Zeilende vrachtschepen

824825

TECHNISCHE HOGESCHOOL DELFT

LABORATORIUM VOOR SCHEEPSHVDROMECHANICA

ZE ILENDE VRACHTSCHEPEN

Rapportno.. 510-P

Prof.ir. J. Gerritsma

November 1980

Pubi. im Maatschappij'belangen nov.' 80

maandbiad voor de Nederìandse

Maat-schappij voor Nijverheid en Handel.

Delft University of Technology Sh ipHydromechanics Laboratory Mekelweg 2

2628CD DELFT

The Ñetherlinds

Redactie: Algemeen Secretariaat

Florapark 11,, Postbus 205, 2000 AE Haarlem

Telefóon (023). 31 91 53*

Postrekenlng:. 4051 t.n.v. de Maatschappij

Bank: AB;N. ZijIstraat Haàrlem

Rekeningnr. 56.05.49.881

Het doel van de Nèdetlandsche Maatschappij voor Nijverheid en Handel ¡s vermeerdering van de alge-mene welvaart door de bevordering van nijverheid, handel, dienstverlenlng, landbouw, delfstoffenwinning en visserij

INFIOUD

Hot reöle nationale inkomen per hoofd van 1770 tot

1977

prof. dr. J. H. van Stuijvenberg 555

Zeltende vrachtschepen

prof. ir. J. Gerritsrna 561.

Nederlands lnstituut voor functlegenchte opleidingen in

talen

dr. J. W. Schuljt en drs J H. T. Lambooy 571

Onze nationale luchthaven

J. W. Wegstapel 579

De arbeidsmarkt

prof. dr. A. H. J. Kolnaar 587

Management van eon non-profitorganisatle

mr. W. M. Th. Adriaansens 593 Vanhet algemeen secretanaat 601

Nleuws uit dedepartementen 601

Nieuwe loden... 603

Hoofdbestuur en departementsvoorzltters 605

Secretarissen van de departementen 607

MAATSC HAP

144e JAARGANG-NOVEMBER 1980

r-NE ISSN 001 4-8843

Voor advertenties; abonnementen en losse- nummers:

Uitgevers Wyt. & Zonen Rotterdam, telefoon (010) 762566*, postgiro 58458 postbus 268, 3000 AG Rotterdam

Abonnemontsprljs:-niet-leden f 39,75, persoonhijke en bedrijfs-leden

_{f 32,,}

nummers

_f

Opdrachten en materlaal worden vóór de 20e van de maand voor plaatsing op bovengenoernd adres Ingewacht.

MB/1980/No. li

17

77.

B ELAN CIEN

Onze Maatschappij

200 en loo jaar geleden

1780

De Haarlemmermeer

De Maatschapplj looft de gouden medaille uit aan hem die aantoont

dat hot voordeel vanhet bedijkenvan deHaarlemmernicer ultkomt boyen hot nadeel of de kosten daartoe, en die eengenoegzaam mlddel vindt orn het land dat zijn water thans In dat moor ontlast evengoed daarvan te kunnen bevrijdon. En die tevens de beste

wijze aangeeft waarop de passage van vaartulgen door stad,

ste-den of plaatsen kan worste-den behouste-den. Omdat wij gebrek aan bouw- en weiland hebben, zou de Haarlemmermeerals ilj!bedijkt werd,hier aanmerkelijkverlichting brengen,zouden de oosloevers

worden ontheven van afslljten en zou geen gevaar van wegspoelen

of kans op dijkbreuken meer te duchien zijn.,

1880

Zondagsdlenst van de PTT

In hot hoofdbestuur wordt aan de orde gesteldhet opheffenvan de

beperkte zondagsdienst voor telograafkantoren, zulks In het

be-langvan handel, scheepvaart enpubliek. Hot voorstel wordt echter

bestreden door die loden, die eon beroepdoen op do eisenvan menselijkheid tegenover de PTT-beambten, die rocht en aan-spraak hobben op vrlje uren. Voorts wordt het ondoenlljk geacht, vooral op kleine kantoren, dubbel personeel aan te stellen. De kosten van exploitatiezoudendaardoor enorm worden verhoogd. Bovendien is gebleken dat de meeste telegraafbeambten bereid zljn, in dringende gevallen waar mogelijk 'ook buiten' do ofllclöle tijdon orn hun diensten te bewijzeñ

