Keuze en ontwerp van bijzondere kleine vaartuigen

VOORDRACHT FOEUZE q VAN

BIJZONDERE EINE

VAAflJIGFN

Ing. F. de Beer

VR-A- 152

A-152 b

GASI'COLLE:

"KEUZE EN O!IWP VAN BIJZONDE KLEINE VAATUIGEN"

Technische tJniversiteit 1ft Faculteit der Werktuiqbouwkuride

en 4aritie Techniek

Vakgroep Ont.erp en Fp1oitatie Maritieme Objecten

r

ONIS'ERPEN VAN VMRIJIGEN WORDT N(X TEVEFI

GEZ lEN ALS EEN OP ZICHZET,F STAANDE UIflJOISTAAK

BINNEN HET TCTE'ALE PPOS VAN TE STEILEN

RET TEANSPORT/WERKPLPTFORM. RET ONIWERPPROCES KAN

ECHT BEN VAN DE BFIARIJKSTE INSTRUME7I'EN Z IJN CM VAN INVENTIE TÍJT INNOVATIE TE KCMEN C. Q.

WENSCHAPPJIJ}OE UI'IVINDIMEN

INDUSTRIEEL TOE TE

PASSEN EN

UIT TE WERKEN. RET 0tI1PPROCES ZOU MEER

MOETEN WORDEN GEZ lEN ALS BEN TNTRML TOETSIS-SYSTEEM. BINNEN DIT PROC DIENEN DE OPERATIONFIE EISEN ALS AFGFTFIDEN VAN DE GESTFIDE TAKEN PERMA-NENT GETOET TE WORDEN MN FYSISCHE, TECHNISCHE, VEILIGHEIDb'rlCHNISCHF, SOCIALE, FINANC IEET,-ECONO--MISCHE EN BEDRIJF'SECONOIEET,-ECONO--MISCHE MEIJIJKHEDEN EN/OF CRITERIA. DMRNAAST IS HEI STELLEN VAN PRIORITEITEN BINNEN RET PROCES BEN 1'X)ODZAAK, DAAR EL( O!7IWERP

NIET MEER KAN ZIJN DAN BEN TIJEXEB(DEN CCMPRCt4IS.

1

_7L

-H

I I

\ _

ça 1. -[7 V I--L L

A-152

Loel voordracht

Inleidinq

Het schip; een stuke qeschiedenis

Scheepssoorten en scheepstyn Veiligheidsvoorschriften Onterp beqrenzingen Operationele criteria Investerinc en exploitatiekosten Inzetbaarheid Keuze scheepstype

Gtrprnethodiek (+ enige voorbeelden)

Ter afsluitinq

Ref erenties

Aarthanq sels

INHOUD

= Referenties; publicaties, rapporten en notities gebanteerd voor deze voordracht.

* ) = extra toelichtinq/rianericlatuur

= t1plaatje" (voor overhead projector) behorende bij de vocrdracht.

EXEL VOORDRACPI'

Het informeren van o rn. 'Iti-studenten cmtrent de door de Afdeling Rijksvaartuigen * toeqeoaste

- KEUZE- O'flWERPMETHODIEOEN in het aIqneen en

- INZETBAARHEIDSPREDICrIES in 1t bijzonder

voor relatief kleine "special purpose" vaartuigen.

* AFDI

RIJKR'IUIG;

Directie Veiligheid en Thezicht, Di rectoraat-Generaal Scheepvaart en Mar itine Zaken

(Ministerie van Verkeer en Waterstaat)

De hoofddoelstelling van de interdepartentaal rkende beleidsafdelinq is:

HE'T BEVDRD VAN DO21ATIGE OPBO(JW EN

INZET VAN DE VLOOT CIVI2 ZEAANDE (R IJKS)

VMR1JIGEN MIDDFT E SAMENHA'X3END INTER

A-152 1-1

1 . INLEIDI (1)

Het wordt steeds duidelijker dat de Nederlandse scheepsbouwindustrie alleen maar een kans van overleven heeft indien men zich meer en meer richt op het bouwen van gespecialiseerde en geavanceerde vaartuigen en doorqaat net pruktie-rationaliserinq.

Naast de bouw van technisch gespecialiseerde vaartuigen, zoals oor1cgsschepi, hydrografische openingsvaartuigen etc., dient het

vooral qezocht te worden in een zeer hoge ontwerptechnische kwali-teit van de te bouwen vaartuigen.

Ce mogelijkheden van kerinisvergroting en -verdieping zijn in derland aanwezig; MARIN, T. U. -Deift, TJ/IWECO.

Overdracht van de noodzaicelijke kennis riaar het bedrijfsleven blijkt echter nog steeds moeilijk plaats te vinden.

Ce stichting Coördinatie Maritieirt Criderzoek (4O) is in 19O oçxe-richt an onder meer door verschillende researchproqrarttna's hierin verbetering te brengen. Daarnaast rroet worden geconstateerd dat de opqebou1e kerinis en ervaring zeer versnipperd is en er noq steeds vele 'witte plekken' zijn. Daar teqenover staat dat het wiel al te

vaak opnieuw wordt uitgevond.

Naast de markt voor zeer gespecialiseerde vaartuigen, die orn een aantal redenen klein is en dit waarschijnlijk oak zal blijven, is er een groeiende behoefte aan kleine maar geavanceerde vaartuiqen, net

scheepslengtes tot 50 à 60 meter. Juist orn op het laatstqenoeire terrein concurrerend te werken, dient alle beschikbare kennis en ervaring te worden toeqepast.

Ce ontwerper en de bouwer zullen steeds meer te maken kr i jgen net zqri. non-profit organisaties, zoals overhederi, stichtingen etc., nu de markt voor vrachtschepen, tankers en passaqiersschepen voor Nederland grotendeels verloren is geqaan.

Daarbij spelen beschikbare budgetten, firiancieringogelijkheden en faciliteiten vaaic een grotere rol dan marktnechanisinen zoals vraag en aanbod. De 'ontwerper' 71 derhalve een rol rroeten spelen in het zichtbaar maken van de baten van het project, in de vorm van bijv. de inzetircgelijkheden van het vaartuig in een gesteld vaargebied.

Binnen de markt worden twee straningen zichtbaar; aari de ene kant de behoefte aan vaartuigen geoptirraliseerd voor één specifieke taak, aan de andere kant die aan vaartuigen welke in staat moeten zijn orn verschillende taken uit te kunnen voeren, de zqn. multipurpose

Nieu

scheepstyn, zoals SWATh1), draavleugel- en

luchtkussen-vaartuigen, worden in het algetTeen ontworpen voor het uitvoeren van

én scifiek anschreven taak.

