Schuttevaer

Zoet, Zout & Zakelijk
Schuttevaer Premium

Gaatjes in propeller dempen cavitatie en onderwatergeluid

Sussex

Oscar Propulsion in het Engelse Sussex heeft met de Strathclyde University en de University of Exeter een techniek ontwikkeld die rond de tips van propellerbladen optredende cavitatie met 14% verlaagt en het daardoor veroorzaakte onderwatergeluid met maximaal 21 dB.

1 / 2
Test met een schroef in de cavitatietunnel. Eerst een foto zonder Oscar PressurePores en dan een met, waarop is te zien dat de tip vortex cavitatie diffuser is en minder sterk, wat onder meer een flinke geluidsreductie oplevert. (Foto Oscar Propulsion)

Test met een schroef in de cavitatietunnel. Eerst een foto zonder Oscar PressurePores en dan een met, waarop is te zien dat de tip vortex cavitatie diffuser is en minder sterk, wat onder meer een flinke geluidsreductie oplevert. (Foto Oscar Propulsion)

  • Scheepslawaai neemt al decennia toe en schaadt maritieme fauna 
  • ‘Het is geen kwestie van willekeurig gaatjes boren’

Door Hans Heynen
De gepatenteerde ‘Oscar PressurePores’-techniek vermindert de tipwervel- of tip-vortex cavitatie door het boren van 17 tot 20 gaatjes op strategische plaatsen in de tips van de propellerbladen. De gaatjes voorkomen dat de druk aan de zuigkant op sommige plaatsen zo sterk daalt dat het water daar al bij een zeer lage temperatuur gaat koken, zodat zich dampbellen vormen. Wanneer de druk rond de naar achteren stromende bellen een fractie later sterk toeneemt, klappen de bellen hard dicht. Deze implosies veroorzaken geluidsoverlast en kunnen het bladoppervlak beschadigen.  
 
Volgens directeur David Taylor van Oscar Propulsion is het rendementsverlies dat de gaatjes veroorzaken gering. ‘We hebben berekend dat bij bestaande grote propellers van bulkcarriers of containerschepen een rendementsvermindering van 0,5% te verwachten is. Wanneer bij een nieuw ontworpen propeller rekening wordt gehouden met het effect van de gaatjes op de tip-vortex cavitatie hoeft de efficiëntie niet te dalen en kan zelfs een hogere efficiëntie worden behaald.
De schroefontwerper hoeft dan minder rekening te houden met deze cavitatie, wat een grotere ontwerpvrijheid oplevert. Bij toepassing op bestaande zwaarbelaste schroeven van werk- of binnenvaartschepen is een efficiëntievermindering van circa 2% te verwachten.’  
 
De diameter van de gaatjes of PressurePores hangt af van de diameter van de propeller. ‘Voor onze modeltesten gebruikten we propellers met een diameter van 250 millimeter met gaatjes van 1 millimeter. Bij een propeller voor een bulkcarrier of containerschip met een diameter van vijf meter krijgen ze dan een gatdiameter van 10 tot 20 millimeter. De gaatjes hebben geen negatieve invloed op de sterkte en levensduur van de propeller.’
De kans dat de gaatjes verstopt raken is miniem volgens Taylor. ‘De nog optredende resterende cavitatie trekt deels door de gaatjes heen en houdt ze open.’

Geluidsvermindering
Zonder cavitatie zijn bij een schip de motorgeluiden en die van de waterverplaatsing dominant. ‘Zodra sprake is van cavitatie is dát echter de dominante geluidsbron. Cavitatie kan tot 180 dB onderwatergeluid veroorzaken en door onderwater levende dieren tot op 100 mijl afstand worden gehoord. Het kan zeedieren desoriënteren en hun communicatie verstoren’, zegt professor Mehmet Atlar, onderzoeksdirecteur aan de maritieme faculteit van de Universiteit van Strathclyde. ‘Vermindering van onderwatergeluid is dus belangrijk voor de bescherming van de onderwaterfauna.’ 
 
Volgens dr. Stephen Simpson van de Marine Biology & Global Climate Change, University of Exeter, neemt door maritieme activiteiten veroorzaakt onderwatergeluid al decennia hand over hand toe. ‘Dit kan onherstelbare schade aan de maritieme fauna veroorzaken. Alles wat onze akoestische voetafdruk in de oceanen vermindert komt het maritieme ecosysteem ten goede.’
Volgens de onderzoekers is het PressurePores-systeem een makkelijk toepasbare oplossing om schade door onderwatergeluid te voorkomen.  

Testen
Het PressurePores-systeem is in een sleeptank en cavitatietunnels getest. ‘We hebben daarvoor de sub-caviterende propellers van de Princess Royal gebruikt, een 19 meter lange onderzoekscatamaran van Newcastle University’, zegt Taylor. ‘Voor de testen gebruikten we de originele propellers als referentie voor twee exacte kopieën. In de ene kopie maakten we 33 strategisch geplaatste gaatjes in de tip van elk blad, in de andere kopie 17 per blad.
 
De tip-vortex cavitatie nam 14% af en het onderwatergeluid 21 dB. Opmerkelijk was dat het optimale aantal gaatjes tot 17 per blad beperkt kon worden wanneer ze op de effectiefste posities (waar de cavitatie optreedt) worden geplaatst. Want het is niet een kwestie van her en der wat gaatjes boren in de bladen.  Dan tast je vooral het voortstuwingsvermogen van de propeller aan. Het CFD modelleringsprogramma op Strathclyde maakt het echter mogelijk om precies te zien waar deze gaatjes maximaal efficiënt werken en een optimale geluidsreductie bereiken.’
 
Oscar Propulsion biedt de techniek nu wereldwijd aan en zoekt klanten, liefst met een door cavitatie geplaagde propeller, om het in de praktijk te testen. ‘We willen daar binnen enkele maanden mee beginnen. Daarom komen we er nu mee naar buiten’, aldus Taylor.   
Geïnteresseerden kunnen contact opnemen via info@oscarpropulsion.co.uk







Reacties

Om te reageren op dit bericht moet u ingelogd zijn. Klik hier om in te loggen. Indien u nog geen account heeft kunt u zich hier registreren om te kunnen reageren op Schuttevaer.nl. Uw reacties worden altijd ondertekend met uw volledige persoonsnaam.

Er zijn nog geen reacties op dit artikel.

Lees ook