VIèes uit Australiö

Hot stoomschip Strathleven in welks koelrulmte vlees uit Australie

eenlangdurig transport onderging,verlietop 29november Sydney

mot eon lading van 55 geslachte osson on 357 schapen. Te

Mel-bourne kwamen hlernog:5ôssen en 205'schapenbij Op 2 februari

- dusna 64dagenkwamdit schipinLondenaan enop de zesde

februan werd hot vlees gekeurd door een gezelschap dat door do

ondememers aan boordwas uitgenodigd. Het dejeuner, dat

hoofd-zakelijk uit Australisch vlees bestond word uitmuntend bevonden Gedurende de maaltijd werd meegedeeld dat eon pond van dit

vleesin Australiö 7 Ct had:gekost en menhoopte hot op de marktin

London voor vier rnaal moor te kunnen vorkopen. 0m vafl de

Australische kolonisten al hot overtolhge vlees te kunnen opkopon

zouvandaar wokolijks 100 à 150 ton vleeskunnen-worden

uitge-voord.

ZeileAde vrachtscheen

Prof. ir. J. Gerrltsma, hoogleraar in de scheepsbouwkunde aan de Technl-scheHogeachool te Deift hield medio oktober voor hetDepartementDelft een

interessante Inlelding over de mogelljkheden die de windenergie bledi tot

in het blJzonder in wat men nogsteeds de rijke landen noemt, Is de belang-stelling voor windvoortstuwlng van vrachtschepen herleefd door de stlJglng van de brandstofprlJzen en denoodzaak het verbrulk van fosslele brandStof-fen te beperken.

Terwiji in het :mldden van de vorige eeuw het hulpstòomvermogen zlJn in-trede deed, komt nu hulpzellvermogen aande orde, waarmee de slinger van de historie wear een elndje de andere kant op gaat.

De stijging van de prijsvan scheepsdie-selolie be invloedt in sterke mate de ex-ploitatiekosten van een modem vracht-schip. De brandstof kosten zijn

recente-f

_r'

1

Prof. ir. J. Gerritsma (TH Deift):

Hulpzeilvermogen komt waarschijnhijk ¡n' de naaste toekomst

het brandstofprobleem verminderen

IIjk van ca. i 0%:gestôgen tot ongeveer 20%; dIe cile kostte in 1972 ca. $ 35,-en in 1978$ 1:14,- 35,-en de prlJs stijgt nog steeds.

"V

r,

De Cutty Sark-tro fee. De Cutly Sam, de moest befaamde klipper. in Greenwich te bezlchti-gen, werd ontworpon door Herçules Unton en In 1869 gebouwd te Dubartonin Schotland voor de theevaart. Haar lengte Is 64,62 meter, breedte 10,79 meter, diapgang 6,40 meter, haarinhoud 921 ton. ZiJbereikte recordsván 76 en zelfs7Odagenvan Sydney eh NewCastle

In Australiö tot voor Het Kanaal. Dat wàrenformidabe!e prestaties, ook gezien de tIJd van .64

dagen die nog in 1880 een stoomschip nodig had voor dit traject

MBI1980/No. li

In sommige gevallenlaat men de koop-vaardijschepen iangzamer varen, ter-wiji zu 00k wel worden omgebouwd

naar voortstuwingsinstaiiaties met eon gunstiger brandstofgebruik.

Windvoortstuwing is echter slechts economisch haalbaar indien men de

problemen kan opiossen die in het be-gin van deze eeuw de zeilende koop-vaardiJschepen hebben doen

verdwij-nen.

Zeilschepen vroeger en nu

Ook heden tendage wordt de

zeilvoort-stuwing nog veei toegepast,

bijvoor-beeld ¡n lndonesiö, India, het Midden-Oosten en het Caraibisch gebied. Die schepen variörenin grootte van enkeie

tonnen tot 2 à 300 ton en zi] hebben

vaak niet eens een hulpmotor. In Indo-nesië wordt eon beiangrijk deel van het goederentransport tussen de eilanden nog door doze zeiivloot verzorgd. Hot zeiiend vrachtschlp Is op de lange

routes echter verdwenen. De iaatste zellende vrachtschepen zijn

bijvoor-beeld door Engeland in bet tijdvak

1914-1920 aan Noorwegen verkocht, waar ze door de lagere loonkosten nog

enige tijd economisch exploiteerbaar

waren.

