Challenging wind and waves: Proof of concept nieuwe sluis IJmuiden, real time simulaties middensluis

Pełen tekst

(1)‘PROOF OF CONCEPT’ NIEUWE SLUIS IJMUIDEN, REAL-TIME SIMULATIES MIDDENSLUIS 2e Eindrapport. Rapport Nr. Datum. : 25094-2-MSCN-rev.3 : 16 januari 2012. Paraaf Management:. M AR IN P.O. Box 28. 6700 AA Wageningen The Netherlands. T +31 317 47 99 11 F +31 317 49 32 45. E mscn@marin.nl I www.marin.nl.

(2) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 1. ‘PROOF OF CONCEPT’ NIEUWE SLUIS IJMUIDEN, REAL-TIME SIMULATIES MIDDENSLUIS. Opdrachtgever :. Revisienr. 0 1 2 3. DHV Postbus 1132 3800 BC Amersfoort. Status Concept Concept eindrapport e 2 eindrapport. Datum 1 december 2011 2 december 2011 22 december 2011 16 januari 2012. Auteur F.S.H. Verkerk F.S.H. Verkerk F.S.H. Verkerk F.S.H. Verkerk. Voor gezien M.E.F. Folbert M.E.F. Folbert M.E.F. Folbert M.E.F. Folbert.

(3) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. INHOUDSOPGAVE. 2. Pag.. 1. INLEIDING................................................................................................................ 3. 2. DOEL VAN HET ONDERZOEK ............................................................................... 5. 3. OPZET EN UITVOERING VAN DE SIMULATIES ................................................... 6 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5. 3.6 3.7 3.8. 4. PRESENTATIE VAN DE RESULTATEN VAN DE REAL-TIME SIMULATIES EN DE TOEGEPASTE CRITERIA .................................................. 18 4.1 4.2 4.3. 5. Inleiding .............................................................................................................. 18 Presentatie van de resultaten ............................................................................ 18 Opgestelde criteria voor real-time simulaties..................................................... 22 4.3.1 Inleiding .............................................................................................. 22 4.3.2 Benodigde ruimte ............................................................................... 23 4.3.3 Schroef-roer en boegschroefgebruik .................................................. 23. RESULTATEN VAN DE REAL-TIME SIMULATIES .............................................. 27 5.1 5.2. 6. Inleiding ................................................................................................................ 6 Gebiedsdatabase ................................................................................................. 7 Randvoorwaarden t.a.v. omgevingscondities ...................................................... 7 Opzet/aanpassing van de mathematische manoeuvreermodellen.................... 10 Opzet van de vaarscenario’s ............................................................................. 11 3.5.1 Inleiding .............................................................................................. 11 3.5.2 Opgezette vaarscenario’s ................................................................... 11 Inrichting van de simulatoren ............................................................................. 12 Uitvoering van de simulaties .............................................................................. 13 Beoordeling van de real-time simulaties ............................................................ 15. Inleiding .............................................................................................................. 27 Vergelijking van de resultaten tussen 63 m en 70 m variant ............................. 28 5.2.1 Vaarten met het vierbaksduwstel ....................................................... 30 5.2.2 Vaarten met het containerschip .......................................................... 34 5.2.3 Vaarten met de coaster ...................................................................... 37. CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN .................................................................. 40. BIJLAGE A BIJLAGE B BIJLAGE C BIJLAGE D BIJLAGE E. COMPACT MANOEUVRING SIMULATOR PILOT CARDS VAN DE SCHEPEN BEOORDELING DOOR DE LOODS/INSTRUCTEUR BAAN- EN DATAPLOTS RESULTATEN VAN BEOORDELING VAN DE VAARTEN.

(4) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 1. 3. INLEIDING. Rijkswaterstaat Dienst Noord Holland is bezig met de ontwikkeling van de nieuwe zeesluis in IJmuiden. Het project is op dit moment in de planstudie fase. Het convenant hiervoor is getekend in november 2009. In december 2010 is er een vraagspecificatie uitgegaan voor de uitbesteding van: “De Proof of Concept, Milieutoets en MKBA en T0-onderzoek ten behoeve van de Nieuwe Zeesluis te IJmuiden”. DHV heeft MARIN en Deltares verzocht om deel te nemen aan de studies voor dit project. DHV heeft MARIN in haar brief van 19 mei 2011 opdracht gegeven voor de studie onder referentie nr WPPoC 20110414. De bijdrage van MARIN richtte zich op de nautische aspecten ten aanzien van het naderen en invaren van de nieuwe sluis. In deze studie was ook een onderdeel opgenomen waarbij de aangepaste vormgeving van de oostelijke voorhaven van de Middensluis werd beoordeeld. De voorhaven moet worden aangepast om ruimte te maken voor de zuidelijke wandconstructie en eventuele deurkassen van de Nieuwe Zeesluis, waardoor de oostelijke aanloop naar de Middensluis mogelijk wordt belemmerd. Deze beoordeling heeft in eerste instantie plaatsgevonden naar aanleiding van de Subvariantennota WPPoC-20110513-JSL-03, concept 1.0 van juni 2011 en is door MARIN vastgelegd in een memo (Nautisch review subvariantennota, versie 1, 8 juni 2011). Voor de beoordeling van de nautische ruimte in de oostelijke voorhaven van de Middensluis is vervolgens op 29 augustus 2011 een bespreking gehouden, (zie notulen WPPOC-201100906-LLA-01 6 september 2011) waar tevens de mogelijkheden van real-time simulaties zijn geïnventariseerd. Vervolgens heeft MARIN op grond van deze bespreking een aanbieding gemaakt voor real-time simulaties. In de opdrachtbrief van 1 november 2011 heeft DHV opdracht gegeven voor de uitvoering van de real-time simulaties voor het invaren en verlaten van de Middensluis vanuit de oostelijke voorhaven met vierbaksduwstellen, een containerschip van 125 m en een coaster (product tanker) van 100 m in maatgevende windcondities. Er werd in eerste instantie een onderzoek gevraagd voor de invloed van de plaatsing van een Nieuwe Zeesluis met een breedte van 63 m en een versie van 68 m, waarbij de roldeur meer ruimte zal vragen, waardoor de ruimte in de voorhaven en de aanloop naar de Middensluis vanuit het oosten meer wordt beperkt. Later is een versie met een sluisbreedte van 70 m toegevoegd. De reeds door Deltares berekende stroomvelden voor de studie voor de vaart naar de Nieuwe Zeesluis worden gebruikt omdat de uiteindelijke breedte van de Nieuwe Zeesluis geen merkbare invloed heeft op de stroming in de oostelijke voorhaven van de Middensluis. De opzet en detaillering van deze real-time simulaties is besproken op 28 oktober met het Centraal Nautisch Beheer, loodswezen regio IJmond, MARIN en DHV. De resultaten van deze bespreking zijn neergelegd in de notulen WPPOC-20111108-BWI-01 8 november 2011. In deze vergadering zijn tevens de vaarscenario’s vastgesteld. Met de vaarscenario’s zijn de real-time simulaties uitgevoerd op MARIN’s Compact Manoeuvring Simulator (zie Bijlage A voor een beschrijving). De simulaties zijn uitgevoerd met een geladen en leeg vierbaksduwstel, een 125 m containerschip met boegschroef en een product tanker van 100 m zonder boegschroef. Het containerschip.

(5) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 4. kon geassisteerd worden door één achtersleepboot. Deze sleepboot werd bestuurd door de loodsinstructeur/proefleider via het instructeurstation. De simulaties zijn uitgevoerd door ervaren duwvaartkapiteins van ThyssenKrupp Veerhaven BV en loodsen uit regio IJmond. Als loodsinstructeur/proefleider traden eveneens loodsen uit regio IJmond op. Zij hebben ervaring met bediening van de simulator. Het simulatoronderzoek is begeleid door een vertegenwoordiger van DHV. Een vertegenwoordiger van het Centraal Nautisch Beheer is één dag bij de simulaties aanwezig geweest. De analyse van de resultaten van de simulaties is gebaseerd op de enquêtes, die door de duwvaartkapiteins en de loodsen zijn ingevuld na iedere vaart, op de beoordeling door de loods/instructeur per vaart en op de numerieke resultaten van de vaarten. De analyse van de numerieke resultaten wordt toegepast op: • Ruimtegebruik van de schepen tijdens de vaart; • Beheersbaarheid van de schepen, d.m.v. de analyse van het gebruik van de besturingsmiddelen (roer, schroef, boegschroef) en gehanteerde vaarsnelheden; • Sleepbootgebruik, bij containerschip. Voor het toetsen van bovengenoemde punten zijn vooraf criteria vastgesteld t.a.v. ruimtegebruik en gebruik van controlemiddelen (roer, schroef, boegschroef en achtersleepboot). De beoordeling van de varianten en de resultaten van de real-time simulaties worden achtereenvolgens in dit rapport beschreven: • Doel van het onderzoek; • Opzet en uitvoering van de simulaties; • Presentatie van de resultaten van de real-time simulaties en de toegepaste criteria; • Resultaten van de real-time simulaties; • Algemene bevindingen real-time simulaties; • Conclusies en aanbevelingen.. Figuur 1-1 Middensluis, gezien vanuit het westen met zuidelijke sluiswand constructie en deurkas van Nieuwe Zeesluis.

(6) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 2. 5. DOEL VAN HET ONDERZOEK. Het doel van de studie naar de nautische effecten van de aangepaste vormgeving van de oostelijke voorhaven van de Middensluis is uitvoering van real-time simulaties voor het nader bepalen van de relatie tussen de beschikbare ruimte in de oostelijke voorhaven van de Middensluis voor realisatie van de Nieuwe Zeesluis met rechte roldeur en de hinder voor de scheepvaart van en naar de Middensluis..

