‘Als je met je arm door de lucht zwaait en vervolgens je arm door een bak met water haalt, voel je het verschil in weerstand tussen water en lucht’, zegt Van Heerd van MARIN. ‘Het is dan ook niet gek dat de ontwerpers van schepen proberen om luchtsmering toe te passen om de weerstand van een schip te verlagen.’ Daarbij wordt langs de romp een laagje lucht aangebracht, waardoor het schip zich deels door lucht voortbeweegt in plaats van alleen door water.
Damen presenteerde in 2011 op een binnenvaartschip een concept waarbij op de vlakke onderkant van het schip open kamers met lucht waren aangebracht. Met behulp van een compressor wordt in de kamers overdruk gecreëerd, zodat het water niet de ruimtes in kan stromen. Het principe bleek goed te werken: het schip bespaarde 20 % op het brandstofverbruik. Nu heeft Damen een binnenvaartschip ontworpen en laten bouwen met een hybride aandrijfsysteem van gas en elektrisch, voorzien van deze luchtsmering. Peter van Terwisga: ‘Dit prototype haalt een brandstofbesparing van 20 tot 25 % ten opzichte van een regulier schip. Het schip is duurder in aanschaf door zowel de lng-installatie als de gas-elektrische aandrijving aan boord. Varen op lng-elektrisch kan allemaal nét uit, als je er maar veel mee vaart. De overheid heeft via subsidies de ontwikkeling van deze technologieën gestimuleerd, maar het zou ook erg welkom zijn als de overheid de eindgebruikers wat prikkels zou aanbieden om een schoon schip als dit te adopteren.’
Modeltests
Toch blijft luchtsmering de branche fascineren. Van Terwisga: ‘Het kan echt een doorbraak betekenen. Er wordt wereldwijd dan ook veel onderzoek naar gedaan. Daarbij zijn we nog wel erg afhankelijk van modeltests in sleeptanks, wat duur is en tijdrovend. Het lastige is dat de computermodellen, de CFD-pakketten (computational fluid dynamics, red.), nog niet goed uit de voeten kunnen met de tweefasenstromingen van water en lucht. We zijn daartoe inmiddels een aantal projecten gestart.’
Een andere manier van luchtsmering is het creëren van duizenden, zo niet miljoenen microbelletjes. Dat idee past Mitsubishi Heavy Industries toe op de nieuwste olietankers die het bouwt. Ook het cruiseschip Quantum of the Seas blaast minuscule belletjes uit zijn romp. De bouwers van deze gigant beweren dat de belletjes een brandstofbesparing van 7 à 8 % opleveren. ‘Pinguïns kunnen enorm hard zwemmen dankzij luchtbelletjes die ze uit hun vacht persen. Ook andere dieren die snel zwemmen hebben vaak een specifieke huidstructuur die helpt om snel te zwemmen. Misschien moeten we nog beter naar de natuur kijken bij het ontwerpen van de scheepswand’, zegt Hopman van de TU Delft.
Kamers
Ook MARIN doet onderzoek naar luchtkamers. Van Heerd is enthousiast over luchtsmering. ‘Die luchtkamers in de bodem van een schip vormen een schitterend systeem, maar in de praktijk kan het lastig zijn om de lucht eronder te houden.’ Bij cruiseschepen, waar Van Heerd veelal aan werkt, komt de vraag naar luchtsmering regelmatig terug, omdat daarbij nauwelijks nog andere manieren zijn om het rendement te verhogen. ‘Maar het is lastig, want een cruiseschip heeft weinig vlak oppervlak beschikbaar voor luchtkamers. Voor binnenvaartschepen is dit systeem beter geschikt. Die hebben een vlakke bodem en een stabiele vaart.’
Over de luchtbellen is Van Heerd sceptisch. ‘Ik hoor gemengde geluiden over of dat echt werkt. Dat bellensysteem heeft één groot voordeel boven de luchtkamers: mochten onverhoopt de luchtpompen uitvallen, dan blijft een gladde romp met poriën over. Terwijl luchtkasten die zijn volgestroomd met water, zorgen voor een waardeloze vorm om te varen.’
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.