Modellen zeiljachten en reddingsboten getest op alle golven van de wereldzeeën

De Faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek & Technische Materiaalwetenschappen op de TU Delft. Hier beschikt men over een werkplaats en sleeptank met een lengte van 142 meter, een breedte van ruim 4 m en een diepte van 2,5 m. Foto: Peter de Krom

Het is net een blauwe dolfijn, het scheepsmodel dat op zijn kop op de werkbank ligt. De romp van ongeveer 2,5 meter lang is bijna onwerkelijk rank en de lak glanst als een spiegel. Dit moet haast wel de miniversie van een hypermodern zeiljacht zijn. Toch?

Modelbouwers Rina Moesbergen en Hans van der Hek zouden graag antwoord geven, maar ze mogen niet praten over dit model: concurrentiegevoelige informatie. Opdrachtgevers uit de hele wereld laten hier hun scheepsontwerpen testen. Hier, dat is de sleeptank: een waterbassin van 140 bij 4 meter. “We testen op de wisselwerking tussen schip en water”, zegt Lex Keuning, hoofd van het hydromechanisch laboratorium: “Weerstand, stroming, bewegingen in golven, stabiliteit, wendbaarheid.”

Om scheepsontwerpen te kunnen testen, maken Moesbergen en Van der Hek scheepsmodellen. Meubelmaker Moesbergen maakt de romp. Instrumentenmaker Van der Hek zorgt voor het binnenwerk: “Motor, schroefas, soms een radiografisch besturingssysteem.”

In het atelier naast het waterbassin ligt het model van een nieuw type reddingsboot – schaal 1 op 10 – op de werkbank. Het schip heeft een boeg in de vorm van de kop van een bijl, een belangrijke ‘Delftse’ uitvinding die schepen ook bij huizenhoge golven een beter gedrag geeft. “In dit geval is het geen echte bijlboeg, want de boegcontour is onder weggebogen zodat de boot in ondiep water niet met de boeg eerst aan de grond loopt”, zegt Keuning.

Aan de muur hangt een gedetailleerde tekening van de reddingsboot, gemaakt door de ontwerpers van de scheepswerf. “Op basis van zo’n tekening maken we met de driedimensionale numerieke frees een polystyreen model van de romp”, vertelt Moesbergen. “Dat model schuren we dan helemaal glad.” Vervolgens komen er een laagje epoxy – een kunsthars – en twee lagen blauwe lak overheen. Voor de eenvoudige testen is zo’n massieve schuimromp meestal goed genoeg.

Vaak echter wordt het bewerkte schuimblok vervolgens gebruikt om een mal te maken, zoals bij de reddingsboot. In de mal wordt polyester en glasmat gelamineerd of koolstof, een licht sterker en stijver materiaal. “En dan maar hopen dat je genoeg was hebt gebruikt, anders krijg je de romp niet goed uit de mal”, zegt Moesbergen. Als alles goed is gegaan, is er een nu holle romp ontstaan, van koolstof in het geval van de reddingsboot. Op de romp komt bij deze testen een piepschuimen opbouw, in de kleur oranje want dat is van een afstand goed te zien.

In de romp van de reddingsboot zet Van der Hek, die een aparte werkplaats met een draaibank en freesbank heeft, straks onder meer twee waterjets, een aandrijfsysteem en een roer. In de boot komt ook een radiografisch besturingssysteem, omdat de onderzoekers in dit geval niet alleen in een sleeptank willen testen maar ook in open water bij het Haringvliet. Moesbergen: “Daar kun je makkelijker rondjes varen dan in onze waterbak van vier meter breed.” Van der Hek: “De golven in het Haringvliet zijn ook net een beetje hoger dan die wij kunnen maken en dat is in dit onderzoek juist van veel belang.”

Informatie over de golven van alle zeeën en oceanen – deels afkomstig van satellieten – zit in de computer, die een beweegbare wand in het bassin aanstuurt. Met de wand kunnen in principe alle golven van de wereld worden nagemaakt – en aangepast aan de scheepsmodellen. Op elk scheepsmodel zitten drie carborundum strips, omdat het model altijd wat gladder is dan een romp op ware grootte.

De sleepwagen trekt het model door de sleeptank. Soms hangt het bootje aan beweegbare steunen of vaart het vrij onder de sleepwagen; dan worden infraroodlichtjes bevestigd op het model en meten drie videocamera’s de bewegingen. Soms zijn de steunen star; dan registeren sensoren op de huid de stromingen of de krachten op het model.

Is het tegenwoordig niet veel makkelijker om te werken met computersimulaties? “We rekenen inderdaad steeds meer”, zegt Keuning, “maar veel dingen kunnen nog niet goed wiskundig worden gemodelleerd. Stromingen tussen schip en water zijn zeer gecompliceerd. In de sleeptank is ons werk dan ook steeds meer gericht op het valideren van rekenmodellen door te kijken of berekende uitkomsten kloppen. Dat doen we zelfs meer dan het testen van ontwerpen.”

Langs de sleeptank liggen honderden scheepsmodellen, die hier in meer dan een halve eeuw zijn gemaakt. Zoals een een catamaran, waarmee boorplatformen en windmolenparken in zee kunnen worden bezocht. Keuning: “Het grote probleem was altijd het tussendek tussen de twee rompen, omdat dit bij een ruwe zee stuitert op de golven en zo zware klappen te verduren krijgt, maar daar hebben we iets op bedacht.” Die vondst is uiteraard getest in de sleeptank.

Karel Berkhout