Vaartuigen kunnen door
spierkracht (mens en dier), natuurkracht (wind en
stromend water), door andere vaartuigen of mechanisch (stoommachines en
verbrandingsmotoren) voortbewogen worden.
SPIERKRACHT
Naar gelang de wijze waarop een vaartuig door spierkracht voortbewogen
wordt, noemt men dit bomen*, wegen*, jagen*, roeien*, wrikken*,
peddelen* of pagaaien* en eventueel kan men er verhalen* ook toe rekenen, al hoeft
dat niet persé met handkracht te geschieden.
Het met spierkracht voortstuwen van een vaartuig is de oudste vorm van voortstuwing. In het begin werd
er waarschijnlijk voornamelijk geboomd en gepagaaid. Met de komst van de
Romeinen heeft men waarschijnlijk het roeien leren kennen. Voor het wegen
en het jagen is een stevige oever
wel zo comfortabel en in de Lage Landen zal dit dus waarschijnlijk pas in de tweede helft
van de Middeleeuwen enige opgang gemaakt hebben.
Alhoewel het aantal vaartuigen, dat door spierkracht voortbewogen wordt, sterk
verminderd is, worden hedentendage nog steeds vaartuigen door spierkracht
voortbewogen.
Bomen is het vanaf het vaartuig voortduwen van een
vaartuig.(Meer....) Wegen is het vanaf de wal
voortduwen van een vaartuig. (Meer....) Jagen is het vanaf de wal voorttrekken van een vaartuig.
(Meer....) Roeien is een vaartuig met een
roeispanen, die, aan beide
zijdes van het vaartuig, schuin zijwaarts in het water gestoken worden,
voortbewegen. (Meer....) Wrikken is een vaartuig met een soort van roeispaan, die
over het achterschip van een
boot (5) in het water gestoken
is, een dusdanige heen en weergaande beweging maken, dat het vaartuig zich vooruit zal bewegen.
(Meer....)
Het peddelen van vaartuigen kwam in de beroepsvaart niet voor.
Peddelen is datgene wat men in een kajak doet (Dus wat de eskimo's
doen).
Ook pagaaien werd in de beroepsvaart niet serieus gebruikt.
Alleen bij bepaalde manoeuvres met een gewrikte of geroeide boot gebruikte
men de spaan wel eens als pagaai.
Pagaaien is dat wat men in kano's doet (dus wat de indianen doen). Verhalen is een vaartuig over korte afstand, meestal op het
zelfde vaarwater,
verplaatsen. (Meer....)
NATUURKRACHTEN
Schepen kunnen voor hun verplaatsing gebruik maken van de wind of van
de stroming van het water.
Elke schipper zal, ongeacht het soort
vaartuig dat hij bevaart, als de wind of stroming gunstig is, bij het
manoeuvreren
gebruik maken van deze wind of stroming, maar dat valt nauwelijks tot
een echte voortstuwing te rekenen.
Wind
Met de komst van de Romeinen in ons land verschenen
ook de eerste zeilen op het binnenwater. De eerste zeilschepen waren
meestal dwarsscheepsgetuigd
en maakten in de meeste gevallen gebruik van een razeil.
Deze tuigage is tot in de
zeventiende eeuw in gebruik geweest. In de
late middeleeuwen ontwikkelde zich het
langsscheepstuig.
Eerst het sprietzeil,
kort daarop gevolgd door het gaffelzeil.
Het sprietzeil is tot de negentiende eeuw in gebruik gebleven, voor kleine vaartuigjes
zelfs tot in de twintigste eeuw. Het gaffelzeil wordt hedentendage nog steeds
gebruikt. Andere tuigages, zoals met het
driehoekzeil,
zijn voor de grotere vaartuigen weinig gebruikt. Het was meestal te
vinden aan boord van schepen, die dan eens een eind konden zeilen en
dan weer een eind geroeid, gejaagd of gewogen moesten worden.
Men kan de schepen, die gebruikmaken van de wind indelen in drie groepen:
1. Vaartuigen, die bijna volledig van de wind afhankelijk
waren en die alleen in 'noodgevallen' van een andere vorm van voortstuwing
(spierkracht) gebruik maakten, de echte
zeilschepen.
2. Schepen, die ongeveer in gelijke mate van
een andere soort voortstuwing en van de wind gebruikt maakten. Dit was
vooral het geval bij de wat kleinere vaartuigen, die door de boeren
gebruikt werden, en die geregeld ook m.b.v. spierkracht voortgestuwd werden.