Ret conventioriele enkelrornp schip blijkt nog steeds het middel te

zijn orn meerdere taken uit te kurinen voeren.

Veiligheidstgeving, zoel technisch als sociaal gezien, qaat een

steeds belariqrijker rol spelen binnen het ontrpproces.

Gesteld kan worden dat vooral bij het kleinere vaartuig de

verhou-dingen tussen de hoofdafrnetinqen grotendeels hierdoor worden

bepaald. Ret 'qezicht' van het vaartuiq wordt derhalve sterk bepaald

door de van toepassing zijnde voorschriften en criteria.

Rekening houdend rret het bovenstaande dienen er ontrçthodieken

te worden gehanteerd voor kleine maar bijzondere vaartuigen,

arbij

het oriderling vergelij ken van scheepsconpten, het toetsen aan

technisch/econornische moqelijkheden, het hanteren van

randvoorar-den, het stellen van prioriteiten en het qebrui1cnaken van aanwezige

kerinis en ervaring, een oeïnteqreerd onderdeel vorrnen van het

systeem.

1)

_{Sitall Waterolane Area Twirl Hull ship}

A-152

2-1

2. RET SCRIP; EEN S'IJKJE GESCHIEDENIS

(2)

(3)

Sinds de mens de boomstain en het viot (sarnenqebonden boomstamen)

als vervoerrnjddel op het water is qaan qebruikeri, worden

enkeiromp-en multi-romp vaartuiqenkeiromp-en toegepast.

Scheepstypen, zoals het enJcelranp deplacentvaartuiq, de catamaran,

en de SWATH, zijn moderne vorrren van bovenqenoemde basis typen.

Sinds 5000 v.C. zijn in

ypte afbeeldinqen van vaartuiqen

aarigebracht op ternpelmuren, vazen en koningsqraven.

Ret hierna volgende plaatje zou de vroegst bekende

Catamara.n 2)

Door de lerse arts, William Petty, is in

1662, rrt steun van Koning Cr1es II,

de multi-ranp (catamaran) de "INVFThrIC

I"

ontworpen, op basis van o.m. inforrratie

verkreqen van Abel Tasman.

de bouw van drie schepen stoDte

tty

errree;

aarschijnhijk problemen met

con-structie en gewicht.

2) Het woord catamaran is afkanstig uit

de taal Thrriil en is afaeleid van de

woorden 'Katta' en 'Maran' ('Maman'),

dat ]etterlijk

tekent 'sarnengebonden

x1T1sta1TITen'.

E-let wordt nu in het algerreen gebruikt

voor dublrarrvaartuigen, waarvan de

ranoen boyen de

_{ter1ijn aan e11.ar}

gebonden zijn.

In het oude Eqyptische schrift

(hiëroqliefen, ontstaarì zo'n

3000 v.C.) is het ideogram

voor:

zuid',aarts qaan :

schip met zell; en

noortharts gaari: schip zander zeil.

Crl.che Irr, Pcty S

Egyøtisch vaartuig

4000 - 600 v.0

A-152 3-1

3. SCHEEPSSOORTFTN EN SCHEFPSYPEN

3.1. Scheepssoorten (1)

De scheepssoort is gebaseerd op de functie c.q. taken elke een vaartuig uitvoert, zoals het vervoeren van lading, het uitoefenen van de visserij etc.

De volgende belariqrijkste scheepssoorten kuririeri worden onder-scheiden:

- vrachtschen

- droae lading schepon

- tankers

- ntons etc.

- passagiersschepen - cruise schepen - bijz. veren etc.

- vissersschepn - trawlers

- kotters etc.

- offshore - boorschepen/'oorplatfonns

- .erkplatforns etc.

- special purpose schepen3) - onderzoekingsvaartuigen - partrouillevaartuiqen

- brandblusvaartuigen 3 *

- erkvaartuigen etc.

In dit kader kunnen oorlogsschepen ook worden be-schou als zqri. special-purpose vaartuigen.

In derland is de veiliaheids.etgeving overqend opqezet als functie van o.rn. deze soorten, afgebaicend door parameters, zoals bruto-tonriage, lengte, voortstuwingsverrnoqen en aantal passa-giers/special persoriel c.c. opstappers.

Bijzondere scheepstyn zullen in het alqreen qevoriden worden binnen de soorten passaciersschep, offshore- en special-purpose schepen.

De laatste jaren wordt in Nederland, naast het converitionele enkelrorp vaartuig, rreer en rreer aandacht besteed aan c.ci. onder-zoek verricht naar scheepstypen, zoals het Surface Effect Ship

(5ES) en het nall Waterolane Area Tin Hull ship (SWATH).

3.2. Scheepstyn (4)

(5)

Ret scheepstype is niet gebaseerd op de functie c.q. taken welke

een vaartuig uitvoert, maar zeqt jets van het instrument vaartuio

zeif.

De volgende typen kunnen (globaal) worden oriderscheideri:

depi.

r \

-

kelromp vaartuigen

- Multi-romp vaartuigen

Overzicht scheepstvpen

snel

depi.

/

--R _{D a O T 1CM} SEMI DISPLACEMENT HULL HARD CH!NE PL A N N G

plan.

SUBMERGED F 0 iL S SUF1rACE TICIICING OILS

-

deplacement/snel deplacement

- plane rend

- draagvleuqel

door wateropperviak stekende

vieugels

volledig ondergedanpelde

vieuqels

- luchtkussen (ACV)

- luchtkussen (SES)

- catarna rari/tr irnaran

-

TH

SCHPST'1P

KROMP

draag-vleug.

lucht-kussen

CV SES

i

rL

MULTI -ROMP

cata-mar ari AIR 4

STH

y

VITER AIR CUSHION

S.ALL WATER LANE AREA

VE HICL E

TWIN NUL L

IACVI _{SURFACE EECTS}

ISTKI

A-52

3-3

De oritwikkeling van de diverse scheepstvpen (5)

methode naar het middel s.araan vorengenoene typen hun opwaartse kracht oritlenen, zijn:

- hydrostatisch (deplacernent) - hydrcdynamisch (draagvlakken)

- rostatisch (luchtkussen)

Scheepstype als functie van 1iftopsekking (5)

5

6

SC H SE PS TY PE

'.ijze vin lift opekkin

hvdro-tat. hydro-dyn. seto-dyn. Enkel-romp Depl./snel dept.

4

Plane rend Draagvleugel

Luc h tkus sen

AC

.s.S..

