Ha akár csak egy kicsit is konyítasz a fizikához, biztosan átfutott már az agyadon a teljesen jogos gondolat, hogy ez az összehasonlítás nem egészen stimmel, és inkább a paraméterekből meg az erőviszonyokból kellene kiindulni.
De az a bizonyos „intuitív sokk” így is garantált. Nézzük meg részletesen ezt az egész helyzetet, és derítsük ki, hogyan is működik ez a dolog.
A vontatóhajó fő feladata az, hogy segítsen az óriási hajóknak ott manőverezni, ahol egyedül erre gyakorlatilag képtelenek lennének. Szűk hajózóutakon, kikötőknél és csatornákban, ahol a gigantikus konténerhajók vagy tankerek számára már egy pár fokos fordulat is kritikus lehet. Egy hatalmas hajónak óriási a tehetetlensége, és kis sebességnél nagyon nehezen irányítható – a hajócsavar és a kormánylapát alig fejt ki erőt, amikor a hajó lassan mozog.
A vontatóhajó úgy oldja meg ezt a problémát, hogy oldalirányú vagy hosszirányú húzóerőt fejt ki, és szó szerint oda vonszolja a hajót, ahová kell, méghozzá nagy pontossággal. Vontatók nélkül a kikötői logisztika teljesen megbénulna.
Csakhogy amikor munka közben látod a vontatót, olyan érzésed támad, mintha egy hangya próbálna egymaga elhúzni egy téglát.
A legtöbb vontatóhajó szerkezetileg nem más, mint egy hatalmas motor, amit belezsúfoltak egy evezős csónak méretű hajótestbe. Ugyanakkor a hajócsavarjai a méreteihez képest igencsak nagyok.
A modern kikötői vontatók motorereje lenyűgöző. Általában 3 000 és 8 000 kW között van (ez körülbelül 4 000–11 000 lóerő), a legerősebb óceáni vontatóké pedig meghaladhatja a 10–12 MW-ot is. Összehasonlításképpen: egy üdülőhajó vagy egy nagy konténerszállító egy egész erőművet hordoz a fedélzetén – az összteljesítményük elérheti a 40–80 MW-ot, sőt néha még többet is (a legnagyobb üdülőhajókra például 100 MW feletti összteljesítményű dízelgenerátorokat szerelnek).
A paradoxon az, hogy bár a vontató az óceánjáró teljesítményének csak a tizedével rendelkezik, mégis képes elképesztő húzóerőt kifejteni, hála a hajócsavarok különleges kialakításának és az azimut hajtóműveknek (Z-drive vagy Voith-Schneider). Ezek lehetővé teszik a vonóerő irányának azonnali, 360 fokos megváltoztatását, és nagyon alacsony sebességnél is hatékonyak. Ezért a vontatóhajó képes elmozdítani egy olyan hajót is, ami több százszor nehezebb nála, miközben az óceánjáró saját motorjai minimális sebességnél szinte haszontalanok a manőverezéshez.
De nem is ez a legfontosabb. A lényeg itt a fizika. Nem túlzás azt állítani, hogy két-három felnőtt ember simán el tud tolni egy kisebb jachtot, amíg az a vízen van és úszik.
A folyadékoknál nincs tapadási súrlódás, és folyékony halmazállapotúak. Ez azt jelenti, hogy bármilyen kicsi erő mozgásba tud hozni egy úszó tárgyat, legyen annak bármekkora a tömege.
A vízben egy hatalmas objektum szinte alig súrlódik a felülettel – a súlyát a felhajtóerő (Arkhimédész törvénye) tartja, így csak a víz ellenállását és magának a testnek a tehetetlenségét kell leküzdeni. A szárazföldön ahhoz, hogy elmozdíts egy többtonnás rakományt, először le kell győznöd a közte és a talaj között fellépő tapadási súrlódást, ami vetekedhet a tárgy súlyával. Egy úszó objektum viszont a felület szempontjából már „súlytalan”. Tömege ugyan van, de nem nehezedik a fenékre, így a súrlódás minimális.
A mozgás megindításához egészen kis vízszintes erő is elegendő – ez nem arra szolgál, hogy elszakítsa a tárgyat a talajtól, hanem kizárólag a gyorsításra fordítódik. Persze aztán belép a képbe a tehetetlenség is: minél nagyobb tömegű a tárgy, annál lassabban gyorsul fel. De ha folyamatosan húzod, mozgásba lendül, és a mozgását fenntartani már gyerekjáték, mivel kis sebességnél a víz ellenállása csekély.
Pontosan ezért képes egy pici vontatóhajó eltolni vagy elhúzni egy nála százszor nehezebb hajót – az erő nem a felemeléshez kell, hanem csak a tömegközéppont lassú elmozdításához és a víz közegellenállásának leküzdéséhez. Ilyen feltételek mellett még egy izmosabb motorcsónak is képes lenne elvontatni egy hatalmas óceánjárót.
A 19. században Európában a folyami csatornákon közlekedő hatalmas bárkákat lovakkal vontatták. A lovak a part mentén haladtak, és úgy húzták a bárkákat vagy a kisebb hajókat a csatornán. Mivel a víz súrlódása elég alacsony volt, tíz-húsz ló képes volt elmozdítani egy több száz tonnás bárkát is. Persze ez nem egy óceánjáró, és azért valamilyen szintű erőegyensúlyra szükség van, hiszen mégsem a súlytalanságról beszélünk.
A vontatóhajóknak viszont szükségük van a teljesítményre, hogy mindezt elég gyorsan végezzék ahhoz, hogy a hajó indulásakor legyőzzék a víz ellenállását, és hogy megküzdjenek az áramlatokkal. Ezért egyszerűen praktikusabb ezeket használni, mint motorcsónakokkal rángatni a hajókat. Egyébként nagyjából ugyanezért nem használják a vontatókat arra, hogy óceánokon keresztül vonszoljanak egy óceánjárót, mint valami utánfutót. El tudná ugyan húzni, de a sebesség nevetségesen alacsony lenne.
