Wind Sports - Wind powered action and extreme sports - Kitewing, ice sailing, kite surfing, outdoor, kite boarding, ice kite, skiing...

Talvipurjehduksen uudet tuulet (1998)

Talvipurjehdus on viime vuosina kehittynyt aivan uusien tuotteiden ansiosta ja trendinä voidaan havaita pyrkimys yhä kevyempiin, helposti rikattaviin ja tehokkaisiin purjehdusvälineisiin. Talvipurjehdukseen soveltuvat välineet ovat nykyään; DN -jääjahdit, purjelaudan purjeella varustetut purjekelkat, kädessä pidettävät siipipurjeet, perinteiset luistelupurjeet, siimojen varassa ohjattavat leijapurjeet ja laskuvarjoa muistuttava Up-Ski.

Näistä tyypillisistä talvipurjehdusvälineistä jääjahdit, purjekelkat ja luistelijoiden purjeet käytetään pääasiassa meren ja järvien jäällä kun taas Up-Ski, siipipurjeet ja leijapurjeet soveltuvat myös tunturimaastoon. Talvipurjehdus on siten viime vuosina siirtynyt jäältä tuntureille. Samalla talviurheilu-markkinoille on ilmestynyt uusi vauhdikas harrastus, siipipurjehdus. Tällä suomalaisten kehittämällä lajilla on kaikki mahdollisuudet levitä uudeksi kansainväliseksi urheilulajiksi.

Kitewing Skimbat siipipurjeen suunnitteluparametrit
Talvipurjehduksen alalla on viime vuosina syntynyt useita uusia purjeinnovaatioita ja kaupallisia yrityksiä eri puolella maailmaa. Alan valmistajat pyrkivät kehittämään yhä kevyempiä, helposti rikattavia ja tehokkaita purjehdusvälineitä. Jää- ja lumipurjehdukseen soveltuvat laitteet ovat tänä päivänä perinteiset jääjahdit, purjelaudan rikillä varustetut purjekelkat, kädessä pidettävät siipipurjeet, luistelupurjeet, siimojen varassa ohjattavat leijapurjeet ja laskuvarjoa muistuttavat Up-Ski pallovarjot.

Jääjahdit, luistelupurjeet ja purjekelkat soveltuvat meren ja järvien jäälle ja viimeksi mainittu myös lumipurjehdukseen. Up-Ski:lla, siipipurjeella ja leijapurjeella voidaan lisäksi purjehtia tunturi-maastossa. Näin talvipurjehdus on laajentanut reviiriään ja siirtynyt jäältä mantereelle. Samalla markkinoille on ilmestynyt uusi vauhdikas harrastus, siipipurjehdus. Tällä suomalaisten kehittämällä siipipurjeella on mahdollisuudet tulla uudeksi kansainväliseksi urheilulajiksi.

Siipipurjeen idea
Siipipurjeen toimintaperiaate perustuu siihen, että tuulen suuntaa eli 'halssia' vaihdetaan kääntämällä ja kallistamalla sama puoli siivestä tuuleen. Siipipurje on symmetrinen pituusakseliin nähden ja sillä on siipimäinen muoto.

Maailman esimmäinen 'siipipurje' lienee amerikkalaisen keksijän R. Rummlerin vuonna 1939 patentoima purjelaivan purjelaite, jossa kolmiomainen purje oli rikattu lyhyeen mastoon purjeen keskeltä niin, että sitä voitiin käännellä halssista toiseen. Vuonna 1982 amerikkalainen insinööri James Drake, toinen purjelaudan keksijöistä, haki patenttia purjelautaan tarkoitetulle siipipurjeelle. 1980-luvulta saakka patenttivirastojen arkistoissa löytyy lisäksi useita veneisiin ja purjelautoihin suunniteltuja symmetrisiä siipipurjeita, jotka kuitenkin edellyttävät purjeen mastoa toimiaakseen. Mikään näistä keksinnöistä ei ole saavuttanut suurempaa menestystä markkinoilla, johtuen ilmeisesti niiden monimutkaisista ja samalla kalliista rakeenteesta. Onko siis nerokas purjekeksintö jäämässä historiaan?

Suomessa siipipurjeen ensimmäisen prototyypin kehitti vuonna 1987 valtiotieteen kand. Sami Tuurna ja sen nimeksi tuli SKIMBAT. Kokeneena surffarina Sami oivalsi, että James Draken symmetrisen purjeen konsepti soveltuu paremmin jääpurjehdukseen kuin purjelautailuun. Laskettelusuksien ja lumilaudan kanssa mastoa ei tarvita lainkaan vaan purjehtija itse toimii 'mastona'. Purjeesta pidetään kiinni molemmin käsin ja liikkeelle päästyä purje asettuu 30°- 45° kulmaan ajoalustaan nähden ja 'lentää' purjehtijan mukana. Siipipurjehduksessa purjehtija käyttää purjetta 'lovartin' puolella kuten purjelautailussakin ja meno muistuttaa muutenkin kesällä surffaamista.

