Revolutionaire stevenschroef: zuiniger en sneller?

Het ontwerp van binnenschepen kan veel beter, vond Hilbert Noorman uit Wanneperveen. De 87-jarige oud-ondernemer bedacht het ‘Noormanschip’, met een revolutionaire voortstuwing. Zo zit de schroef in de voorsteven.

Hilbert Noorman overleed afgelopen september op 87-jarige leeftijd, maar zijn ontwerp leeft voort. Verschillende media schreven er al eens over; de Binnenvaartkrant interviewde Noorman niet lang voor zijn overlijden. Noormans zoon zet het werk van zijn vader voort.

Noorman was duikinstructeur, fervent zeezeiler en had zijn eigen scheeps­timmerbedrijf. Hij was ook uitvinder. Zijn Noormanschip is helemaal uitgedacht, er is zelfs al een Europees patent op verleend. Toch wil niemand het bouwen.
In de schuur van zijn woonboerderij bouwde hij meerdere modellen. Het huidige is zijn vijfde, op een schaal van 1:20; een model van een tanker van 110 x 11,40 x 3,60 meter en 3.000 ton laadvermogen. Eigen tests bewezen zijn gelijk, vertelde hij trots. Het schip vaart sneller en verbruikt minder brandstof. Bij een snelheid van ruim 21 kilometer per uur en vol beladen bleek minder dan 40 procent van het vermogen nodig.

Sceptische reacties

Maar in de scheepvaart en scheepsbouw ontvangt hij louter sceptische reacties. De sector is te traditioneel en zit vastgeroest in oude concepten, stelt Noorman. In de scheepsbouw is altijd gekozen voor voortstuwing door watermassa te verplaatsen: de schroef duwt het water aan de achterkant weg en daardoor beweegt het schip zich naar voren.

Daarmee heeft men altijd het paard achter de wagen gespannen, zei Noorman met een passende metafoor. Het werkt maar gaat volgens hem ten koste van groot energieverlies. De schroef in de steven van het Noormanschip trekt de massa via een zuigmond aan en die wordt door de schroef in een volkomen gesloten tunnel onder het schip verstuwd. Die stuwgolf zuigt hij aan – in plaats van dat het schip alles aan de kant drukt.

Atmosferische tunnel

In de Scheepvaartkrant vertelde Noorman hoe hij in 2017 op het idee kwam van een atmosferische tunnel. Dat is een tunnel onder het schip, die gedeeltelijk boven de waterlijn ligt, maar door de schroef, die eerste alle lucht uit de tunnel drukt, helemaal met water gevuld wordt: “Bij een schip van 110 meter lengte is de schroef gemiddeld 1,75 meter hoog. Ik wilde hem groter maken, wel 4 of 5 meter hoog; dan gaat hij trager rond, maar verstouwt hij wel veel meer water, met veel meer kracht. Een langzaam draaiende schroef levert ook geen cavitatie op. Maar hij mag natuurlijk niet boven water uitsteken, want dan doet hij niks. Zo kwam ik op het idee om hem in een tunnel te plaatsen: als de schroef gaat draaien, zuigt hij die vol, drukt alle lucht eruit en draait de hele schroef onder water.”

Dan komt de theorie over atmosferische krachten van wis- en natuurkundige Blaise Pascal om de hoek: het water is in de atmosferische tunnel geheel omsloten en de massa wordt door de schroef onder het vlak door gestuwd. Volgens Noorman verbruikt een schip zo wel 40% minder energie. De schroef verstuwt de watermassa naar de onderzijde van het vaartuig. “Daar is de atmosferische druk hoger en komt die onder het vlak in evenwicht met de druk direct achter de schroef. Dat leidt tot een hogere reactiedruk.”

Volgens Noorman kan het schip zo meer vaart lopen, zonder meer energie te verbruiken. “Bij een diepgang van 3,60 meter is de absolute druk aan de onderzijde van het vlak 1,36 Bar. Dat is 36 procent meer dan de 1 Bar op zeeniveau. Als je dat benut in de vorm van reactiedruk, werkt dat snelheid verhogend.”

Nieuw schroefontwerp

Voor het ontwerp van de schroef kreeg hij hulp van Leonard Hartog uit in Dordrecht. Zijn bedrijf Hartog Scheepsschroeven vervaardigde twee traditionele schroeven, passend in de vacuüm tunnel van het Noormanschip. Noorman kwam nadien tot de conclusie dat de traditionele schroef nooit de reactiekrachten kon opbrengen die hij nodig achtte voor zijn ontwerp. Daarom bedacht hij een compleet nieuwe schroef, met zeven bladen die zo ver mogelijk van het hart van de schroef vandaan staan. “In het hart van de schroef worden immers geen reactiekrachten ontwikkeld. Om het hart toch functioneel te maken, is er een parabolische kop geplaatst.” Deze vorm werd hem door professor Bendiks Jan Boersma van de TU Delft geadviseerd. Door de parabolische kop stroomt het water versneld naar de bladen.

De grotere schroef steekt niet onder het schip uit – en de diepgang wordt er dus niet door beperkt. “Ook ter bescherming tegen beschadiging door het vele afval in de vaarwegen.” Achter de schroef zitten twee roeren in de tunnel. “Er is ook een roer op het achterschip, dus drie roeren in totaal.” Het draaipunt komt daardoor in het midden van het schip, in  plaats van op een kwart van de voorsteven, zoals bij een conventionele voortstuwing. Daardoor is het schip ook wendbaarder.

