Innovaties in vezelkabels (fiber ropes) voor diepzee hijsen

Stel je voor: je hangt een paar ton aan een stuk touw boven een gat van 3000 meter diep. In de Noordzee, op een olieplatform, of misschien wel midden in de Atlantische Oceaan.

Je wilt niet dat dat touw knapt. Vroeger had je dan alleen maar staalkabel.

Zwaar, roestig, en een enorme spring in de rug als het misgaat. Tegenwoordig kijkt iedereen in de offshore-wereld naar vezelkabels. Die zien eruit als een dik, zacht touw, maar ze zijn sterker dan staal en veel lichter. Dit is geen toekomstmuziek meer; dit is wat er nu gebruikt wordt op de zwaarste klussen.

Wat zijn vezelkabels eigenlijk?

Een vezelkabel, of fiber rope, is in de basis een dik touw dat bestaat uit duizenden dunne draadjes. Die draadjes zijn gemaakt van supersterke kunststoffen.

De meest bekende is Dyneema. Dat spul is ongeveer 15 keer sterker dan staal, maar het blijft drijven en het roest niet. In plaats van een massieve staalkern heb je hier een constructie van meerdere lagen vezels die samenwerken.

De kern is vaak gemaakt van Dyneema, en daaromheen zit een beschermende mantel die het touw beschermt tegen schuren en UV-licht.

Je hebt ze in allerlei soorten. De klassieker voor zware hijsklussen is een zogenaamde 'parallel lay' kabel. Hierbij lopen de draden parallel aan de lengte van het touw, wat de kracht perfect verdeelt.

Ze zijn er vanaf een diameter van 20mm tot wel 150mm of meer. Een kabel van 60mm kan makkelijk een last van 300 ton tillen.

Dat is absurd veel voor een touw dat je met een paar man kunt optillen.

Het is alsof je een rubberen bandje van de supermarkt ombouwt tot een hijskabel.

Waarom gebruiken we ze in de diepzee?

Het grootste voordeel is het lage eigen gewicht. Op een heavy-lift schip is elke kilo die je aan dek hebt, een kilo die je minder aan lading kunt meenemen.

Een staalkabel van 500 meter diepte kan zo’n 15.000 kilo wegen. Een Dyneema-vezelkabel voor dezelfde klus? Misschien 2.500 kilo.

Je bespaart dus 12.500 kilo aan gewicht. Dat betekent dat je schip stabieler is en meer lading kan vervoeren. Bovendien is het veel makkelijker te hanteren.

Je kunt een kabel van 5 ton met een paar man en een haspel verplaatsen. Dat scheelt enorm in mankracht en tijd.

Een ander groot ding is de elasticiteit. Staalkabel is stijf. Als er iets misgaat, bijvoorbeeld als de kraan schokt door een golf, dan gaat de energie direct in de kabel zitten. Dat kan betekenen dat alles breekt. Een vezelkabel heeft een beetje rek.

Het werkt als een gigantische vering. Die energie wordt opgevangen door het touw zelf.

Dat maakt het liften in ruwe zee veel veiliger. Het voorkomt piekbelastingen die constructies kunnen beschadigen. Je hangt letterlijk je lading aan een gigantisch elastiek.

Hoe werkt het en wat zijn de nieuwste snufjes?

De werking zit 'm in de structuur. Je hebt een kern van vezels die de trekkracht opvangen.

Om die kern zit een mantel. Die mantel is belangrijk. Hij moet het touw beschermen tegen schuren over de rand van de kraan of de bodem van de zee.

De nieuwste innovaties zitten hem in die mantel en de coating. Er zijn nu speciale mantels die gemaakt zijn van materiaal dat nauwelijks slijt, bijvoorbeeld een mengsel van polyester en aramide.

Die kunnen wel 10.000 draaien over een sheave (een katrol) meegaan zonder stuk te gaan.

Een andere gave ontwikkeling is de toevoeging van sensoren. Tegenwoordig kun je een vezelkabel kopen met ingebouwde optische vezels. Die meten de rek in het touw terwijl je aan het hijsen bent. Op een scherm in de kraanpost zie je precies wat de spanning is, niet alleen op de kraan, maar over de hele lengte van het touw.

Als er ergens een beschadiging zit of als de belasting te hoog wordt, krijg je meteen een seintje. Dit heet 'Structural Health Monitoring'.

Je weet dus zeker dat je veilig bezig bent, zonder te gokken. Ook de coatings zijn verbeterd. Vroeger had je vaak een teflon-achtige coating.

Nu gebruiken ze speciale waterafstotende en smerende coatings. De kabel wordt als het ware ingevet.

De grootste innovatie: HMPE (High Modulus Polyethylene)

Dit voorkomt dat er zout en zand in de vezels gaat zitten, wat de levensduur aanzienlijk verlengt. Sommige kabels zijn nu na 15 jaar intensief gebruik nog steeds goedgekeurd voor gebruik. Dat is bij staalkabel ondenkbaar; die heb je na 5 jaar weggegooid vanwege roest.