Zoals men zeker slndsSaii '80 wel weet zijn grete zeilschepen nu in het bijzon-der nog ingebruikvoor de opleidingvan koopvaardij- respectievelijk marine of-ficieren. Naast hot zeemanschap Is de karaktervorming van kadetten gediend met de ervaring die zij opdoen op een groot zelischip, waar de grete beman-ning onder soms moeilijke omstandig-heden hecht moot samenwerken.

Hot verdwijnen van zeliende

vracht-schepen omstreekshet eind van de

vo-rige eeuw Is toe te schrijven aan een

aantai specifieke eigenschappon.

Zeilschepen zijn In de eerste' plaats sterk afhankelljk van windsterkte en

vindrichting en hun gomiddelde snel-íield is daardoor gering. De bekende

wol- en theeklippor Cutty Sark kon tus-sen Australië en Engeland gemiddeld,

7,3 knoop bereiken, ofschoon onder

gunstige omstandighodon een sneiheid van 18 knopen mogeliJk was. 0m

wind-stille gebleden te vermijden moesten

grote omwegen worden gemaakt. Aangezien bij constante windkracht de sneiheid afhangt van de hook tussen de koers van hot schip en de windrichting

is deze laatste zeer belangrijk.

Door-gaans Is do sneiheld het grootst bu eon wind van opzij of schuin van achteren.

Men kan niet recht tegon de wind in

zellen, maar bu moderne zeilschepen Is

hoog aan de wind zeilen, dus blj oen wind schuin van voren, wel mogelujk. Ligt hot doel recht in de wind, dan zal

men zigzag moeten varen met eon zo 'dein mogelijke hook t.o.v. de wind. Die

.ninimale hoek Is voor moderne zell-Jachten ongeveer 35°, eon belangrijk

verschil met 1 9e-eeuwse schepen als

de Cutty Sark, die slechts 60 à 65° haal-den, waardoor hun sneiheid tegen de

wind in slechts ongeveer de halve

scheepssnelheid beliep. Hoog aan de wind zeilen vereist dat de zeilen en hot tuig licht zijn en bijzonder stork, hetgeen vroeger niet realiseerbaar was, omdat het zeildoek zwaar moost zijn orn vol-doende weerstand te bieden.

Ovwigens is ook de vormgeving van het onderwaterschip en het materlaal met name van de romp in hoge mate bepalend voor de kwaliteiten van hot

schip.

Een tweede bezwaar van het kiassleke zeilschip was de verdoling van het zell-opperviak in afzonderlijke zeilen, waarbij de openingon tussen de zeilen aan dezelfde mast aerodynamisch on-gunstig waren.

Het tameiijk ingewikkelde zeiltuig ver-eiste bovendien eon groot personeels-bestand, hetgeen de loonkosten te zeer verhoogde, in hot bilzonder in vergolij-king met schepen die mechanisch wor-den voortgestuwd.

De uitgebreide tuigage belemmerde

uiteraard 00k hot laden en lossen. No-gatief In dit gehele beeld Is ook do

ma-noevreerbaarheid van hot oude

zell-schip, speciaal in drukke scheepvaart-routes, zoals hot Kanaal, terwiji ook hot

aanlopen van havens problemen kon

gevon. In dit verband is significant dat havensleepboten do eerste toepassing

te zion gayenì van

scheepsstoomma-chines.

Hot Poolse schoo!schip Dar Pomorza, winnaar van de GuSty Sark-tro fee, ter gelegenheid van Sail '80 toegekend door de gezamenhjke gezagvoerders van de deelnemende

zell-schepon.

De risico's van varen met zeilschepen ondor mooilijko omstandigheden waren tenstotte niet te ondorschatten, zowel voor do bemanning als voor de sche-pen. Hot schoolschip KJäbenhavn ver-ging nog in 1929 en de Pamir in 1958, waarbij 40 kadetten respectievelijk 81 man omkwamen.

De stand van de techniek aan hot eind van de vorige eouw Vet eon optimalise-ring van hot zeitschip niet toe, die voor

economische oxploitatie vereist was.

