Scheepsliften

1. Soorten scheepsliften
1.1. Het hellend vlak
Volgens de wetten van de natuur is er voor het optillen
van een voorwerp, zoals bijvoorbeeld een rotsblok, een
inspanning nodig. Die wetten bepalen ook dat die
inspanning altijd even groot blijft. Als we nu het
rotsblok langs het schuine vlak omhoog rollen, lijkt dat
ons minder moeite te kosten dan wanneer we het
optillen, maar toch blijft de geleverde inspanning
gelijk. Alleen de methode is anders. Bij het schuine vlak wordt er meer afstand afgelegd en minder
kracht geleverd, terwijl bij een verticale verplaatsing meer kracht wordt geleverd over een kleinere
afstand. Er zijn veel toepassingen van het hellend vlak : de Egyptenaren gebruikten vroeger al
gelijkaardige schuine vlakken bij de bouw van piramides. Maar ook een ploeg of alledaagse dingen
zoals een schaar, een bijl of een deurstop zijn hier voorbeelden van.
De geleverde inspanning of arbeid (W) is gelijk aan de geleverde kracht (F) vermenigvuldigd met de
afgelegde afstand(Δ s) .
W = F x Δs .
Bij een hellend vlak speelt men met deze 2 factoren om de ideale
verhouding te krijgen. Ze zijn recht evenredig met elkaar.
Bij een schuin vlak zijn er ook nog andere krachten in werking, zoals de
hellingkracht (Fh) en de normaalkracht ( Fn ), die beiden onderdeel
uitmaken van de zwaartekracht (Fg) op een hellend vlak met
hellingshoek α. De hellingkracht kunnen we zien als een kracht die
evenwijdig met het schuine vlak gericht is. Bv :Wanneer men de helling
op wandelt, moeten we buiten tegen de wind en de wrijving ook een
kracht leveren tegen de hellingkracht in. Daarom wordt het wandelen
zwaarder. Wanneer men echter van de helling af wandelt, werkt de
hellingkracht mee en gaat het gemakkelijker.
De normaalkracht is de kracht die loodrecht staat op het raakvlak van
het voorwerp met de ondergrond en die gelijk is aan de zwaartekracht.
Deze sluiten elkaar uit, zodat het voorwerp op zijn plaats blijft zoals
beschreven in Newton’s 3de wet1. Deze kracht is mede verantwoordelijk
voor de wrijving van het voorwerp op de helling. De normaalkracht en
de hellingkracht zijn evenredig met de hellingsgraad: bij 90° is de
Newton’s 3de wet: Als een voorwerp een kracht uitvoert op een voorwerp, dan zal dit voorwerp dezelfde
kracht op het andere voorwerp uitvoeren.
hellingskracht maximaal en gelijk aan de zwaartekracht. Bij een hoek van 0° is de normaalkracht
maximaal en de hellingskracht gelijk aan nul.
Fh = Fg x sin(α) Fn = Fg x cos (α)
1.1.1 Het Hellend vlak in de scheepvaart
Voor het liften van schepen over een bepaalde hoogte zijn er in de scheepvaart meerdere
mogelijkheden. Bij deze bespreken we het hellend vlak. Er zijn twee soorten: een nat hellend vlak en
een droog.
Bij een nat hellend vlak bevindt het schip zich in een bak met water en die bak wordt verplaatst over
het hellend vlak door de wet van Archimedes. Die zegt dat: “Een geheel of gedeeltelijk in een
vloeistof gedompeld lichaam ondervindt een opwaartse kracht die gelijk is aan het gewicht van de
verplaatste vloeistof”. Men moet geen rekening houden met het gewicht van het schip zolang dit
onder de maximum capaciteit ligt. Bekende natte hellende vlakken vind je in Ronquières en Arzviller.
Je hebt ook droge hellende vlakken. Hierbij bevindt het schip zich op een onderstel dat verplaatst
wordt, er komt dus geen water aan te pas. Men moet hier dus nauwkeuriger rekening houden met
het gewicht van het schip. Deze hellende vlakken moeten ook aan precieze voorwaarden voldoen
voor transport van een gevaarte, zo is, de grootte van het schip bepalend of dit kan verplaatst
worden via een hellend vlak. Onder- en bovenaan verzinken de onderstellen in het water zodat het
schip het onderstel kan op- en afvaren. Er zijn nog een aantal droge hellende vlakken in werking,
vooral in Polen.
Daarnaast zijn er ook merkwaardige waterhellingen waar bij het schip met het water er rond de
heuvel opgestuwd wordt. Hierbij kan echter geen energie worden teruggewonnen,hierdoor wordt dit
principe niet veel gebruikt , alleen voor kleine verplaatsingen.
nat hellendvlak
droog hellendvlak
waterhelling
1.1.2 Het hellend vlak van Ronquières
1.1.2.1 Algemeen
Het hellend vlak van Ronquières is een scheepslift in het kanaal Charleroi-Brussel nabij de dorpjes
Ronquières, Arquennes en Seneffe. De reden waarvoor deze scheepslift gebouwd is, is om de
voormalige steenkoolmijnen in Wallonië een waardige transportroute te geven. Het hellend vlak van
Ronquières hoort volgens sommigen bij de grands travaux inutiles 2 omdat na de sluiting van de
steenkoolmijnen het gebruik steeds meer en meer afnam. De lift verplaatst ongeveer 4900 schepen
per jaar. En het koste 3,1 Miljard Belgische frank wat omgerekend neerkomt op 77 miljoen euro.
