Schrijf je in voor de nieuwsbrief
Het voorspellen van het onderwatergeluid dat een schip produceert, wordt in de scheepsbouw steeds belangrijker. Schepen moeten aan steeds strengere internationale eisen voor onderwatergeluid voldoen. Hoe stiller het schip, hoe beter, zeggen Maarten de Boer en Izak Goedbloed van Damen Naval. “Net als CO2 is ook onderwatergeluid een emissie, die verminderd moet worden.” Damen Naval presteert uitstekend bij het verminderen van onderwatergeluid op haar schepen. De laatste jaren maakte het bedrijf hierin grote stappen, zeggen Maarten en Izak. Zij zijn specialisten onderwatergeluid, Maarten als Lead Engineer van het Team Schok & Geluid van Research & Technology Support en Izak als Principal Structures Engineer binnen team Structural Analysis van Engineering.
Maarten en Izak aan boord van RSV Nuyina
Izak doet mee in het project DCR-Pursuit, een Damen-breed project om nieuw te bouwen schepen stiller te maken. Maarten ziet er op toe dat schepen die ontworpen en gebouwd worden qua onderwatergeluid aan internationale eisen voldoen zoals ICES 209, Silent-R of militaire eisen. “Wetenschappelijke onderzoeksschepen moeten bijvoorbeeld voldoen aan dergelijke eisen voor laagfrequent geluid om het onderwaterleven zo min mogelijk te belasten en vissen niet te storen of te verjagen”, vertelt Maarten. “Want als je de visstand zo representatief mogelijk wilt onderzoeken moet je die vissen natuurlijk niet wegjagen.”
De apparatuur aan boord die voor onderzoek wordt gebruikt mag dus niet veel lawaai maken, maar ook het hoogfrequente geluid dat het schip zélf maakt moet binnen de perken blijven, zegt Maarten.
“Een schip mag niet zodanig lawaaiig zijn dat de sonarapparatuur niet meer goed werkt.” Onderwatergeluid is actueel, er is internationaal steeds meer aandacht voor. Begrijpelijk, want het is ook een vorm van milieuvervuiling. In het Damen-project DCR-Pursuit (Prediction of Underwater Radiated Sound Using Inventive Technologies) werken een kleine tien specialisten van verscheidene Damen-bedrijven samen om onderwatergeluid nauwkeuriger te voorspellen.
Ze hebben een schaalopstelling van 2 x 1 meter gemaakt om met behulp van een Finite Element Model (FEM) oftewel eindige-elementenmodel berekeningen te doen aan Ship Transfer Functions. De metingen werden uitgevoerd bij TNO in een akoestisch stille tank. “Die metingen onder gecontroleerde omstandigheden hebben we gevalideerd met berekeningen en de resultaten waren verrassend goed”, blikt Izak terug. “We konden daardoor een rekenmethode ontwikkelen waarmee die Ship Transfer Functions, zeg maar de weg van het geluid van het schip naar een ontvanger in het water, nog beter zijn te voorspellen.”
Droge “hamertje-tik” metingen aan het schaalmodel in “dode kamer” (anechoïsche ruimte) ter bepaling van eigenfrequenties, trilvormen en overdrachtsfuncties in de staalconstructie.
“Hoe nauwkeuriger de predicties, des te kleiner worden uiteindelijk je project- en bedrijfsrisico’s. En in het proposaltraject kun je dan als scheepsbouwer nog beter voldoen aan de wensen van de klant. Je kunt veiliger op een grens gaan zitten in contractbepalingen, maar je kunt in je scheepsontwerp ook met kleinere marges gaan werken.” Izak is een van de initiatiefnemers van DCR-Pursuit, dat nu 2,5 jaar loopt, en zozeer naar tevredenheid, dat de volgende stappen naar ware grootte gezet gaan worden, op een echt schip dus. “De resultaten daarvan zullen worden vergeleken met de reeds beschikbare meetdata.”
