Met een huid vol kleine kanalen en pompjes zouden schepen veel efficiënter door het water kunnen glijden.
Het moet mogelijk zijn schepen met minder weerstand te laten varen. Geïnspireerd door het idee van een onzichtbaarheidsmantel bedachten ingenieurs hoe een poreuze mantel de vaarweerstand kan verminderen.
Yaroslav Urzhumov en David Smith van Duke University in Durham beschreven hun idee deze week in Physical Review Letters. De anti-weerstandsmantel moet volgens hen bestaan uit kleine kanalen en pompen, die het water voortstuwen, zodat het stil lijkt te staan ten opzichte van de boeg van het schip.
Golven
De mantel zou een flinke energiebesparing kunnen opleveren, omdat huidige boten meer water verplaatsen dan in feite nodig is. Watermoleculen trekken elkaar sterk aan. Daardoor duwt een schip niet alleen het water opzij dat plaats moet maken voor het schip, maar ook extra water dat meebeweegt. Het overbodig verplaatste water vormt de boeg- en hekgolf van een schip.
Je kan de verhoogde weerstand in water ook zelf ervaren. ‘Wanneer je iets aan een lijn door het water probeert voort te slepen, voelt dat object veel zwaarder dan het eigenlijk is, omdat je een extra hoeveelheid water meetrekt’, zegt Urzhumov.
De boeg- en hekgolf die schepen veroorzaken zijn het gevolg van onnodige verplaatsing van water. Bron: U.S. Navy
Minuscule pompen
De mantel die Urzhumov voor ogen heeft, bestaat uit een rooster, gemaakt van kleine metalen platen die met een draadframe op de huid van het schip gemonteerd wordt. In sommige cellen zitten minuscule pompen die het water op de snelheid van het schip brengen. Daardoor is er veel minder weerstand tussen het schip en het water.
Het kost energie om de pompjes aan te drijven, maar die energiekosten wegen volgens Urhumov niet op tegen de winst die wordt behaald met de verminderde weerstand.
Nu begint de zoektocht naar het meest geschikte pompsysteem. ‘Een piëzo-elektrische pomp, die mechanische druk omzet in energie is een veelbelovende kandidaat’, stelt Urzhumov. ‘Daarna is het een kwestie van een testmodel maken en verbeteren, zoals dat nu bij de onzichtbaarheidsmantel gebeurt.’ Urzhumov vermoedt dat deze ontwikkelingsfase ongeveer tien jaar duurt.
Het pompmechanisme vormt de voornaamste kostenpost. Zolang dit systeem nog niet bepaald is, durft Urzhumov de prijs van de anti-weerstandsmantel niet in te schatten.
Marieke Buijs
