Preventief testen? Verstaging onder spanning

Geschreven door Erik de Jong en Erik Snel

Gepubliceerd: 16 juli 2018

Geschreven: 16 juli 2018

Laatst bijgewerkt: 16 juli 2018

Hits: 1290

Dit artikel is tot stand gekomen als co-productie van het tijdschrift Zeilen en het ZeilersForum

Volgens de officiële richtlijn dien je een verstaging eens in de 15 jaar te vervangen. Sommige verzekeraars eisen zelfs eens per 10 jaar. Maar wat als de verstagng op het zicht er nog goed uit ziet. Techneut en fanatiek zeiler Erik Snel en jachtontwerper Erik de Jong bedachten dat zoiets ook anders moet kunnen. Kun je verstaging ook testen zonder het kapot te trekken?

`Iedere 10 jaar vervangen’ staat er op het verlanglijstje van enkele verzekeringsmaatschappijen. Is dat daadwerkelijk noodzakelijk? In de beroepsvaart vervangt men vrijwel nooit iets preventief. De schipper laat uitrusting testen en indien goed bevonden mag het nog een tijdje blijven. Gaat het onderdeel tijdens de test kapot, dan wordt het alsnog vervangen.

Waarom passen we een dergelijk standpunt niet ook toe in de pleziervaart? Ook jachtschippers hebben te maken met een budget en zijn zuinig met hun geld. Bovendien is het logischer om de uitrusting te beoordelen op kwaliteit, in plaats van deze ‘zomaar’ te vervangen. Zo’n aanpak is niet alleen goed voor de portemonnee, maar ook voor het milieu.

VEROUDERING VAN KABELS
Veroudering van de verstaging – staalkabels – vindt plaats op verschillende manieren. De eerste is beschadiging. Dit kun je er vaak al uitpikken door goed te kijken. Haarscheurtjes, knikken, losse draden of verbogen onderdelen zijn eenvoudig te zien. Deze visuele controle zou onderdeel moeten zijn van goed onderhoud. Dit is het makkelijkste uit te voeren als de mast plat ligt, maar kan ook zeker met staande mast worden gedaan. 
De tweede manier van veroudering is overbelasting. Dit zie je niet in één oogopslag, maar je kunt het wel meten, omdat overbelasting leidt tot blijvende rek (zie kader). Soms voel je dat tijdens het zeilen aan. Voelt het alsof je tuigage ineens wat losser staat? Dit kan komen doordat een of meerdere stagen langer zijn geworden door overbelasting. 
De derde vorm van veroudering is vermoeiing: herhaalde belasting en ontspanning. Daardoor verzwakt het materiaal, totdat het uiteindelijk breekt. Buig maar eens een paperclip een aantal keer heen en weer totdat hij breekt. Vermoeiing is nauwelijks te meten.

MOEILIJK TE TESTEN

Beschadigingen en overbelasting kun je meten door de verstaging te testen op sterkte en rek in een trekbank. In theorie kun je de vermoeiing ook meten. Daartoe worden reksensoren op de verstaging geplakt. Deze sensoren zijn kostbare en ook kwetsbare stukjes techniek, maar ze verstrekken soms erg waardevolle informatie. Echter, een betrouwbaar systeem dat rek registreert en dat omzet naar vermoeiingbelasting is  hoogstwaarschijnlijk kostbaarder dan het preventief vervangen van de volledige verstaging. Een goede reden om te vervangen dus.

ZWAAR BELAST
Een interessante vraag is: kun je de kans op schade door vermoeiing berekenen? Ondanks de complexe berekeningen en de vele variabelen stellen De Jong en Snel vrij eenvoudig een uitkomst te kunnen vinden. Hun theorie: als je een gedegen usecase kunt opstellen waarin belasting en frequentie van de belasting zijn opgenomen, kun je daadwerkelijk iets zeggen over vermoeiing. De uitkomst kan flink variëren, afhankelijk van de praktijkfactoren waarmee je rekening moet houden.