M u t t

i.-romp

SES

Catana ran/ trimaran

54A 1K

4. VEILIGHEIDSVRSCHRIFT

(1)

9)

De toe te passen veiligheidsvoorschriften, normen en

con-structievoorschriften hebben veel invloed op het ont.erp.

ck .ettelijke grenzen, zoals de lenqtegrens van 24 m (load

line conventie) en de diverse bruto tonnaqe- en

verrrKqens-grenzen, kunnen van qrote invloed zijn op het uiteindelilke

ontrp.

De volgende asçekten hebben direct of indirect invloed op het

ontrp:

- stabiliteitscriteria

- voorschriften voor vrijboord en boeqhooqte

- constructie voorschriften

- normen m,b.t. geluid/trillingen

- accomnodatie voorschriften

- brandveiligheids- en milieu-eisen

- uitrustingsvoorschriften.

Overzicht van stabiliteitscriteria en vrijord- en boeqhoogte

voorschriften

Veiligheidsnormen en

voorgchr i ften

Wetgeving

Oprrerkinqen

stabiliteit

- basis criteria

o.m. min.

- (1 criteriurn

als functie van

- winänoment

internationaal/

rtionaal

nationaal,

Rijksvaartuigen

internationaal/

riationaal

onbelangrijk

criteriurn voor

kleine vaartuiqen

ter voorkornina

van

instabili-teit

vooral van belang

voor kleinere

vaartuigen

vrijboord

-

arden volqens

uitwaterings-verd rag

- nationale

waar-den

internationaal/

nationaal

nationaal voor

L

24 m

conventionele

snelle vaartuigen

hebben rreestal

overrnaat aan

vrijboord

boechocçte

- idem

- idem

_{nat. voor Bf 5}

int./nat.

Bf 8

(wirìdkr.-becerkincen)

deze eis

over-ruled de minimum

vrijcrd

A-152

4-2

De gestelde stabiliteitscriteria in Nederland (in het bijzonder het

windncment) hebben grote invloed op de verhouding tussen de

hoofdafrnetingen.

Cm deze redenen dienen conventionele enkeiromp vaartuiqen met een

lenqte

28 à 35 m van een zqn. wirkrachtberkinq te worden

voor-zien

kiassebureaus kennen ock dergelijke beperkincen (middels een

kiassenotatie). Vooral licht qecoristrueerde (enkelrarrc) vaartuien

met een groot windopervlak worden door windmoment criteria rioqal

zwaar 'gestraft'.

Daarnaast is gebleken dat conventionele (seni-) planerende

vaartuiqen een duidelijk hoqere metacenterhooqte nodig hebben dan

het

ttelijk minimum.

Orn instabiliteit tijdens hoqe sneiheid te voorkonien, dient dit tve

vaartuic een aanvangsrretacenterhooqte

te bezitten van minimnaal

i

à 1,20 mn.

\Toor rijksvaartuiaen qeldt derhalve cok een "CP criteriurn" als

functie van de snelheidsgraad:

= f (Fn)4).

De

maximnuxn haalbare

, afgeleid van het windmoment criteriurn,

bealt in wezen het toe te kennen vaarqebied met everitueel

bijbehorende windkrachtbeperking.

Ret vrijboord dient te voldoen aan de eisen gesteld in het

uitwa-ter ingsverdrac.

Voor vaartuigen kleiner dan 24 m, die daarvan ziln uitqezonderd,

heeft men in Nederland een minirrazn vrijboord vastqesteld.

In het alqneen zal de irwloed van deze eis op het ontrp van

kleine conventionele (special purpose) vaartuiqen niet qroot zijn.

Ret vorenqenoe verdrac eist cok een zqn. minimum boeqhooqte.

In Nederland is voor vaartuiqen met een hecerkt vaarqebied (met

wjrkrachtberkinq) eeri aanqepaste (kleinere) boeqhoocte

vastge-steld. Zander deze aanssing zou de boeghooqte-eis voor het

kleinere vaartuig zeer zwaar zin.

Ret aantai. banninqsleden eri het soort reis bepalen middels

eventueel gestelde accomrodatievoorschriften de vereiste ruirrìten.

Indien geen eisen zijn qesteld, dient de ontwerper deze inforrnatie

van de opdrachtaever te ontvancen.

Tot de belanarijkste ontwerpDararreters voor bet kleinere

conventio-riele vaartuip behoren de benodiade irthouden en oppervlakten.

Zoals eerder gesteld, soelen de constructievoorschriften, de

waterdichte indeling, de braridveiligheidseisen en de vocrgegchreven

uitrustirig, een belanqriike rol binnen het ontercproces. re

rrteriaa1 keuze: staal,alurniniurrt of oe1ster (Vg)*, wordt vooral

bij kleinere vaartuiqen hierdoor beald, waarbij de snelheidsaraad

een zeer belangrijke

rameter is.

5.1.

Sneiheid, oewicht en scbeeostvpe (6)

Ret vaststellen van de sneiheid/sneiheden voor een vaartuiq is niet altijd een eenvoudice zaak; nsen en eisen vorrrn vaak een geheel.

In de praktijk is de sneiheid één van de basis stafeisen. In theorie is het een afeleide eis; taken, vaarqehied etc. dienen te leiden tot een snelbeid of meerdere oeenste sneiheden.

Daarnaast is er een direct verband tussen snelheid, gewicht en hoofdafrretingen als functie van bet type vaartuig.

Da volende twee ficuren aeven dit aan voor het conventionele enkelromp type, waarhij is uitqeqaan van de volgende grenzen:

Enkelrcntp (conventioneel)

- deplacement

- snel deplacement - semi depi. - semi plan.

- planerend

(0,1 L)3

* Engelse definitie

5 _{Fn1 = V (getal van Froude)}

Jo

. L 6) _{s = (slankbeidscraad)*} A-1 52 5-1 5. ON'TWFRPRFXRENZ INFN

Fnl

5

s 6)

max. 0,4 min. 9 0,4 - 0,7 8 - 9 0,7 - 1,0 max. 7 min. 1,0 max. 6

Verband tussen lengte, sneiheid en scheepsty .0 :j o r'' f'?/--

//-j

L._:

TT

-L -L TrITT: 0f

Tif

H

T:LT:

tLE-"

rPl. CFtIt IAAItCU)0

r-'

3. ..- SE9 )-OEPI.. ir.( t

__.___. ichtepic hip)

- r. 5F' Fl ASTir Ill VAARTtJ)0

O PLA$ER)'O_SaflT

Verband tussen lenate, icht en scheepstve

A-152

_5-3

L: o o

20

lu

-rninirnaal vereist

N

N

S s'

N

N

s'

N.