De verdringing van hot zeitschip door

mechanisch voortgestuwde schepen

heeft 00k het onderzoek aan

zeilsche-pen voor vrachtvervoer vrijwel doen verdwijnen. Pas in de laatste tijd kan

men daarin eon vorandering

constate-ren.

Recente ontwlkkelingen

Een aantal van de bezwaren die boyen worden genoemd, kunnon

togenwoor-dig worden opgelost.

Routering kan de veiligheid on de snot-held ton goode komon: golf- en weors-verwachtingen voor enkele dagen

lei-den tot de bepallng van de beste routes

voor wat betreft windrichting, wind-sterkte en golvon. Dit wordt reeds op

g rote schaal toegepast voor de huidige vrachtschepen, mot hot oog op brand-stofbesparing, voorkomen van schade en hot vaststellen van aankomsttijden. Zolischepen kunnon dankzij de huidige kennis op ton aera- en hydrodynamica

van betere elgenschappen worden

voorzion dan de zeilschepen uit de vo-rige eeuw. Waarschijntijk kan de

doel-tretfondhoid van de zeilen en van het onderwatorschip zozeer worden

ver-groot dat de snelheid op alle koersen

beter Is dan vroeger, in het bijzonder

ook bij zeilen aan de wind. Hot zal ech-ter wol niet mogelljk zijn de prestatios van eon modern zelljacht to evenaren,

ander meer omdat de diopgang van eon

vrachtschlp in verband met het vervoer

van vracht en de bereikbaarheld van

havens relatief veel geringer moet zijn dan die van eon jacht.

De bemanning kan veel beperkter zijn dan vroeger door mecharilsatie respec-tievelijk automatisering van de

fling van de zeilen. Aldus kan 00k

contI-nue aanpassing aan wisselende

orn-standigheden plaatsvinden, zodat waarschljnlijk ook de efuiciöntie van de

voortstuwing wordt vorhoogd. Tevens

kan thans de tuigage aanmorkelijk min-der omvangrijk zijn. De transportfunctie van hot schip is hiermee

vanzelfspre-kend zeer gediend. Niettemin blijft de

tuigage het laden en lossen

belemme-ren,en zal windvoortstuwing dan ook wel het meest bruikbaar zijn op

tank-schepen en andere vrachttank-schepen

voor laden en lossen van minder belang Is.

Overigens is dit type lading, waarbiJ in de havens meestal eon voorraad is op-geslagen, redelijk geschikt voor

sche-pen met een minder nauwkeurig

be-kende reistijd.

De aanwezigheid van eon hulpmotor

ondervangt de problemen van de ma-noevreerbaarheid.

Scheepsontwerpen

Indo laatste halve eeuw zljn een aantal concepten geformuleerd voor schopen

die geheol of gedeeltelijk worden

voort-gestuwd door de wind, waarbij gebruik wordt gemaakt van uiteenlopende

ae-rodynamische techniekon. Reeds in

1925 werd geöxperimenteord met z.g. Flettnor-rotors, grote verticale cylinders die om hun as draaen en, aangeblazen door de wind, een reactiekracht lood-recht op de windrichting opwekten, hot zg. Magnus-effect. De bedoelde rotors staan op hot schip alsof hot twee

biJ-zondor dikke masten waren. Do

'Bu-chau' stak met dit soort zeilen de

Atlan-tische Oceaan over, maar hot ¡doe

kwam niet verder tot

waarbij de geringe gemiddelde

snel-held eon rol speelde.

De Hamburger Wilhelm Prälls publi-ceerde in i 967 een uitvoerige

tech-nisch-wetenschappelijke studie over de economische mogelijkheden van

zei-londo vrachtschepen. Hij maakte

ge-bruik van nieuwe technioken, toegepast op de kiassieke conceptie: hot

rende-ment van de zeilen word sterk verbotord

door aaneonsluiting van do zollen aan do mast, die mechanisch als gordijnen langs de raas geschovon konden wor-den. Twee zwaarden, een voor en een achter, voorkwamen hot zijdelings af-drljvon. Volgons dit ontwerp word eon vrachtschip geconstrueerd van ca. 16000 ton d.w., 160 meter, met een

hulpmotor van 1500 PK. De diepgang was 14,2 meter met en 9,2 meter zon-der zwaarden.