Rond de 19de eeuw werd een hoogteverschil van 60 meter overbrugd door middel van zestien
sluizen, maar dit proces duurde toen ongeveer twee dagen. En het schip legde daarin maar twee
kilometer af. Het 6 jaar durende bouwproject was in 1968 afgerond.
1.1.2.2 Werking van het hellend vlak van Ronquières
Er zijn twee rails waar op elke rail apart een bak staat met de afmetingen van 85,5 meter op 11.6
meter. Het waterniveau in deze bakken ligt tussen de 3 meter en de 3.7 meter. Deze lift is gebouwd
naar aanleiding van de modernisering van het waternetwerk in België dat schepen tot en met klasse
III (= max. 1350 ton) moet kunnen verplaatsen. Zoals al eerder gezegd, moet men door de wet van
Archimedes geen rekening houden met het gewicht van het schip zolang dit maar onder de limiet
van 1350 ton ligt. De bakken zijn elk verbonden met een contragewicht van 5200 ton dat buiten het
gewicht van het water en schip ook de wrijving, hellingkracht en normaalkracht moet overwinnen bij
een hellingsgraad van 5%. Door middel van de contragewichten kunnen de bakken afzonderlijk
gebruikt worden. Met andere woorden : als er een storing is in de machine kan deze nog altijd verder
werken met de helft minder capaciteit namelijk één bak i.p.v. twee bakken. Het schip wordt
verplaatst over een hoogte van 68 meter en legt daarbij een afstand van 1400 meter af. De snelheid
van de verplaatsing is gelijk aan 1.2 m/s en een ritje met deze lift duurt ongeveer 22 minuten.
Werking van de contragewichten
Grands Travaux Inutiles = de benaming voor een groot project dat nooit of zelden gebruikt wordt of niet
voltooid is voor het doel waartoe het bestemd was.
1.1.2.3 Energie en rendement
Deze lift werkt geheel op groene energie. Naast
de lift loopt een waterleiding met onderaan een
turbine dat het hellend vlak van energie
voorziet. Die energie is alleen nodig voor het
starten en stoppen van het liftproces en het
bedienen van de sluisdeuren. De kracht voor het
liften zelf, wordt geleverd door de
contragewichten. Op vlak van energieverbruik is
dit dus een voorbeeld van hoe we het altijd
zouden moeten kunnen aanpakken zonder
externe energie.
Zoals al eerder vermeld behoort deze lift tot de lijst van de GTI omdat het gebruik na de bouw
stelselmatig afnam. Mede doordat de steenkoolmijnen gesloten werden en omdat het project twee
keer zoveel kostte als eerst geschat. Ondanks zijn laag energieverbruik geef ik deze scheepslift een
minder goede beoordeling omdat het rendement veel te laag is.
1.2. Hydraulische werking
Een hydraulisch apparaat maakt gebruik van de druk in
een vloeistof. Deze druk beweegt zich in de vloeistof in
alle richtingen en is in elk punt van de vloeistof gelijk. Dit
principe staat beschreven in de wet van Pascal. Voor
deze werking zijn er twee of meer met vloeistof gevulde
cilinders nodig die met elkaar verbonden zijn via buizen
of darmen. De cilinders bestaan uit een omhulsel met
daarin een zuiger.
Wanneer we op één van de cilinders een kracht
uitoefenen, veroorzaakt deze een druk in de vloeistof die
zich verplaatst naar alle andere zuigers die een apparaat
aandrijven. De kracht die een cilinder uitoefent,
is afhankelijk van zijn doorsnede. Hydraulische mechanismen werken volgens hetzelfde principe als
hefbomen. Hoe groter de werkcilinder des te groter de kracht die hij uitoefent en des te kleiner de
afstand die hij aflegt en omgekeerd. Een smalle werkcilinder beweegt zich dus over een grotere
afstand maar met minder kracht.
Ook hier kunnen we de formule van arbeid simpel toepassen :
W = F x Δs
Uit de werking van verbonden hydraulische vaten kunnen we een vergelijking afleiden omdat de druk
overal gelijk is.
𝐩=
𝐅𝟏 𝐅𝟐
=
𝐒𝟏 𝐒𝟐
Bij verbonden vaten staat bij evenwicht het vrij oppervlak steeds op dezelfde hoogte en is de druk op
een bepaalde hoogte steeds gelijk. Door de hydraulische pers kan men door een kleine kracht F1 op
een kleine zuiger S1 een grote kracht F2 bekomen op een grote zuiger S 2 door de wet van Pascal.
