Stema Systems brengt met de High Speed Power Winch een bijzondere lier voor de hydrografische industrie op de markt. Het gaat om een compacte lier met een vermogen van 10,7 kilowatt en een maximumsnelheid van twee meter per seconde. Bijzonder is ook de totstandkoming: Stema Systems, Zilvertron en Nidec werkten als één intern team samen. ‘Alleen door elkaar aan te vullen hebben we dit eindresultaat kunnen behalen.’
High Speed Power Winch
- Bijzondere lier door drie bedrijven samen ontwikkeld.
- ‘Bewust gekozen voor gelijkwaardige samenwerking.’
- ‘Voortvarend gegaan dankzij directe en korte communicatielijnen.’
Lier combineert compacte afmetingen met groot vermogen en hoge trekkracht
Stema Systems richt zich op totaaloplossingen voor de hydrografische en geofysische markt. Voorbeelden zijn de meetsystemen Silas en Tune voor nautisch beheer en systemen voor offshore kabeldetectie met seismiek. Hierbij worden sondes met sensoren voortgesleept op een min of meer constante diepte c.q. hoogte boven de zeebodem. Een lier, bevestigd op het dek van het schip, maakt het mogelijk de sonde nauwkeurig op de gewenste afstand van de bodem te houden en in of uit het water te tillen.
Marco van den Berg
Nauwe samenwerking
De High Speed Power Winch is ontwikkeld voor een Belgische klant. De combinatie van een groot vermogen, hoge maximumsnelheid, compacte afmetingen en automatische aansturing maakt deze lier bijzonder. Stema Systems uit Geldermalsen werkte bij de ontwikkeling ervan nauw samen met Zilvertron BV. Co-owner René Jansen: ‘Stema Systems is al zeker tien jaar klant van ons. We hebben ze onder meer geholpen bij de ontwikkeling van de voorloper van de High Speed Power Winch.’
Zilvertron is gespecialiseerd in kleine aandrijftechniek, met vermogens van ongeveer 500 watt tot grofweg 1 kilowatt (kW). ‘De High Speed Power Winch heeft een vermogen van 10,7 kW, dus ver buiten onze vermogensrange. Daarom hebben we Nidec Control Techniques gevraagd mee te denken over de aandrijftechniek voor deze lier’, zegt Jansen. Marco van den Berg, sales engineer drives & motors technology bij Nidec: ‘Wij hebben veel ervaring met lieren voor de theaterwereld en ook veel expertise in de maritieme sector. Belangrijke eisen voor deze lier, zoals compactheid en gewicht, komen overeen met theaterlieren.’
Automatische aansturing
De High Speed Power Winch wordt geheel automatisch aangestuurd. ‘Detecteert de sonde dat de gewenste afstand tot de bodem is bereikt of de bodem te dicht is genaderd, dan kan de software direct ingrijpen en de sonde op de juiste hoogte positioneren’, legt Coen Werner, manager r&d en senior geologist bij Stema Systems uit. ‘Heel belangrijk, want voor de kwaliteit van de meetgegevens is het van belang dat de sonde op een constante hoogte boven de zeebodem wordt voortgetrokken.’
De automatische aansturing is een belangrijk voordeel waarover maar weinig vergelijkbare lieren beschikken. ‘In de hydrografische industrie wordt bij weer en wind gewerkt. Bij een handbediende lier moeten werknemers bij nacht en ontij fysiek op het dek aanwezig zijn om de hoogte te regelen. Dit levert ongemak en ook veiligheidsrisico’s op.’
Snelheid belangrijk
Snelheid is in de hydrografische sector van belang. Om in een bepaald gebied de zeebodem zo nauwkeurig mogelijk in kaart te brengen, varen hydrografische schepen doorgaans via vaste geografische lijnen heen en weer. ‘Aan het einde van zo’n lijn moet het schip draaien, waardoor de snelheid afneemt. De sonde beweegt hierdoor minder snel en zakt dichter naar de bodem. Om dat te compenseren haalt de lier de sonde tijdens het draaien op. Hoe sneller de lier dat kan, hoe sneller het schip kan draaien’, aldus Werner.
‘Sondes heb je overigens in allerlei maten en vormen. Sommige kunnen dankzij een relatief beperkte omvang en laag gewicht relatief eenvoudig door het water worden voortgetrokken. Andere zijn een volledige stellage, waarop meerdere sondes zijn aangebracht en die al snel enkele honderden kilo’s wegen, waardoor ophijsen meer kracht vereist. De lier heeft daarom een maximale trekkracht van zo’n 420 kilo.’
Compacte afmetingen
Ondanks zijn grote trekkracht en hoge vermogen, is de High Speed Power Winch compact: ongeveer 1,2 meter hoog, 1,2 meter lang en 80 centimeter breed. ‘Hij past op een standaard Euro-pallet en is dus eenvoudig met een heftruck of palletwagen te verplaatsen en in een vrachtwagen of zeecontainer te laden’, aldus Jansen.