In de begin periode van de gemotoriseerde vaart waren er echter ook
schepen, die zowel een motor, als een volledig tuig tot hun beschikking hadden
en beide regelmatig gebruikten.
3. Schepen, waar alleen onder gunstige omstandigheden, speciale gevallen,
of in echte noodgevallen van het zeil gebruik gemaakt werd. Over het
algemeen waren dit de motorschepen
met hulptuig of schepen
met een steunzeiltje.
Zeilschepen zijn er in alle soorten en maten geweest. De kleinsten
waren nog geen vier meter, de grootsten soms meer dan vijftig meter. In
de echte beroepsvaart
zijn de laatste zeilen zo rond 1960 gestreken, maar
eigenlijk betekende de tweede wereldoorlog, afgezien van een korte
opleving vlak daarna, al het einde van het zeiltijdperk. Sinds de jaren zeventig
zijn er diverse voormalige bedrijfsvaartuigen
weer van zeilen voorzien.
(Meer over het zeilen.)
Stroming
Aangezien men een schip alleen met stroom MEE kan laten drijven, kan
men een vaartuig nooit volledig hiervan afhankelijk laten zijn. Voor de
grote houtvlotten, die de
rivieren afkwamen zakken, was het wel de belangrijkste
vorm van voortstuwing, want voor deze was er toch geen weg terug, maar
ook deze konden het niet geheel zonder andere middellen tot
voortstuwing stellen.
Verder maakte zeil- en sleepschepen
soms gebruik van de stroming op de
rivieren, dit noemde men stevelen (meer
over stevelen.) en ook bij het vissen maakte men soms van de
heersende stromingen gebruik.
Al ongeveer een halve eeuw is het, behoudens wanneer het een onderdeel
van een manoeuvre betreft, verboden om een vaartuig zo maar te laten drijven.
VOORTBEWEGING m.b.v. ANDERE VAARTUIGEN
Een vaartuig door een ander vaartuig voort laten bewegen noemt men
slepen*, duwen*, opdrukken* of gekoppeld varen*.
Bij het slepen vaart het vaartuig dat over voortstuwing
beschikt VOOR het andere vaartuig (de andere vaartuigen). Ze zijn
doormiddel van één of twee touwen, staaldraden of kettingen met elkaar
verbonden.
(Meer over slepen.)
Bij het duwen is het vaartuig dat over voortstuwing beschikt
tegen het achterkant van het voortgeduwde vaartuig vast gemaakt en wel
zo dat het één onbeweeglijk geheel vormt.
Het opdrukken geschiedt met een
opdrukker.
Deze duwt tegen het achterschip van het vaartuig en is zo met dat vaartuig
verbonden dat het als het ware tegen het achterschip kan scharnieren.
(Meer over opdrukken.)
Bij het gekoppeld varen is het vaartuig dat over een
voortstuwing beschikt langszij het
voort te bewegen vaartuig vast gemaakt en wel dusdanig dat het één
onbeweeglijk geheel vomt.
(Meer over gekoppeld varen.)
In al deze gevallen is het vaartuig, dat over een voortstuwing beschikt
een mechanisch voortgestuwd vaartuig, alleen bij het slepen kwam het wel
eens voor dat een geroeide boot of een zeilschip iets sleepte.
Met de komst van de sleepboot,
ongeveer halverwege de negentiende eeuw ontwikkelde zich de
sleepvaart, die in de
periode 1920-1940 haar hoogtepunt had. Na de oorlog ging het, door de motorisering
van de binnenvaartvloot,
sterk bergafwaarts met de sleepvaart.
Hedentendage worden er behalve een paar overgebleven
sleepschepen, eigenlijk
alleen nog speciale transporten gesleept.
De opdrukker verscheen zo rond de jaren twintig. Ze zijn tot WOII gebouwd
en tot in de jaren zestig in gebruik geweest.
Het varen met duwstellen is
een na-oorlogse ontwikkeling, die eigenlijk
pas eind jaren zestig goed opgang kwam en tegenwoordig vooral op de
grote rivieren en kanalen een belangrijk deel van de
vrachtvaart voor haar
rekening neemt.
