Schrijf je in voor de nieuwsbrief
Blaas met helium gevulde zeepbellen over en rond een 1:70 schaalmodel van een OPV in een windtunnel en film het proces met zes camera’s om de resultaten te analyseren met geavanceerde software: dat is de kern van de nieuwste industriële samenwerking van Damen Naval. Het doel van het onderzoek? Een dieper inzicht krijgen in de effecten van wind en luchtstroming op de prestaties van fregatten.
Eric Roosenboom van de afdeling Naval & Technology was de contactpersoon van Damen Naval die betrokken was bij het onderzoek, dat plaatsvond in december 2023. “We werkten samen met het Koninklijk Nederlands Lucht- en Ruimtevaartcentrum, COMMIT, DNW Duits-Nederlandse Windtunnels en softwareontwikkelaar LaVision om deze lage-snelheid windtunneltests uit te voeren op een model van een patrouilleschip uit de Holland-klasse”, zegt hij.
Er werd gemeten tijdens verschillende scenario's, zoals de aanwezigheid van containers op het dek of de stand van de mast.
De gebruikte methode was een ‘industriële primeur’ voor alle deelnemers. We gebruikten een nieuwe benadering voor het meten van de stroming, waarbij we een omni-directionele meting gebruikten met zeepbellen gevuld met helium te volgen en hun snelheid te bepalen”, legt Eric uit. De kleine met helium-zeepbellen hebben dezelfde dichtheid als lucht en volgen daarom nauwkeurig de luchtstroom. De bellen worden vanuit vier richtingen met lasers belicht en met zes verschillende camera’s gefilmd. Een belangrijk onderdeel van het onderzoek was de analysesoftware die is ontwikkeld door LaVision. “Zij ondersteunden het onderzoek om deze techniek mogelijk te maken: hun speciale software verzamelde meetgegevens van de luchtstroom rondom het scheepsmodel”, aldus Eric. “Dit was de eerste keer dat we in een industriële windtunnel het volledige luchtstromingsveld – dat zowel turbulentie als snelheidsveranderingen omvat – in 3D konden meten rond de complexe structuur van een fregat.”
In nauwe samenwerking met het Nederlandse Ministerie van Defensie bepaalde Eric een aantal operationele en ontwerpstudies die het meest geschikt zouden zijn voor de windtunneltests.
Vanuit operationeel oogpunt zijn windtunneltests nodig om de zogenaamde “Ship Helicopter Operational Limits” (SHOL) te bepalen, die “kijken naar de omstandigheden waaronder een helikopter veilig kan landen of opstijgen vanaf het helidek”, vervolgt Eric. Met toekomstige ontwikkelingen zullen vergelijkbare evaluaties nodig zijn voor het lanceren van drones, waarvan de technische term de Ship UAV Operational Limits (SUOL) is. Eric: “Drones worden meestal gelanceerd vanaf het helidek. Ze kunnen ook gevoelig zijn voor windfluctuaties.”
Eric Roosenboom.
In de eerste operationele studie werd de lancering van drones onder de loep genomen. “Omdat alle bijbehorende apparatuur en besturing voor drones in een container wordt bewaard die ook op het helidek wordt geplaatst, leek het ons interessant om te kijken naar de mogelijke windverstoring die door die containers wordt veroorzaakt.” Met dit in gedachten werden windtunneltests uitgevoerd met verschillende containerposities: twee aan bakboord, twee aan stuurboord en vier containers aan één kant. Andere operationele casestudies onderzochten de effecten van verschillende andere activiteiten op de SHOLs en SUOLs, waaronder het effect van het te water laten van een RHIB met een kraan aan de zijkant van het schip.
Ontwerptechnisch gezien beïnvloedt de positie van de mast de snelheid en turbulentie op het helidek. “Daarom hebben we de mast in verschillende posities geplaatst, zowel naar voren en naar achteren als zonder mast”, legt hij uit. “Dit is nuttige informatie voor toekomstige fregatten.”
Het onderzoek is een belangrijke samenwerking met de Koninklijke Marine. “Deze windtunneltests hebben ons waardevolle inzichten gegeven in hoe windsnelheden en windrichtingen de prestaties van het schip kunnen beïnvloeden. De resultaten van de metingen worden gebruikt voor de verdere ontwikkeling van fregatten en om meer details te geven over de werking van drones vanaf een helidek. Dit onderzoek was dus zeer de moeite waard voor onze belangrijkste klant. Voor ons als scheepsontwerpers zijn tests als deze niet alleen erg interessant, maar ze helpen ons ook om betere producten te leveren en bestaande schepen te verbeteren”, concludeert Eric.