Home » Uitvindingen » Vervoer » Stoomboten

Uitvinding en ontwikkeling van de stoomboot

Van raderboot tot oceaanstomer

In de loop van de 19de eeuw werd de zeilboot een stoomboot. Met name voor oorlogsschepen, vervoer over lange afstanden en het transport van grote hoeveelheden goederen of personen werd het stoomschip de standaard. Dat zou nog tot ruim in de twintigste eeuw zo blijven, want motoren die sterk genoeg waren voor het aandrijven van een groot schip waren al die tijd  niet beschikbaar. Ook het stoomschip ontstond niet vanzelf. Talloze uitvindingen, uitvinders, patenten en octrooien, lang niet allemaal even succesvol, waren nodig om een eerste goedwerkende stoomboot te maken en deze vervolgens tot gigantische proporties te laten uitgroeien.


 

Henry E. Traumer - De Duquesne, 1903. Franse met ijzer beslagen driemaster met 21 geschutpoorten. Veel schepen werkten met een combinatie van stoommachines en zeilen om op de stookkosten te besparen.

 

Raderboten: de eerste stoomboten

In 1783 werd de raderstoomboot uitgevonden door de Fransman Claude François Jouffroy d'Abbans. Deze boot luisterde naar de illustere naam Pyroscaphe wat iets als 'zonnewijzer van vuur' betekent. Het was niet de allereerste boot die op stoom werkte, maar wel de eerste min of meer complete stoomboot. En dat terwijl het nog maar zes jaar geleden was (in 1777) dat de eerste stoommachine van James Watt in bedrijf werd genomen. Het idee van een stoomboot ontstond dus al snel.

Er zouden snel meerder ontwerpen komen, maar alle vroege stoomboten werkten met raderen of schoepen.

Stoomschepen werden evenals de stoomtrein aangedreven door een stoommachine. De kracht voor de aandrijving van het schoepenrad werd geleverd door tot stoom verhit water. Voor zeeschepen levert dit echter een probleem op, omdat het zoute water niet geschikt is voor een stoommachine. Daarom hadden deze schepen een installatie die de stoom weer tot water condenseerde, zodat het opnieuw kon worden gebruikt. 

Niettemin zou de raderboot vooral naam maken als rivierboot en nog lang dienst blijven doen. Iets waar ze op de Mississippi nooit meer afstand van hebben gedaan.  

 

James Bard - San Rafael, 1877. Deze stoomboot vaart in de baai van San Francisco.

 

De ontwikkeling van scheepsschroeven

Meer dan de ontwikkeling van de stoomaandrijving, hadden uitvinders problemen met het ontwerpen van goede scheepsschroeven voor de nieuwe, steeds groter wordende stoomboten. Men wist de raderen niet zomaar te vervangen.

Schroeven waren op zich geen nieuw verschijnsel. Archimes had er al eentje bedacht en na de zijne volgden talrijke andere ontwerpen. Stoomboten vroegen echter om veel stevigere en grotere schroeven. Dat bleek een moeilijk oplosbaar probleem dat leidde tot veel onbevredigende ontwerpen. 

In de jaren '30 van de 19de eeuw kwam er voor het eerst zicht op een betere schroef. De Oostenrijkse boswachter (!) Josef Ressel ontwierp en patenteerde in 1827 een schroef die was geïnspireerd op die van Archimedes. Dat was een spiraalvormige schroef in een buis. Bij sommige versies werd de buis weggelaten. Hoe veelbelovend ook, er gebeurde toch niet veel met dit ontwerp. 

In 1834 testte de Brit Francis Petit Smith echter een schroef die gelijk was aan die van Ressel op zijn schip de Archimedes. Daarbij brak de nogal lange schroef af. Tot verrassing van alle betrokkenen nam de snelheid van het schip hierna echter toe in plaats van af. Men had verwacht dat de Archimedes een snelheid van 4 tot 5 knopen zou halen, maar het schip liep wel 9,5 knopen. Rond dezelfde tijd kregen de Fransman Frédéric Sauvage en de Zweeds/Amerikaanse John Ericsson ieder een octrooi op een soortgelijk ontwerp. Vanaf ongeveer 1836 werden dergelijke kortere schroeven gebruikt op stoomboten.

 

 

Illustratie van Frédéric Sauvage met schroef in het Album des hommes utiles (Album van behulpzame mannen) van Pellerin en Cie., rond 1860. 

 

De uitvinding van de stoomturbine

In 1883 en 1884 werd er een uitvinding gedaan die van groot belang zou blijken voor de scheepvaart, namelijk die van de stoomturbine. Dat is een apparaat dat wordt gebruikt om de druk en temperatuur van stoom om te zetten in de rotatie van een as die vervolgens uitgaand vermogen levert. De energie wordt aldus niet meer geleverd door de druk van de stoom, maar door de snelheid.

Dat is efficiënter, goedkoper en zuiniger dan een stoommachine. Meestal hebben turbines ook beduidend minder gewicht. Blijkbaar was de tijd echt rijp voor een stoomturbine, want in twee jaar tijd kwamer er meteen drie verschillende exemplaren beschikbaar. 

De Zweedse ingenieur Gustaf de Laval patenteerde in 1883 de lavalturbine, een stoomturbine in zijn meest eenvoudige vorm. Hij bestond uit een groot aantal emmervormige schoepen die de stoom opvingen via een aantal mondstukken en omzette in een rondgaande beweging die dan de as aandreef.

 

V.l.n.r.: Gustaf de Laval, Charles Parsons en Auguste Rateau (+/-1915).

 

In 1884, vrij kort na De Laval dus, ontwierp de Britse ingenieur Charles Algernon Parsons de reactieturbine. Deze liet de stoom in de lengterichting van de as stromen, waarna de druk trapsgewijs werd verlaagd en verspreid over een aantal schoepenwielen.