$

N

N

N

scrieepslerite L

(in m.)

N

N

s'

N

N

.5.

N

N

s'

_N

-5--5

min.

Bf 5

N

N

N

_N

'.

oribeperi

N

N

-5' -5.

s'

_{min. G1 Bf}

s'

.5

5-I I _L 20 _{30 ¿.0}

5.2. Stabiliteitscriteria (6)

vicereride stabiliteitscriteria, als furictie van vaarcebied

en

wirikrachtbecerkinaen, selen een belanqrijke rol binnen het

ontweropros.

Bij het kleinere deplacementvaartuiq wordt de (min.) breedte

hierdoor bepaald.

In een vroea stadium dient derhalve de 'stabiliteit' bij het

proces betrokken te worden.

Aanvangsrnetacenterhoogte GM en windkrachtbeperkinq

(licht qeconstrueerde enkelromp

_{trouillevaartuiqen)}

₁₀

e

5.3. Vr±jboord en boeqhocçte (F)

(7)

Het vrijboord dient te voldoen aarì de eisen cesteld in het

uitwaterinçsverdraq.

Voor vaartuigen kleiner dan 24 m. die daarvan zijn uitcezonderd,

heeft men in Nederland een minirrnnn vrijboord vastoesteld.

In het algemeen zal de invloed van deze eis on het ontwerp klein

ziin.

Ret bovenoenoe-rde verdra

eist oak een zan. min. boeqhooqte.

In Nederland is voor vaartuicen met een beerkt vaarqehied (met

windkrachtbeperkinc) een

aangeoaste

eqhooqte vastqesteld.

Indien een deraelilke aanoassinq niet wordt toecest, is deze eis

voor het kleinere vaartuig zeer zwaar.

Vrijord als f unctie van scheeoslenqte

30

engtt 1. 5)

Boechoote als furìctie van scheepslengte en

windkracht-beerking

1.3300

-3000

20:33

irtboor0 3v.

MLntu.m ,rt000rd reer vrtjboord)

conventLontel enneirvens ,aartu

ODDCUW . 0.35 L cv ec aver voll. br..dt.)

CB

tee; govt standard

L Schepenne, laIt 10 2' 30 50 nO 31. 333 23,

-O -a C' -a 11 12

3f S

- -

-a flOCl)flIJl

_{3f 5}

A-152 _5-5

5.4. Actieradius (6)

'Nssen actieradius en het vaarebied is een cluidelijk verhnd; een vaartuic met een zeer berkt vaarcebied, zec 5 miji uit de

derlandse kust, hoeft in bet alqenieen qeen actieradius van 1000 zeiiijl.

re actieradius is direct afhankelijk van de brandstofcapaciteit en scheenssnelheid.

ssen de brandstofcapaciteit en de lenqte c.c. afmetincen _{van een} vaartuig is ook een verband; het laadvermcqen of

_{l 'deadioht'}

van het kleinere patrouillevaartuiq bestaat voor ca. 80% aan

brand stof.

Brandstofcapaciteit als functie van scheepsiengte

(serie enkelrorn _{patrouillevaartuiqen)}

L = scheepsiencte

5.5. Cevarenden (6)

Ret min. aantal bernanninosleden is in Nederland wette1ik vast-Qeleod.

Ret totaal aantal onvarenden, bemanninq + ocstapcers, is afhanke-lijk van de uit te voeren taken.

5kls functie van taalc( en), vaarehied en actieradius kan men spreken over:

i) dagreizen of 1 één wacht systeern; en

(ii) meerdaacse reizen of 1 te of meer wachten svstei.

r tte1ijke eisen (het wachtensysteem) en de uit te voeren taken

bepalen in grote lijnen het aantal opvarenden.

Voor secia1 purpose vaartuigen met een lencte tot ca. 40 à 45 m. is 45 à 55% van de ruimte onderdeks beschikar voor accomodatie. Ee vereiste accotrmodatieruimte is in de ste1ijke re1d in het algerneen een primaire stafeis in die zin, dat de hoofdafmetinqen van het enkeiromp deplacementvaartuig daar rede door worden bepaald. I i -' r H :.

rl

7TiT --DOUANE I -S

-:

.T1 ,j:;

---. _..__ -: - --

i1-í /.

I -1 - --- - - a*.l4Ssft S - -/

/\»

' 1

i D

5.6. Parameter aebieden (1)

(6)

O)

L'it het voorqaande komt duidelijk naar voren dat de variatie van

scheenscararneters becerkt is.

r-vdrostatische en hydrodynamische asnekten, veilicheidsnorrrn

en

voorschriften en de stand van de techniek bepalen binnen vrij

nau

grenzen de hoofdoarameters van een relatief klein vaartuig.

Ret volcende

del

et worden cezien als een voorbeeld.

volqende uitaanqspunten zijn cebanteerd:

- soort vaartuio

- tvce vaartuig

- snelheidsaraad

- lengte w.1.

- breedte w.l.

- blokcofficient 0h

- zwaartepunt in hoocte

- rnateriaal vaartuig

- voortstuwing

- laadvermogen (d.w.)

- voorwaarderj

5-7

patrouillevaartuig

enkelrornp conventioneel

Ff1 = 0,7 - 1,0

15, 25 en 35 m.

2,5 - 10,0 m.

0,40 - 0,45

0,8 H (H = holte midscheeps)

romp staal

opbouw staal/aliininium

conventioneel (dieselmotoren +

schroeven)

5 - 50 ton

vaarcebied

- Nederlandse kustwater

voorschriften- Veiligbeidsnorrnen en

Voorschriften voor

Ri j ksvaartuicen

(wR 1976)

Ee volgende figuur ceeft aan bet cebied waarhinrien

een 15 m.

-

7 2

r

--

'.\Tr»

-.. I 2MO :L - 1 r _{1-- L}

J

OQ 4 ijJ...__ N 8 ./ L-'S..r -C.,..,:

'Ontserp gebied' 15 m. patrouillevaartuig

d.. .T.5T d. . - 2.0 T h 1700 pk Tot.0 go.Mcht (T) 7,7 - i.5 ,:, 1.0 - 23.5 'o 1.7 - 10,5 Kn 1,5- 35.3Kn

Het gearceerde gebied geeft aan waarbinnen een semi-planerend vaartuig globaal kan worden ontworpen.

Een optimaliser ing naar weerstand en zeegangsqedrag dient daarna nog plaats te vinden; een wirdkrachtbeperking moet voor dit gebied worden opgelegd.

volgende figuur geeft een beeld van het gehele berekende model.