1.2.2 De hydraulische werking in de scheepvaart
In de scheepvaart wordt er meestal gebruikt gemaakt van verbonden hydraulische persen. Dit was
één van de eerste soorten scheepsliften. Bij een hydraulische lift laat men eerst de pers met de bak
tot net onder het niveau stijgen van de hoogste waterweg. De onderste bak laat met tot hetzelfde
niveau dalen als de onderste waterweg. De poorten van de onderste bak gaan open en het water
wordt hier geëgaliseerd met het waterniveau van dit kanaal. Tegelijk worden de poorten van de
bovenste bak ook geopend en omdat deze iets lager staat dan het niveau van de rivier, stroomt hier
meer water in. Dat water zorgt ervoor dat er in de bovenste bak meer water komt dan in de onderste
bak, waardoor de bovenste bak de onderste bak naar boven duwt door water te verplaatsen door
het hydraulisch systeem.
De reden waarvoor deze scheepslift zo goed is, is omdat het geen extra energiebron nodig heeft. Het
maakt enkel gebruik van de potentiële energie van het water, wat dus duurzame groene energie is.
Nadelen hiervan zijn wel dat er snel corrosie optreedt in de persen, wat vaak tot restauratie leidt.
Bij vriesweer kan deze lift soms stilvallen. Er is ook een goede smering nodig van de persen, anders is
er een te grote wrijving en moet er steeds meer water toegevoegd worden .
1.2.3 De hydraulische scheepslift van Anderton
1.2.3.1 algemeen
De scheepslift is gelegen in Anderton, Cheshire in het Noordwesten van Engeland. De scheepslift is
gebouwd in 1875 en was voor meer dan 100 jaar in gebruik . Hij moest gesloten worden omwille van
hardnekkige corrosie in 1983. Hij is gerestaureerd in 2001 en heropend in 2002. De lift overbrugt een
hoogteverschil van 15.2 meter en verbindt de River Weaver en het Trent and Mersey Canal.
Al van in de Romeinse tijd werd er in Cheshire
zout gewonnen. Dit zout had een waardige
transportweg langs de Weaver River. Daarna
opende het Trent and Mersey Canal dat de route
van het zout via water nog verlengde. De
eigenaren van de waterwegen hebben toen
besloten om er een laad- en losplaats van te
maken met twee kranen en een zoutschuur.
Later is hier de Anderton boatlift gekomen.
1.2.3.2 werking
hydraulisch (in 1875)
De hoofd - ingenieur Williams Edward kwam met de
idee om met een paar met watergevulde bakken
evenwicht te zoeken, zodat er relatief weinig energie
nodig is om één van de bakken te doen stijgen of
dalen. Hij kwam uiteindelijk uit bij hydraulische
persen die onderling met elkaar verbonden zijn met
cilinders ondergrond.
De bakken zijn 23 meter op 5 meter groot en 3 meter
diep. Ze wegen leeg 90 Ton en gevuld 252 Ton. Elke
bak wordt ondersteund door een hydraulische pers
van 15.2 meter lang. De cilinders worden verbonden
via een pijp met een diameter van 13 cm zodat er
water kan verplaatst worden tussen de twee cilinders.
Elke cilinder wordt aangedreven door een motor die
7.5 kW levert.
Werking van de scheepslift
Hydraulische werking
Elektrisch met contragewichten. (in 1904)
De lift moest steeds weer opnieuw worden gerepareerd en de frequentie van de reparaties nam toe.
De hydraulische persen waren niet meer wat ze geweest waren en moesten vervangen worden. Men
is beginnen nadenken over een andere manier van verplaatsing. Er waren ook hevige problemen
omwille van corrosie. De hoofdingenieur Colonel J.A. Saner kwam met de idee om te werken met
contragewichten en katrollen, aangevoerd door elektrische motors. Omdat nu het gewicht van de
contragewichten en de bakken moest steunen op de structuur, was er een zeer stevige constructie
nodig en werden er allerlei aanpassingen gemaakt aan het omhulsel.
De constructie werd verstevigd door tien
A- frames, langs elke kant vijf. Bovenop
bevonden zich de katrollen. De 36
contragewichten , 18 aan elke kant, wegen
elk 14 ton. Zo werd elke bak van 252 ton in
evenwicht gehouden. De elektrische
motoren zijn nodig om de wrijving te
overwinnen . Ze leveren elk een 22 Kw,
maar om de lift te laten werken is maar de
helft van het vermogen nodig.
elektrische werking
Restauratie (1990 -2002)
De lift werkte 75 jaar perfect met contragewichten, tot dat men de lift opnieuw sloot. Er werd een
inzameling voor geld opgestart voor de restauratie van de lift. Het verzamelde bedrag kwam
ongeveer op 7 miljoen pond. De lift werd opnieuw omgebouwd tot een hydraulische scheepslift.
In maart 2002 werd de lift opnieuw geopend. De elektrische onderdelen staan nog altijd op de lift als
aandenken.
