Onderzoek naar de toepasbaarheid van diesel-elektrische voortstuwing bij Ro-Ro schepen + Bijlagen

Onderzoek naar de toepasbaarheid van

idiesekelektrische voortstuwing

bij RoRo

,schepen

its*,

TU Delft

T,echnische Universiteit Delft

SCHELDE ,GROEP

JIM. de Wit Qr. Vakgroep OEMO faculteit WBMT TU Delft rapportnr: OEMO 9'5/25 februaril 1996

-/

Onderzoek naar de toepasbaarheid van

diesel-elektrische voortstuwing bij RoRo

Voorwoord

Enthousiast kijk

ik terug naar een jaar in Vlissingen; in deze periode heb ik mijn

afstudeeropdracht bij de Koninklijke Schelde groep voltooid.

Het onderwerp van mijn rapport; onderzoek naar de toepasbaarheid van

diesel-elektri-sche voortstuwing bij RoRo-diesel-elektri-schepen, heeft mu j naast een grote specialisatie ook een brede indruk van de scheepsbouwin het algemeen gegeven.

Een stimulans voor mijn onderzoek heb ik kunnen vinden in het "Zweeuwse land", mijn

huisgenootjes van de Kasteelstraat 219, vrijdagavond in Delft, en uit de inspirende

weekeinden in Utrecht (Nijmegen ?).

Voor het mede tot stand komen van dit rapport gaat mijn dank uit naar mijn begeleider van de Schelde; J. Versteylen, mijn afstudeer begeleider in Delft; J. Wilgenhof en mijn afstudeer professor; H. Klein Woud.

Tevens gaat mijn dank uit naar de medewerkers van de Schelde en de producenten van deel-systemen, die mij bijgestaan hebben in het ontwerp van verschillende

DE-machine-kamers.

Inhoudsopgave

pag lnhoud bijlagen Symbolenlijst i2 Gebruikte afkortingen i4 Inleiding i5 1 Diesel-elektrische(DE) RoRo-schepen 1 1.1 Doe! 1 1.2 Concept RoRo-schip 1

1.3 Ontwerperiteria t.a.v. DE-RoRo's 2

2 Ontwerp en technische beoordeling van DE-voortstuwing 3

2.1 Doe! 3 2.2 Technische aandachtspunten 3 2.3 Commodore-1 12 2.4 Commodore-pax 23 2.5 Norbank 32 2.6 Conclusie 43

3 Economische beoordeling van DE-voortstuwing 45

3.1 Doe! 45

3.2 Variabele kosten 45

3.2.1 Analyse van operationele en variabele kosten 45

3.2.2 Commodore-1 50

3.2.3 Commodore-pax 54

3.2.4 Norbank 58

3.3 Aanschafprijs van een DM/DE- installatie 62

3.3.1 Budgetprijs van DM/DE-installatie voor Commodore-1 63

3.3.2 Budgetprijs van DM/DE-installatie voor Commodore-pax 64 3.3.3 Budgetprijs van DM/DE-installatie voor Norbank 65

3.4 Terugverdientijd van een DE-installatie 66

3.5 Verlenging van DM RoRo-schepen 68

3.5 Conclusie 69

4 Methodiek en hulpmiddelen voor bet beoordelen 71

van DE-voorstuwing bij RoRo-schepen

4.1 Doel 71

4.2 modelvorming van een DE-RoRo 71

4.3 Model voor ontwerp en technische beoordeling 72

4.4 Model voor economische beoordeling 76

4.4.1 Model voor de variabele kosten 76

4.4.2 Model voor de aanschafprijs van een DM/DE- installatie 83

4.4.3 Model tot het bepalen van de economische 86

toepasbaarheid van DE-voortstuwing

4.5 Conclusie 92 5 Samenvatting en conclusies 93 5.1 Samenvatting 93 5.2 Conclusies 94 5.3 Aanbevelingen 95 Literatuurlijst 97

Inhoud bijlagen

pag

Specificaties voorbeeldschepen 1

Robin Hood, DE RoRo-schip(TT lines) 15

Lijst van gebouwde RoRo-schepen 23

Ontwerperiteria voor DE-RoRo's, Classificatie 25

Keuze type brandstof 37

Brandstof kosten 45

Onderhoudskosten van dieselmotoren en totale voortstuwings systeem 47 Keuze van DE-hoofdcomponenten voor voorbeeldschepen 50

Ontwerpschetsen van DE RoRo-schepen 85

Bepaling lengte van machinekamer (DM/DE) 96

Ladingindeling DE-RoRo's, ladingwinst t.o.v. DM-versie 97

Massa vergelijking DE- en DM-installaties 102

Bepaling specifieke kostprijs(/kW) van DE hoofdcomponenten 103

Keuze Cyclo/Synchro frequentie omzetter 108

Verlenging van DM RoRo-schepen 119

MaTh container-trailer 122

E-balansen van voorbeeld RoRo-schepen 124

Omschrijving van afstudeer opdracht 126

i1 1. 2. 4. 5,, 6.. 7. 8. 9. 112. 14. 15. 16. 17.

Symbolenlijst

bHm bhulpgen bHgen B, B, Bs 135p Dconstr Dontwerp 1HMIk) 1hulpgerdid 1HgenCid Ltr Lwinst,mk fly

n

ntr Pbrdn,trs PD,last PD,aandr PD,aandr,rest Pdiesel,gen Pdiesel,irtst Pg,diesel,inst Pinst,g PHdiesel,inst PHM PHM,inst Phulpgen Phulpgen,inst PHgen PHgen,inst PIgen PEM Pgentot Pn PPTO tbel,g tHm tHMIkl thulpgen thulpgen(k) tHgen tHgenlk) i2

= specifiek brandstofverbruik van hoofd dieselmotor [Hfl/kgh] = specifiek brandstofverbruik van hulpgenerator [Hfl/kgh] = specifiek brandstofverbruik van hoofdgenerator [Hfl/kgh]

= breedte lading-rijstrook (lane) Em]

= breedte lading ramp [m]

breedte schip [m]

breedte spant [m]

= constructie (scantling) diepgang [m]

= ontwerpdiepgang [mg

= overbrengings verhouding van tandwielkast

-= hoofddieselmotor belasting tijdens belastingssituatie k [`)/0 MCR] hulpgenerator belasting tijdens belastingssituatie k MCR]

hoofdgenerator belasting tijdens belastingssituatie k [% MCR]

lengte trailer [m]

= lengtewinst machinekamer [m]

= aantal geinstalleerde generatoren van type g

-= aantal meal laden en lossen van een trailer per dag

-= totaal aantal trailers dat op RoRo vervoerd worth

benodigd boordnet vermogen tijdens transit conditie [kW]

benodigd voortstuwingsvermogen aan de schroef [kW] geleverd voortstuwingsvermogen aan de schroef [kW]

= resterend voortstuwingsvermogen aan de schroef [kW]

benodigd dieselmotor vermogen voor generator [kW] geInstalleerd dieselmotor vermogen voor generator [kW]

= geInstalleerd dieselmotor vermogen van generator type g [kW]

geMstalleerd dieselmotor vermogen van dieselmotor type g [kW]

geInstalleerd hoofd dieselmotor vermogen [kW]

gemiddelde belasting van hoofdmotor op jaarbasis [kW]

= geInstalleerd hoofdmotor vermogen [kW]

= gemiddelde hulpgenerator belasting op jaarbasis [kW]

geInstalleerd dieselmotor vermogen van hulpgenerator [kW] gemiddelde hoofdgenerator belasting op jaarbasis [kW]

= geInstalleerd dieselmotor vermogen van hoof dgenerator [kW]

= vermogen van 1 hoofdgenerator [kW]

= vermogen aan elektrische hoofdaandrijvers [kW]

= totaal geInstalleerd hoofdgeneratorvermogen [kW]

nuttig vermogen geleverd door generator [kW]

= elektrisch vermogen afgegeven door PTO-generator [kW]

= rentevoet [okl

= aantal jaren waarover investering afgeschreven worth [jaar]

= belastingsduur van dieselmotor type g [uur/jaar]

= gemiddeld aantal hoofdmotor draaiuren onder Ppon [uur/jaar] aantal hoofdmotor draaiuren onder belasting k [uur/jaar] gemiddeld aantal hulpgenerator draaiuren onder Phulpgen [uur/jaar]

= aantal hulpgenerator draaiuren onder belasting k [uur/jaar]

gemiddeld aantal hoofdgenerator draaiuren onder PHgen [uur/jaar]

[uur/jaar] = aantal hoof dgenerator draaiuren onder belasting k

= = = = = = = = = = = = = = = =

TDE.d. TOE,ind Tom Tbrds,dag THM,brds Tholdgen,brds THgen,brds Tond Tond,dag To, Twinst,tr Trbb, Trbhd Vs AM gas /Igen ',PTO ?trans Otwk KDNA KDE

kostprijs van DE (direct)-voortstuwings installatie [Hfl]

kostprijs van DE (indirect)-voortstuwings installatie [WI]

kostprijs van DM-voortstuwings installatie [WI]

= brandstofkosten per dag van RoRo [Elf!]

