i'.
ÄRCHEF
LABORATORIUM VOOR
SCHEEPSCONSTRUCTI ES
TECHNISCHE HOGESCHOOL
-
DEIFT
RAPPORT Nr.
SSL 147
BETREFFENDE:
Het vakgebied Sterkte en Trillingen van Schepen in het licht van de huidige ontwikkelingen en problemen.
ir. P.A. van Katwijk Ir. H.G. Scholte Ir. F.X.P. Soejadi
December 1969
1-lET VAKCEBIED STERKT EN TRILLINGEN VAN SCHEPEN IN HET LICHT VAN DE HUIDIGE ONTWIKIKELINGEN EN PROBLEMEN
Ir. P.A van Katwijk
Ir. H,G. Scholte
Ir. F.X.P. Soejadi TECHNISCHE HOGESCHOOL DELFT.
Labororhm voor Scheepsconstructies.
Rapport no.
Inleiding.
Aan een bij-de-tijdse omschrijving van het vakgebied 'Sterkte en Tril-lingen van Schepen" zal een eveneens moderne filosofie over het antwer-pen van d.e scheepsconstructie in zijn geheel en van haar onderdelen ten grondsiag moeten liggen'.
Zoals dat voor andere vakgebieden oak zal gelden, liggen echter erva-ringen in de praktische toepassing van de betreffende ontwerp-methode
weer ten grondsiag aan het evolueren van de filosofie. Bedoelde ervaringen kunnen van tweeërlei karakter zijn:
men kan tot de conclusie zijn gekomen, dat een gebruikelijke ontwerpmethode niet (meer) toepasbaar is;
men kan ervaren, dat zich moeilijkheden door onbekende, doch
dringend noodzakelijk te achterhalen, oorzaken voordoen.
ad i
Onder "gebruikelijke ontwerpmethode" wordt hier verstaan de methode,
waarbij gebruik gemaakt wordt van ervaringsmateriaal afkomstig van bestaande of bestaan hebbende schepen; de voorschriften van de
klasse-bureaux zijn hoofdzakelijk op zulk materiaal gebaseerd,
Het ugt voor de hand, dat men hiervan geen gebruik kan maken bij het
antwerpen van geheel nieuwe scheepstypen, zij het qua grootte, snelheid,
of echt qua type; voorbeelden hiervan zijn de zeer grate tankers, de bulkcarriers, de containerschepen, de schepen met grate openingen in
dek en/of zijde.
Zou een extrapolatie naar schepen van grotere afmetingen, maar van het-zelfde type, nag te overwegen zijn, wanneer het geheel nieuwe typen
sche-pen of andere zeegaande objecten betreft, kan van leze methodiek helemaal
geen sprake zijn.
s
ad 2
De door de laatste wereldooriog versnelde invoering van het electrisch lassen als verbindingsmethode in de scheepsbouw bleef niet zander
em-stige gevolgen. Lewis /1/ betitelde deze als en "epidemic of fractures";
het werd algemeen erkend, dat de oorzaak van de problemen het gebrek aan inzicht in "the structural mechanics and metallurgy of welded structures" betrof en niet het ontoerejkend zijn van de orthodoxe, empirische
sterkte-standaarden.
Het ugt dan oak in de natuurlijke gang van zaken, dat vele onderzoekin-gen, vooral in de V.S., maar ook in Japan en Nederland gericht waren op
de oplossing van dit probleem.
In de V.S. werden de onderzoekingen gecoördineerd door het Ship Structure
Committee /2/; in Japan door "the Society of Naval Architects of Japan".
In Nederland heeft de nit verminderde actualiteit van de problemen rand-om het lassen in de scheepsbouw geleid tot overwegingen am het na de tweede wereldoorlog nieuw op te richten sterktelaboratorium (Laboratorium voor Scheepsconstructies) voarzieningen te geven am bij te kunnen dragen
in bedoelde onderzoekingen - zie 'Scientific Activities of the Deift 'Ship Structures Laboratory" /3/.
2
In Japan is de schaalvergroting van schepen de drijfveer (in de ware
zin) tot niet aflatende onderzoekingen. In 1967 kon 'the Society of
Naval Architects of Japan" /L/ met trots gewag maken vaji een
"magnif-icent record":
"Although quite a number of large ships have been built in these
years, any catastrophic failures of ship structure in a brittle
manner including the broken-in-two of ship hull have not yet been
reported".
De mysterieuze ondergang van de "Bolivar Maru" in januari 1969 bracht
derhalve een enorme schok teweeg (zie bijlage).
Men is nu bijzonder beducht voor nieuwe catastrofen en de toepassing
van hoogwaardige staalsoorten en van de moderne lasprocd's krijgen
dan ook de volle aaridacht.
Lewis heeft door het vastleggen van de grondgedachten voor de moderne
filosofie van het ontwerpen vañ de scheepsstruc-tuur /1/ bijzonder
bij-gedragen tot de ontplooiing van nieuwe denkwijzen.
Bedoelde grondgedachten zijn uitgewerkt door de commissies "Design
Phylosophy and Design Procedure" van het ISSC /5,6/.
In het rapport van
n van deze commissies, nl. voor het congres in
Oslo (1967) werd naar voren gebracht, dat de orthodoxe ontwerpmthode
(zoals boyen bedoeld, en door de commissie "evolutionary approach'
genoemd) niet optimaal kan zijn, omdat zij
een uitsluitsel kan geven
over 'structural adequacy" of 'structural over-adequacy"; bovendien
is zij niet universeel toepasbaar /6/.
De betere ontwerpmethode wordt aangeduid als "deterministic approach"
"since it proceeds by determining quantitatively as many as possible
of the factors affecting the structure throughout its life, and
using this infçrmation to prepare a design with a minimum of
refer-ence to previous experirefer-ence".
Deze gedachten zullen voor prof. van der Neut allerminst nieuw zijn;
reeds in 1951 /7/ gaf hij, in ieder geval de Nederlandse,
scheepsbouw-wereld het volgende ter overdenking:
De vorige hoòfdstukken bevatten wellicht aanbeveiingen, die
weinig aansluiting vertonen bij de normale beschouwingswijzen over
de dimensionering van handeisschepen, volgens welke de reglementeri
van de classebureaux de bron van kennis zijn. Ondanks alle eerbied,
die de referent, als niet-scheepsbouwer, past tegenover de schat
van gecondenseerde ervaring, welke de achtergrond vormt van deze
reglementen, kan hij niet de overtuiging tot de zijne maken, dat
dergelijke reglementen in staat zouden zijn de afmetingen van elk
deel van elk willekeurig schip op verantwoorde wijze aan te geven.
Het wil hem voorkomen, dat een meer rationele dimensionering
moge-lijk moet zijii, wanneer in plaats van de reglementen der
classe-bqreaux de mechanica als uitgangspunt gekozen zou worden
De opeenvolgende stappen in een rationele ontwerpmethode zijn,
naar de
inzichten van het ISSC (onderstrepingen eveneens
van het ISSC) (1967)
3
Selection of the material to be used, and relevant properties to be used in the analysis.
Determination of loads, or other actions, affecting stresses and deflections of the structure.
Choice of structural design criteria, such as working stresses, factors of safety, etc.
PrelimInary design of structure, analysis of its response to loads assumed in 3.
Comparison of results of 5 with criteria in 4; modification and re-analysis if required.
Choice of criterion for qptimization, such as minimum weight, minimum cost, etc.
