Delftse scheepsbouwkundigen doen onderzoek naar de bestrijding van cavitatie, imploderende belletjes die lawaai maken en scheepsschroeven vernielen. Met nieuw fotomateriaal proberen ze meer greep op het verschijnsel te krijgen.
Een stille cruise zonder ratelgeluiden, dat is wat de dikbetalende vakantievierder op een luxe schip wil. En een marineschip dat de vijand op zee besluipt, wil ook geen herrie aan zijn schroef.
Beide branches, de toeristenindustrie en de militaire, zoeken al decennia naar een geruisloze scheepsschroef, waarbij geen cavitatie optreedt. Bij dit verschijnsel vormen zich dampbellen aan de schroef die imploderen en een knal veroorzaken. De bellen aan de schroef laten zich tot nu toe lastig in een handzaam rekenmodel vangen. Delftse scheepshydrodynamici proberen hier onder aanvoering van prof.dr.ir. Tom van Terwisga verandering in te krijgen, omdat cavitatie ook schade veroorzaakt aan scheepsschroeven.
“Cavitatie is een spectaculair verschijnsel”, zegt promovendus Evert-Jan Foeth van de sectie scheepshydrodynamica. Hij heeft voor zijn onderzoek net een grootschalige fotosessie afgerond om de imploderende bellen vast te leggen. “Je hoort een constant geratel, alsof iemand knikkers in een stalen buis gooit.”
Behalve lawaai veroorzaakt cavitatie slijtage aan de scheepsschroef. “Je zou het niet meteen verwachten, maar door de knallen van die belletjes kunnen gaten in het metaal ontstaan”, zegt Foeth. “Bij sommige schepen kun je zelfs na een testvaart je vingers al door een gat in de schroef steken.”
Foeth was voor zijn promotie jarenlang ontwerper van scheepsschroeven. Nu bekijkt hij dit onderwerp weer van de wetenschappelijke kant. “We proberen meer greep te krijgen op de hydrodynamica van cavitatie op schroefbladen”, zegt hij. “Daarvoor hebben we eerst nauwkeurige data nodig waaraan je het gedrag van bellen op een schroefblad kunt zien.”
De bedoeling van de foto’s was om het verschijnsel in 3D vast te leggen. Uit de opnames leidt Foeth gegevens af over de ontwikkelingssnelheid van cavitatie. Die gebruikt hij om van het verschijnsel een 3D-rekenmodel te maken. Hierbij werkt hij samen met de Universiteit Twente, die al een 2D model heeft ontwikkeld. Zo kan hij een relatie leggen tussen de zichtbare ontwikkeling van cavitatie, dus de bellenvorming, en hoeveelheid lawaai die er wordt geproduceerd.
Voor de fotosessie plaatste Foeth een schroefblad in een watertunnel. In het water bracht hij met een vacuúmpomp een onderdruk aan, zodat het langsstromende water bij aanraking met het schroefblad in gasvorm overgaat. Met een megapixelcamera maakte hij tweeduizend keer per seconde een opname van zowel het zijaanzicht als het bovenaanzicht. Door als belichtingsbron een laser te kiezen die met pulsen van 180 nanoseconden als een stroboscoop flitst, kon hij steeds ultrakorte momentopnamen maken.
De plaatjes van de bellen lijken verdacht veel op de beelden die je bij een screensaver te zien krijgt. Toch moet de gemiddelde leek de wetenschappelijke impact van de foto’s niet onderschatten. “Experts uit Zweden en Frankrijk die de fotoserie bekeken waren enorm onder de indruk van de precisie”, zegt Foeth. “Je kunt nu namelijk tot in detail bekijken hoe de bellen aan een schroefblad ontstaan. Zo nauwkeurig was dat nog niet eerder vastgelegd.”
Meer kennis over de vorming van cavitatie moet uiteindelijk tot stillere schroefbladen leiden, een uitkomst waarin scheepsbouwer Wrtsila en de Koninklijke Marine geïnteresseerd zijn. “Met een slanke romp, zoals bij marineschepen, kun je al veel herrie en slijtage aan het schroefblad voorkomen”, zegt Foeth. “Het water loopt daar veel vloeiender naar de schroef. Maar met name bij tankers valt hier nog veel winst te halen. Dat zijn een soort varende schoenendozen en de kracht die cavitatie op de schroef uitvoert is enorm. Een ander schroefontwerp kan dan een flink stuk onderhoud besparen.”
