Duitse ingenieurs bouwen stille scheepsschroef die snelheid behoudt en zeeleven redt

De transportsector is zwaar afhankelijk van efficiëntie en snelheid. Het maritieme vrachtverkeer moet zo snel mogelijk de wereld rond om competitief te blijven, maar dat heeft een grote ecologische keerzijde.

De kolossale propellers van vrachtschepen veroorzaken onder water een kabaal dat zich over enorme afstanden verspreidt. Dit constante laagfrequente lawaai verstoort cruciale processen van zeedieren, zoals onderlinge communicatie, het vinden van voedsel en de voortplanting.

Wetenschappers breken zich al twee decennia het hoofd over dit probleem. Tot nu toe hanteerden rederijen een botte en uiterst inefficiënte methode om deze akoestische vervuiling te beperken.

Schepen moesten simpelweg hun snelheid verlagen om het geluid te dempen. Dit resulteert onvermijdelijk in langere levertijden en torenhoge operationele kosten voor de industrie. De onderzoekers van de University of Applied Sciences in de Duitse stad Kiel hebben daarom het MinKav-project gelanceerd, gesteund door een overheidssubsidie van bijna vierhonderdduizend euro.

Het probleem van schuimende waterbellen

De Duitse ingenieurs richtten hun pijlen op het fysieke kernprobleem van een draaiende scheepsschroef, een proces dat in de wetenschap bekendstaat als cavitatie. Dit complexe natuurkundige fenomeen ontstaat zodra een grote schroef op hoge snelheid door het water klieft. Aan de zuigkant van de roterende schroefbladen valt de druk plotseling weg. Het water verdampt hierdoor lokaal razendsnel en vormt ontelbare kleine stoombelletjes.

Het daadwerkelijke geluid ontstaat in de daaropvolgende fractie van een seconde. Wanneer de druk achter de schroef weer bliksemsnel toeneemt, klappen deze belletjes met een gewelddadige kracht uit elkaar. Dit imploderen creëert intense akoestische golven en trillingen die kilometers ver in de oceaan doordringen en de ecologische balans ruïneren.

Bestaande vloot kan direct profiteren van nieuwe bladen

Professor Jörn Kröger en onderzoekster Leonie Föhring observeerden dit proces minutieus met behulp van onderwatermicrofoons en hogesnelheidscamera's. Kröger is duidelijk over de historische prioriteiten in de scheepsbouw.

Decennialang lag de volledige focus van ontwerpers puur op het maximaliseren van stuwkracht en snelheid, zonder enige rekening te houden met de geluidsproductie onder water. De naderende milieueisen van de internationale scheepvaartorganisatie IMO dwingen de industrie nu tot een complete herziening van dit gedachtegoed.

Het team maakt momenteel gebruik van geavanceerde computersimulaties om de ontwerpen van de schroefbladen dusdanig aerodynamisch en hydrodynamisch aan te passen dat het gewelddadige cavitatie-proces tot een absoluut minimum wordt beperkt, of in elk geval trager verloopt.

De stuwkracht en efficiëntie van de aandrijving moeten hierbij volledig intact blijven, wat essentieel is voor acceptatie door de logistieke sector. Het project loopt door tot eind 2028, maar de onderzoekers benadrukken nu al dat deze nieuwe stille schroeven niet alleen op toekomstige schepen, maar ook eenvoudig als modificatie op de bestaande vloot kunnen worden gemonteerd.