Redesign f structure with different configuration and/or mate-rials, and selection of optimum design, using 7.
Addition of corrosion allowance to optimum design scantlings.
Hetgeen bij deze opsomming o.a. niet expliciet is genoemd, is de kwestie
van het werken met waarschijnlijkheden:
bet determineren van de belastingen moet nl. niet alleen geschieden naar absolute grootten, maar ook naar hun relatieve betekenis. I-let opgeven van bijv. de maximale'waarde (ls'deze te bepaien is) als ontwerp-cri-te-riunì voor een schip, zijnde een voorwerp onderhevig aan statistische
be-lastingsvaria-ties, gesuperponeerd op statische en semi-statische
belas-tingen, is irreëel; de waarschijnlijkheid van het "tegenkomen' van zo'n belasting moet eveneens worden opgegeven.
Is zo'n aanpak in de scheepsbouwkunde betrekkelijk nieuw, voor.het
vlieg-tuigontwerp is het werken met waarschijnlijkheden gemeengoed
Verzachtend is misschien de omstandigheid, dat bedoelde aanpak meerdere prominenten uit de scheepssterkte-wereld voor ogen stond; meergenoemde Lewis bijv. bracht dit naar voren in het kader van het "long-range re-search program in ship structural design" /1/.
-Uitwerking van de gedachte.aan het werken met waarschijnlijkheden werd
vooral gegeven door de voorzitter van het "ISSC-Committee on Design
Pro-- cedure" Caidweli /6/ en door Nibbering /8/.
-
-Studie van de filosofie van het ontwerpen van de s.cheepsstructuur ieidt
tot de enig juiste conclusie, dat het vakgebied Sterkte en Trillingen van
Schepen besloten is in deze filosofie; integrerende onderdeleri hierbij
zijn de diverse hulpwetenschappen, die tot de verantwborde realisatie van
de doelstellingen moeten leiden. Omgekeerd zullen de hulpwetenschappen niet tot hun recht kunnen komen zonder het juiste inzicht in de
problema-tiek van bet geheel; dit inzicht i.e. de eigenlijke sterktefilosofie vormt derhalve de essentie van het yak Sterkte en Trillingen van Schepen
en dient bij het onderzoek n onderwijs centraal te worden gesteld.
L
-Het Vakgebied als In-tegratie van verschillende Onderdelen,
Het vakgebied Sterkte en Trillingen van Schepen beheist een integratie van de ondergenoemde componenten:
1. De noodzakelijke uitgangspunten: constructievormen, materialen en verbindingstechnieken;
voorbeelden: langsspanten-, dwarsspantensysteem; vormen van knieverbindingen;
normaal staal, hoogwaardig staal; lichtmetaal, kunststoffen;
lastedhnieken.
2. De mogelijke belastingen
gewicht (eigen gewicht, gewicht en effect van vaste en vloeibare lading);
responsie op het varen in golven, wind, zon, jis, in diep en ondiep water (normale golfbelasting,
meebewegende massa, demping, overkomende zeen,
slamming - en de eventueel hierdoor veroorzaakte trillingen);
schokbelasting (dokken, aanvaringen);
responsie op de voortstuwing (askrachten, trillingen),
3. De responsie van het geheel en van de smenstellende onderdelen op deze belastingen:.
rekken, sparmingen, vervormingen - in grootte en frequentie van voorkomen;
trillingen,
De draagkracht van het geheel en van de samenstellende delen: breukmechanica, knik, plastische bezwijkanalyse, veiligheidsmarges, het fail-safe of safe-life
con-cept, schde- en hinderoverwegingen,
5. Toetsing van het voorgaande aan optimum-overwegingen; constructieve efficiency,
economische efficiency ('owner's criterion' zie /6/).
Voor de analyses van het bovenstaande geldt de dwingende eis, datvolledig-heid moet worden nagestreefd, in analogie met de door Lewis /1/ gestelde voorwaarde ten aanzien van het vervangen van de orthodoxe ontwerpnie-thode
door een meerrationele:
"There can be no half-way measures.
A more complete knowledge of seaway loads without án understandIng of erection and temperature stresses, for example, would not justify
a departure from time-tested methods.
Likewise, a complete understanding of all loads without accurate know-ledge of the structural response of the hull in terms of stress dis-tribution, load-carrying ability etc. would not permit an. advance to
completely rational design".
Sterkte en Trillingen van Schepen als zijnde een integratie van meerdere componenten kan niet gezien worden als een op zichzelf staande wetenschap,
zoals bijv. de wiskuride.
De sterkte-wetenschap der schepen heeft informatie nodig uit andere yak-gebieden, zoals de statistiek en waarschijnlijkheidsleer, de technische
mechanica, de materiaalkunde.
De informatie die men nodig heeft uit andere vakgebieden moet (d,w.z, zo wenst de zoekende het) echter meestal direct betrokken zijn op de speci-fieke toepassing in het informatie-vragende vakgebied; omdat zulk een toelevering niet van de ándere vakgebieden verwatht mag worden, ontstaan
5
logischerwijze 'tussen-wetenschappen (in de Inleiding hulpwetenschappen genoemd) bijv.
op de scheepsstructuur doelgerichte technische mechanica en
maten-aalkunde.
Dergelijke tussen-wetenschappen worden vnijwel altijd beoefend door de
betrokkenen binnen het informatie-behoevende vakgebied.
Eerder is opgemerkt, dat de Vliegtuigbouwkunde de Scheepsbouwkunde in het verleden ten aanzien van een speciaal aspect v66r was; in
bovenbe-doeld, groter verband liggen de zaken echter 'flog steeds niet anders,
getuige de speciale leerstoelen voor en de bijzonder doelgerichte col-leges over vliegtuigconstructies (technische mechanica, diverse soorten
belastingen - v.d. Neut), vliegtuigmaterialen (materiaalkunde, vermoei-ingsaspecten - Schijve), vliegtuigtrillingen (Bergh).
De opsomming van onderwerpen, die in genoemde colleges behandeld worden
geeft een duideli,jke aanwijzing van Hno half-way measures
Moet geconstateerd worden, dat onderwijs en onderzoek van sterkte en trillingen in de Onderafdeling der Vliegtuigbouwkunde veel breder van opzet zijn dan in de Onderafdelìng der Scheepsbouwkunde, er is geen reden tot algehle zeif-ontkenning. Integendeel, al het onderzoek in het Laboratorium voor Scheepsconstructies is steeds verricht in bet licht van bedoelde bredere opzet; de positieve responsie, die het werk van genoemd laboratorium van sterkte-deskundigen, zowel binnen als
bui-ten ISSC-verband, ondervindt, bevestigt dit.
Bovengenoemde componenten van het vakgebied zullen nu nader worden
beschouwd in het licht van de huidige ontwikkelingeri en problemen,
Voor de leesbaarheid zou het aanhouden van bovenstaande onderverdeling gewenst zijn; dit is echter vaak niet mogelijk, omdat facetten uit het ene deel sterk verweven zijn metandere, uit een ander deel.
ad i
De noodzakelìjke uitgagsüñten:
de constructieve vormen,
de te gebruiken materialen en
de toe te passen verbindingstechnieken
bepalen bij voorbaat voor een belangrijk deel de statische en dynamische
responsie alsmede de draagkracht van de constructie.