1.2.2.3 Energie en rendement
Bij de hydraulische werking zorgt de potentiële energie voor de aandrijving van de machine. Voor het
starten en het stoppen moet er 15 kW geleverd worden door de motor. Hoewel de hydraulische
werking gebruik maakt van groene energie, zijn er ook een aantal nadelen, zoals hardnekkige
corrosie in de persen waarvoor de lift al regelmatig gerestaureerd is. Een goede smering van de
persen blijft nodig, wat op lange termijn wel wat kost.
De elektrische werking put zijn energie uit contragewichten en katrollen, zodat de motor alleen de
wrijving moet overwinnen. Daarom moet er meer vermogen gegenereerd worden, zo’n 22 kW.
Door de werking met contragewichten moet de hele constructie verstevigd worden, wat dus hogere
kosten met zich meebrengt. De kabels moesten ook regelmatig vervangen worden, omdat ze zwaar
lijden onder metaalmoeheid. De reparaties op zich, brachten minder kosten met zich mee omdat de
lift nu ook bak per bak kon opereren. De bakken hielden elkaar niet meer in balans, maar dat deden
de contragewichten per bak.
Het gebruik van de lift was tegen 1970 zodanig afgelopen dat het nu alleen nog maar voor
recreatievaart diende en in de wintermaanden bijna ongebruikt bleef. Daarna werd de lift terug
herbouwd naar een hydraulische werking.
Kortom, de lift werkt al meer dan 100 jaar maar hier is zéér veel in geïnvesteerd. Zeker is er bij elke
soort van werking enig onderhoud nodig van de apparatuur.
2. Experiment
2.1 voorstudie
De voorstudie van mijn experiment zit deels verpakt in mijn literatuurgeschiedenis. Mijn proef
bestaat uit twee delen.
In mijn experiment probeer ik een bak van 3 kg te liften via een hydraulisch systeem en theoretisch
uit te rekenen hoeveel trekkracht dit zou kosten om dit gewicht via een hellend vlak te verplaatsen.
Nadien kan ik deze werkingen met elkaar vergelijken.
2.1.1 Hydraulische werking
Doel : Twee bakken van 3 kg water met elkaar laten balanceren en elkaar laten liften over een
bepaald hoogteverschil met behulp van twee hydraulische persen. Ik heb dit hydraulisch systeem al
nader toegelicht in mijn literatuurstudie. Voor dit experiment maak ik gebruik van de wet van Pascal
die zegt dat in de vloeistof op elk punt de druk gelijk is. Zo kan ik volgende vergelijking schrijven:
In evenwicht:
Krachten
- F1 = 3.0kg x 9.81 N/kg = 29.43 N
- F2 = 3.0kg x 9.81 N/kg = 29.43 N
Oppervlakten
- S1 = 𝜋 𝑥 𝑟 2 = π x (16mm)2 = 0.00080m²
- S2 = 𝜋 𝑥 𝑟 2 = π x (16mm)2 = 0.00080m²
Druk
-
𝑝=
𝐹1
𝑆1
=
𝐹2
𝑆2
29,43 𝑁
 𝑝 = 0.0008 𝑚² =
29.43 𝑁
0.0008 𝑚²
= 36787.5 𝑃𝑎
Ik wil de wrijvingskracht van de persen berekenen door gebruik te maken van het toegevoegde
volume water. Omdat deze lift werkt via het principe van contragewichten, moet er om de
verplaatsing te laten gebeuren relatief weinig kracht worden uitgevoerd.
Deze wrijvingskracht bestaat uit twee onderdelen :
- de verplaatsing van het water door het buizenstelsel
- de wrijving van de hydraulische persen (PVC en ducktape ) rekening houdend met een
smering van olie.
2.1.2 Hellend vlak
Voor het tweede deel van mijn proef wil ik theoretisch berekenen hoeveel kracht er nodig is om een
aluminium bakje van 3 kg te verslepen over een stalen hellend vlak met een hellingsgraad van 16°.
De berekeningen van het hellend vlak kan u terugvinden bij het onderdeel uitvoering.
2.2 hypothese
Mijn verwachtingen : bij de hydraulische pers zou ik in principe zeer weinig water moeten toevoegen
als er geen wrijving is, dit omdat de bakken elkaar in balans zouden moeten houden. Maar bij de
praktische uitvoering is er wel wrijving aanwezig. Die probeer ik te minimaliseren door te smeren
met olie. Ik verwacht dus dat het toegevoegde volume water veel minder zal zijn dan het gewicht van
de bakjes.
Bij het hellend vlak, denk ik, dat ik meer kracht moet gebruiken dan bij de hydraulische pers omdat
hier meer wrijving is en ik niet werk met het principe van contragewichten. De bak wordt door niets
in balans gehouden, dus ik denk dat de trekkracht bijna evenredig is als het gewicht van de bak.
