Achter de schermen bij de ontwikkeling en tests van Cosmos (YN 19480), het grootste Heesen jacht ooit

In de afgelopen 40 jaar heeft Heesen een reputatie opgebouwd met het bouwen van geavanceerde superjachten die grensverleggend waren in hun design, snelheid en efficiency. Van het beroemde recordjacht Octopussy tot meer recente jachten als Galactica Star, Galactica Supernova en Home: Heesen in Oss blijft toonaangevend met baanbrekende superjachtprojecten.

Het nieuwste project in dit indrukwekkende portfolio is Cosmos, een aluminium superjacht van 80,7 meter dat opnieuw de lat hoger legt. De topsnelheid is berekend op bijna 30 knopen en de efficiënte kruissnelheid bedraagt ruim 20 knopen. Grensverleggende waarden in het segment van grote aluminium jachten. Cosmos haalt deze prestaties dankzij een doorontwikkelde Fast Displacement Hull Form (FDHF), in combinatie met slimme innovaties en een geavanceerde aandrijflijn. Hoewel de kiellegging later dit jaar in mei zal plaatsvinden, is dit niet het begin van het project. Inmiddels heeft de engineering afdeling van Heesen al uitzonderlijk veel ontwerp- en testwerk verricht.

Het ontwikkelings- testtraject bestond uit meerdere fases. Te beginnen met het basisontwerp van de romp, gevolgd door uitgebreide CFD-computersimulaties en fysieke tanktests van een schaalmodel, tot en met het ontwerp van de propellers en het roer. Voor dit werk heeft Heesen niet alleen gebruik gemaakt van de expertise van haar eigen ontwerp- en engineeringafdeling, maar ook van de jarenlange partners Van Oossanen Naval Architects en de aandrijfspecialisten van Rolls-Royce.

De eerste fase was de ontwikkeling van de FDHF-romp, waarbij het belangrijk was dat Cosmos niet alleen optimaal kan profiteren van de efficiency- en snelheidsvoordelen van dit ontwerp, maar ook dat het jacht haar intrinsieke stijfheid behoudt. Een forse uitdaging omdat Cosmos geheel uit aluminium is opgetrokken, om de door de klant gewenste maximale snelheid van bijna 30 knopen te kunnen halen. De oplossing vond Heesen in de Backbone® constructie: dit ontwerp biedt de vereiste stijfheid, zonder toevoeging van extra gewicht dat de prestaties negatief zou beïnvloeden. Een ontwerp dat zo succesvol is gebleken, dat Heesen de Backbone® inmiddels heeft gepatenteerd.

Voor de fysieke tanktests in de Wolfson Unit in Southampton werd een 3,7 meter lang schaalmodel gebouwd. Nadat de eerste gegevens over hydrodynamica, weerstand en snelheid waren verzameld, is het model voorzien van radiografische besturing en elektrische aandrijving, om tijdens de vaart de verschillende buigkrachten in de romp te kunnen meten en het Backbone®-concept te testen. Dat leverde waardevolle gegevens op voor het optimaliseren van constructieontwerp en het bouwproces.

Voor zo’n groot aluminium jacht is het vooral belangrijk om de echte krachten te kennen die door de zee op de romp werken. Niet alleen om te voldoen aan de eisen van Lloyd’s Register, maar om deze te overtreffen, en een jacht te bouwen dat bestand is tegen de hoogst denkbare belastingen.

Door de toepassing van een FDHF-romp en de Backbone®-constructie voor zo’n groot aluminium jacht, is het noodzakelijk om de kiel iets dieper te leggen. Dit levert juist ook weer voordelen op. Door de iets grotere diepgang heeft Project Cosmos een zeer lage blokcoëfficiënt. Dit betekent dat het onderwaterschip erg slank is met mooie verticale lijnen ter hoogte van het achterschip, voor een optimale waterstroom richting de schroeven. Dit resulteert niet alleen in verbeterde prestaties, maar ook in een hogere efficiency, waardoor er snel kan worden gevaren met een relatief laag brandstofverbruik.

Het verfijnen van het schroefontwerp is de specialiteit van de ingenieurs van Rolls-Royce. Bij Cosmos zijn schroef en roer geïntegreerd in één unit – de Promas – voor een nog hogere hydrodynamische efficiency.

Rolls-Royce-ingenieurs begonnen het ontwikkelingsproces met het verzamelen van CFD-data over de waterstroom richting de schroef. Toen begon het ontwerpproces met eigen software: verschillende varianten van het schroef- en roerontwerp zij uitgeprobeerd voordat de optimale oplossing werd gevonden.

Met een 1:11 schaalmodel van de Promas zijn vervolgens tanktests gehouden in het Rolls-Royce Hydrodynamic Research Center (HRC) in Kristinehamn, Zweden. Met die resultaten is het Promas-ontwerp niet alleen verfijnd voor de gewenste snelheid en efficiency, ook werden potentiële problemen met cavitatie geëlimineerd. Met cavitatie wordt de vorming van luchtbellen bedoeld in de waterstroom rond en achter de schroef. Met name bij hoge snelheden kan dit gevolgen hebben voor de prestaties, maar ook sterke geluiden en trillingen veroorzaken. Een belangrijke factor voor elk superjachtproject, maar al helemaal voor een jacht met een beoogde topsnelheid van bijna 30 knopen. Cavitatieproblemen werden geïdentificeerd en geëlimineerd door het roerontwerp aan te passen. Uiteindelijk presteerde de Promas bij tests boven verwachting.

Project Cosmos krijgt variabele schroeven met verstelbare schroefbladen. Hiermee haalt het jacht zowel indrukwekkende kruissnelheden van meer dan 20 knopen, als ook een topsnelheid van bijna 30 knopen – een aanzienlijke prestatie voor een superjacht van 80 meter. Inmiddels is het rompontwerp voltooid, de engineeringfase afgerond en het aandrijfsysteem doorloopt de laatste testfasen. Nu al is Cosmos een mijlpaal voor Heesen en alle betrokken teams.

“Project Cosmos is baanbrekend – niet alleen voor Heesen, maar voor de hele aluminium jachtbouw in het algemeen”, zegt Arthur Brouwer, CEO van Heesen. “Zowel de techniek als de prestaties zijn grensverleggend. Dit 80 meter project is niet alleen ontworpen om bijna 30 knopen te kunnen halen, maar ook om efficiënt 20+ knopen te kunnen varen. Met de oplossingen die we hebben bedacht om aan al deze eisen te voldoen, hebben we de lat in de superjachtwereld opnieuw hoger gelegd – net zoals Heesen dat de afgelopen 40 jaar heeft gedaan.”