MECHANISCHE VOORTSTUWING
Bij de mechanische voortstuwing maakt men onderscheid tussen stoom-
en motorschepen. De
stoomschepen onderscheiden zich weer in schroef- en raderboten. Hiermee heeft
men dan het overgrote deel van de binnenvaartschepen
wel gehad, maar er zijn nog andere mogelijkheden, zoals electrische
aandrijving en gasturbines. De meeste mechanische voortstuwingen worden gebruikt om
het schip vooruit te doen bewegen. Er zijn echter ook voortstuwingen, die
gebruikt worden om het schip 'beter te kunnen 'sturen', de zogenaamde
boeg-
en hekschroeven.
Stoom
Bij de stoomschepen was het overgrote deel uitgerust met een gewone
stoommachine
(een zuigermachine), enkele schepen hadden een
stoomturbine
en een heel enkele een combinatie van die twee.
Bij de eerste stoomschepen dreef de machine één of twee
schepraderen
aan. In Nederland hadden bijna alle raderboten twee schepraderen,
ongeveer midscheeps,
buiten de romp, aan elke kant één.
Tegen het eind van de negentiende eeuw gaat men ook schepen bouwen waarbij de machine
een schroef aandrijft.
Schroefboten hadden een geringere breedte en waren daardoor, in tegenstelling tot de raderschepen,
ook voor smalle wateren geschikt. Bij grote vermogens echter, moest de
schroef dermate groot zijn, dat de totale
diepgang een probleem vormde,
vandaar dat op de rivieren de radersleepboten
lange tijd een dominerende rol speelden. Behalve de zo juist genoemde combinaties
waren er noch andere, zoals bijv. een waterstraal aandrijving met pompen,
die door een stoommachine aangedreven werd. Dit soort aandrijvingen zijn
slechts sporadisch toegepast.
Stoomschepen zijn vanaf het midden van de negentiende eeuw af en ongeveer
tot in de tweede wereldoorlog gebouwd. Vanaf begin jaren vijftig gaat het
snel bergafaarts met de stoomschepen, zodat eind jaren zestig bijna geen
enkel stoomschip nog in de vaart is. Gelukkig zijn een aantal stoomschepen
van de slopershamer gered. Het waren voornamelijk sleepboten, ponten en
passagiersschepen, die met stoommachines uitgerust werden. Slechts een
enkel vissers- en vrachtschip is met een stoommachine uitgerust geweest.
De vrachtschepen waren uitsluitend schroefschepen.
Verbrandingsmotoren
Rond het begin twintigste eeuw deed de verbrandingsmotor haar intrede in de
binnenvaart. Eerst in de vorm van benzinemotoren, gevolgd door
benzine-petroleummotoren, petroleummotoren,
gloeikopmotoren en ten
slotte dieselmotoren en dat
alles in een tijdsbestek van ca. 25 jaar.
Naar het schijnt is eind 1892, begin 1893 de eerste proefvaart met een beurtscheepje uitgerust met een van Rennesmotor gehouden. Voorlopig vergden de motoren echter met regelmatige tussenpozen veel onderhoud, waardoor hun geschiktheid min of meer tot de beurtvaart beperkt bleef. (Bron: Schepen en schippers van Bergen op Zoom door Kees Touw)
Met de komst van de gloeikop- en de
dieselmotoren verdwenen de andere motoren al spoedig van het toneel, al
hebben enkele, o.a. in opdrukkers, nog wel tot ver na de oorlog dienst
gedaan. (Benzinemotoren worden nu nog wel, maar dan in de vorm van een buitenboordmotor
in de beroepsvaart toegepast.) Gloeikopmotoren
zijn tot in de jaren dertig gebouwd en enkele daarvan draaien nu nog
steeds! Gloeikopmotoren en de eerste dieselmotoren waren zogenaamde
langzaamlopers.
Vanaf eind jaren dertig ontwikkelen zich de matig snellopende en snellopende
diesels. Deze motoren zijn, bij het zelfde vermogen, kleiner en
lichter dan de langzaamlopers. Dit is vooral voor kleine schepen een voordeel.
Hierdoor komt er na de tweede wereldoorlog langzaam een eind
aan de productie van langzaamlopende motoren met gering vermogen. De
motoren met gering vermogen verdwijnen het eerst, maar later zijn ook
de middel grote vermogens aan de beurt. Tegen het eind van de twintigste eeuw worden er
nog nauwelijks motoren, met een maximum toerental van minder dan 1000
t.p.m. en een vermogen van minder dan 1000 pk, gebouwd. De ontwikkeling van de
snellopers is tegengesteld. Eerst werden er vrijwel uitsluitend motoren
met gering vermogen gebouwd, maar eind jaren zeventig komen de krachtigste
motoren al op meer dan 1500 pk. De huidige snellopers gaan tot ca. 2000
pk bij een maximum toerental van 1500 tot 1800 t.p.m..