De kabels, die relatief het zwaarst worden belast en daardoor gevoelig kunnen zijn voor vermoeiing, zijn die van het onderwant (de eerste diagonalen: D1’s). Die krijgen het met name hoog aan de wind en zwaar gereefd zwaar te verduren, als de belasting in het onderste deel van de mast het grootst is. Het topwant en de eventuele tussenwanten staan bloot aan minder belasting. Het voorstag met een rolfok er omheen valt moeilijk te berekenen. Zeker is dat juist daar grote belasting op staat, omdat je er ook dwars aan trekt. Uitgaande van een standaard boot moet je het voorstag-in-roller na ongeveer 30.000 mijl vervangen. Het onderwant na ongeveer 20.000 mijl hard aan de wind zeilen met flinke golven. De meeste boten komen daar in hun leven niet eens. Alle andere wanten en stagen zien niet voldoende belasting om je zorgen te hoeven maken over vermoeiing.

ZWAKSTE SCHAKEL
Bij vervanging van de verstaging blijven wantspanners, ankerplaten in de mast en toggles op de wantputtingen meestal zitten. De nieuwe verstaging wordt dan op de oude hardware gezet. Terwijl het juist de hardware is die het meest kapotgaat en niet de stagen of de aangewalste terminals. Eigenlijk is het dus logischer om spanners, toggles en ankerplaten te vervangen in plaats van de kabels zelf. 

TEST
We testen twee sets verstaging die de visuele inspectie ruimschoots door komen. De ene set, van de Victoire 34, is zo’n tien jaar oud. Het voorstag uit deze set is uit elkaar gedraaid door meerollen van het val. De tweede set, van een Sigma 41, is in ieder geval tien jaar oud. Ter referentie wordt ook de vervanger van het beschadigde Victoire-voorstag op de trekbank gelegd. Het nieuwe voorstag is een exacte kopie van de oude en is beschikbaar gesteld door tuiger CS Rigging. Aan het eind van de testrondes voeren we op het beschadigde voorstag nog een destructieve test uit, om erachter te komen hoeveel het stag heeft ingeboet aan sterkte door de beschadiging. 

BREEKSTERKTE EN REKGRENS
De meeste stagen zijn 7 millimeter compacted strand roestvaststalen kabels met een minimale breeksterkte van 4,9 ton. Minimale breeksterkte wil zeggen dat de kabelfabrikant garandeert dat er bij die belasting geen breuk op zal treden. Voor het de minimale breeksterkte bereikt, treedt er een zodanige hoeveelheid rek op, dat het stag permanent langer wordt (zie kader en grafiek). Een stapje lager ligt de zogenoemde rekgrens. Voor het 7 millimeter compacted strand stag ligt die op minimaal 2,9 ton. Het is belangrijk om te allen tijde onder de rekgrens te blijven, omdat daarboven permanente vervorming optreedt en er geen sprake meer is van non-destructief testen.

WERKBELASTING
De werkbelasting is de helft van de minimale breeksterkte. In dit geval dus 2,5 ton. In theorie kun je tijdens het zeilen belastingen tegenkomen die even groot zijn als de veilige werkbelasting. In deze test gaan we tot 110 procent van deze veilige werkbelasting. Dat ligt nog onder de rekgrens van het materiaal, waardoor er bij een kabel in goede staat geen kans is op blijvende schade. Is de kabel beschadigd, dan zal zich dat uiten in meer rek dan gebruikelijk. 

SPANNEN
We spannen de stagen één voor één. Eerst spannen we tot 10 procent van de veilige werkbelasting om de lengte te meten. Daarna spannen we tot 110 procent van de veilige werkbelasting en meten we nog eens om te weten hoeveel de kabel rekt. Vervolgens ontspannen we de kabel weer tot 10 procent om te meten of de kabel blijvend gerekt is.

THEORIE: REK, VLOEI EN BREUK
Een rvs kabel heeft een breeksterkte. Als je er een bepaalde spanning op zet, breekt de kabel. Tussen een kabel zonder spanning erop en een gebroken kabel zitten diverse fasen. Om de mechanische eigenschappen van de kabel inzichtelijk te maken zetten we spanning af tegen verlenging in een diagram.

