Wie wint de America’s Cup?

In 1851 voer de Amerikaanse schoener America als snelste rond het Britse Isle of Wight. Daarmee werd de America onder het goedkeurend oog van koningin Victoria de eerste winnaar van de America’s Cup, de oudste internationale sportcompetitie in de wereld.

Vandaag is de wedstrijd aan zijn 35ste editie toe. De supersnelle catamarans die rond deze tijd bij Bermuda strijden om de eerste plaats hebben niet veel meer gemeen met de eerste winnaar. Titelverdediger Oracle werkte samen met vliegtuigbouwer Airbus aan een boot die tijdens de races vrijwel continu boven het water zweeft. Alleen het roer en een of twee draagvleugels steken nog in het water. Werkelijk, de deelnemende catamarans zijn vliegende racemonsters. Op 24 september 2013, tijdens de 34ste editie, behaalde de boot van team Nieuw-Zeeland een snelheid van 88 kilometer per uur. Dat was 2,2 keer zoveel als de windsnelheid van dat moment.

Vandaag zijn de nieuwe America’s Cup Class-schepen kleiner en behendiger dan de gigantische catamarans van 2013. Hun lengte is teruggebracht van 24 naar 16 meter en de masten zijn iets minder hoog – 24 meter. Het aantal bemanningsleden, stuk voor stuk topsporters, gaat van elf naar zes. Hoewel de schepen kleiner zijn, kan je verwachten dat ze nog sneller zullen varen dan in 2013.

Toch was het dat jaar niet Nieuw-Zeeland, maar het Amerikaanse Oracle-team dat de titel binnenhaalde. De ploeg onder de vleugels van softwaremiljardair Larry Ellison versloeg in zeventien races de boot van Emirates New Zealand. Beide teams voeren met 24 meter lange catamarans die op de voordewindse stukken uit het water komen en die door een elfkoppige bemanning in toom moesten worden gehouden. Het verloop van de competitie was spectaculair. Nieuw-Zeeland nam een 8 - 1-voorsprong. Het team van schipper Dean Barker had op dat moment nog één punt nodig om de Cup te claimen. Voor het dat kon doen, vroeg team Oracle een onderbreking. De ontwerpers van het Amerikaanse schip maakten een diepgaande analyse van gegevens van de driehonderd sensoren aan boord. Dankzij big data en de adviezen van zeilcrack Ben Ainslie wonnen de Amerikanen de volgende acht races en daarmee de Cup.

Het basisdesign van de catamarans blijft min of meer gelijk. Er is een boek van vijftig pagina’s met specificaties waaraan alle schepen moeten voldoen. Alle schepen hebben twee draagvleugels of hydrofoils met de vorm van hockeysticks. Zij stabiliseren de boten. Samen met de roerbladen zorgen ze ook voor het lifteffect dat de catamarans toelaat om bij hoge snelheden boven het water te gaan zweven. Dan lijkt het alsof de schepen op korte pootjes door het water stuiven.

Wanneer beide rompen van een catamaran uit het water komen, zitten alleen nog een of twee draagvleugels en de roerbladen onder water. Wat samen een oppervlakte vormt van nog geen vier vierkante meter. Dat herleidt de wrijving tussen schip en water tot een minimum, waardoor ongekende snelheden haalbaar worden. Net als het zwaard bij een conventionele zeilboot zal tijdens het zeilen een van de draagvleugels uit het water worden gehesen.

Om een catamaran te ontwerpen, moet je een fijne balans vinden tussen snelheid en stabiliteit. Door de hoge snelheden, de zijwaartse druk en de golfslag wegen enorme krachten op de betrekkelijk kleine draagvleugels. Een catamaran kan maar zeewaardig zijn als die vleugels uitstekend zijn ontworpen en bestaan uit de beste materialen. Voor die opdracht ging het Oracle-team in zee met Airbus. De vliegtuigfabrikant ontwierp draagvleugels uit koolstofvezel en testte ze in Hamburg, in dezelfde windtunnels waarin Airbus ook zijn vliegtuigonderdelen test.

Voor de semi-automatische besturing van zijn catamaran klopte Oracle aan bij automaker BMW. Ieder schip heeft een computer aan boord die de beslissingen van de schipper vertaalt naar veranderingen in de stand van het roer, de vleugel en de draagvleugels.

Dankzij verbeteringen aan de draagvleugels en aan de besturing kunnen de nieuwe boten de hele race lang ‘zweven’ met alleen de draagvleugels en de roerbladen in het water. Dat betekent dat het uitvoeren van zeilmanoeuvres – gijpen, overstag gaan, het ronden van boeien – een pak zwaarder wordt voor de bemanning. En een stuk spectaculairder voor het publiek.

Kunnen we eigenlijk nog van zeilen spreken? De catamarans die deelnemen aan de America’s Cup worden voortgestuwd door een aerofoil, een 23,7 meter hoge vleugel van glasvezel die vasthangt aan een roterende mast. In die vleugel met een oppervlakte van zo’n honderd vierkante meter zitten kleppen die kunnen openen en sluiten om meer of minder voortstuwing te generen. Als de weersomstandigheden daarom vragen kan de schipper een traditioneel fok bijzetten. Dat zogeheten soft sail bestaat nog wel uit textiel.

