het S3^steera isherwood
DOOR i 1 W.. S. 1. •l . • . •• iMet afbeeldingen-en twee platen. •i .
, ' ( J E D R U K T BI.T -, . I
F. J, B E L I N F A N T E VOORH. A. D. S C H I N K E L
T E ' S - G R A V E N I I A G E .
Kon. Inst. van Ingenieurs en van de Vereeniging van Delftsche Ingenieurs, van 36^ Februari 1910, No. 9.)
Constructie van stalen schepen volgens het
systeem Isherwood
DOOR
L . J. K . V A N W A V E R E N w. s. i .
(Mei afbeeldingen en tioee platen.)
^ ^ ^ ^ ^ o o a l s bekend, werden reeds sedert vele jaren pogingen
l ^ ^ ^ t g^^^^'^ '^oo^ verschillende scheepsbouwmeesters om
'^JbM^ 6en scheepsconstructie toe te passen, waarbij het
— ^ langsverband een hoofdrol vervullen moest.
Een kort overzicht hiervan wordt i n jaargang 1908 van de Transactions of Naval Architects door J. B R U H N (Lloyds' surveyor) gegeven en wel ongeveer als volgt.
H e t eerste schip volgens d i t principe gebouwd was waar-schijnlijk de „ S t o r m " (fig. 1), r u i m 70' lang, door SCOTT RUSSELL gebouwd i n 1834 zonder een enkel dwarsscheepsch spant. De afstand tusschen de waterdichte schotten was zeer gering en de h u i d werd gestijfd door horizontale T^balken, die tegelijkertijd dienst deden als strippen op de langsnaden der huidplaten. I n 1855 en 1856 bouwde SOOTT RUSSELL O. a. de „Baron Osy", de „ E l Rey James" en „Der Preusse" (fig. 2), alle geclassificeerd door Lloyds' Register. Deze hadden alle doorloopende langsstringers en tusschengevoegde dwarse webframes van dezelfde diepte i n het midscheepsche ge-deelte. De dekbalken echter waren dwarsscheeps.
I n 1862 bouwde SCOTT RUSSELL de „ A n e t t e " (fig. 3), ook geclassificeerd b i j Lloyds' en volgens hetzelfde principe geconstrueerd als bovengenoemde schepen, behalve dat hier hooge dwarsscheepsche plaatbalken werden toegepast met langsscheepsche X'^alken. Terzelfder t i j d werden te Danzig schepen gebouwd volgens het langsscheepsche principe door
I n 1 8 7 2 stelde SCOTT RUSSELL een stelsel voor met langs-liggers op korten afstand en dwarsstringers van dubbel hoek-staal, waaraan intercostale platen tusschen de vrangen waren verbonden (fig. 4 ) .
U i t een oppervlakkige beschouwing van de constructie dezer schepen b l i j k t reeds, dat de gelijke diepte van de langsscheepsche en dwarsscheepsche girders tengevolge heeft dat zij dwarsscheeps zwak zijn i n vergelijking roet langs-scheeps.
Ook SCOTT en L I L L J E H O O K namen naderhand patenten op langsscheepsche constructiën van ongeveer dezelfde soort als bovengenoemde, doch al deze systemen hadden dezelfde fout van öf dwarsscheeps te zwak, öf langsscheeps te sterk te zijn. De heer B R U H N zelf, die bovenstaand beknopt historisch overzicht gaf, heeft i n 1 9 0 6 i n een lezing aan de Glasgow University te kennen gegeven, dat hij een constructie met langsspanten en langsbalken, steunende op zware web-frames, zeer mogelijk en ook economisch achtte.
A a n den heer ÏSHERWOOD echter komt de eer toe een i n allen deele practische oplossing van het vraagstuk gevonden te hebben, en door goed doordachte en eenvoudige c o n s t r u c t i ë n het langsscheepsche systeem aannemelijk gemaakt te hebben. Ook is h i j er i n geslaagd de bekende bureaux van classificatie van de deugdelijkheid van zijn systeem te overtuigen. Zoowel de Engelsche L l o y d , Bureau Veritas en British Corporation als de Germanische L l o y d hebben deze nieuwe constructie als goed erkend. Daar deze constructie wel grootendeels bekend is w i l i k hier slechts i n het kort de beschrijving er van weergeven, die de heer ISHERWOOD i n A p r i l 1 9 0 8 voor de I n s t i t u t i o n of Naval Architects heeft gegeven.