Om achteruit te kunnen varen en de schroef stil te kunnen zetten, maakt
men gebruik van een keerkoppeling.
Bij langzaamlopende diesels met een vermogen van meer dan 300 pk zijn
er echter ook motoren met twee draairichtingen, de zogenaamde
omkeerbare motoren,
zodat de keerkoppeling kan komen te vervallen.
Bijna alle verbrandingsmotoren worden in combinatie met een schroef
gebruikt.
Overige krachtbronnen
Andere krachtbronnen om een schip voort te stuwen waren eind twintigste eeuw nog nauwelijks
het experimentele stadium te boven gekomen. (Gas)Turbinemotoren hadden, over
het algemeen, het bezwaar van dure brandstof en volledig electrische
vaartuigen het bezwaar van dure zware accu's. Wel voer er hier en daar
een enkele zonnecelboot rond.
In de tweede wereld-oorlog was er nog even sprake van (hout)gasmotoren. Dezen zijn maar sporadisch in de
binnenvaart gebruikt. Het vergde een aardige investering en de brandstof bleef toch een probleem. Bovendien waren het vrij bewerkelijke installaties.
De moderne tijd heeft tot nieuwe ontwikkelingen geleid. Men kent nu ondermeer vloeibaar gas en waterstof als brandstof en de electrische aandrijvingen in combinatie met accu's, brandstofcellen, of door verbrandingsmotoren aangedreven generatoren heeft een flinke ontwikkeling door gemaakt. Wat hier uiteindelijk de boventoon gaat voeren is voor als nog niet te zeggen. De tijd, zo we die nog hebben, zal het leren.
Indirecte aandrijving.
Bij enkele schepen drijft de eigenlijke krachtbron niet direct het
mechanisme dat het schip voortstuwt aan. Men kent o.a. de diesel-electrische
voortstuwing, waarbij de dieselmotor een generator aandrijft, die de energie
voor één of meerdere electromotoren levert en ook kent men de hydraulische
aandrijving, waarbij de motor een hydraulische pomp aandrijft, welke dan op zijn beurt gekoppeld is aan een hydraulische motor.
Indirecte systemen hebben een lager rendement, dan directe, ze worden alleen in bijzondere gevallen gebruikt.
In de laatste decennia is dankzij een verbetering van de hoogvermogenselectronica een nieuwe ontwikkeling onstaan, waardoor electrische aandrijving in combinatie met generatoren, complexe accupaketten, brandstofcellen etc. een belangrijke rol is gaan spelen. De steeds hogere milieu-eisen hebben deze ontwikkeling in hoge mate gestimuleerd. De electronische sturing maakt het mogelijk het toerental van de schroef en daarmee het opgenomen vermogen steeds optimaal af te stemmen op de gewenste stuwkracht. Bij de conventionele aandrijving ligt de stuwkracht vrijwel continu onder het niveau van wat de dieselmotor bij dat toerental kan leveren. Deze deelbelasting van de motor heeft een erg ongunstig effect op het brandstofgebruik en de uitstoot van de motor. Zelfs wanneer een dergelijke motor gebruik maakt van een electronisch geregelde inspuiting! Althans dit is het verhaal dat momenteel het meest gehoord wordt.
Het voortstuwingsmechanisme.
Om de beweging van de krachtbron om te zetten in een beweging van het
vaartuig heeft men een bepaald mechanisme nodig.
het scheprad, is het oudste systeem en werd voornamelijk in
combinatie met stoommachines gebruikt.
daarna kwam de scheepsschroef, dat nog steeds het belangrijkste voortstuwingsmechanisme is.
De schroef of schroeven bevinden zich bij de meeste schepen onder het
achterschip, maar in de jaren twintig en dertig werden ook vrij veel vrachtschepen
met een naast het schip hangende schroef, de zogenaamde
lamme-vlerk uitgerust.
verder kent men dan nog de
Voith-Schneider propeller,
de waterjet,
de roerpropeller
en enkele experimentele aandrijvingen zoals bijvoorbeeld de
Whale-tail.
Verder maken
sommige 'boegschroeven'
gebruik van waterpompen of van roterende cylinders, waarvan de werking berust op het magnus-effect.