= brandstofkosten van brandstof voor hoofddieselmotor [Hf[Pton]1 brandstofkosten van brandstof voor hulpgenerator [Hfl/toni

brandstofkosten van brandstof voor hoofdgenerator [Hfliton]i

= onderhoudskosten per jaar [Hfll

= onderhoudskosten per dag [Hfl]

= overslagkosten van trailer [Hifi

= winst t.g.v. vervoer van extra trailers [Hfl]

= aantal trailers naast elkaar op het benedendek

aantal trailers naast elkaar op het hoofddek trailer winst lop het benedendek

vaarsnelheid van schip EknI

toename van scheepsmassa DE-installatie [ton]]

bezettingsgraad = schroefasrendement

,-=- rendement van alternator

rendement van PTO generator

transmissie irendement

tandwielkast rendement

belasting van diesel motor ii.g.v. DM, [to MCR]

= belasting van diesel motor DE [1% MCR]

= -= -= = t.g.v. -= -= -= -= i.g.v. i3

Gebruikte afkortingen

AC afl bf Cst CPP CW Disp DC DE DG DM E-balans E-motor E-vermogen EM FPP FR genset hulpgen HFO invest kn LHV MCR MDO NCW nm pax PTO PM% rpm SW twk TVT VD [..1 (..) i4

= alternating current (wissel stroom) = aflossing per jaar

belastings factor = centi-stokes

= controllable pitch propeller (schroef met variabele spoed)

= contante waarde = waterverplaatsing (ton)

direct current (gelijk stroom)

diesel elektrisch diesel generator diesel mechanisch = elektrische balans elektro motor elektrisch vermogen = elektro motor

fixed pitch propeller (schroef met vaste spoed) freight rate (vrachtprijs)

generator set (dieselmotor + alternator) = hulp generator

heavy fuel oil

= extra investering t.g.v. DE-voortstuwing = knopen

lower heating value (onderste specifieke verbrandingswaarde) = maximum continuous rating

= marine diesel oil

= netto contante waarde

= nautical mile (zeemijI = 1.852 km)

passagiers uitvoering

power take off (as/tandwielkast generator) = pulse width modulation

= rotations per minute

= stork wartsila = tandwielkast

= terugverdientijd = vaardagen

= verwijzing naar literatuurlijst = verwijzing naar bijlage

= = = = = = = = = = = = = =

Dit rapport is het vervolg op de 4e Jeers literatuuThscriptie, getiteld: Dieseltelektrische voortstuwing [Wit, de, 19951. Daarin kon kennis gemaakt worden met dieselelektrische (DE) voortstuwing in het algemeen. In dit rapport ligt de nadruk op eon

toepassingsge-bied, namelijk RoRo-schepen.

Het "Roll-on Ro schip vormt gezien de regelmatige afvaarten, orte lead- en los-tijden en snelle overtochten een aantrekkelijk middel van stuk-goed transport. Vanwege

de korte vaarafstanden, variabele vullingsgraad en hoge elektrische boordnet-last is het, interessant cm een onderzoek te doen near toepassing van diesel-elektrische voortstu-wing bij dit type schild.

Her doel van deze afstudeeropdracht is de toepasbaarheid van DE-voortstuwing bij

RoRo-schepen te onderzoeken. Een vergelijkbaar onderzoek is reeds uitgevoerd

[Kaverna, 19941 en in navolging hierop zijn er ondermeer een tweetall DE-RoRo's

gebouwd bij "Finnyards".

Aangezien de Koninklijke Schelde Groep zich, ook op de RoRo-markt begeeft, is het

interessant cm in hun belang een onderzoek te doen naar de toepasbaanheidl van DE-voortstuwing.

In dit onderzoek is uitgegaan van een drietal dieselmechanische RoRo's die op papier

van een diesel-elektrische voortstuwingsinstallatie worden voorzien. Er wordt

onder-scheid gemaakt tussen een technische- en een economische-beoordeling van

DE-voort-stuwing. Voor de technische beoordeling wordt de component- keuze en -inpassing onderzocht, terwijI de economische beoordeling een uitspraak doet over de

aanschaf-en operationele kostaanschaf-en van eaanschaf-en dieselelektrische voortstuwing.

Voorts wordt er een methodiek ontwikkeld die op basis van hoofdparameters een

ihulpmiddel vormt veer het technisch ontwerp en voor het beoordelen van de econornk

sche haalbaarheid..

De 'hoofdstukken behandelen de volgende onderwerpen:

Hoofdstuk 1 geeft een algemene beschrijving van RoRo schepen en een aantal criteria

waaraan een DE ontwerp meet voldoen. Om het onderzoeksgebied enigszins te beper-ken worden in dit hoofdstuk een aantal aannames en afbabeper-keningen gemaakt.

In hoofdstuk 2 worden er drie dieset-elektrische voortstuwingsinstallaties ontworpen en

wordt de lkeuze van de componenten gemotiveerd.

Hoofdstuk 3kent een kostprijs toe aan de gekozen componenten en geeft een indicatie

van de ioperationele of variabele kosten van de elektrische configuratie. Tevens wordt de economische haalbaarheid,onderzocht.

Hoofdstuk 4geeft naar aanleiding van gebruikte parameters in. de hoofdstukken 2 en 3]

een methodiek die een hulpmiddeli vormt bij het ontwerpen en het beoordelen vartide

toepasbaarheid van een DE-voortstuwing bij RoRo-schepen. Conclusfes en aanbevelingen zullen dit rapport afsluiten.

i5

1 Diesel-Elektrische (DE) RoRo-schepen

1.1 Doel

Dit hoofdstuk gaat in

op de algemene toepassing van DE-voortstuwing bij RoRo-schepen. Om het onderzoeksgebied enigszins at te bakenen warden er in dit hoofdstuk

een aantal aannames gedaan.

1.2 Concept RoRo-schip

Het principe van een "Roll on Roll" off schip is gebaseerd op het flexibel en snell vervoe-ren van stukgoed en een snelle overslag hiervan. De lading die voornamelijk uit trailers

en/of containers (op mafi: speciale containerwagen, zie bijlage 16) bestaat kan door middel van "ramps" en liften over een aantal lading-dekken verdeeld worden.

Onder-scheid kan er gemaakt warden tussen het beneden-, hoofd- en boven-dek. De ladingca-paciteit wordt bepaald door de totale beschikbare lane-lengte voor trailers of containers, oak wel "lanemeters" genoemd. Voor een maximaal aantal lanemeters en een minimale

overslagtijd moeten de ladingdekken vrij zijn van obstakels als schachten, pilaren,

trappenhuizen etc.

Algemene operationele gegevens van RoRo schepen: kruissnelheid: 15-25 kn

- deadweight: 2000-7000 ton

lading: trailers, containers op mafi, auto's, bussen, trucks

goede manoeuvreerbaarheid vereist

- snelle lead- en los-tijd door een aantal specifiek ontworpen ramp en lift constructies vaak met passagiers/chauffeurs accommodatie

± 350 vaardagen per jaar

Een diesel mechanische voortstuwings installatie bestaat i.h.a. uit:

2 of 4 midden-toerige dieselmotoren (gebruikmakend van HFO brandstof) 2 tandwielkasten, meestal met PTO's (voor het voeden van het boordnet) 2 of 3 hulpgeneratoren (eveneens voor het voeden van het boordnet)

2 schroeven, meestal CPP

Bij een diesel-elektrische RoRo zijn de hoofdaandrijvers elektro-motoren, veelal _{van het}

draaistroom type. Deze warden gevoed d.m.v. een aantal dieselgeneratoren

(draai-stroom) die qua opstelling niet aan de conventionele machinekamer gebonden zijn. Dit levert een hogere mate van ontwerpvrijheid en kan hierdoor oak ruimtewinst voor lading opleveren. De dieselgeneratoren, oak wel hoofdgeneratoren genoemd, voeden tevens het boordnet (boegschroeven, verlichting, ventilatie, ballast pompen etc).

Elektrische aandrijving kan direct d.m.v. een langzaam lopende E-motor of, indirect

d.m.v. een midden toerige E-motor met tandwielkast plaatsvinden.

De reqelinq van het elektrische voortstuwinqsvermoqen kan op de volciende manieren: D.m.v. frequentie omzetters: hiermee kan het toerental van een draaistroom E-motor

gevarieerd worden. Dit is de meest voorkomende regeling.

Zonder frequentie omzetters: de voedingsfrequentie van de E-motor is gelijk aan de

uitgangsfrequentie van de generator. Variatie van het voortstuwingsvermogen is

mo-gelijk door het varieren van het genera tortoerental en/of door schroefspoed variatie.

Onderzoek naar de toepasbaarheid van diesel-elektrische voortstuwing bij RoRo-schepen ₁

-1.3 Ontwerperiteria t.a.v. DE-RoRo's

Criteria:

1 Het te installeren elektrische voortstuwings systeem moat voldoen aande relevante classificatie voorschriften.

Om veranderingen in het DM-ontwerp te minimaliseren is er uitgegaan van een schip met 2 schroefassen en 2 schroeven, en geen azimuth thrusters etc. De stabiliteit mag t.g.v. een DE installatie niet negatief beInvloed worden

DE-voortstuwing dient samen te gaan met verhoging van de ladingcapaciteit;door een hogere opbrengst te garanderen is een hogere aanschafprijs te permitteren. Zie

[Wit, de, 1995].

Vergroting van de ladingcapaciteit is alleen mogelijk op het benedendek, i.e. dus op

de tank top. Aileen bier 'ken met DE-voortstuwing ruimte bespaard worden. Overige aandachtspunten t.a.v. het DE-ontwerp; zie bijlage 4.

Voor de implementatie van een DE-voortstuwingsinstallatie in een Diesel-Mechanisch

RoRo zijn er een aantal aannames gedaan:

I `Ns /11(/ (A)Ctel.." 6. 0-434-(

vrr9

C51A7 (141/44- * 10: 11.

DE- als DM-RoRo's hebben vergelijkbare hoofdafmetingen (lengte-breedte).

Het verschil in massa tussen de voortstuwingsinstallaties is relatief gering: 1 a 2%

van het "lightweight" van het schip. De vermogenskromme behorende bij het

DM-schip kan ook bij implementatie van een DE-installatie gehanteerd worden. Tengevolge van het vervoer van extra lading (i.g.v. DE) neemt het "deadweight" toe. Het verschil is echter gering (1%).

Tengevolge van punt 2 en 3 neemt het brandstofverbruik voor DE toe met 1 %. Tengevolge van vervoer van extra lading ontstaan geen extra loonkosten, er zijn echter wel extra lading-overslag kosten. Zie § 3.2.1.

Toepassing van diesel-generatoren wordt onderzocht, gebruik van gasturbine-generatoren wordt niet onderzocht. De aanschaf-, gebruiks-, en onderhoudskosten

van daze machine zijn hoog vergeleken met die van een dieselmotor.

Uitsluitend gebruik van HFO-Brandstof voor de hoofdgeneratoren; dit is een vereiste omdat ook de hoofddieselmotoren van een DM-configuratie deze brandstof o.h.a. gebruiken. Keuze van een ander type brandstof ( + prijs) voor een DE-installatie

levert een niet-vergelijkbare situatie op. (motivatie voor brandstofkeuze: bijlage 5) Om de "engineering" te minimaliseren is getracht de positie van de hoof dcompo-nenten (vb: thermische olie installatie, seperatoren, HFO-booster, pompen, warmtewisselaars etc.) zo min mogelijk te veranderen t.o.v. het DM-ontwerp. Regeling van het voortstuwings vermogen vindt pleats door toerenvariatie van de hoofd E-motoren. Hiervoor worden statische frequentie omzetterstoegepast. Het hoofd- en boordnet hebben een constante spanning en frequentie.

