Varen met draagvleugels zit in de lift. De combinatie van foilen en elektrische aandrijving biedt kansen om snel en energiezuinig grotere afstanden af te leggen. Maar wat is foilend varen nu precies en hoe werken de draagvleugels?
Maar liefst zestig kandidaten meldden zich voor het Nederlandse team dat meedoet aan de Women’s America’s Cup en Youth America’s Cup. Zeilers die niks liever willen dan meedoen aan deze wedstrijd op topniveau. Want zeilen op topniveau betekent foilend zeilen. Foilend surfen is al een Olympische discipline. Maar ook voor motorboten komt een draagvleugel steeds meer in beeld.
Hoe werkt een foil?
De naam draagvleugel zegt het eigenlijk al. Een foil werkt net als een vliegtuigvleugel maar dan onder water. Aan de onderkant is de vleugel plat en aan de bovenkant een beetje bol. Het water dat langs de vleugel stroomt, moet aan de bovenkant een net iets langere weg afleggen. Daardoor wordt het water als het ware uitgerekt en ontstaat er een drukverschil. Bovenop de vleugel is minder druk dan eronder, met als gevolg dat de vleugel omhoog wil.
Hoe sneller het water langs de vleugel stroomt, hoe krachtiger het effect. Vanaf een bepaalde snelheid is de kracht omhoog zo groot dat de vleugel de boot op kan tillen en uit het water kan liften. De romp, die veel weerstand heeft in het water, zweeft nu boven water. Alleen de kleine vleugel glijdt door het water en die heeft veel minder weerstand. De snelheid zal dus flink toenemen.
Oplossingen voor springen
Dat brengt ons meteen bij een volgend probleem: met de snelheid neemt ook het liftende effect van de foil toe. Tijdens het foilend varen zou de boot dan uit het water springen. Hier zijn twee oplossingen voor. We kunnen de hoek van de draagvleugel onder water veranderen. Deze hoek heet de ‘rake’ [spreek uit als reek]. Dus zodra de boot te hoog komt, gaat de vleugel een klein beetje naar beneden wijzen. Dat kan met een computer maar ook mechanisch met een klein stokje dat over het water glijdt. Raakt het stokje het water niet meer, dan draait met een ingenieus systeem van asjes en tandwieltjes de vleugel. Dit zien we bij de eenpersoons draagvleugelbootjes, de moths. Het voel-stokje wordt de ‘magic wand’ genoemd, de toverstok.
Een andere oplossing is het dragend vermogen van de vleugel te verminderen. Zo hebben de Connexion veerboten, die op hoge snelheid over het Noordzeekanaal voeren tussen Amsterdam en Velsen, meerdere vleugels onder elkaar als een soort ladder. Komt de boot omhoog, dan komt ook de bovenste vleugel boven water. Het voordeel van een gemotoriseerd schip is dat je ook makkelijk de snelheid kunt aanpassen.
De oceaanracers in de The Ocean Race en Vendée Globe hebben geen ladder, maar een grote gebogen vleugel. Eerst gaat de hele foil door het water. Komt de boot omhoog, dan raakt alleen het onderste deel van de V-vorm nog de oceaan. Overigens kostte het wel meerdere generaties boten om tot deze vorm te komen. De eerste foilende IMOCA’s, zoals deze klasse heet, waren veel te wreed en de zeilers doorstonden vreselijke klappen als het schip weer eens de lucht in ging en met een vernietigende dreun in het volgende golfdal stortte.
Nieuwe kansen
Het principe van de boven het water vliegende boot is al minstens een eeuw oud. Toch is de techniek tot nu toe nooit echt doorgebroken. Zo werd de draagvleugelveerboot-verbinding over het Noordzeekanaal in 2013 opgeheven, de Provincie vond de jaarlijkse kosten van de 1,2 miljoen euro voor de Fast Flying Ferry (FFF) te hoog. Ook de Rotterdamse watertaxi’s verstoken liever wat meer diesel, dan dat er besparende technieken zoals foilen worden gebruikt.
Foilend varen
Nu elektrisch varen zich in een razend tempo aan het ontwikkelen is en de kosten voor fossiele brandstoffen zo zijn gestegen, biedt foilend varen nieuwe kansen. Snel varen op draagvleugels kost aanzienlijk minder power. En dat is precies waar de uitdaging bij elektrisch varen ligt; bij het toenemen van de snelheid neemt het energiegebruik exponentieel toe. Langzaam varend hou je het uren vol met een e-sloep, geef je vol gas, dan is de accu binnen een half uurtje leeg. Gaat de boot de lucht in en vaart die los van het water, dan neemt de range, op hoge snelheid, aanzienlijk toe. Een voorbeeld van een scheepsbouwer die dit al toepast is het Zweedse Candela.
De snelle C-8
Eerder dit jaar schreven we al over de Candela C-8, een 8,5 meter lange motorboot die voor dit jaar is uitgeroepen tot Europese motorboot van het jaar 2023. Bij een snelheid van 22 knopen heeft de C-8 een bereik van 50 zeemijl. Even veel als een speedboot op fossiele brandstof, maar dan op hernieuwbare energie! Zonder de foils zou het bereik maar een derde zijn van de prestaties van deze vliegende boot.
Dus om antwoord te geven op de vraag: ‘Staat foilend varen op doorbreken?’ kunnen we zeggen dat we foilende boten steeds vaker op het water zullen aantreffen. Vooral in combinatie met een elektromotor.