Om het begrijpelijk te houden een vereenvoudigde weergave. Een kabel kan elastisch vervormen. Je trekt eraan met een bepaalde spanning, waarna hij bij ontspanning terugkeert naar dezelfde lengte. De grens van die elastische vervorming noemen we de elasticiteitsgrens (A) de rekgrens ligt daar een fractie onder. Zet je meer spanning op de kabel dan zal het materiaal plastisch vervormen en treedt er permanente verlenging op. Eerst vloeit het  materiaal – bij rvs is die fase minimaal – en dan verstevigt het materiaal tot de maximale treksterkte (B) is bereikt. Daarna komt theoretisch nog de  breeksterkte. In de praktijk is de breeksterkte die in de materiaaldocumentatie wordt genoemd, hetzelfde als de treksterkte. Een ontwerper zal altijd kiezen voor een kabel waarvan de elasticiteitsgrens nooit zal worden overschreden bij het te verwachten gebruik.Blijvende rek kan twee dingen betekenen: of het stag is nooit echt belast geweest, waardoor deze zich nog moet zetten, of het stag is  overbelast geweest of onzichtbaar beschadigd (denk aan een geknapte draad in de kern) waardoor deze meer rekt.

TESTRESULTAAT

Tijdens de test van de zeventien kabels breekt er één stag voordat we in de buurt zijn van de veilige werkbelasting. Dit stag brak niet in op de draad, maar op de toggle die over de wantputting zit. Aan de schade te zien was deze toggle al behoorlijk ingescheurd. Ondanks een zorgvuldige visuele inspectie hebben we dat niet opgemerkt. De toggle brak bij een belasting van 2127 kilo, maar had minimaal 4900 kilo moeten kunnen hebben. Een breuk als deze op zee kan je de mast kosten. Twee andere stagen geven (veel) meer rek dan de rest van de kabels. Het gaat hier om het nieuwe voorstag die we als referentie gebruiken, maar die nog nooit aan boord van een boot gebruikt is. Dit stag was nog niet eerder belast geweest en moest zich dus nog zetten. Hetzelfde geldt voor het achterstag van de Sigma 41. Dit is niet meer dan een trimstag en de relatief grotere rek zou kunnen worden verklaard door het feit dat het stag nooit echt een zware belasting heeft gehad. Deformaties in de vorm van knikken en beschadigingen die we in terminals hebben gespot, blijken geen effect te hebben op het stag binnen het bereik van de veilige werkbelasting. Het beschadigde voorstag hebben we in eerste instantie belast tot 110 procent van de veilige werkbelasting: op 2950 kilo. Dit stag gaf niet meer rek dan de andere stagen. Daarna hebben we het stag  aangetrokken totdat deze kapot ging; hij brak bij 5180 kilo. Volgens de specificaties is de minimale breeksterkte van een 8 millimeter kabel 5040 kilo. Van een verzwakking is in dit geval dus geen sprake. 

WAT VINDT DE PROFESSIONAL
We vroegen tuigerij CS Rigging om commentaar. CS Rigging heeft voor controle van gebruikte kabels een Röntgenapparaat tot zijn beschikking. “Wij vinden het een goed initiatief dat het concept van preventief vervangen van verstagingen wordt onderzocht. We zijn het grotendeels eens met de  bevindingen. Echter hebben we wel kanttekeningen op het gebied van vermoeiing. Uit ervaring weten we dat elke situatie anders is en dat vermoeiing op vele manieren zijn intrede kan doen, geen enkel stag uitgezonderd. Denk aan zaken als onjuiste masttrim, ongemerkt pompen in de haven of continu  kansen van de voorstag door te weinig spanning. Versnelde slijtage door vermoeiing is het gevolg. Daarnaast willen ook de spanners en backing plates benoemen, omdat deze samengaan met de verstaging. Wij vervangen de spanners eigenlijk altijd mee. Backing plates en andere hardware  controleren we goed op haarscheurtjes en vervangen we indien nodig. Wil je liever het vervangen van de verstaging uitstellen, dan raden we aan om de mast zeer zorgvuldig te (laten) controleren. Wanneer je dit door deskundigen laat doen, krijg je vaak een inspectierapport met de bevindingen. Zorg er daarnaast voor dat de mast goed getrimd is. Dit is niet alleen goed voor de levensduur, maar ook voor de performance van het schip.”