De ster van de markt is Dyneema, een merknaam voor HMPE. Dit materiaal is zo sterk dat je er een pantser van kunt maken.

In de scheepvaart gebruiken we het voor de kern van de kabels. Er is nu een variant, 'Dyneema Force Multiplier Technology', die de sterkte nog verder opschroeft. Hiermee kunnen kabels gemaakt worden die 20% lichter zijn dan de vorige generatie, terwijl ze even sterk blijven. Voor een vergelijking tussen staalkabel en Dyneema bij een klus waarbij je 500 meter diep moet hijsen, scheelt dat een hoop ruimte op het dek.

Welke soorten zijn er en wat kosten ze?

Er zijn grofweg drie types die je in de offshore ziet, waarbij je voor de zwaarste klussen altijd kiest voor de beste leveranciers van staalkabels voor zware offshore kranen. De 'All-Purpose' kabel.

Die is voor algemeen gebruik, bijvoorbeeld het liften van boten of materiaal. Dan heb je de 'Heavy-Lift' variant. Die is extra zwaar beschermd en heeft een coating die bestand is tegen chemicaliën, waarbij dagelijkse inspectiepunten voor een heavy-lift essentieel zijn voor de veiligheid. Tot slot heb je de 'Mooring' kabels.

Die zijn niet voor hijsen, maar om schepen vast te leggen. Die zijn vaak wat minder stijf.

Prijzen zijn lastig, want ze hangen af van de lengte en diameter.

Maar om je een idee te geven: een set hijskabels (twee of vier kabels bij elkaar) is een investering. Een basisset voor een lichte klus, zeg 4 kabels van 40mm diameter en 100 meter lengte, zit al gauw op €80.000 tot €100.000. Een zware set voor diepzee-werk, met sensoren en een speciale beschermende mantel (bijvoorbeeld van het merk Samson Rope), kan makkelijk richting de €400.000 gaan.

Dat is duurder dan een staalkabelset, maar ze gaan 3 tot 4 keer langer mee. Je kunt ook kiezen voor 'combi-kabels'.

Dat zijn kabels die half staal en half vezel zijn. De kern is van staal voor de stijfheid, de buitenlaag is van vezel voor de bescherming. Die zijn goedkoper, rond de €150.000 voor een set, maar je mist dan wel het lichte gewicht.

De keuze hangt af van je schip en je klus. Als je vaak moet wisselen tussen verschillende dieptes, is het lichte gewicht van de volledige vezelkabel vaak de investering waard.

De prijs-kwaliteit verhouding

Denk niet alleen aan de aanschaf. Een staalkabel van €50.000 moet na drie jaar vervangen worden.

De vezelkabel van €300.000 gaat makkelijk 10 jaar mee. Tel daarbij op dat je minder brandstof verbruikt omdat je schip lichter is, en dat je sneller kunt werken omdat het touw makkelijker te hanteren is.

Dan verdien je de investering in een paar jaar terug. Bedrijven als Boskalis en Van Oord schaffen niet voor niets alleen nog maar vezelkabels aan voor hun nieuwe schepen.

Praktische tips voor dagelijks gebruik

Als je met deze kabels werkt, zijn er een paar dingen die je echt moet onthouden.

Ten eerste: ze zijn gevoelig voor scherpe randen. Hoewel de mantel sterk is, kan een gescheurde mantel de kern beschadigen.

Controleer de kabel altijd op slijtage voordat je begint. Vooral op de plekken waar de kabel over een katrol loopt of in de haak hangt. Als je een beschadiging vindt die tot de kern gaat, moet je de kabel direct afkeuren. Ten tweede: berg ze goed op.

Vezelkabels houden niet van UV-licht en zout. Als je ze nat en op een hoop gooit, gaat het schimmelen en verrotten.

Gebruik altijd een haspel of een speciale opbergzak. En spoel ze af met zoet water na een klus in de zee. Het klinkt als een open deur, maar het scheurt echt je materiaal op.

Ten derde: gebruik de juiste haak. Een standaard staalhaak is vaak te scherp en te zwaar.

Gebruik haaksoorten die speciaal zijn goedgekeurd voor vezelkabels, zoals een 'spelter haak' met een ronde neus.

Of nog beter: gebruik een 'soft release block' of een speciale shackle die de druk verdeelt. Je wilt niet dat je kabel platgedrukt wordt door de haak. Dat vermindert de sterkte met wel 30%.

En tot slot: vertrouw op de data. Als je een kabel met sensoren hebt, kijk dan niet alleen naar de kraan.

Kijk naar de rek-meter. Als die aangeeft dat de kabel op 80% van zijn breekkracht zit, stop er dan direct mee.

Het fijne van vezelkabels is dat ze een beetje uitrekken voor ze knappen. Dat geeft je een waarschuwing.

Maar wacht daar niet op. Veiligheid gaat voor alles, ook als je met de nieuwste technologie werkt.