Wageningse wereldzee
wordt steeds dieper

De brug van het marinefregat ligt in het Maritiem Research Instituut Nederland (Marin). Als stuurman treedt voor deze gelegenheid ir. Arne Hubregtse van het Marin op. Normaal gesproken staat er een Nederlandse of Engelse loods aan het roer, of een schipper die voor een reder moet oefenen met het varen van een grote duwbakcombinatie op de Europese binnenwateren.

De Wageningers draaien hun hand ook niet om voor een schip dat een ander vaartuig sleept. In die situatie staan er in twee verschillende simulatoren twee bemanningen in de stuurhutten van de beide schepen. Ze zien 'buiten' hun stuurhut dat ze goed rekening met elkaar moeten houden. In werkelijkheid kunnen ze elkaar helemaal niet zien, want de twee stuurhutten staan in afzonderlijke ruimten.

De scheepssimulatoren mogen dan het neusje van de zalm zijn, de Wageningse onderzoeksinstelling dankt haar wereldfaam vooral aan de bassins die de omstandigheden op de wereldzee met grote precisie kunnen nabootsen.

Hoe gedraagt zich een volle tanker met een capaciteit van 200.000 ton, met die maten, dat type aandrijving en deze bijzondere vorm van de romp bij windkracht 9 met een golfhoogte van 8 meter midden op de Atlantische Oceaan. Een reder of scheepswerf die op zo'n vraag het antwoord zoekt, komt in West-Europa al gauw terecht bij het Marin.

„De vragen worden steeds gedetailleerder”, zegt ir. Hubregtse. Een oliemaatschappij wil bijvoorbeeld een tanker midden op zee maandenlang op precies dezelfde positie laten liggen, waarbij de afwijking hooguit enkele meters bedraagt en vaste ankers niet te gebruiken zijn. Sluit niet uit dat dezelfde oliemaatschappij daar in de buurt ook nog een boorplatform nodig heeft, de plaatselijke waterdiepte 3000 meter is en dat het platform daardoor evenmin te verankeren is.

Tiende knoop
De meeste reders willen ook tot op de tiende knoop nauwkeurig weten hoe hard een door hen gekozen ontwerp door het water zal gaan, terwijl het schip nog op de tekentafel ligt. „Kleine details als de manier van afwerken van de lasnaden, kunnen van groot belang zijn”, stelt Hubregtse. Op de 15 tot 25 knopen die een doorsnee schip maakt, kan een slechte lasnaad een vertraging van 0,2 tot 0,3 knoop hebben. Een schip dat 20 knopen maakt, heeft een snelheid van 20 zeemijl –1 zeemijl is 1865 meter– per uur. „En als je dan bedenkt dat contracten verloren of gewonnen worden op 0,1 knoop, begrijp je hoe belangrijk zoiets als het afwerken van de lasnaad is”.

De onderzoekers van het zestigjarige Marin kunnen veel, maar lopen bij dit soort gedetailleerde vragen toch tegen grenzen op. Daarom ging vorige maand de eerste paal in de Wageningse bodem voor een nieuw onderkomen met daarin betere kunstmatige zeeën. En bij die gelegenheid zetten de onderzoekers de deur van de oude vestiging even op een kier. Wie tot nu toe niet van Marin heeft gehoord, hoeft zich niet te schamen. „Wij hebben nooit zo de publiciteit gezocht”, erkent Hubregtse.

In de oude hallen doet het Marin het nog met de toch al niet kleine bassins waarvan de grootste 240 bij 18 meter en 8 meter diep is. In een bekken van 252 bij 10,5 meter en 5,5 meter diep liggen de booreilanden.

Modelbootje
Hubregtse stapt aan 'boord' op een stalen constructie die als het ware met gespreide benen over een langwerpig bassin staat. Het gevaarte staat vol met elektronische apparaten en verplaatst zich over twee rails aan weerszijden van het bassin, met een maximumsnelheid die op zee gelijk zou staan aan 60 knoop.

Het heeft wel wat weg van een brug. Hubregtse noemt het een sleepwagen. Eronder hangt een modelbootje van hooguit 2 meter lengte, dat in dezelfde vaart waarmee de sleepwagen zich verplaatst, door het water gaat. Het vaartuig is exact op schaal nagemaakt naar de tekening van een reder die wil weten welk soort schroef het best bij deze romp past.

Die combinatie luistert nauw, legt Hubregtse uit. Laat de vorm van het schip ook onder water een wervelende stroom achter in de buurt van de schroef, dan is de kans groot dat er van tijd tot tijd lucht tussen water en schroefblad zit. En al is dat laagje lucht nog zo flinterdun, het levert altijd trillingen op in het schip.

Daardoor verbruikt het vaartuig meer brandstof en het is ook niet prettig voor bemanning en passagiers. „Bovendien”, zegt Hubregtse: „de hut van de kapitein en zijn werkruimte liggen vrijwel altijd boven de schroef”. Daarom zijn er niet zoveel scheepswerven die op dit punt slecht werk willen afleveren.