Toen Damen Naval nog voornamelijk voor de Koninklijke Marine werkte, formuleerde de Marine zelf de eisen op het gebied van onderwatergeluid. Ze deden dat samen met TNO. “Wij kregen de resultaten niet te zien”, aldus Maarten. “Maar inmiddels bouwt Damen Naval ook Marineschepen en onderzoeksschepen voor andere klanten. En sinds de bouw van de eerste SIGMA’s houden ook specialisten van Damen Naval zélf zich intensief bezig met het voorspellen van onderwatergeluidniveaus door middel van allerlei modellen om zo een helder inzicht te krijgen in de uitstraling van het geluid.”
"Het is ook voor het zeeleven noodzakelijk dat schepen stiller worden"
De methoden zijn verder verfijnd en Damen Naval is trots dat de Damen Groep sinds een aantal jaren een eigen mobiele geluidsbaan heeft waarop het onderwatergeluid tijdens proefvaarten op elke gewenste locatie kan worden gemeten.
Het eerste schip dat op deze baan werd gemeten, was het SIGMA-fregat Raden Eddy Martadinata voor Indonesië. Ook het Fishery Research Vessel Baía Farta voor Angola en de Australische ijsbreker Nuyina zijn met behulp van deze mobiele meetbaan gemeten. Maarten: “Bij de ijsbreker kon hierdoor de onderwatergeluidssignatuur zonder vertraging in de dichtstbijzijnde fjord in Noorwegen worden gemeten in plaats van te moeten wachten op een vrij “slot” op de drukbezette vaste meetbaan in Hegernes.”
Het bevoorradings- en onderzoeksschip voor Australië RSV Nuyina (de ijsbreker) tijdens de onderwatergeluidmeting op de mobiele geluidmeetbaan in een fjord in Noorwegen.
Damen Shipyards Group zit qua kennis van onderwatergeluid inmiddels in de frontlinie van in ieder geval de Nederlandse maritieme sector, melden Maarten en Izak niet zonder trots, ofschoon het direct meten van het geluid dat een schip onder water maakt nog altijd een uitdaging blijft. Maarten: “Er zijn zoveel geluidsbronnen aan boord; je weet nooit exact welk apparaat welk geluid maakt en hoe dit geluid zich door de constructie heen beweegt. Maar we kunnen nu steeds beter doorrekenen hoe de fundaties van verende opstellingen waarop lawaaiige apparatuur is bevestigd, zich ‘gedragen’.”
“We kunnen veel beter dan vroeger met FEM berekenen of die fundatie dynamisch voldoende stijf is. Dat is belangrijk vanwege de trillingen die luidruchtige apparaten afgeven richting de scheepsconstructie. De verbeterde berekeningen helpen bij het maken van een optimaal akoestisch ontwerp. Dat is sowieso voor Marineschepen erg belangrijk, omdat die met het oog op detecteerbaarheid zo min mogelijk geluid mogen uitstralen. Maar ook voor onderzoeksschepen en cruiseschepen die in bepaalde gebieden varen is deze ontwikkeling enorm belangrijk.”
Natte “hamertje-tik” metingen aan het schaalmodel in “dode tank” (anechoïsche tank) met hydrofoons ter bepaling van eigenfrequenties, trilvormen en overdrachtsfuncties in de staalconstructie en naar het water.
Izak vult aan: “Het is ook voor het zeeleven noodzakelijk dat schepen stiller worden. Er is steeds meer geluid in zee; van windmolens, heiwerk, scheepvaart. Elke tien jaar verdubbelt het onderwatergeluid en dat gaat zijn tol eisen. Vissen verdwalen omdat het lawaai hun natuurlijke navigatie verstoort. Ze raken hun natuurlijke oriëntatie en hun kompas kwijt. Daarom is het terecht dat de IMO met internationale regelgeving komt op dit gebied.”