Itran030usten Typ. Irt. L1 Ch Mo brIsai nkelroinp CCIV 15 o. Ob - 0».5 stasi Vntb./bosçhoOMte2( 8 b i b o. h 00g t o, Mo .22 b. b. o».o 0».o

-Ii.

1c...o 'n

j

750 50 250 c.ler O: s :..

14

s4e'-

/,':''7;s

--

_4

_4-__'___1

-fluidelijk komt naar varen at een relatief klein aantal voorwaarden het cehied afbakenen waarbinnen een vaartuia kan

orden ontworcen

Met andere woorden: veilioheidsvoorschrifften en crestatiearerzen als functie van scheeostvce benalen in arate limen het ontra.

A-1 52 _Q

'Ontwerp aebieden' voar een serie conventionele enkeirorm-vaartuicen

6. 1. ¿eeoancsaedrac en taakuitoefeninq (1) (6)

en vaartuig wordt in het alQneen ontworpen op basis vari een aarital omschreven operationele eisen.

Bij het zeeqancsgedraq van een vaartuig wordt echter nogal eens volstaan met de ornschrijvina: "het vaartuiq dient een qoed

zeecanascedrag te bezitten".

Een derQelijke ornschrijving leent zich echter niet als

ontrp-oararneter.

Het stellen van zeeoanqscriteria vraact l orn een zeer duidelijke anschrijvinq van het vaartuiq als middel orn de cestelde taken te kunnen uitvoeren.

6.2. Sneiheid en zeeoariosoedrac (1) (6) (17)

Naast het zeeqancsgedrag is ook de sneiheid een belangrijke

ontwerpparan'eter.

Het vaststellen van de juiste operationele snelheden voor een vaartujq is een moeilijke zaa]c; verlangens worden als eis

qepresenteerd, rkelijke operationele vereisen worden sorns niet tijdi onderkend.

Fr is een duidelijke relatie tussen snelheid in zeeqang en het scheepstvpe.

Ee volgende fiquren geven dit (globaal) aan.

Vol te houden snelheid in zeeqang als f urictie van

scheepstype

L;) 60

n 50

ç) LJ ç)

t

00 00 80 70 40 30 20 AOV 4-SES 2' HOUF5) D:SLCEME:7 S-R(2l HQuí5) 2 HOURS) ING SHIP ('1 HOURS) SE ST.tE 200 1 VH 'C LES H(O RC FOIL -o i C 3 4 5 6 7

S NiFC.'T '..iE rGrT

p 15 16 A-1 52

6-2

zeeaanqsgedrag en sneiheid als furictie vari scheenstvpe

j,

63

chir en zeeaano (6)

100

e fvsische grenzen van het schin worden hpaald door

veilichejds-en construtievoorschriftveilichejds-en (veiliabeidstoevinc:

.T. en

klasse-bureaus).

Een schip kan zodanig ontworpen worden dat, uitzonderlijke

situaties naqelaten, er geen berkinoen behoeven

_{te zijn.}

ij relatief kleine vaartuigen wordt dit middels

_{instructies c.g.}

windkrachtbeoerkinaen en/of snelheidslirnitaties bereikt.

Maast de bestaande reqels/voorschriften met betrekking

_tot

veilla-heidstechnisch en nautisch aebruik van een schip lijkt het zinvol,

vooral als het qaat orn ook andere scheepstvpen dan

_{alleen het}

conventionele enkelrornpschip in beschouwing te

_{niien, een}

criteriurn te stellen voor 'slamT\inc'

_{c.c. paaltjes pikken.}

Veel onderzoek zal echter nog nodiq zijn voordat een dercelijk

criteriurn bij elk projekt kan

_{rden qehanteerd; zie figuur.}

Inzetbaarheidsrendernent als furtctie van slairrnlnq

en

scheepstvDe (uitgaande van kans op slarrrninq

= 1 %)

17

Aanqenomen dat elk kontakt

met de dekconstructie

re-sulteert in slain.

t

Panqenorren dat 10% van

alle ontrroetinqen waarbij

Honchull ord. 18 (90% van A.L.L.)

uit het water treedt,

re-Aari.aL slams per uur

6.4. ?1enselijke Drestatie (1)

(6)

(8)

fle mens is vaak de crootste beperkinc als het oaat orn de inzet van

een relatief klein vaartuia in zeecang, waarbij de

_fysische

arenzen absoluter zijn aan te aeven dan de psychische

_arenzen.

Te

mens wordt in het alqneen al zeeziek hij versnellinqen

_{= 0,2 a}

(als functie van freouentie/ontrroetingsDeriode).

sulteert in slain.

Te hierna ;olaende ficuren aeven dit qiobaal

aan.

A-152 Zeeziekte 84C E.LTN

t

O-2

5E E

O I I

II

O-I 0

3-U/M..N TDL.JCE TQ \ThL /\OTION

Menselijke waardering van optredende versnellinqen

0.6 - 0.5 0.4 C, C

0.3

0.2

and rage lijk

(zeer)

hinderlijk

TDLE4 BLE

g = 9.81

rn/s2 A

o.'

-waarneeinbaar

i I I I J 2 4 6 8 10 12

pr'iode van de beweging

(in

s.)

fluidelijk blijkt dat de neriode van bqing een larìqrijke rol

sceelt; no los ezien van het feit dat de optredende iekver-snellincen 2 à 2,5 x hacer zijn dan de significante versnellinaen.

18

loo

t

flaariaast moet worden cesteld dat, ondanks dat de heviaste

reacties octreden in het verticale scheesvlak in kooqolven,

andere resoonsies hij een afwijkende colfrichtincî cok crote

inviced kunnen hebn op de rrenselijke prestatie.

linoerweqinqen en laterale versnellincen bereiken in het

alqerneen de grootste amplitude in dwarsqolven.

rrnselijke prestatie aari board als functie van de uit te

voeren

rkzaantheden/taJçen wordt vooral bepaald door optredende verticale

versnellinqen; slincer- en starnohoeken worden minder als

een

beoerkinq ervaren.

[e volgende figuren qeven een relatie aari tussen het menselik

prestatieverrrcen aan board, als furictie van het soort

rk en

optredende versnellinqen en sterno- en slinqerhoeken.