De enorme voortstuwing die de aerofoil levert, zorgt er ook voor dat de boot voortdurend dreigt te kapseizen. Om de catamaran overeind te houden moet de bemanning de draagvleugels en de kleppen in de aerofoil voortdurend manipuleren. Hoe sneller de catamaran, hoe instabieler hij is.

Ondanks alle technologie blijft het inzicht van de zeilers een belangrijke factor. Toen het Oracle-team in 2013 opzag tegen een schier onoverkomelijke achterstand van 8 – 1, haalde chef Larry Elisson een Britse tacticus aan boord. Ben Ainslie moest het tij doen keren. Daarin slaagde hij op wonderbaarlijke wijze. De Amerikanen kwamen terug vanuit een totaal uitzichtloze positie.

Vandaag zeilt Ainslie als schipper voor het Land Rover BAR-team van Groot-Brittannië. De ploeg is de gedoodverfde favoriet om cuphouder Oracle uit te mogen dagen voor de finale van de America’s Cup. Naast Ainslie hebben de Britten nog een ander gelauwerd lid in de rangen. Martin Whitmars, de leider van het team, heeft zijn sporen verdiend bij het Formule 1-team van McLaren.

In de catamaran van het Britse team zitten niet driehonderd, maar duizenden glasvezelsensoren verwerkt. Ze verzenden non-stop gegevens naar de ontwerpers, die in een volgboot de prestaties van de verschillende onderdelen evalueren. Daarbij zijn vooral de honderden vleugelsensoren belangrijk. Zij registreren hoe de aerofoil zich bij alle windsnelheden en –richtingen gedraagt. Die vleugel bestaat uit flexibele koolstofvezel. Om die buigzaam te maken, hebben de bouwers de koolstof bedekt met een dunne laag krimpfolie die van vorm verandert als de wind heviger wordt. De ontwerpers willen zo zelfs het kleinste voordeel kunnen halen uit de wind.

Nog een primeur is dat het Duitse elektronicabedrijf Siemens een virtueel model bouwde van de Britse catamaran. Volgens Ainslie verschilt het nauwelijks van de echte boot. Het digitale model wordt gebruikt om het schip razendsnel te onderwerpen aan de duizenden verschillende situaties die zich tijdens een race kunnen voordoen. Toch heeft het testen van computermodellen zijn beperkingen. Zoals coureurs bij Formule 1-races bijna instinctief aanvoelen hoe hun auto zich gedraagt, zo moet de feedback van de zeilers zelf de doorslag geven bij het finaliseren van het ontwerp.

Dan is er nog de zeskoppige bemanning, die samen niet meer dan 525 kilogram mag wegen. Aan de rolprofielen verandert bij de Britten niets. Vier van de zes leden zijn grinders. Zij moeten vrijwel non-stop aan zwengels draaien, een soort koffiemolens. Met die zwengels wekken ze druk op in het hydraulische systeem – druk die je nodig hebt om de aerofoil en de draagvleugels te controleren. Tot nu toe vertrouwden grinders op hun gespierde armen om de zwengels te bedienen, maar in 2017 zullen de grinders van Nieuw Zeeland op stationaire fietsen zitten om met hun beenspieren de hydraulische druk op te wekken. Voortaan kunnen zij de druk voor het hydraulische systeem genereren door te trappen. In het Nieuw-Zeelandse team zit dit jaar Simon van Velthooven, een baanwielrenner die bij de Olympische Spelen in Londen brons won bij het onderdeel keirin.

Terug naar het Britse team, bij wie achter de vier grinders de vleugeltrimmer zit. Hij bedient de aerofoil en geldt als de zeiltacticus aan boord. Ten slotte is er de schipper. Als stuurman neemt hij alle belangrijke beslissingen. Door het razen van wind en water is gewone verbale communicatie aan boord vrijwel onmogelijk. De schipper en de tacticus geven daarom hun commando’s door via microfoontjes. De vier grinders horen de instructies via speakers ingebouwd in hun helmen. Die bescherming is trouwens echt noodzakelijk voor de veiligheid: niemand wil tegen een vaart van 80 kilometer per uur met de blote schedel op het water smakken.

Waar het op het eerste gezicht onmogelijk lijkt om met kleinere boten sneller te gaan, staat nu in Bermuda precies dat te gebeuren. Technologie, zeilmanskunst, spierkracht en gunstige wind: als alles goed zit, zien we dit jaar het snelheidsrecord van Nieuw-Zeeland verbroken.

Vanaf 26 mei tot en met 25 juni vinden de zeilraces plaats in Bermuda. Eerst zullen de teams van Landrover BAR (Groot-Brittannië), Artemis Racing (Zweden), Groupama Team France, Emirates New Zealand en Softbank Team Japan strijden om de Louis Vuitton Cup. De winnaar van de voorronden mag dan in een aantal races de strijd aanbinden met de houder van de cup, Oracle Team USA. In iedere afzonderlijke race verschijnen steeds twee catamarans aan de start.