Naar de content

'Het Beest' test de vermoeiing van schepen

Robert Visscher voor NEMO Kennislink

Golven beuken voortdurend op schepen. Hoe weet je zeker dat alles goed blijft zitten, ook als een schip al jaren vaart? Met een nieuw apparaat wil de TU Delft vermoeiing van scheepsonderdelen beter in kaart brengen.

20 juni 2018

Midden in een grote hal van de TU Delft staat een enorm oranje gevaarte dat is afgezet met gele hekken. De zes armen bewegen voortdurend heen en weer. Het heeft wel wat weg van een kermisattractie, die je heen en weer schudt. Maar dit apparaat is niet gemaakt voor plezierritjes. Met deze hexapod (zespoot) testen wetenschappers de vermoeiing van materialen voor de scheepsbouw en offshore. In zo’n vier weken tijd is het mogelijk om met dit reusachtige apparaat te simuleren dat een onderdeel 20 jaar op zee is geweest. Het doet dus als het ware het voortdurend gebeuk van golven na.

Filmpje van de hexapod in actie. De poten schudden een beetje heen en weer en op het laatst zie je de buis met de las die wordt getest en ingeklemd zit tussen de boven en onderkant van het apparaat.

Zwakke plek

Door steeds druk uit te oefenen op bijvoorbeeld scheepsonderdelen, weten de onderzoekers hoe lang zo’n onderdeel het volhoudt. En wanneer het dus gerepareerd of vervangen moet worden. “Dat zijn flinke kostenposten, dus dat wil je zo goed mogelijk weten”, zegt Paula van Lieshout van de TU Delft. Zij wil met de nieuwe hexapod nagaan hoe goed de huidige modellen de vermoeiing voorspellen van onderdelen voor schepen en de offshore. “En we willen ze verbeteren. De huidige modellen zijn nogal verschillend en dus nog lang niet nauwkeurig genoeg. Nu wordt voor sommige scheepsonderdelen een veiligheidsfactor van tien aangehouden. Dat is erg veel en daardoor worden veel onderdelen waarschijnlijk veel vaker dan nodig gecontroleerd of vervangen.”

Op dit moment zit er een pijp in het apparaat. Van Lieshout wijst naar het midden van de buis. Daar zit de las. “Dat is de zwakke plek”, zegt ze. “We testen wanneer er een scheur ontstaat.” Ze kijkt met name naar staal, dat op grote schaal wordt toegepast bij maritieme constructies.

De zes armen schudden heen en weer, het lijkt wel een soort dans. Voor ons test het apparaat hoe de las zich houdt onder buiging en torsie, met variërende belastingen. Deze kunnen variëren als gevolg van verschillende bewegingen van het platform en een verschillende snelheid waarmee het platform beweegt. Torsie is de beweging waarbij een object aan twee kanten wordt vastgehouden en aan iedere kant in tegenovergestelde richting wordt gedraaid. “Denk daarbij aan een staafje waarbij je aan het ene uiteinde met de klok mee draait en aan het andere uiteinde tegen de klok in draait”, aldus Van Lieshout.

Het beest

Andere testapparatuur belasten vaak met een kracht, bijvoorbeeld alleen met trekkracht. “Onze hexapod maakt allerlei combinaties, zoals trekdruk met torsie of buiging met torsie. Bovendien kan het tot krachten van 100 ton gaan in zes richtingen: omhoog-omlaag, naar boven-beneden en links-rechts en drie rotaties rondom deze richtingen. Dat is belangrijk omdat golven nooit precies van dezelfde kant komen en ook niet allemaal van hetzelfde formaat zijn.”

Het computerscherm geeft de meetgegevens weer en de hexapod schudt om de las in de buis (midden) te testen.

 Robert Visscher voor NEMO Kennislink

Gekscherend noemen de wetenschappers het al ‘Het beest’. Want de hexapod weegt maar liefst 60 ton en is 6×5×3 meter groot. Maar de stoere benaming is een beetje misleidend, voegt Van Lieshout er direct aan toe. “Het is inderdaad groot en log, maar ook zeer nauwkeurig. Tot op een procent precies is het mogelijk om de belasting te regelen.”

Het meest opvallend is de bovenkant van de hexapod. Daar zitten de zes grote armen die bewegen. Maar ook de onderkant is interessant. Daar zit een platform dat ook weer op zes poten staat, die niet bewegen. Daar meten de onderzoekers de druk. “Zodat we weten wat voor krachten zijn aangebracht op het stuk dat we testen.” Dat plaatsen de wetenschappers tussen de boven en de onderkant, net zoals een hamburger tussen twee broodjes, waarbij de hamburger het testobject is.

Vliegtuigcabine

Daarnaast zitten er nog extra sensoren op het ding dat de onderzoekers testen, zoals de gelaste buis. Tijdens het experiment plakken ze er rekstrookjes op. “Wanneer die uit elkaar wordt getrokken geeft het een stroompje af. Zo weet je hoeveel rek er in het materiaal zit. Bovendien meten we nog akoestisch, met geluid. We horen het wanneer de atomaire verbindingen in het object breken. Zo weten we wanneer scheuren ontstaan.”

Naast ‘het Beest’ staat al een hele stapel met buizen die het onderspit delfden. De hexapod heeft ze uit elkaar gerukt. De buizen hebben scheuren van verschillende formaten, afhankelijk van de kracht die erop uitgeoefend is. “We bekijken nu hoe het precies werkt en we verzamelen data”, legt Van Lieshout uit.

In de loop van dit jaar willen de wetenschappers meer objecten testen, en in de toekomst hoeft het niet alleen om onderdelen van schepen of de offshore te gaan. “Je kunt er ook een stuk van een constructie van een huis in of op plaatsen. Of een vliegtuigcabine. Daar hebben ze bij de faculteiten Civiele Techniek en Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek wel interesse in. We zijn dus nog lang niet klaar met testen, dit is nog maar het begin.”

ReactiesReageer