CONCLUSIE
Is dit een goed alternatief voor preventieve vervanging? Zoals aangegeven valt vermoeiing niet te meten. Ga je uit van het resultaat van de genoemde usecase, dan valt een groot deel van de verstaging af vanwege de aard van de belasting. De voorstag en het onderwant zijn, laten we zeggen, de hoofdverdachten. De test heeft een zwakke plek in een van de stagen aangetoond en heeft laten zien dat de rest van de verstaging nog meer dan voldoende sterkte heeft om zijn functie aan boord te vervullen. 
Erik Snel: “Voor mij is de test zeer waardevol geweest. De gebroken toggle zou met grote waarschijnlijkheid op een tocht op zee gebroken zijn en dan zou de mast bijna zeker overboord zijn gegaan. Ik schrok daarvan. De resterende sterkte van het beschadigde voorstag was nog zo groot dat je daar rustig mee door had kunnen zeilen. Toch zou ik die een volgende keer weer vervangen;  eenmaal beschadigd is het goed zeemanschap om er niet meer op te vertrouwen. Mijn vertrouwen in de rest van de verstaging is door de test weer volledig. De belasting op 110 procent van de veilige werkbelasting zonder dat de verstaging een krimp geeft is zodanig hoog dat deze in de praktijk op een boot nooit voor zal komen.

Liebelei deel 3 - Boot total-loss?

Geschreven door Frankrijk, redactie door ilCigno

Gepubliceerd: 26 april 2018

Geschreven: 17 april 2018

Laatst bijgewerkt: 27 april 2018

Hits: 1508

Dit artikel heeft betrekking op de reis over de Stile Oceaan van Valparaisom (Chili) naar Brisbane (Australie). Dat is nogal een tijdspanne die ik hier ga beschrijven, maar gelukkig heb ik tussendoor nieuwsbrieven verstuurd waarnaar ik voor een groot gedeelte gemakshalve verwijs. Helaas zijn al die nieuwsbrieven zonder foto's vanwege het feit dat ik steeds via de satelliet moest communiceren. Om dat toch een beetje goed te maken, voeg ik hier een paar foto's in.

Het eerste eiland dat ik aandoe is Robinso Crusoe eiland, ongeveer 400 NM uit de kust vanaf Chili:

foto 1 - Robinso Crusoe eiland

De foto is genomen vanaf het uitkijkpunt, waar de hoofdpersoon van het bekende boek vier jaar lang dagelijks stond uit te kijken of er een schip zou passeren.

Dit gedeelte van het verslag gaat echter vooral over wat er kapot ging onderweg, voordat ik aan Nieuw-Zeeland aan de reparaties begon. Omdat ik inmiddels alweer zo'n 1.200 NM naar Brisbane gezeild heb, kan ik ook iets vertellen over de kwaliteit van het herstel.

Aspirant vertrekkers moeten zich wel afvragen of ze dit verhaal willen lezen 😊.

 Foto 2 - Mangareva

Foto 3 - De motu's van Hao ( kleine eilandjes langs het koraalrif )

Eenmaal in Frans-Polynesie had ik al m'n zeiltape op het grootzeil zitten. Na 30.000 NM had het zeil vooral kleine scheurtjes en gaatjes, waarvan ik bang was dat het verder zou scheuren. Gelukkig vond ik op het eiland Hao medezeilers die een professionele naaimachine aan boord hadden. Op de vraag 'zullen we dat grootzeil van jou een beetje opknappen' ging ik maar wat graag in. En zo zeilde ik met een aan alle kanten gerepareerd en verstevigd zeil de 600 NM naar Tahiti. Maar onderweg begon m'n grootzeil het opnieuw te begeven. De ene scheur na de andere volgde elkaar op, waardoor ik uiteindelijk dubbel gereefd Tahiti bereikte, simpelweg omdat de rest van het zeil onbruikbaar was geworden. Ook de genua was al onbruikbaar doordat de rolautomaat kapot was. Dus zeilde ik vrolijk met m'n fokken, die ik aan de tweede voorstag hijs.