Pakken geld betalen vakantievierders voor hun ultraontspannende cruise. Jammer alleen dat de schepen nog altijd vergezeld worden van een hinderlijk lawaai, zogenaamde cavitatie rond de scheepsschroef. Delftse scheepshydrodynamici helpen dit probleem om zeep. (Foto: Hans Stakelbeek/FMAX)
Een stille cruise zonder ratelgeluiden, dat is wat de dikbetalende vakantievierder op een luxe schip wil. En een marineschip dat de vijand op zee besluipt, wil ook geen herrie aan zijn schroef.
Beide branches, de toeristenindustrie en de militaire, zoeken al decennia naar een geruisloze scheepsschroef, waarbij geen cavitatie optreedt. Bij dit verschijnsel vormen zich dampbellen aan de schroef die imploderen en een knal veroorzaken. De bellen aan de schroef laten zich tot nu toe lastig in een handzaam rekenmodel vangen. Delftse scheepshydrodynamici proberen hier onder aanvoering van prof.dr.ir. Tom van Terwisga verandering in te krijgen, omdat cavitatie ook schade veroorzaakt aan scheepsschroeven.
“Cavitatie is een spectaculair verschijnsel”, zegt promovendus Evert-Jan Foeth van de sectie scheepshydrodynamica. Hij heeft voor zijn onderzoek net een grootschalige fotosessie afgerond om de imploderende bellen vast te leggen. “Je hoort een constant geratel, alsof iemand knikkers in een stalen buis gooit.”
Behalve lawaai veroorzaakt cavitatie slijtage aan de scheepsschroef. “Je zou het niet meteen verwachten, maar door de knallen van die belletjes kunnen gaten in het metaal ontstaan”, zegt Foeth. “Bij sommige schepen kun je zelfs na een testvaart je vingers al door een gat in de schroef steken.”
Foeth was voor zijn promotie jarenlang ontwerper van scheepsschroeven. Nu bekijkt hij dit onderwerp weer van de wetenschappelijke kant. “We proberen meer greep te krijgen op de hydrodynamica van cavitatie op schroefbladen”, zegt hij. “Daarvoor hebben we eerst nauwkeurige data nodig waaraan je het gedrag van bellen op een schroefblad kunt zien.”
De bedoeling van de foto’s was om het verschijnsel in 3D vast te leggen. Uit de opnames leidt Foeth gegevens af over de ontwikkelingssnelheid van cavitatie. Die gebruikt hij om van het verschijnsel een 3D-rekenmodel te maken. Hierbij werkt hij samen met de Universiteit Twente, die al een 2D model heeft ontwikkeld. Zo kan hij een relatie leggen tussen de zichtbare ontwikkeling van cavitatie, dus de bellenvorming, en hoeveelheid lawaai die er wordt geproduceerd.
Voor de fotosessie plaatste Foeth een schroefblad in een watertunnel. In het water bracht hij met een vacuúmpomp een onderdruk aan, zodat het langsstromende water bij aanraking met het schroefblad in gasvorm overgaat. Met een megapixelcamera maakte hij tweeduizend keer per seconde een opname van zowel het zijaanzicht als het bovenaanzicht. Door als belichtingsbron een laser te kiezen die met pulsen van 180 nanoseconden als een stroboscoop flitst, kon hij steeds ultrakorte momentopnamen maken.
De plaatjes van de bellen lijken verdacht veel op de beelden die je bij een screensaver te zien krijgt. Toch moet de gemiddelde leek de wetenschappelijke impact van de foto’s niet onderschatten. “Experts uit Zweden en Frankrijk die de fotoserie bekeken waren enorm onder de indruk van de precisie”, zegt Foeth. “Je kunt nu namelijk tot in detail bekijken hoe de bellen aan een schroefblad ontstaan. Zo nauwkeurig was dat nog niet eerder vastgelegd.”
Meer kennis over de vorming van cavitatie moet uiteindelijk tot stillere schroefbladen leiden, een uitkomst waarin scheepsbouwer Wrtsila en de Koninklijke Marine geïnteresseerd zijn. “Met een slanke romp, zoals bij marineschepen, kun je al veel herrie en slijtage aan het schroefblad voorkomen”, zegt Foeth. “Het water loopt daar veel vloeiender naar de schroef. Maar met name bij tankers valt hier nog veel winst te halen. Dat zijn een soort varende schoenendozen en de kracht die cavitatie op de schroef uitvoert is enorm. Een ander schroefontwerp kan dan een flink stuk onderhoud besparen.”
Pakken geld betalen vakantievierders voor hun ultraontspannende cruise. Jammer alleen dat de schepen nog altijd vergezeld worden van een hinderlijk lawaai, zogenaamde cavitatie rond de scheepsschroef. Delftse scheepshydrodynamici helpen dit probleem om zeep. (Foto: Hans Stakelbeek/FMAX)
Comments are closed.