Zoetwaterbootje spuit vooruit

In de sleeptank van 3mE voer vorige week een bijzonder bootje. Vier studenten maritieme techniek testten een anderhalf meter lang gevaarte dat lijkt op de dwarsdoorsnede van een vliegtuigvleugel. De voorkant is rond, de achterkant puntig en de bodem plat. Met 1,2 kilometer per uur toefde het naar de overkant. Niet door middel van een schroef of een zeil, maar doordat er vlak onder het wateroppervlak water langs de romp naar achteren werd gespoten. Een roer heeft het bootje niet. Sturen doet het door wat meer aan de ene of wat meer aan de andere kant te spuiten. Vrijdagmiddag 9 juni presenteren de jonge wetenschappers hun onderzoek in het faculteitsgebouw.

“Met een betere pomp kunnen we waarschijnlijk twee keer zo hard”, zegt derdejaars studente Lisette Kloos (21). Ondanks de lage snelheid die zij en haar collega’s haalden met hun zelfgemaakte boot, vindt ze het al heel spectaculair om te zien dat hij vaart. “We maken altijd maar boten met schroefaandrijving. Ons experiment toont aan dat ‘hydrodynamische voortstuwing’ ook goed werkt.”

Bij hydrodynamische voortstuwing is het niet zozeer de voortstuwende kracht van het spuitwater die het bootje naar voren drijft. Het is de onderdruk die ontstaat voor de boeg, die het bootje als het ware naar voren zuigt. “De wiskundige Bernoulli beschreef dit fenomeen al in de achttiende eeuw”, zegt dr.ir. Wim Thijs, projectleider van de bachelor opdrachten van 3mE. “Maar het is in de praktijk nooit goed onderzocht. Toen ik van dit studentenproject hoorde, dacht ik: potverdorie wat leuk. Zo out-of-the-box denken, daar zijn we altijd voorstander van.” Gezien de lage snelheid betwijfelt Thijs of het bootje tot een doorbraak zal leiden in de scheepvaart. “Maar”, zegt hij, “vroeg of laat stuit je op iets dat tot een wezenlijke vooruitgang leidt. Misschien werkt zo’n boot wel goed in combinatie met een schroef.”

Toch is het idee om de theorie van Bernoulli in de praktijk te testen niet helemaal nieuw. Volgens Martijn van den Driest (22) heeft een Noorse onderzoeker het een paar jaar geleden geprobeerd. “Maar hij heeft nooit goede metingen verricht”, aldus de vierdejaars student.

Volgens de studenten kunnen hydrodynamisch aangedreven schepen een even hoog rendement halen als schroefaangedreven schepen. Hiervoor moet 65 procent van de energie die in de voortstuwing wordt gepompt, omgezet worden in bewegingsenergie. Het feit dat het water eerst moet worden opgezogen, is volgens Kloos geen probleem. “De zuigkracht is zo laag, dat het de boot nauwelijks afremt.” Hierdoor is ze ook niet bang dat de boot vissen of andere dieren opslokt.

Een groot voordeel van hydrodynamisch aangedreven boten is de simpele vorm. “Schroefaangedreven boten hebben veel bollingen, zogenaamde dubbelgegekromde oppervlakten, die zorgen voor een zo laag mogelijke weerstand”, zegt Van den Driest. “Dit maakt ze kostbaar.”

Een groot nadeel van hydrodynamische aanpak die de Noor niet noemde is dat schepen met deze voortstuwing langzaam op gang komen. “Een normale olietanker die de haven van Rotterdam verlaat, is ergens voor de kust van België op volle snelheid”, vertelt Van den Driest ter illustratie. “Zou zo’n tanker volgens ons systeem werken, dan haalt hij die snelheid pas in het Kanaal tussen Frankrijk en Engeland.” Maar een boot met hydrodynamische voortstuwing op zee ligt hoe dan ook niet voor de hand. Probleem zijn de golven. Door de deining spuit de boot het water regelmatig in de lucht, waardoor hij stil komt te liggen. Het model van de studenten is dus een zoetwaterboot. “Omdat de pomp weinig geluid maakt, denken we erover een fluisterkano te bouwen om in natuurgebieden te varen”, aldus Van den Driest.