SKIMBAT:in ensimmäisen sukupolven mallia kehitettiin 1987-92 yhteistyöprojektina Sami Tuurnan ja insinööri Carl-Magnus Fogelholmin kanssa. Alumiinimastoilla varustettu SKIMBAT (paino 6,5 kg) valmistettiin noin 50 kappaleen koesarja kotimaan markkinoille. Toisen sukupolven, nykyisin käytössä oleva, SKIMBAT siipipurje syntyi vuonna 1993-94 Fogelholmin perustettua erillisen yhtiön, Skywings Oy, kaupallistamaan uutta tuotetta.

SKIMBAT -purjetta voidaan talvella käyttää tavallisilla laskettelu-tai carvingsuksilla, lumilaudalla ja luistimilla. Purjetta on testattu kaikenlaisissa tuuli-, jää- ja lumiolosuhteissa sekä meren jäällä ja Lapin tuntureissa. Purjeella on jopa noustu Ylläs tunturin huipulle pelkällä tuulivoimalla. Kesällä purjetta voidaan käyttää in-line rullaluistimilla tai uudentyyppisellä mountainboard:illa.

SKIMBAT toimii 'lentävänä rikinä' ja muistuttaa ulkomuodoltaan pientä riippuliidintä. Juuri purjeen 'lento- ominaisuuksien' vuoksi siipipurjeen konseptia ja suunnittelun parametrejä voidaankin parhaiten kuvata perinteisen (surffi)purjeen ja riippuliitimen risteytyksenä.

Jäykkä siipi
SKIMBAT vakiomallisessa siipipurjeessa, pinta-ala 4,8 m², käytetään riippuliitimien tavoin aerodynamisesti muotoiltuja ja kevyitä putkilattoja. Ne lisäävät purjeen jäykkyytä ja antavat sille siiven profiilin. Lattojen muotoilussa on päädytty kompromissiin kevyen ja kovan tuulen, sekä laajan keliasteikon välillä. Syvä lattaprofiili lisää purjeeen vetovoimaa kevyessä tuulessa ja lumella purjehdittaessa. Matala profiili taas on edullinen suurilla nopeuksilla ja kitkan ollessa pieni, esim jäällä. SKIMBAT siivellä saavutetaan suotuisissa tuuli- ja kelioloissa jopa 100 km/h nopeuksia.

Jäykät esitaivutetut latat pitävät purjeen syvintä kohtaa eli camber'ia paikoillaan, niin ettei se pääse vaeltamaan purjeen takaosaan tuulenpuuskissa. Latat parantavat myös purjeen hallittavuutta ja turvallisuutta. Kevyet, jäykät latat ovat vedettyä alumiiniputkea materiaalistandardin 7075 T6 mukaan.

Riki
SKIMBAT siipipurjeen käsiteltävyyttä on helpotettu kevyellä ja iskunkestävällä rikirakenteella. Mastoputket ovat Exelin pultruusiomenetelmällä valmistettua laskuituputkea ja rikin muut osat taivutusjäykkää ja kevyttä alumiiniputkea ja muovikomponentteja. Keveytensä ansiosta (5,5 kg) SKIMBAT leijuu purjehtijan käsissä jo 2- 3 m/s tuulessa ja menettää samalla oman painonsa.

Siiven kärjissä olevat lasikuitu-'antennit' (Exel) lisäävät sen virtaviivaisuutta ja vähentävät siiven ns. kärkipyörrettä. Taipuisat ja joustavat antennit kiristävät purjeen takaosaa ja toimivat myös iskunvaimentimina siiven kärjen osuessa jäähän. Antennit muistuttavat surffipurjeisiin viime vuosien aikana ilmestyneitä flex-top ratkaisuja.

Vakavuus
SKIMBAT siipipurjeen helppo käsiteltävyys perustuu sen vakavuuteen. Lentosiipien tapaan vakavuus jaetaan pituus-, poikittais- ja suuntavakavuuteen.

Siiven pituusvakavuus, joka lentokoneissa saadaan aikaan pyrstössä olevalla korkeusvakaajalla, perustuu pitkälti siiven kärkikiertoon eli twistiin. Tvisti on aikaansaatu siiven uloimpien ns reflex -lattojen ja antennien avulla. Siipipurjeen pituusvakavuus ilmenee siten, että siipi pyrkii takaisin neutraaliasentoon jos purjetta 'skuutataan' liikaa, eikä purjeen nokka myöskään 'sukella' 'skuuttikäden' ollessa löysällä. Purje lentää hyvin vakaasti eikä purjehtijalta vaadita suuria voimia sen hallitsemiseksi. Riippuliitimen pituusvakavuutta kutsutaan pitch stability:ksi mikä vähentää liitimen pyrkimystä joutua sakkaus- tai syöksytilaan.