De dwarsscheepsche sterkte van het schip wordt verkregen door een serie van sterke webframes met webbalken op onderling groote afstanden aan te brengen en wel direct aan de beplating bevestigd. Deze dwarsscheepsche constructiën, transverses genaamd, welke waar mogelijk geheel doorloopen om het schip heen, zijn van voldoende sterkte om den totalen waterdruk op de h u i d van het schip te weerstaan en, wat het gedeelte onder het dek betreft, een even groot gewicht te dragen als het grootere aantal dekbalken i n een gewoon schip. V a n groot belang is, dat de transverses direct aan de beplating verbonden zijn, aangezien daardoor de beplating ook als onderdeel van de transverse meetelt bij de sterkteberekening.
De huid- en dekbeplating tusschen de transverses wordt gesteund door doorgaande dwarsliggers, waartoe de transverses van gaten voorzien zijn om de langsliggers door te laten. De langsliggers tegen de huid of wel de langsspanten worden berekend als balken, die door de transverses worden onder-steund en wel tegen denzelfden waterdruk als anders voor d§
4
gewone verticale spanten geschiedt. De langsliggers onder de dekken of wel langsbalken worden op dezelfde wijze berekend als wordende belast door deklading, doch die van het bovenste dek worden nog iets zwaarder genomen dan voor de lading noodig zouden zijn, daar zii ook meetellen i n de berekening van de langsscheepsche sterkte van het schip.
I n schepen met dubbelen bodem worden ter plaatse der transverses vrangen aangebracht en, waar de afstand der transverses groeit is, ook nog tusschengevoegde vrangen.
De huid- en topbeplating i n den bodem worden ook weer ( langsscheeps opgestijfd door langsliggers.
K l a a r b l i j k e l i j k geeft deze Verdeeling van materiaal meerdere langsscheepsche sterkte en laat zij ook toe, dat de dikte van h u i d - en dekbeplating minder wordt dan door de verschil-lende bureaux van classificatie wordt voorgeschreven. Ook zal een aldus geconstrueerd schip veilig hoogere spanningen kunnen verdragen dan een schip van de gewone constructie, daar de beplating gesteund wordt i n de richting waarin de grootste krachten voorkomen, t e r w i j l b i j de gewone con-structie de dekbeplating bijna geheel zonder langsscheepsche ondersteuning is. H e t feit dat van verscheidene schepen het dek tusschen de dekbalken gebeukeld is, bewijst dat er betere langsscheepsche ondersteuning noodig is, dan gewoon-l i j k gegeven wordt.
H e t nieuwe systeem eigent zich er zeer goed voor en brengt zelfs direct met zich mede dat de r u i m s t u t t e n op groote afstanden komen en men dus goed toegankelijke ruimen k r i j g t .
De constructie is eenvoudig en alle deelen zijn goed toe-gankelijk, zoodat onderhoud en reparatie eenvoudiger worden, wat door de reeders zal toegejuicht worden.
Een schip volgens deze constructie gebouwd zal minder beschadigd worden b i j aanvaring.
Alvorens toch de zijden van het schip doorboord kunnen / worden, zouden de langsspanten eerst moeten breken, t e r w i j l ^ bij de gewone constructie de h u i d tusschen de spanten
slechts gesteund wordt door enkele langsstringers.
Herstelling van schade, veroorzaakt door aan den grond zitten of door aanvaring, kan sneller geschieden dan voor gewone schepen. Voor het vernieuwen van langsspanten of langsbalken behoeft men n . l . slechts enkele platen te ver-wijderen.
Men zou kunnen denken dat de diepe transverses veel ruimte i n het schip innemen, doch d i t gebrek is niet zoo groot als men vermoedt. Voor vrachtbooten k a n namelijk de afstand der transverses 12 k 20 voet zijn en men heeft b u i -tendien het voordeel van geen breede horizontale plaatstrin-gers te hebben met bracketsteunen, zooals i n schepen met webspanten, en ook geen holdbeams met breede plaatstringers, zooals vaak het geval is i n diepe ééndeksschepen.