(7) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 3 3.1. 6. OPZET EN UITVOERING VAN DE SIMULATIES Inleiding. Het onderzoek is uitgevoerd in de grotendeels al aanwezige gebiedsdatabase van IJmond. De lay-out van het sterk ingekorte zuidereiland aan de oostzijde van de Middensluis is aangeleverd door DHV en ingebouwd in die database. De bestaande dieptevelden zijn door MARIN/MSCN aangepast (‘gebaggerd’) om vooral ruimte naar het zuiden te creëren voor de vaart naar, en uit de Middensluis. De te gebruiken schepen (geladen en leeg vierbaksduwstel, een 125 m containerschip met boegschroef en een product tanker van 100 m zonder boegschroef) zijn, in overleg met het loodswezen, door de klant vastgesteld. Gekozen is voor een drietal kenmerkende schepen welke typerend zijn voor het toekomstige gebruik van de middensluis. Het maatgevende binnenschip sluit aan bij het ontwerp overslagschip voor de toekomstige nieuwe lichterlocatie in de buitenhaven, waarbij met steenkolen geladen 4baks duwvaart vanuit de voorhaven naar het achterland vaart en de middensluis passeert. Deze duwbakcombinaties komen ongeladen retour naar de buitenhaven. Voor zeeschepen die gebruik maken van de middensluis is er gekozen voor een typische coaster, zonder boegschroef. Dit schip is karakteristiek voor een chemicaliën tanker, welke gedeeltelijk geladen (meer windoppervlak dan geheel geladen) vanuit het Amsterdamse havengebied richting zee vaart. Daarnaast is gekozen voor een klein containerschip, met boegschroef en sleepboot assistentie. Dit schip vaart zowel naar het achterland als naar zee, in geladen toestand. Hierbij is ook gekozen voor een kleinere diepgang (6 m) dan de maximale diepgang (8 m) om het effect van de wind meer te laten meewegen. Een ander belangrijk uitgangspunt voor de keuze van de maatgevende schepen is de verwachting dat ze vlot de sluis kunnen passeren, om hiermee te kunnen voldoen aan het criterium vlotte en veilige doorvaart. De keuze voor de typen schepen en hun beladingcondities is voorafgaande aan de simulaties afgestemd met Rijkswaterstaat, CNB, Loodswezen en DHV en is vastgelegd in memo WPPOC-20111108-BWI-01 met titel “Detailinvulling nautische simulaties oostelijk voorhaven Middensluis”. In dit hoofdstuk worden de opzet en de uitvoering van de simulaties beschreven aan de hand van de volgende stappen: 1. Uitbreiding van de omgevingsdatabase en de elektronische kaart; 2. Randvoorwaarden t.a.v. omgevingscondities 3. Opzet/aanpassing van de mathematische manoeuvreermodellen; 4. Onderzoeksmethode en opzet van de vaarscenario’s; 5. Inrichting van de simulator; 6. Uitvoering van de simulaties; 7. Beoordeling van de simulaties. In de volgende secties worden de bovenstaande onderwerpen behandeld..

(8) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 3.2. 7. Gebiedsdatabase. Het gebied, waarin gevaren is, was de bestaande gebiedsdatabase van de regio IJmond met de uitbreiding van de Nieuwe Zeesluis (breedtevarianten 63 en 70 m met oostelijke roldeurkas naar het zuiden) en het sterk ingekorte zuidereiland aan de oostzijde van de Middensluis (zie figuur 3-1). Dit middeneiland wordt grotendeels verwijderd om ruimte naar het zuiden te maken voor de aanloop van de Middensluis voor de zuidelijke sluiswanden van de Nieuwe Zeesluis, die verder naar het zuiden komen. DHV heeft op 7 november jl. drie tekeningen van de aangepaste oostelijke voorhaven van de Middensluis (breedtevarianten 63, 68 en 70 m met oostelijke roldeurkas naar het zuiden) in ACAD format aangeleverd. Op basis van deze ACAD bestanden heeft MARIN de bestaande gebiedsdatabase aangepast en passende ENC bestanden voor de ECDIS 1 ontwikkeld. Alleen de breedtevarianten 63 en 70 m zijn in de database ingebouwd; de 68 m variant is achter de hand gehouden indien de simulaties met de 70 m variant niet mogelijk bleken. De bestaande dieptevelden zijn door MARIN/MSCN aangepast (‘gebaggerd’) om ruimte naar het zuiden te creëren voor de vaart naar en uit de Middensluis. Omdat de roldeurkas naar het zuiden uitsteekt en de schepen bij de aanloop naar de sluis geen uitwijkmogelijkheid naar het noorden hebben is er meer ruimte aan de zuidkant nodig. Het gebaggerde gebied is aangegeven in figuur 3-1. Op grond van de resultaten van de simulaties wordt een nadere beschouwing gegeven van het te baggeren gebied.. Figuur 3-1. 3.3. Oostelijke voorhaven van Middensluis, met sterk ingekort zuidereiland. Randvoorwaarden t.a.v. omgevingscondities. Bepaling van het windveld De testen zijn uitgevoerd bij wind ZW en NW Bft 7; voor enkele vaarten is ook gevaren met wind ZW Bft 8. Deze condities komen neer op een ongestoorde gemiddelde windsnelheid van respectievelijk 15,4 m/s en 19,0 m/s op zee. De ZW en NW Bft 7 wind condities zijn ook steeds in vorige onderzoeken gebruikt en daarom in overleg met de opdrachtgever en duwvaartkapiteins en loodsen hier weer gebruikt. De kans van voorkomen van wind meer dan 7 Bft uit de richtingen 210 tot 330 graden is 0,43 % over. 1. Elektronische kaart die tegenwoordig op de meeste schepen de papieren kaart vervangt..

(9) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 8. het jaar gerekend. De ZW Bft 8 wind conditie is toegevoegd om te beoordelen in hoeverre bepaalde vaartscenario’s nog net mogelijk zijn. Voor de trajecten in de haven oostelijk van de Middensluis, waar een toenemende beschutting is, is een reductie van de gemiddelde wind toegepast aan de hand van KNMI windmetingen voor de meetstations IJmuiden en Schiphol. Uit de analyse van de windmetingen bleek dat voor de sectoren ZW tot NW de gemiddelde windsnelheid bij de Amerikahaven uitkwam op 70% van de ongestoorde gemiddelde windsnelheid op zee. Voor de windsnelheid bij de sluis waren geen meetgegevens beschikbaar. Daarom is op advies van de loodsen een windsnelheid van 80% toegepast aan de oostkant van het sluizencomplex. De actuele windsnelheid wordt bepaald met een windspectrum dat de vlagen berekent aan de hand van de ruwheid van het aanwezige voorland en de gemiddelde windsnelheid ter plaatse. De gemiddelde windsnelheid ter plaatse wordt bepaald door lineaire interpolatie tussen 100% bij de havenhoofden en 80% aan de oostkant van het sluizencomplex. Afhankelijk van de waterstand en de ZW of NW wind is er oostelijk van de sluis en in de sluis sprake van windschaduw. Voor de oostelijke voorhaven geldt een waterstand van NAP -0,4 m en een kolkwandhoogte van Middensluis en zuidelijke sluiswand van de Nieuwe Zeesluis van NAP +7,00 m. Hierdoor ontstaat een afschermingshoogte van 7,40 m. Zeker de vaart met de lege vierbakker wordt sterk beïnvloed door deze afscherming. De verschillen in afscherming per schip zijn meegenomen in de windvelden per windrichting, rekening houdend met de opbouw van de grenslaag ter plaatse. Tabel 4.1 geeft de reductiefactoren voor de diverse schepen in en vlak achter de sluis. Voor NW wind gelden deze reducties ook vlak achter de zuidelijke sluiswandconstructie van de Nieuwe Zeesluis en de roldeurkas. De figuren 3-2 en 3-3 geven de gereduceerde ZW en NW windvelden zoals die gelden voor de lege vierbakker. Tabel 3-1. Reductiefactoren voor wind in en achter de sluis Schip:. Lege vierbakker. Container. Coaster. Lengte. [m]. 193,5. 125. 100. Windoppervlak. [m²]. 865. 1932. 1005. 0.0. 0.807. 0.0. Waterstand. kadehoogte. NAP-0,4 m. 7,40 m.

(10) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 9. Figuur 3-2 Windschaduw bij ZW wind voor lege vierbakker (vaanlengte is maat voor de windsnelheid). Figuur 3-3 Windschaduw bij NW wind voor lege vierbakker (vaanlengte is maat voor de windsnelheid). Voor de vierbakker worden lagere windsnelheden ingesteld dan de ongestoorde windsnelheid van 15,4 m/s op een normhoogte van 10 m, zoals gebruik voor de zeeschepen. De windcoëfficiënten, die in het verleden voor de lege vierbakker met windtunnelproeven zijn bepaald, gelden voor een normhoogte van 4 m. Doordat op die hoogte een lagere windsnelheid geldt dan op 10 m hoogte wordt voor de vaarten met de vierbakker een ongestoorde windsnelheid van 13,2 m/s ingesteld. Deze reductie is bepaald met behulp van een vertikaal windprofiel dat representatief is voor de ruwheid van het voorland in deze omgeving..

(11) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 10. Stroom Uit de stroomberekeningen zoals uitgevoerd voor de Nieuwe Zeesluis volgt dat de invloed van het openen van een oostelijke deur van de Nieuwe Zeesluis of van de Noordersluis op de stroming in de oostelijke voorhaven van de Middensluis zeer klein is. Er is daarom geen specifiek stroomveld gekozen maar er is wel met de stroom van stroomscenario 7 (opening deur van Noordersluis bij maximale spuistroom) gevaren omdat dit scenario nog een soort wervel, met een stroomsnelheid < 0,2 m/s, in de oostelijke voorhaven van de Middensluis genereert waardoor er nog wel enige verstoring op de vaart is. Dit stroombeeld is in figuur 3-4 gegeven.. Figuur 3-4 Stroomscenario 7, overzicht, stroombeeld bovenste laag (zoet water) vlak na openen oostelijke deur van de Noordersluis, 12:20 u.. 3.4. Opzet/aanpassing van de mathematische manoeuvreermodellen. Voor het onderzoek zijn de volgende manoeuvreermodellen gebruikt: 1. Leeg vierbaksduwstel (193,5 x 22,8 x 1,8/0,6 m) 2. Geladen vierbaksduwstel (193,5 x 22,8 x 1,8/4,0 m) 3. 125 m containerschip met boegschroef (125,2 x 19,0 x 6,0 m); 4. 100 m coaster zonder boegschroef (product tanker, 100,0 x 15,4 x 4,0 m); De gegevens van de gebruikte schepen zijn gegeven in tabel 3-2. Het vierbaksduwstel is uitgerust met een boegschroef in de duwboot, zoals aangegeven in deze tabel. Vierbaksduwstellen, die de Middensluis zullen passeren, zullen vaak uitgerust zijn met koproeren omdat deze uitrusting op het Amsterdam-Rijnkanaal verplicht is. Dit onderzoek is echter uitgevoerd met vierbaksduwstellen zonder koproeren om aan de conservatieve kant te zitten met de resultaten van het onderzoek. Vierbaksduwstellen, die via een andere route IJmuiden bereiken behoeven deze uitrusting namelijk niet te hebben. De Pilot cards van de schepen zijn opgenomen in Bijlage B. Deze pilot cards geven voor de schepen de eigenschappen in maximale beladingstoestand..

