Stabiliteitscriteria voor pontons

JUNI 1978

ARCH1E

lab.

_{y. Scheepsbouwkuntle}

Technische Hogesc1ooI

Stabiliteitscriteria voor Pontons

_Deift

Pontons worden in bet algemeen gekenmerkt door hun

_{cenvoudige vorm die tot uiting}

kornt door een rechthoekige dwarsdoorsnede, die

_{constant is over de lengte. Behalve}

bet gebrek aan zeeg is de

_{nagenoeg rechthoekige bak ook in het bijzonder}

geken-merkt door een hoge breedte-diepgang verhouding.

_{Dit komt onder meer tot ulting}

in de stabiliteitskronrne, die in bet algerneen het karakt.er heeft van eon grote

GM-waarde gekoppeld aan het optreden

_{van een top bi}

_{lago heilingshoeken.}

Het is mogeiijk door extrapolatie

_{van de bestaande stabiliteitscriteria, die}

opge-zet zijn voor conventlonele scheepsvormen,

_{aangepaste criteria voor pontons af}

te leiden. Een dergelijk voorstel

_{zou als voigt kunnen worden geformuleerd.}

(B/l0F)

voor F

d

.

(B/i0d)

_"

F > d

.-

0,075

mrad

D30 ₄₀

0,03 mrad

Hierin is GM0

_{de aanvangsstabiliteit,metacenterhoogte, in}

_{meters gecorrigeerd}

voor de invioed van vrije vloeistofoppervlakken. F is het vrijboord in meters,

d is de diepgang in meters en B ís de scheepsbreedte in meters.

_m

_{is de}

heliings-hock waarbij de arm van statische stabiliteit

_{maximaal is en D}

_{is de dynamische}

stabiliteit tot de heilingshoek

&S

Voor hoge deklading kan het voorstel worden

_{aangevuld met het windcriterium,}

bet-geen automatisch leidt tot een beperking van de hoogte van de dekiading. De criteria

ten aanzien van de dynamische stabiliteit zijn overgenomen uit de alternatieve

stabiliteitscriteria zoals die in voorbereiding

_{zijn voor de bevoorradingsschepen.}

Zoals ook blijkt uit voorschriften

_{van andere landen is de hock waarbij het dek te}

water komt een belangrijke parameter in de heoordeling

_{van de stabiliteit. In bet}

voorgesteide criterium voor de aanvangsmetacenterhoogte

_{wordt rekening gehouden}

niet de hock waarbij het dek te water komt ('

d

en de hock waarbij de kim uit het

water komt

_{k I-Jet}

_{blijkt namelijk dat voor F> d dat 2 Q}

d'

_{Hieruit blijkt}

dat de heilingshoek

_{eon belangrijke roi speelt in de stabiiiteitskromme.}

Nam

26

k

ni 2(Ç?1

Opmerkingen

E 1001

12,5°

10,4°

20°

21,2°

100% vrijboord

Schouwen

150

_12,5°

_17°

_21,0°

_idem

Zeeuws-Viaanderen

130

11,00

150

18,40

_idem

o o o o

Lastdrager 12

13

13,0

17,5

15,2

_{75% vrijhoord}

Tholen

12,5°

11,4°

14°

13,9°

idem

Lastdrager 14

15°

14,2°

18°

17,4°

idem

H - 103

13,5°

9,4°

11°

8,3°

idem

H - 102

17,5°

17,7°

20°

17,2°

idem

dwarskrommen door N.S.P. berekend.

Indien men uitgaat van de veronderstelling dat de kans dat het dek te water komt

(of de kim uit hot water komt)een belengrijke grootheid is en dat deze grootheid

niet groter mag zijn dan voigt uit de conventionele stabiliteitskromme die de

minimumcriteria weergeeft dan kan als mmitgangspunt worden gekozen de dynamische

stabiliteit tot

1 _{CM . .}

_constante

_c0

2

in m

Als referentie kan worden gebruikt G

0,518 m en

=

:3,760

_{zodat c0}

₌

ni

0,02248 nicad.