De meest voordeelige afstand voor de transverses is 12 k 16 voet. Volgens d i t systeem is men aan geen holte gebonden voor ééndeksschepen, ook zonder eenige holdbeams.
Vervolgens gaf de heer ISHERWOOD een uitvoerige beschrij-ving van een petroleumboot, gebouwd door de firma CRAGGS
and SONS te Middlesbrough, welke beschrijving i k hier oversla, behalve één enkel p u n t dat i k hier vermelden w i l . D i t schip is 355' lang, 4 9 ' 5 " breed en 29' hol. T e r w i j l de berekeningen aangaven, dat de sterkte van dit schip belangrijk rneer bedroeg dan van een gewoon geconstrueerd schip, werd door de nieuwe constructie 275 t o n rompstaai bespaard.
U i t de discussie, die op deze lezing van den heer ISHERWOOD volgde, bleek dat de nieuwe constructie over het algemeen goed ontvangen werd en er werden dan ook geen bezwaren van groot belang tegen ingebracht. Het meest belangrijke bezwaar, dat reeds vaak tegen d i t systeem werd geopperd, is dat de transverses door h u n groote breedte veel r u i m t e innemen. Voor olieschepen en i n het algemeen voor schepen met balkladmg, geldt d i t bezwaar n a t u u r l i j k niet. Buitendien moet niet u i t het oog verloren worden dat, tusschen de trans-verses i n , de vrije r u i m t e grooter wordt dan b i j de gewone constructie, en wel 1°. doordat de langsdekbalken minder hoog zijn dan de gewone dekbalken; 2". doordat er geen d e k b a l k k n i e ë n zijn, en 3". doordat er geen spantbrackets zijn die boven den tanktop uitsteken. Een gevolg van d i t laatste is, dat de buikdenning horizontaal doorgetrokken kan worden tot aan de h u i d i n plaats van schuin op te moeten loopen, zooals b i j de gewone constructie. Ook heeft men b i j de gewone constructie nog de hoekstalen der langsstringers, die binnen de spanten uitsteken. Ter vergelijking van de r u i m t e n die door de nieuwe en de oude constructie door de spanten worden ingenomen kan fig. 5 dienen, waar d i t duidelijk op u i t k o m t .
Fig. 6, Plaat l , en 7, Plaat I I , stellen het grootspant en de langsdoorsnede voor van de vrachtboot „Sophie H " , die door de K o n . Maatschappij de „Schelde" te Vlissingen gebouwd wordt voor rekening van den heer N . H A A S te Rotterdam. D i t schip, het eerste dat i n Nederland volgens de Isherwood-constructie wordt gebouwd, is 325' lang, 47' breed en 24'3''' h o l . H e t heeft een brug van 70' lengte en ook een bak. De transverses zijn geplaatst zooals d i t het bést u i t k w a m met de indeeling van het schip en de plaatsing der luikhoofden. De afstanden tusschen de trans-verses varieert van 9 t o t 131/2 voet en is i n de laad-ruimen meestal 12 k 13 voet. Zij bestaan u i t een plaat van
^^Isi" dikte en een hoekbulb langs den binnenomtrek van
8 X ^Va X ^"/sa'''- Zij zijn aan de h u i d - en dekbeplating ver-bonden door korte einden hoekstaal, die tusschen de langs-spanten en langsbalken ingevoegd zijn. Deze platen zijn 24'^ breed i n het spantgedeelte, doch 1 3 " hoog onder het dek buiten de brug en I Q i / a " hoog onder de brug.
6
De kantplaat van den dubbelen bodem wordt bij de transverses afgebroken, zoodat deze laatste één doorloopend geheel met den vrang vormen. H e t hoekbalkstaal van de transverses loopt ook door de kantplaat heen en wel tot aan de eerste langsversterking onder den tanktop. Ook worden V E R G E L I J K I N G VAN D E RUIMTEN INGENOMEN DOOR D E SPANTEN B I J S C H E P E N
VOLGENS D E OUDE E N D E N I E U W E CONSTRUCTIE.