Vier studenten testten het hydrodynamisch aangedreven bootje vorige week in de tank van faculteit 3mE. (Foto: Martijn van den Driest)

In de sleeptank van 3mE voer vorige week een bijzonder bootje. Vier studenten maritieme techniek testten een anderhalf meter lang gevaarte dat lijkt op de dwarsdoorsnede van een vliegtuigvleugel. De voorkant is rond, de achterkant puntig en de bodem plat. Met 1,2 kilometer per uur toefde het naar de overkant. Niet door middel van een schroef of een zeil, maar doordat er vlak onder het wateroppervlak water langs de romp naar achteren werd gespoten. Een roer heeft het bootje niet. Sturen doet het door wat meer aan de ene of wat meer aan de andere kant te spuiten. Vrijdagmiddag 9 juni presenteren de jonge wetenschappers hun onderzoek in het faculteitsgebouw.

“Met een betere pomp kunnen we waarschijnlijk twee keer zo hard”, zegt derdejaars studente Lisette Kloos (21). Ondanks de lage snelheid die zij en haar collega’s haalden met hun zelfgemaakte boot, vindt ze het al heel spectaculair om te zien dat hij vaart. “We maken altijd maar boten met schroefaandrijving. Ons experiment toont aan dat ‘hydrodynamische voortstuwing’ ook goed werkt.”

Bij hydrodynamische voortstuwing is het niet zozeer de voortstuwende kracht van het spuitwater die het bootje naar voren drijft. Het is de onderdruk die ontstaat voor de boeg, die het bootje als het ware naar voren zuigt. “De wiskundige Bernoulli beschreef dit fenomeen al in de achttiende eeuw”, zegt dr.ir. Wim Thijs, projectleider van de bachelor opdrachten van 3mE. “Maar het is in de praktijk nooit goed onderzocht. Toen ik van dit studentenproject hoorde, dacht ik: potverdorie wat leuk. Zo out-of-the-box denken, daar zijn we altijd voorstander van.” Gezien de lage snelheid betwijfelt Thijs of het bootje tot een doorbraak zal leiden in de scheepvaart. “Maar”, zegt hij, “vroeg of laat stuit je op iets dat tot een wezenlijke vooruitgang leidt. Misschien werkt zo’n boot wel goed in combinatie met een schroef.”

Toch is het idee om de theorie van Bernoulli in de praktijk te testen niet helemaal nieuw. Volgens Martijn van den Driest (22) heeft een Noorse onderzoeker het een paar jaar geleden geprobeerd. “Maar hij heeft nooit goede metingen verricht”, aldus de vierdejaars student.

Volgens de studenten kunnen hydrodynamisch aangedreven schepen een even hoog rendement halen als schroefaangedreven schepen. Hiervoor moet 65 procent van de energie die in de voortstuwing wordt gepompt, omgezet worden in bewegingsenergie. Het feit dat het water eerst moet worden opgezogen, is volgens Kloos geen probleem. “De zuigkracht is zo laag, dat het de boot nauwelijks afremt.” Hierdoor is ze ook niet bang dat de boot vissen of andere dieren opslokt.

Een groot voordeel van hydrodynamisch aangedreven boten is de simpele vorm. “Schroefaangedreven boten hebben veel bollingen, zogenaamde dubbelgegekromde oppervlakten, die zorgen voor een zo laag mogelijke weerstand”, zegt Van den Driest. “Dit maakt ze kostbaar.”

Een groot nadeel van hydrodynamische aanpak die de Noor niet noemde is dat schepen met deze voortstuwing langzaam op gang komen. “Een normale olietanker die de haven van Rotterdam verlaat, is ergens voor de kust van België op volle snelheid”, vertelt Van den Driest ter illustratie. “Zou zo’n tanker volgens ons systeem werken, dan haalt hij die snelheid pas in het Kanaal tussen Frankrijk en Engeland.” Maar een boot met hydrodynamische voortstuwing op zee ligt hoe dan ook niet voor de hand. Probleem zijn de golven. Door de deining spuit de boot het water regelmatig in de lucht, waardoor hij stil komt te liggen. Het model van de studenten is dus een zoetwaterboot. “Omdat de pomp weinig geluid maakt, denken we erover een fluisterkano te bouwen om in natuurgebieden te varen”, aldus Van den Driest.

Vier studenten testten het hydrodynamisch aangedreven bootje vorige week in de tank van faculteit 3mE. (Foto: Martijn van den Driest)