Scheepswerf Padmos uit Stellendam deed eerst niet mee aan het innovatieproject Masterplan Duurzame Visserij (MDV). Maar de noodzaak van een zuiniger vissersschip besefte de scheepswerf wel: de brandstofkosten rezen de pan uit. Ze maakten de visserij steeds minder rendabel.

Om tijdens een visserijbeurs in 2012 allerlei lastige vragen over het masterplan voor te zijn, trok Padmos zijn eigen plan. De werf maakte voor die beurs een schets van een nieuw type vissersschip. „Daarvan hebben we een 3D-model laten printen, zodat we op de beurs in ieder geval wat konden laten zien”, aldus projectleider Walter van Harberden.

Dat pakte goed uit. „Mensen stonden paf van het futuristisch uiterlijk.” De projectleiding van Stichting Masterplan Duurzame Visserij uit Urk besloot Padmos datzelfde jaar nog uit te nodigen. Het masterplan kreeg 2 miljoen euro subsidie van het ministerie van Economische Zaken om innovaties mogelijk te maken. De rest van het geld zou moeten komen van een investeerder.

Directeur Leon Padmos stak het bewuste 3D-model in zijn tas, en schoof in Urk aan tafel bij collega-scheepsbouwers en mogelijke investeerders.

Urker visser Hendrik Kramer zag het model dat Padmos had meegenomen, helemaal zitten. Van Harberden: „Hij was er helemaal lyrisch over en vroeg Padmos een prijsopgave te maken. Scheepswerf Hoekman uit Urk reageerde eveneens enthousiast en stelde voor om samen een schip te bouwen.”

Beide werven werden het eens. Hoekman werd hoofdaannemer van het MDV-project; Padmos nam het ontwerp van de romp, het tekenwerk en de aandrijflijn voor zijn rekening, terwijl Hoekman de afbouw verzorgde.

Padmos besloot het schip van voren af aan opnieuw te ontwerpen. „Voor de traditionele boomkorvisserij, waar een viskotter een mast met gieken voor nodig heeft, schrijft de wet 20 procent extra stabiliteit voor. Simpel gezegd bereik je die door de romp onder water zo vierkant mogelijk te maken en ballast toe te passen.”

Stichting Masterplan Duurzame Visserij wilde echter van de traditionele boomkorvisserij met zogeheten wekkerkettingen –die de vis opjagen van de zeebodem– af omdat deze te veel brandstof kost. De wettelijke stabiliteitseisen konden vervallen. „We konden dus kiezen voor een vernieuwende, slankere rompvorm”, aldus Van Harberden. Onder water kreeg het schip een afgeleide van de bijlboegvorm, een vinding van Lex Keuning van de TU Delft. „Daardoor gedraagt het schip zich voorspelbaarder in zeegang, wat als comfortabel wordt ervaren.”

Sinus

Scheepsbewegingen hebben plaats volgens een sinusvorm. Allerlei onverwachte bewegingen vormen rimpels in die sinus. Traditionele kotters hebben daar vanwege hun boegvorm tamelijk veel last van, legt de projectleider uit. „Het is ons door de bijlboeg gelukt die rimpels eruit te halen; onverwachte bewegingen komen bij de MDV Immanuël praktisch niet meer voor.”

Boven water kreeg het schip kenmerken van de X-bow, een ronde boegvorm die de Noorse scheepsbouwer Ulstein toepast. Van Harberden: „Ik ben daar weg van.” De MDV heeft een nogal slanke rompvorm gekregen met een rechte steven in plaats van de gebruikelijke waaiersteven. Daardoor kan er bij zware zeegang gemakkelijker water over het dek spoelen. Om dit verschijnsel tegen te gaan heeft de MDV zogeheten sprayrails die het opstuwende water afbuigen.

Een leuk voorbeeld van de verregaande brandstofbesparingsmaatregelen vindt de projectleider de bovenste sprayrail. „Die loopt parabolisch naar achteren, waardoor er een –heel kleine– voorwaartse beweging ontstaat bij flinke zeegang.”

Van maritiem kenniscentrum Marin in Wageningen kreeg hij het advies om de hoeveelheid uitsteeksels aan de romp zo veel mogelijk te beperken. Gebruikelijk is dat de koelkanalen van het schip uit de romp steken. Dat levert onder water een behoorlijke weerstand op. Om die weerstand te vermijden, kreeg de MDV die koelkanalen in de zogeheten slingerkielen – een slingerkiel moet het rollen van het visserschip dempen.

Ook de vorm en de plaatsing van deze slingerkielen is heel belangrijk, vervolgt Van Harberden. „Hang je die lukraak onder de romp dan is de onderwaterstroomlijn van het schip verknoeid. Wij hebben de kiel in de stroomlijn van het schip geplaatst en een vleugelvorm meegegeven, waardoor deze praktisch geen weerstand veroorzaakt.”

Van groot belang voor een vissersschip is ook de trekkracht. „Die is nummer één voor een visser. In het algemeen geldt: hoe groter de schroefdiameter, hoe beter die trekkracht. Uiteindelijk bepaalt de maximale diepgang van het schip de diameter van de schroef.”

Bij de huidige kotters zit de vierkante rompvorm een efficiënte stroming van het water in de weg. Bij de MDV kon de romp van het achterschip echter opnieuw worden ontworpen; op zo’n manier dat het water effectief via de straalbuis door de schroef kan stromen, legt de projectleider uit. „De brandstofbesparende diesel-elektrische aandrijving van maximaal 545 pk (400 kilowatt) maakte een slank ontwerp mogelijk van het rompdeel dat zich voor de schroef bevindt.”