In Tahiti ben ik onder in de bakskist gedoken om m'n vorige en 20 jaar oude grootzeil (dat daar al acht jaar lag!) eens te inspecteren. Dat was ongeveer in een zelfde slechte staat als het actuele zeil. Dus de zeilmaker maar eens gebeld. Die zag geen mogelijkheid op korte termijn een nieuw zeil te leveren, echter na inspectie van het oudste grootzeil had hij wel vertrouwen dat hij dat zeil nog wat op kon lappen. Daarmee zou ik daarmee Nieuw-Zeeland, een slordige 1.600 NM zeilen "waarschijnlijk" wel halen. Zelfklevend zeiltape was op Tahiti niet te krijgen, dus nam ik m'n toevlucht tot meerdere rollen ducktape, just in case.

En ik haalde Nieuw-Zeeland inderdaad, maar vraag me niet hoe erg het grootzeil toegetakeld was, rijp voor de vuinisbak dus.

Maar wat een waanzinnig mooi land is dit:

foto 10 - Nieuw-Zeeland

foto 11 - Bergmeren in Nieuw-Zeeland

In Opua, Nieuw-Zeeland liet ik de boot snel op het droge plaatsen omdat er nog wat schade aan het roer was. Dit was het gevolg van een voorval dat me bij Mangareva, Frans Polynesie, overkwam. Hier heb ik alle geluk van de wereld gehad, want het rif was echt vlakbij...

VIDEO

Ofschoon ik mijn boot nu inmiddels al een aantal keren tussen koraalriffen doorgeloodst heb, blijf ik het een doodenge bezigheid vinden. In de periode dat ik in Frans-Polynesie was zijn er maar liefst vier zeilboten op een rif gelopen en als verloren beschouwd!

En zo kom ik aan de expliciete vraag die Timo mij stelde toe, om wat meer te vertellen over de reparaties die ik in Nieuw Zeeland uitgevoerd heb. Nou, ga er maar even voor zitten, want dat is nogal een lijst. Laura Dekker deed tijdens haar wereldreis vanaf Nieuw-Zeeland in een interview de uitspraak  "dat alle boten op dit punt aangekomen zo ongeveer total-loss zijn". Beoordeel zelf aan het eind van het verhaal maar in hoeverre ze daar gelijk in heeft.

Voor de de duidelijkheid: tot op heden heb ik al het werk aan m'n boot zelf uitgevoerd en dat blijft normaal gesproken ook zo. Al doe ik uiteraard wel een beroep op de expertise van gespecialiseerde bedrijven voor bijvoorbeeld laswerkzaamheden, het draaien van lagers, en dergelijke.

Goed, na een paar dagen rust begin ik. Allereerst de electronica. Mijn Simrad TP32 gaat de vuilnisbak in, die had al in Patagonie vocht binnen gekregen en ik bestel dus maar een nieuwe. Op het Alibaba-schakelpaneel zijn twee schakelaars die afgebroken. Ik monteer in plaats daarvan maar nieuwe losse schakelaars. De kompasverlichting deed niets meer, maar na het plafond gedemonteerd te hebben vind ik het euvel: slechts een los draadje.

Opua, Bay of Islands, is in Nieuw Zeeland een super plek om je boot te onderhouden. Echt alle denkbare bedrijfjes op het gebied van bootonderhoud en reparatie zitten hier bij elkaar. Eerder in de tekst had ik al gewezen op de kapotte electronica, omdat het in Nieuw-Zeeland ook nog eens goedkoop en tax-free is, koop ik in één keer een nieuwe MPPT laadregelaar, een omvormer, een 220V oplader en een nieuw verlengsnoer. Vervolgens geniet ik van het monteren en het functioneren van nieuwe spulletjes 😎.

