Hogedrukstralen op grote waterdiepten

Abstract

In de Arabische zee moet HAM (Hollandsche Aanneming Maatschappij) kabels en leidingen over de zeebodem leggen. Hierbij moet een richel van kleimateriaal op 3000 m waterdiepte gepasseerd worden. De steilheid van deze richel is zodanig dat de leidingen breken als deze over de richel gelegd worden. Door deze richel wordt een sleuf gebaggerd om de leidingen in te leggen. HAM is van plan deze sleuf te baggeren met behulp van hogedrukstralen. Bij HAM is tot op heden de kennis niet aanwezig over de invloed van grote waterdiepten op het stroombeeld en de ontgravingscapaciteit van een hogedrukstraal en welke parameters hier invloed op uitoefenen. De achtergrond van deze literatuurstudie is dat vooraf het vermoeden bestond dat de waterdiepte cavitatie onderdrukt en hierdoor de ontgravingscapaciteit van de straal afneemt. Een hogedrukstraal onder water heeft een hoge uitstroomsnelheid. Het omgevingswater heeft geen snelheid. Door dit snelheidsverschil ontstaat een grenslaag waarin wervelstructuren ontstaan. In deze wervels ontstaan drukdalingen als gevolg van plaatselijke snelheidsverschillen. De eerste vorm van cavitatie ontstaat door oververzadiging van de vloeistof met gas door een drukdaling. Een tweede vorm van cavitatie ontstaat als bij een drukdaling de druk in de vloeistof kleiner wordt dan de dampdruk van de vloeistof Hierbij ontstaan respectievelijk gasbellen of dampbellen. In het water bevinden zich volumes onopgelost gas, die zich in kleine krasjes van zwevende deeltjes in de vloeistofbevinden. Deze volumes gas worden cavitatiekernen genoemd. Cavitatie ontstaat door een drukdaling vlak bij deze volumes onopgelost gas. Cavitatie ontstaat bij een cavitatiekern en plant zich voort in de vloeistof Alle onopgeloste volumes gas bij elkaar worden het cavitatiekernenspectrum genoemd. Het cavitatiegetal (0) is de maatgevende parameter voor de hoeveelheid cavitatie die ntstaat in een straal. Bij een stijgend cavitatiegetal daalt de hoeveelheid cavitatie in en straal. Uit de literatuur is geen verband op te maken tussen het Reynoldsgetal, de bovenstroomse turbulentie, het cavitatiekernenspectrum en anderzijds de hoeveelheid cavitatie in een straal. Bij een stijgende hoeveelheid opgelost gas neemt de hoeveelheid cavitatie in een straal toe. Op welke manier de hoeveelheid opgelost gas het cavitatiekernenspectrum beïnvloed is niet bekend. Nadat een goed beeld was verkregen van cavitatie, is de theorie toegepast op de praktijksituatie zoals geschets in de inleiding van deze samnvatting. Bij gebruik van een nozzlediameter van 1 mm en een drukverschil over de nozzle van 180 bar kon niet met zekerheid vastgesteld worden of cavitatie optreedt. Het vermoeden dat de waterdiepte cavitatie onderdrukt werd bevestigd.