Schroeven zijn van het FPP type; door toepassing van frequentie omzetters is het E-motor toerental regelbaar van 0 tot maximaal. Hierdoor is vermogensregeling door

schroefspoed-variatie overbodig.

Het moeilijk vergaren van kostprijs-gegevens van componenten !evert een beperking op in de economische beoordeling; kostprijs speelt niet mee in de component-keuze, deze wordt touter technisch onderbouwd. Van de gekozen configuratie wordt later een prijs vastgesteld die nodig is voor de economische beoordeling. Opbrengsten zijn zonder aftrek van eventuele belastingen.

Afschrijving, loonkosten en havengelden zijn gebaseerd op jaarbasis.

Extra vaardagen leiden niet tot een verhoging van de bovengenoemde kosten. Bij het vervoer van extra lading kent de reder alleen extra overslag- en administra-tie-kosten. Deze worden beide onder de post overslagkosten onder gebracht.

12.

r\r"\

1.. 2. 9. 3. 14. 115. 16.

2 Ontwerp en Technische beoordeling van DE

voortstu-wing

2.1 Doel

Het doe(' van dit hoofdstuk is am een diesel-elektrische voortstuwingsinstallatie te

ontwerpen voor due bestaande diesel mechanische RoRo-schepen. Dit gebeurt aan de hand van een aantal ontwerp criteria die beschouwd warden in paragraaf 2.2.

2.2 Technische aandachtspunten

In de volgende paragrafen wordt een diesel elektrische installatie ontworpen voor de

schepen:

§ 2.3: Commodore-1 (vrachtschip) § 2.4: Commodore-pax (passagiersschip) § 2.5: Norbank (passagiers schip)

label 2.1 specificabes van voorbeeld schepen. (1) Commodore-pax heeft een passagiersaccomodatie voor 600 personen.

Voor het ontwerp en technische beoordeling warden de volgende punten beschouwd:

Specificaties van de DM-referentie RoRo en het vaarpatroon E-balans en bepaling van te installeren hoofdgenerator-vermogen Keuze van het aantal en type hoofdgeneratoren

Keuze van het elektrisch systeem en bijbehorende componenten Aanpassing van schoorstenen

Redundante eigenschappen van de DE-installatie

Gewichtsconsequenties van de DE-installatie

2.2.a Specificatie van de DM-referentie RoRo en het vaarpatroon

Deze studie zich richt op het ontwerpen van een diesel-elektrische voortstuwings

installatie voor een bestaande diesel-mechanische RoRo. De specificaties,

eigen-schappen en het vaarpatroon van dit schip zijn bekend (zie bijlage 1). De gespecificeer-de waargespecificeer-den die component-dimensies of -eigenschappen beschrijven zijn nauwkeurige

ICommodore-1 Commodore-pax Norbank

lengte overall 126.3 m 126.3 m 166.75 m

breedte 21.0 m 21.0 m 23.4 m

diepgang(service) 4.75 m 4.75 m 5.8 m

deadweight 5215 ton 3550 ton(#) 6790 ton

snelheid (service) 18.5 kn 18.5 kn 22 kn

geInstalleerd voortstu-wingsvermogen

2 x 4300 kW 2 x 4300 kW 2 x 5760 kW +

2 x 6480 kW

benaderingen.

Net gespecificeerd brandstot verbruik is ,exclusief dat van brandstof- en

koelwater-pompen en is gerelateerd aan een brandstof met een specifieke verbrandingswarmte van 42.700 kJ/kg. Voor de brandstofverbruik berekeningen in hoofdstuk 3 worth het

specifiek brandstofverbruik gecorrigeerd (zie Bijlage 8).

Vaarpatroon

Net vaarpatroorr van. de DM-voorbeeld RoRo wordt bepaald aan de hand van:

- diensttijden en duur van het vaartraject.

- lengte van af te leggen vaartraject

- maximale kruissnelheid

- voorstuwingsvermogen/scheepssnelheids-kromme

Een gewenste traject-snelheid 'ken :d.irrkv. de vermogenskromme omgezet worden naar

ten benodigd voortstuwingsvermogen. Gerelateerd aan het geinstalleerde

dieselmotor-vermogen !evert dit een dieselmotorbelasting op ( % MCR). in het vaar,patroon warden oak de volgende gegevens weergegeven:

-tijdsbelasting van de dieselmotoren

-vermogensbelasting van de dieselmotoren

2.2.b E-balans, lbepaling van te installeren hoofdgenerator-vermogen

Het te installeren dieselgenerator-vermogen van een DE-schip w.ordt bepaald door:

- benodigd boordnetvermogen

'-lbenodigd voortstuwingsvermogen

Benodigd boordnetvermogen

Afhankelijk van de vaarconditie eist ihet lboordnet een bepaald E-vermogen. Er kan

onderscheid gemaakt worden tussen de volgende belastingstoestanden: -kruisvaart

-manoeuvreren -laden en lossen -'havenbedriil

Taber 2.2 geeft een !hist met hoofd E-verbruikers behorend bij de verschillende

belas-tingtoestanden i(zie oak bijlage 117). 1Naast de hoofdverbruikers, die bet meeste

E-vermogen consumeren, is er oak nog een groep algemene verbruikers (zoals navigatie apparatuur etc.) die per component relatief weinig E-vermogen verbruikt. Deze is niet tabell 2.2 vermeld.

a 2.2: Hoof gebrukers beharend nil vorschiliendo belastingloestan

480 ercontamer = 40 voet koelcontamer met se geinstalleord koektemfogen van ca. 18 kW

.4

IE-verbruikers I 'kruisvaart manoeuvreren laden en 'Iossen havenbedrijf II

air-conditioning verlichting I ruim-ventilate . b oegschroeven i reefer containers(#)

--machinekamer -i in en (#): *

Gedurende manoeuvreren kan een gemiddelde- en een piek-belasting gedefinieerd

worden. Piekbelasting houdt in dat het benodigde E-vermogen bepaald wordt door het boordnet vermogen plus bet boegschroefvermogen. Tijdens gemiddelde belasting wordt in het benodigde boegschroefvermogen een tijdsbelasting doorberekend: slecht ca. 20% van de manoeuvreerperiode is de boegschroef in werking.

Benodigd voortstuwings vermogen

Het benodigde voortstuwingsvermogen kan op twee manieren bepaald warden: 1.Uit de schroef-vermocien/snelheids kromme.

Uit deze kromme kan voor een gewenste scheepssnelheid (bij een vastgelegde

bela-dingstoestand) een benodigd schroefvermogen (PD) afgelezen warden.

2.Uit bestaande qeqevens van de DM-RoRo's. Hierbij wordt gebruik gemaakt van:

-vereiste snelheid bij een bepaalde beladingstoestand (diepgang)

-belasting van hoof dmotoren -at name van vermogen door PTO's

Aan de hand van deze gegevens en kan d.m.v. formule 2.1 het geleverde vermogen aan de schroef (,PD,aandr) berekend warden.

P - [PHthesel,inst x KDM x n rwk _PTOX ri PTO) (2.1) `)'rejP1 V

V

11

0-

9cee

' 0,1

1\

etv.

In dit rapport warden de bovenstaande rendementen en belastingsfactoren als constant

verondersteld.

Transmissie rendement

Men kan zowel voor DE- als DM- voortstuwingsinstallaties een transmissie-trein met

een transmissie-rendement tussen dieselmotor en schroef definieren. Verschillende

voortstuwings installaties kunnen beschouwd worden

als een blackbox met een

transmissie rendement

label 2.3 geeft een indicatie van transmissie-rendementen voor verschillende

voortstu-wings vormen [Wit, de, 1995].

aooi . _{ransmissie rencement boliorondJij vorschalencle voortstuwings con iguraties}

rendement is opgebouwd uit de rendementen van: twk, schroef as

(*): _{rendement is opgobouwd uit de rendementen van: alternator, transformator, omzetter, &motor, twk, schroef as}

Onderzoek near de toepasbaarheid van diesel-elektrische voortstuwing bij RoRo-schepen

Voortstuwings installatie _ikons

Diesel-direct (zonder twk) 0.99

Diesel-indirect (met twk) 0.97 (#)

Diesel-elektrisch (direct zonder twirl 0.92

Diesel-elektrisch (indirect met twk) _ . ... .

0.9 (")

Ills

P D,aandr geleverd voortstuwings-vermogen aan de schroef

PHthesel,inst = geinstalleerd vermogen van hoof dl dieselmotoren PPTO elektrisch vermogen afgegeven door PTO

gas = schroefas-rendement 0.99

ntwk = rendement van tandwielkast 0.98

nPTO = rendement van PTO 0.96

KDM = belastingsfactor van dieselmotor Paaandr

=

=

I

Aan de hand van een transmissie rendement kan voor een willekeurige

voortstuwings-vorm een verband gelegd worden tussen het dieselmotor vermogen en het

voortstu-wingsvermogen aan de schroef.

Benodigd hoofdgenerator vermogen

Het benodigd boordnet-vermogen tijdens transit-vaart plus het geInstalleerde voortstu-wingsvermogen is bepalend voor het totale geinstalleerde dieselgenerator vermogen van

een DE-schip.

Het voortstuwingsvermogen wordt beschouwd ter hoogte van de schroef (PD) am

vervolgens d.m.v. het transmissie-rendement (ntrans 1 terug te kunnen rekenen naar het geInstalleerde E-vermogen (formule 2.2).

Het transmissie rendement (tabel 2.3) is afhankelijk van de soort elektrische transmissie (direct of indirect), dit worth in punt 2.2.c ad.4 nadertoegelicht.