Omgekeerd kunnen de constructieve vormen, matenialen en
verbindingstech-nieken zeif weer zijn voortgekomen uit;
de functie van het betreffende deel, het belastingspatroon (eg. al of geen waterdruk), de historie, de bednijfstechnieken (lassen,
sec-tiebouw), overwegirigen van bedrijfseconomie of productie.
Het onderwijs in de sterktewetenschap van schepen moet derhalve gericht zijn op het vormen van het juiste begrip voor de essentile waarde (de
voor- en nadelen) van bepaalde scheepsconstructieve concepties.
Het referaat van v.d. Nut /7/ geeft een bijzonder goede illustratie
van wat hiermede bedoeld wordt.
Een voorbeeld van meer experimenteel onderzoek naar de waarde van
con-structieve vormen (betreffende orthogonale verbjndingen) is dat van
-6-Het uitgangsgegeven van de onderhavige omschrijving is staal; de
toe-passing van andere materialen, zoals lichtmetalen en kunststoffen behoeft in dze omschrijving nog geen uitgebreide behandeling.
De belangrijkste toepassing van aluminium bij grote zeeschepen betreft de bovenbouwen. Men is het er wel over eens, dat:
"the successful_ experience, to date with aluminium in ships is sufficient testimony to its value as a structural material for ships' superstructures" /5/
Bepaalde specifieke ontwikkelingen en/of problemen zijn echter niet te melden.
Hout wordt steeds minder toegepast, kunststoffen daarentegen doen hoe langer hoe meer opgang. Van deze laatstgenoemden is vooral het
glasvezel-versterkte polyester (g.v.p.) als constructiemateriaal, waarvoor een
relatief lage kostprijs een grote rol speelt, van belang.
Ook ten aanzien van g,v.p. kan gesteld worden, dat de voordelen opwegen
tegen de nadelen 'evenals over aluminium opgemerkt kan worden is g.v.p. echter geen materlaal, dat "zonder meer" ook voor zeer grote schepen het staal zou verdringen.
De problemen rondorn de toepassing van g.v.p. cirk,elen nog steeds rond
de vraag hoe paatverstijvingen resp. hoe orthogonale verbindingen
ef-fectief moeten worden verwerkelijkt; onderzoek hierover wordt ook ver-richt door het Deiftse sterktelaboratorium /3/.
Verder is het doorrekenen van constructies van niet-isotroop materiaal, zoals g.v.p. nog een zeer ongewisse zaak, te meer nu nog rekening
ge-houden mdet worden met de invloed van veroudering /6/.
Aangaarìde "materialen" is het wellicht interessant te vermelden, dat de "Food and Agricultural Organization of the United Nations momenteel grote aandacht besteedt aan de toepassing van ferro-cemen-t voor de
con-structie van kleine vaartuigen.
De positie van bet lassen ten opzichte van andere verbindingstechnieken
in de scheepsbouw vertoont analogie met de positie van staal t.o.v. andere materialen; de behandelin van ontwikkelingen en problemen
rond-orn het lassen ugt derhalve impliciet in de onderhavige omschrijving
ingeweven. - ,
-ad 2, 3
"Het gehele bouwsel van sterkteberekening is een kaartenhuis, wanneer zijn fundament, de belastingen, ondeugdelijk is". V,d. Neut /7/
De kennis van de'werkelijke scheepsbelatingen (vooral de plaatselijke) is nog lang niet bevredigend te noemen. Dat dit blijkbaar geen
onover-komelijk bezwaar is geweest voor het concipiëren van nieuwe scheepstypen doet hieraan niets af; voor deze nieuwe scheepstypen geldt nog de vraag
van "adequacy" of 'over7adequ.acy".
Vrijwel alle ISSC-comrnissies vragen om meer informatie over belastingen.
Het grote scala van soorten belastingen maakt echter het geven van de gevraagde informaties tot een moeilijke zaak.
1-let is mogelijk orn op verschillende manieren een onderverdeling van de
naar oörzaak (bijv. golfbelasting, krachten bij dokken, stapelloop etc. naar periodiciteit (laagfrequent, hoogfreqúent)
naar soort (trek, druk, torsie, schuif) naar richting (langsscheeps, dwarsscheeps)
naar relatief belang (bepaald door de plaatselijkeconfigtiratie).
Het hoofdprobleem kan, in al zijn complicaties benoemd worden als:
de analyse van de dynamische belastingen ten gevolge van het varen
in golven.
De belasting ten gevolge van het varen, in golven veronderstelt
vanzeif-sprekend het aanwezig zijn van golven,Informatie omtrent het natuurlijke element van een schip: water en weer, wordt binnen het raam van het ISSC
verwacht van Commissie i "Environmental Conditions".
De behandeling van de primaire responsie b het varen in golven nl. de scheepsbewegingen berust ander de leerstoel van de hoogleraar Gerritsma;
vermeld zij, dat genoemde hoogleraar, als voorzitter van ISSC-Commissie 2
"Wave Loads, Hydrodynamics", mandaat bezit t.a.v. onderzoek van belas-tingen van scheepsmodellen.
Rekken, spanningen., vervormingen, trillingen (àilen zou men kunnen vatten
onder de algemene aanduìding: dynamische belastingen) zijn aan te merken als desecundaire responsies.
De rekken en spanningen, en misschien oak de elastische vormveranderingen
t.g.v. het varen in golven hebben een analoog karakter als de
scheeps-bewegingen ende golven, zij het, dat een registratie van golven een re-gistratie is van een vrij natuurverschijnsel, terwiji het schip als fil-terend mediumfungeert t.a.v. de responsies.
Analyse
Samenwerking tussen de scheepsbouwkundige St. Denis en de oceanograaf
Pierson leidde tot de bijzonder belangrijke verhandeling. "On the Motions
of Ships in Confused Seas" /11/; deze verhandeling opende de weg naar de
moderne aanpak van de analyse çler scheepsresponsies (niet alleen de be-wegingen, zoals de titéirïLisschien suggereert).
Het werken met de "response amplitude operators", gebaseerd op het
begin-sel van lineariteit, en bet in toepassing brengen van bet beginbegin-sel van
superpositie deden toen hun intrede.
Doordat golven en responsie, ander statonaire, normale (i.e. niet extreme) omstandigheden, in het algemeen beschreven kunnen worden als een gaussisch
verschijnsel, was de analysed van beiden langs statistische wegen een
re-ele mogelijkheid geworden; dit impliceert tevens het betrekken van
waar-schijnlijkheidsconcepten in de analyse.
Statistiek en waarschijnlijkheidsleer zijn derhalve voor de moderne aanpak van de analyse der scheepsbelastingen onontbeerlijke hulpmiddelen.
Men zou zich af kunnen vragen wat het belang is van de statistische analyse van de golfbelastingen, immers vaak wordt nag gemeend dat de veiligheid van een schip alleen bedreigd wordt ander extreme condities (hetzij extreme golfbelasting en/of extreme temperatuurcondities etc,).
In het menselijk lichaam zouden aanhoudende wisselbelastingen aanleiding geven tot vermoeiingsverschijnselen; ten aanzien van de scheepsstructuur is het in de desbetreffende deskundige kringen in het verleden eenvraag geweest of vermoeiing een werkeiijk gevaar voor de scheepsstructuur
bete-kent c.q. of vermoeiingsscheiirn. niet
alleen maar Itvervelendhl waren /12/.
Dit is merkwaardig, orndat
men zich toen al lang veel moeite getroostte
orn gegevens te verzamelen over de wisselbelastingen (Jasper, Bennet e.a.,)
waarbij de extremen,
vanwege hun
genegeerd
werden.
