Onderzoeksfaciliteit

STROMINGSTUNNEL

Tekst: Tomas van Dijk

Een nieuwe stromingstunnel in het gebouw van 3mE (Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek en Materiaalwetenschappen) vervangt zijn voorganger uit de jaren vijftig. Hier onderzoeken wetenschappers de invloed van luchtsmering op het brandstofverbruik van een schip en de invloed van dampbellen op de scheepsschroef.

Het gevaarte van 14 ton roestvrijstaal waar ruim 17 kubieke meter water doorheen stroomt, neemt drie verdiepingen in beslag. “We hebben een schip binnenstebuiten gekeerd”, verklaart stromingsonderzoeker dr.ing. Cornel Thill de vreemde bouw. Binnenin zit het water en (een model van) de scheepsschroef, buiten steken de ribben en de spanten uit die moeten voorkomen dat de tank meer dan 4 promille vervormt bij een werkdruk tot aan 2 bar. Er zullen twee soorten onderzoek plaatsvinden: luchtsmering en cavitatie. Luchtbellen kunnen de energie voor de scheepsaandrijving tot wel 15 procent verminderen. “Die wrijvingsreductie willen we beter begrijpen”, zegt Thill. Omdat bellen zich anders gedragen in zout en in zoet water is de tunnel voor zee- en binnenwater uitgerust.

Dampbellen

Het andere onderzoeksgebied is cavitatie. Dit is de vorming van dampbellen in water bij een scheepsschroef, waardoor die beschadigd kan raken. Voor het opwekken van cavitatie wordt vaak onderdruk tot aan de dampdruk gebruikt, terwijl voor luchtsmeringsonderzoek tot 20 meter diepte juist 2 bar overdruk nodig is. Die tegengestelde eisen maakten de stromingstunnel tot een complex ontwerp. Naast vijf jaar tijd van idee tot realisatie kostte de tunnel zo’n 1,5 miljoen euro waarvan de TU Delft en onderzoeksfinancier NWO de kosten deelden.

Op verschillende plaatsen zijn extra stalen balken geplaatst om het gewicht aan te kunnen.

In de kelder stuwt een 110 kilowatt pomp het water omhoog.

Na de pomp stroomt het water langzaam (maximaal 1,56 meter per seconde) door een brede platte doos.

De brede platte doos is om eventuele luchtbellen af te vangen en weg te voeren.

Intern zijn parallel drie keer zeven dakvormige kanalen aangebracht om bellen af te vangen.

Na twee haakse bochten en een honingraat voor de egalisatie versnelt de stroom naar maximaal 13 meter per seconde.

Vlak voor het venster kan lucht worden toegevoegd voor de experimenten van luchtsmering van scheepsrompen.

De 4 centimeter dikke polycarbonaat vensters aan voor-, onder- en achterkant geven optimaal zicht op het experiment.

De krachtmeters in het plafond meten de wrijving van het langsstromende water.

In de kelder staan opslagtanks voor water (zout of zoet) dat niet in gebruik is.