Hot zeiloppervlak van dit zg. Dynaship bedroog 9100 vierkante meter. Met dit schip zou hot mogolijk zijn 48° aan de wind te varen.

Eon andere ontwikkeling was de

ge-dachte het langsscheepse zeil, dat on-der meer op schooners word en wordt gebruikt, te verbeteren. De

Amori-kaanse Dynaship Corporation

ontwik-kelde de zg. Princeton Sailwing, die tweomaal zo effectief zou zijn ais hot

ontwerp van Pröll.

Eon corn binatie van de gonoemde twee methoden zou welticht goode

zeilei-genschappon oploveren zowel bi] ruime wind als aan de wind, hetgeon echter

niet anders dan een bestaande

toepas-sing van eon oud beginsel zou zijn. De uitdaging rocht tegen do wind in te kunnen 'zeilen' is 00k in de jongste ti]-den weer opgenomen door hot ontwer-pen van zg. windturbineschepon. Der-gelijke 'windmillships' onttrekken ener-gie aan do wind door een windturbine en geven doze in do vorm van electri-sche energie af aan oen electromotor, dus aan eon normale voortstuwingsin-stallatie.

Men kan hiorbij do vorm kiezen van een windturbine met horizontale of met

ver-ticale rotatie-as of do vorm van een

windmolen.

De grote afmetingon van doze turbines maken hun toepassing op schepen ech-ter nog discutabel. Eon goïntegreerde aanpak wordt door de Engolso overheid gestimuloord, waarbij windturbines voor onergleopwekking te land als uit-gangspunt kunnen dionon.

Figuur 1

toont drie ontwerpen van

MB/1980/No. 11 ₅₆₅

De arbeidsintensiviteit van t'ce! grote zeilschepen was economisch een nadeel; vrouweli/ke matrozen demonstroren ti/dens Sail '80 hun zeemanschap

Windmoienschlp

Fletter Rotorschip

Dynaship

Figuur 1: Dna ontwerpen van

vrachtzoil-schepen

L

y

Figuur 2: Zeileigenschap pen van verschillende typen zeilschepen

vrachtzeilschepen, figuur 2 vergelijkt de zelleigenschappen met die van hot zeil-schip uit de 19e eeuw In eon

snoiheids-diagram. Dit diagram geeft door de

lengte van de piji de sneiheid aan die hot schip bereikt bij elke koers dio hot maakt t.o.v. de wind (de richting van de

piji).

Het windmolenschip btijkt superieur in het aan de wind zollen, torwiji de

evolu-tie van hot kiassieke zeilschip

toene-mende prestaties te zien geeft van de

bark, het Dynaship en het Wingsailshlp. De nleuwste experimenten

in 1978 werd een geslaagde proof

ge-nomon met het plaatsen van eon zeil op een boorelland.

De overtocht van

Texas naar Mexico werd gemaakt met eon dacron-zeil van 600 vlerkante me-ter, waarbij de sneiheid met ongeveor

/2 knoop toenam. Men bleek tot 52

gra-den aan de wind van het zell te kunnen

proflteren en bereikte eon kostenbe-sparing van ca. $ 2400.- per dag. De bedlening van hot zeil kostte slechts

één minuut; eon tweede zeil kon wor-den bijgezet bij varen voor de wind.

Hot monteren van masten en zeilen

kost echter 4 à 5 dagen, zodat de toe-passing op karte reizen minder lonend Is.

Oyr1schutte 2103Cr

ßarq.e PAMIR 6S3

Volgens Ocean Industry van september ji. is in Juli van dit jaar eon booreiland

van dezolfde onderneming, Rowan

Company, over 2400 mljl vorsleept, van Galveston naar Halifax.