(12) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. Tabel 3-2. 11. Gegevens van de gebruikte schepen. Lengte over alles [m] Breedte [m] Diepgang leeg/geladen[m] Displacement [ton] Dead weight [ton] 2 Wind opp. Langs [m ] 2 Wind opp. Dwars [m ] Vermogen [kW] Boegschroef [kW]/[ton]. Vierbaksduwstel. Containerschip. Coaster. 193,5 22,8 0,6/4,0 2.350/13.470 10.220 250/110 865/345 2 x 1.980 736/10. 125,2 19,0 6,0 9.423 8.790 433 1.932 6.600 600/8,2. 100,0 15,4 4,0 4.380 4.500 252 1.005 3.060 -. Bij de opzet van de gebruikte manoeuvreermodellen zijn geen effecten van zuiging tussen schip en de zuidelijke sluiswandconstructie van de Nieuwe Zeesluis meegenomen. Bij het bepalen van de dimensies van de lay-out voor een veilige vaart is het nodig dat de schepen voldoende afstand houden tot de wal om zuiging te voorkomen. Bij de analyse van de vaarten (zie hoofdstuk 4) is daarom een beoordeling gegeven van de afstand tot de wal in combinatie van de actuele snelheid van het schip. Indien de combinatie van snelheid en afstand in de praktijk tot het optreden van zuiging zou leiden wordt de vaart als niet veilig gekwalificeerd. Hiermee vervalt de noodzaak van het modelleren van de zuiging tussen wal en schip.. 3.5. Opzet van de vaarscenario’s. 3.5.1 Inleiding De real-time simulaties hebben tot doel om een duidelijke verschil te kunnen aangeven tussen diverse breedtevarianten van de Nieuwe Zeesluis. De opzet van de scenario’s en de volgorde van uitvoering is daarom zodanig dat in een vroeg stadium van de simulaties al duidelijk was of vaarten in de variant met de minste ruimte in de voorhaven (de 70 m variant) nog juist mogelijk waren. In overleg met de klant en geadviseerd door de betrokken loodsen (bespreking op 28 oktober) zijn met de maatgevende schepen en de hierboven beschreven windcondities de scenario’s ontwikkeld. Omdat eerst de minimale geometrie getest moest worden zijn als eerste scenario’s opgezet met het vierbaksduwstel (het grootste schip) in de 70 m variant van de Nieuwe Zeesluis. Daarnaast zijn scenario’s opgezet met de beide zeeschepen. Om indien noodzakelijk een goede beoordeling te kunnen geven tussen de twee varianten zijn voor alle scenario’s ook versies voor de 63 m variant gemaakt. Door te interpoleren tussen de resultaten voor beide varianten, is het mogelijk om ook tussenliggende varianten te beoordelen. 3.5.2 Opgezette vaarscenario’s Op grond van de gepresenteerde gegevens op 28 oktober jl. en de toegelichte keuzen om te komen tot bepaalde vaarscenario’s is het simulatorprogramma opgezet, zoals gegeven in tabel 3.3. De beginposities, aanvangssnelheden en beginkoersen van de schepen zoals ingevoerd in de vaarscenario’s zijn besproken met de betrokken loodsen. In principe worden, voor de betrouwbaarheid van de resultaten, in elk scenario 4 vaarten gemaakt. Om tijd te sparen worden bepaalde als lichter gekwalificeerde scenario’s 2 keer gevaren. Voor het containerschip zijn er ook scenario’s voorbereid met lagere windsnelheden als de Bft 7 condities niet uitvoerbaar zouden blijken met dit schip..

(13) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. Tabel 3-3. Opgezette vaarscenario’s op grond van bespreking van 28 oktober. schepen 4-baks duwstel l duwstel 4-baks l duwstel 4-baks l d BT container container BT container BT container BT container BT coaster coaster coaster 4-baks duwstel l duwstel 4-baks l duwstel 4-baks l d BT container container BT container BT container BT container BT coaster coaster coaster. 3.6. 12. manoeuvre invaart vanuit oost invaart vanuit oost uitvaart naar oost invaart vanuit oost invaart vanuit oost invaart vanuit oost uitvaart naar oost uitvaart naar oost invaart vanuit oost invaart vanuit oost uitvaart naar oost invaart vanuit oost invaart vanuit oost uitvaart naar oost invaart vanuit oost invaart vanuit oost invaart vanuit oost uitvaart naar oost uitvaart naar oost invaart vanuit oost invaart vanuit oost uitvaart naar oost. Variant NZS 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 63 63 63 63 63 63 63 63 63 63 63. Wind ZW 15,4 m/s NW 15,4 m/s ZW 15,4 m/s ZW 12,3 m/s ZW 15,4 m/s NW 15,4 m/s ZW 12,3 m/s ZW 15,4 m/s ZW 15,4 m/s NW 15,4 m/s ZW 15,4 m/s ZW 15,4 m/s NW 15,4 m/s ZW 15,4 m/s ZW 12,3 m/s ZW 15,4 m/s NW 15,4 m/s ZW 12,3 m/s ZW 15,4 m/s ZW 15,4 m/s NW 15,4 m/s ZW 15,4 m/s. Aantal vaarten t4 2 4 4 4 2 4 4 4 2 4 4 2 4 0 4 2 0 4 4 4 4. Inrichting van de simulatoren. De simulaties met de vierbaksduwstellen, het containerschip en de coaster zijn uitgevoerd op de MARIN/MSCN Compact Manoeuvring Simulator (zie bijlage A voor de beschrijving van de CMS). Voor het beoordelen van de positie van het schip bij het oplijnen en de afstand tot de sluiswanden/drijframen waren twee aparte monitoren geplaatst waarmee men langs het schip naar voren kon kijken. Omdat het oplijnen voor en de nadering van de sluis een nauwkeurige manoeuvre is, zijn de vaarten met behulp van een ECDIS systeem uitgevoerd. Een ECDIS systeem geeft de positie, koers en bewegingen van het schip nauwkeurig weer. Dit elektronische kaart systeem werd voor de simulaties op de simulator aangesloten. Een ECDIS zou in principe niet aan boord hoeven zijn van de geteste schepen. Het is echter bij deze simulaties wel ingezet omdat in de praktijk de vierbaksduwstellen een ECDIS aan boord gebruiken. Ook de meeste zeeschepen, en zeker over een paar jaar, als de aanpassingen voorzien zijn, hebben een nauwkeurige en betrouwbare ECDIS aan boord..

(14) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 3.7. 13. Uitvoering van de simulaties. De simulaties zijn gedurende drie dagen uitgevoerd door twee ervaren duwvaart kapiteins en zes verschillende loodsen, waarvan twee loodsen ook als instructeur optraden. De achtersleepboot werd bediend door de instructeur. In totaal zijn de eerste dag, naast de vier familiarisatievaarten, 20 simulaties uitgevoerd met de vierbaksduwstellen. Op dag twee en drie zijn met de zeeschepen zes familiarisatievaarten gemaakt en 54 productievaarten. De vaarten in de diverse scenario’s zijn door elkaar uitgevoerd om een zo groot mogelijke variatie in uitvoerende duwvaartkapiteins en loodsen te krijgen en om routine te voorkomen. In de volgende paragrafen wordt de beoordeling door de loodsinstructeur en door de duwvaartkapiteins en loodsen (ingevulde enquête per vaart) samengevoegd met de analyse van de numerieke resultaten. Daarna worden de resultaten samengevat en worden diverse aandachtpunten genoemd, die naar aanleiding van de simulaties opvielen en van belang zijn voor de verdere ontwikkeling van de oostelijke voorhaven van de Middensluis. Tabel 3-4 geeft de condities en de vaarten, die zijn uitgevoerd voor deze simulaties. De vaarten zijn gegroepeerd naar schip, breedtevariant en naar windconditie. De resultaten van de uitgevoerde vaarten zijn geanalyseerd met behulp van de beoordeling door de duwvaartkapiteins en loodsen en met behulp van baanplots en dataplots..

(15) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. Tabel 3-4 Simulator conditie. 14. Vaarten gegroepeerd naar schip, manoeuvre, stroomscenario en wind schepen. manoeuvre. Variant voorhaven. Wind [m/s]. Run nr.. 4bak_leeg_in_63_zw15_4. 4-baks duwstel leeg. invaart vanuit oost. 63. ZW 13,2. 42, 43, 53, 54. 4bak_leeg_in_63_nw15_4. 4-baks duwstel leeg. invaart vanuit oost. 63. NW 13,2. 50, 57. 4bak_gel_uit_63_zw15_4. 4-baks duwstel geladen. uitvaart naar oost. 63. ZW 13,2. 44, 45, 49, 52. 4bak_leeg_in_70_zw15_4. 4-baks duwstel leeg. invaart vanuit oost. 70. ZW 13,2. 39, 40, 47, 51. 4bak_leeg_in_70_nw15_4. 4-baks duwstel leeg. invaart vanuit oost. 70. NW 13,2. 41, 48. 4bak_gel_uit_70_zw15_4. 4-baks duwstel geladen. uitvaart naar oost. 70. ZW 13,2. 35, 36, 38, 46. Cont_in_63_zw15_4. container BT. invaart vanuit oost. 63. ZW 15,4. 69, 88, 104, 105. 2. container BT. invaart vanuit oost. 63. NW 15,4. 73, 108, 113. Cont_uit_63_zw15_4. container BT. uitvaart naar oost. 63. ZW 15,4. 71, 89, 101, 110. Coas_in_63_zw15_4. coaster. invaart vanuit oost. 63. ZW 15,4. 80, 90, 99, 106. Coas _in_63_nw15_4. coaster. invaart vanuit oost. 63. NW 15,4. 82, 97, 107, 111. Coas _uit_63_zw15_4. coaster. uitvaart naar oost. 63. ZW 15,4. 81, 91, 102, 109. Cont_in_70_zw15_4. container BT. invaart vanuit oost. 70. ZW 15,4. 74, 92, 114, 121. Cont_in_70_nw15_4. container BT. invaart vanuit oost. 70. NW 15,4. 87, 93, 98, 115, 122. Cont_uit_70_zw15_4. container BT. uitvaart naar oost. 70. ZW 15,4. 75, 78, 116, 123. Coas_in_70_zw15_4. coaster. invaart vanuit oost. 70. ZW 15,4. 83, 96, 117, 124. Coas _in_70_nw15_4. coaster. invaart vanuit oost. 70. NW 15,4. 85, 95, 118, 125. Coas _uit_70_zw15_4. coaster. uitvaart naar oost. 70. ZW 15,4. 84, 94, 119, 126. 3. container BT. invaart vanuit oost. 70. ZW 19.0. 127. Cont_in_70_nw15_4. container BT. invaart vanuit oost. 70. NW 19.0. 128. Cont_uit_70_zw15_4. container BT. uitvaart naar oost. 70. ZW 19.0. 130. Coas_in_70_zw15_4. coaster. invaart vanuit oost. 70. ZW 19.0. 129. Coas _in_70_nw15_4. coaster. invaart vanuit oost. 70. NW 19.0. 132. Coas _uit_70_zw15_4. coaster. uitvaart naar oost. 70. ZW 19.0. 131. Cont_in_63_nw15_4. Cont_in_70_zw15_4. 2. In dit scenario zijn 3 vaarten gemaakt, terwijl in scenario Cont_in_70_nw15_4 5 vaarten zijn gemaakt. De verdere analyse heeft betrekking deze 3 en 5 vaarten in de betreffende scenario’s. 3. Bij de vaarten met 19 m/s wind zijn de bestaande scenario’s gevaren met een verhoogde windsnelheid. Daarom is de naam van de scenario’s niet aangepest om verwarring te voorkomen..

