Transcript Artikel Schuttevaer over Archoil AR2100

techniek
Zaterdag 29 oktober 2011
Wie in de historie duikt, zal tot de conclusie komen
dat de scheepsschroef, zoals wij deze vandaag kennen, niet van de windmolenwieken is afgeleid, maar
eerder van de schroef van Archimedes, waarmee
water uit de polders wordt gemalen.
Een schroef van Archimedes bestaat in het algemeen uit
een gesloten pijp of halfronde bak, waarin een kurkentrekkerachtige spiraal water omhoog schroeft. Meestal wordt
de schroef van Archimedes schuin liggend opgesteld.
Bij de eerste schepen met schroefvoortstuwing werd een
liggende buis in het schip aangebracht met daarin een horizontaal liggende schroef van Archimedes. Later werd de
buis weggelaten en werd de schroef die wel vijf complete
windingen kon tellen, achter het schip bevestigd.
De eerste berichten van propellervoortstuwing dateren
van kort na de uitvinding van de stoommachine en dus
van het eind van de 18de eeuw. In 1834 bouwde de Brit
Francis Petit Smith zo’n schroef van Arhimedes van hout
om zijn schip van 237 ton voort te stuwen. Dit schip was
toepasselijk Archimedes gedoopt. Toen bij een proefvaart
een deel van deze gigantische kurkentrekker afbrak, ging
tot ieders verbazing het schip harder en niet zachter varen.
Vanaf dat tijdstip was duidelijk dat schroeven niet meer uit
volledige spiralen, maar ook uit een aantal losse bladen
konden worden gemaakt, iets wat in de windmolenbouw
al eeuwen bekend was.
Patentaanvraag
De gedachte dat een scheepsschroef eigenlijk een gemodificeerde schroef van Archimedes was, bleef desondanks
lang hangen. Zelfs toen John Ericsson, geboren in Zweden,
maar via Engeland naar de Verenigde Staten geëmigreerd,
in 1838 zijn dubbele schroef patenteerde, legde hij de
werking ervan in zijn patentaanvraag uit aan de hand van
een schroef van Archimedes. Zo nam hij een denkbeeldige
buis, waaromheen hij een spiraalvormige plaat laste. Bij
Archimedes zou de zo ontstane lange schroef geheel in
een buis hebben moeten draaien, maar Ericsson zaagde
deze schroef van Archimedes als een snijkoek in dunne
plakjes en liet de propellers vrij in het water draaien zonder
buis eromheen. Hij nam er twee van, met tegengestelde
• Ericsson hield het op een in onze ogen zeer eenvoudige
schroef, direct afgeleid van een schroef van Archimedes,
waarvan hij er twee tegengesteld liet draaien. Er is er
maar één van bewaard gebleven.
WEEKBLAD SCHUTTEVAER
Dubbele schroef
ALS HET WERKT...
DAN WERKT HET ZO:
• Het is Zweden
uitgevonden concept van tegengesteld draaiende
schroeven op één
as is vervolmaakt
door Volvo.
tekst
Jaap Gestman Geradts
Illustraties/beeldbewerkingen
Jeroen Bons
spoed, en liet ze in tegengestelde richting op dezelfde
schroefas draaien.
Hoe hij tot deze uitvinding kwam is niet bekend. Er waren
al eerder dubbelschroevers geweest, maar die waren met
twee parallelle assen uitgevoerd.
Succes
De Britse admiraliteit zag niets in de gecompliceerde constructie van twee tegengestelde schroeven op dezelfde
as. Maar de enthousiaste Amerikaanse kapitein Robert
Stockton, vertelde Ericsson dat er in de Verenigde Staten
vermoedelijk wel naar hem zou worden geluisterd. Hierop
vertrok Ericsson naar de USA.
Om het systeem van de dubbele propeller uit te proberen werd een 700 ton metend oorlogsschip gebouwd, de
Princeton. Ze was het modernste oorlogsschip uit haar
tijd en bevatte onder meer geschut waarvan de loop in
lagen was opgebouwd, een productiemethode die eveneens door Ericsson was uitgevonden en tot extra sterke
lopen leidde.
Tijdens de drie jaar durende bouw was de relatie tussen
Ericsson en Stockton bekoeld en Stockton was begonnen
Ericsson uit het project te wurmen. Maar ondanks alle
problemen was de ‘tegenschroever’ een doorslaand succes
en de Princeton won een snelheidstest tegen de raderboot
SS Great Western, een paradepaardje uit haar tijd.