2.3 materiaal
De gereedschappen dat ik heb gebruikt bij mijn hydraulische lift zijn:
-
Een viertal Pvc-buizen met een diameter van 32 mm en 40 mm met lengte 1 m
twee verbindingsstukken van PVC
ducktape
2 bakken met een volume van ongeveer 3 kg.
Smeerolie
Mijn hellend vlak heb ik alleen theoretisch uitgeschreven. Mijn kostenplaatje kan u in bijlage vinden
achteraan mijn GIP.
2.4 uitvoering
2.4.1 de hydraulische lift:
Als eerste heb ik de lengte van de buizen verkleind naar een halve meter. Daarna heb ik de buizen
met diameter 32 mm afgesloten met ducktape. Dit onderdeel vervult de functie van zuiger van de
pers. Daarna heb ik de buizen van 40 mm met elkaar verbonden via behulp van de
verbindingsstukken en ducktape. Op de zuigers bevestig ik de bakjes. Daarna vul ik mijn
proefopstelling met water en steek ik de zuigers erin. Ik test deze op waterdichtheid. Als dit allemaal
lukt, meet ik het volume van de bakjes en doe ik hier een standaard volume water in. Vervolgens
leng ik aan één kant water aan, tot de lift in beweging komt. Ik stop deze procedure als ik een goed
waarneembare verplaatsing verkrijg. Dan bepaal ik het toegevoegde volume water en stel deze gelijk
aan de wrijvingskracht van mijn hydraulische lift. Die is dus gelijk aan de externe energie die nodig is
voor de werking van deze lift.
Proefopstelling:
Opstelling in bad, in de buizen zit al water met olie
Uit elkaar gehaalde
proefopstelling
Toegevoegd volume water en verplaatsing:
V= minimum 3 l
h= ongeveer 0,25 m
2.4.2 het hellend vlak:
Voor mijn hellend vlak heb ik als eerste een aantal standaardmaten gekozen voor de theoretische
berekeningen. Ik heb twee materialen gekozen. Voor het te verplaatsen onderdeel heb ik geopteerd
voor aluminium en voor het hellend vlak staal. Deze wrijvingscoëfficiënten heb ik dan opgezocht op
het internet. Vervolgens heb ik de krachtwerking van een hellend vlak bestudeerd en deze
uitgetekend. Daarna heb ik een schets gemaakt met afmetingen en de krachten met vectoren en
formules bepaald.
Gegevens:
Te verplaatsen gewicht : 3 kg
Statische wrijvingscoëfficiënt : 0,61
Dynamische wrijvingscoëfficiënt: 0,47
Hellingsgraad : 16°
Hoogte : 0,3 m
Materialen : aluminium op staal
Gevraagd:
a) Trekkracht nodig voor het plaatsen van 3 kg aluminium over een hoogte van 0,3m op een
stalen helling.
b) Een tekening op schaal met alle krachten.
Schets op schaal:
Berekeningen:
1) Berekening van zijde c (stelling pythagoras)
𝑎2 + 𝑏 2 = 𝑐 2
<=> 𝑐 = √𝑎2 + 𝑏 2 <=> √(0,2𝑚)2 + (1,0𝑚)²= 1,04m
2) Zwaartekracht (Fg)
Fg = m x g = 3,0kg x 9,81 N/kg = 29,43 N
3) Normaalkracht (Fn) en Hellingkracht (Fh)
Fn = Fg x cos (α) = 29,43 N x cos (16°) = 28,29 N
Fh = Fg x sin (α) = 29,43 N x sin (16°) = 8,11 N
4)
wrijvingscoëfficiënten
-
Starten van de verplaatsing = overwinnen van de statische wrijving en de hellingkracht.
Fws = µs x Fn = 0,61 x 28,29 N = 17,26 N
-
Instant houden van de verplaatsing = overwinnen van de dynamische wrijving en de
hellingkracht
Fwd = µd x Fn = 0,47 x 28,29 N = 13,3 N
5) Trekkracht
-
De totale kracht nodig voor de verplaatsing is gelijk aan de combinatie van de statische
en dynamische wrijving en de normaalkracht.
Fws + Fwd = 17,26 N +13,3 N = 30,56 N
-
m = Fg / g = 9,81 𝑁/𝑘𝑔 = 3,11 Kg
30 ,56 𝑁
theoretisch gebaseerde waarneming en antwoord:
a) Er is dus een kracht nodig van 3,11 kg om de aluminium blok van 3 kg te verplaatsen over
een hoogte van 0.3 m over een stalen helling. Ik stel vast dat als ik een contragewicht van
3 kg gebruik, ik dus 0,110 kg moet toevoegen om de wrijving van het hellend vlak te
overwinnen.
b)
Ft = trekkracht deze bestaat uit twee componenten. Deze kracht dient om de
hellingkracht (FGH) te overwinnen alsook de wrijving (FR) die opgewekt wordt door de
normaalkracht (FGN) .
Fg = de zwaartekracht. Deze bestaat ook uit de resultante van twee componenten, deze
zijn de normaalkracht en de hellingkracht.
Fr = wrijvingscoëfficiënt opgewekt door de normaalkracht.