(16) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 3.8. 15. Beoordeling van de real-time simulaties. Beoordeling door de duwvaartkapiteins en door de loodsen Na elke simulatorvaart heeft de duwvaartkapiteins of de loods, die de vaart uitvoerde, een enquête ingevuld over het verloop van de vaart. Een voorbeeld van de enquête is gegeven in tabel 3-5. De resultaten van de meerkeuzevragen (b.v. ‘onveilig / twijfelachtig / veilig’) zijn gewaardeerd met een score van 1, 3 en 5 waarbij: • 1= onveilig • 3 = twijfelachtig • 5 = veilig Deze verdeling is gekozen omdat bij de beoordeling van de numerieke resultaten ook een onderverdeling in vijf klassen is gemaakt, waarbij 3 nog net veilig is. Zo ontstaat voor elk onderwerp een score van 1 t/m 5 als de resultaten van vaarten in dezelfde condities worden samengenomen. De commentaren in het tweede deel van de enquête zijn samengevoegd en verwerkt in de algemene bevindingen n.a.v. de simulaties..

(17) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. Tabel 3-5. Enquête ter beoordeling van de uitgevoerde vaarten. Project 25094.600. Questionnaire: in te vullen na iedere run. Algemeen: Datum:. ………………………………. 2011. Scenario:. ……………………………….. Run no:. ……………………………….. Expert opinion van de vaart: Algemene indruk van run:. onveilig / twijfelachtig / veilig. Controleerbaarheid van het schip:. slecht / twijfelachtig / goed. Sluis nadering:. n.v.t./onveilig / twijfelachtig / veilig. Uitvaart van de sluis:. n.v.t./onveilig / twijfelachtig / veilig. Afstand tot de noordzijde van de voorhaven: te krap / twijfelachtig / voldoende Snelheid tijdens de vaart: Gebruik boegschroef:. te hoog / twijfelachtig / goed n.v.t./ te veel / twijfelachtig / veilig. Opmerkingen: T.a.v. ligging van de noordzijde van de voorhaven:. T.a.v. ligging van de sluisdeur van de Nieuwe Zeesluis:. T.a.v. benodigde ruimte aan de zuidzijde van de aanloop:. T.a.v. gebruik sleepboot:. T.a.v. gebruik ‘ANMS’:. 16.

(18) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 17. De loods/instructeur heeft ook bij elke vaart een beoordeling gegeven. De resultaten van deze beoordelingen zijn ook vertaald naar een score tussen 1 en 5 en meegenomen bij de beoordeling van elke vaart. De beoordeling per vaart door de loods/instructeur is gegeven in Bijlage D.. Numerieke analyse De numerieke analyse is gebaseerd op de signalen, zoals gegeven in de dataplots en de plots van de ‘geveegde baan’. De beoordeling per onderdeel (schroef-roergebruik, boegschroefgebruik en sleepbootgebruik) is als volgt uitgevoerd (de criteria worden gegeven in hoofdstuk 4.3): • Resultaat voldoet totaal niet aan criterium, score = 1 • Resultaat voldoet net niet aan criterium, score = 2 • Resultaat voldoet net wel aan criterium, maar is op de grens, score = 3 • Resultaat voldoet aan criterium, score = 4 • Resultaat voldoet ruim aan criterium, score = 5 In de tabellen in hoofdstuk 5 worden de scores per vaarscenario gegeven..

(19) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 4. 4.1. PRESENTATIE VAN DE RESULTATEN VAN SIMULATIES EN DE TOEGEPASTE CRITERIA. 18. DE. REAL-TIME. Inleiding. De resultaten van de uitgevoerde real-time simulaties zijn beoordeeld door de duwvaartkapiteins en door de loodsen en geanalyseerd aan de hand van de numerieke resultaten. De numerieke resultaten van de real-time simulaties worden gegeven in de vorm van baan- en dataplots. Met de analyse van deze gegevens zijn voor de diverse schepen en wind/stroomcondities de bestuurbaarheid en het ruimtebeslag bepaald.. 4.2. Presentatie van de resultaten. De resultaten van elk scenario worden gepresenteerd in een aantal plots (zie Bijlage D). Een voorbeeld van deze plots wordt gegeven in Figuur 4-1 t/m Figuur 4-4. Voor elke vaart worden de baanplots afzonderlijk gepresenteerd: Figuur Runnr.: Baan plot, overzicht: met de baan van het schip (zie Figuur 4-1) Figuur Runnr.: Baan plot, detail 4: met de baan van het schip (zie Figuur 4-2) bij invaart sluis in de sluis of bij uitvaart.. Figuur 4-1. 4. Voorbeeld baan plot (run 35), overzicht. De detail plot wordt alleen gegeven voor de in/uitvaart van de vierbakkers, omdat vooral deze schepen gebruikmaken van de ruimte bij het noordelijke geleidewerk, vlak voor de sluis. De zeeschepen maken geen gebruik van dit geleidewerk tegen de zuidelijke sluiswand constructie van de Nieuwe Zeesluis..

(20) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. Figuur 4-2. 19. Voorbeeld baan plot (run 35), detail bij sluis. Dataplots Voor de analyse van het gebruik van roer/schroef, boegschroef en eventueel achtersleepboot zijn dataplots gemaakt. Deze dataplots geven het verloop van de diverse signalen langs de baan van het schip weer die als eenheid langs de horizontale as van de dataplots is gegeven. De analysebanen worden gegeven in Bijlage D, bij de resultaten van de diverse manoeuvres. Elke dataplot bevat de gegevens van één tot vier vaarten per scenario (runnummers en bijbehorende lijnkleuren staan bovenaan de dataplots). Ook de locatie van de sluis is aangegeven langs de X-as van de plot. De volgende dataplots worden gepresenteerd (zie ook Bijlage D): Figuur X 5.b: -. Dataplot met snelheid, toerental, roerhoek, boegschroef veiligheidsindex (zie Figuur 4-3): voorwaartse snelheid van het schip over de grond [m/s]; toerental van het schip [rpm]6; roerhoek [°]; Boegschroef [rpm]; Veiligheidsindex (zie paragraaf 4.3.3).. -. Dataplot met sleepbootkracht achterboot (zie Figuur 4-4): Richting sleepkracht van achterboot [deg]; Sleepkracht van achterboot [kN];. Figuur X.c:. 5. en. X is een volgnummer, dat bij de opzet van de scenario’s is gebruikt en niet noodzakelijkerwijs overeenkomt met de volgorde van de scenario’s in de tabellen in dit rapport. 6 Bij de vierbakker met twee hoofdschroeven worden bakboords- en stuurboordstoerental gegeven..

(21) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. Figuur 4-3. Voorbeeld data plot X.b. 20.

(22) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. Figuur 4-4. Voorbeeld data plot X.c. 21.

(23) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 22. Geveegde baanplots Voor de beoordeling van het ruimtegebruik wordt het breedtebeslag van een aantal vaarten gegeven in de vorm een geveegde baan (zie Figuur 4-5). Deze plot geeft de omhullende 7 van alle vaarten op dat traject (rode lijnen) en de omhullende van alle vaarten min het resultaat van de slechtste vaart per dwarsdoorsnede (blauwe lijnen). Om de geveegde baanplots te construeren worden op een groot aantal equidistante dwarsdoorsneden langs de baan voor alle vaarten in die conditie de uiterste passagepunten bepaald van de contour van het schip op die dwarsdoorsnede. Per dwarsdoorsnede kan dus een andere vaart verantwoordelijk zijn voor de uiterste punten zoals gerepresenteerd door de blauwe en rode lijnen. De blauwe lijnen geven een goede indicatie van de maximale padbreedte. De rode lijnen geven een indicatie van de maximale afwijking van de vaarbaan.. Figuur 4-5. 4.3. Voorbeeld van geveegde baan plot. Opgestelde criteria voor real-time simulaties. 4.3.1 Inleiding Voor de beoordeling van resultaten van simulaties worden in het algemeen bepaalde criteria gebruikt om de veiligheid van bepaalde limiterende 8 condities te kunnen beoordelen. Over het algemeen wordt er dan b.v. met een veiligheidsmarge van 30% op de manoeuvreerkrachten (combinatie roer/schroef, boegschroef, sleepboten) gewerkt. Bij dit specifieke onderzoek wordt naast het garanderen van een bepaald veiligheidsniveau ook gezocht naar de verschillen tussen twee lay-out. Daarnaast zijn de criteria voor de manoeuvreerkrachten minder absoluut omdat in de praktijk voor de vaarten met de geteste schepen extra sleepboothulp gevraagd kan worden of kan het schip een andere sluis nemen om de veiligheid niet in gevaar te brengen.. 7. De omhullende wordt bepaald met de deklijn van het schip. De limiterende condities zijn vooraf vastgelegd door de bepaling van de maximale windsnelheden en bijbehorende windrichtingen.. 8.

