Rijkert Knoppers
Een golfslagbad van buitensporige afmetingen, zo is het gerenoveerde waterbassin van het maritieme onderzoeksinstituut Marin misschien het beste te omschrijven.
Met behulp van enorme golfopwekkers is het nu mogelijk om bijvoorbeeld het cavitatiegedrag (het ontstaan en imploderen van dampbellen bij de schroeven) in golven te bestuderen.
Begin 2012 gaat hij officieel in gebruik, de gerenoveerde vacuümtank van Marin in Ede. De enorme waterbak – met een lengte van 240 meter is hij langer dan twee voetbalvelden achter elkaar, de breedte is achttien meter en het gekromde dak ligt twintig meter boven de bodem van de constructie – is nu nog leeg. Als de bak in gebruik is, past er 35 miljoen liter water in; wanneer het vanwege onderhoud noodzakelijk is om het water weg te laten lopen is daar anderhalve week mee gemoeid. De wanden zijn 1,5 meter dik, het dak heeft een dikte van één meter, de gehele constructie staat op 1.000 heipalen.
Het bassin is al sinds 1973 in gebruik, maar onlangs is dit ‘lelijkste gebouw van Marin’ – de woorden zijn van Marin-directeur dr.ir. Bas Buchner – uitgebreid met een aantal faciliteiten, zodat er veel meer onderzoekmogelijkheden zijn. Ondanks de beschikbaarheid van computersimulaties blijft het werken met modelproeven noodzakelijk om het gedrag van schepen goed te kunnen voorspellen. Het testen gebeurt op een schaal van één op twintig tot één op vijftig, de maximale lengte van de scheepsmodellen is veertien meter.
Tot de noviteiten van dit zogeheten Depressurised Wave Bassin (DWB) behoren de verschillende golfgeneratoren, waarmee diverse golfbewegingen zijn op te wekken. ‘De golfgeneratoren zijn aan de zijkant en aan een kopse kant van het bassin gemonteerd’, vertelt Buchner. ‘Het gaat om totaal 224 golfopwekkers, tweehonderd platen van zestig centimeter breed aan de lange kant en 24 platen van eveneens zestig centimeter breed aan de korte kant. Met deze golfopwekkers kunnen we golven van ongeveer veertig tot 75 cm hoogte maken, maar dit is uiteraard op schaal. Daarmee kunnen we elke storm nabootsen.’
Aan de lange en korte zijkanten zijn ook golfdempers aangebracht, gebogen platen die net als op een strand de golven kunnen laten rollen en uitdempen. Ook deze golfdempers zijn elk afzonderlijk te bedienen, zodat het mogelijk is om verschillende dwarsgolven en golven in de lengterichting van de tank te creëren.
Omgevingsdruk op schaal
Bijzonder is verder dat het mogelijk is de ruimte boven het water nagenoeg vacuüm te maken, met behulp van drie pompen zakt de druk in 6,5 uur van 1.000 naar ongeveer 25 millibar. Dit is ook de reden dat de wanden zo dik zijn; door de lage luchtdruk binnen komt op de buitenkant enorme druk te staan.
De verlaagde druk is noodzakelijk om de werkelijkheid op schaalgrootte goed te kunnen nabootsen. Als er bijvoorbeeld golven tegen een scheepswand slaan, kunnen luchtbellen in de golven ontstaan. De druk van de luchtbel is van invloed op de uitgeoefende krachten, om het effect goed te kunnen meten is het van belang om ook de omgevingsdruk op de juiste schaal te brengen.
Een van de proefnemingen die Marin binnen het DWB verricht is het nabootsen van het cavitatiegedrag van scheepsschroeven. ‘Als zeewater langs de schroefbladen stroomt, kan een dusdanige lage druk ontstaan dat het water gaat koken, waarbij het water in waterdamp overgaat’, verduidelijkt Buchner, ‘dit kan tot ernstige slijtage van het schroefblad leiden, het komt in de praktijk zelfs voor dat al na een paar dagen varen de met damp gevulde holtes imploderen, waarbij gaten in het schroefblad kunnen ontstaan.’ De door cavitatie veroorzaakte drukvariaties kunnen ook hinderlijke trillingen veroorzaken, bijvoorbeeld op de scheepsromp.
Bovendien kan het optreden van cavitatie ook geluidshinder veroorzaken. Om diverse geluidsbronnen in kaart te kunnen brengen, heeft Marin de beschikking over een zogeheten stille sleepwagen, die aan de bovenkant van de tank met een maximale snelheid van ruim twintig kilometer per uur op rails kan rijden. De nieuwe meetwagen is met acht ton relatief licht van gewicht en heeft onder meer speciale onderwatermicrofoons om geluid van bijvoorbeeld scheepsschroeven te meten. De bediening kan op afstand gebeuren, want ook bij een gecreëerde lage druk moet het onderzoek door kunnen gaan.