Fn = normaalkracht die loodrecht staat op het contactoppervlak.
Fh = hellingkracht. Deze kracht moet overwonnen worden voor een verplaatsing naar
boven. Wanneer men zich naar beneden verplaatst werkt deze kracht echter mee. Zolang
de hellingkracht kleiner is dan de wrijving , blijft het voorwerp liggen.
2.6 besluit
Als ik een volume van 3 l toevoeg aan het bakje, verkrijg ik een verplaatsing van ongeveer 25 cm.
Mijn hypothese is dus fout omdat ik bijna evenveel kracht moet produceren voor de verplaatsing via
de hydraulische lift als bij een verplaatsing via een hellend vlak.
Bij de hydraulische lift wordt er in de praktijk gebruik gemaakt van perfect afgedichte zuigers met
geringe wrijving . Daardoor moet er minder water worden toegevoegd.
Om de externe energie bij het hellend vlak te verminderen kan er in de praktijk gebruik gemaakt
worden van contragewichten gecombineerd met een katrolsysteem. Naast het hellend vlak kan men
een waterturbine aanleggen, zodat dit hellend vlak gebruik maakt van uitsluitend groene energie en
er geen externe energie moet worden toegevoegd.
Zo kan men ervoor zorgen dat de twee liften nauwelijks verschillen hebben op vlak van
energieverbruik. Een hydraulische lift heeft wel het nadeel dat het veel onderhoud vergt waardoor
het kostenplaatje met de jaren stijgt. Een hellend vlak vergt dan vooral een lange afstand om
optimaal te werken. Wanneer men een keuze moet maken tussen deze twee opties, zijn dat de
argumenten waarmee men voornamelijk rekening moet houden.
2.7 kritische evaluatie
Mijn hydraulische pers was niet helemaal goed afgesloten. De bakjes waren te klein om een gewicht
van 3 kg te verplaatsen, omdat het toegevoegde volume water ook een 3 kg bedroeg. Ik ben iets te
laat begonnen aan mijn proefopstelling om deze fouten in te calculeren. Ik moet dus beter leren
plannen. Ik heb ook te weinig contact opgenomen met mijn mentor over mijn proef. En te weinig
bewijzen getoond dat ik hieraan gewerkt heb. Mijn theoretische studie van mijn hellend vlak is
daarentegen wel goed verlopen en ik heb een goed besluit kunnen vormen.
3. Stage
3.1 voorstelling bedrijf
Van maandag 28 januari tot en met vrijdag 9 februari 2013 liep ik stage in een bedrijf genaamd
Glenco. Het is een metaalnijverheidbedrijf dat zich toelegt op CNC3-draaien, frezen en het kleinere
tap – en boorwerk. Het is gestart als een eenmanszaak onder leiding van Eric De Wever met een
draaibank. Ondertussen is het bedrijf in 15 jaar uitgegroeid naar een veel grotere
verwerkingscapaciteit met 6 automatische CNC- draaibanken en 1 conventionele. Verder zijn er ook
verscheidene CNC- boor- en tapcenters , freesmachines en een taparm. Er kan een serieuze controle
worden uitgevoerd op het werkstuk door middel van een 3D-meetbank en een meetprojector.
Een draaibank bestaat uit een ijzeren kast met een openschuifbare deur en een computer. In deze
kast zit een elektromotor van 11 kW die via een riem is verbonden met de spindel. Aan deze spindel
zitten de klauwen. Men kan door de spindel en de klauwen, of alleen in de klauwen, een werkstuk
vastklemmen zodat dit meedraait met de spindel. Daardoor kan dit werkstuk bewerkt worden. Bij de
motor is er ook een tandwielkast aanwezig om het toerental naar behoren van het werk aan te
passen. Verder is er in de draaibank ook een blok aanwezig dat in alle richtingen kan bewegen. Op dit
blok kan men verschillende gereedschappen vastzetten zoals beitels, boren en frezen. Bij een
draaibank staat het gereedschap dus stil en beweegt het werkstuk. Anders dan bij een conventionele
draaibank kan er bij deze, met behulp van de kast een koeling worden voorzien. Deze koeling zorgt
ervoor dat er minder slijtage optreedt en men geen rekening moet houden met wrijvingswarmte.
CNC- draaibanken zijn speciaal ontworpen om snel grote series van producten af te werken d.m.v.
een computergestuurd herhalingspatroon.
Een freesmachine of CNC- bewerkingscenter werkt ook via een elektromotor. Belangrijk bij een
freesmachine is dat het werkstuk nu stilstaat en het gereedschap ronddraait. De machine bestaat uit
een as waarmee het gereedschap aangedreven wordt en een bed waar het werkstuk op geklemd
kan worden. Dit bed kan in alle richtingen bewegen. Ook hier is een computer aanwezig om de
verschillende commando’s en afmetingen aan de machine door te geven. Bij het frezen moet men
erop letten dat er zich geen vuil tussen het bed en het werkstuk bevindt. Er staat immers zo veel
kracht op de machine , deze kan bij de minste onnauwkeurige plaatsing , schade teweeg brengen.
