Roer met bulb vermindert weerstand

Wärtsilä heeft Energopac op de markt gebracht. Het is een geïntegreerd voortstuwings- en besturingssysteem voor zeeschepen dat de turbulentie tussen schroef en roer sterk beperkt en de weerstand van roer en schroefbladen vermindert.

Kern van het systeem is een op de voorkant van het roer geplaatste bulb die precies aansluit op de enigszins verlengde naaf, aan de drukzijde van de schroef. Eigenlijk vormen ze één geheel. Het langs de naaf stromende water volgt de bulb. Hierdoor treedt geen weerstandvergrotende, turbulente, loslating op achter de naaf en dat zorgt voor een sterke vermindering van de drukgolven. Dat laatste maakt bovendien een extremer schroefontwerp mogelijk met minder bladoppervlak, waardoor de bladen soepeler door het water snijden.

‘De bulb eet een stukje weerstand van de naaf op en reduceert de drukpulsen achter de schroef met twintig tot 25 procent', zegt directeur Teus van Beek van de onderzoeks- en ontwikkelingsafdeling van Wärtsilä Propulsion in Drunen. ‘De verminderde drukpulsen maken het mogelijk een schroef te ontwerpen met minder bladoppervlak. Dat zorgt voor minder wrijving in de dwarsrichting van de draaiende schroefbladen.'

Om de wrijving zo laag mogelijk te houden is de cap, het naar achteren doorlopende deel van de naaf (in feite het draaiende deel van de bulb) zo kort mogelijk gehouden. Het ‘stationaire' deel van de bulb, voor het roer, is juist zo lang mogelijk gehouden.

Flaproer
Het systeem is vooral interessant voor nieuwe schepen. ‘Inbouwen op een bestaand schip is lastig, omdat voor een optimaal resultaat ook de schroef moet worden aangepast.'

Om optimaal te functioneren moeten bulb en schroefnaaf zo goed mogelijk in elkaars verlengde staan. Daarom is gekozen om de bulb aan te brengen op een flaproer van Becker Marine Systems. Het gekozen type is een King Support Roer een vrijhangend spaderoer dat alleen aan de bovenkant is gelagerd. Het roer heeft een slank, gevormd profiel en is leverbaar voor elk type schip, ook voor hele grote. ‘De roeruitslag is bij flaproeren klein', zegt Van Beek. ‘We hebben de afgelopen tijd veel feedback gekregen over dit type roer en de uitslag van het gedeelte waarop de bulb zit is tijdens oversteken minder dan één graad. Die uitslag heeft geen nadelige gevolgen voor de werking. Het water blijft de bulb dan gewoon volgen.'

Bij een grote roeruitslag, zoals bij manoeuvreren, lukt dat natuurlijk niet meer. ‘Toch wordt er bij stuurhoeken tot tien procent nog efficiëntiewinst gemaakt. Het water blijft namelijk netter rond de bulb stromen en het roer houdt zijn liftkracht.'

Klinkende munt
Wärtsilä heeft modeltesten uitgevoerd met enkel- en dubbelschroefsschepen. In beide gevallen was sprake van een significante reductie van het benodigde vermogen. ‘Dat kan in sommige gevallen betekenen dat een schip met een iets kleinere motor toe kan', zegt Van Beek. ‘In vergelijkingen met schepen met geavanceerde roeren en propellers werd tijdens de testen een winst van twee procent gemeten. Bij vergelijkingen met schepen met conventionele schroeven en roeren werd een efficiëntiewinst van acht procent gemeten. Het werkt vooral goed op schepen met een verstelbare schroef, vanwege de relatief grote propellernaaf. Bij schepen met een vaste schroef is de winst wat kleiner, omdat die schroeven een kleinere naaf hebben.'

Een 20.000 dwt vrachtschip met een hoofdmotor van 8000 kW en een schroef met verstelbare spoed, kan, volgens Wärtsilä, jaarlijks circa 40.000 dollar besparen per procent vermindering van het brandstofverbruik. Een snelvarende dubbelschroever met een vermogen van 25.000 kW kan per procent wel 100.000 dollar per jaar besparen. Een snelvarend 5000 teu containership met 50.000 kW vermogen en een propeller met een vaste spoed bespaart per procent al snel 200.000 dollar per jaar. ‘En Energopac verbetert de performance met twee tot negen procent', zegt Van Beek. De roerbulb heeft volgens Van Beek geen effect op de manoeuvreerbaarheid of het comfort aan boord.

Verkocht

De eerste zes systemen zijn intussen verkocht aan het Finse Finnlines. Ze worden geplaatst op drie dubbelschroefs roro-schepen die volgend jaar in de vaart komen. Energopac wordt per schip aangepast met behulp van CFD technieken. Voor de binnenvaart is het systeem vooralsnog niet beschikbaar. ‘De meeste binnenschepen hebben een straalbuis. In combinatie daarmee werkt het systeem niet zonder meer goed. (HH)

Lees ook:
- Deutz 2015M in 2009 op de markt
- Stop een plank in uw tank
- Azipod propellers onderhoudsvriendelijker

Lees meer over techniek in het nieuwsblok