Dit Handboek

De informatie in dit handboek gaat over het Schroefstoomschip (SS) Christiaan Brunings. De technische onderdelen van het schip, dus alles over en om de stoominstallatie zullen hier nader belicht worden.

Het schip is in november 1900 opgeleverd. De bouwplaats was werf De Nachtegaal op het Bickerseiland (Westelijke eilanden Amsterdam). Eigenaar van de werf was J.F.Meursing. Opdrachtgever tot de bouw van de SS Christiaan Brunings was RWS (Rijkswaterstaat) district Dordrecht.
Christiaan Brunings, 1737-1805), werkte en woonde in Halfweg en wordt gezien als grondlegger RWS
Het is een ijsbreker en/of directie vaartuig, door Rijkswaterstaat besteld (1899)en bestemd voor de het vaargebied rond Dordrecht.
De “stoominstallatie” verzorgt de voortstuwing. Het is een schroefschip, de schroefas zelf wordt aangedreven door een stoommachine, de energie wordt vrijgemaakt in de ketel. Zo’n installatie alleen al weegt 60 000 kg, inclusief water en kolen, en neemt ruim 50% van de ruimte van het schip in beslag. Motoren werden in 1900 wel al toegepast, maar kwamen voor de Christiaan Brunings niet in aanmerking. De voortstuwing van een ijsbreker/sleepboot moet onmiddellijk aan de vraag naar meer vermogen kunnen voldoen, dat kon een motor toen nog niet.
De installatie bestaat hoofdzakelijk uit 3 warmtewisselaars.

De Ketel, externe warmte wisselaar. Hier worden de calorieën uit de brandstof, in ons geval kolen, vrijgemaakt en overgedragen aan het water, 60% van de vrijgemaakte calorieën wordt benut, 40% verdwijnt via straling en uitlaatgassen. (Hedendaagse kolen hebben een boven verbrandingswaarde van 6000 cal. 2400 cal verlies dus.) Van die calorieën wordt minstens 90% gebruikt om ketelwater(100 C) in stoom(100 C) om te zetten, 10% wordt opgeslagen in de stoom, en veroorzaakt temperatuurverhoging/drukverhoging van de stoom.

De compoundmachine, een 2 traps expansiemachine, 2 cilinders. Door het drukverschil tussen de ketel en de machine stroomt de stoom van de ketel naar de machine. In de machine worden de calorieën, (de 10%) in de stoom opgeslagen, omgezet in vermogen. (reken 10 kg stoom per IPK, 1 PK is 663 cal. stoom koelt af van 168 o C tot 60 o C) Via zuiger(stang) en drijfstang wordt het vermogen via de krukas, aan de schroefas overgedragen.

De condensor, een oppervlakte condensor(oorspronkelijk ook een ejectie condensor) direct aan de machine gekoppeld t.p.v. de LD afvoer, op het door water gekoelde oppervlakte condenseert de stoom hetgeen onderdruk(vacuüm) veroorzaakt, de stoom condenseert bij 0,25 ato bij 60 C, hoe natter de stoom de LD cilinder verlaat,(14 %) des hoger het rendement. De stoom wordt weer tot voedingwater afgekoeld, en terug naar de ketel gepompt.

De installatie is ontworpen voor plus/minus 225 IPK, Indicateur Paarden Krachten, 225 IPK is het economische vermogen, 6 a 7 % rendement. Dit wordt ontwikkelt bij 145 omw/min, 18 a 20 km/uur.
In geval van ijsbreken kan de installatie wel 260 IPK ontwikkelen, bij 160 omw/min. dit is niet economisch, de kolen vliegen de schoorsteen uit. Condensor koelwater zal zeer warm worden!
De ketel is een zogenaamde “Schotse ketel”, ontwikkeld in de 2de helft van de 19de eeuw, het is een grote cilindrische romp van SM staal, de verbindingen zijn geklonken. Een vlampijp ketel met terugkerende gassen, betekent, de hete gassen, vrijgekomen in de vuurgang, stromen naar achteren, stijgen op in de vuurkist, en stromen weer naar het front van de ketel, door de vlampijpen, verlaten via de rookkast en schoorsteen de ketel.
De stoommachine is een compoundmachine, dit is een machine waarin de calorieën, door de stoom aangevoerd, over meerdere cilinders worden benut. Compounding noemt men dit. Dit kan in 2,3 of 4 trappen gebeuren, over 2 of meer cilinders. De stoom dient als transporteur van calorieën, vergelijk het met benzine. Door het creëren van een vacuüm, onderdruk, kan de stoom meer calorieën afstaan en kan er meer vermogen worden ontwikkeld. Compounding maakt een grotere temperatuurval economisch haalbaar.
De compoundmachine op de Christiaan Brunings kan gezien worden als een van de laatste in zijn soort. De veel economischer motor, de gloeikopmotor of voorverbrandingsmotor, was sinds 1890 in opmars, doch ongeschikt voor sleepboten, net zo ongeschikt waren stoominstallaties voor kleine beurt/visser schepen, het liet nauwelijks ruimte voor vracht. Op sleepboten en passagiersschepen verdrongen de snellopende Triples of horizontale machines de verticale compoundmachine. Zijn grotere achterneef, lange slag, begon in 1850 de opmars, 1869 was cruciaal, Sulzer bv bracht in de 19 de eeuw standaard machines op de markt en verleende o.a. Werkspoor een licentie(1892). De Triple Expansie Machine, de TEM zal tot in de 2e Wereld Oorlog de vrachtmarkt domineren.(Liberty schepen!).
De Condensor is de derde warmte wisselaar. De nu aanwezige condensor is een z.g. oppervlakte condensor, Hall 1832, welke onderdeel uitmaakt van een gesloten circulatie systeem, voedingwater, stoom, condens water, voedingwater. oorspronkelijk was er ook een ejector condensor ingebouwd, deze maakt geen deel uit van een gesloten circulatie systeem, condens wordt met koelwater overboord gepompt, voedingwater is buitenboord water. Met zout buitenboord water is dit zeer problematisch, de ketel verzilt.