SKIMBAT-siiven poikittaisvakavuutta on paranneltu sillä, että siiven molemmat puoliskot ovat lievässä V- kulmassa ylöspäin kun siipeä katsotaan suoraan edestä. Kuten kuvasta ilmenee, kallellaan oleva siivenpuolisko kehittää enemmän nostovoimaa kuin ylempänä oleva, mikä pakottaa siiven takaisin neutraalitasoon.

Kolmas vakavuutta parantava tekijä on purjeen suuntavakavuus, mikä pitää siipeä purjehtijan valitsemalla kurssilla. Siivenpuoliskot on suunnattu taaksepäin, niin että niiden väliin syntyy alle 180° nokkakulma, mikä lisää myös lentosiiven suuntavakavuutta. Jos siipi joutuu pois suunnasta, esim. puuskan vaikutuksesta, edessä oleva siivenpuolisko kehittää enemmän ilmanvastusta, jolloin siipi automaattisesti pyrkii takaisin neutraaliin ajoasentoon. Nykyaikaisella tehoriippuliitimellä ja SKIMBAT siipipurjeella on miltei sama nokkakulma, 130°.

Sivusuhde
Lentokoneen siiven tehokkuutta mitataan sivusuhteella (AR), mikä on siiven kärkiväli (b) jaettuna leveydellä (c). Koska riippuliitimen ja siipipurjeen leveys puomin suunnassa vaihtelee keskiviivasta kumpaankin kärkeen, saadaan tarkempi sivusuhde laskemalla siiven pinta-alaa (S) ja soveltamalla matemaattista kaavaa: S = bc välilaskuna. Koska AR = b/c, saadaan tästä AR = b²/S eli sivusuhde on kärkivälin neliö jaettuna siiven pinta- alalla. SKIMBAT:ssa on verraten alhainen sivusuhde (AR = 3,3) mikä selittyy sillä, että siiven kärkiväli on rajoittunut purjeen ajoasennosta johtuen n. 4 metriin.

Vastus
Lentosiiven vastus jaetaan kahteen kategoriaan; parasiittiseen ja indusoituun vastukseen. Parasiittinen vastus muodostuu kaikista purjeen ja rikin kiinteistä osista, jotka purjehdittassa törmäävät ilmaan. Parasiittinen vastus voidaan edelleen jakaa profiili- ja muotovastukseen. Profiilivastus tulee siiven ja ilman välisestä kitkasta. SKIMBAT siiven profiilivastus on verraten pieni koska lattojen profiili on aerodynaamisesti optimaalinen ja materiaali on sileää purjekangasta tai monofilmiä. Muotovastukseen luetaan kaikki muut osat kuten riki ja itse purjehtija. Siihen voidaan jonkin verran vaikuttaa kireällä vaatetuksella ja oikealla purjehdusasennolla. Indusoitu vastus johtuu tehokkuuden vähentymisestä ilmavirran karatessa siiven kärjistä ja sen aiheuttaessa ns. kärkipyörrettä. SKIMBAT:issa tätä kärkipyörettä on jonkin verran pystytty vähentämään antennien avulla.

Siipipurjehdus tänään ja huomenna
Siipipurjehdus syntyi aikoinaan uutena vaihtoehtona jäykän tuntuisen jääpurjehduksen rinnalle, jota edelleenkin harrastetaan surffipurjeella varustetuilla purjekelkoilla. Pian uuden lajin syntymisen jälkeen siipipurjehdus siirtyi jäältä tunturimaastoon, missä purjehtiminen tuntuu aivan uskomattomalta. Siipipipurjeella voidaan tuntureissa tehdä 20-30 m pitkiä hyppyjä, jotka tuovat uuden ulottuvuuden tähän lajiin. Nykyään kilpavarusteisiin kuuluu trapetsi millä purjehtija voi säästää käsivoimia ja keskittyä vauhtiin.

Vuonna 1994 kansainvälinen talvipurjehtijaliitto (W.I.S.S.A.) myönsi SKIMBAT purjeen kehittäjille Samille ja Callelle alan himotun Best Design palkinnon. Vuonna 1995 siipipurjehdus hyväksyttiin uudeksi lajiksi jää- ja lumipurjehduksen MM -kilpailuissa, joita sen jälkeen on järjestetty USA:ssa, Eestissä ja Kanadassa. Tänä vuonna Suomen Purjehtijaliitto hyväksyi siipipurjehtijat liiton uusiksi jäseniksi ja samalla siipipurjehdus tunnustettiin liitossa uutena purjehdusmuotona. Seuraavaksi on ehkä vuorossa kansainvälisen purjehtijaliiton hyväksyntä ja lopuksi kenties uusi talvi Olympialaji.

Carl-Magnus Fogelholm