Menselijk crestatie als functie van vertikale versnellinaen

o

0.5

1.0

(g)

ve::.c.a1e versneli.nen

19

?-1 52 1Cc -J -J

Sc

t

enselijke rirastatie als furictie vari ootredende st airhoe ken

t

loo

o o

lo

s .rnphoek

enseiijke prestatie als functie van oDtredende si inQerhoeken 5 Zwaar werk iL) licht werk 5 _{e o}

is

0- slinerhcek (gr)

Licht werk & comrnuriicatie

0a1/3 (yr)

19

b.v. flexibel

Mo to rkame r

Indelina op basis van zeecanascedrac

stuurhuis

N

_{s tuurs tand}

20

/

20 5.5. Geluidsnormen (1) (9) 6)

et menselijk prestatieveraen wordt, naast de ontredende beecinc, ock noc bamnvloed door het aelujdsnivpau aari boord. In 'ederland worden ock normen ten aanzien van het max. celuids-niveau nesteld. Deze dienen in een vroec stadium bij het ontwer proces te worden hetrokken, vooral bu _{relatief kleine maar snelle} vaartuiqen.

Deze normen hebben namelijk crote invloed op cewicht en indelinq van het vaartuiQ.

Sen optimale iridelinq orn te voldoen aan de cestelde celuidsnorrren is niet altijd optimaal te noeiîen als het gaat orn zeecanosqedrag.

De volgende figuren qeven dit als voorbeeld aan voor een patrouillevaartuig.

A-12

ç»:;. Sub_svstarnen (1)

(10)

aat de mens kunnen ook de suh-svsternen7) van inv]oeç zin on de

van een vaartuic.

'er'k o.v. aan duikoperaties, lancsziikomeri hi

andere schecen en

heliconter oeraties.

E.7. C'ntwercnroces en ocerationele criteria ()

(10)

Binnen bet verwervinasproces van civiele zeecaaride

(rijks)vaar-tuicen dienen orationele criteria te worden nehanteerd orn

scheensconcepten onderlinc te kunnen veraelijken en orioriteiten

te verbinden can aestelde ooerationele eisen en/of wensen.

Coerationele criteria c.c. zeeqarascriteria zijn instrumenten orn

vooral voor de Pijksoverheid, als non-profit orcanisatie, te kornen

tot ontirnale middelen orn de cestelde taken te kunneri uitvoeren.

Criteria welke het rnoceliik maken in een vroec stadium de inzet

van een vaartuig als functie van taak(en), werkqehieden en

seizoen, redelijk

trouwar vast te stellen, zijn onontbeerlik

orn te komeri tot zo objectief rnocelijke besluitvormina.

Ret civiele zeecaande vaartuiq voert zijn taak of taken op zee

uit; het vervoert in het aloemeen Qeen ladino van haven A

naar

haven R.

Ret vaartuig is niet meer dan een werkplatform orn taken op of in

het water uit te voeren; of dit nu het nemen van waterrtnsters is

of het inscteren van objecten.

Naast de beperkincen die voortvloeien uit vicerende

veilicheids-recimes, in het zeecancsarac benalend

voor de inzet van het

werkclatform/vaartuia.

Ret colfrnifleu als functie van tid en

laats, is een ceceven.

vaartuiQ als middel orn taken uit te voeren, is het nrodukt

van

tecbnolcische en financile rrocelijkheden,

maar vooral van de

cehanteerde method ieken.

flx

cehanteerde rnetbodiek(en) kan hecalend zijn voor bet

iodresultaat

- wordt alle beschikbare kennis aehruikt?

- .aar hocen de fysische arenzen?

- behoeft veiliqheidsrecelaevinc eannassinc?

- durven

we

nieuwe concenten te hanteren?

7)

_{In dit aeval worden onder susvstemen verstaan, desten}

(ir.richtina, uitrustinn, etc.) welke nodia

ziin -m

e

akr. ji'

Als bet direct de veilicheid treft worden deraeliike criteria al anice tijd toecerast; denk can o.m. de constructie van scheren in zeecana als functie van sobe ssnelheid en seastate en de eisen

e

h.î.

worden aesteld can bet 'itvoeren van helicorter oraties co eri nahij scheren.

()ok is ciobaal bakerid wan.neer men beraalde acties dient te stonnen; bet nerren van watermonsters X met schip Y moet cestopt worden bu seastate Z.

Mathatische relaties ziin echter voor al dit soort situaties rico niet vastoesteld, laat staan dat er criteria zijn aeformuleerd.

Te hanteren orerationele criteria dienen te zijn cebaseerd co: de fvsische/vchische arenzen van de mens c.c. het rnenselijk orestatievermocen (mohiliteit)

de fvsische grenzen en veilicheidstechnische mooelijkheden van het schir; en

de fvsische grenzen en technoloaische rrocelijkheden van de inrichtina en uitrustina vari het schin (suh-svstemen), nodia orn de taken te kurinen iitvoeren.

Vooruitlooend op de definitieve vaststeflinc van orationele criteria voor strecial nurpose vaartuicen hariteert de afdelina Rijksvaartuiqen voorlooic de hierna volcende mobiliteitscriteria hij haar becordelinc van scheeosconcepten.

:aarnaast kan men cok een zari. _{tbelastircstijdl hanteren; h.v. in} nlaats van a 1/3 stuurhuis = fl,35 a:

a. 1 3 stuurhuis = 0,1 a voor daareizen

( x 8 uur) h. _{1/3 st:urhujs = 0,3 a voor rreerdaacse reizen.}

octredend verschinsel crerationele c.c. rnohiliteitscriteria verticale versnellinq 1'3 = 0,5 a op 90 % van ALL 1/3 = 0,35 a op 0,5 L of stuurstand

A-152 _6-10

Het navoiqeride schna geeft de plaats aan van de criteria

binnen het ontrpproces

Orationele criteria f man-cile moge- lijk-he id beleid taak/ taken 4 operationele eisen echeepaconcep ten toetsing/stellen van prioriteite stafeisen schip (vloot) vaarge- j veilig- heids-bied freie golf-milieu eventuele beperkin-gen fysische- en technologische mogelijkheden mens 1 schip 21 appara-tuur 3 ge b ri. iks -oms tan-digheid criteria

i

2 soort werk type schip

7. IWESTI

EN ELOITATIEKTEN

7.1. Rosten-baten relatie

(11)

(12)

De kosten-baten relatie voor de Rijksoverheid, als non-profit

organisatie, moet gezieri worden als een prnie-risicodekking

relatie.

Ret inzetten van (een) vaartuig(en) dient orn taken uit te voeren

lke nodiq zijn orn maatscl-iappelijke risico's te verkleinen en/of

te voldoen aari internationale verplichtingen.

Een vaartuig (vloot vaartuigen) vorrnt slechts een schakel binnen

het geheel van rratschappelijke/ço1itieke afgingsprocessen.

Rosten-baten analyses voor rijksvaartuigen dienen derhalve

an te

kornen tot:

Middelen

lke de qestelde taken op een zo optirnaal

rrge1ijke wijze uit kunnen voeren tegen zo laag

mogelijke kosten.