‘De drie partijen zijn als één team aan de slag gegaan’
De lier maakt gebruik van een AC servomotor voorzien van permanente magneten. Van den Berg: ‘Die biedt één van de hoogst beschikbare vermogensdichtheden. Door voor die motor te kiezen konden we een zo klein mogelijke lier met een zo groot mogelijk vermogen ontwikkelen. Standaard draaistroommotoren, traditioneel veel gebruikt voor lieren, zijn relatief zwaar, waardoor we voor motor en overbrenging op een totaalgewicht van zo’n 225 kilo uitkwamen. Dit voldeed niet aan de wensen van Stema Systems. Door de rem op de motor te plaatsen en een andere reductiekast te gebruiken hebben we het gewicht van de aandrijving tot zo’n negentig kilo weten te beperken.’ Het totale gewicht van de lier blijft daarmee onder 380 kilo.
Kracht en snelheid
Dankzij een slim ontwerp werd ook het vermogen geoptimaliseerd. Jansen: ‘We pakken vermogenswinst door een kegelwieloverbrenging. Die levert een hoger rendement dan de haakse overbrenging met behulp van een wormwielkast. De klant kiest zelf de in zijn geval beste combinatie van kracht en snelheid. Voor een lichte sonde is relatief weinig kracht nodig en kan de kabel met een hoge snelheid opgehaald worden. Voor een zware constructie met meerdere sondes is meer kracht nodig en ligt de maximale snelheid lager.’
De High Speed Power Winch is voorzien van een hoge trommel, waarop de kabel wordt gewikkeld. Die heeft een grotere diameter (tachtig centimeter) en kleinere breedte dan gangbare types. ‘Een bewuste keuze: zo minimaliseren we de hoek waaronder de kabel van de trommel naar de achtersteven van het schip gaat, ook wel de wikkelhoek of fleet angle genoemd. Zo stellen we zeker dat de kabel netjes op de trommel wordt gerold en delen van de kabel nooit over elkaar kunnen komen te liggen’, aldus Jansen.
Expertises samengebracht
De lier is door Stema Systems, Zilvertron en Nidec Control Techniques samen ontwikkeld. Stema voerde het totaalontwerp uit en stuurde de assemblage aan en is verantwoordelijk voor onder meer trommelontwerp en -constructie, ophanging, de keuze voor de overbrenging (haaks in plaats van recht) en overbrengingsverhoudingen, ombouw, kabelgeleidingssysteem en sterkteberekeningen. De basissoftware voor de aansturing heeft Zilvertron ontwikkeld op basis van functieblokken die Nidec heeft voorbereid. Door geen losse programmable logic controller (plc) te gebruiken, maar de software direct in de servo-regelaar te programmeren werd een kostenbesparing gerealiseerd.
‘Nidec was verantwoordelijk voor het motormanagement, terwijl Stema Systems de software heeft gemaakt waarmee gegevens van de sonde worden gekoppeld aan parameters van de lier. Denk aan de plaatsbepaling, de interpretatie van de sensorgegevens en de vertaling hiervan naar de automatische aansturing van de lier. Zilvertron was verantwoordelijk voor de ontwikkeling van de gebruikersapplicatie, waarmee we de gebruikersapplicatie van Stema Systems en het motormanagement van Nidec aan elkaar hebben gekoppeld’, zegt Jansen.
Pepijn Peter
Directe communicatie
De samenwerking kenmerkt zich door directe en korte communicatielijnen. ‘Stema Systems heeft als opdrachtgever veel kennis over de uiteindelijke toepassing van het product. Die is bepalend voor de ontwerpkeuzes die werden gemaakt. Daarom communiceerde Nidec, hoewel door Zilvertron bij dit project betrokken, rechtstreeks met Stema Systems. De directe en korte communicatielijnen hebben ervoor gezorgd dat de samenwerking soepel en voortvarend is verlopen’, aldus Jansen.
‘Door de nauwe samenwerking tussen de drie partijen is het net alsof je met één intern team werkt. Wij hebben de productspecificaties vastgesteld, waarna de drie partijen hiermee als één team aan de slag zijn gegaan. We hebben de klant-leveranciersrelatie bewust losgelaten en gekozen voor een gelijkwaardige samenwerking’, legt Pepijn Peter, directeur van Stema Systems, uit. ‘Iedereen had hetzelfde doel voor ogen: het ontwikkelen van een goed product voor de eindklant. Alleen door elkaar aan te vullen hebben we dit eindresultaat kunnen realiseren.’
Bijna bij de klant
De ontwikkeling van de High Speed Power Winch is nagenoeg afgerond; er is inmiddels een volledig operationeel exemplaar gebouwd, dat uitgebreid wordt getest. ‘We verwachten die op zeer korte termijn te kunnen overhandigen aan de Belgische klant. Voorzien van 350 meter kabel; maximaal kan zo’n 1.800 meter kabel op de trommel worden gerold’, aldus Werner.
Stema Systems, Zilvertron en Nidec gaan de High Speed Power Winch in de toekomst mogelijk verder uitwerken in andere varianten. Daarmee spelen ze dan in op specifieke vragen vanuit de markt. Denk aan een model met een hogere maximumsnelheid, of juist met een hogere trekkracht.