Onbegrepen
De tegenschroef van Ericsson was echter verre van optimaal. Het hele verschijnsel ‘schroef’ werd in de eerste
helft van de 19de eeuw eigenlijk nog nauwelijks begrepen. Alle begrippen als spoed, slip en cavitatie waren nog
niet uitgewerkt. Daarmee wist Ericsson dan ook nog niet
hoe het zat met de aanstroomsnelheid van de schroeven
en wist hij niet dat de eerste schroef het water versnelt,
waardoor de tweede schroef een andere afmeting moet
HILLEGOM
Van der Velden ontwikkelt inklapbare tunnel voor binnenvaart
Schroeftunnel is meestal een onding
Door Hans Heynen
• De Van der Velden FLEX Tunnel
in 2011. De FLEX Tunnel wordt tijdens Europort 2011 gepresenteerd.
(Illustratie Van der Velden)
Van der Velden Marine
Systems in Krimpen aan
de Lek heeft een wegklapbare tunnel voor
dubbelschroefs binnenschepen ontwikkeld, de
Van der Velden FLEX Tunnel.
Wanneer de scheepsschroeven voldoende diep onder water steken kunnen de wanden van de tunnel worden
weggeklapt in twee beunen, zodat
een glad achterschip ontstaat en de
schroeven efficiënt water kunnen
aanzuigen via de zijkanten van het
schip. Omdat binnenvaartschepen
meestal vrij weinig water onder
de kiel hebben staan, verbetert het
rendement van de voortstuwing
hierdoor aanzienlijk.
Als het schip leeg is, of door lage
waterstanden maar weinig lading
kan meenemen, worden de tunnelwanden neergeklapt. De tunnelwanden sluiten dan goed aan op
de straalbuizen. Daardoor, en door
de relatief kleine diameter van de
schroeven, kan een 110-meterschip
met neergeklapte tunnelschorten of
wanden ook goed in zeer ondiep water (1,20 meter) varen. De schepen
zijn daardoor ook efficiënt inzetbaar
in periodes van laagwater.
De Van der Velden FLEX Tunnel is
een doorontwikkeling van de door
de Versuchsanstalt DST in Duisburg
met de binnenvaartondernemers
Wij presenteren dit systeem tijdens
Rotterdam Maritime als totaalconcept met een speciaal ontworpen
achterschip, roeren, trimplaten en
straalbuizen.’
Van der Velden heeft een overeenkomst met de Duitse bedenkers van
het concept, waarbij onder meer een
gepatenteerde vinding kan worden
gebruikt die het mogelijk maakt de
rechte tunnelwanden naadloos op
de ronde straalbuis te laten aansluiten, zodat er geen luchtgaten tussen
zitten die het rendement verlagen.
‘Dat patent maakt het mogelijk bij
extreem lage waterstanden langer
door te varen.’
diepe Nieuwe Waterweg, maakt het
al dan niet hebben van een tunnel
niet meer uit, omdat dan genoeg
water via de onderkant kan worden
aangezogen.’
Hydraulisch
De door Van der Velden ontworpen
FLEX Tunnel wordt compleet ge-
leverd. ‘We leveren de tunnels als
geprefabriceerde units aan, inclusief
beunen, armen met waterdichte doorvoeren en een hydraulisch systeem
om de tunnelranden op en neer te
bewegen en een elektronisch bedienings- en controlepaneel. De twee
beunen kunnen in één keer in een
daarvoor uitgespaard gat in het vlak
van het achterschip worden gezet’,
zegt Van Zon.
‘Met dit systeem kan ook op één
schroef stroomafwaarts worden gevaren. Dan verbruikt een 135-meterschip 60 tot 80 liter per uur, dat
scheelt 50%. Je brandstofbesparing
kan dan nog hoger uitkomen.’
De onafhankelijke schroef- en straalbuisontwerper Sjouke Sipkema van
Sip Marine in Drunen bevestigt de
besparing die het weglaten van een
tunnel oplevert. ‘Een schip verbruikt
de meeste brandstof als het geladen
te berg vaart. Dan levert het weglaten
van een tunnel veel brandstofbesparing op. Je kunt zomaar een kilometer sneller lopen, ook dat maakt in
de opvaart veel verschil.’
www.vdvelden.nl
Remmend
‘Bij de huidige vaste tunnels verhogen de tunnelwanden de weerstand
als het schip op diepgang wordt geladen, en dat is 85% van de tijd het
geval’, zegt Ir. Joachim Zöllner, bin-
‘Voortstuwing 15% efficiënter
met FLEX Tunnel’
Wolf Rickert en Bernd Wassman
bedachte klaptunnel, waarover al
eerder in Weekblad Schuttevaer is
geschreven.
Gigantisch verschil
‘Een tunnel is eigenlijk een onding’,
zegt Leo van Zon van Van der Velden
Marine Systems. ‘Schepen liggen
het merendeel van de vaartijd diep
genoeg om zonder tunnel te kunnen. En zonder tunnel verbetert de
aanstroming naar de schroef zo sterk
dat de werkingsgraad 15% omhoog
gaat. Dat is een gigantisch verschil.