Maar er is nog veel meer. Van voor naar achter:
De kapotte fokroller en kop (Facnor) demonteer ik en neem ik mee naar een gespecialiseerd bedrijf. Zij demonteren het geheel en laten me zien dat ik toch maar het beste een nieuwe kan kopen. Dat advies volg ik op.

De navigatieverlichting links en rechts van de preekstoel die ik in Valparaiso nog vervangen had heeft opnieuw de geest gegeven. Ik monteer nieuwe units (de zoveelste!). Oh, had ik maar naar ZF geluisterd en een driekleuren toplicht genomen.

Op de mast heeft de las van het spinakeraanhaakpunt het begeven. Die moet eraf, maar hoe? Ook de professionals geven aan dat een stukje van het profiel op de mast wegslijpen de enige manier is om de slede van mast af te laten glijden. Met pijn in m'n hart volg ik dat advies op.

De popnagels van de winch en de giekverbinding zitten los, dus die vervang ik. Ook de reeflijnen beginnen behoorlijk door te schavielen, dus die vervang ik ook. Net als de kraanlijn trouwens. De grootval en spival kan ik nog wat inkorten.

Een bezoek van de zeilmaker levert de bestelling van een nieuw grootzeil op en ook zullen zij de volstrekt vergane bimini vervangen. De lekkages die op allerlei plaatsen optreden ben ik spuugzat. Het water blijft komen en ook nu ga ik weer met Sikaflex in de weer om naadjes opnieuw af te smeren. Ook stel ik de dakluiken strakker af. 

Dan is de motor toe aan de grote beurt. Best leuk werk, tot het olie-opzuigpompje uit elkaar valt. M'n kleding met afgewerkte olie erin gooi ik maar weg. En eindelijk vervang ik de goedkope bilgepomp door een meer professionele met terugslagklep.

Nog meer:
De rollagers van de grootschootwagen hadden het begeven, ik laat nieuwe kunstof rolletjes draaien. De bakboord kikker is losgekomen, dus even vastzetten. De achterstagspanner blokkeert volledig. Ik neem 'm uit elkaar en er blijkt een borgpal afgebroken te zijn. Ik monteer het geheel terug zonder de borgpal.

Het kroonwiel van de Mr. Vee windvaanstuurinrichting was verloren gegaan. Dit is dus een mooi moment om de hele windvaan eens goed onder de loep te nemen en te reviseren.

En naar beneden:
Bij het uit het water tillen van de boot demonteer ik direct het roer. Het onderste lager heeft teveel speling en ook is de onderkant van het roer zwaar beschadigd bij het aan de grond lopen. Voordat ik aan de reparatie begin laat ik het roer goed drogen en dan breng ik het met epoxy weer mooi in vorm. Gelijk ook maar even een niet gebruikte zoutwater-inlaat weghalen en met epoxy en glasvezel opvullen. Uiteindelijk vijf lagen primer op de reapartieplekken en dan de antifouling. Laat de liftwagen maar komen!

En terwijl ik het grootste deel van deze tekst op weg naar Brisbane typ, bedenk ik me dat ik de ankerwinch vergeten ben los te nemen en te smeren. Met hamer en hefboom op het voordek constateer ik dat de winch echt muurvast zit. Lastig, ik toch echt overal wil ankeren langs het groot barriere rif. Zie hier alweer m'n eerste klusje in Brisbane.

Economisch gezien heeft Laura Dekker waarschijnlijk gelijk. Dagwaarde minus restwaarde was, denk ik, hoger dan de reparatiekosten. Gelukkig ken ik aan m'n bootje een hele grote emotionele waarde toe 😘.

Tijdens de 1.200 NM zeilen op weg naar Brisbane voldoet het nieuwe grootzeil prima. Alle apparatuur werkt weer en eenmaal in Brisbane bestaat mijn kluslijst slechts uit wat klein onderhoud, en de ankerwinch natuurlijk.

Frank