PD Pbrdn,fr int

4 P Pdiesel,gen (2.2)

diesel, gen dresel,inst

Titans- ri gen KDE

PD Phrdn,trs Pthesel,gen Pthesel,Inst ngen ritrans KDE 6

benodigd voortstuwingsvermogen aan de schroef boordnet vermogen tijdens transit conditie

= benodigd dieselmotor-vermogen van genset

geinstalleerd dieselmotor-vermogen

= generator rendement = transmissie rendement

= belastingsfactor van dieselmotor i.g.v. DE

0.96

zie tabel 2.3

0.85-0.90

2.2.c Keuze van het aantal en type hoofdgeneratoren

De keuze voor een generator configuratie wordt gemaakt aan de hand van: redundantie/flexibiliteits onderzoek

analyse generator specificaties

load sharing diagram

keuze voor directe of indirecte voortstuwing inpassing van de componenten

Met het doorlopen van de bovenstaande punten worden verschillende

generator-configuraties vergeleken, hetgeen zal leiden tot de keuze van een passend concept.

ad.1: Redundantie/flexibiliteits onderzoek

Aangezien het vaarpatroon en het benodigde voortstuwingsvermogen van de RoRo bekend zijn, kan het aantal te installeren hoofdgeneratoren bepaald worden; hierbij

spelen de volgende punten een belangrijke rol:

-Flexibiliteit:

- De mogelijkheid tot het aanpassing van het aantal operationele gensets aan het

vereiste E-vermogen.

- Mate van flexibiliteit wordt bepaald door het aantal mogelijkheden tot vermo-gens-variatie dat ontstaat door het at- en bij-schakelen van verschillende generatoren die op een redelijk constante belasting draaien (65-85% MCR). - Maximale flexibiliteit wordt verkregen door een maximaal aantal generatoren,

Dit brengt echter extreme aanschaf- en installatie kosten met zich mee. Er moet dus een optimum gevonden warden tussen het 'minima& vereiste aantal generatoren en een maximale flexibiliteit.

=

=

Tijdens laden en lossen moet het E-vermogen uit een hoofdgenerator betrokken kunnen worden zonder dat de belasting hiervan gedurende deze penode onder ca. 20% MCR (afhankelijk van dieselmotor fabrikaat, 20% = SW) dealt. Gedurende het havenbedrijf worden de E-verbruikers vanwege een te lage dieselmotor belasting (20 % MCR) van de hoofdgeneratoren gevoed d.m.v. een

haven-/nood-generator. Redundantie:

Een reder kan de continuIteit van zijn bedrijfsvoering garanderen door een grater dan nodig vermogen aan dieselgeneratoren te installeren, waardoor er altijd een hoofdgenerator ''standby" is. Met het oog op de economische

beoordeling wordt deze situatie niet beschouwd.

- Wit men bij uitval van een hoofdgenerator (vanwege storing of onderhoud) een acceptabele kruissnelheid behouden am het vaarschema te kunnen aanhouden, dan kan de belasting van de dieselmotoren tot ca. 95 % MCR worden

opge-voerd. Enige vertraging is in dit geval te verantwoorden, zie punt 2.2.f

Bij uitval of tijdens onderhoud aan een generator Ran de scheepssnelheid als functie van het resterende voortstuwingsvermogen bepaald worden:

PD,aandr,rest

Pbrdn,tr

diesel,gen x ri trans

ri gen

P_diesel,gen ( g pg, less , nst 1 X 1( DE

\\\--Onderzoek naar de toepasbaarheid van diesel-elektrische voortstuwing bij RoRo-schepen

PD.aandr,rest = resterend voortstuwingsvermogen aan de schroef

ne = aantal generatoren van type g dat geInstalleerd is

Pg,chesel,gen geinstalleerd dieselmotor vermogen van generator type g

Bepaling van de scheepssnelheid gebeurt aan de hand van een Pn-Vs kromme. Deze warden zowel voor de Commodore (1 + pax) als voor de Norbank gegeven.

Voor een obtimale flexibiliteit en redundantie kan voor de keuze van het aantal hoof dge-neratoren in het algemeen gesteld warden:

- Conform regelgeving zijn er minimaal 2 hoofdgeneratoren vereist. Twee hoofdgenera-toren bieden nauwelijks meer flexibiliteit dan een DM installatie met 2 hoofddiesels.

Het optimale aantal hoofdgeneratoren ligt tussen de 3 en 6 stuks, dit zal per voor-beeld RoRo onderzocht warden.

- Meer dan 6 hoofdgeneratoren vragen am een ingewikkelde engineering, hoge

aan-schaf-, onderhouds-kosten en een complex leidingen systeem voor afvoergassen. l,:tte4,..t"We/

ad.2: Analyse van dieselgenerator specificaties

Aan de hand van het aantal dieselgenerator sets bepaald in het voorgaande punt wordt

nu een type keuze gemaakt. Een en ander wordt in tabelvorm weergegeven waardoor gegevens overzichtelijk met elkaar vergeleken kunnen warden. Hierbij spelen ondermeer

de volgende punten een belangrijke rot: - Toerental

Er moet een compromis gevonden warden tussen lichtgewicht-hoogtoerige (2.3)

ZUC/

(2.4)

dited

-X =

-dieselmotoren en langzaamlopende-HFO gestookte-machines. Dit leidt tot een toerengebied van 600-900 rpm. Bij toerentallen onder de 600 worden de

afmetingen van alternator en dieselmotor te groat waardoor inpassing in de machinekamer problemen oplevert.

Aantal zuigers en cilinders

Om de onderhoudskosten minimaal te houden wordt een minimum aan zui-gers/cilinders vereist. Wederom moet er een compromis gevonden warden,

echter dit maal tussen laagtoerige (weinig zuigers en cilinders) en hoogtoeri-ge (veel zuihoogtoeri-gers en cilinders) motoren.

Type brandstof

HFO brandstof systeem (zie bijlage 5). Afmetinqen en massa

Voor optimale lek-stabiliteit warden minimale afmetingen van de generator-machinekamers en dus ook van de hoof dgeneratoren vereist. Het gewicht van de generatoren, dat direct gerelateerd kan warden aan de afmetingen, is groten-deels bepalend voor de totale massa van de voortstuvvingsconfiguratie.

De totale massa van de generatoren moet dus laag zijn om het verschil in massa tussen een DE- en een DM-configuratie zo klein mogelijk te houden (DE is o.h.a.

zvvaarder dan DM, zie [Wit, de, 19951).

Brands tofverbruik

Een laatste afweging is het brandstofverbruik, dit kan per type generator enkele procenten verschillen. Brandstofverbruik wordt exclusief pompen etc. opgeven. -Dieselmotorbelastinq

Afhankelijk van het geInstalleerde dieselmotorvermogen en het benodigde vermogen om de kruissnelheid te bereiken kan een motorbelasting berekend

warden; deze dient bij voorkeur tussen de 85- en 90% MCR te liggen.

Voor dit onderzoek wordt er gekozen voor Stork-Wartsila dieselgeneratoren, en we) am

de volgende redenen:

hoge vermogensdichtheid [kW/m31 brede vermogensrange

- V-motoren zijn opgenomen in assortiment, deze kennen een hoge vermo-gensdichtheid en een liege inbouwhoogte

levering van complete sets incl. alternator en bedplate gunstige prijs/kW

- den merk dieselgenerator Ievert een reeel vergelijkingsbeeld op bij beschouwing van verschillende DE-concepten.

ad.3: Load sharing diagram

De eigenschappen met betrekking tot redundantie en flexibiliteit van de verschillende generator configuraties, bepaald in punt 2.2.c.2, warden weergeven in het loadsharing diagram. Uit het load sharing diagram zijn de volgende gegevens af te lezen:

het totaal geleverde dieselmotor vermogen als functie van de motorbelasting en

het aantal operationele dieselgeneratoren

- het resterende dieselmotor vermogen bij uitval van een generator (redundantie)

het aantal operationele dieselgeneratoren als functie van het vereiste dieselmo-tor vermogen (fiexibiliteit).

8

-ad.4: Keuze voor directe of indirecte voortstuwing

Voordat de machinekamer ingedeeld kan worden moet er een uitspraak gedaan warden over het wel of niet toepassen van tandwielkasten.

De keuze voor een direct- of een indirecte- elektrische voortstuwing is afhankelijk van het to installeren E-vermogen per schroefas. Uit [Wit, de, 951 blijkt dat als de

vermo-gensbehoefte ca. 8 MW per as overschrijdt de keuze op een langzaamlopende directe aandrijving valt. Onder doze grens zal een indirecte voortstuwing (met tandwielkast) de voorkeur genieten. Voor verdere toelichting zie punt 2.2.d.

ad.5 lnpassing van de hoofdcomponenten

Algemeen kan voor een diesel-elektrisch ontwerp het volgende gesteld warden:

In geval van een passagiers RoRo warden de generatoren ondergebracht in de dubbele B15 wand (bij DM schip is dit een laze ruimte). Dit kan een aanzienlijke ruimtewinst op het benedendek opleveren. Voorschriften t.a.v. B/5 wand zie bijlage 4.

Een vracht-RoRo (minder dan 12 passagiers) kent goon B/5 wand en zal de genera-toren in de conventionele machine kamer moeten onderbrengen.

Door inpassing van de DE-componenten zullen veelal structurele wijzigen moeten plaatsvinden; hierbij moet rekening gehouden warden met een aantal ontwerperiteria

genoemd in bijlage 4.

2.2.d Keuze van het elektrisch systeem en bijbehorende componenten

In dit punt warden de keuze van het elektrisch systeem en zijn hoofdcomponenten

toegelicht. Een schematische voorstelling van de E-componenten kan gevonden warden, in het "single-line" diagram. (zie bijv. figuur 2.6)

Type E-voortstuwinq

Bij de keuze van een frequentie-omzetter wordt er onderscheid gemaakt tussen: -Indirecte voortstu wing

Deze bestaat uit een tandwielkast en een midden-toerige (ca. 1000 rpm) E-motor; hierbij zijn de volgende configuraties mogelijk:

- Synchrone motor aangestuurd door een synchro-omzetter

- Asynchrone motor die aangestuurd wordt door een PWM-omzetter. De vermo-gensgrens ligt vanwege de omzetter [Wit, de, 1995] op 8 MW per as.

Kost-prijs-technisch is dit echter de meest voordelige configuratie, hetgeen betekent dat bij keuze van doze, configuratie de bovengrens van indirecte voortstuwing

op 8 MW ligt.