Schaal 1 inch = 6 voet. Fig. 5.
nog plaatstrippen van ' ^ ^ ' ^ aangebracht, die de hoek-balkstalen aan den tanktop verbinden. Zooals men ziet is aldus goed zorg gedragen voor goede verbinding van de zijden van het schip aan den dubbelen bodem, iets waar n a t u u r l i j k speciaal op gelet moest worden, daar het aantal
transverses zoo gering is i n vergelijking met het groote aantal spanten i n een gewoon schip. Om den dubbelen bodem vol-doende sterkte te geven wordt tusschen iedere twee opeen-volgende transverses één vrang aangebracht. Tegenover ieder dezer tusschengevoegde vrangen wordt buiten de kantplaat een plaatbracket i n de k i m aangebracht, waarvan de boven-kant horizontaal is. Doordat aldus de vrangen op een afstand van ongeveer 6 voet komen te staan, verkrijgt men i n den dubbelen bodem zeer veel vrije r u i m t e . Waar voor een gewoon schip de inspectie en het onderhoud van den dub-delen bodem a l t i j d moeilijk en daardoor vaak gebrekkig zijn, kan d i t alles b i j d i t nieuwe type belangrijk veel beter ge-schieden, wat zeker voor de reeders een welkom feit zal zijn. De transverses zijn van de noodige openingen voorzien om de langsspanten en langsbalken door te laten. Deze langs-verbanden zijn alle hoekbulbstalen, aan de transverses met hoekstaalmannetjes verbonden, en breken af b i j de water-dichte schotten en waterwater-dichte vrangen, waaraan zij met knieplaten verbonden worden. De langs verbanden behoeven niet gezweid te worden. De langsspanten i n de zijden zijn verschillend i n hoogte en wel 1" boven aan tot I O " i n de k i m m e n . H u n onderlinge afstand bedraagt nergens meer dan 3 0 " . De langsverbanden i n den dubbelen bodem hebben een ouderlingen afstand van ook ongeveer 30". Die op het vlak zijn 8 " hoog en die onder den tanktop 6 V 2 " hoog. De langs-balken onder het dek hebben een afstand van ongeveer 3 voet en een hoogte van 7", behalve onder het bruggedeelte, waar zij 6 " hoog zijn. De nagels, waarmede de huidbeplating aan de transverses en aan de langsspanten is verbonden, staan dichter b i j elkaar dan het geval is b i j de'spanten i n een gewoon schip. D i t heeft ten doel om de h u i d te mogen be-schouwen als makende één geheel met de spanten en trans-verses, waardoor de weerstandsmomenten n a t u u r l i j k belang-r i j k gbelang-rootebelang-r wobelang-rden. Ook zijn i n de langsspanten de nagels in_ de b u u r t der transverses dichter bijeen geplaatst dan midden tusschen de transverses i n , daar de grootste buig-momenten i n de langsspanten optreden b i j de transverses.
De brug en de bak zijn op dezelfde wijze geconstrueerd als het benedenschip, met transverses en langsversterkingen, doch hier k a n n a t u u r l i j k de breedte v a n het staande gedeelte der transverses belangrijk minder z i j n dan voor het benedenschip. De h u i d van d i t schip is r u i m V 3 2 " lichter dan Bureau Veritas voorschrijft voor een schip van gewone constructie. Voor deze h u i d worden geen v u l s t u k k e n voor de buiten-gangen gebruikt en de platen ook niet gejoggled. W e l is het noodig hier en daar de korte hoekstaalmannetjes, waarmede de transverses aan de h u i d verbonden zijn, dóór te zetten, doch het getal er van is betrekkelijk gering, zooals b l i j k t u i t de teekening van het grootspant (fig. 6, Plaat I ) .
S C H R O E F S T O O M so H I P « S O P H I E H » .
Het opstellen van een transverse.
Voorschip.
1 0
De bouw van schepen van d i t type is zeker niet meer, doch eer minder tijdroovend dan voor gewone schepen. Wan-neer de horizontale en verticale k i e l opgesteld en geklonken zijn kan direct begonnen worden met het opstellen der trans-verses. Deze transverses werden voor de „Sophie H " op den wal geklonken en i n h u n geheel opgesteld. H u n gewicht was voor het middengedeelte van het schip ongeveer 4 ton. H e t spreekt vanzelf dat deze transverses ook bij gedeelten stuk voor stuk kunnen worden opgebouwd, zooals overeen-k o m t met de capaciteit der hijschmiddelen. De langsver-banden, die volgens den uitslag voor het schip geheel gereed gemaakt en geponst kunnen worden, worden daarna tegen de transverses aangehangen, waartoe de verbindingsmannetjes reeds van te voren aan de transverses kunnen worden vast geklonken. Het aanbrengen der huidplaten kan geheel ge-schieden als bij gewone schepen.