Tegenwoordig geven de prograrnmats
van onderzoek, vooral in deV.S., Japan,
Nederland en Noorwegen, aismede de
speciale commissie van het ISSC
'Tatigue and Brittle Fracture'
onmiskenbare aanwijzingen
van het steeds
meer op de voorgrond tredende probleem van vermoeiing.
Dit houdt vooral verband met de toepassing van hoogwaardig staal.
Nominale golfbelasting, correcties.
Veel informatie is reeds voorhanden betreffende de nominale langsscheepse
golfbelasting; deze is echter
maar
n van de componenten van het totale
spectrum van alle mogelijke belastingen, die in een volkomen willekeurige
combinatie kunnen optreden,
ISSC-Committee on Design Phylosophy and Design Procedure
- 1964 wees aan,
dat correcties op de nominale langsscheepse
golfbelasting kurinen worden
aangebracht volgens een door Nibbering /13/
aangegeven methode,
Deze correcties betreffen de invloed
van:
slamming, whipping, trillingen door
andere oorzaken,
veranderingen van temperatuur en beladings-toestand,
veranderingen van waterdruk t.g.v. scheepsbewegingen,
massakrach-ten van vaste en vloeibare lading,
corrosietoeslagen, fabriekstoleranties.
Mogelijke componenten
van het totale plaatselijke belastingsspectrum zijn:
plaatselijke concentraties van gewichten,
torsie,
Is het ontbinden van het totale belastingsspectrum in de diverse
compo-nenten iets onmogelijks, aan de andere kant is
het samens-teilen, wanneer
meti elke component zou kennen, net
zo ondoenlijk, omdat de verschillende
componen-ten kunnen optreden met een volkomen wiliekeurig
faseverschil.
Dit impliceert de blijvende noodzaak
van onderzoek aan prototypen en
modellen; een geheel theoretische aanpak,
zoals Kaplan /14, 15/ nastreeft:
"The existence of a mathematical model
that will allow evaluation
of ship dynamic response under all environmental conditions of
ship-wave interaction, would allow
simple solution of various
structural and ship motion problems that presently require
ex-pensive and laborious full scale trials,
model tests, etc.'
kan voorlopig niet het totale
belastingsspectrum (i.e. nominale
golfbe-lasting plus correcties) betreffen, zeker
niet als het gaat orn locale
belastingen. Een bijkomende restrictie
ten aanzien van het bovenstainde
is, dat het slechts de langsscheepse belastingsrichtjng betreft,
Om-trent de locale belastingen is niets
agemeens te zeggen; elk
scheeps-onderdeel wordt onderworpen aan
een plaatseiijke belasting, die inhaerent
is aan de plaatselijke configuratie
en de functie van het betreffende
on-derdeel.
Plaatvelden.
con g con
-structie als een schip "het plaatveld' het beiangrijkste
scheepsonder-deel; het bestaan van de speciale ISSC-commissie 'Stiffened Panels in 3-Dimensional Structures" (momenteel onder voorzitterschap van Van Kat-wijk) bevestigt dit.
De dynamische belasting van plaatvelden in een schip vloeit in de eerste plaats voort ui-t de bewegingen ten gevoige van het varen in zeegang.
De uitwendige waterdruk kan verder n der componenten zijn van het to-tale belastingsspectrum.
De invloed van vaste of vloeibare lading is een andere mogelijke component; omtrent de massakrach-ten t.g.v. versnellingen of vertragingen van deze
la-dingen is nog zeerweinig bekend.
Het vervoer van zeer hete of zeer koude ladingen heeft zijn aparte facetten.
Japan Shipbuilding Research Association heeft de noodzaak ingezien tot bet instellen van een speciale onderzoekcommissie (Research Committee 74) ter
bestudering van de dynamische aspecten van het vervoer van olie in gedeel-telijk gevulde lange tanks.
Ladingen die zich niet geheel als vast of niet geheei als vloeibaar
ge-dragen (e.g. ijzrerts, graan) roepen aparte problemen in het leven,
Volgens Hagiwara, een medewerker aan bovengenoemde Japanse commissie,
ge-draagt ijzererts, in het door hem onderzochte geval, zich als een stof met een consistentie van een mengsel van droog zand en kiel.
O.a. werd gevonden, dat de drukverdeling vn ijzererts op een iets heilend
langsscheeps zijschot geen rechtlijnig, naar beneden toenemend verloop heeft (theorie van Coulomb); de druk op de onderpanelen is zelfs lager dan die op de midderrpaneien.
Discontinuiteiten, torsie.
DiscontinuTteiten in de structuur zijn een speciale oorzaak van locale vertekeningen in het belastingsbeeld en van de responsie (gedrag).
Het is bekend, dat discontinuiteiten tot de belangrijkste onderwerpen van zorg behoren. Niettemin schr9k (en schrikt) men er nièt voor terug schepen met (zeer) grote openingen te ontwerpen.
Wringing en vermoeiing zijn aspecten, die inhaerent zijn aan de conf
i-guratie van schepen met grote openingen.
-V66rdien behoefde aan torsie van schepen niet veel aandacht te worden besteed, de opkomst van de containerschepen was echter voor het ISSC-1961 aanleiding geweest tot een aparte belichting van het vraagstuk.
DiscontinuTteiten in de scheepsstructuur vormen door het dynamische ka-rakter van de belastingen werkelijke problemen; Abrahamsen /16/ drukte dit als voigt uit:
-"The dynamic torsion load spectrum in association with other seaway
load spectra and quasi-static loads might give a cumulative damage
effect leading to low-cycle high stress fatigue at points of high stress concentration in the ship structure".
Voor het ISSC 1967 /6/ werd door Vasta wederom de aandacht gevestigd op
de belangrijke relatie discontiriutei-t - vermoeiing.
Trillingen.
De analyse van de ho,ogfrequente belastingen dr lamming en door invloeden van het voortstuwingsmechanisme heeft nog steeds voortgang. ISSC-Committee
lo
-on Design Phylosophy and Design Procedure 196'4 vat deze belastingen -onder
"vibratory loads" (bezittende
een periode van de orde van grootte van de
natuurlijke periode van schip of scheepsdeel)
naast de "impulsive loads"
(met een periode van milliseconden; dit zijn de
belastingen door
schok-ken, dokschok-ken, aanvaringen etc.),
Een tussenvorm tusseri de "steady state vibrations"
(geTnduceerd door
schroef en/of motoren) en de 'transient vibrations" (uitdempende
tril-lingen ten gevolge van bijv. een slamklap) is het nog niet zo lang
be-kende trillingsverschijnsel, geTnduceerd door relatief
korte golven;
de toename van de L/I-!-verhouding
en de toepassing van hoogwaardig staal
ziin twee belangrijke factoren in dit probleem.
Een kleine verandering van koers en/of snelheid schijnt echter voldoende
te zijn orn dit type trillingen kwijt te raken /17, 15/.
Men kan de hoogfrequente trillingen ook onderscheiden
in:
trillingen, genduceerd door het voortstuwingsmechanisrne
(schroef, motor, schroefas)
trillingen door de interactie schip-gölven (slamming,
whipping,
korte golven)
trillingeri çloor "impúlsive loads' (dokken, aanvaringen).
ad a.
de problemen veroorzaak-t door hoogfrequerite trillingen
door het
voortstuwingsmechanisme noodzaken meestal tot het bestrijden of
vermijden van de oorzaken, en wel in de eerste plaats
met het dod
het
wegnemen van hinder; in bepaalde gevallen is dit te realizeren door
veranderingen in de constructie.