Directe voortstu wing

Doze bestaat uit een langzaam draaiende synchrone E-motor (ca. 200 rpm) die t.g.v. de lage ingangsfrequentie alleen door een cyclo- of een synchro-converter aangestuurd kan worden. De voorkeur gaat uit naar een Cyclo systeem.

Echter, afhankelijk van de "marktprijs", kan een synchro converter voordeliger uitvallen. In bijlage 14 is een onderzoek naar de keuze voor een cyclo- of synchro- omzetter opgenomen.

Met kennis van het aantal- en type- hoofdgeneratoren en het type E-voortstuwing kan het "single line" diagram warden opgesteld. Aan de hand hiervan kan het ontwerp van het schakelbord warden bepaald. Door de juiste koppeling van de componenten kan een hoge mate van redundantie warden gecreeerd.

Onderzoek near de toepasbaarheid van diesel-elektrische voortstuwing bij RoRo-schepen

ost

Noodgenerator/havencenerator

Indien de E-belasting tijdens havenbedrijf zo laag is dat een hoofdgenerator vervuild

wordt door een te lage motorbelasting, zal deze last door een kleinere generator

geleverd moeten worden. De mogelijkheid bestaat om gebruik te maken van de

noodge-nerator; deze is op basis van regelgeving vereist. Hiervoor is, afhankelijk van het benodigde E-vermogen, vaak wel een groter type vereist dan bij de DM configuratie

waarbij voeding van het havenbedrijf plaatsvindt d.m.v. de hulpgeneratoren.

2.2.e Aanpassing van schoorstenen

Doordat de hoofdgeneratoren over het algemeen een andere locatie in de machinekamer toegekend hebben gekregen dan de hoofdmotoren in de DM uitvoering, zal er een

wijziging moeten plaatsvinden in het afvoergassen-leidingen sysfeem. Dit kan resulteren

in het verplaatsen-

of het toevoegen- van een schoorsteen. Afhankelijk van het

bestaande scheepsontwerp is dit mogelijk met de consequenties van dien; het kan om een grote extra investering vragen en/of trailerplaatsen kosten.

2.2.f Redundantie eigenschappen van de DE-installatie

Voordelen van een diesel elektrische installatie

is dat er een verhoogde mate van

redundantie gecreeerd wordt. Om een indruk te krijgen van de redundantie van een DE-voortstuwings installatie wordt er gekeken naar de invloed van falende componenten op de scheepssnelheid. Onderzoek wordt gedaan near de uitval van:

1 dieselgenerator (van het grootste type) 1 wikkeling van E-motor

1 E-motor

1 transformator

1 component van een frequentieomzetter (bijv. halfgeleider) 1 frequentie omzetter

Als bij uitval van een willekeurige component 50- of meer-procent van het voortstu-wings vermogen behouden blijft, dan voldoet het systeem aan classificatie

voorschrif-ten voor redundantie (Germanischer Lloyd). Dit kan resulteren in verlaagde verzekerings-premies, zie hoofdstuk 3.

Om de invloed van uitval van componenten te kwantificeren wordt er gekeken naar de mogelijkheid tot het behouden van het vaarpatroon met een acceptabele vertraging. Als

uitgangspunt is aangenomen dat door uitval van een component ten hoogste een

vertraging van 30 minuten per traject geboekt wordt. Hierbij wordt uitgegaan van

maximaal 3 vaartrajecten per dag. In de praktijk blijkt dit een acceptabele tijdsduur en

wordt daarom als criterium voor dit deelonderzoek gehanteerd.

Afhankelijk van de lengte-duur van het vaartraject en het vereiste

voortstuwingsvermo-gen Ikan vervolvoortstuwingsvermo-gens de vereiste minimum snelheid bij een storing berekend worden.

10

-2.2.g Gewichts consequenties van de DE-installatie

Over het algemeen ligt de massa van een DE systeem hoger dan die van een DM-systeem [Wit, de, 1995]; mocht dit grotere vormen aannemen dan kan dit het

dead-weight negatief beInvloeden.

Om te onderzoeken of de verhoging van de massa van de diesel elektrische voortstu-wingsinstallatie negatieve invloed heeft op het deadweight wordt de volgende vergelij-king beschouwd: Dconstr Dontwerp AM (2.5) Dconstr Displ Dconstr Dontwerp Displ

A,

= constructie (scantling) scheepsdiepgang [m]

= ontwerpdiepgang [m]

= waterverplaatsing van schip: lightweight + deadw g t [ton]

= toename van massa, hierbij moet ook eventuele

extra te vervoeren lading meegerekend warden [ton] Bij deze analyse warden de volgende aannames gedaan:

- Een RoRo zal vrijwel nooit zijn ontwerpdiepgang overschrijden. Dit is te verklaren doordat dit type schip trailers vervoerd waarbij het volume een grotere beperking oplevert dan het maximale deadweight.

- Hierdoor is het mogelijk i.g.v. een zwaardere voortstuwings installatie de ontwerpdiepgang op te voeren. De marge tussen ontwerp- en constructie-diepgang wordt hierdoor echter wel verkleind.

- De constructie-diepgang mag nooit ov schreden warden.

co'

2.3 Commodore-1

,2.3.a Specificatie DM Commodore-1,

Kenmerken van diesel-mechanische voortstuwingsinstallatie

1Hoofddieselmotoren(MAK 6M552C)

: 2 x 4300 kW, 500 rpm

Hulp generatoren : 2 x 845 kW, 440 Volt, 60 Hz, 1200 rpm PTO generatoren : 2 x 780 kW, 440 Volt, 60 Hz, 1200 rpm

schroeven : 2 x CPP, 145 rpm

tandwielkast

= 1:3.4

.Elektrischelbelasting tijdens Ikruisvaam ca.. 664 kW'

Vaarpatroon 112 90 410' 50' 40 30 20 10

IFiguur 2.1 Vaarpatroon vang Commodore 1 mezien over 24 uur

in, het bovenstaande figuur is het vaarpatroon van de Commodore-'1 weergegeven; er

zijn duidelijk 3 verschillende vaarcondities te onderscheiden:

Portmouth-Guernsey afstand: 110 nm Vs = 17.7 kn 2 x 4300 kW, 85 %. MCR 11 PTO (664 kW E-vermogen) Guernsey-Jersey: at stand: 30 nm Vs = 18..3 kn

Vaarpatroon Commodore-11

as; Vaarschema/dag (ureni) 20 : :

2' x 4300 kW, 90 % MCR

1 PTO i(664 kW Evermogen)

Jersey-Portmouthci afstand: 120 nm

Vs = 17.0 kn

2 x 4300 kW, 70 % MCR

1 PTO (664 kW E-vermogen Voorbeschouwing van de DE-Commodore-1

- Geen passagiersschip, dus de B15 regel gaat niet op. - Het benedendek wordt bereikt d.m.v. een ramp.

- De voormalige hulp-generator kamer biedt ruimte voor de frequentie omzetters. Vermogensregeling van E-motor vindt plaats door toerenregeling/frequentie omzettet

een FPP volstaat.

Bij de keuze van de hoof dgeneratoren moet er rekening gehou.den worden met de

optie om tijdens het laden en lossen het E-vermogen (696 kW) te betrekken uit 1 hoofdgenerator dit kan alleen, als de belasting niet onder de ca. 20% MCR dealt.

2.3.13, Be-paling van te iihatalleren Ihoofdgenerator-vermogeti

Benodiqd boordnetvermogen

Bij belasting van het boordnet kunnen 4- condities onderscheiden: worden (zie ook ibijlage

17):

- havenbedrijf 241 kW

- laadL en losbedrijf : 696 kW

- imanoeuvreren Oemiddeld-piel0 : 958-1902 kW

transit : 664 kW

Benodiqd voortstuwines vermocien

Aan de hand van de schroefvermogen/snelheids-kromme (figilur 2.2) en een ve-reiste

kruissnelheid (18.5 kn)i kan onder proefvaart icondities (diepgang, 4.75 m) het benodigde schroefvermogen afgelezen worden:

Commodore-1 heeft 7150 kW voortstuwingsvermogen aan de schroef IPDmancldi nodig

om een kruissnelheid van 18.5 knopen te 'behalen.

Benodiqd hoofdgenerator vermoaen

Met formules 2.3 en 2.4 en het benodigd boordritt vermogen wordt vervolgens het

geMstalleerde hoofdgenerator vermogen berekend:

Met een benodigd boordnet vermogen van 664 kW moet er 9600 kW aan geinstalleerd dieselgenerator vermogen opgesteld worden. Hierbij is uitgegaan van eon transmissie Tendement van 90% en dieselgenerator belasting van 90% MCR.

Onderzoek [near de toepasbaarheid verb diesel-elektrische voortstuwing bij RoRo-schepen ₁₃

IFiguur 2.2 Schroefvermogen-kromme Van Commodore: a

2.3.c 1Keuze van het oaantail en type generatoren

ad.1:1Redundantietflexibiliteits onderzoek

Onderzoek naar-het gebruik van het aantalhoofdgeneratoren Ilevert de volgende resulta ten op:

- 3 identieke sets: dit is mogelijk, maar kent de volgende nadelen:

-1902 kW (manoeuvreer bedrijf) moet gevoed worden door een zo klein mogelijk aantal hoof dgeneratoren, bij een zo voordelig mogelijke belastingsvorm. Wil men echter tijdens manoeuvreren, nog enige flexibiliteit ihebben in het voortstu-wingsvermogen i(stel 0-2000 kW), dan moeten 2 van de 3 gensets operationeel zijn (zie 'load sharing diagram; figuren 2.3 en 2.4))

-Bij uitval of onderhoud van eon set blijft te weinig vermogen over om nog een, reguliere vaart te bedrijven.

Het voordeel dat het gebruik van 3 gensets met zich mee brengt is dat de aanschaf- en installatiekosten lager zijn dan die bij gebruik van meer dan 3 gensets.

- 4 adentieke sets: dit is de meest voor de 'hand liggende configuratie omdat:

-Hoge mate van redundantie en flexibiliteit. In geval van uitval, of onderhoud van een set kunnen op 75 % van het voortstuwings vermogen 4=83% bij 100 %

MGR) de reguliere vaarten behouden worden.

