Pienen miettimisen jälkeen luulen nyt ymmärtäväni, miten tuo vekotin toimii. Jutun näennäisesti epäintuitiivinen logiikka jakantuu kahteen osaan: Ensimmäinen (luonnollinen mutta väärä) oletus liittyy vekottimen ja tuulen keskinäiseen toimintaan, joka on lähtökohtaisesti väärä, koska tuossa on kolmaskin tekijä, eli maapallo. Toinen hämäävä tekijä liittyy erilaisten fysikaalisten suureiden "vipuvarsiin", jotka ovat tässä tapauksessa hyvin omituisessa muodossa. Vipulogikka on itse asiassa samantyyppinen kuin etukuormaajan vakainväittelyssä, joskin eri fysikaalisissa elementeissä.
Tuo purjeveneen myötätuuliluovi on mielenkiintoinen vertailukohta. koska moni asia on samaa ja asia on ehkä helpompi hahmottaa ensin sitä kautta. Joten käydäämpäs periaate ensin sitä kautta. (Täytyy tässä vaiheessa korostaa, että en ole purjehtija, ja kokemukseni purjeveneilystä rajoittuu yhteen reissuun kansanveneellä Kauppatorilta Suomenlinnaan, joten jos lukijoissa on purjehtijoita, niin voivat korjata mahdolliset asiavirheet):
1. osa eli "maapalloparadoksi":
Kilpapurjehduksessa on tunnettu ilmiö, että purjevene aiheuttaa tuulen alapuolelle "katveen", jossa on huono purjehtia. koska tuulen nopeus siinä on aina pienempi. Tämä kertoo siitä, mistä purjeveneen ottama energia on peräisin, eli tuulen nopeus pienenee jollain alueella. Tässä olennaista on, että tuulen nopeus pienenee suhteessa maapalloon (tai itse asiassa maapallon pintaan). Käytännön maailmassa tämä kytkentä maapallon pintaan ei ole ideaalinen, koska se tapahtuu veden välityksellä. Olennaista on, että erityisesti kilpapurjeveneissä tämä kytkentä veteen yritetään saada mahdollisimman hyväksi ja tässä touhussa kytkentä tehdään kölin avulla, joka taas on hyvin keskeinen osa hyvän kilpapurjeveneen suunnittelussa.
Em. kansanveneellä oli mukana työporukkaa, ja kun sattui hyvin kova keli (miehistö jopa mietti lähdetäänkö vesille ollenkaan), niin veneen laita tietysti kävi välillä veden alla. Miehistö yritti vakuutella mukana oleville toimiston naisille, ettei purjevene voi kaatua, mutta kyllä se kaatuu jos köli katkeaa. Soutuveneen omistajalle tuo tuntuu hieman omituiselta, mutta kun katsoo kilpapurjeveneen köliä, niin ymmärtää mistä on kysymys:
(tuolta sivuilta kohdasta "Keel" saa kölin rakenteen näkyville)
https://neoyachts.com/neo-515-five-one-five/
Tuon köli "kiinnittää" veneen maapalloon, ja toimii olennaisena osana että kohdan 2 "geometrinen vipuvarsi" voi syntyä.
2. osa eli "vipuvarsiparadoksi":
Käsittääksni kilpapurjehtimisessa erot kalustossa syntyvät juuri luoviessa, ja silloin on tärkeää että purje on "littana" ja vene sortaa mahdollisimman vähän luoviessa. Sortaminen ehkäistään kohdassa 1 mainitulla erikoisrakenteisella kölillä. Purjeen "littanuus" hoidetaan (tietääkseni) kevlar-köysillä mastoa ja purjetta tukevissa köysirakenteissa. Esim. vastaavan lujuuden ja painon omaava teräsköysi joustaa liikaa, jolloin purjeen "littanuus" kärsii. Purjeen kulma ja veneen kulkusuunta muodostavat geometrisen kolmion, jossa eri suuntaiset vektorit toimivat vipuvarsina eri kulkusuuntien ja purjeen tason välillä. Kun pyritään mahdollisimman kovaan vauhtiin, purjeen kulmalle etsitään maksimikulma, jossa virtaus pysyy vielä "kiinni" purjeessa. Mitä littanampi purje on sitä paremmalla kulmalla voidaan purjehtia, ja sitä suurempi on eteenpäin vievän suuntavektorin osuus geometrisessä yhtälössä, jolloin vene kulkee nopeinta mahdollista vauhtia haluttuun suuntaan. Ideaalisessa järjestemässä varmaan päästään äärettömän suureen nopeuteen, mutta käytännössä veneen sortaminen ja purjeen pyöristyminen asettavat nopeudelle jonkun käytännön rajan.
Tässä "ropelivekottimen" tapauksessa on sama periaate erilaisella mekaniikalla:
1. Energia systeemiin syntyy vekottimen tuulen alapuolelle syntyvästä katveesta, joka on "huomaamaton". Olennaista on nimenomaan, että tuulen noupeuden menetys katveessa tapahtuu suhteessa vekottimen geometrisiin mittoihin ja tuulen nopeuden menetys mitataan suhteessa maapallon pintaan eikä vekottimeen, kuten helposti (virheellisesti) olettaa.
2. Purjeveneen tyyppinen mekanismi syntyy takapyörien voimansiirrosta propeliin, johon syntyy hyvin vaikeasti ymmärrettävä "vipujärjestelmä". Tarvittava "kytkentä maapallon" syntyy tässä tapauksessa takapyörien kitkasta, joka vastaa kölin aiheuttamaa kytkentää purjeveneen tapauksessa. Tässä pyörien vääntömomentti on suurempi kuin propellin vastus, mutta sitä on erittäin vaikea nähdä "insinöörinsilmälläkään" tässä tapauksessa.
3. Erilaisia häviöitä tulee tässä mm. pyörien laakeroinnista. ketjuvälityksestä yms., mutta luulisin että käytännössä suurin häviö syntynee propelissa, koska ilma on ns. "viskoosi kaasu" ja tuppaa yleensä olemaan iso häviöiden lähde. Varmaankin myös pyörien luistaminen tulee jossain vaiheessa vastaan. kun vastustava momentti tulee liian suureksi.