De behandeling van trillingen veroorzaakt door motor en/op schroefas
valt binnen het vakgebied van de motorbouwer.
Oorzaak en karakter van de door de schroef genduceerde trillingen worden
zo sterk bepaaid door de hydrodynamica van scheeps-
en schroefontwerp,
dat een integratie bij het yak Voortstuwing
voor de hand zou liggen.
ad b:
ten aanzien van de hoogfrequente tfiliingen dòor de interactie
schip-golven liggen de zaken anders. In de eerste plaats is men
nu nog in bet stadium dat
-
de bekwaamheid van de kapitein
een parametrische factor is. In de
toekomst zou de computer, ook wat dze scbeepsresponsie
betreft,
een belangrijke plaats kunnen innemen naas-t de kapitein.
-
de kennis omtrent gedrag en draagkracht
van de constructie is nog
lang niet uitputtend; dit heeft
weer als oorzaak, dat nogte weinig
bekend is over de belastingen t.g.v. slamming,
whipping enz.
Naarmate men meer inzicht heeft verkregen in bet
mechanisme van
slamming en whipping zullen misschien ook
waarschijnlij1heidsper
centages van het optreden van deze verschijnselen in
het structurele
ontwerp ingecalculeerd kunnen worden, in analogie
met hetgeen boyen
ten aanzien van extreme belastingen werd gesteld.
Ten tweede zijn de door de interactie schip-golven
veroorzaakte
hoogfre-quente trillingen een voortvloeisel van deze onverbrekelijke
combinatie;
dit geldt niet voor de combinaties schroef-schip
of motor-schip, immers
andere vormen van voortstuwing bestaan resp. kunnen iog worden uitgedach-t.
ad c:
het. onderzoek van de trillingen door
"impulsive loads1', voor zover
dit niet te zeer betrokken is op facetten
van de sterkte van
scheeps-constructies, kan door elk fysisch onderzoekcen-trum
worden gedaan.
Ten aanzjen
an bodem-slamming worden vooral gegevens gewenst
over de
grootte van de teweeggebrachte eerste belastingspiek,
over de invloed
verwach-ting dat bedoelde belasverwach-tingspiek samen kaki vallen met een maximum van de golfbelasting - dit alles in bet licht van de invloed van
sdho1'be-lasting op het gedrag en de draagkracht van de scheepsconstructie
(-delen) bij aanwezigheid van vermoeiingsscheuren, of op bet initi eren van deze scheuren.
Ook door het Laboratorium voor Scheepsconstructies worden hieromtrent onderzoekingen verricht onder auspicien van bet Nèderlands
Scheeps-studiecentrum, zie /3/.
In bet kader van de onderhavige omschrijving mag niet onvermeld blijven het onderzoek betreffende trillingen van schepen in Japan.
Volgens het historische overzicht in /5, 18/ publiceerdeTerada reeds in
1906 resultaten van onderzoek. Het eerste geschrift in Europa dateert wel van l884 (Otto Schlick), maar dit betrof trillingen door niet
uit-gebalanceerde stoommachines en niet trillingen van de scheepsromp door
de dynamiek van de belastende omgeving.
Sindsdien zijn tientallen Japanse publicaties verschenen over diverse
trillingsonderwerpen; het moet worden vermeld, dat in /18/ ook de
niet-Japanse publicaties (e.g. J.J. Koch: "Eine Experimentelle Methode zur
Bestimmung der Reduzierten Masse des Mittschwingenden Wassers bei Schiffs-schwingungen") over en bij de betreffende onderwerpen worden genoemd.
Analysemethoden.
Een van de mogelijkheden van, de Technische Mechan ica voor de behandeling' van de responsie van de scheep'sconstructie op de uitwendige belastingen,
zowel vanuit de zee of vanuit de schroef, betreft de toepassing van de
eindige elementen resp. eindige verschillentechnieken.
Dit wil niet zeggen, dat andere analysemethoden onbruikbaar zijn; in zeer veel gevallen, wanneer slechts weinig uitkomsten worden gewenst, zullen andere methoden dan de eindige elementen methode, sneller en efficienter
zijn (bijv. voor plaatselijke analyses van plaatvelden).
Sinds ISSC-1967 is er een belangrijke vooruitgang geboekt t.a.v. de
toe-passing van de eindige elementen methode vor bet onderzoek van de
scheepsconstructie als zijnde een compositie van verstijfde plaatvelden.
Ofschoon de meeste recente publicaties een elastisch statische analyse
betreffen, is het aangetoönd, dat ook niet-linea-ire en dynamische (tril-lings-) problemen kunnen. worden geanalyseerd met de eindige elementen methode.
Voor de spannings-, vervormings- en trillingsanalyse is bet uit economische overwegingen van groot belang, dat met een behoorlijke graad van
nauwkeu-righeid voorspellingen kunneri worden. gedaan in dat ontwerpstadium, waarbij
eventuele noodzakelijke veranderingen het minst kostbaar zijn; dit wordt
mogelijk door de com.binatie eindige elementen methode/computer.
Hoge verwachtingen stuiten echter nog op de heperkende voorwaarden voor
de toepassing van de eindige elementen methode.
Het zou te ver voeren orn ook nog nader in te gaan op bedoelde beperkende
voorwaarden; verwezen kan worden o.a. naar het ISSC-1970 commissierapport
van Van Katwijk /19/.
Toch hebben verschillende onderzoekers zich reeds gewaagd aan de analyse
van sterkte- en trillingsproblernen van schepen met behuip van de eindige
elementen methode; ISSC-Committee on Numerical Methods 1970 /20/ vermeldt
12
-- de analyse van de romp van een grote tanker
- de studie van de spanningsconcentratie op de hoek "dekhuis-dek' - de analyse van temperatuursvervormingen en -spanningen ten gevolge
van het vervoer van vloeibare gassen of hete vloeibare ladingen - de toepassing van de eindige elementen methode op
scheepsconstruc-ties van glasvezelversterkt polyester
- de analyse van problemen met betrekking tot vrije en gedempte
tril-lingen.
Behalve de mogelijkheden en de beperkende voorwaarden van de methode der eindige elementen behandelt Van Katwijk in /19/ eveneens andere
analyse-methoden alsook experimenteel onderzoek voor bet elastisch,
elasto-plas-tisch en plaselasto-plas-tisch gebied.
Dwarsscheepse Sterkte.
Het toenemen van de afmetingen van tankers en bulkcarriers, aismede de opkomst van schepen met grote openingen, bracht een sterkteaspect, dat een tijdje op de achtergrond was gedrongen nl. de dwarsscheepse sterkte
wederom op de voorgrond..
ISSC l96Lf-Committee on Transverse Strength and Loads of Ships /5/ voerde als remmende factoren bij de analyse aan:
de belastingen op een dwarsscheepse doorsnede zijn moeilijk te
bepalen;
de invloed van de rest van het schip op een dwarsscheepse
door-snede is eveneens niet eenvoudig vast te stellen;
geen bevredigende methodes ter analyse van zulk een gecompliceerde configurat5e als een dwarsscheepse doorsnede zijn voorhanden.
