TNO zorgt voor stabiliteit op ruwe zee

Op zee moeten regelmatig mensen en materialen worden overgezet. Dit is door golfslag niet altijd makkelijk en soms zelfs onmogelijk. Maar hoe bereken je stabiliteit die nodig is? TNO verstrekte hiervoor kennis aan een jong bedrijf dat hijskranen en loopbruggen maakt.

Foto: de 'Barge Master' in actie

Voor de bouw en het onderhoud moeten op zee regelmatig mensen en materialen vanaf schepen worden overgezet op boorplatforms en windmolens. Door de vaak hevige golfslag is dit niet eenvoudig en niet zonder risico’s. Om het veilig te doen, moet er een Jack-up – een soort schip op poten – ingehuurd worden of moet er met helikopters gewerkt worden. Deze oplossingen zijn in de regel tijdrovend en duur. De vraag was of dat niet makkelijker zou kunnen, bijvoorbeeld door helikopterplatforms, hijskranen en loopbruggen te ontwikkelen die uitgerust zijn met een bewegingscompensatiesysteem. Het geschetste probleem en de ideeën voor de oplossing leidde in 2009 tot de oprichting van het bedrijf Barge Master. Dit bedrijf uit Capelle a/d IJssel heeft, nadat de juiste mensen met de gewenste expertise waren binnengehaald, met succes bewegingscompensatiesystemen ontwikkeld.

Hoge golven - tot wel 5 meter

“We zijn een eerste systeem gaan bouwen, de T700, dat we in 2012 een half jaar op zee hebben getest”, zegt Eelko May, technisch directeur van Barge Master. “We kwamen al gauw in contact met de NAM die veel onbemande platforms op zee heeft waar regelmatig onderhoud nodig is. Voor de NAM hebben we de T40 ontwikkeld. Deze gestabiliseerde telescoopkraan hebben we geplaatst op het schip de Kroonborg. Op deze manier kan de NAM vaker en efficiënter het onderhoudswerk uitvoeren, omdat er zelfs bij golven tot vijf meter hoogte mensen en materieel overgezet kunnen worden. De schepen komen nu eens in de twee weken aan wal waar ze voorzien worden van materialen en mensen. Vervolgens gaan de schepen naar de platforms waar ze dagelijks mensen en materialen overzetten en meerdere platforms op een dag aandoen.”

Probleemloos op zee

Voor de ontwikkeling van de T40 heeft men veel kennis ingezet op het gebied van besturing, regeltechniek en dynamica. En met succes, want de T40 functioneert nu al zo’n anderhalf jaar probleemloos waardoor het schip zo’n 330 dagen per jaar op zee inzetbaar is. Ondanks dit succes wilde Barge Master nóg meer inzicht krijgen in de stabiliteitsgrenzen van de hijskraan op het schip en de daarmee gepaard gaande eventuele risico’s en werd TNO ingeschakeld om met engineering dit risico in te schatten en te verkleinen. De eerste concrete vraag aan TNO was of zij advies kon geven over de besturing en verdergaande stabiliteit van de gecompenseerde telescoopkraan met een lengte van 35 meter op een relatief smal schip.

Gegarandeerde stabiliteit

“Op het gebied van gestabiliseerde hijskranen en loopbruggen op zee bestonden er nog geen inzichtelijke modellen die iets zeiden over wanneer ze nou gegarandeerd stabiel zijn. Daar hebben we in eerste instantie aan gewerkt”, zegt Gert Witvoet, specialist op het gebied van dynamica en regeltechniek bij TNO. “Barge Master wilde het regelsysteem voor de stabiliteit beter begrijpen: hoe werkt het precies en wanneer precies gaat het mis? Op basis van een werksessie zijn we aan de slag gegaan en hebben we modellen gemaakt die duidelijk aangeven onder welke condities de hijskraan gegarandeerd stabiel is. We hebben ze concrete vuistregels gegeven waarmee ze direct verder konden.”

Direct toepasbare rapporten

Eelko May: “Voor ons zijn de stabiliteitsgrenzen en het afvlakken van risico’s erg belangrijk. Bekend is immers dat wanneer op zee iets gaat bewegen en de regeling niet goed werkt, het de neiging heeft om steeds meer te gaan bewegen. TNO heeft ons met haar expertise op het gebied van besturing en mechatronica geholpen om die beweging nog meer te onderdrukken. We merkten heel snel dat we te maken hadden met echte experts en dat de werksessies efficiënt en effectief waren. We wilden geen dikke rapporten van TNO, maar adviezen die we direct konden toepassen en softwaremodellen waarmee we zelf verder kunnen werken. Die hebben we ook gekregen en meteen ingezet bij de T40. We zien TNO als een sparringpartner waarmee we snel kunnen schakelen.”

“We wilden geen dikke rapporten van TNO, maar adviezen die we direct konden toepassen en softwaremodellen waarmee we zelf verder kunnen werken”

Meters terugbrengen naar centimeters

Gert Witvoet: “Wij hebben veel kennis over mechatronica in huis die we inzetten voor de ruimtevaart, astronomie en de halfgeleidersindustrie. Normaal gesproken werken we met priegelkleine dingetjes waarbij apparaten extreem stil moeten staan. Een gewone vloer beweegt dan al veel teveel, waardoor we actief grondvibraties moeten onderdrukken. Door het contact met Barge Master werd duidelijk dat we onze kennis op het gebied van vibratie-isolatie, dynamica en regelsystemen konden extrapoleren naar de maritieme sector. In plaats van micrometers beweging terugbrengen naar nanometers gaat het dan om meters beweging terugbrengen naar centimeters.”

To the point

Gert vervolgt: “Het werken in een consultancy-achtige constructie is ons goed bevallen en deze samenwerking toonde aan dat wij op systeemniveau met de klant kunnen meedenken. Wij kunnen als sparringpartner fungeren en bruggen slaan tussen theorie en praktijk.” Eelko May: “Door de samenwerking ontdekten we dat er op het gebied van stabiliteitsgrenzen geen harde regel bestaat. We weten nu heel goed wanneer het goed gaat, maar hebben nu ook nóg meer zekerheid over wanneer het fout kan gaan. Deze kennis is voor ons zeer bruikbaar, want we verwachten in de offshore een grotere vraag naar systemen om beweging te compenseren, vooral met het oog op de gewenste kosten- en risicoreductie binnen de offshore. Ik vond de inbreng van TNO heel goed omdat het zeer to the point was. De manier van werken vond ik ook heel fijn, omdat we op de momenten dat we het nodig hadden hun kennis konden aftappen. En kúnnen, overigens.”

Heeft u ook een technologische uitdaging of wilt u dat TNO eens met u meedenkt? Neem dan contact op.