Wat Marin onderzoekt, maakt het bedrijf ook grotendeels zelf. Dat blijft niet beperkt tot de modellen van de schepen. Aan de wand bij het bassin hangen niet minder dan 6500 schroeven in allerlei soorten en maten. Allemaal hingen ze hier ooit een keer onder een schip.

Vliegtuigvleugel
Alle schroeven komen van een afdeling die qua precisie niet onderdoet voor een instrumentenmakerij. Daar staat het jongste model in een houder terwijl een laserstraal de vorm aftast. Tegelijkertijd toont een afbeelding op een computerscherm hoeveel het 'snijvlak' van een van de bladen afwijkt van de ideale vorm.

De rand waarmee de schroef door het water snijdt, is te vergelijken met de voorkant van een vliegtuigvleugel, doceert Hubregtse. Wijkt de vorm daarvan enigszins af van het ideale profiel, dan beïnvloedt dat onmiddellijk de prestaties van het vliegtuig. Met schip en schroef is het niet anders.

Vanaf de vaargeul waar het scheepsmodel voor het testen van de schroef drijft, is het in Wageningen niet ver lopen naar het gebied waar de Noordzee overgaat in de Atlantische Oceaan. Hubregtse kijkt uit over een zee met een gemiddelde diepte van 2 meter met in het centrum een gebied waar de bodem 6,5 meter onder de waterspiegel ligt. In die plas kan het Marin omstandigheden nabootsen waardoor het bassin model staat voor een 100 keer diepere zee.

„Dat voldoet niet meer”, zegt Hubregtse. Oliemaatschappijen steken af naar grotere diepten. „De prijs van de olie moet nog een beetje stijgen, en dan is het rendabel om de olie uit 3000 meter diep gelegen bodems op te pompen. Wil het Marin een boortoren testen die de oliemaatschappij daar gaat gebruiken, dan moet het bassin dus een diepte van 30 meter krijgen.

Zo'n modelzee zit in de nieuwbouwplannen. In het centrum van het offshorebassin komt een put met die diepte. Afgezien van die put krijgt het bassin een beweegbare vloer van 45 bij 36 meter waardoor de waterdiepte over dat oppervlak kan variëren van 0 tot 10,5 meter.

Zeker zo belangrijk als de diepte zijn natuurlijk de condities op zee. De wind kan er ook in Wageningen aanwakkeren tot orkaankracht en generatoren kunnen oppervlaktegolven opstuwen tot 0,3 meter hoogte, wat dus in werkelijkheid 30 meter voorstelt. Nu nog moeten tientallen langs de kant liggende ronde metalen 'tonnetjes' met de hand worden afgesteld om het gewenste golfje te maken. In het nieuwe offshorebassin ligt straks een aantal golfgeneratoren dat eenvoudig per computer te bedienen is.

Stromingsprofiel
Uniek in het bassin is volgens Hubregtse de mogelijkheid om op verschillende waterdiepten ook stromingen van verschillende snelheden te maken. Het stromingsprofiel kan uit maximaal zes lagen over een diepte van 10,5 meter bestaan. Zes pompen die elk ruim 10 kubieke meter water per seconde kunnen verplaatsen, zorgen voor die variatie in stroming op de verschillende diepten.

Het is een hele kunst, voorspelt Hubregtse, om bij 3000 meter waterdiepte een boorplatform op zijn plaats te houden. „Stalen ankerkettingen zijn niet bruikbaar, want die breken bij die lengte door hun eigen gewicht”. Een bemanning zal met acht schroeven, elk met 7500 tot 10.000 omwentelingen per uur, het platform op zijn plaats moeten houden. Misschien dat er ook nog een paar draden van een supersterke kunstvezel aan te pas kunnen komen.

Nu al onderzoekt het Marin het gedrag van grote drijvende gevaarten die zo precies als mogelijk op hun plaats moeten blijven liggen. Meer dan één oliemaatschappij maakt al gebruik van een tanker als opslagplaats in volle zee, in de buurt van een oliewinningsplaats. „Zo'n boot ligt er soms jaren, met altijd een bemanning aan boord om het vaartuig zo goed mogelijk in positie te houden. Maatschappijen vinden het mooi als zo'n opslagtanker binnen een marge van 20 centimeter netjes op zijn plaats blijft liggen.

Dat is geen overdreven eis als een reder daarnaast bij zware zeegang toch steeds de lading van het opslagschip in een tanker wil overpompen, die daarvoor min of meer langszij moet komen. „Onderlinge afstanden van minder dan een scheepsbreedte zijn geen uitzonderingen”, weet Hubregtse. Tegelijkertijd heeft zo'n opslagtanker maar een kleine bemanning. „Het aantal mensen dat daarvoor naar zee wil, neemt af, zegt Hubregtse. „Dag in, dag uit een schip binnen een afstand van 20 centimeter op zijn plaats houden; dan zit je natuurlijk niet voor je carrière op zee”.