Experimenteel onderzoek, zowel aan prototypen als modellen, aismede
theo-retische verhandelingen worden nu gericht op het nemen van deze hinder-nissen /15, 19/.
ad L
Draagkracht.
De draagkracht van een schip en van de samenstellende deftn omvat het
vermogen orn weerstand te bieden tegenc
extreme drukbelastingen van onderdelen, die bijv. gelijktijdig
loodrech-t op hun viak en/of anderszins (wringing) worden belast; extreme trekbelastingen;
grote vervormingen (elastisch en plastisch)
voorkomen moet worden, dat schroefassen vastlopen, luiken niet goed sluitei, de diepgang te groot wordt als gevoig van grote
doorbuiging, pijpleidingen in de knel komen etc.;
wisselende belastingen
- uit het oogpunt van plaa-tselijke vermoeiingsschade en de in-vloed daarvan op de draagkracht van bet geheel;
- uit het oogpunt van hinder voor de bemanning., uitwerking op
de apparatuur;
13
-Ten aanzien van al deze aspecten speleri de eigenschappen van het construc-. tiemateriaal een grote rol.
Het meest essentiële verschil tussen het materiaalaspect, uit het oogpunt
van de sterkte van scheepsconstructies enêrzijds en van de materiaalkunde in fysische zin anderzijds, ugt besloten in de invloed van de vorm van de constructie, van de fabricagefactoren en van de verbindingstechnieken op bet gedrag van het materiaal, Staal, dat in ongekerfde, niet-bewerkte
en ongelaste toestand bij temperaturen van -200°C breukrekken kan vertonen
van meer dan 20% is,gebruikt in een scheepsconstructie,
p1aatselijknau-welijks in staat orn bij 0°C onder statische belasting 1% plastisch te ver-vormen zonder te breken.
Bij dynamische b1astirìgen is dit nog erger. De gegevens, die bijv. door materiaalkundigen over vermoeiingssterkten worden opgegeven zijn enkele
honderden procenten groter dan wat voor constructies geldt.
Het gedrag van een constructie onder schokbeiasting is weer totaal anders dan dat onder laagfrequente belastingen.
Enkele oorzaken van de grote verschillen tüssen het gedrag van materiaal, gebruikt in een constructie en in een eenvoudige proefstaaf zijn:
een constructiedetail wordt multiaxiaal belast op een wijze, die
moeilijk te beschrijven is. De belating is opgebouwd uit een
com-plex van axiale krachten, toverall wringing en locale buigings-effecten.
De laatstgenoemden worden.veroorzaakt door uitwendige belatingen
(waterdruk) en/of zijn een gevolg van de configuratie van de con-structie, van plaatonvlakheden etc.;
de materiaaieigenschappen verschillen van plaats tot plaats als
gevoig van voorbewerkingen, aanbouwvervormingen, branden lassen en van de constructieve vorm; F
in de constructie heersen z.g. ingebouwde spanningen, meestal ont-staan ten gevolge van lassen, branden en aanbouwen (maatvoering!);
de verschillende belastingscomponenten hebben verschillende fre-quenties en grootten, en zijn in het algemeen niet in fase; boyen-dien zijn zij niet constant in tijd (random loading);
de onder d genoemde random loading omvat belastingen, die locaal,
zowel tot élastische als plastische vervormingen aánlèidïTkùnneri
geven. Over bet gedrag van staalconstructies onder dergelijke be-lastingscomplexen van wisselend karakter is nog weinig bekend.
Het bovenstaandeonderstreept weer de blijvende noodzaak tot experimenteel
onderzoek aan werkelijke constructies, aan boord (aan hèt schip zeif),
in bet laboratorium (aan scheepsonderdelen).
De meest actuele problemen betreffende de draagkracht van scheepsconstruc-ties zijn voortgevloeid uit het op grote schaal toepassen van hoogwaardige
staalsoorten in zeer grote schepen.
Plooien en scheuren doen zich.in die schepen duidelijk eerder voor dan in schepen van uitsluitend gewooi scheepsbouwstaal.
-Op grond hiervan is de vermoeiingssterkte n van de belangrijkste criteria voor de draagkracht geworden. Als voorbeeld moge dienen de vòorschriften van Det norske Ventas; deze geven een "scantlings reduction factorF, die
afhankelijk is van de sterkte van het materiaal.
Qnlangs is die reduction factor voor St. 52 tot op van de vroeger
toege-stane waarde teruggebracht, bu-ter op grSnd van een in schepen geconstateer-de toename van schageconstateer-de door vermoeiing.
14
-Crack design, toeiaatbaarheid.
De noodzaak van kwanti-tatjeve informatie over vermoeiingssterkten zal in
de toekomst nog toenemen, wanneer moderne ontwerp-concepten als "crack
design" en "limited plastic design" consequent worden gehanteerd.
Het zich ontwikkelen van grote scheuren in scheepsonderdelen is alleen onder controle te houden door het in de scheepssterktewetenschap invoe-ren van n der nieuwere onderwerpen van de technische mechanica: de breukmechanjca /21/.
Voorwaarde is echter een volledige beheersing van het brosse breukprobleem;
hiertoe kunnen de nieuwste concepten uit de breukmechanica, zoals "crack-opening-displacement" (C.O.D.) belangrijk bijdragen.
/
De constante aanwezigheid van het brosse breu]probleem heeft een puur economische achtergrond. De uit een oogpunt van sterkte rninst geschikte
materialen en lasprocd's drukken de kosten van een schip, echter
be-zitten op zulk een wijze "goedkoop" gehouden schepen een zeer kleine marge wat betreft de 'teperat.uurveiligheid".
Dit balanceren op de rand van wat toelaatbaar is, is alleen mogelijk als nauwkeurig, d.w.z. met geringe spreiding, kan worden aangegeven wt toe-laatbaar is. Slechts dze wijze van aangeven van wat toelaatbaar is, is
van reale waarde.
Momenteel is de situatie-zo, dat het, uit een oogpunt van bezwijken, ui-terst belangrijke criterium: de energie-opname van een constructie v66r breuk, van geval tot geval wel een factor 5 kan verschillen, zodat in de praktijk maar geen rekening wordt gehouden met de plastische bezwijkreserve
van een schip. Dit laatste heeft weer als reden, dat in het verleden sche-pen gebroken zijn zander aanwijsbare voorafgaande plastische vervorming.
Vanzelfsprekend is dit voor de moderne sterkte-deskundigen een onaanvaard-bare toestand.
Van der Neut wees in /7/ reeds op de betrekkelijkheid van het begrip
"toelaatbare spanningen'.'. Volgens genoemde referent moeten de toelaatbare
spanningen in overeenstemming zijn met het peil van de materiaalkeuring, het bouwtoezicht enz.; voorts is er nog de factor '1'corrosie".
De noodzaak van het integreren van moderne inzichten in de sterktefilosofie:
is reeds eerder naar voren gebracht. Behalve hoe, naar zuÏke moderne
in-zichten, de draagkracht van ëen schip is te bepalen, geeft /8/ aan welke waarden in de plaats dienen te komen van niet meer moderne begrippen
zo-als "toelaatbare Spanningen".
Het zij hier herhaald, .dat alle kennis omtrent de wisselende belastingen,
die in een schip optreden, alleen maar van nut is in het licht van het
aspect vermoeiing. De enige schade van belang, die door wisselende
belas-ting wordt veroorzaakt is vermoeiingsschade.