Ook hier kan men met een kast dezelfde voordelen verkrijgen als bij een draaibank.
Freesmachine
3
Draaibank
CNC = Computer Numerical Control = computer gestuurde regeling van werktuigmachines
Bij elk werkstuk geeft de klant een aantal voorwaarden of
toleranties op waar het werkstuk aan moet voldoen. Zo moet
bijvoorbeeld een werkstuk 8 mm van lengte hebben met een
tolerantie van 0,1 mm. Dit betekent dat het maar maximum 0,1
mm groter of kleiner dan 8 mm mag zijn. Anders is het een
productiefout. Bij zeer kleine maten of moeilijk meetbare
toleranties zoals conische vormen of kamers in het werkstuk
kan men gebruik maken van een 3D-meetbank. Die meetbank
bevat een taster die verbonden is met de computer. Eerst
kalibreert men die taster op een vast bolvorming object op de bank en laat men deze daarna over
het werkstuk gaan Zo wordt er op de computer op een tekening aangeduid waar de taster is
geweest met alle maten van alle mogelijke plaatsen. Op die manier kan men zeer nauwkeurig de
toleranties na kijken.
3D-meetbank
Een ander object om de toleranties te controleren is een meetprojector. Dit toestel
geeft een vergoot beeld weer van het object (tot 10x) en is geschikt om ook zeer
nauwkeurig afstanden te meten. Dit toestel wordt vooral gebruikt om na te gaan of
iets goed is afgestoken, of de schroefdraad mooi is uitgesneden en of de afmetingen
correct zijn.
Het bedrijf heeft zich gespecialiseerd in verscheidene materialen zoals staal, messing,
kunststof, inox, brons en aluminium. Er werken ongeveer zes personeelsleden
waaronder twee draaiers; een productieman , een man om de machines in te stellen,
een frezer, een productiemanager (Glenn naar wie het bedrijf vernoemd is), de
zaakvoeder en zijn secretaresse. Verder komen hier geregeld stagairs over de vloer.
Meetprojector
De onderneming is gevestigd in Merksem nabij het sportpaleis in de Carrettestraat. Het is vanuit
Brasschaat gemakkelijk bereikbaar via de bus en de tram. In het gebouw is een atelier waar alle
machines staan , een eet - en kleedkamer voor de arbeiders, een bureel voor de zaakvoerder en de
productiemanager en een magazijn waar inkomende en uitgaande bestellingen kort worden
opgeslagen. Achteraan in het gebouw is er nog ruimte voor uitbreiding.
3.2 eindverslag
Ik heb twee weken ervaring mogen opdoen in het bedrijf Glenco. In twee weken kan je veel leren. Ik
wil beginnen met het gewone ritme van een werkende mens. Omdat ik nog nooit lange dagen
achter elkaar gewerkt heb, is dit een nieuwe ervaring voor mij. Daarnaast zijn er ook belangrijke
verhoudingen die je leert respecteren op je werk zoals de verstandhouding tot andere collega’s en je
overste. Op elk van deze niveaus wordt er gebruik gemaakt van een ander sociolect.
Ook hier wordt met een serieuze aanpak gewerkt . Als je hier iets fout doet, heeft het wel degelijk
gevolgen zoals schade aan een machine of aan het product met verlies van omzet tot gevolg.
De machines waarmee ik heb gewerkt, heb ik stuk voor stuk wetenschappelijk benaderd in mijn
voorstelling van het bedrijf (3.1) daarom behoort dit deel eigenlijk mee tot mijn eindverslag. Deze
machines zijn zeer duur. Naar schatting kost een draaibank rond de 100 000 euro (dit kan variëren
per type en grootte), een freesmachine 70 000 euro. Veel mensen op de werkvloer beseffen niet hoe
duur de machines zijn waarmee ze werken. Om deze zaak op te starten heeft de zaakvoerder geld
moeten lenen van de bank zodat hij een machine kon aankopen om te kunnen starten. De 3Dmeetbank kost ongeveer een 20 000 euro. In deze prijs zit ook de speciale software voor dit toestel.
De meetprojector kost ongeveer een 10 000 euro. Om dit bedrijf te kunnen ontwikkelen is er dus
vooral geïnvesteerd geweest in machines.
De mensen die met de machines werken dragen de titel machineoperator. Om deze functie te
vervullen beschikken zij over een diploma metaalbewerking van het beroeps secundair onderwijs. De
productiemanager van het bedrijf heeft een diploma meet- en regeltechnieken van het hoger
onderwijs. Hij draagt een grotere verantwoordelijkheid en zorgt ervoor dat de opgelegde planning
vlot verloopt in het atelier.
Tijdens mijn verblijf hier heb ik regelmatig meegedraaid in de productie, vooral met de draaibank.
Hier heb ik geleerd hoe de controle van een werkstuk gebeurd, door middel van controlemachines
zoals de meetbank en de projector of met behulp van een kaliber dat in het werkstuk wordt
gedraaid. Wanneer dit stroef verloopt zal het werkstuk niet goed zijn uitgedraaid of zal de
schroefdraad niet goed zijn uitgesneden. Men kan dit verhelpen door de maten van de machine
kleiner of groter in te stellen, door te veranderen van snijsnelheid of door het gereedschap en de
klauwen af te kuisen.
Ik heb mee gewerkt aan een aantal koperen
laserkapjes die afgestoken moesten worden zodat
ze terug een glad oppervlak zouden verkrijgen.
Deze kapjes dienen om te puntlassen. Puntlassen is
het aan elkaar smelten van twee ijzeren platen die
geklemd zitten tussen twee elektrodes, hier de
koperen topjes. Door deze elektroden wordt (zeer
kort) een grote stroom gestuurd. Dit wekt een grote
weerstand op en dus een grote tempratuur
waardoor de twee platen aan elkaar smelten op die
punten waar de elektrodes geplaatst zijn.
Ik heb ook meegewerkt aan een serie van 200 stuks messingen montageblokken. De
montageblokken worden in heel het bedrijf bewerkt. Nadat er gaten zijn in geboord door de
draaibank worden deze gefreesd in de freesmachine. Ook met die machine heb ik montageblokken
bewerkt, maar een aantal van mijn stukken waren buiten de toleranties omdat er regelmatig vuil
tussen het werkstuk en het bed zat. Deze stukken heb ik gecontroleerd met behulp van een
schuifmaat en een kaliber.
Om het bedrijf te leren kennen op vlak van de organisatie heb ik leren werken met een programma
voor de stock . Dit programma heet Procon. Via dit medium wordt alles op vlak van aantallen,
verliezen, bestellingen en leveringen geregeld. Om dit programma te leren kennen heb ik het
onderdeel “boren “ bijgewerkt.
Eerst heb ik de boren verzameld en gesorteerd. Omdat men voor de keuze van het merk Dormer is
gegaan, omwille van kwaliteitsredenen , heb ik deze gesorteerd en samengenomen in een aantal
schuiven. De slechte boren heb ik eerst moeten slijpen met behulp van een diamantslijpmachine. Dit
is een klein toestel met een diamanten slijpschijf. Diamant is een zeer hard materiaal dat op alles
krassen maakt en wordt daarom gebruikt voor deze toepassing. Voor verschillende metalen is er een
andere slijphoek. Dit varieert van 90° voor aluminium tot 135° voor snel staal.
Daarnaast heb ik de boren geteld en de stock in het programma aangepast naar de reële waardes. De
zaakvoerder geeft in dit programma een minimum stock aan. Wanneer dit minimum wordt
overschreden plaatst dit programma een aantal boren op een bestelbon, zodat de reële stock weer
boven de minimum waardes zit. Wanneer deze bestelbon wordt goedgekeurd vertrekt deze via mail
naar de leverancier. Wanneer er een verlies optreedt in de vorm van, bijvoorbeeld een gebroken
boor, moet dit in het programma worden aangegeven als een verlies , zodat de stock up-to-date blijft
en het bedrijf nooit zonder boren zit. Ik heb de prijzen van boren aangepast , ze van leverancier
veranderd en een korting ingerekend die ontstaan is door onderhandelen tussen klant en verkoper.
Om dit onderdeel helemaal af te ronden heb ik een groot verslag geschreven voor mijn mentor. Dit
kan ik u achteraan mijn GIP in bijlage leveren.
Via deze procedure weet ik hoe een bedrijf werkt rond het geheel magazijnbeheer. Dit is toch één
van de basisprincipes in de werking van een bedrijf.
Op het bureel heb ik de houding van een zaakvoeder leren kennen tegenover vertegenwoordigers
waarbij ze tijdens de gesprekken oog hebben voor de concurrentie en een mogelijke kans op korting.
Naast de vertegenwoordigers zijn er ook klanten waarbij men als verkoper zoveel mogelijk moet
kunnen inschatten wat de klant het meeste ligt. De éne klant wilt bijvoorbeeld weten waar zijn geld
naartoe gaat zoals transport, werkuren en productiekosten. De andere klant wordt afgeschrikt door
dit concept en hiervoor kan je dus beter je kosten verwerken in een totaalprijs. Wanneer men zich
echter zelf in de klantenpositie bevindt, moet men zich anders opstellen naar verkopers. Je moet
niet in je kaarten laten kijken en zoveel mogelijk communiceren en onderhandelen met de verkoper,
hem een beetje verwennen zodat je de beste prijs verkrijgt.
Het waren twee zeer leerrijke weken en ik ben blij dat ik deze kans heb gekregen en wil mijn dank
uiten naar de zaakvoeder. Ik heb veel geleerd over de werking van een bedrijf en de verschillende
verhoudingen. Daarnaast vond ik het leuk werken met de verschillende machines en hoop ik dat ik
ook een bijdrage heb kunnen leveren.