punt. Dit is het aangrijpingspunt van de krachten van het water die zijdelings op het schip inwerken; het is het onderwater-equivalent van het "zeilpunt".
Schijnbare wind. Zodra een zeilboot snelheid maakt verandert de relatieve luchtsnelheid ten opzichte van de boot. Bij een voor-de-windse koers, waarbij de wind van achter komt, is de netto windsnelheid die de boot "voelt" gelijk aan het verschil tussen wind- en bootsnelheid. Indien de boot recht tegen de wind in zou varen, is de schijnbare windsnelheid gelijk aan de som van bootsnelheid en windsnelheid. Bij andere koersen moet de snelheid van schip en wind vectorieel opgeteld worden om de schijnbare windrichting en -snelheid te bepalen. Een windvaantje bovenin de mast geeft de schijnbare windrichting aan.
Het effect van waterstroming. Deze werkt door op de snelheid van de boot en dus ook op de schijnbare wind. Met name op rivieren kan de watersnelheid nogal variëren met de plaats waar men vaart.
Stuurgedrag. Omdat er onder verschillende omstandigheden een horizontale afstand zal zijn tussen het zeilpunt en het laterale punt werkt er een koppel op het schip, dat daardoor neigt tot oploeven (de kop naar de wind draaien) of afvallen (de kop van de wind afdraaien). De arm van dit koppel is afhankelijk van de zeilvoering, van de helling en de koers van het schip ten opzichte van het water. Het is maximaal bij ongeveer halve wind en minimaal indien de wind ongeveer evenwijdig aan de langs-as van het schip invalt.
Rompsnelheid. Een bewegende scheepsromp maakt golven. Als het schip zo snel gaat dat er juist één golf naast de romp ontstaat, zal het verder verhogen van de snelheid onevenredig meer energie kosten; het schip zou dan voortdurend bezig zijn tegen de eigen boeggolf op te klimmen. De maximale snelheid, rekening houdend met dit effect, wordt rompsnelheid genoemd.
Planeren. Indien de rompvorm het toelaat kan het beperkende effect van de rompsnelheid vermeden worden doordat de romp meer over het water glijdt, dan dat hij zich erdoorheen dwingt. Met name schepen waarvan de onderkant van de romp enigszins vlak is, zijn relatief gemakkelijker tot planeren te brengen.
Hellingshoek. De wind grijpt aan boven het waterniveau. Er ontstaat een koppel dat het schip doet hellen. De arm van het koppel is de afstand tussen het zeilpunt en het lateraal punt. Er ontstaat om twee redenen een tegenwerkend moment. De romp komt dan asymmetrisch in het water te liggen waardoor aan de lage kant de opwaartse kracht van het water toeneemt. Dit effect wordt versterkt doordat ballast, die vaak laag, of onder een zeilboot is aangebracht, meer zijdelings komt te liggen. Zie ook het artikel Scheepsstabiliteit. De hellingshoek speelt ook bij het stuurgedrag van het schip een rol. Indien het schip helt, neemt het effectieve zeiloppervlak af, evenals de efficiency van het zeil. Dit geldt ook voor het onderwaterschip. De waterlijnlengte neemt dan enigszins toe, wat een verhoging van de "rompsnelheid" tot gevolg heeft. Ook zal de werking van het roer veranderen omdat het effectieve roeroppervlak vermindert en omdat het stromingspatroon rond het roer verandert. Soms worden om die reden twee roeren toegepast, ter linker- en ter rechterzijde van de spiegel. Voor catamarans geldt het effect van varen onder helling veel minder. Enkelromps schepen hebben door het afnemende moment van de kracht op het zeil en het toenemende oprichtende moment van de ballast een "ingebouwde" veiligheid tegen overbelasting: bij een hellend schip neemt het hellend koppel af en het oprichtend moment toe. Hoewel catamarans een grote weerstand bieden tegen grote zijwind zal bij grotere helling plotseling het oprichtend koppel sterk afnemen; de catamaran kan dan plotseling kapseizen.

Koersveranderingen

Omdat een zeilschip niet altijd in dezelfde richting vaart, zijn koersveranderingen nodig.

Iedere koers vraagt om zijn eigen optimale stand van de zeilen, zodat de stand van de zeilen aangepast moet worden bij een koersverandering.

Termen: zeilen

In de wereld van de zeilvaart worden allerlei termen gebruikt om de zaken die van belang zijn voor het veilig varen goed te kunnen benoemen. Zie ook het artikel scheepvaart van A tot Z.

Deze termen worden ook bij windsurfen gebruikt.