De afging van kosten en baten van de produktie in de collectieve

sector betreft steeds een afqing voor de sarnenleving als geheel

en niet voor de collectieve sector zeif.

E-let houdt derhalve in:

Een afging vari de maatschapçelijke kosten en baten

van de produktie.

Samenqevat:

Mar}ctsector

(financieel)

Collectieve sector

(rraatschaielijk)

Kosten

_{Prijzen die}

bedrijfs-huishoudinqen voor

haar

produktiernidde-len in rekeninq

wor-den gebracht

Ret beslaq dat de

produktie legt op de

maatschap1i j ke

halpbronnen (arbeid

en kapitaal)

Baten

_{Prijzen die de}

be-drijfshuishouding op

haar heurt voor de

geleverde coederen

en diensten aan

der-den in rekeniriq

brengt

De behoefte

bevredi-ging die de

geprodu-ceerde qoederen en

diensten aan de

qe-meenschap

verschaf-fen

A-152

7-2

7.2. Kosten

(1)

(6)

Ret is zinvol reeds in de ontrpfase het verband te leqqen tussen

de inzetbaarheid/inzet en de te verwachten bouw- eri

exploitatie-kosten.

Met behulp van eeri exploitatinodel kan een ontrt), als

instru-ment orn gestelde taken uit te voeren,

rden qeoptirnaliseerd.

Ret voiqeride model is opqezet voor een serie enkelratip

patrouille-vaartuigen.

De exploitatiekosten van dit model zijn gebaseerd op:

- aflossing + rente (investerinq en operationele levensduur)

- bnanninqskosten (exci. opstappers)

- onderhoudskosten (qemiddelde over een ceriode van 4 à 5 jaar)

- brandstofkosten (functie van qeiiddelde sneiheid)

- diverse kosten (water, srneerrniddelen, havengelden etc.).

Rekening houdend met de theoretische inzet geeft de hierria

volgende fiquur de exploitatiekosten per jaar van de bovenaenoe

serie als f unctie van scheepsiengte

_{en soort reis.}

Exploitatiekosten per jaar als functie van

scheeps-lengte en soort reis (gecorriqeerd middels

inzet-beperkingen)

₂₂ o o-30

4-3o

25

/

_i'

.1

o o 20 o i i..-

/

_'

L-25

15

/

_O'

,'

D - dagreizen - _j

___/ /

=

:(16 uur)

f

.'.4 L - 20

C conirìu L - 15

p

/

P

L 35 L 40 1000 2000 3000 4000 5000 60 0 70.0 BOSO één jaar bedrijf/vaaruren 40 35

Het hlijkt dat de exploitatiekosten van een 30 m vaartuiq ca. 3 x za ho zijn dan een 15 m vaartuig. De inzet van het 30 m vaartuiq

is echter meer dan 2 x za groot, waarbij no kaut dat 15 m

vaartuigen bij Bf 5 binnen moeten bi! jven en een 30 m vaartuig nog kan worden ingezet.

D totale inzetbaarheid/inzet van een vioot wordt dus niet zonder meer vergroot door het aanta]. vaartuigen uit te breiden. Daarbij komt oak nog dat een 30 m vaartuig qeschikt is voor het maicen van meerdaagse reizen en een 15 m vaartuig dit slechts bij

uitzonde-ring kan. Nog daidelijker wordt dat als men de kosten per bedrijfsuur gaat vergelijken.

En komt naar voren dat een grotere investering zonder meer op kan qen tegen een kleine verhoging van de geniddelde uur kosten, als men daarvoor een hogere inzetbaarheid verkrijgt.

Bij de te verwachten exploitatiekosten ret oak de investering c.q. bouwkosten van het vaartuig worden betrokken.

De hierria volgende fig uur qeeft een over zicht van uurkosten van een 20 en een 40 m vaartuig.

Duidelijk is te zien dat 'inzet' een belangrijke ontrpparameter

is.

Kosten per uur 20 m en 40 m vaartuig

a

_-"etaJ.8

dagboot ¿o . vaartuig 20 . vaartuig uren

inzet a13 weekreie vaartuig = 'ax. inzetbaarheid

op baais van veiligheid en/of zeegangscriteria

I I i I J I I _i

2000 000 6000 8000 1 jaar

A-152 _7-4

7.3. Baten (6) (13) (12)

Zoals eerder gesteld, zijn de baten voor de collectieve sector niet direct in geld uit te drukken; inmaterieel/maatschappelijk. Gestreefd dient derhai.ve te worden naar een optimale relatie tusseri de investering erierzijds en het aebruik (inzet) van het middel anderzijds.

De inzet van een vaartuig is oak te vergroten en de exploitatie-kosten per uur te verlagen rniddels apparatuur c.q. systemen die het gedrag van het vaartuig in zeeqang verbeteren.

Op deze wijze kan het gedrag van een klein vaartuig zodanig invloed worden dat het zich gedraagt als een grater vaartuiq. De extra investering bij het kleine vaartuig eegt vaak op teqen de investering voor een grater vaartuig.

Op dit marnent bestaan er een aantal mogelijkheden ciii het slinger-gedraq in gunstiqe zin te beïnvloeden.

taarnaast zijn er ontwikkelingen gaande orn na te gaan of de stamp-en daiipbegingstamp-en vari kleine maar snelle vaartuigstamp-en te verbeterstamp-en ziin.

Voor beeld

Een 15 m peli- en rreetvaartuig kan de gestelde taak uitoefenen binnen de _{5 begrenzing tot significante golven met een hoagte} van zo'n 0,50 à 0,55 m.

ror het plaatsen van het slingerdpingssysteern kan het vaartuiq de taaic uitoefenen tot significante golven van zo'r1 0,75 m à 0,80 m haag. De inzet binnen 5 kan derhalve oplopen van 55 tot 75% van de max. Bf 5 inzet.

De kosten per vaaruur bedragen ca. f. 620, per uur en dalen bij een qrotere inzet tot ca. f. 470, per uur.

De extra kosten per uur draqen ca. f. 9,.

De inzet wordt dus vergroot met zo'n 35% en de uurkosten dalen, na de extra investering, met ca. 24% (een 2e vaartuiq behoeft niet meer te worden ingezet).

Indien deze berekening wordt uitgevoerd voor 16 uurs beschikbaar-held per dag, dalen de uurkosten met ca. 23%.

TtiT

H--

i :iopo

Si ingerdempirigssysteem

T. D ig

jft5

iiu..

