De walvisstaart is terug

Van Voorden Gieterij heeft op de openingsdag van Construction & Shipping Industry in Gorinchem het prototype van de ‘Walvisstaart Pod' gepresenteerd. De door Walvisstaart Exploitatie BV, een consortium van maritieme bedrijven, ontwikkelde voortstuwingstechniek, is een doorontwikkeling van de zogenoemde Whaletail, waarmee enkele jaren geleden werd geëxperimenteerd.

Door Hans Heynen
Groot verschil met het oorspronkelijke Whaletail-ontwerp is de sterk verbeterde bestuurbaarheid van een schip met een Walvisstaart Pod. Het grote, vast opgehangen, schoepenrad van de eerste ontwerpen is vervangen door een systeem met twee kleinere raderen, van elkaar gescheiden door een skegvormige gondel, de pod.

• Podsysteem lost manoeuvreerprobleem op

• ‘Zuiniger, stiller en milieuvriendelijker'  

De trommels van de beide ‘walvisstaarten' zijn via assen direct verbonden met in de pod geplaatste elektromotoren. Er is dus geen sprake meer van een ketting- of tandwieloverbrenging naar een in het achterschip geplaatste motor.

Proefschip
Westerkade Shipping uit Zwijndrecht, dat deel uitmaakt van de Rensen Groep van George Rensen, verzorgt de bouw van het eerste door een Walvisstaart Pod aangedreven 110-meterschip. Het moet in 2011 in de vaart moet komen. Westerkade maakt, net als Van Voorden, deel uit van Walvisstaart Exploitatie BV. In het consortium zitten verder Hagun BV uit Hoeven van Joop Elias (verzorgt de operationele maritieme aspecten), L.G.J. Wolters Beheer uit Lichtenvoorde BV (verzorgt de engineering) en Verenigde Bierens Bedrijven uit Tilburg (tandwielkastenspecialist). Voor de overbrengingen op de Walvisstaart Pod wordt overigens gebruik gemaakt van technieken die ook voor de windmolenindustrie zijn ontwikkeld.
De aanschaf van de installatie vergt een extra investering van 600.000 euro. Daar staat volgens de ontwikkelaars tegenover dat het systeem aanzienlijk efficiënter presteert dan een conventionele schroef, zodat het schip zuiniger, stiller en milieuvriendelijker vaart en de investering ruimschoots kan worden terugverdiend.

Weinig weerstand
De Walvisstaart Pod hangt onder het achterschip en kan, net als een podpropeller of roerpropeller, 180 graden naar stuur- of bakboord draaien om het schip te sturen. Er is dus geen apart roer nodig. ‘De dieselelektrisch aangedreven Walvisstaart Pod  levert een brandstof- en CO2-besparing op van 30%', zegt technisch specialist Sjouke Sipkema van Van Voorden Gieterij. ‘Het podbesturingsprincipe zorgt daarbij voor de in de binnenvaart belangrijke hoge manoeuvreerbaarheid.'
Het achterschip, waar de Walvisstaart Pod aanhangt is verder glad. ‘Je hebt geen tunnel of roer nodig, dus er is verder weinig weerstand.'

Elke ‘walvisstaart' telt vier (vroeger 6) op een trommel gemonteerde, horizontaal meedraaiende, koolstof bladen. De grotendeels in de pod verzonken trommel, draait als een wiel rond en de bladen kunnen daarop weer onafhankelijk hydraulisch heen en weer worden bewogen. Op het laagste punt van het wiel (de 180 graden stand) maken de individueel verstelbare bladen een snelle slag naar beneden. Tijdens de verdere cirkelgang maken de bladen een geleidelijker slag terug. Door deze twee slagen verandert de ‘cycloidale' beweging van de roterende bladen op een vooruitvarend schip in een walvisstaartachtige of ‘trochoidale' beweging. De bladen simuleren daarmee de beweging van een walvisstaart. Een computergestuurd systeem verzet de bladen daarbij constant in de meest optimale stand, waarbij rekening wordt gehouden met diepgang en snelheid van het schip.

Koolstof bladen
De 1,80 meter lange koolstof bladen zijn zo sterk, dat de tips niet door een buitenring hoeven te worden ondersteund. Het profiel van de bladen is aan boven en onderkant gelijk. Er is wel een verschil tussen het profiel van de voor- en de achterkant van de bladen. De trommel waarop de bladen zijn bevestigd heeft ook een diameter van 1,80 meter. Het vermogen van de Walvisstaart Pod bedraagt maximaal 1350 pk.
De installatie hangt bij een geladen schip helemaal onder water. Wanneer leeg of bijna leeg wordt gevaren mag het systeem voor een deel boven de waterlijn uitsteken.

Het lage toerental (cirka 55 omwentelingen per minuut) maakt het systeem geruisloos. Het water wordt relatief langzaam, over een groot oppervlak, naar achteren geduwd, waardoor geen cavitatie optreedt en minder bodem- en oevererosie.
De elektromotoren maken het mogelijk de draaisnelheid traploos te regelen.
Om achteruit te slaan kan de walvisstaart van draairichting veranderen of 180 graden worden gedraaid. Achteruitvaren kan ook nog door het slagritme van de bladen te veranderen. Volgens Walvisstaart Exploitatie BV heeft Lloyd's Register een faalanalyse uitgevoerd op basis van het prototype en zijn daarbij geen operationele of technische onvolkomenheden geconstateerd die de constructie, een veilige werking of certificering in de weg staan.
De Inspectie Verkeer en Waterstaat (IVW) is bereid het WVS systeem te certificeren. Het onderzoeksinstituut Marin heeft het concept beoordeeld en de rendementsverbeteringen berekend.