Wat extrme belastingen betreft, zijn er meerdere bezwijkmogelijkheden,
zoals die, ingeleid door instabiliteit onder drukbelasting. Een uitvoerige
bespreking van voor de scheepssterkte karakteristieke aspecten van insta-biliteit onder drukblasting in verband met de draagkracht is gegeven in /8/, De enige bezwijkmogelikheid onder trkbelasting is het ontstaan van
in-stabiele, eventiieel brosse breuken. Als deze ontstaan vanuit bestaande scheuren, kan heit nominale spanningsniveau, waarbij bre4k optreedt, aan-zienlijk (soms 50%) beneden de vloeigrens liggen.
De exacte kennis van de statistische verdeling-in-de-tijd van extremen
ener-zijds en van de breukmechanica nderzijds zijn in die gevallen onontbeerlijk voor het optimaal ontwerpen van de constructie.
15
-ad, 5
"The optimum ship structure may be defined as the design which
meets defined strength and stiffness as well as operating
re-quirements under defined loading conditions with the lowest
capital, maintenance and running costs during a defined ship
life".
Vedeler /22/
Vedeler geeft verder aan:
"With the main dimensions and thearrangement of the ship
deter-mined, optimization with respect to steel weight and fabrication
costs may be made by parametric studies of the different plate
panels by varying the spacing of primary and secondary stiffening
members and the scantlings in such a way that the defined in-plane
and lateral loads are carried with the same structural safety".
In zijn rede ter gelegenhéid van de honderdzestiende die'sviering van de
Technische Hogeschool Delft 1q58 kenschetste de toenmalige conrector,
prof. Jaeger, het schip als "het grote compromis".
In het streven naar het meest rendabele schip uit zich dit in
een compromis
tussen licht en goedkoop bouwen.
Wanneer een vergelijking wordt gemaakt met land-constructies blijkt, dat
bedoeld compromis wat meer in de richting van "licht"
en "minder goedkoop"
kan uitvallen, omdat gewichtsbesparing
f materiaalbesparing,
f
laçiing-winst,
f een combinatie van beide kan betekenen; bij vliegtuigen telt
zuiks nog zwaarder.
Heden ten dage zijn.scheepsontwerpers nog steeds gebonden aan de
voorschrif-ten van de classebureaux en optirnalizeren is alleen nog maar mogelijk in
het viak van het uitbuiten van de mogeiijkheden binnen de voorschriften.
Dit wordt pas "echt" optimalizeren, wanneer de voorschriften van de
classe-bureaux gebaseerd zijn op al de sterkte- en trillingsaspecten, die leiden
tot "structural adequacy"; zolang nog àlleen gebouwd kan worden op
erva-ringsmateriaal en men geen uitspraak kan doen over eventuele "over-adequacy"
kan nog niet gesproken worden van "echt" optimalizeren.
Binnen de voorschrifterj van Det norske Ventas is door Johnsen
c.s. een
parametrisch onderzoek vernicht omtrent het optimalizeren van
rompconstruc-ties van grote schepen /19/.
-Ook voor ander werk in het viak van het optimalizeren van
scheepsconstruc-ties moge verwezen worden naar /19/, en voors naar /20/.
Wil men buiten de classevoorschriften orn ontwerpen, dan zal
men met bet
betreffende ontwerp de classebureaux moeten kunnen overtuigen van de
super-lori-tel-t van dat ontwerp boyen een ontwerp volgens de classevoorschniften.
Aan de ene kant impliceert zulks de beheersing' van het ontwerpen volgens
alle sterkte- en. trillingsnorrnen (inclusief optimalizeren),
aan de andere
kant houdt zuiks in, dat men de waarde van de classevoorschriften kent
Betreffende bet onderwijs in 'de scheepsbouwkunde is het dan ook
van groot
belang aandacht te schenken aan de voorbereiding van scheepsbouwkundige
studenten op eventuele dialogen met de classebureaux tegen de achtergrond
van bet streven naar een optimaal schip
Ontwerpen buiten de voorschrlf-ten orn (hetgeen n.b, in 1951 reeds door v.d.
Neut /7/ werdbepleit) stuit op bezwareri van de omvangnijkheid van het
be-nodigde werk; zeif s bij rnammoet-bedrijven zoals in Japan is
men er nog maar
nauwelij:ks aan toi.
De moeilijkheid zit minder in de mogelijkheden
van de technische mechanica
dan wel
16
-in de nog te ger-inge kennis van zowel belast-ingen, responsie als draagkrachtcriteria;
in de zeer grote arbeidsintensiteit benodigd bij de uitvoering (maken van programma's e.d.).
In de toekomst zal wellicht aan reders meer en meer eigen
verantwoordelijk-heid worden toegekend ten aanzien van het schaderisico, dat zij met hun
schepen willen lopen.
Wanneer zij voor een lage verzekeringspremie een groot "eigen risico"
wat betreft schade accepteren, zullen de reders echter zeker willen weten welke schade wl en welke niet toelaatbaar is uit het oogpunt van de vei-ligheid van een schip. I-let sterkte-ontwerp zal dan een juiste voorspelling
van te verwachten schade (eela1 in de vorm van scheuren) benevens een
in-dicatie van wat toelaatbaar wordt geacht moeten geven. (het z.g. "fail-safe .criterium"). In de vliegtuigbouw is deze werkwijze reeds jaren gebruikelijk.
Het antwerpen valgens bet "fail-safe criteriurn" in dé vorm van "crack design" is de meest economische methode van antwerpen /21/.
Toch kan voor bepaalde schepen aan eén 'safe-life" antwerp de voorkeur war-den gegeven boyen een "fail-safe" antwerp.
Door al bet bovenstaande heen spelen fabricagefactoren en
corrosie-over-wegingen een grate roi. Hieromtrent mage v.d. Neut /7/ worden aangehaald:
"Een verantwoord streven naar verlichting van de canstructie vereist
meer dan een zorgvuldige sterkteberekening, voigens welke de
spannin-gen beneden de toelaatbare waarden ligspannin-gen en een varmgeving, waarbij de toelaatbare spanningen haag zijn.
I-loge spanningen kunnen siechts dan worden taegelaten, wanneer de
mate-riaalkeuringen het taezicht op de verwerking van bet materiaal hun gebruik wettigen, èffectieve maatregelen ter bestrijding van corrasie genomen warden en de invloed van carrasie, vaar zover deze niet
ver-meden kan worden, in rekening wardt gebracht, bijv. door
Literatuur
'1. E.V. Lewis and G. Gerard
"A Long-Range Research Program in Ship Structural Design"
Report to the Ship Structui' Committee, Serial No, SSC-12'4, Nov. 1959,
S.R. Heller a.o.
"Twenty Years of Research Under the Ship Structure Committee'
Proc. Soc. of Naval Arch, andMar. Eng. 1967,
H.E. Jaeger and J.J.W. Nibbering
"Scientific Activities of the Deift Ship Structures Laboratory" Ship Structures Laboratory-Report no. 130, March 1968,
Li. The Soc. of Naval Arch of Japan
60th Anniversary Series, volume 13, Tokyo 1967.
Proc. International ShIp Structures Congress 1964,
Proc. Internati6nal Ship Structures Congress 1967,
.7. A. van der Neut
"Béschouwingen over Vormgeving van Gelaste Scheepsconstructies" Lassymposium 1951, Dee]. II.
8. J.J.W Nibbering
"Permissible Stresses ai'id Their Limitations"
Ship Structures Laboratory Report No. lLi1, April 1969.
