Waterjet
Waterjet voortstuwing is een van de oudste (mechanische) manieren om een schip voort te bewegen. Waterjets worden toegepast in jet-ski's maar ook in grote, snelle schepen.
Grotere jets worden aangedreven door dieselmotoren of gasturbines. Vermogens variëren hierbij van enkele honderden tot vele duizenden kilowatts.
De grootste tot nu toe varende jet wordt aangedreven door een gasturbine van 22000 kW. Deze jet verpompt ongeveer 40 m³/s en heeft een inlaat kanaal met een diameter van 2100 mm. Er zijn projecten met jets van 50000 kW en een inlaatdiameter van 3100 mm. Deze laatste jets zijn bedoeld voor een snel containerschip.
Inhoud |
[bewerk] Werkingsprincipe
Een waterjet bestaat uit een inlaatkanaal, een turbopomp en een uitstroomopening. De pomprotor zuigt via het inlaatkanaal water op, van onder de scheepsromp. Het water wordt door de pomprotor in druk verhoogd en vervolgens met grote snelheid door het uitlaatkanaal naar buiten geperst. Door de versnelling van het water door de jet ontstaat een tegenreactie waardoor het schip voortgestuwd wordt.
De pomprotor zit op een aandrijfas, die via een afdichting het jetkanaal binnengaat. De aandrijfas is gekoppeld aan de scheepsmotor.
[bewerk] Manoeuvreren en sturen
Aan de uitlaatopening van de jet zit doorgaans een apart stuurdeel, waarmee de waterstraal in een bepaalde richting gebogen kan worden. Deze stuurwerking is effectief bij elke snelheid, in tegenstelling tot een conventioneel roer, dat een bepaalde minimum vaarsnelheid nodig heeft om effectief te zijn.
Meestal kan de waterstraal door dit stuurdeel ook worden omgekeerd, waardoor stuwkracht achteruit kan worden opgewekt. Dit omkeren gebeurt met de bucket. Dit is een soort komvorm, die in de baan van de stuwstraal kan worden gebracht. Bij het omschakelen van de stuwrichting kan de jetpomp ononderbroken zijn volle stuwdruk blijven leveren, in tegenstelling tot een conventionele schroefinstallatie met keerkoppeling. De schakelsnelheid van vol vooruit naar vol achteruit is daarmee onovertroffen.
De bucket heeft ook een “tussenstand”: dan gaat de helft van de straal vooruit en de andere helft achteruit. Dit is te vergelijken met de vrijloop van een auto: ongeacht het motortoerental beweegt het voertuig niet voor- of achteruit.
Bij het sturen met een waterjet vormt het Coandă-effect een complicatie. De waterstraal buigt niet volledig af als je de waterjet draait. Je moet hem 2° meer afbuigen dan bij normaal gesproken nodig zou zijn voor de koerswijziging.
[bewerk] Toepassingsgebieden
Een waterjet heeft pas een goed rendement vanaf snelheden van 25-30 knoop en wordt daarom veel toegepast bij snelle schepen.
De inlaat van een waterjet is meestal geïntegreerd in de romp van het schip. Hierdoor steekt er niets onder de bodem van het schip uit en is de installatie uitstekend beschermd tegen beschadiging van buitenaf. Door deze constructie maar ook door de grote manoeuvreerbaarheid vinden waterjets ook toepassing bij minder snelle schepen zoals werkboten.
[bewerk] Geschiedenis
Het vermoeden dat een waterjet een modern technisch systeem is, klopt niet helemaal. Reeds in de 17e eeuw werd de basis gelegd voor de waterjet. De eerste waterjet werd in 1661 bedacht, dit was 14 jaar voor men op het idee van de schroef kwam.
Toen men technisch in staat was stoom als krachtbron te gebruiken, lukte het in 1787 voor het eerst een succesvol waterjet voortgestuwd vaaartuig tot stand te brengen. Je praat dan echter wel over snelheden van slechts 2 à 3 knopen. Moderne snelle veerschepen met waterjets halen gemakkelijk de 40 knopen.
