Je leest:

Van stoom tot waterjets: een ontdekkingsreis

Van stoom tot waterjets: een ontdekkingsreis

Auteur: | 1 januari 2001

Tot het midden van de 19de eeuw bewogen de schepen op zee zich uitsluitend voort door zeilen. Dit vervoer was lastig en traag. De zeelui hadden voortdurend af te rekenen met een ongunstige wind of tegenstromingen. Voor de aandrijving zocht men naar een ander en beter middel.

Het prille begin

In 1690 bouwt de Franse arts Denis Papin (1645 – 1714) de eerste stoommachine. Onderaan in een cilinder brengt hij een kleine hoeveelheid water aan de kook. Het water wordt in stoom omgezet. De gevormde stoom stuwt een zuiger omhoog. Het vuur wordt weggenomen en de stoom condenseert. Onder de zuiger ontstaat een luchtledige ruimte. Door de atmosferische druk gaat de zuiger weer naar beneden. Zijn machine vertoont te veel onvolmaaktheden. Zo geeft ze slechts één zuigerslag per minuut.

Newcomen atmospheric engine animation
Werkingsprincipe van de stoommachine van Thomas Newcomen (1663 – 1729).

In 1705 verbetert in Engeland Thomas Newcomen (1663 – 1729) de stoommachine van Papin. De teruggaande slag van de machine komt doordat stoom in de cilinder met een straal koud water condenseerd.

Papin zet zich opnieuw aan het werk en bouwt in 1707 een boot die door een stoommachine van Newcomen wordt voortbewogen. Hij verbindt aan zijn stoommachine een zuigperspomp die het water uit een rivier in een vergaarbak pompt. Deze vergaarbak staat op een voldoende hoogte aan boord opgesteld. Hij laat het water vanuit die hoogte neerstromen op de schoepen van een waterrad. Dit schoepenrad zet de boot in beweging.

Hij vat het plan op om met dit schip de Noordzee over te steken om in Engeland zijn uitvinding bekund te maken. Maar zijn vaartuig wordt door woedende binnenschippers op de Weser vernietigd.

De stoommachine van Newcomen was niet erg efficiënt en kon alleen als waterpomp gebruikt worden. Newcomen’s stoommachine had maar een beperkt rendement, omdat de stoom in de cilinder condenseerde. In 1765 verbetert James Watt (1736 – 1819) de stoommachine. Watt werkt met een afzonderlijk condensatiekamer. In deze ruimte sproeit men koud water zodat de stoom niet meer in de cilinder maar in de condensor afkoelt en condenseert. Zijn tweede verbetering was de stoomschuif. De geproduceerde stoom beweegt via twee kleppen een zuiger heen- en weer. Hiermee schakelt Watt de werking van de atmosferische druk uit.

NPO Doc: The Liners

Van luxueze ‘loveboats’ tot oorlogsvloot van groot strategisch belang. Vanaf zondag 6 september is vier weken lang op NPO Doc de BBC-serie ‘The Liners’ te zien. De serie brengt de geschiedenis van de transatlantische stoomschepen in beeld.

Vanaf 1784 is de stoommachine bruikbaar voor de scheepvaart omdat Watt een versie bouwt die de heen- en weergaande bewegingen van de zuigerstang door een krukstang omzet in ronddraaiende bewegingen. Daardoor kan de machine een as doen draaien zonder stotende bewegingen.

Onder stoom

De eerste succesvolle stoomboten worden rond 1800 gebouwd. In 1788 vermeldt een Schots tijdschrift de proefvaart van een 7,5 meter lange boot, die gebouwd wordt door Patrick Miller met de hulp van de ingenieur William Symington (1763 – 1831). Op deze kleine boot wordt de stoomkracht geleverd door twee verticale cilinders en overgebracht via twee kettingen naar een paar raderen. Na de proefvaart wordt het schip ontmanteld en verdwijnt het in een museum.

In 1801 bouwt William Symington de houten sleepboot Charlotte Dundas. Zij wordt voortgestuwd door een scheprad aan het achterschip. Dit schip wordt geen commercieel succes. Het wordt uit de vaart genomen omdat men vreest dat de scheepsgolven de kanaaloevers beschadigen.

Het eerste stoomschip dat commercieel wel succes boekt is de Clermont die gebouwd wordt door Robert Fulton (1765 – 1815). De Clermont verzorgt een regelmatige dienst tussen de steden New York en Albany. Deze twee steden liggen zo’n honderd kilometer van elkaar aan de oevers van de Hudsonrivier. De overvaart duurt 30 uren.