-Twee gensets bieden voldoende flexibiliteit tijdens manoeuvreer bedrijf -Een even aantal gensets bevordert een symmetrisch machinekamerontwerp.. - 5 of 6 oensets leveren, voor een, schip met slechts eOn schoorsteen, een zeer

complexe machinekamer op.

14,

Vermogenskromme Commodore

diepgang 4.75m, PTO atria me 350 kW

1

_J

15 16 17 18 19 20

Snelheid (kn)

id.2: Analyse van generator specificaties

label 2.4 geeft generator configuraties bestaande Liu 3 of 4 generatoren, van een bepaald type, een keuze voor een configuratie kan ,aan.,de hand van de criteria uit

paragraaf 2.2.c.2 gemaakt worden.

abet . verbcht van dioseLmotoregenscbappen

Om de generator-keuze niet louter te baseren op motoreigenschappen, zal er nog nader onderzoek verricht worden. !Mt zal gebeuren aan de hand van lloadsharing diagrammen

en machinekamer generator eigen-schappen

Optie 1 I

Optie 2 Optie 3 Optie 4

tWoe/merk SW16V25 5W12V25 SW/ 6V25 SW8V25 8W12V25 SW8L26 L mime 3 2 _L 1 2 2 4 ! vermogen, P,,, 3070 kW I 2760 kW 3680 kW 1840 kW i 2760 kW . 2360 kW toerentagrpm) 720 rpm 900 rpm 900 rpm 900 rpm I 900 rpm 900 rpm atmetingen l'b'h Imm/ 9000' 2050' 3205 I ! , 7600' 2050' 3025 9000' 2050 3025 '6400' 1920' 3025 1 7600' 2050' 3205 7345' 2200' 3409

massaistuk 43 ton 33 ton. 43 ton 24 ton 33 ton 43 ton

I maximal° viscose teit HFO 380 cst I , 380 cc! 380 cc! 380 cst 380 cst 700 cst brandstolverbruik Co/kWh) 100% MCR 185 75% MCR 184 50% MCA 188 100% 'MCR 1911 75% MCR 189 50% MCR 196 100% MCR 1191 75% MCR 189 50% MCR 196 100% MCR 185 85% MCR 184. totaal geinstal-laced 9,,.,, 9210 kW 9200 kW 9200 kW 9440 kW motorbelasting Wdens kruisvaart 94% MCR 94% MCA 94% MCR 92% motorbelasung *lens

ladenilos-son+ type genset

SW16V25. 24% MCR 5W12V251, 26.% TACR 5W8V29 39% MCR SW8L26 31% MCR

total e masse 129 ton 109 ton 114 ton 172 tom

Waal aental rut- il

wars/ antlers

48 40 40 32

Onderzoek naar de toepasbaarheid van diesel-elektrische voortstuwing bij RoRo-schepen. ₁₅

Loadsharing diagram 120 IOU cd, .6 60 ;.3 E 40 20

Load sharing diagram (optie 1)

4

Vermogen (MW)

8 9 10

Load sharing diagram (optie 2)

4 5 6

Vermogen (MW)

7 II 10

rigour 2.3 load sharing diagrammen voor woes, al en 2

Figuur 2.4 load sharing diagram van de males 3 en 4

Uit de bovenstaande loadsharing diagrammen kan het volgende geconcludeerd worden: - Een configuratie met 4 generatoren (optie 3-4) biedt voldoende resterend vermogen bij

uitval van een hoofdgenerator.

- Een generator configuratie bestaande uit 3 generatoren biedt niet voldoende flexibili-tell en redundantie bij uitval van een hoofdgenerator.

Keuze voor directe of indirecte voortstuwing

Aangezien het voortstuwingsvermogen van de Commodore-1 onder de 8 MW per as ligt, wordt een indirecte voortstuwing toegepast. De midden-toerige E-motor (zie bijlage

8.3) in combinatiemet de tandwielkast (zie bijlage 8.5) vormt een compact geheel, de massa en afmetingen van tandwielkast plus motor zijn kleiner dan die van een

lang-1 6 -..." 1., i, 6

//

.e-/

I I 1 _/--, I

-

ga 6 , 6 _ O.' ../ , A

1

2-' ...

Erin

MIMI_±

Nrilrillrrr

I

HI

I

r

,,, .. 2.

.

c,*% P .-r

Load sharing d agram (optie 3) Load sharing diagram (optie 4)

0 2 3 4 5 6 7 8 to 0 2 4 5 6 7 8 10 Vermogen (MW) Vermogen (MW) /20 100 80 60 40 20 0

,.

I I 6 9 3 9 *

zaamlopende, motor met vergelifkbaar vermogenli zonder tandwielkast.

ad'.5: lnpassing van de hoof dcomponenten

Met de verschillende generator-configuraties zijn de volgende machinekarner indelingen te realiseren, zie ontwerptekeningen (bijlage 9). Er wordt onderscheid gemaakt tussen

indeling 3A en 3B: ,dit is de zelfde hoofdgenerator-configuratie die 2 machinekamer

indelingen kent.

Aan de hand van ontwer,pschetsen voor de verschillende lindelingen kan er ten uitspraak gedaan warden over de ikeuze voor een configuratie:

Deze valt op optie 4: 4 x SW8L26 (zie ook bijjage 8 1()

Hiervoor kunnen de volgende argumenten aangevoerd worderg.

Weinig zuigers en cilinders, dit bespaart onderhoud. - Technologisch nieuwe motor.

- 4 ldentieke hooldgeneratoren,, dit s voordelig met het ioog op reserve onderde-len, engineering etc.

Gunstig specifiek brandstofverbruik. Gebruik van HFO brandstof tot 700 Cst.

- Alle hoofdgeneratoren staan evenwijdig, met de Scheeps-hartlijn.,

- Goede mate van flexibiliteit, redundantie.

- Ladingwinst; een even aanta( generatoren rresuIteert in ten symmetrische en compacte machine kamer.

- Het gewicht van optie 4 is aanzienlijk; dit weegt echter niet at tegen de voordelen die deze configuratie met zich meebrengt.

'Optie 1 Optie 2 I Optie 3A iOptie 3B

1

Optie 4

Posttie sets'

-1 "it het midden, !edits van de ramp

-1 naast twk + E-motor, tegen BB scheepshurd -1 naast twit + E-Motor, tegen SB scheeps-huld 1

-1 uit het midden, rechts van de ramp

-1 naast twit + E-motor, tegen BB scheepshuid -1 naast twk + E-motor, tegen SB scheeps-huid -2 SW12V25 man weerszEde van de scheepshartlijn, ach-ter de E-motoren onder de ramp -SW8V25 naasr E-motor tegen BB scheepshuid -SW81/25 naast EmotOr tegen SB scheepshuld -2 SW8V25 aan weerszilde van de I seperator-kamer, achter de tandwiel-kasten -SW12V25 naest IF-motor tegen BB scheepshurd -SW12V25 nasal Emotor tegen SB scheepshuid -2 SW8L26 aan wears-zitde van de seperator-korner, achter de

tend-wielkasten

5W8L26 naast E-motor tegen BB

scheepshuid

-SW8L26 naast E

mo-tor tegen SO scheeps-huid

Knelpun-ten

l

-lengte

machineka-mar worth bepaeld

I door de lengte van

de sets in de ilk wanden -BB E-motor past moeilijk onden de ramp I -5W12V25 passer, krap onder de ramp, m.n. de

atvoergas-senleichngen

-5W12V25 staan

onder Ergraden lhook Iven.1

-SW12V25 moeten vanwege de rending van het achterschipi wheel in het

hart-rental° vlak go-plaatst warden

-SW8L26's aan

weers-. side van de seperator

!

kamer hebben qua tench, eon krappe inpassing, de twies momen wellieht iets 1 near voren

Ruimte-winst

-goon kortere

ma-chinekamer -machinekamer is 3 i meter korter -machinekamer 3 meter korter -machinekamer 'is. 3 meter koner -machinekamer is a meter koner Trailer-wins! 0 +2 +3 +3. +3 Veranda-dngen arm lading ramp

-ramp Is 3 meter uit het midden

pep-i laatst

-ramp is 3 Meter tilt ;

het midden + 3 ,

I meter near achter

' geplaatst I I I -ramp is 3 meter near achter ! verplaatst i -ramp Is 3 Mater, near achter ver

plaatst

-ramp is 3 meter near I

achter geplamst

eh schnIV ng van, mac inekanier doling get:given in butane

dOnderzoek naar de soepasbaarheid van ,diesel-elektriSche voortstuwing bij Rolgo-schepon _17'

De andere opties komen te vervallen omdat:

- SW25 (Nohab) is een verouderde machine die eigenlijk Inlet geschikt is voor

HFO brandstof.

- Optie 1 'evert geen ladingwinst op.

- Optie 2 is wel in te passen, er zelfs ruimtewinst. Een probleem levert de in de DM-uitvoering geplaatste centrale lading-ramp naar het benedendek. Deze zall van plaats moeten veranderen hetgeen dan ruimteproblemen credert voor een voortstuwings E-motor (zie 2.3.e)

- Optie 3 is qua machinekamer indeling en flexibiliteit vergelijkbaar met optie 4, de motoren zijn qua brandstofverbruik en onderhoudskosten linferieur aan de SW26.

,Optie 3A en 3B zijn Side moeilijk in te passen in de machinekamer, i.v.m.

lhogere engineering- en installatiekosten..

Figuur 2.5 geeft ontwerpschetsen van zowel de DM- als de DE-configuraties., Meer

gespecificeerde ontwerptekeningen zijn 'in bijlage 9 terug te vinden.

DM-Machinekamefi DE-Machinekamer. optic 34 20 24 28 32 36 40 44 48 52 DE-Machinekamer, optie 2 IDE-Machindkamer. optic 3B en 4 20 24 2& 32 36 40 44 48 52

Figuur 2.5) Ontwerpschetsere van de DM- en DE-configuraves loptfes IP, 2, 3A. 38 en 41

Iindex: 'PH hoofddieselmotor 2) tandwielkast :3) PTO 4) hutpgen 5) brandstot behandeling 161 Controle korner

7) koeiwater eveteem 8) HFO dagtank SI hoofd it-motor

1 0) hoof dgonerator 11) elektnsche omzetteritransformator

Het geerceerde gebied geett de raimtewinst t.g.v. DE voonstuwIng op hetIbenedendek eon,.