Ook in 1884 ontwierp Auguste Rateau een turbine waarbij de druk alleen verlaagd wordt bij de zogeheten statorschoepen (dat zijn niet -meedraaiende schoepen) in plaats van bij alle schoepen. Dit verschil betekende een flinke toename van het rendement omdat de warmteval hierdoor trager verloopt. Tegenwoordig noemt men dit een Zoellyturbine. In feite betreft het een aantal in serie geschakelde lavalturbines. 

 

 

Linksboven: het schoepenrad van de lavalturbine, waarop de mondstukken die de stoom sturen duidelijk te zien zijn. 1903

Rechtsboven: de schoepenraderen van de reactieturbine. +/- 1900

Links: Een diagram van de omzetting van druk naar snelheid in de zogeheten curtis-rateau turbine. 1913

 

Stoomturbines voor schepen

Voor schepen was de uitvinding van de stoomturbine een grote zegen en een directe uitnodiging om veel grotere stoomboten te gaan bouwen, dan aanvankelijk mogelijk was geweest. Oudere stoommachines hadden gewoonweg de kracht niet dergelijke schepen te trekken, waren een zware belasting voor het schip voor en vroegen om een hele lading kolen die dan ook nog vervoerd moesten worden op het schip.

Toch had het nog wat voeten in de aarde voordat de stoomturbines serieus waren aangepast op de scheepvaart. Het allereerste schip dat werkte met een stoomturbine was de Turbinia die in 1894 in Groot-Brittannië gebouwd door het bedrijf van Charles Parsons. Dit was vooral als experiment bedoeld en pakte dan ook niet meteen goed uit. Het schip had maar één schroef en dat gaf problemen met de overdracht van de stoomdruk. Parsons lost dit na heel wat proefondervindelijk onderzoek op door drie turbines te plaatsen die elk een as met drie schroeven aandreef.

Tijdens de Spithead Navy Review die in 1897 werd georganiseerd ter ere van het diamanten jubileum van koningin Victoria, haalde de Turbinia een verbazingwekkende snelheid van 34 knopen. Hierna werd het de standaard voor een nieuwe generatie stoomschepen. Deze zouden bij het aanbreken van de nieuwe eeuw gaan varen.

 

De Turbinia op volle snelheid (+/- 60 km per uur) in 1897.

 

Stoomschepen na 1900

Behalve op het gebied van stoomturbines en schroeven zijn er nog talrijke andere uitvindingen nodig geweest om de stoomboot te maken tot wat deze bij het aantreden van de nieuwe eeuw was. Het is ondoenlijk daar een overzicht van te geven. Uiteindelijk kun je dan ook niet zeggen dat de enorme gevaartes die na 1900 het ruime sop kozen door deze of gene zijn 'uitgevonden' of 'bedacht'. Dat zijn schepen die door de tijd heen zijn ontstaan.

Wel is het duidelijk dat de eeuwwisseling een belangrijk markeringspunt is geweest. Vanaf toen was het mogelijk om echt grote schepen te bouwen en dat was dan ook precies wat er gebeurde. De technische ontwikkelingen gingen immers gelijk op met de alsmaar groeiende welvaart. Vandaar dat veel schepen die vanaf 1900 gebouwd werd nog groter en indrukwekkender was dan zijn voorgangers. Er was kortom een echte wedloop ontstaan. 

Deze wedloop vond expliciet plaats in de volgende twee sectoren:

 

Oceaanstomers

Het vervoer van passagiers op grote schaal en over lange afstanden via boten was een nieuw concept. In het begin van de 20ste eeuw liep het echter opeens de spuigaten uit. Dat kwam door het ontstaan van grote oceaanstomers, ook wel superliners genoemd: enorme varende hotels, doorgaans even gigantisch als luxe. Dat wil zeggen, de meeste passagiers -veelal emigranten- die accommodaties hadden op de lagere dekken, verbleven lang niet zo chic als de reizigers in de eerste klas. 
De oceaanstomers verzorgden wel de allereerste lijndiensten ooit voor het vervoer van passagiers, met name ook naar het buitenland. De luchtvaart was daar immers nog even niet aan toe.  
 

Fred Pansing - RMS Olympic, 1911. Deze enorme oceaanstomer was een zusterschip van de Titanic en praktisch identiek. Na de ramp met de Titanic in 1912 werd het schip aangepast en kreeg het meer reddingsboten. Het werd halverwege de jaren '30 gesloopt. Omdat het derde zusterschip, de Brittanica, wel ook was gezonken, was de Olympic de laatste in zijn soort.

 

Oorlogsschepen

Aanvankelijk ontwikkelde het oologsschip zich niet zo sterk als de superliners. Dat veranderde in 1906, toen de Britse marine de 'HMS Dreadnought' (Onvervaard) te water liet. Dit was een oorlogsschip dat op ieder denkbaar gebied andere oorlogsschepen hopeloos degradeerde. Het begin van een nieuw tijdperk. Een situatie die al snel leidde tot de wapenwedloop tussen de Britse en Duitse marine, die mede aan de basis lag van de Eerste Wereldoorlog.

 

De HMS Dreadnought in 1906.

 

 

Bronnen

Afbeeldingen

  • Lavalturbine: Wikimedia/Rankin Kennedy, Electrical Installations, Vol III, 1903
  • Reactieturbine: Wikimedia/ Popular Science Monthly volume 56
  • Dreadnought: Wikimedia/ US Navy Historical Centre
  • Charles Parsons: Wikimedia/ Smithsonian Institution
  • Overige: Wikimedia (www.commons.wikimedia.org)