Termen: tuigage

Tuigage is de verzamelnaam voor alle zeilen, staand (vast) en lopend (beweegbaar) want, het touwwerk en de rondhouten die nodig zijn om een schip voort te bewegen en om een schip te laten ankeren. De aan boord aanwezige hijstoestellen voor het aan/van boord brengen van lading en de sloepen behoren ook tot de tuigage. Tot de tuigage behoren onder meer:

val
schoot
zeilen
- grootzeil
- fok
- genua
- kluiver
- spinnaker
- halfwinder
verstaging
touwwerk
rondhouten

Gebruik van zeilschepen

Zowel recreatief als competitief wordt er over de hele wereld gezeild. In bepaalde streken heeft de zeilvaart nog een commerciële functie. Dit betreft dan met name streken in de derde wereld, waar het gebruik van benzinemotoren om financiële redenen niet mogelijk is. Motorvaart heeft de beroepszeilvaart vrijwel geheel verdrongen, zeilschepen zijn te langzaam, te moeilijk te hanteren en vooral te veel afhankelijk van de weersomstandigheden.

Recreatief zeilen

In Nederland wordt op vele plaatsen gebruikgemaakt van het alom aanwezige water voor het zeilen. Overal waar een wat groter wateroppervlak is, kun je zeilende schepen vinden. De kleine bootjes aan de rand en op de kleinere plassen, de grote schepen op zee, op het IJsselmeer en in de Zeeuwse wateren of op de Friese meren.

Bootjes zijn er in vele maten beschikbaar, van de kleinste piraatjolletjes en zeilkano's, geschikt voor één niet al te zwaar persoon, tot de grote zeilschepen als de Oosterschelde of de Stad Amsterdam.

Zeilen is zeer goed mogelijk vanaf jonge leeftijd, men kan leren zeilen op zeilkamp of op een waterplas in de buurt. Bovendien kan men blijven zeilen tot op late leeftijd. Kleine "scheepjes" zijn al beschikbaar vanaf een paar honderd euro.

Modelzeilen

Ook op schaal wordt er druk gezeild met modellen die zijn voorzien van radiografische besturing. En net zoals met de grote zeilboten is er ook weer de onderverdeling in recreatief zeilen en zeilen als wedstrijdsport. Zie ook modelzeilen.

Wedstrijdzeilen

Een zeilwedstrijd wordt meestal een regatta genoemd. De grootste wedstrijden in de zeilsport zijn de Volvo Ocean Race (voorheen Whitbread Round The World Race) en de America's Cup. En voor solozeilers is het de Vendée Globe, alleen non-stop rond de wereld. Kleine zusje is de MiniTransat. Deze wedstrijden zijn uitermate spectaculair en worden in grote zeilboten gevaren.

Van een heel ander kaliber is het Zeilen op de Olympische Zomerspelen. In een aantal olympische klassen vinden daar ook wedstrijden plaats.

Verder zijn er in vrijwel alle klassen wedstrijden op regionaal en/of nationaal niveau.

Bijzonder zijn de botterwedstrijden bij Spakenburg. Wekelijks staat het Eemmeer bij Spakenburg in het teken van de DinsdagAvond Rond- en Platbodemcompetitie (DARP) en elk jaar vindt hier de Zuidwal plaats. Botters zijn traditionele vissersboten die vroeger de Zuiderzee bezeilden. Ook bekend zijn de wedstrijden in Friesland met skûtsjes, traditionele vrachtschepen uit het begin van de 20e eeuw.

Een bekende zeilrace in Nederland is de Ronde om Texel, een wedstrijd om het eiland Texel. Het is het grootste open catamaran-evenement in de wereld, met 500 tot 700 deelnemende boten.

Een andere Nederlandse zeilwedstrijd is de Bontekoerace op het Markermeer.

De grootste Nederlandse solo zeilrace is de 200 Myls Solo Zeilrace zeilrace, waarvoor ieder jaar meer dan 300 inschrijvingen zijn. Van deze 300 zeilers worden er maar 80 toegelaten tot de race.

De allereerste trans-Atlantische solo zeilwedstrijd is de OSTAR (Original Single-handed Trans-Atlantic Race). In 1960 werd de eerste OSTAR georganiseerd en telde 5 deelnemers. Alle vijf haalden de finish in Amerika. De race staat nu nog steeds bekend als de een na zwaarste solo zeilrace ter wereld. De race wordt om de 4 jaar georganiseerd door de RWYC in Engeland. De eerstvolgende race is in 2009. Momenteel zijn er 5 Nederlanders die zich voorbereiden op deze race.

Er zijn verschillende vormen:

Fleetracen (populairste)
Matchracen
Modelzeilen
Teamzeilen

Evenementen Internationale voorbeelden hiervan zijn:

Olympische Spelen
Volvo Ocean Race (voorheen Whitbread Race Around the World)
Vendée Globe
Tall Ships' Race (voorheen Cutty Sark Race)
OSTAR (Original Single-handed Trans-Atlantic Race)
Race of the Classics kortweg Rees (een bijzonder zeilevenement voor studenten dat jaarlijks in april wordt georganiseerd)

In Nederland: