?
Prof Annie Bekker van die Universiteit Stellenbosch (US) se Departement Meganiese en Megatronika Ingenieurswese beklee die DWI/NNS-SAIMI SARChI Navorsingsleerstoel in Skeepsargitektuur en -ontwerp.
Die nuwe SARChI-leerstoel fokus op navorsing in skeepsbou en -ontwerp asook mariene ingenieurswese om Suid-Afrika se “blou ekonomie” te ontwikkel. Hierdie term verwys na volhoubare ekonomiese bedrywighede wat met die oseaan- en kusgebiede verband hou.
Bekker sê die US se Fakulteit Ingenieurswese het ’n span navorsers en bestaande kundigheid wat as vertrekpunt vir navorsing oor voorkeursektore van die oseaan-ekonomie kan dien.
SARChI se befondsing stel die US in staat om ’n bestaande 90-meter-lange sleeptenk op kampus (die grootste fasiliteit in sy soort in Afrika) te gebruik om skeepsrompontwerpe te toets.
Die US is ook toegerus met ’n roterende tuig om skeepsaandrywing te ondersoek, ’n seilboot, ’n aflandige akoestiese sensorreeks, en ’n digitale meetstelsel aan boord van die SA Agulhas II, Afrika se enigste poolskip. Die skip vervoer voorrade en dien ook as ’n opelug-laboratorium.
Bekker sê die leerstoel sal help om ingenieurs op te lei vir loopbane in skeepsontwerp en maritieme ingenieurswese. Die leerstoel is ingestel om navorsingsgeleenthede skep wat onder een sambreel saamgevoeg kan word. SARChI sal jaarliks R3 miljoen oor ’n tydperk van vyf jaar vir die leerstoel bewillig.
Aan die stuur van sake
Bekker, direkteur van die Klank en Vibrasienavorsingsgroep (SVRG), geniet erkenning vir haar navorsing in veral ingenieursmetings en -ontledings, asook seinverwerking van dinamiese bedryfstelsels.
In die afgelope dekade het Bekker en lede van die SVRG-groep klank en vibrasie in die skeepsvaart- en ingenieursbedryf ondersoek. Hul navorsing fokus onder meer op menslike, rotor- en strukturele dinamika, waar ingenieursmetings en -modelle met tegnologie vir “digitale tweelinge” ge?ntegreer kan word om besluitneming aan boord te ondersteun.
Sedert 2023 beklee Bekker ook die Gibela-navorsingsleerstoel in Ingenieurswese (GERC) wat deur die Gibela-spoorvervoer-konsortium befonds word. Hierdie konsortium vervaardig 600 nuwe X’trapolis Mega-passasierstreine vir die Passasierspooragentskap van Suid-Afrika (PRASA). GERC doen navorsing wat Gibela in staat stel om die treine in stand te hou en te monitor. Die doel van hierdie leerstoel is om digitaletweeling-dienste vir treine te skep en kennis oor die betroubaarheid, kostes, en instandhouding van Suid-Afrika se passasierstreine in te win.
US se rol in skeepsbou
Die fakulteit het ’n historiese verbintenis met navorsing oor skeepsargitekteur, veral oor snelbote.
In die tagtigerjare het Prof Gunter Hoppe met navorsing oor skeepsargitektuur in Suid-Afrika begin. Dit het tot die patentering van die watervleuel-ondersteunde tweerompskuit (HYSUCAT) gelei. Dr Günther Migeotte het hierna sy navorsing voortgesit en internasionaal bekend geword as skeepsargitek nadat hy dit uitgebrei het tot die watervleuel-ondersteunde-vaartuigpatent (HYSUWAC). Migeotte is vandag steeds betrokke by die ontwerp van ho?spoed-seevaartuie vir Icarus Marine, ’n skeepsboumaatskappy in Kaapstad.
Operasionele metings en digitalisering
In 2002 het prof Wikus van Niekerk, die dekaan van die Fakulteit, ’n vibrasielaboratorium gevestig. Bekker, ’n oudstudent van hierdie laboratorium, het haar in 2011 by die US aangesluit en dit uitgebrei. Dit het haar in staat gestel het om metings aan boord van die SA Agulhas II op operasionele vaarte te onderneem.
Sy en meer as 35 studente en medewerkers het baat gevind by navorsing wat op hierdie skip onderneem is. Hulle het ’n soort “ingenieurs-senustelsel” van sensors ontwerp waarmee ’n digitale tweeling van die skip geskep is. Die skip het vandag meer as 200 ingenieurs- en moniteringsensors aan boord. Dit dui op die buig- en wringkrag van die romp, die aandrywingstelsel en die impak op die mense aan boord. Die sensors monitor meganiese vibrasies en maak sodoende intydse animasie van skeepsdinamika moontlik.
Drie studente wat navorsing op die skip onderneem het, het sedertdien loopbane as jong akademici aan die universiteit voortgesit. Vir dr Brendon Nickerson, dr Nicole Taylor, en Gerhard Durandt, skep die SARChI-leerstoel navorsingsgeleenthede in maritieme ingenieurswese wat hulle help om hul navorsing en loopbane uit te bou.
Danksy sensordata afkomstig van hierdie skip het Bekker, haar studente en medewerkers die “Digitale SA Agulhas II” ontwikkel. Dit bestaan uit drie digitale tweelinge: DIGIHULL (wat skeepsrompbewing monitor), HEALTHPROP (wat die wisselwerking tussen masjienaandrywing en ys monitor), en MARINER 4.0 (wat skeepstoestande en die effek daarvan op passasiers monitor).
Die US se betrokkenheid in die digitale weergawe van die SA Agulhas II het Bekker en ’n span navorsers in staat gestel om in 2019 en 2022 deel te neem aan ekspedisietogte op soek na Sir Ernest Shackleton se beroemde skeepswrak. Dit het blootstelling vir navorsing wat boord die SA Agulhas II onderneem word aan ’n groter gehoor bekend gestel en ook die universiteit se skeepsnavorsingnetwerk uitgebrei.
Bekker is tans die enigste Suid-Afrikaanse lid van die Internasionale Komitee vir Skeep- en Aflandige Strukture, met die mandaat om ontwikkelings in dissiplines in ingenieurswese wat met skeepsontwerp verband hou te dokumenteer. Sy is lid van ’n subkomitee met lede van 15 lande wat ontwikkelings in digitale tweelinge vir skepe ondersoek. Bekker beplan om Suid-
Afrika se verteenwoordiging in hierdie forum te vergroot om meer blootstelling aan Suid-Afrika as ’n seevarende land te bied en in die proses die werksaamhede van die leerstoel te steun.
Fokus op skeeps- en mariene stelsels
Vir die doeleindes van die leerstoel sal daar gefokus word daarop om die plaaslike skeepsboubedryf en opleidingsinfrastruktuur te steun en te ontwikkel.
Bestaande opleiding aan die Nelson Mandela Metropolitaanse Universiteit en organisasies soos die Suid-Afrikaanse Vloot, SABBEX/Boating South Africa, die Suid-Afrikaanse Instituut van Mariene Ingenieurs en Vlootargitekte, en die Suid-Afrikaanse Internasionale Maritieme Instituut verbind reeds van die sleutelspelers in die bedryf. Hierdie belanghebbendes ondersteun Suid-Afrika se opleidingsbehoeftes en strategiese navorsingsareas wat die leerstoel kan help ontwikkel.
Bekker beplan om navorsing op die SA Agulhas II in samewerking met prof Nico de Koker, hoof van die Departement Siviele Ingenieurswese, uit te brei. De Koker spesialiseer in strukturele dinamika en integriteit. Historiese vaarttoestande kan help aandui watter spesifieke eise seetoestande langs die Suid-Afrikaanse kuslyn en die Suidelike Oseaan aan vaartuie stel om skeepsontwerpe te verbeter. Die moontlikheid bestaan ook om digitale tweelinge aan boord te evalueer. MARINER 4.0 wat dr Nicole Taylor ontwikkel, word byvoorbeeld geskep vir vaartuie met talle passasiers aan boord. Hiervoor word reeds subjektiewe terugvoer deur bewegingsensors en intydse ontledings ge?tegreer. Die skep van digitale tweelinge kan uitgebrei word om instrumente vir ander skeepstelsels in te sluit.
Prof Chris Meyer, verbonde aan die Departement Meganiese en Megatroniese Ingenieurswese, het ’n modelbouwerkswinkel geskep wat fokus op ontwerpe vir bootrompe. Hy is ’n kenner van numeriese hidrodinamika en werk saam met Migeotte van Icarus Marine in die sleeptenk op kampus. Hierdie medewerking maak die optimalisering van vindingryke rompvorms en skeerbootonwerp moontlik wat Suid-Afrika mededingende voordeel in die skeepsmark kan bied.
Prof Jaco Versfeld and prof Japie Engelbrecht van die Departement Elektriese en Elektroniese Ingenieurswese was as studieleiers gemoeid met die ontwerp van ’n beheerstelsel vir ’n geoutomatiseerde seilboot. Versfeld het ook ’n onderwater-meetinstrument in Valsbaai geskep wat deurlopend akoestiese opnames doen. Die instrument maak dit moontlik om walvis- en visklanke te bespeur en te kategoriseer. Hy werk ook nou saam met die Departement van Bosbou, Visserye en die Omgewing aan projekte wat passiewe akoestiese monitering inspan om onderwaterklanklandskappe te bestudeer. Hierdie projekte help om die stand van mariene ekosisteme te monitor. Hierdie navorsing, tesame met seinverwerkingstegnieke, kan uitgebrei word om skeepsverkeer en aandrywingsklanke na te gaan.