1113 is -4 4 5 2 20 24 11 11 28 32 36 40 5 5 11 10 10 10 9 10 11 11 11 11 10 28 32 36 40 10 5 10 10 2 9 10 10 52 11 2 9 10 11 I I 7

6_

48 52 44 5 2 9 5 7

2.3.d Keuze van het elektrisch-systeem en bijbehorende componenten

Noodgenerator/havengenerator

De noodgenerator voedt het boordnet tijdens havenbedrijf, hiervoor is een Caterpillar

3408 gekozen : 270 kW bij 100% MCR, 440 volt, 60 Hz

Keuze elektrisch systeem

Het volgende elektrisch systeem is ontworpen (zie ook bijlage 8.2 t/m 8.4): alternators : 2400 kW(*), 900 rpm, 6.6 kV, 60 Hz, coso =0.8 hood-/boord-net : 6.6 kV, 60 Hz / 440-220 Volt, 60 Hz

transformatoren : 6.6-2 kV

E-motoren : 2 x 5000 kW(#), 50 Hz, 1000 rpm

freduentie omz. : PWM converter

2 x 6000 KVA, 2 kV, 0..59 Hz

(*): generator uitgangsvermogen (#): aangeboden door leverancier Single line diagram

Hierin worth de koppeling van de E-componenten schematisch weergegeven.

DG 2360 kW DG 2360 kW 900 rPm

fln

6 6 kV 440 V. 60 Hz 220 V. 60Hz boeg IF'W schr 2 kV' twk

ale

_{145 rpm} E- motor 1000 rpm emerg DG)27O kW DG 2360 kW DG 2360 kW 900 rpm

)))

60 Hz

Onderzoek naar de toepasbaarheid van diesel-elektnsche voortstuwing bij RoRo-schepen ₁₉

Figuur 2.6 Single line diagram voor de DE Commodore .1

PWM boeg

schr 2 kV

411111141111,

2.3.e Aanpassing van schoorstenen

De DM Commodore-1 heeft een schoorsteen en deze bevindt zich aan bakboord. Voor

de DE uitvoering zijn een tweetal opties mogelijk. Voor beide opties zijn een aantal

argumenten aan te voeren:

1 schoorsteen, vergelijkbaar met die van de DM-uitvoering:

weinig wijzigingen in het DM ontwerp, schoorsteen moet echter naar voren -geen verlies van trailer plaatsen

-nadeel: complex afvoergas-leidingen systeem in de machinekamer 2 schoorstenen, zowel aan bakboord als aan stuurboord:

-eenvoudig afvoergassen-leidingen systeem in de machinekamer nadeel: nieuw ontwerp voor schoorstenen

-nadeel: verlies van 2 trailer plaatsen

Gezien de kracht van DE gevonden kan worden in ruimtewinst, zal niet voor de optie

met 2 schoorstenen verkozen worden. De keuze valt dus op de conventionele schoor-steen constructie. Dit vergt echter wel een ingewikkeld afvoergassenleidingen-systeem. De optic voor een centrale schoorsteen komt te vervallen vanwege de centraal-gelegen

lading-ramp naar het benedendek.

2.3.g Redundantie eigenschappen van de DE-installatie

Een vertraging van 30 minuten is t.g.v. een component-storing te verantwoorden (zie

punt 2.2.f). Dit betekent dat op het traject Portmouth-Guernsey een minimale snelheid van 16.2 knoop behaald moet worden. Bij de hoofdgeneratoren zijn de eerderafgevallen opties vermeld als ref erentie.

Tabel 2.6 geeft de te behalen scheepssnelheid (uit schroefvermogens-kromme) in relatie

met uitval van bepaalde componenten. Bij de uitval van een hoofdgenerator kan een dieselmotorbelasting van ca. 95% MCR voor continu bedrijf aangenomen worden.

20

Component Component,

uitval

PD,eandr,rest Vs Behoud van

vaarpatroon Generatoren Optic 1 SW16V25 4627 kW 16.6 kn Ja Optic 2 SW16V25 4095 kW 16.1 km nee Optic 3 SW12V25 4884 kW 16.9 km la Optic 4 SW8L26 5431 kW 17.4 km pl E-componenten

E-motor stator wikkeling 6250 kW 18 km PI la

totale motor 4170 kW 16.1 kn (#) nee

frequent.° omzetter thyristor 6250 kW 18 kn (@) ta

totale frequent.° omzetter 6250 kW 18 kn (@) ia

transformator 4170 kW 15.7 km (lf) nee

-I

a e 2.1: MSSSa - versus -voortstuwings instaliatie

Toelichting op verschil in staalconstructie:

- DM: motorfundaties voor Mak 6M 552C : - 12 ton

DE: E-motorfundatie

: + 4 ton

DE: verandering van webs en spanten

: + 5.5 ton

- DE: genset fundaties :

+ 4.5 ton +

verschil : 2 ton

Het DE voortstuwings systeem valt ca. 100 ton zwaarder uit dan de DM installatie. Het zwaartepunt (in lengte richting) van de configuratie verandert weinig gezien de

hoofdgeneratoren ook in de [-motor machinekamer zijn ondergebracht.

Aan de hand van formule 2.5 kan onderzocht worden of de ontwerpdiepgang

opge-voerd Ikan vvorden om verlies van deadweight te voorkomen.

waterverplaatsing Commodore _{: 9691 ton}

AM

_{:102 ton}

constructie diepgang : 6 m

ontwerpdiepgang : 5.80 m

Ten gevolge van de zwaardere voortstuwingsinstallatie moet de ontwerpdiepgang tot

5.85 m opgevoerd worden. Dit levert op zich geen problemen op maar verkleint we]

aanzienlijk de marge tussen de ontwerp- en constructie-diepgang.

Diesel-mechanisch (ton) Diesel-elektrisch (ton)

Hoof ddieselmotoren 2 x 60 -Generatoren 2 x 9.1 4 x 43 PTO 2 x 3.2 Tandwielkast 2 x 16.2 2 x 13.8 2 x18 ....---"' E-motoren Transformatoren .---x-13.6 Schakelbord 8 13 Ornzetters - 2 x 6.5

schroel + schroefas - event. hydr. unit 2 xi 28 2 x 23 )

Staalconstructie 2

Totaal 233 ton 334.8 ton

Onderzoek naar de toepasbaarheid van diesel-elektrische voortstuwing bij RoRo-schepen ₂₁

E-motor is uitgevoerd met dubbele stator wikkelingen

I@): DE Commodore-1 is uitgevoerd met 2 dubhele freqguentie-omzetters

t.g.v. meeslepen schroef is ca. 10% extra vermogen nodig om schroefvermogen.kromme te gebruiken

2.3.h Gewichts consequenties van de DE-installatie

In tabel 2.7 wordt de massa van de DM-configuratie vergeleken met die van DE. Trans missie

tandwielkast 4170 kW 15.7 kn la) nee

'rebel 2.6: kesterend voortstuwingsvermognn en vaarsneineid in mimic: met naval van eomponenten.

-lEvaluatie DE Commodore-1

1.. Samenvatting

De diesel elektrische Commodore-.1 kent de volgende kenmerken:

- Commodore-1 is een vracht schip, het heeft geen dubbele B/5 wand. Hoofdgeneratoren zijn semen met de E-motoren in de hoofdmachinekamer

ondergebracht.

- Om nog enige trailerWinst op het benedehdek te boeken moet de totate DE-configuratie compact zijn hetgeen in de volgende eigenschappen van

compo-nenten resulteert:

Om de lengte van de gensets te minimaliseren zijn de dieselmotoren uitge-voerd met de drukvulgroep aan de vliegwielrzijde en zijn bij de generatoren de koel-units aan de bovenkant geplaatst.

Symmetrische machinekamer die een compacte indeling bevordert. Compacte midden-toerige E-motoren met tandwielkasten.

Lading-ramp in het midden van de machine kamer beperkt de bruikbare machine-hoogte. Ontwerptechnisch is het echter verstandig de ramp in het

midden te handhaven.

- Schoorsteen wordt 4 spanten naar voren geplaatst.

- 1 Generator voorziet in het lead en los-bedrijf zonder beneden de voorgeschre-yen minimale belastbaarheid te geraken,

- Havenbedrijf wordt gevoed uit haven-/nood-generator.

- Vanwege de beperkte ruimte onder de ramp worden bier de seperator en booster-unit geplaatst.

2. Het concept DE Commodore-1 ,omvatT

- 4 SW8L26 generatoren

- 2 midden-toerige E-motoren + tandwielkasten - 2 midden-spanning transformatoren

- 2 PWM frequentie omzetters - 1 nood-/haven-generator

- 2 FPP (zie bijlage 8.6)

3, Voordelen van de configuratie zijn:

- ruimtewinst van 3 meter; dit resulteert in 3 trailers winst t.o.v.. de DM"-configuratie

- configuratie biedt hoge mate van flexibiliteit en redundantie.

- motoren zijn technologisch nieuw, dit resulteert in een laag, specifiek brand-stofverbruik en gunstig onderhoudsprofiel..

igebruik van1HFO tot 700 Cst

4. Aladelen van de configuratie iijn:

- zeer compacte machinekamer die veell engineering vergt - gebruik van tandwielkasten

- noodzaak tot constructie van een complex afvoergassen leidingen-systeem

- DE-voortstuwings installatie is 100 ton zwaarder dan die van de DM configure-. tie. Het brandstofverbruik neemt hierdoor met 1% toe.

2.4 Commodore-pax

2.4.a Specificaties van DE-Commodore-pax, vaarpatroon

Technische installatie is identiek aan die van Commodore-1, behalve de hulp-gensets:

Hulpgeneratoren DM Commodore-pax: 2 x 1056 kW, 440 Volt, 60 Hz, 1200 rpm.

Vaarpatroon

Figuur 2.7 Vaarpatroon van Commodore-pax, gezien over 24 uur

In het bovenstaande figuur is het vaarpatroon van de Commodore-pax _{weergegeven, de} vaartrajecten kornen overeen met die van Commodore-1. Aileen her belastingsprofiel is t.g.v. de hogere boordnet-belasting verschillend. De PTO moet nu 921 kW E-vermogen leveren i.p.v. 664 kW, de gemiddelde hoof ddieselmotorbelasting gaat hierdoor met 3%

MCR omhoog.