Vijf jaar na ’t succes van Fulton in Amerika verzorgt de Comet, een schip van dertig ton, van de Schot Henry Bell een regelmatige veerdienst over de rivier Clyde tussen Glasgow en Greenock. Vanuit deze plaats verspreidt het gebruik van stoomschepen zich langzaam over de andere landen van Europa. In het mondingsgebied van de Clyde vestigen zich vele scheepswerven.

Figuur 1. Stoomboot Bron: http://lincoln.lib.niu.edu/intro3.html

Blauwe Wimpel

In 1829 steekt voor het eerst een stoomboot, de Savannah, de Atlantische Oceaan in oostelijke richting over. Na 27 dagen bereikt de Savannah Liverpool. Gedurende de reis wordt er slechts 80 uren ‘gestoomd’. Daarbij redeneerde men: ’ de wind kost niets, terwijl steenkool betaald moet worden’.

Acht jaar na de Savannah herhalen twee raderboten, de Sirius en de Great Western dezelfde tocht maar nu in westelijke richting. Op 5 april 1838 vertrekt de Sirius uit Cork in Ierland met 40 betalende passagiers en 450 ton kolen aan boord. Vier dagen later vertrekt de Great Western uit Bristol in achtervolging op haar rivaal met een lading van 660 ton steenkool en zeven passagiers. Heel de wereld is getuige van de strijd tussen de twee schepen midden op de oceaan.

Ss savanah
Stoomschip SS Savanah.
©2017 DIGITAL LIBRARY OF GEORGIA

De Great Western haalt dankzij zijn krachtigere machines zijn achterstand langzamerhand in. In de morgen van 23 april loopt de Sirius de haven van New York binnen, verwelkomd door kanongebulder en klokkengelui en het gejuich van een geestdriftige menigte. Vier uren later, toen de kade nog zwart ziet van het volk verschijnt ook de Great Western. De trofee de Blauwe Wimpel zou spoedig geboren worden. Deze trofee behoort toe aan het passagiersschip dat tijdens de overtochten over de Atlantische Oceaan in oostelijke of westelijke richting tussen Bishop’s Rock (Scilly Eilanden) en Ambrose-lichtschip (haven van New York) de hoogste gemiddelde snelheid haalt. Het behalen van de Blauwe Wimpel betekende een enorme publiciteit voor de rederij waartoe het koopvaardijschip hoort.

Zolang het zeilschip de toon aangaf maakte men zich niet druk om snelheidsrecords. Men vertrok en bij de aankomst was men intussen een paar weekjes of maanden ouder geworden en heel wat ervaringen rijker. Maar met de komst van de stoomboten begreep men dat er ook zo iets als snelheid bestond.

Het tijdperk van de stoomvaart begint. Samuel Cunard onderstreept dat nog eens door in 1840 met zijn Britannia in elf dagen de crossing te maken. Er zijn 63 passagiers aan boord waaronder Samuel Cunard en zijn dochter Ann. Haar bestemming is Boston. De impact van de komst van het stoomschip is zo groot dat de inwoners van Boston wild worden wanneer de Britannia aanmeert. Haar reis wordt door hen beschouwd als de belangrijkste overtocht sinds de Mayflower. De inwoners van Boston voelen zich niet meer afgesloten van de Oude Wereld.

Sms barbarossa
De RMS Britannia (later omgedoopt tot de SMS Barbarossa) uit 1840 was het eerste schip van de Cunard Line, één van de eerste trans-Atlantische rederijen. Het schip maakte deel uit van een order van 4 schepen, de Britannia, de Acadia, de Caledonia en de Columbia.

Tien jaar blijft de Britannia de houdster van de Blauwe Wimpel. Daarna moet ze het afstaan aan de vier splinternieuwe raderboten van de Collins Line die in slechts 8 dagen over de oceaan stomen. Ze worden gebouwd in New York en zijn 500 ton zwaarder en 2 knopen sneller dan de Cunard boten. Maar in 1859 haalt de Cunard Line met haar City of Paris de Blauwe Wimpel terug.

Rule, Britannia?

De Bremen, een 45.000 tonner, van de Norddeutsche Lloyd verovert de Blauwe wimpel in 1929 op de Mauretania. Zij haalt tijdens de overtocht een gemiddelde snelheid van 27,83 knopen. In augustus van datzelfde jaar doet de Mauretania een laatste verwoede poging. Ze verbetert haar beste tijd met vijf uur maar evenaart de recordtijd van de Bremen niet.

Op 16 augustus 1933 sleept een Italiaans schip, de Rex, de Blauwe Wimpel in de wacht, om het op 3 juni 1935 te verliezen aan de Normandie van de Cie Générale Transatlantique die na 4 dagen, 3 uren en 2 minuten na het verlaten van Bishop’s Rock zegevierend het lichtschip Ambrose voorbijvaart. Turbines drijven vier turbo-wisselstroomgeneratoren aan elk met een vermogen van 37.500 kW. De geproduceerde elektrische stroom wordt door vier elektromotoren, die vier schroefassen in beweging brengen, opnieuw in mechanische energie omgezet.