(24) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 23. De hieronder besproken veiligheidscriteria worden vooral gebruikt om onderscheid te kunnen maken tussen de twee geteste lay-outs. Daarna wordt aangegeven op welke wijze de vlotheid te garanderen is en of dat opweegt tegen de voordelen van een bepaalde breedte variant van de Nieuwe Zeesluis. 4.3.2 Benodigde ruimte De beoordeling van de benodigde ruimte is voor diverse groepen van scenario’s uitgevoerd aan de hand van de geveegde baanplots. Hierbij is een onderverdeling gemaakt naar: • Vaarrichting, naar en vanuit de sluis; • Breedtevariant 63 en 70 m; • Schip: vierbakker, containerschip, coaster. De geveegde baanplots zijn gebruikt om de benodigde ruimte aan de noord en de zuidzijde in de voorhaven te bepalen. Voor deze beoordeling wordt een veiligheidsmarge tot de zuidoostelijke deurkas van de Nieuwe Zeesluis van 1,0 of 1,3 B9 aangehouden. Deze waarden gelden voor een situatie waarbij een schip op snelheid (dus niet manoeuvrerend bij lage snelheid) een harde vaarwegbegrenzing passeert. De waarde 1,0 B geldt voor een bovenwindse begrenzing (in dit geval dus bij NW wind) en 1,3 B geldt voor een benedenwindse begrenzing (bij ZW wind). De genoemde marges zijn ontwikkeld en gebruikt voor de analyse van veel onderzoeksresultaten voor de Tweede Maasvlakte en worden algemeen geaccepteerd voor varende schepen. Voor de marge tot een harde vaarwegbegrenzing geeft PIANC (‘Approach Channels, A Guide for Design’, Final report PIANC/IAPH) ook 1,0 B maar maakt geen onderscheid tussen de windrichting. Voor de beoordeling van de afstand tot een oplopend talud wordt een veiligheidsmarge tot de oever van 0,5 B aangehouden (zie PIANC). Voor de marges bij de sluis, als het schip veel langzamer vaart wordt met de detail plot van de geveegde baan van de in/uitvaart van de sluis beoordeeld hoeveel ruimte is gebruikt bij het oplijnen voor de sluis of bij het verlaten net na de sluis. Voor deze laatste beoordeling zijn geen harde criteria te geven. In veel gevallen zijn deze marges klein of zelfs nul omdat de schepen in bepaalde gevallen langs de geleidewerken de sluis in schuiven. Wel geeft de breedte en het verloop van de breedte aan in hoeverre de schepen op tijd zijn opgelijnd en of bij de uitvaart de schepen snel van hun ideale baan driften. 4.3.3 Schroef-roer en boegschroefgebruik Wanneer aan de vereisten t.a.v. ruimte is voldaan (voldoende afstand tot de deurkas van de Nieuwe Zeesluis, eventuele andere objecten en de oever), kan de vaart nog onveilig zijn wanneer de controlemiddelen (roer, schroef, boegschroef en sleepboot) maximaal gebruikt zijn voor een langere periode. In dat geval is er geen manoeuvreermarge over en wordt de vaart als onveilig gekwalificeerd, ondanks dat de baan plot van de vaart goede resultaten laat zien. Daarom wordt, in de volgende alinea, de analyse van controlemiddelen en de toegepaste criteria geïntroduceerd. De toegepaste criteria voor gebruik van machine, roer, boegschroef en sleepboot zijn door MARIN ontwikkeld. De veiligheidsmarges, die overblijven bij overschrijding van deze criteria garanderen dat er in de praktijk voldoende reserve manoeuvreervermogen 9. Met B wordt hier de breedte van het betreffende schip bedoeld..

(25) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 24. over is om gevaarlijke situaties te voorkomen of nog tot een goed einde te brengen. Deze criteria worden door MARIN al meer dan 10 jaar in soortgelijke studies toegepast en zijn algemeen geaccepteerd door nautische experts van klanten en door bij deze studies betrokken loodsen. Voor deze specifieke situaties zijn bepaalde criteria aangepast aan het feit dat bij overschrijding van de criteria in de praktijk vroegtijdig hulp van een extra sleepboot kan worden ingeroepen. Ook wordt er onderscheid gemaakt tussen de zeeschepen met één hoofdschroef en het vierbaksduwstel met twee hoofdschroeven. De reden hiervoor is dat er in de binnenvaart veel vaker gebruik wordt gemaakt van vol vermogen, dat de motoren daar ook op ontworpen zijn en er meer flexibiliteit is doordat er twee of drie schroeven onafhankelijk kunnen worden bediend. Schroef-roergebruik zeeschepen De analyse van het schroef-roergebruik en de toegepaste criteria volgt uit de volgende beschouwing: Normaal gesproken wanneer het schip de haven nadert, zal worden overgeschakeld van zeevermogen (Sea Full) naar manoeuvreervermogen. In praktijk betekent dit dat er minder vermogen beschikbaar is. Bij de beoordeling van de geanalyseerde parameters is aangenomen dat er genoeg vermogen over moet zijn om, in het geval van een onverwachte situatie of een noodgeval adequaat te kunnen reageren. Om die reden worden, tijdens de manoeuvres, halve kracht vooruit of halve kracht achteruit als maximale telegraafstanden geaccepteerd. Tabel 4.1 geeft de telegraafstanden en de bijbehorende toerentallen van de twee zeeschepen, die gebruikt worden bij de bepaling van de criteria. Zodra de snelheid van het schip onder de 2 knopen is, wordt volle kracht vooruit of achteruit geaccepteerd voor een korte periode (minder dan 1 minuut). De effectiviteit van het roer is direct afhankelijk van het gebruik van de schroef. Als het schroeftoerental toeneemt, verbetert de verhoogde watersnelheid in de schroefstraal de effectiviteit van het roer aanzienlijk. De roerkracht is namelijk afhankelijk van het kwadraat van het schroeftoerental. Voor het gebruik van het roer (roerhoek) zou een veiligheidsmarge beschikbaar moeten zijn in het geval van een onverwachte situatie of een noodgeval. Twintig graden roer wordt beschouwd als het maximum dat kan worden toegestaan bij een maximale roeruitslag van 35 graden, zoals bij het containerschip. Voor de coaster met een maximale roeruitslag van 45 graden geldt een limiet van 25 graden. Omdat de effectiviteit van het roer sterk afhankelijk is van de telegraafstand, is dit criterium gekoppeld aan halve kracht vooruit. Dit criterium is gebruikt om een veiligheidsparameter op te stellen, welke als volgt is gedefinieerd: Wanneer de schroef vooruit draait (n > 0): Veiligheidsparameter = δ * n * n/(δcrit * ncrit * ncrit) Wanneer de schroef achteruit draait (n < 0): Veiligheidsparameter = n * n/(ncrit * ncrit).

(26) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 25. Met: δ n δcrit ncrit. = roerhoek; = schroef toerental; = roercriterium (20°); = schroeftoerental criterium (halve kracht vooruit/achteruit). Voor scheepssnelheden van meer dan twee knopen, zou het veiligheidscriterium tussen -1 en 1 moeten liggen. Wanneer het criterium meer dan twee minuten wordt overschreden, wordt de manoeuvre als onveilig beschouwd. De resultaten van schroefen roergebruik wordt gegeven bij de beoordeling per vaart (zie hoofdstuk 4.3). Hierbij zijn de onderstaande telegraafstanden gebruikt. Om de bovenstaande veiligheidsparameter tussen de gestelde criteria van -1 en 1 te houden volgen bij elke telegraafstand maximale roerhoeken. Bij Harbour Full is bij het containerschip bijvoorbeeld nog maar een roerhoek van 662/992 x 20 = 8,9 graden toegestaan om onder het criterium te blijven. Tabel 4-1. Telegraafstand Sea Full Harbour full Half Slow Dead slow. Telegraafstanden van de schepen. Containerschip 132 rpm 99 rpm 66 rpm 50 rpm 33 rpm. Coaster 144 rpm 124 rpm 96 rpm 65 rpm 48 rpm. Schroef-roergebruik vierbakker Bij de beoordeling van het gebruik van roer/schroef bij de vierbakker met twee hoofdschroeven zijn andere criteria gebruikt dan voor de zeeschepen met één hoofdschroef. Als criterium is een roerhoek van 34 graden gebruikt in combinatie met vol machinevermogen op de vooruit slaande machine, dan wel meer roer maar met een evenredig verminderd machinevermogen. De maximale roerhoek van dit model is weliswaar 45 graden, maar door achteruit te slaan met de tweede machine kan het schip op zijn plaats gehouden worden en is er dus reserve stuurvermogen in de marge op de roerhoek gecreëerd. De formulering van de veiligheidsparameter is verder gelijk aan de hierboven beschreven formulering voor de zeeschepen.. Boegschroefgebruik De kracht, die door een boegschroef wordt geproduceerd is voor het gebruikte type boegschroef evenredig met het kwadraat van het toerental van de boegschroef. Voor de boegschroef wordt, voor zowel het containerschip als de vierbakker een criterium van 70% van de maximale kracht gebruikt, wat overeenkomt met 250 RPM (maximum = 300 RPM). Dit houdt in dat als het gemiddelde gebruik van de boegschroef op de aanloop naar de sluis of bij het verlaten van de sluis boven de 250 RPM komt de vaart in principe als onveilig wordt beschouwd. Deze beoordeling wordt alleen gebruikt om het verschil tussen de 63 m en de 70 m variant te kunnen aangeven. De vaarten kunnen niet als absoluut onveilig worden beschouwd omdat in de praktijk dan al sleepboothulp zou zijn gevraagd of naar een grotere sluis zijn uitgeweken..

(27) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 26. Sleepbootgebruik Ook voor de achtersleepboot, die het containerschip assisteert, wordt een bepaalde veiligheidsmarge gehanteerd. In de geteste situaties (maximale windsnelheid en beperkte ruimte) is een veiligheidsmarge van 30% gehanteerd. Dit houdt in dat de gemiddelde sleepbootkracht op een bepaald deel van de manoeuvre, niet langdurig (langer dan 2 minuten) boven de 70% van de totaal beschikbare sleepbootkracht (392 kN of 40 ton) mag uitkomen..

(28) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 5 5.1. 27. RESULTATEN VAN DE REAL-TIME SIMULATIES Inleiding. De resultaten van de simulaties zijn verdeeld in resultaten voor de diverse manoeuvres (vaarrichting, naar en vanuit de sluis, breedtevariant van Nieuwe Zeesluis en type schip). De beoordeling is per vaart uitgevoerd, waarna deze resultaten per vaarscenario zijn samengevat. Tabel 5-1 geeft een voorbeeld van een beoordelingstabel voor vaarscenario 4bak_leeg_in_63 bij ZW wind 15,4 m/s (invaart van sluis met leeg vierbaksduwstel vanuit het oosten in de 63 m variant van de Nieuwe Zeesluis, in combinatie met ZW wind). Alle beoordelingstabellen zijn gegeven in Bijlage E. De tabel bevat de volgende resultaten: • Kolom 1: Runnummer; • Beoordeling door duwvaartkapitein of loods o Kolom 2: Algemene indruk van de gehele vaart (schaal: 1 = onveilig, 5 = veilig); o Kolom 3: Controleerbaarheid van het schip (schaal: 1 = niet controleerbaar, 5 = goed controleerbaar); o Kolom 4: in/uitvaart van de sluis (schaal: 1 = onveilig, 5 = veilig); o Kolom 5: Afstand tot de Noordwal voor de sluis (zie figuur 5.1, rode ovaal)? (schaal: 1 = onveilig, 5 = veilig 10); o Kolom 6: Snelheid tijdens de vaart, hieruit volgt in praktijk een grote kans op schade als het fout gaat; deze factor geeft aan of de kapitein of loods de snelheid ‘gevaarlijk’ hoog vond (schaal: 1 = onveilig, 5 = veilig); • Kolom 7: Beoordeling door loods/instructeur: Algemene indruk van de gehele vaart (schaal: 1 = onveilig, 5 = veilig); • Kolom 8: Numerieke score van roer-schroefgebruik; • Kolom 9: Numerieke score van boegschroefgebruik (indien boegschroef aanwezig; • Kolom 10: Ruimte bij noordwal van de voorhaven 11 (zie figuur 5.1, rode ovaal); • Kolom 11: Ruimte bij passage van de zuidoostelijke deurkas van de Nieuwe Zeesluis (zie figuur 5.1, blauwe ovaal); In de laatste rij van de tabel zijn de totaalscores per onderdeel gegeven. Deze totaalscores bepalen uiteindelijk de veiligheid van een bepaalde geteste conditie. Als één van de kolommen een score van 2 heeft, wordt de conditie als onveilig gekwalificeerd omdat alle aspecten, waarop beoordeeld is, essentieel zijn voor een veilige vaart. Omdat de resultaten van een conditie de gemiddelden zijn van de resultaten van de individuele vaarten kunnen eventuele slechte resultaten van één vaart worden gecompenseerd door betere resultaten van een andere vaart. Er wordt daarbij van uitgegaan dat als de Nieuwe Zeesluis gebouwd is door training van de loodsen en ervaring van de duwvaartkapiteins bij alle vaarten tenminste de gemiddelde resultaten kunnen worden behaald, zonder uitschieters naar beneden. Daarnaast zit in de toegepaste criteria nog een veiligheidsmarge, zodat als er in de praktijk toch slechter wordt gescoord op een punt, dit niet direct tot schade zal leiden.. 10. Veilig betekend niet per definitie een grote afstand. Als het schip met lage snelheid veilig landt op deze muur en vervolgens langs het geleidewerk de sluis in schuift wordt dit over het algemeen als veilig ervaren. 11 Dit is de zuidzijde van de zuidelijke kolkwandconstructie van de Nieuwe Zeesluis..

