Purjeiden suunnittelu

Kun  3DL purjeiden valmistus alkoi, purjeiden suunnittelussa tapahtui myös suuri muutos. Aikaisemmasta yksittäiseen purjeeseen keskittyneestä purjeiden suunnittelusta siirryttiin kohti kokonaisvaltaista prosessia, jossa yksittäisen purjeen sijaan käsitellään takilaa, purjeita ja runkoa kokonaisuudessaan. Tämän muutoksen ansiosta nykypäivän North purjeet eivät ole vain suorituskykyisempiä, vaan ovat tarkasti sovitettuja kuhunkin veneeseen ja sen ominaisuuksiin. North Sails on kehittänyt oman suunnitteluohjelmistonsa, joka mahdollistaa edellä mainitun prosessin.

Perinteinen purjeen valmistus ja mitoitus on perustunut venesuunnittelijan antamaan kaksiulotteiseen purjepiirustukseen. North purjeiden suunnittelu alkaa siten, että luomme kokonaan kolmiulotteisen mallin takilasta DesMan-ohjelmalla. Suunnittelija syöttää malliin tarkat mitat mastosta, puomista ja purjeiden muotoon vaikuttavasta heloituksesta kannesta maston huippuun. Mitoituksen lisäksi malliin syötetään eri komponenttien mekaanisia ominaisuuksia, kuten jäykkyys, kyky vastustaa venymää, jne. Näitä tietoja tarvitaan Membrain ohjelmassa, joka määrittelee takilan ja purjeiden muodonmuutosta purjeisiin kohdistuvan paineen alaisena. 

Spine-ohjelman käyttötarkoitus on sama kuin Spiralin, mutta sillä muodostetaan malli symmetrisille purjeille. Toimintatavaltaan ja säätömahdollisuuksiltaan se on muuten samanlainen kuin Spiral.

Molemmista versioista saatava purjeen kolmiulotteinen mallitiedosto on formaatiltaan samanlainen.

Suunnittelun seuraavat vaiheet sisältävät tavallisesti useita toistoja lopullisen optimoidun purjemuodon saavuttamiseksi.

Takilamalli, joka luotiin DesMan-ohjelmalla on perustana kahdelle seuraavalle vaiheelle, jotka tehdään Flow- ja Membrain-ohjelmien avulla. Itseasiassa nämä ohjelmat toimivat linkitettynä toisiinsa. Flow simuloi ilman virtausta takilassa ja purjeissa laskien purjeiden paineen ja voimavektorit huomioiden mallinnettujen purjeiden koon ja muodon sekä annetut "purjehdusolosuhteet". Voimavektoreita voidaan käyttää apuna VPP laskennassa. Tuloksena saatu painekartta linkitetään Membrain ohjelmaan.

Membrain-ohjelma yhdistää DesMan mallin, Spiral/Spine purjemallit, Flow painekartan ja laskee paineesta johtuvan takilan ja purjeiden muodonmuutoksen. Muuttunut takila- ja purjegeometria syötetään takaisin Flow-ohjelmaan uuden painekartan laskemista varten. Tämä prosessi jatkuu kunnes muodonmuutoksen ja painevaihtelun välille saadaan tasapaino.

Prosessin aikana suunnittelijalla on useita eri vaihtoehtoja vaikuttaa lopputulokseen.  Purje- ja takilamallia voi muokata halutun lopullisen purjemuodon saavuttamiseksi.  Skuutteja, vantteja ja juoksevaa takilaa voi kiristää tai löysätä. Skuuttipisteitä ja levankia voi säätää. Ohjelma on jopa niin tarkka, että välivanttien pienikin säätäminen näkyy takilan käyttäytymisessä. Membrain on huomattavan tarkka virtuaalinen purjehdusmalli ja tuloksen saatava informaatio antaa erittäin yksityiskohtaisen kuvan takilan ja purjeiden maston toiminnasta yhdessä. Koska purjeemme ja veneen takila analysoidaan yhdessä, on erittäin helppoa sovittaa purjeet tietyn takilan ominaisuuksiin.

Yllä Membrain kuva, jossa sinisenä purjemallit ja punaisella rasituksesta johtuva muodonmuutos.

Tässä vaiheessa purjeisiin, takilaan ja näiden komponentteihin kohdistuvista rasituksista on saatavissa yksityiskohtainen jaottelu. Tämän lisäksi purjeiden paineen alainen "todellinen" muoto on nähtävänä vaaka- ja pystysuunnassa. Purjeiden muodon ohella myös paineen aiheuttamat venymät ja rasitukset ovat tarkasteltavissa. Lopullisia voimavektoreita voidaan myös verrata suhteessa runkoon ja eviin, jolloin purjeiden vaikutusta veneen balanssiin voidaan tutkia.
 

Vaiheiden 1-4 avulla kehitetty spiral/spine malli on kolmiulotteinen kuvaus purjeesta. Seuraavassa vaiheessa kyseinen virtuaalinen 3D-muoto siirretään oikeaan purjeeseen. Tämä tehdään 3Dlayout-ohjelmalla.

Spiral/Spine-malli luetaan 3Dlayout-ohjelmaan, jotta normaalien purjeiden kaistat voidaan laskea, tai 3DL purjeiden tapauksessa kuitusuuntaus astella. North Sailsin oma ohjelmointikieli mahdollistaa minkä tahansa leikkaustyypin rakentamisen. Kielen rakenne on sellainen, että muutokset ja uudet kehitysversiot on erittäin helppo ottaa käyttöön uusissa purjeissa. Valmiit rakenteet voidaan helposti tallentaa kirjastoksi, jota käyttämällä tätä työvaihetta voidaan suuresti nopeuttaa ja automatisoida.

Kun tämä vaihe on valmis, 3Dlayout tuottaa .PAN tiedoston, joka sisältää tiedot kaikista purjeeseen tulevista kaistoista ja vahvikepalasista tarvittavine saumakaarevuuksineen. 3DL purjeen kohdalla tiedosto sisältää ohjeet kuituja levittävää robottia varten.
 

Kun tehokas kaistojen asettelu on saavutettu lopullinen leikkaustiedosto on valmis. Tiedosto ohjaa laserleikkuriamme, joka leikkaa kankaasta suunnitellut kokoonpanoon valmiit palaset.