De vaarolgenschappen van hot logge gevaarte waren bij gebruik van zeilen aanzienhijk beter en de snelheid werd verhoogd met 0,5 tot 1 knoop. Bij gun-stige omstandigheden kunnen de

kos-ten van verpiaatsing van een

boorei-land ($80.000 à 100.000 perdag) wor-den verminderd met $ 6000,- à

$ 9.500,- per dag. Hetzelfde stel mas-ten (van ca. 70 meter hoog) en zeilen

van ca. 27 bij 25 meter kan uiteraard achtereenvolgens voor verschillende

booreilanden worden gebrulkt. In Japan nam in 1979 de firma Nippon

Kokan eon proof met het model van eon

tanker met eon lengte van 22 meter en eon watervorplaatsing van 77 ton. De Japan Marine Machinery Development Association vorleende financiöle steun. Doze proeven op zee met hot model, Daloh genaarnd, verliepen voorspoe-dig. Hot schip had dde masten, die elk eon verschillend type zeil voerden, die ook in windtunnels waren beproeld. Hulpzeilvermogen wordt inmiddels toe-gepastop een tanker van 1600 ton d.w.,

de Shinaitoku Maru. Dit schip heeft 567 Hof boorelland Rowan-Juneau ander zell

op de Atlantische Oceaan

MB/1980/No. I I

s

- - - - --

Wingsait ship 2 10 COT

twee masten met leder loo vierkante

meter zeiloppervlak. De zeilen bestaan

uit een vast dee! en twee bewegende panelen, zodat zij samengeklapt

kun-nen worden.

Energiebesparende voorzieningen dragen tevens blj tot het rendement van

de motor van 1600 PK, waarbij onder

meer energie uit de uitlaatgasseri wordt teruggewonnen.

De zeilen kunnen worden gebrulkt tot

een windsnelheid van 40 knopen of wel windkracht 8. Een microcomputer zorgt

ervoor dat maximaal profijt getrokken

wordt uit de wind door aanpassing van

de zeilen aan de windsterkte en de

windnchting. Het motorvermogen wordt automatisch aangepast aan dat van de

zeilbn, uitgaande van een constante snelheid. De velligheid van het schip

doet niet onder voor dat van een gang-baar schip.

Je rederij wil hulpzellvermogen ook

gaan toepassen op veel grotere

sche-pen, zoals bulkcarriers van 10.000 tot

zeUs 35.000 ton d.w., die een snelheid van ca. 15 knopen hebben. Het grootste schip zou ca. 3600 vierkante meter zell voeren, verdeeld over drie masten.

Studies hebben uitgewezen dat eon

brandstofbesparing van 0,3 ton olie per vierkante meter zeitopperviak per jaar

bereikbaar is bij het bevaren van eon

route in het noorden van de Stille

Oceaan.

Hlerbij Is rekening gehouden met de in-vesteringskosten, hot extra gewicht van

de tuigage en de desbetreffende

on-derhoudskosten.

Zolang de brandstof flog $ 100.- per ton kost is hulpzellvermogen flog niet ren-dabeI, maar als die prijs eens verdub-bold zou zijn, is toepassing economisch

epaald interessant.

Volgend jaar zal in Japan wederom eon praktijkproef worden ondemomen.

Ml-tui Engineering Ship Building Co.

ont-wikkelde een grote bak voor het trans-port van grind tussen Japan en Taiwan,

voorzien van 4 masten van 52 meter

hoog, voorzien van raas. Doze bak kan gesleept worden met een snelheld van 6,5 knoop. Het tuig lijkt op dat van het Dinaship en omvat in totaal 2500

vier-kante meter. Eon kielzwaard van 80

vierkante meter moot hot zijdelings

at-drijven beperken. Eon hulpvermogen

van 30 PK zorgt voor de bediening van de zeilen.

Conclusle

De conclusie mag zljn dat de

toepas-MB/1980/No. Il

.

\;I

.---

De 'Shinaitoku Maru tanker met hulpzel!vermo gen

sing van windvoortstuwlng bij

koop-vaardljschepen zich In beginsel zal

be-perken tot hulpzeilvermogen en dan nog wel op schepen met eon minder

exact vaarschema, ten dienste van het vervoer van vracht die zonder veel hin-der van tuigage geladen en gelost kan worden. Mechanisering en

automatise-I

F

l.u,,,

;- -..

.l

ThJì

ring van de bed iening van de zeilen

be-perkt de loonkosten. Het

hulpzellver-mogen zal ¡n de nabije toekomst inder-daad wel toepassing gaan vinden, maar

de olieprljzen zullen eon beslissende

factor blljven voor de vraag of het ge-bruik van wlndkracht economisch aan-trekkelijk is.

In Indoneslê wordt een belang,iJk deel van hat goederentranspon nog door zeilschepen verzorgd