Voorbeschouwing van de DE Commodore-pax Passagiers(600) schip, dus de B/5 regel gaat op.

-Lege ruimten binnen de B/5 kunnen gebruikt worden als machinekamer.

-Anti-slagzij-tanks, die voorheen in de B/5 ruimten onder gebracht waren moeten langs-scheeps verplaatst worden om ruimte voor de hoofdgeneratoren te creeren. Door deze bij de Commodore-pax 3 meter naar voor te plaatsen is een machinekamer in de zijwand te creeren.

Vermogensregeling van E-motor vindt pleats door toerenregeling/frequentie _omzetter.

FPP volstaat.

-Het benedendek worth bereikt d.m.v. een hydraulische lift/platform.

De voormalige hulpgenerator-kamer biedt ruimte voor de frequentie _omzetters.

2.4.b Bepaling van te installeren hoofdgenerator-vermogen

Benodiqd boordnet vermogen

Bij belasting van het boordnet kunnen er 4 condities onderscheiden worden (bijlage _17):

- havenbedrijf : 450 kW

- laad- en losbedrijf : 1073 kW

- manoeuvreren (gemiddeld-piek) :1162-2106 kW

- transit : 921 kW

Benodiqd voortstuwinqs vermogen

Aan de hand van de schroefvermogen/snelheids-kromme (figuur 2.2; deze geldt zowel voor de Commodore-1 als voor de Commodore-pax) en een vereiste kruissnelheid (18.5 kn) kan onder proefvaart condities (diepgang 4.75 m) het benodigde schroefvermogen afgelezen worden:

Commodore-pax heeft 7150 kW voortstuwingsvermogen aan de schroef _{(PD,aandr) nodig} om een kruissnelheid van 18.5 knopen te behalen (gelijk aan Commodore-1).

Benodiqd hoofdqenerator vermoqen

Met formules 2.3 en 2.4 en het benodigd boordnet vermogen wordt vervolgens _het

geinstalleerde hoofdgenerator vermogen berekend:

Met een benodigd boordnet vermogen van 921 kW moet er 9900 kW aan geinstalleerd

dieselgenerator vermogen opgesteld worden. Hierbij is uitgegaan van een transmissie rendement van 90% en dieselgenerator belasting van 90% MCR.

2.4.c Keuze van het aantal en type hoofdgeneratoren

Redundantie/flexibiliteits onderzoek

Voor de Commodore-pax geldt dat een even aantal generatoren vereist is, dit is terug te voeren naar de vereiste symmetrische indeling van de B/5 ruimte. Omdat 2 generatoren niet voldoende redundantie en flexibiliteit bieden zal gekozen moeten worden voor 4 of 6 generatoren. De optie met 6 generatoren komt te vervallen gezien de grote en dure

(extra) hoeveelheid brandstof- en koelwater-leidingen. Oak gaat de voorkeur uit naar

een eenvoudig leidingsysteem voor afvoergassen.

De optimale DE-installatie voor de Commodore-pax zal daarom bestaan uit 4 hoof

dgene-ratoren.

Analyse van generator specificaties

Voor de Commodore-pax biedt een configuraties bestaande uit 4 generatoren accepta-bele redundante eigenschappen en een symmetrisch machinekamerontwerp. label 2.7 geeft een type-keuze.

24 ad.2:

abel . Dieseirnotor spool/manes

lUit de bovenstaande tabel is het volgende samen te vatten:'

- Optie 2 komt direct te vervallen en wel om de volgende redenen:

- De SW25 (Nohab) is een verouderde motor (zie ook Commodore-11,

- Het aantal zuigers en cilinders is groat, hetgeen resulteert in hogere onderc-, Ihoudskosten.

Om een, weloverwogen keuze te maken uit de 3 resterende opties is verder onderzoek vereist. Hiervoor warden de load-sharing diagrammen en de machinekamer-indeling van, de drie resterende configuraties geanalyseerd..

generator

eigen-schappen

Optie. I 'Optie 2 Optie 3 Optie 4

type/mark 5W6R32E I 5W12V25 I SW8V25 SW8126 5W9126 1

SW6L26 SW12V26

Banta' 4 3 ll 2 2 I

2 '2

verrnopen P, 2430 kW 2760 kW 1E140 kW I 2360 kW 2655 kW 1770kWi 3540 kW

toorental(rpml 720 rpm 900 rpm 900 rpm 900 rpm 900 rpm ' 900 rpm 100 rpm atmetIngen Ithsh (mm) 7660 2050' 3765 7600' 2050' 3205 6400' 1920' 3205 7345' 2200' 3000 8345' 2200' 3000 I 6730-2200' 3000 82007 26007 3400

massa/stuk 45 ton 33 ton 24 ton 43 ton 47 ton, 36 ton

I , 55 ton maximal° iisco. siteit HFO 730 cst 380 cm 1 380 cst 1 700 cm, 700 cst 700 cst , 700 cst l brandstofver-bruik lg/kWh) 100%MCR 185 85% MCR 184 100% MCR 191 75% MCR 189 50% MCR 896 100% MCR 185 85% MCR 184 I 100% MCR 185 85% MCR 184 totaal genstal-lewd P, 9720 kW /0120 kW 10030 kW 10620 kW motorbelasting tislens krulsvaart 92% MCFh 88% MCR 89% MCA , 11 64% MCR motorbeiasting roans hotelload 5W6R32E 46% MCR SW/l2V25 40% MCR 1 SW8126 47% MCR , 5W6L26 l 63 %MCR

totals masse /BO ton 123 ton I

180 ton_

_ 1 182 ton

toteal sante!

zulgers/clenders

24 44 34 36

,

Onderzoek near de toepasbaarheid van diesel-elektrische voortstuwing bij,.RoRo-schepen 25

ad.3: Loadsharing diagram

0

Figuur 2.8 Loadshanng diagrammen van optics 1 on 3

Uit de loadsharing diagrammen kan

het volgende geconcludeerd warden: Alle optics bieden voldoende reste-rend vermogen bij uitval van een

hoof dgenerator.

Opties 2 en 4 bieden meer flexibili-teit; door koppeling van verschillende types ( + vermogen) hoofdgenera-toren is i.g.v. deellast meer vermo-gensvariatie mogelijk bij een constan-te dieselmotorbelasting

- Bij Optie 4 kan bij gunstige

weers-omstandigheden en/of niet volledige belading een 5W6L26- (relatief laag vermogen) genset uitgeschakeld

warden, waard deze configuratie

minder motor-draaiuren kan maken.

120

100

20

Load sharing diagram (optie 4)

Figuur 2.9 Loadsharing diagram van optte 4

ad.4: Keuze voor directe of indirecte voortstuwing

Gezien het beperkte voortstuwingsvermogen (P < 8 MW per as) wordt een indirecte voortstuwing toegepast, zie oak DE Commodore-1. Voor tandwielkast specificaties: zie bijlage 8.5 26

/

14 h 1.) -.1.'4' S't1 64 ,34 ;44

1

,s,::* " ea

I

Ill

A r ii

1

,

.

,

4.1!? bA 44 h :iii -i' Ti ./ ..-illiiir_z_ .." r , .."-P

_'1

,

1 , , ./ .., ..'" ..1

/

/ /

/

.1 1

/

.7 / / / ,

'

Load sharing diagram (optie 1) Load sharing diagram (optic 3

2 3 4 5 0 10 11 0 2 4 0 10 12 Vermngco (MW) Vcrmagen NW) 4 6 10 12 Verteorn (MW) 120 100 80 60 40 20 -4 I I

lnpassing van hoof dcomponenenten

In bijlage 9 worden de ontwerptekeningen ontwerpschetsen geeft.

L-,

IA-.

(

tat-- AM. 4.)0ACA--4- f

egeven terwijI figuur 2.10 vereenvoudigde

Figuur 2.110 geeft de ontwerpschetsen van de opties 1, 3 en 4

Eerst wordt in een indruk gegeven van de dieselmechanische uitvoering,IMeer gespecifi-ceerde ontwerp tekeningen zijn terug te vinden in bijlage 9

13M-Machinekamer 20 4 [ 4 I 5 6 124 II III 4 ;11 48 32 '36 40 44 DE-Machinekamer; optic 1, 3 en 4 52- 20 24 28 32 36 40 44

1Figuur 10 Ontwerpschetsen van de IDM- on ,DE-conflguratles Mines 1. 3 en 4),

tinder.; 1) hoofddieselmotiir 2) tandwielkast 3) PTO

4) huipgen 51 brandstot behandeling 6) Controie karner,

7) koelwater systeern 81 HFO dagtenk 9) hoofd; &motor

10) hootdgenerator 11) elektnsche emzetteritranstormator

Het gearceerde ()steed geeft de ruimtewinst t.g.v. DE voortstuwing 'op het benedenclek 'attn.

ta-pv,.v1

Optie 1

/

Optie. 3 I Optie 4

Positie ,genaets -5W6R32E in 801, spent 44-58 -SW6R32E In 882, spent 58-70 -SW6R32E in 5131, spent 44-5 -5W61132E in 582, spent 58/0 -SW8L26 in 8E11, span) 44-56 -SW9L26 in BBL span) 56-70 -SW9L26 in 5131, spent 44-56 -SWBL26 In 5132, spent 56 70 1 -5W6L26 In 881, spent 44-55 i -5W12V26 in 882, spent 55-70 -SW6126 in 581, spent 44-55 5W12V26 in 582, spent 55-70 Knelpunten ,

, -trapper, near machineka ers 13131 en 581

doze zullen zich in de sfracht hevinden -waterdichte dour vereist tussen 8811 en 1 8B2. S81 en SEQ

-pipe duct is vereist---,

dent den,.

Ruirntewinst 6 meter kortere machrnekamer

)

idem. idem.

Trallerwinst

(

+2 toy. DM

X

idem idem.

--AUtOWinSt1.-- +I toy. DM--- idem. dem.

I

lEventuela

veran-dedngan een la-'ding lift

lift is 6 meter near achter geplaatst idem., dent

Tabe11.2.8: Beschnivine van mac me amer indelino laeaeven in bijiage 9

/

yor _.5_1

Onderzoek near de toepasbaarheid van diesel-elektrische voortstuwing IOU RoRo-schepen ₂₇