Schepen kunnen dan met 15% minder vermogen toe. Bij een 135-meterschip zou je van twee keer 900
naar twee keer 700 pk kunnen gaan.
nenvaartspecialist bij de Versuchsanstalt DST in Duisburg. ‘Wanneer je
stilliggend 1,50 meter onder de kiel
hebt, blijft daar bij een snelheid van
15 kilometer nog maar 1 meter van
over. De schroef moet dan bijna al
het water via de zijkanten aanzuigen
omdat tussen de rivierbodem en het
vlak te weinig ruimte is voor een
goede aanstroming. Maar tunnelranden verhinderen dat. Als er weinig
kielspeling is zuigt de schroef dan
zelfs water aan vanaf de achterkant
van de buis. Schroefwater stroomt
dan via de buitenkant van de buis
terug naar de voorkant, een ongewenste circulatie.
‘Alleen als het schip in heel diep
water vaart, bijvoorbeeld de 20 meter
• De eerste door Joachim Zöllner getoonde versie van de klaptunnel in
2009, met neergelaten tunnelschorten.
• Ing. Joachim Zöllner en de Duitse binnenvaartondernemers Wolf Rickert en Bernd Wassman in 2010 bij het
testmodel van een binnenschip met ‘klaptunnel’. (Foto’s Hans Heynen)
AMSTERDAM
Voith Turbo bouwt een asloze
boegschroef of zogenoemde inline thruster van 1500 kW voor
de Sea Installer (132 x 39 meter), een door het Deense A2SEA
bestelt installatieschip voor
windmolens.
‘Het is voor het eerst dat een thruster
van dit type met zo’n groot vermogen wordt gebouwd’, zegt verkoopmanager Mark Werkman van Voith
Turbo uit Twello.
Voith Turbo toonde een maquette
van het door Gusto MSC ontworpen
jack-up schip op de beurs Offshore
Energy in de Amsterdamse RAI.
Voith Turbo levert ook drie 3800 kW
Voith Schneider propellers voor de
hoofdvoortstuwing.
De 1500 kW inline thruster wordt
aangedreven door een elektromotor,
waarvan de rotor in een ronddraaiende ring zit en de stator in een om
de ring geplaatste vaste buis. De ring
is keramisch gelagerd. In de ring
zijn zeven symmetrische kunststof
schroefbladen bevestigd, waarvan
het bladoppervlak naar het midden toe steeds kleiner wordt. In het
midden is de schroef open. ‘Omdat er geen as in zit kan het water
7
Voith Turbo bouwt asloze
boegschroef van 1500 kW
zonder verstoring door de tunnel
stromen wat minder cavitatie veroorzaakt, zodat de schroef stil is’,
zegt Werkman. Daar komt bij dat
de kunststof bladen enigszins veerkrachtig zijn waardoor de spoed bij
zware belasting wat afneemt. Ook
dat vermindert de cavitatie. ‘Omdat
de bladen symmetrisch zijn, levert
de schroef in beide draairichtingen
evenveel vermogen. Het toerental
is traploos regelbaar. En omdat de
schroef zo groot is, heeft hij wel een
lager toerental dan de kleinere inline
thrusters.’
De Voith Schneider propellers onder
het achterschip krijgen tips aan het
einde van de verticale schroefbladen.
‘Dat geeft de bladen extra lift en
zorgt zo voor meer stuwkracht.’
Steam-Track
Voith Schneider toont tijdens Rotterdam Europort, in november, een aantal nieuwe ontwikkelingen op het gebied van het Steam-Track-systeem,
dat restwarmte van de motor met
behulp van stoom omzet in bruikbare energie. Naast een tweecilinder
stoommachine is er een machine met
vier cilinders ontwikkeld. Een zescilinder uitvoering is in ontwikkeling.
De viercilinder Steam-Track is bedoeld voor motoren tot 3,6 MW en
levert dan 10% ofwel 360 kW extra
vermogen. Op een binnenvaartschip
test Voith Turbo nu een tweecilinder
Steam-Track uit. De Steam-Track
kan direct worden aangesloten op
keerkoppeling of schroefas om het
extra vermogen aan de schroef te
leveren. Aansluiten op een generator
is ook mogelijk. (HH)
• Mark Werkman op de Offshore
Energy-beurs naast een asloze
boegschroef of inline thruster
van 200 kW. Op de achtergrond
de maquette van de Sea Installer, waarvoor Voith een 1500 kW
asloze boegschroef bouwt.
(Foto Hans Heynen)
BLP International in Hillegom
heeft een product ontwikkeld
dat het dichtslibben van leidingsystemen voor thermische
olie voorkomt en dichtgeslibde
leidingen weer vrijmaakt.