Deze referentie voigt uit toepasing

_{van een derdegraadsvergelíjking voor de}

-2--0,01124 B2

-2-biliteitskromme dusdariig dat bij benadering aan de minimum criteria wordt voldaan.

h / = i - 2/ 2)

Doze benadering is oak gevolgd voor de alternatieve stabiliteitscriteria voor de

bevoorradingsschepen.

2F

Substitutie van C' d(rad) tg _{= --} en

2d

k (rad) tg k geeft de voigende formules:

0,01124 B2

voorF

cl

F2

d2

voorF > d

Aangezien de aanname voor de conventionele stabiliteitskrouuue die de minimum criteria weergeeft en de linearisering tg c = CÇ eszins zwaarder uitvallen kan worden

afgerond, waarbij bet criterium er dan als volgt kamt uit te zien:

(B/10)2 F d

Gezien de geometrische scheepsvorm moet bet mogelijk zijn een meer geraffineerde methode te benutten am tot een meer ratoneel stabiliteitscriterium voor pontons

te kamen.

Indien de zeer geavanceerde methodes zoals gepresenteerd in het NSS/TNO _Rapport No.175S vooraisnog buiten heschouwing worden gelaten is men aangewezen ap de gege-yens vermeld in het artikel.

UFlydrodynamic Characteristics of Prismatic Barges't _{by C.H.Kim, C.J.Henry and F.Chou,}

Third Annual Offshore Technology Conference, Houston, 1971.

Men kan als criterium aanleggen dat een ponton slingerend in dwarsscheepse golven een bepaalde lange termijn kans dat het dek te water kamt niet overschrijdt. De waarde van deze kans dient te worden bepaald voor _{een ponton met conventionele}

B/T verhouding ander toepassing van de b'3staande stabilitcitscriteria.

TJitgaande van de gekoppelde differentiaal-vergelijkingen _{voor slingeren en verzetten}

kan de overdrachtsfunctie voor het slingeren a/ y a warden bepaald op basis van de dimensieloze frequentie T B/), _{= VB/2. De benodigde invoergegevens, die} tevens systematisch gevarieerd worden, zijn de grootheden B/T en GMIB.

Voor het avenge zijn de cofficinten in de differentiaalvergelijkingen volledig bepaald middels de gegevens uit eerder genoemd artikel die tot B/T = 20 berekend zijn. In het geval van dwarsscheepse golven kan met een tweedimensionale benade-ring worden volstaan en men verkrijgt in navolging van de notatie van het

betref-fende artikel:

j..

ír

Ç L B IT kÇ11

,oTz

ß7Z4

f.L

I

/r

LJ

\)PTL

¿i»JL3T

ÏL

r''3

¡L

tî-

_{pLB7 (3T/}

>

/7

Y

1j'L

_T

'3 //

L

('IOF.

voor F d

-3-BIj de diverse zeespectra kunnen de spectra van de slingerbeweging hepaald worden, waarbij B systematisch gevarieerd wordt _{orn de frequentie, als basis van de} over-drachtsfunctie, dimensievol te maken. Voor de keuze van de zeespectra kan worden gedacht aan Beaufort 5 tIm Beaufort 12 zoals deze gelden voor de Noord Atlantische Oceaan, wat bovendien als voordeel heeft dat de waarschijnlijkheidsverdeling van de Beaufort-getallen vri nauwkeurig bekend is.

Aannemende dat de Rayleighverdelíng geldig is kan tot de voigende procedure worden

Overgegaan. v r,3 ,

Een systematische variatiean de variantie van de slingerbeweging.

F/B =

2F/B=

tg

t-

'-ç D

Bi een bepaalde keuze van F/B of _{behoort (voor een zekere}

SIT' iB en B)

een bepaalde waarschijnlijkheid dat

?a

> d

Nadat de lange termijn kans _{p is vastgesteld, zoals bij voorbeeld aan de hand van} de eerder genoemde bestaande stabiliteitscríteria te koppelen aan een nader te omschrijven conventionele scheepsvoíu, kan door interpolatie het grafische verband

tussen BIT. GM/B, F/B en B worden verkregen voor die kans p

Het is dan uiteindelijk de bedoeling de aanvangsstabiliteit _{analytisch uit te} drukken in de parameters B, _{B/T en F/B vóor het geval dat de blokcofficint 1 1.}