(29) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 28. Tabel 5-1 Voorbeeld beoordelingstabel vaarscenario 4bak_leeg_in_63 bij ZW wind 15,4 m/s Instr.. Algemene indruk. Controleerbaarheid. In/uitvaart Sluis. Afstand tot noordwal. Snelheid tijdens de vaart. Algemene indruk. Roer-schroef. Boegschroef. Afstand tot noordwal. Ruimte tot deurkas van Nieuwe Zeesluis. Numerieke analyse. Run nr.. Kapitein/Loods. 42. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 4. 43. 3. 3. 3. 5. 5. 5. 4. 5. 5. 5. 53. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 5. 4. 54. 5. 3. 5. 5. 5. 3. 5. 5. 5. 5. Totaal. 4.5. 4. 4.5. 5. 5. 4.5. 4.75. 5. 5. 4.5. Figuur 5-1. 5.2. Beoordeling afstand tot ‘noordwal’ en tot ‘deurkas’. Vergelijking van de resultaten tussen 63 m en 70 m variant. Omdat dit onderzoek zich primair richt op de vergelijking tussen 63 m en 70 m variant van de Nieuwe Zeesluis worden de resultaten van de diverse scenario’s direct met elkaar vergeleken (zie tabel 5-2). Daarnaast wordt beoordeeld of de 70 m variant in de geteste windcondities nog veilig is. Als alle scenario’s ook in de 70 m variant niet onveilig zijn is er geen reden om te interpoleren tussen de twee breedtevarianten. Tabel 5-2 geeft zowel de beoordeling door de duwvaartkapiteins, de loodsen en de loodsinstructeur als de numerieke analyse. Om nog een indruk van de mogelijkheden van de zeeschepen bij een hogere windsnelheid zijn nog zes gevoeligheidsvaarten uitgevoerd met wind Bft 8. De resultaten, zoals gegeven in Tabel 5-2, geven aan dat slechts op één onderdeel (boegschroefgebruik bij leeg vierbaksduwstel in de 70 m variant, oranje cel in tabel 5-2) van alle de scenario’s, gevaren bij de limiterende windsnelheid van 15,4 m/s, niet geheel.

(30) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 29. veilig wordt gescoord. Een waarde van 3 zou hier wel voldoende zijn geweest. De duwvaartkapiteins geven echter aan dat in de praktijk deze duwcombinaties, naast een boegschroef in de duwboot, vaak ook met boeg roeren zijn uitgerust, waardoor de kop van de combinatie veel beter tegen de wind in te houden is. De resultaten van de gevoeligheidsvaarten met de hoge windsnelheid (19,0 m/s, Bft 8) geven aan dat deze windcondities met de coaster kritisch zijn maar nog juist veilig. De vaarten met het containerschip zijn onveilig op de meeste aspecten (oranje cellen). Op de afstand tot de noordwal van de voorhaven (groene cellen) zien de loodsen echter geen problemen (waardering 5) en ook de numerieke, die kritischer is, geeft hier nog juist een acceptabel tot een goed resultaat. De afstand tot de deurkas van de Nieuwe Zeesluis is bij één vaart echter wel te klein. Op de verschillen tussen de diverse scenario’s en breedtevarianten wordt in de volgende paragrafen nader ingegaan..

(31) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. Tabel 5-2. 30. Resultaten van de beoordelingen van de scenario’s. Afstand tot noordwal. Snelheid tijdens de vaart. Algemene indruk. Roer-schroef. Bboegschroef. Afstand tot noordwal. Rruimte tot deurkas van Nieuwe Zeesluis. 4bak_leeg_in_63_zw15_4. 4.5. 4.0. 4.5. 5.0. 5.0. 4.5. 4.8. 5.0. 5.0. 4.5. 4bak_leeg_in_70_zw15_4. 4.0. 3.5. 3.5. 4.0. 4.0. 4.0. 4.5. 2.8. 3.8. 4.5. 4bak_leeg_in_63_nw15_4. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 4.5. 3.5. 4.5. 4.0. 4bak_leeg_in_70_nw15_4. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 4.5. 3.0. 3.5. 4.0. 4bak_gel_uit_63_zw15_4. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 4.8. 4.5. 5.0. 5.0. 4bak_gel_uit_70_zw15_4. 5.0. 5.0. 4.8. 5.0. 5.0. 3.5. 4.8. 4.8. 3.0. 4.3. Cont_in_63_zw15_4. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 4.0. 4.8. 4.0. 3.0. 4.5. 5.0. Cont_in_70_zw15_4. 4.5. 5.0. 4.5. 4.3. 5.0. 3.5. 4.3. 3.5. 3.0. 3.3. 5.0. Cont_in_63_nw15_4. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 3.5. 4.3. 4.3. 3.3. 4.7. 4.0. Cont_in_70_nw15_4. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 4.2. 4.6. 4.6. 4.0. 3.8. 4.2. Cont_uit_63_zw15_4. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 4.3. 3.0. 4.8. 5.0. Cont_uit_70_zw15_4. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 4.8. 4.3. 4.8. 4.0. 3.8. 5.0. Coas_in_63_zw15_. 5.0. 4.8. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 4.8. 5.0. 5.0. Coas_in_70_zw15_4. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 4.5. 5.0. 5.0. 4.5. 5.0. Coas_in_63_nw15_4. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 4.5. 4.8. 4.5. Coas_in_70_nw15_4. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 3.3. 4.0. Coas_uit_63_zw15_4. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 4.5. 5.0. 5.0. Coas_uit_70_zw15_4. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. Cont_in_70_zw19_0. 1.0. 3.0. 1.0. 5.0. 3.0. 1.0. 1.0. 1.0. 1.0. 3.0. 2.0. Cont_in_70_nw19_0. 1.0. 3.0. 1.0. 5.0. 5.0. 1.0. 1.0. 2.0. 2.0. 5.0. 5.0. Cont_uit_70_zw19_0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 3.0. 5.0. 3.0. 4.0. 5.0. Coas_in_70_zw19_0. 4.0. 5.0. 4.0. 5.0. 5.0. 3.0. 5.0. 5.0. 5.0. Coas_in_70_nw19_0. 4.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 3.0. 5.0. 3.0. 3.0. Coas_uit_70_zw19_0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 5.0. 4.0. 4.0. 5.0. 5.0. Gebruik boegschroef. Simulator conditie. in/uitvaart Sluis. Numerieke analyse. Controleer-baarheid. Instr.. Algemene indruk. Kapitein/Loods. 5.2.1 Vaarten met het vierbaksduwstel De resultaten van de vaarten met het vierbaksduwstel in de 63 m en 70 m variant laten zien dat de 70 m variant (zie tabel 5-2) bij ZW wind op veel van de beoordeelde aspecten slechter scoort dan de 63 m variant. Bij NW wind en bij de uitvaart zijn deze verschillen er het minste. De resultaten voor de 70 m variant zijn in absolute zin nog steeds veilig op het boegschroefgebruik bij het lege vierbaksduwstel in de 70 m variant (oranje cel in tabel 5-2) na. Zoals echter al opgemerkt varen deze eenheden in praktijk met boegroeren, waardoor de controle van de boeg van het schip veel beter is. Voor de geometrie van de 70 m variant is zijn de vaarten met het vierbaksduwstel de bepalende factor omdat dit het grootste schip is. De Figuren 5-2 en 5-3 laten zien dat bij beide varianten de schepen op de noordwal landen en dan langs de muur de sluis in schuiven. Voor beide varianten geeft dit hetzelfde beeld en kan de 70 m variant zelfs als.

(32) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 31. gunstiger worden beschouwd omdat de geleidemuur dan dichterbij de as van de sluis ligt. Deze methode van de sluis invaren wordt ook bij andere binnenvaart sluizen toegepast en is de enige manier om lege schepen zonder boegbesturing 12 met veel wind een sluis in te varen. Bij dit gebruik van de noordwal is het wel essentieel dat deze muur vrij blijft van wachtende schepen en dat de geleidewerken langs de muur hoog genoeg zijn en zonder onderbreking doorlopen in het geleidewerk vlak voor de sluis. De te maken ‘S’ bocht bij de nadering van de sluis om de oostelijke deurkas van de Nieuwe Zeesluis is met name bij zuidelijke windrichtingen een extra handicap, men moet in dat geval om in lijn met de sluis te komen “van de wind af varen”, hetgeen een grotere drift teweeg brengt dan als men recht kan komen aanvaren. Deze extra drift moet vlak voor de sluis weer worden opgevangen. Wanneer de Oostelijke deurkas niet om de zuid zou uitsteken, maar net als de westelijke om de noord gepositioneerd gaat worden, kan dit worden voorkomen en is schip eerder te stabiliseren waardoor er in een vroeger stadium te zien is of het schip veilig kan oplijnen in de betreffende windconditie. Dit zal de vlotheid en de veiligheid verhogen. De uitvaarten met het vierbaksduwstel laten zien dat het hoekje aan de noordkant, vlak na het verlaten van de sluis, gebruikt wordt om de draai in te zetten met het achterschip (zie figuren 5-4 en 5-5). Uit het commentaar van de duwvaartkapiteins in de enquêtes komt ook naar voren dat de draai al in de sluis moet worden ingezet om de boeg van het schip voldoende hoogte te geven bij het verlaten van de sluis. Uit de vergelijking van figuur 5-4 en 5-5 blijkt dat bij de 70 m variant dit hoekje volledig wordt gebruikt en dat bij de 63 m variant nog wat ruimte vrij blijft (ongeveer 9 m). De schippers ervaren dit echter niet als een probleem (zie score op ‘Afstand tot noordwal’ bij uitvaart in tabel 5-2). De numerieke analyse geeft hier, omdat deze gebaseerd is op de daadwerkelijk gemeten afstanden wel voor de 70 m variant een negatiever beeld, maar nog wel juist veilig. Het verloop van de uitvaarten na het verlaten van de sluis, meer naar het oosten, is voor beide varianten hetzelfde. Hier heeft de breedte van de Nieuwe Zeesluis geen effect meer en wordt er alleen rekening gehouden met de naar het zuiden stekende deurkas van de Nieuwe Zeesluis. Eén van de uitvaarten heeft een tijd langs de noordwal geschoven (rode lijn in figuur 55) en kwam toen pas los van deze muur. Dit is echter niet de normale procedure en de andere vaarten in dit scenario laten ook zien dat het schip ook direct los kan komen. De afstand tot de deurkas van de Nieuwe Zeesluis is voldoende, maar dit opstakel wordt niet als gunstig ervaren. Als de deurkas van de Nieuwe Zeesluis er niet zou zijn, is de ‘S’ bocht niet nodig en is, vooral bij zuidelijke windrichtingen, de drift van het schip minder en beter te controleren.. 12. Bij deze vierbakker zit de boegschroef in de duwboot en heeft daardoor op de boeg van de voorste bakken veel minder effect..