Potvis

Ontwerpers kiezen tegenwoordig steeds meer voor vormen uit de natuur, omdat die vaak efficiënt blijken. Opvallend is ook de gelijkenis van de scheepsromp van de MDV Immanuël met de vorm van de potvis. Maar volgens Van Harberden is die gelijkenis toeval. „Een leuke bijkomstigheid. Als je een potvisvorm combineert met een traditioneel vissersschip, krijg je en profiel de vorm van de MDV.” Hoofdzaak is echter dat al deze maatregelen bij elkaar een brandstofbesparing overleveren van 80 procent vergeleken met de traditionele boomkorvisserij met wekkerkettingen, zoals de website masterplanduurzamevisserij.nl meldt.

Door de huidige lage brandstofprijzen voelen vissers nu minder de noodzaak om een zuiniger schip aan te schaffen, aldus Van Harberden. „Maar we hebben goede hoop dat we binnen vijf jaar een tweede MDV zullen bouwen. Franse vissers zijn erg geïnteresseerd in het MDV-concept.”

Lees ook:

Eerste proefvaart.

Eerste testresultaten.

Slimme ideeën opdoen uit de natuur

Ontwerpers doen opvallend vaak inspiratie op in de schepping. Daar blijken geregeld oplossingen voor het grijpen te liggen voor problemen waar technici zich al jaren het hoofd over breken.

Een organisatie die deze ontwikkeling een stimulans wil geven is de wereldwijde Biomimicry Global Design Challenge. Elk jaar strijden vijf tot tien finalisten in het Biomimicry Accelerator Program om de Ray of Hopeprijs ter waarde van 100.000 dollar.

Een voorbeeld van de ideeën die dit jaar de finale hebben bereikt, was de drainagepijp die meststoffen opvangt, maar water doorlaat, gebaseerd op het verteringssysteem van wormen.

In gebieden wereldwijd die met veel regenval te maken hebben, gebruiken boeren drainagepijpen om het land droog te houden. Met deze vorm van drainage spoelt niet alleen het water weg, maar neemt het water ook de meststoffen mee.

Voor dit probleem ontwierp een team uit de Verenigde Staten een drainagepijp die water doorlaat, maar voedingsstoffen binnenhoudt.

Volgens de organisatoren van de Challenge levert de natuur ongelooflijk veel inspiratie en strategieën die kunnen worden toegepast in systemen voor onder andere energieopwekking, transport, gebouwen en infrastructuur. De inschrijvingen voor volgend jaar zijn al geopend.

Stealthy onderzeeër

Anders dan walvissen en dolfijnen bewegen zeeleeuwen zich voort met flippers. Dat maakt ze ontzettend wendbaar en snel, ontdekte ingenieur Megan Leftwich van de George Washington University in Washington (VS). Hoe komt dat?

Leftwich maakte 3D-prints van de zeeleeuwenflippers en bestudeerde de zwembewegingen van zeeleeuwen om daar achter te komen. Ze kent de basisbewegingen al. „De zeeleeuw beweegt zijn grote flippers van zijn neus naar zijn buik. Door zijn gestroomlijnde vorm schiet het dier razendsnel door het water.”

Ook telt Leftwich 21 verschillende oppervlakken op de flipper. „Zo heeft de voorkant een dikke huid en weinig haar en lopen de fijnverdeelde groeven in één richting.”

Ze hoopt met haar onderzoek bij te dragen aan de bouw van een superwendbare, stealthy onderzeeboot die autonoom kan manoeuvreren door mijnenvelden.

Veilig landen

Wanneer de motor van kleine, onbemande helikopters uitvalt, is een crash het onvermijdelijk gevolg. Met een vondst waarop de Tunesiër Skander Taamallah promoveerde aan de TU Delft, kan echter worden voorkomen dat ze bij motorpech te pletter vallen.

Het viel Taamallah op dat de gevleugelde zaadjes van de esdoorn niet loodrecht naar beneden vallen, maar ronddraaien terwijl ze vallen. Dat principe inspireerde hem om ook zoiets te bedenken voor onbemande helikopterdrones.

Net als bij de gevleugelde zaadjes van de esdoorn gaan de bladen van de drone vanzelf draaien wanneer de motor uitvalt, zogeheten autorotatie. De helikopter komt daardoor in een gecontroleerde glijvlucht terecht.

Met de vinding van Taamallah –die inmiddels bij het Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum (NLR) werkt– kan een helikopterdrone met pech vanaf elke hoogte veilig landen.

Stille windturbine

Siemens deed bij de ontwikkeling van nieuwe windturbinebladen inspiratie op bij de achterrand van de uilenvleugel. Deze achterrand heeft een bijzondere vorm waardoor uilen vrijwel geruisloos vliegen en hun prooi onopgemerkt kunnen naderen.

De fabrikant voorziet de achterranden van de vleugelvormige bladen van een combinatie van tanden en kammen; de voorrand van minuscule kammen. Deze veroorzaken kleine wervelingen, precies op het punt waar de luchtstromingen om het blad heen elkaar weer treffen.

„Tijdens onze windtunnelmetingen en veldtests bleken de kammen en tanden het geluid van de windturbine bij alle windsnelheden aanzienlijk te verminderen”, aldus Stefan Oerlemans, expert aero-akoestiek van Siemens Wind Power.

Nieuwe windturbinebladen krijgen deze ”DinoTail Next Generation” direct toegepast.