Glad achterschip

Met de schroef voorop werd een heel ander achterschip mogelijk dan we nu gewend zijn. Inspiratie haalde Hilbert uit de natuur. “Kijk naar vissen en watervogels… Aan de achterzijde lopen ze op niets uit. De massa mag zich niet aanhechten. Een conventioneel schip heeft meestal een volle kont en het vlak loopt schuin naar achteren omhoog. Dat zorgt voor zuiging.” Daardoor beweegt een schip zich onvoordelig door het water, met onnodig veel weerstand. “Een schipper zei me eens: ‘Als ik uit Rotterdam vertrek en ik kom in Bazel aan, dan heb ik het water van Rotterdam nog aan mijn kont hangen.’”

Tegengewerkt

Ondanks alle tekeningen, berekeningen en proeven, kreeg Noorman geen voet aan de grond in de scheepsbouwwereld. Hij zei diverse scheeps­bouwers te hebben aangeschreven, maar niemand ziet het zitten. Hij is ook bij MARIN en TU Delft geweest, voor proeven in hun bassins. Daar is hij tegengewerkt, vond hij.
Bij het maritiem onderzoeksinstituut in Wageningen werd Noorman in 2019 ingeloot voor 14 dagen gratis tanktijd voor mkb’ers. MARIN meldde hem, zo vertelt hij, dat de uitkomst van de tests en berekeningen was dat er meer dan 16.000 pk aan motorvermogen nodig zou zijn. “De oorzaak zou zijn dat de massa in de vacuüm tunnel een keer van richting zou moeten veranderen. De tanker verbruikte daarentegen maar 1.757 pk. Dit zou betekenen dat het ontwerp bijna tien keer meer vermogen nodig had dan traditionele vaartuigen.” Noorman bestreed dat. “Maar ik mocht niet bij de tests aanwezig zijn vanwege de veiligheid. We mochten ook niet meekijken via een monitor of zo.”

“Achteraf ontdekte ik dat MARIN bij aanvang van de proeven een kunststof huls om het zichtbare, draaiende deel van de schroefas hadden geplaatst. Hiervoor was geen toestemming gevraagd. Het zou ten goede komen aan het bepalen van het opgenomen vermogen, zeiden de laboranten.
En de schroefas was gemaakt door iemand van het Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium in Marknesse en die had vooraf gezegd dat ze Loctite, een soort lijmmiddel, hadden moeten gebruiken. Maar dat hebben ze niet gedaan. Al zeiden ze van wel. Toen ik mijn spulletje terugkreeg, heb ik het gecheckt en zag ik dat ze er vet aan hadden gesmeerd. De eerst zilver­blanke onderdelen waren verbrand. Die hebben een temperatuur van minstens 400 graden Celsius te verduren gehad. Dat heeft de resultaten van het onderzoek beïnvloed.”

Wetenschappelijke methode

Op de vraag of MARIN wilde reageren op de kritiek, laat een woordvoerder weten: “In de periode 2019-2021 hebben wij uitgebreid met de heer Noorman gecorrespondeerd over zijn kritiek op de methode en resultaten van de proeven die zijn uitgevoerd tijdens zijn MKB-slot bij MARIN. MARIN herkent zich niet in die kritiek en staat volledig achter de gebruikte wetenschappelijke methode en de gecontroleerde resultaten die de proeven opleverden.”
Hij vervolgt: “Wij begrijpen dat die teleurstellend zijn voor de heer Noorman. Uiteindelijk hebben we moeten constateren dat verder gesprek de situatie niet verder hielp en hebben wij dit dossier afgesloten. Het is wat ons betreft dan ook niet zinvol om die discussie opnieuw te voeren in de media.”

Veiligheid

Vorig jaar zou Hilberts model in het bassin van de TU Delft worden getest. Daar hoorde hij vlak voordat de proeven zouden plaatsvinden dat hij er ook daar niet bij zou mogen zijn.
“Omdat een medewerker van TU Delft eerder een rib had gebroken tijdens een test en daar ik niet onder de verzekering van TU Delft viel, konden de proeven geen doorgang vinden. Dat was reden om de boel af te blazen.”

Onderzoeker Boersma, voorzitter van de faculteit Maritime and Transport Technology bij de TU, reageerde desgevraagd: “Het probleem, was en is, dat de heer Noorman behoorlijk op leeftijd is en er inderdaad wat veiligheidsissues zijn rond de opstelling. Niet-TU-medewerkers vallen niet onder onze bedrijfsongevallen verzekering en als ik hem toch toegang zou geven en er gaat iets mis dan ben ik daar persoonlijk aansprakelijk voor.”

Waarom zou hij zijn tegengewerkt? Noorman had wel een vermoeden: ongeloof of onwil. “Dit idee ontkracht alle theorieën en technieken waar ze al meer dan 300 jaar mee werken.”

Wie meer wil weten over het Noormanschip kan terecht op deze website (met video van de proefvaarten met het schaalmodel).

Bron: Martin Dekker in de Binnenvaartkrant en Sanne Verhoef in de Scheepvaartkrant.
Foto’s: privécollectie Noorman.