(33) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 32. Figuur 5-2 Geveegde baan plot ‘invaart vanuit het oosten’, 63 variant voor het vierbaksduwstel. Figuur 5-3 Geveegde baan plot ‘invaart vanuit het oosten’, 70 variant voor het vierbaksduwstel.

(34) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 33. Figuur 5-4 Geveegde baan plot ‘uitvaart naar het oosten’, 63 variant voor het vierbaksduwstel. Figuur 5-5 Geveegde baan plot ‘uitvaart naar het oosten’, 70 variant voor het vierbaksduwstel.

(35) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 34. 5.2.2 Vaarten met het containerschip De resultaten van de vaarten met het containerschip in de 63 m en 70 m variant (zie tabel 5-2) laten zien dat de 70 m variant volgens de loodsen vooral bij ZW wind slechter scoort dan de 63 m variant. Het boegschroefgebruik scoort volgens de loodsen over het algemeen slechter. Er is hier namelijk geen mogelijkheid meer is om het achterschip even te laten zakken om de boegschroef te helpen bij een foutje of korte onoplettendheid, omdat daar de ruimte niet voor aanwezig is. Het schip moet dus voor 100% vertrouwen op de boegschroef in de 70m variant. De numerieke analyse van het boegschroefgebruik geeft geen verschil tussen de beide breedte varianten te zien bij de invaart met ZW wind. Deze beoordeling zou ook in andere manoeuvreersituaties voorkomen, waarbij het schip langzaam b.v. een kade zou naderen of van lagerwal weg zou moeten komen. De Figuren 5-6 en 5-7 laten zien dat in beide varianten de schepen ongeveer de zelfde baan varen, die dan bij de 70 m variant logischer wijze dichter bij de noordwal ligt. Dit wordt door de loodsen nauwelijks als een probleem ervaren omdat de snelheid bij het naderen van de sluis zo laag is dat de marge tot de wal ook kleiner mag zijn. De numerieke analyse geeft wel meer verschil tussen beide breedte varianten maar de resultaten scoren nog steeds veilig. Wel is duidelijk dat de kleinere ruimte bij de 70 m variant in principe tot meer kans op schade leidt ondanks dat de ruimte nog steeds aan de gestelde veiligheidsmarge voldoet. Eén invaart (rode lijn in figuur 5-7) 13 is op de noordwal geland maar dit werd in deze vaart niet als een probleem ervaren omdat de snelheden daarbij laag zijn. Het schip is met behulp van de boegschroef wel voor de sluis weer los gekomen van de geleiding. Bij gebruik van de noordwal om op te landen is het wel essentieel dat deze muur vrij blijft van wachtende schepen. Dit geldt echter ook als een schip deze muur niet gebruikt om op te landen maar direct oplijnt voor de sluis omdat anders de marge tot de wachtende schepen veel te klein zou worden. Over het algemeen wordt landen op de noordwal als niet wenselijk beschouwd, omdat dit de vlotheid van de manoeuvre niet ten goede komt. Bij de geteste hogere windsnelheden (19,0 m/s, Bft 8) is het containerschip met de betreffende boegschroefvermogen niet meer veilig te controleren. In die situaties zal een voorsleepboot moeten worden gebruikt om de boeg van het schip onder controle te houden en met een veilige en voldoende lage snelheid de sluis in te varen. Omdat de achtersleepboot, die beschikbaar was voor het containerschip slechts in twee vaarten is gebruikt is het gebruik van deze sleepboot niet opgenomen in tabel 5-2. De achtersleepboot is bij de reguliere runs met 15,4 m/s wind in run 115 (Cont_in_70_nw15_4) gebruikt en blijft in deze runs ruimschoots onder het gestelde criterium. Ook door de loodsen wordt deze sleepboot niet als noodzakelijk gezien bij de Bft 7 windcondities. Bij run 127 bij Bft 8 is de achtersleepboot gebruikt en ook hier bleef het gebruik onder het gestelde criterium. Ook bij het containerschip geldt dat de te maken ‘S’ bocht bij de nadering van de sluis om de oostelijke deurkas van de Nieuwe Zeesluis met name bij zuidelijke windrichtingen een extra handicap is. Men moet om in lijn met de sluis te komen “van de wind af. 13. De loodsen geven aan dat deze vaart niet representatief is en dat de zeeschepen in principe geen gebruik maken van de noordwal om langs te schuiven bij de invaart..

(36) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 35. varen”, hetgeen een grotere drift teweeg brengt dan als men recht kan komen aanvaren. Deze extra drift moet vlak voor de sluis weer worden opgevangen. De uitvaarten met het containerschip laten zien dat in beide varianten, ook bij de uitvaarten, de schepen ongeveer de zelfde baan varen, die dan bij de 70 m variant logischer wijze dichter bij de noordwal ligt (zie figuren 5-8 en 5-9). De loodsen beschouwen dit als geen enkel probleem (score 5 op uitvaart sluis en afstand tot noordwal). De numerieke analyse geeft hier, omdat deze gebaseerd is op de daadwerkelijk gemeten afstanden wel voor de 70 m variant een negatiever beeld, maar is nog ruim veilig. De afstand tot de deurkas van de Nieuwe Zeesluis is ruim voldoende en laat ook geen verschil zien tussen de beide breedtevarianten. Dit opstakel wordt echter wel als ongunstig ervaren omdat door de ‘S’ bocht, vooral bij zuidelijke windrichtingen, de drift van het schip minder goed te controleren is.. Figuur 5-6 Geveegde baan plot ‘invaart vanuit het oosten’, 63 variant voor het containerschip.

(37) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 36. Figuur 5-7 Geveegde baan plot ‘invaart vanuit het oosten’, 70 variant voor het containerschip. Figuur 5-8 Geveegde baan plot ‘uitvaart naar het oosten’, 63 variant voor het containerschip.

(38) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 37. Figuur 5-9 Geveegde baan plot ‘uitvaart naar het oosten’, 70 variant voor het containerschip. 5.2.3 Vaarten met de coaster De resultaten van de vaarten met de coaster in de 63 m en 70 m variant laten zien dat er voor dit schip geen significant verschil is tussen beide breedtevarianten (zie tabel 52). Op sommige aspecten scoort de 70 m variant zelfs beter. Dit geeft aan dat de vaarbaan van dit (vrij kleine) schip zo smal is dat het verschil in beschikbare breedte voor de loodsen geen invloed heeft. Alleen de numerieke analyse van de afstanden bij de sluis/noordwal geeft aan dat er wel verschil is. Dit schip vaart bij de 70 m variant ook wat dichter bij de deurkas van de Nieuwe Zeesluis, maar dat is bij NW wind en is daarom geen probleem..

(39) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 38. Figuur 5-10 coaster. Geveegde baan plot ‘invaart vanuit het oosten’, 63 variant voor de. Figuur 5-11 coaster. Geveegde baan plot ‘invaart vanuit het oosten’, 70 variant voor de.

(40) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 39. Figuur 5-12 coaster. Geveegde baan plot ‘uitvaart naar het oosten’, 63 variant voor de. Figuur 5-13 coaster. Geveegde baan plot ‘uitvaart naar het oosten’, 70 variant voor de.

(41) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 6. 40. CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN. De hieronder beschreven conclusies en aanbevelingen volgen uit de resultaten van de real-time simulaties voor de oostelijke voorhaven van de Middensluis. Deze simulaties zijn uitgevoerd voor het nader bepalen van de relatie tussen de beschikbare ruimte in de oostelijke voorhaven van de Middensluis voor realisatie van de Nieuwe Zeesluis met een rechte roldeur en de hinder voor de scheepvaart van en naar de Middensluis. Het onderzoek is uitgevoerd met twee breedtevarianten van de Nieuwe Zeesluis (Nieuwe Zeesluis 63 m breed en 70 m breed) met drie scheepstypen (vierbaksduwstel 193,5 x 22,8 m, containerschip 125 x 19 m en coaster 100 x 15,4 m) varend bij locale windcondities, behorend bij een ongestoorde windsnelheid van 15,4 m/s (Bft 7). Daarnaast zijn nog gevoeligheidsvaarten uitgevoerd bij een Bft 8 windconditie. Uit het onderzoek volgen primair conclusies en aanbevelingen, die betrekking hebben op het verschil tussen de twee breedtevarianten van de Nieuwe Zeesluis. Daarnaast volgen er ook meer algemene bevindingen uit dit onderzoek. Bij de onderstaande conclusies en aanbevelingen moet worden gerealiseerd dat als er gevaarlijke situaties zouden ontstaan in bepaalde windcondities, die op zich al een lage kans van voorkomen hebben (wind meer dan 7 Bft uit de richtingen 210 tot 330 graden, komt slechts 0,43 % van de tijd voor), de duwvaartkapiteins en de loodsen in de huidige situatie ook al zullen kiezen voor het gebruik van een (extra) sleepboot om risico’s te voorkomen. CONCLUSIES: Breedtevarianten • De 63 m variant van de Nieuwe Zeesluis geeft in het algemeen betere resultaten op het gebied de boordeling door de duwvaartkapiteins, loodsen en analyse van de numerieke gegevens dan de 70 m variant; • De uitkomst van de vaarten in de 70 m variant van de Nieuwe Zeesluis geeft echter in absolute zin ook geen onveilige resultaten. Hierdoor wordt aangegeven dat de 70 m variant niet ideaal is maar zeker niet zodanig slecht dat dit in de normale schutpraktijk tot problemen zal leiden op het gebied van vlotte en veilige vaart. Zeker gezien het feit dat de simulaties uitgevoerd zijn onder de als maximaal beschouwde windomstandigheden voor passage van deze sluis met deze schepen; • De veel kortere oplijnlengte voor de sluis in de 70 m variant is minder gunstig maar is voor de betreffende schepen voldoende om de sluis veilig aan te lopen of te verlaten. Hierbij is wel een voorwaarde dat de zuidzijde van de zuidelijke kolkconstructie van de Nieuwe Zeesluis wordt voorzien van een voldoende hoge geleideconstructie, die zonder onderbreking doorgaat in het geleidewerk vlak voor de sluis; • Aan de zuidzijde van zuidelijke kolkconstructie van de Nieuwe Zeesluis mogen geen schepen afmeren omdat dan de vrije lengte te zeer wordt beperkt voor inen uitvaart van de sluis; • De plaatsing van de deurkas aan de zuid-oostzijde van de Nieuwe Zeesluis wordt als hinderlijk ervaren maar levert geen echte problemen op voor de in deze studie onderzochte schepen en situaties. Wel zal de veiligheid en de vlotheid verhoogt worden indien deze deurkas hier niet het vaarwater insteekt omdat de schepen dan bij de invaart eerder op een stabiele koers de sluis kunnen aanvaren..