Het product is geschikt voor systemen die in de scheepvaart voor
het verwarmen van stookolie voor
motoren en ladingtanks worden gebruikt. ‘Met dit product komen we
tegemoet aan de dringende vraag
van rederijen om een oplossing te
vinden voor het dichtslibben van leidingsystemen voor thermische olie’,
zegt Wouter Verschuren, operations
manager bij BLP International. Volgens Verschuren is het probleem van
carbonafzetting niet nieuw. ‘Vaak
wordt de oplossing gezocht in het
voorkomen van aanhechten door het
in suspensie houden van de carbonisering. Dat vertraagt het proces,
maar kan het vlampunt van de thermische olie omlaag brengen. Dat is
onwenselijk en kan gevaarlijk zijn.
Omdat stops kapitalen kosten en
er vaak hele leidingdelen moeten
worden weggezaagd, zijn we met
onze fabrikant van boortoepassingen
en twee van onze klanten aan het
engineeren geslagen, wat deze oplossing heeft opgeleverd. Een aantal
fabrieken en reders passen het nu
geruime tijd toe en zijn tevreden
over de eigenschappen, prestaties
en werkbaarheid. Een toevoeging
van 5 tot 8% van het product verwijdert bestaande koolstofafzetting
en gaat nieuwe tegen. Testen wijzen
uit dat de toepassing de levensduur
van de olie met 3 á 4 jaar verlengt,
wat tot lagere kosten van stilstand
en revisie leidt.’
Het onder de naam Archoil AR 2100
op de markt gebrachte product heeft
een vlampunt van 215 graden Celsius en een zelfontbrandingspunt van
399 graden Celsius.
‘Het houdt de binnenkant van leidingen schoon door een chemische
reactie van boron, een van de bestanddelen, met het metaal van de
leidingen. Die reactie zorgt voor een
extreem lage wrijvingscoëfficiënt,
waardoor koolstof niet of nauwelijks
aanhecht, maar zich verzamelt in de
filters. De binding van borondeeltjes
met het metaal zorgt ervoor dat de
reeds aangehechte koolstof langzaam loslaat. De lage wrijvingscoëf-
krijgen. Hij gebruikte, afgezien van de tegengestelde
spoed, twee identieke schroeven, die vlak achter elkaar
waren opgesteld.
Veel later heeft Volvo het concept voor snelle motorboten
overgenomen. Toen was er intussen al veel research gepleegd en de sterndrives van Volvo zijn dan ook met twee
verschillende, tegengesteld draaiende schroeven uitgevoerd.
De eerste heeft een grotere diameter en grotere bladen
terwijl de tweede een grotere spoed en kleine bladen heeft.
Door samenvoeging van de twee schroeven wordt een groot
deel van het schroefeffect opgeheven, wat vooral bij de
snelle boten een betere koersvastheid oplevert.
Additief voorkomt dichtslibben
van thermische leidingen
• Een door koolstof dichtgeslibde thermische olieleiding.
(Foto BLP International)
ficiënt zorgt ook voor een langdurige
bescherming van rol- en glijlagers
in de pompen. De toevoeging houdt
de TAN-waarden laag waardoor het
brandgevaar vermindert.’
‘Al eeuwenlang
bij de tijd’
Veroudering
ENKHUIZEN
Hoewel thermische olie lang meegaat, veroudert het wel. Net als
andere olie zijn er drie hoofdoorzaken, vervuiling (via slijtdeeltjes),
oxidatie (verzuring) en afbraak van
additieven. ‘Wat oxidatie betreft kun
je als vuistregel hanteren dat die,
zoals met vele chemische reacties,
exponentieel toeneemt bij hogere
bedrijfstemperaturen. De oxidatie
van olie verdubbelt vanaf 75 graden
Celsius bij elke 10 graden temperatuurstijging. Dat halveert dus de
levensduur van de olie. De boron
zorgt, door betere verdeling van de
olie en betere warmte-uitwisseling,
voor lagere piektemperaturen, wat
verzuring en carbonisering tegengaat.’
Afhankelijk van de afname kost
AR2100 tussen de 38 en 45 euro
per liter. (HH)
De Enkhuizer Almanak is voor het
eerst verschenen als app voor smartphones. De almanak is namelijk al
eeuwenlang goed bij de tijd, meldt
uitgever Fransje Jongert. Vandaar.
De 417de jaargang is er ook in een
papieren uitgave en staat vol met
weetjes, handige tips, data van kermissen en jaarmarkten en de weersvoorspelling. De gedrukte versies
zijn verkrijgbaar bij de boekhandel
en www.almanak.nl
De editie 2012 kost € 6,95 en de
Kinder Almanak € 4,95. De App is
verkrijgbaar in de App Store en de
Android Market
voor € 5,95.
www.blpinternational.eu