Techniek&innovatie
Een Flettner Rotor is acht tot tien keer zo efficiënt al een traditioneel zeil met vergelijkbaar zeiloppervlak.

Gaat wind weer een rol spelen in de koopvaardij?


C-Job Naval Architects ontwikkelt Flettner Freighter

Branche: Toeleveranciers | Auteur: Jan Spoelstra | Publicatiedatum:

Als het aan scheepsontwerpbureau C-Job Naval Architects ligt, zetten reders de gratis windkracht van moeder natuur in om hun schepen in te toekomst efficiënter te laten varen.

Binnen het door de Europese Unie gesubsidieerde SAIL project ontwikkelde C-Job Naval Architects de Flettner Freighter, een multipurpose vrachtschip (120 x 18 m) met een laadvermogen van 5.000 ton dat naar schatting 18% brandstof bespaart door vier Flettner rotors op het dek te installeren.

Onderzoek binnen het SAIL project toonde aan dat commerciële vrachtvaart niet voor 100% op windvoortstuwing doorgang kan vinden binnen de onderzochte vervoerscasus. Er zal gezocht moeten worden naar een hybride vorm van voortstuwing.

Brandstofbesparing

Flettner rotors, uitgevonden door Anton Flettner in 1928, zijn verticaal staande draaiende cilinders, waarbij invallende wind aan één zijde van de rotor versnelt en aan de andere zijde vertraagt. Daardoor wordt de invallende wind afgebogen, ontstaat er lage druk op de plaats waar de invallende wind versnelt en een hogere druk aan de zijde waar de invallende wind vertraagt. Dat drukverschil resulteert in een voortstuwende liftkracht.

"Door de scherpe boeg maken we effectief gebruik van de voorwaartse component van de kracht op de Flettner rotors"

Door gebruik te maken van dit zogenaamde Magnus effect claimt C-Job een brandstofbesparing van 18%. "Dat getal is nog aan de behoudende kant, we wilden ons niet rijk rekenen," aldus Jelle Grijpstra, projectmanager bij C-Job. "We gingen bij die berekening uit van verschillende windsterktes en wind die even lang uit alle richtingen ten opzichte van de vaarrichting van het schip waait. Uiteraard is de besparing afhankelijk van de windrichting en windsnelheid en zal daarom variëren.

Het natuurkundige principe achter de Flettner rotor, is hetzelfde als het effect van spin op een bal.

De Flettner rotor levert een bijdrage aan de voortstuwing wanneer de wind onder een hoek van 30 graden van voren tot 170 graden van achteren invalt, maar het systeem werkt effectiever wanneer de wind onder een hoek van 80 tot 100 graden ten opzichte van de vaarrichting invalt. Ook werkt het systeem effectiever bij hogere windsterktes.

"Bij een operationeel profiel waarbij de wind doorgaans loodrecht op de vaarrichting van het schip invalt, kunnen reders de meeste brandstof besparen," licht Grijpstra toe. "we hopen dat dit een echte eye-opener wordt voor reders om gebruik te maken van de gratis wind. De ontwikkeling van de Flettner Freighter zal waarschijnlijk gepaard kunnen gaan met een daarvoor bedoelde subsidie."

De vier rotors draaien met maximaal 300 rotaties per minuut en worden elk aangedreven door een 70 kW elektromotor. De hoofdmotor van het schip is 4.000 kW en dat moet zorgen voor een kruissnelheid van 13 knopen.

Manoeuvreren

Een Flettner rotor levert acht tot tien keer zoveel voorwaartse kracht als een conventioneel zeil met een vergelijkbaar oppervlak. Door de rotors in tegengestelde richting te laten draaien kan het schip draaien en manoeuvreren. Verder gaat het gyroscopisch effect - het effect dat ervoor zorgt dat de as waaromheen een object roteert in dezelfde richting wil blijven staan - de roll en pitch van het schip tegen.

De grootste innovatie van de Flettner Freighter zit hem in de mogelijkheid om de achterste twee Flettner Rotors in de langsrichting te kunnen verplaatsen om daarmee de juiste zeilbalans in het schip te brengen en daarmee de windkracht en windrichting optimaal te benutten.

Bij lading waarbij je een schip niet tot je diepgangsmerk kunt afladen, zoals bij lichte containers of volumineuze projectlading, heeft het extra gewicht van de Flettner rotors nauwelijks effect op de hoeveelheid lading die je mee kunt nemen. De Flettner rotoren zijn zo geplaatst op het schip dat er minimale hinder ondervonden zal worden bij het laden en lossen.

Scherpe boeg

De brug van het schip zit voorop zodat de palen niet in de zichtlijnen van de bemanning staan. Ook is het stuurhuis vrij laag om zo min mogelijk de aanstroming tot de Flettner rotors te verstoren.

Opvallend aan de artist impression die C-Job vrijgaf is de scherpe boeg. Grijpstra: "Net als bij conventionele zeilschepen, werkt de kracht die de palen opwekken, zelden helemaal in de vaarrichting. Door de scherpe rompvorm maken we zo effectief mogelijk gebruik van de voorwaartse component van de kracht die de Flettner rotors opwekken.”

C-Job ontwierp het schip in samenwerking met één geïnteresseerde reder. "Het investeringsklimaat is momenteel echter niet optimaal om groots te investeren in een multipurpose schip. Reders wachten nog even af, maar we hebben vertrouwen dat een hybride vorm van voortstuwing de toekomst heeft" besluit Grijpstra.

C-Job Naval Architects
Scheepsontwerpers
Europort 2015 standnummer: 7209

Onderwerpen
Deel deze pagina

Probeer TW

Geïnteresseerd in techniek? Kies dan voor Technisch Weekblad (TW)

TW biedt technici het laatste nieuws, achtergronden en opinie op het gebied van techniek en innovatie. TW lees je in print en altijd en overal online op je pc, tablet of smartphone. Voor studenten en starters onder de 35 jaar met een technische opleiding, is TW helemaal gratis! 

Naar de website van TW voor het laatste nieuws

Meer informatie over een abonnement

Betabanen

Maritiem Nederland

Welkom op de site van Maritiem Nederland, hét opinie- en vakblad voor de gehele maritieme sector in Nederland.

Editie MN 09-2018

Partners Maritiem Nederland