90 The University of Tokyo
Information ofthe Faculty of Engineçring, 1968- 1969,
H,E. Jaeger and J.J.W, Nibbering
-"Beam Knees and Other Bracketed Connections"
mt. Shipbuilding Progressi Vol. 8 no. 77, January 1961, M. St. Deni and W.Jj Pierson
"On the Motions of Ships in Confused Sèas" Proc. Soc. .of Naval Arch. and Mar. Eng. 1953.
I.M. Yuille
'Longitudinal Strength of Ships"
Trans. Royal Inst. of Naval Arch. 1963.
J.J.W. N&bbering
"Fatigue of Ship Structures"
mt. Shipbuilding Progress, October 1963,
l'i. P. Kaplan ..
"Computer SimulatiOn of Ship Structural Response" Note prepared for ISSC Committee 2! 1969,
15. 4th International Ship. Structuves Congress 1970
RepOrt of Committee 2 on Wave Loads, Hydrodynamics, Draft prepared by J. Gerritsma (chairman).
16 Proc. International Ship Structures COngress 1961 "Torsion of Ships" .
18
-Proct. International Ship Structures Congress 1967
l'on the Problem of Norms for Longitudinal Rigidity of Ship's Hulls made from High Tensile Steel" by A.I. Maximadji.
Discussion to the Repo±'t of Committee 3d.
The Soc. of Nay. Arch. of Japan
60th Anniversary Series, Voi. 10, Tokyo 1965.
4th International Ship Structures Congress 1970.
Report of Committee 5 on Stiffened Panels in 3-Dimensiox)ai Structures.
Draft preparedby P.A. van Kátwijk (chairman)o
4th International Ship Structures Congress 1970.
Report of Committee 9 on Numerical Methods, Draft prepared by
J. Moe (chairman).
4th International Ship Structures Congress 1970.
Report ófCommittee 11 on Fatigue and Brittle Fracture, Draft
pre-pared by J.J.W. Nibbering (chairman).
G. Vedeler
"Recent Developments in Ship Structural Design"
Applied Mechanics Reviews, Vol. 18, no. 8, August 1965.
Bijlage.
.
BJLACJE
O:EN
olivar Maru' Ca3e Hardly C1a2 led
The real causes for the sinktng of the 54.271 dw/t
ore/bulk cariler bolivar Motu In early January thIs year. after ail, could not be clarified in spite of extensive
In-vestigation by a special team of experts chosen from vari-ous fields connected with shipbuilding technologies. The
Investigation team has recently reached a conclusion that
no technological fiajit could be pointed out in regard to
the safety of large ore carriers so far built in this country. The bolivar Mans met her doom, when she was on her
return trip from San Nicholas, Peru, with a full load of
Iron pellets on board. After sending out a distress signal saying that her "No. 2 hatch was broken and Nos. I and
2 holds flooded." she went down within one hour some
250 miles southeag of Tokyo Bay. Oui of her 33 crew
members, only the 2nd engineering officer and the cook
were rescued with the remalrung 31 officers and men
missing. She was rather a new ship completed In 1965
by lilla Tokyo No. 2 Works.
(Details appeared in the February Issue of this publication.)When the shocking news that the new 54,000 dw/i class ore/bulk carrier suddenly sank at sea due to the
apparent beaking of her hull reached here, the Japanese shipping and shipbuIlding industries were literally shaken. Minister of Transport Ken Harada described the sinking as "an unprecedented mishap in the nation's maritime his-tory." All those concerned immediately started to probe by all means the causes of the unprecedented accident In Japanese maritime history.
Upon special request of the Minister of Transport, the Council for Shipbuilding Techniques (CST) formed an ad
hoc committee to probe the case from every possible
angle. The ad hoc committee was headed by Masso
Yoshiki, professor emeritus of Tokyo University and con-sisted of 12 other experta chosen from various fields con.
nected with shipbuilding technologies.
The ad hoc committee made a very extensive
Investiga-tion In the matter from every possible angle, but
unfor-tunately it was practically impossible to survey the sunken ship, sInce she sank at a point some 6,000 meters deep. The Investigation therefore was limited to the same type
ore/bulk carriera built by local ahipbuilders at almost the same time as the Bolivar Motu.
In spite of the rather thoroughgoing InvestIgation, the ad hoc committee could not find any definite technological
fault with regard to the safety of large ore camer, so tar
built in this country, and reached the conclusion men'ioned
above. However, the ad hoc committee admitted that there
were still various unknown factors Involved In large-sized ore carriers, so extra care should be made in their
design-ing and builddesign-ing in the future. It also advised that the current cargo-storing arrangements should be restudled to Improve navigational safety and further studies should be made on welding process and strength of steel materials
in use.
These conclusion and others were Included in the
cessa-cii's prepared dralt titled "Matters Requiring Considers.
rions In the Construction of Ore Carriers," which was later submitted to the Minister al Transport,
October 1969
Volume XIV
Number 7
October
1969
Shipping and shipbuilding cIrcles did not show any Im-mediate reaction o the finding of the CST on the sinking
of the Bolivar Maris. On the other hand, however, tite All Japan Seamen's Union brushed aside u unacceptable the conclusion otfered by the CST. The union asserted
that the conclusion is by no means an authoritative
testi-mony to the safety of these ore carriers, since it is flot based on an exhaustive inquiry into the causes of the
Bolivar Motu mishap.
Meanwhile, the Yokohama District Marine Accident ¡n-quiry Agency was asked to make Judicial in¡n-quiry into the causes of the ill-fated Bolivar Motu sinking.
Although the CST', finding on the cause of the unpre-cedented accident concluded that "no technological fault could be pointed out to the safety of large ose carriers," it is undenying that the conclusion apparently lacks
per-suasive power. Because it is more than certain in the
light of the nature of the event that lt was not caused by those factors beyond control, but by some faults on the
part of naval architects, builders or ship master, either Independently or combined by some of them or by all.
Although the extensive investigation could not single out
the real causes of the sinking, it could have pinpointed
some possible causes for the mishap and advised some
measures to rem&y them. lt is, therefore, earnestiy hoped
that the investigation on the cause of the sinking of the Bolivar Mata would not end with the CST's finding this
time and *11 those concerned would continue further studies
in it, so that any doubt about the safety of such type ships
would be completely eliminated.
Details of MHI's New Mammoth Yard
To Be Worked Out by This Year End
Motorni Akltomo, managing director of Mitsubishi Heavy Industries, said at the recent prese conference that every
detail would be worked out by the end of this year of
his company's plan to buiid a super-mammoth shipyard ai
Koyakljima, Nagasaki Prefecture.
Akitomo. who concurrently is the general manager of
MHI'a shipbuilding division, also said that this yard would be made large enough to enable his company to preserve
its status as leading' shipbuilder In the world for many
years to come.
If everything goes smoothly, thIs yard will be brought Into operation from early 1972 to replace the Nagaukl yard u MHI's largest shipbuilding facility.
According to Akitomo, Mill's current largest building and repairing facilities, although still only five years old or so, are no longer large enough to keep his company
Internationally competitive.
With a service capacity of 300,000 dw/t, thtse facilities
were hailed as "far ahead of the
trend toward ship enlargement In scale and exceedinijiy efficIent inper-formance" when completed at the Nagasakj yard,
"W, must admit now, howeper, that our capacity io
meet the world's fast-rising demand for super-mammoth