Hiermede meen i k de belangrijkste punten besproken te hebben, waarin deze constructie a f w i j k t van de gewone, en wensch i k nog met een enkel woord terug te komen op het meest belangrijke voordeel van d i t systeem, n . l . de besparing m gewicht van den stalen romp. Precies aan te geven op welke_ onderdeelen d i t gewicht uitgespaard wordt is niet goed mogelijk, daar de twee constructies daarvoor te veel uiteen-^ loopen. Een groot gedeelte van d i t mindere gewicht k a n echter worden toegeschreven: l». aan mindere huiddikte, die b.v. voor het te Vlissingen i n aanbouw zijnde vrachtschip r u i m 1/32" minder is dan voor de gewone constructie; 2''. aan mmder gewicht van vrangen i n den dubbelen bodem, daar deze vrangen slechts om de 5 è. 6 voet voorkomen.
Toen voor de „Sophie H " de constructieplannen werden ontworpen, vermeende de heer ISHERWOOD dat de stalen romp minstens 160 ton lichter zoude zijn dan voor de ge-wone constructie. Uit berekeningen, welke i k onlangs heb laten maken, b l i j k t m i j dat d i t mindergewicht ongeveer 180 ton zal bedragen. D i t w i l dus zeggen dat het laadvermogen of ' deadweight, dat voor d i t schip volgens gewone constructie ongeveer 5000 ton bedraagt, r u i m SV^ pCt. grooter is ge-worden.
Neemt men voorts i n aanmerking dat de prijs van het schip door het minder staalgewicht ook lager wordt, zoo v i n d t men dat de prijs per ton deadweight ongeveer 9 pCt. verminderd is, waarbij hier bedoeld wordt de prijs van het schip met machine compleet.
W a t d i t minder rompgewicht betreft werd m i j onlangs de opmerking gemaakt, dat de nieuwe voorschriften van Lloyds' die d i t jaar werden ingevoerd, zeer veel lichter zijn geworden en dat daardoor het voordeel van gewichtsbesparing volgens ' het _ Isherwood-systeem wel grootendeels vervallen zoude. D i t is echter voor zoover i k na k a n gaan niet juist. De heer
ISHERWOOD begmt, wanneer h i j de constructie voor een nieuw schip ontwerpt, na te gaan welke afmetingen van onder-deelen door het bureau van classificatie worden geëischt indien het schip van gewone constructie ware, en bepaalt
. Z r ^ ^^'^'^UA 'y^^ ^^^^^^^ zoodanig dat het
schip dezelfde sterk e heeft, m. a. w. h i j gaat gehSel verge-lijkenderwijs te werk Waar dus nu de nieuwe regels van Lloyds een zooveel lichtere constructie toelaten zal eveneens de Isherwood-constructie lichter kunnen worden. H e t voor-deel van gewichtsbesparing zal dus wel degelijk blijven be-staan en met verminderen wanneer de eischen der bureaux van classificatie lager worden.
Ten slotte wil ik nog mededeelen dat. volgens bericht
van den heer ISHERWOOD, thans 42 schepen volgens deze
constructie gebouwd, in aanbouw of in bestelling zijn De reeds varende schepen hebben tot nog toe zeer goed voldaan en schijnen zich van gewone schepen te onderscheiden door belangrijk minder te trillen, wat toegeschreven wordt aan de meerdere stijfte van den romp in langsscheepschen zin
(
S C H R O E F S T O O M S O H I P « S O P H i E H . i GROOTSPANT. ^6V%2'iinn 671 bt hrugpiaafvan ^pz :a'-o'iengie mi/i: em den ioi '^/h ein Óen.
oèem /ang^i^ipan/en in bulL: èabem ^e'ij'/z'n ^^ff^ ^erpiaaioe van machine en ^eie/rutm. ^/'xs'/z'x "/ss'
r m tii.'jrf.ic/ir: fi^r^tn.
Schaal 1 i n c h = 6 voet. Fiff. 6.
S C H R O E F S T O O M S C H I P « S O P H I E LANGSDOORSNEDE.
Fig. 7.