Rmsqueenmary
RMS Queen Mary was een trans-Atlantisch passagiersschip van de rederij Cunard Line, destijds de Cunard White Star Line, dat van 1936 tot 1967 tussen Southampton, Cherbourg en New York voer.
Sfoskett

De Queen Mary van de Cunard Line weet in 1936 de Normandie het blauwe lint te ontfutselen. De gehele wereld volgt vanaf dan in spanning de strijd tussen deze twee oceaanreuzen die om beurt de snelste overtocht maken. Voor het eerst wordt de kaap van 30 knopen overschreden. De Normandie met zijn gracieuse gestroomlijnde romp moet het uiteindelijk afleggen tegen de krachtige motoren van de Queen Mary die een groter vermogen hebben. De winnende tijd wordt 3 dagen 20 uren en 42 minuten of 31,69 knopen.

Dit record houdt stand tot 1952 totdat de United States zijn eerste overtocht maakt. Het nieuwe record wordt 35,59 knopen. Alles aan boord van de United States is in aluminium en plastic om haar gewicht zo laag mogelijk te houden. Tijdens de Tweede Wereldoorlog wordt de Queen Mary omgebouwd tot een troepentransportschip. De Normandie wordt in New York bij een brand op 9 februari 1942 volledig verwoest.

Catamaran

In het midden van de jaren tachtig komt de trofee weer in de belangstelling. In 1985 doet Richard Branson, de eigenaar van Virgin, een nieuwe recordpoging met een speciaal daarvoor ontworpen raceboot de Virgin Atlantic Challenger. Maar het vaartuig raakt een voorwerp onder water en zinkt. Bij een nieuwe poging maakt de Virgin Atlantic Challenger II de crossing in een nieuwe recordtijd van 36,79 knopen. Deze recordpoging wordt niet erkend omdat men tijdens de tocht driemaal bijtankt en ook omdat dit vaartuig uitsluitend voor deze recordpoging wordt gebouwd en niet voor commerciële maritieme doeleinden.

In 1990 bouwt Incat Australië een 74 meter lange catamaran Hoverspeed Great Britain, die nu als veerboot in gebruik is. Catamarans zijn geavanceerde, snelle schepen met geringe waterverplaatsing die worden aangedreven door waterjets. In wezen bestaan deze vaartuigen uit twee rompen, die op enige afstand van elkaar door een brug zijn verbonden.

Waterjets zorgen voor de aandrijving. Via straalpijpen stoten ze ultrasnelle waterstralen uit aan de achtersteven. Waterjets maken gebruik van het principe van actie en reactie. Water wordt aan de bodem van de ferry naar binnen gezogen, door krachtige pompen versneld en aan de achterzijde naar buiten geblazen. Hierdoor beweegt het vaartuig naar voren. Dieselmotoren drijven pompen voor de waterstraalvoortstuwing aan in plaats van schroeven.

Hscsearunner1
HSC Searunner 1, voorheen Hoverspeed Great Britain.

Hoverspeed Great Britain kan 600 passagiers en 90 wagens vervoeren. Haar eerste reis gaat over de Stille Oceaan, via het Panama Kanaal, naar New York. Op haar reis van New York naar Engeland zal ze proberen de Blauwe Wimpel te veroveren en het lukt. Ze steekt de Atlantische Oceaan over met een gemiddelde van 36,97 knopen.

In 1998 gaat de trofee tweemaal in andere handen over. Eerst gaat de trofee naar de Catalonia. De Catalonia is een 91 meter lange catamaran waarin plaats is voor 877 passagiers en 225 wagens. Ze wordt door Incat gebouwd voor de Buquebus-groep (Spanje). De nieuwe recordtijd wordt 38,88 knopen.

Iets later breekt de Incat-catamaran Catlink V op haar afleveringsreis van Australië naar Denemarken het record. De reis van New York naar Southampton verloopt vanwege een woelige zee zeer moeilijk. Bovendien neemt het schip deel aan een zoekactie naar een vermist vliegtuig. Het is de eerste maal dat de 40 knopen barrière wordt verbroken en dat de Atlantische Oceaan in minder dan drie dagen wordt overgestoken: 2 dagen 20 uren en 9 minuten. Het nieuwe record: 41,2 knopen! De Blauwe Wimpel is nu in Deense handen. Maar het record in westelijke richting uit 1952 hoort nog altijd toe aan de klassiek aangedreven United States

Dit artikel is eerder verschenen in nummer 1 uit de jaargang 2001 van het blad Archimedes.

Dit artikel is een publicatie van Archimedes.
© Archimedes, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 01 januari 2001

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.