Composiet dek vermindert rivierschip diepgang met 45%, verbetert efficiëntie

SAERTEX werkte met scheepsbouwer Neptun Werft samen om een composiet superstructuur te bouwen die gewicht 45% verminderde vs. staal in een riviercruiser. BRON | SAERTEX

Deze blog is een bijschrift bij mijn dec 2019 feature artikel, “Removing barriers to lightweighting ships with composites”.

Composietmaterialenleverancier SAERTEX (Saerbeck, Duitsland) begon in 2014 met samenwerken met Neptun Werft (Rostock, Duitsland), met het doel gewicht te verminderen in een 110-meter lang, 11,4-meter breed riviercruiseschip om het vaarseizoen van het schip te verlengen. “De rivier heeft een lage diepte in bepaalde maanden,” legt Jörg Bünker, head of R&D, application service voor SAERTEX LEO brandbestendige (FR) producten uit. “Om de scheepsdiepgang met 1 centimeter te verminderen, moeten ze 11 ton gewicht besparen. We werkten met hen om staal te vervangen met composieten in alles boven de waterlijn. Ons doel was om gewicht met 45 procent te verminderen en we hebben dit bereikt.”

Naast het leveren van LEO materialen — non-crimp fabric (NCF) versterkingen plus FR schuimkernen en aluminium trihydroxide-gevulde of intumescente coatings (zie “Withstanding fire without the weight”) — werkte SAERTEX ook met de scheepswerf aan het ontwerp en maakte demonstratieonderdelen. “We kozen LEO met een glasvezel-versterkte, quasi-isotrope laminaat voor de gezichtsvelden en een FR-gemodificeerde versie van SAERfoam, die glasvezel-composiet verbindingen heeft tussen de gezichtsvelden door polyisocyanaat schuimkern,” zegt Bünker. “Deze verbindingen in de SAERfoam mogelijk maken goede structurele weerstand tijdens de brand en ook goede residuele eigenschappen. Door LEO composieten te gebruiken, hoefde de bouwer geen extra isolatie voor temperatuur en geluid te gebruiken zoals ze met staal zouden. Dit levert een enorme gewichtsbesparing.”

Het duurde twee jaar om het ontwerp en bouwaproval te krijgen van de Centrale Commissie voor de Navigatie op de Rijn (CCNR, Straatsburg, Frankrijk), die werkt met binnenwaterwegen in heel Europa. “Deze lange periode was deels omdat de autoriteiten maar twee keer per jaar bijeenkomen,” legt Bünker uit. “Na ons eerste voorstel, werden we opgedragen gegevens te verzamelen en enkele brandtesten te doen, die we presenteerden bij de volgende bijeenkomst. Verbindingen waren ook een kwestie. We moesten enkele brandbreuken in de verbindingen tussen panelen toevoegen en brandprestaties van zowel composiet-composiet als composiet-staal verbindingen bewijzen.”

Het bouwen van de mock-up bood meer uitdagingen. “Bouwen in een composietfabriek is geen probleem. Maar bouwen in de scheepswerfomgeving is moeilijker. Echter, dit was cruciaal om de autoriteiten te overtuigen. Ze wilden het bouwen zien en erop lopen toen het klaar was.” Hij wijst erop dat de verkregen goedkeuring op maat was, gebaseerd op het specifieke ontwerp en testen voor dit schip. Eenmaal goedgekeurd, werden de composieten snel gebouwd. De finale structuur — aangeduid als een sundeck — gebruikte meer dan 1.000 vierkante meter hars-geïnfuseerde composietpanelen, verbonden met tabbing en bonding.

Bünker zegt dat de scheepswerf nu geïnteresseerd is in meer te doen. “Ze hebben veel kennis opgedaan en het heeft hun gedachten geopend over wat mogelijk is.” De twee bedrijven hebben diverse andere projecten in uitvoering. SAERTEX is ook leverancier voor het Duitse nationale AERONAUT-project, dat streeft naar vermindering van windweerstand/optimalisatie van luchtstroom rond scheepssuperstructuren om brandstofverbruik en broeikasgasuitstoot te reduceren. “Voor dit project werken we aan het toevoegen van een windscherm/spoiler aan het dekhuizen van een ander binnenvaartschip,” legt hij uit. “De onderdelen zijn kleiner versus het sundeck, maar de regulaties eisen hetzelfde werk om equivalentie met staal voor dit nieuwe ontwerp aan te tonen. Dit is een van de redenen dat we ook het werk in FIBRESHIP en RAMSSES steunen, die een composiet-specifiek en fast-track goedkeuringsproces willen creëren dat gebruikt kan worden voor een veel snellere kwalificatie.”