(42) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. 41. Algemene bevindingen • De geteste Bft 7 windcondities zijn voor het geteste vierbaksduwstel en het containerschip de limiet. Bij hogere windsnelheden zijn deze schepen met de betreffende boegschroefvermogens niet meer veilig te controleren. De coaster is bij de geteste Bft 8 condities nog wel veilig te manoeuvreren, maar dit wordt vooral veroorzaakt doordat dit schip veel meer ruimte heeft en daardoor harder kan varen tot in de sluis; • De hoeveelheid boegschroef vermogen die gebruikt wordt bij het duwstel en bij het containerschip wordt meer bepaald door de relatief hoge windsnelheid dan door het verschil tussen de breedtevarianten; • De vaarten met de geteste coaster laten nauwelijks verschil zien tussen de twee breedtevarianten. De benodigde oplijnlengte en vaarbreedte voor bochten en winddrift zijn bij de 70 m variant ook voldoende gewaarborgd; • Het gebruik van een elektronische kaart (ECDIS) is van groot belang voor de veiligheid als de Middensluis wordt gebruikt door de maatgevende schepen. Dit hulpmiddel vergroot de nauwkeurigheid van de navigatie aanzienlijk en verkleint daarmee de foutenmarges. Alleen bij de vaarten met de coaster wordt de ECDIS niet door alle loodsen als noodzakelijk gezien. Deze systemen zijn overigens aanwezig op de duweenheden en ook de loodsen beschikken over draagbare systemen, die mee aan boord genomen kunnen worden.. AANBEVELINGEN: • •. •. •. Het wordt aanbevolen om de oostelijke deurkas van de Nieuwe Zeesluis niet in de voorhaven van de Middensluis te bouwen; Voor het ontwerp van de geleidewerken wordt aanbevolen om te kijken naar de uitrusting van andere grote binnenvaartsluizen, die in voor de wind open gebied liggen; Voor de binnenvaart wordt een verlenging van het geleidewerk aan de zuidzijde aanbevolen omdat men dan met noordwesten wind met de kop van de bakken kan steunen voordat men de sluis in schuift. Het huidige geleidewerk is zodanig kort, dat de opening tussen de uiteinden van de geleidewerken relatief klein is. Bij een langer geleidewerk heeft men meer ruimte en tijd om veilig te landen. Voor een vlottere doorstroming verdient het aanbeveling om het vierbaksduwstel naast de boegschroef in de duwboot uit te rusten met boegroeren. Hiermee is de kop van de bakken beter te controleren en zullen de schepen in de meeste gevallen zonder de geleidewerken te gebruiken de sluis invaren. De huidige vierbaksduwstellen zijn uitgerust met deze koproeren als ze van het AmsterdamRijnkanaal naar IJmuiden komen omdat deze uitrusting op dat kanaal verplicht is..

(43) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. BIJLAGE A COMPACT MANOEUVRING SIMULATOR.

(44) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. BIJLAGE B PILOT CARDS VAN DE SCHEPEN.

(45) Pilot card geladen vierbaksduwstel.

(46) Pilot card 125 m containerschip.

(47) Pilot card 100 m coaster.

(48) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. BIJLAGE C BEOORDELING DOOR DE LOODS/INSTRUCTEUR.

(49) Simulator conditie 4bak_leeg_in_63_zw15_4.cnd. ZW ZW ZW ZW. Wind 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s. Run nr. 42 43 53 54. Beoordeling van de run hoge aanvangnadering, landen op remming ,naarna doorschuiven .veilig landen en langs remmingwerk glijden landen en langs remmingwerk glijden zeer hoog aankomen en laten vallen door snelheid reductie.kort indraaien voor sluisinvaart: twijfelachtig. 4bak_leeg_in_63_nw15_4.cnd. NW 15,4 m/s NW 15,4 m/s. 50 57. 4bak_gel_uit_63_zw15_4.cnd. ZW ZW ZW ZW. 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s. 44 45 49 52. veilig veilig veilig veilig. 4bak_leeg_in_70_zw15_4.cond. ZW ZW ZW ZW. 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s. 39 40 47 51. landen op remmingwerk en langs geleidewerk invaren veilige invaart hoge invaarsnelheid nodig: twijfelachtig tot onveilig rechtstreeks invaren onveilig,eerst landen op geleidewerk en dan doorschuiven landen op geleidingswerk en doorschuiven. 4bak_leeg_in_70_nw15_4.cond. NW 15,4 m/s NW 15,4 m/s. 41 48. goed te doen veilige vaart. 4bak_gel_uit_70_zw15_4.cnd. ZW ZW ZW ZW. 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s. 35 36 38 46. vrije uitvaart nodig voldoende lengte nodig om sluis vrij te varen achterschip zeer nabij remmingwerk bij deze run iets meer de sluis uitvaren voordat het schip naar sb draait onveilig.. Cont_in_63_zw15_4.cnd. ZW ZW ZW ZW. 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s. 69 88 104 105. veel kracht nodig op boegschroef maar veilige run veilig. veilig veilig. Cont_in_63_nw15_4.cnd. NW 15,4 m/s NW 15,4 m/s NW 15,4 m/s. 73 108 113. veilig. Veel boegschroef om hoog te houden veilig. Loods komt erg laag aan dus veel boegschroef nodig veilig zie 108. Cont_uit_63_zw15_4.cnd. ZW ZW ZW ZW. 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s. 71 89 101 110. veilig veilig veilig het is bijna saai maar weer veilig. Coas_in_63_zw15_4.cnd. ZW ZW ZW ZW. 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s. 80 90 99 106. veilig veilig veilig veilig. Coas_in_63_nw15_4.cnd. NW NW NW NW. 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s. 82 97 107 111. geen enkel probleem geen enkel probleem geen enkel probleem geen probleem. Coas_uit_63_zw15_4.cnd. ZW ZW ZW ZW. 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s. 81 91 102 109. veilig, no problem veilig, no problem veilig, no problem veilig. Cont_in_70_zw15_4.cnd. ZW 15,4 m/s ZW 15,4 m/s NW 15,4 m/s ZW 15,4 m/s ZW 15,4 m/s. 74 92 98 114 121. veilig, gelijk aan 63 m variant schip te veel laten vallen,veel vermogen nodig. twijfelachtig veilig. Veilig. Geen ruimte bij achterschip om te vallen in geval Veilig.. Cont_in_70_nw15_4.cnd. NW NW NW NW. 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s. 87 93 115 122. veilig te doen veilig te doen sleepboot gebruikt, bij te veel vaart houdt boegsch. het niet te vroeg laten vallen terwijl aanloop heel mooi was. Cont_uit_70_zw15_4.cnd. ZW ZW ZW ZW. 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s. 75 78 116 123. je moet heel scherp opletten om vrij te blijven, wel veilig veilig. Zie hierboven veilig. Zie hierboven veilig. Coas_in_70_zw15_4.cnd. ZW ZW ZW ZW. 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s. 83 96 117 124. geen probleem, veilig geen probleem, veilig veilig veilig. Coas_in_70_nw15_4.cnd. NW 15,4 m/s NW 15,4 m/s NW 15,4 m/s. 85 95 118. geen probleem, veilig geen probleem, veilig geen probleem, veilig.

(50) NW 15,4 m/s. 125. veilig. Coas_uit_70_zw15_4.cnd. ZW ZW ZW ZW. 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s 15,4 m/s. 84 94 119 126. geen probleem, veilig geen probleem, veilig geen probleem, veilig veilig. Cont_in_70_zw15_4.cnd Cont_in_70_nw15_4.cnd Cont_uit_70_zw15_4.cnd Coas_in_70_zw15_4.cnd Coas_in_70_nw15_4.cnd Coas_uit_70_zw15_4.cnd. ZW 19,0 m/s NW 19,0 m/s ZW 19,0 m/s ZW 19,0 m/s NW 19,0 m/s ZW 19,0 m/s. 127 128 130 129 132 131. onveilig. Boeg continu op vol en roer aan boord onveilig. Bgeen goede controle. Niets over. is te doen maar op de grens echt op de grens!. Net te doen is te doen met dit schip is goed te doen.

(51) Rapport Nr. 25094-2-MSCN-rev.3. BIJLAGE D BAAN- EN DATAPLOTS.

(52)

(53) 42. 43. 53. 54. Sluis. snelheid [kn]. 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 0. [m]. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. 1600. 0. [m]. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. 1600. 300. RPM BB. 200 100 0 -100 -200 -300 300. RPM SB. 200 100 0 -100 -200 -300 0. [m]. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. 1600. 0. [m]. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. 1600. 200. 400. 600. 800. 1000. 1200. 1400. 1600. 1400. 1600. 45. SB roer [gr] BB. 30 15 0 -15 -30 -45. Boegschr. [RPM]. 300 200 100 0 -100 -200 -300 0. [m]. Veiligheids Index. 1.5 1.0 0.5 0.0. [m] 200 400 600 800 1000 1200 Real-time simulaties Middensluis IJmuiden Voorhaven: 63 m schip: 4-baks duwstel leeg, invaart vanuit oost, wind: ZW 13,2 m/s 25094.601 0. MARIN's Nautical Centre MSCN. Fig: 1.b.

(54)

(55)

(56)

(57)

(58)

(59)

(60)

(61)