24 Ti

_i

functe v&n

REDUCYI5 LIN1RMO(K Ç. ZONOfR 3 5Y3T(1? ti- e t

1iegr

..j.:LJ

,_T]Ti.: j:.:J:

g1o.L10 rcn a1

'urct.ç vari.tyo roiG

re

iL, Thncie

van, tlLkn/zaaj

'T- --T

-'-Th-Kosten vaartuig voor en na aarissing

8.1. Effectiviteit vaartuig (1) (6) (8)

De relevante eigenschappen in een verqelijking tussen vaartuiqen/ scheepsconcepten kunnen als volat worden aanqeqeven:

i) eigenschapçen die van invloed zijn op de kosten; en

(ii) eigenschappen die van invloed zijn op de effectiviteit van een vaartuig voor de op zee uit te voeren taken (missie-pro--f iel).

Pet verhend tussen (ontsrp)techriische/veiligheidstechnische eigenschappen en de kosten (investering/exploitatie) is goed aan

te geven; het verband tussen bovengenoeme eigenschappen en de effectiviteit is moeilijker vast te stellen.

De grootheid (instrument) "inzetbaarheid" kan echter de relatie tussen eigenschappen en effectiviteit van vaartuigen (in zekere

mate) zichtbaar rnaicen.

Ce inzetbaarheid is een parameter waarirede, in een zeer vroeg stadium, het verband tussen vaartuig (hoofdparameters, sneiheid etc.), vaargebied (golfmilieu), veiligheid (event. windkracht-beperkinq) en te stellen criteria aan te tonen is.

De inzethaarheid geeft aan de theoretische maximale inzet van het vaartuig in een vaargebied als functie van veiligheidsvoorschrif-ten (oçelegde windkrachtbeperkingen) en/of operationele criteria, uitgedrukt als percentage van de beschikbare tijd.

De inzet van het vaartuig in het vaargebied is het feitelijk aebruik vari het vaartuig in het betrokken vaargebied, eveneens

uitgedrukt als percentage van de beschikbare tijd.

De rkelijke inzet wordt bepaald door factoren, zoals o.mn.: - de bezettinqsgraad (soort reis);

- de benodigde tijd voor reparatie en onderhoud (rtheurten); - de henodigde tijd voor reisvoorbereiding (bevoorrading en

plaatsing/verwijderinq van speciale apparatuur);

- de operationele beperkingen (zeeqanqsbeperkinqen in verband met metingen, strijken eri hijsen van jollen etc.).

De inzetbaarheid en de inzet zijn factoren die een maatstaf leverei-i voor het beheer en oebruik van vaartuigen, met name ten aanzien van qroeoen vaartuiqeri met overeenkomende eigenschappen.

8.2. Inzetbaarheid als functie vari windkrachtheerkincen (1) (6) Ce volgende figuur qeeft op basis hiervan de inzetbaarheid op de Noordzee aan als functie van opqeleqde windkrachtbeperkingen.

A-1 52 8-1

Inzetbaarheid op de Noordzee als functie van opgelegdewindJcrachtbee rkinqen

(gerniddeld over het jaar).

loo

-90

af8

80

60

-50 30-n_I.

20

-n N 10 t o I I I I 10 20 30 ¿.0 50 60 70 1.ngt. V..rtuig () bran: KNMI

8.3. Inzetbearheid als f urictie van operationele-, zeeqangs- en rnobiliteitscriterja (1) (6) (8) (14) (15) (16) (19)

Op dit rnanent is het nce1ijk rniddels uterprogralrrr&s* o.m. de significante versnellingeri, lke optreden als functie van

scheepssnelheid en aeqeven co1fsctrurn, te berekenen.

Met behulp van te stellen criteria kan worden aangeqeven onder lke anstandiqheden een vaartuig ..1 of niet voldoet binnen een zeker golfmilieu.

Ret qolfrnilieu van het vaarqebied is een belanqrijk qeqeven. Voor de Noordzee zijn er redelijk betrouwbare qolfmilieus nschreven; de verschillen tussen de rretplaatsen zijn echter groot.

*

Trial, a ccrncuterproqram to calculate the behaviour of a ship

in rular and irregular ves. J.M.J. Journée en W. Beakelrnan. noven'r 1977, T.U.-Eelft rappert nr. 451.

3f 5 3f 5

8f 8

Mn de waarde van inzethaarheidsçercentaqes mag (rìoq) geen absolute betekenis worden qehecht, daar het inzetbaarheidsniveau zeer sterk afbankelijk is van de qehanteerde criteria en de betrouwarheid van de golfrnilieu-informatie van het betrokken vaargebied.

Ret inzethaarheidspercentae is echter een goede rnaat voor onder-linge vergelijkinc van varianten in het scheepsvoorontrp.

tjiteindelijk zal het begrip scheepseffectiviteit of inzel±aarheids-rendnent tot een meer objectieve rnaatstaf getransforrneerd moeten worden, vooral bij bet ontrpen van kleine vaartuigen. Hiertoe za]. onder meer aandacht besteed rnoeten worden aan een gedetaifleerd statistische beschrijving van bet golfklimaat, de slinqerbegingen in dwarsgolven een nauwkeuringe beschrijving van de scheepsvorm, de f requenties van de scheepsbes..eginqen en het voorspellen van

eventu-ele extrne resnsies in zeeqanq.

Inzetbaarheid van een 15, 25 en 35 rn vaartuig (kustwateren Noord e)

IL4ZCTMARHZI3 IN WAVE SCATEI SLAG8AII (/..) 8UOr CIOORDZE 26

Meerpunt Cueree cc. 10 at)I utt de 60CC

t2

3 1 2 3 4 5 6 3 5 10 11 12 13 - nu1dootcn9.1o1fpertodi r2 (C) b) (e) Model nr. I. () I (.3 r 3.) Z..;nn9e-crtt.rt InreCb..rh.td (t) OnolPeid 20 (kn) 2 15 3,8 0.9 ord. 10(L) L15 e L25 n '.33 e 1 25 5.6 1.5 32 35 1.4 2.3 c*. 8 0,35 48(c) 83 (b) 93 (c)

/

/f

_i

/

//

t 4

/

A /

i2___ç .0

'r

'S

51 31

53 322 1' 1 44 201 58 13 1 56 (3? 31 ) L 'n) 3 .X _{Irzet4roet.J t} 0 b (5 l, 25 3.0 63 c 35 5) Pt- 1 52 _8-3

De hierna volgende figuur geeft inzetbaarheidsercentaqes voor een serie conventionele trouillevaartuicen binnen het qolfmilieu:

kustteren Noordzee.

De door de qolven veroorzaakte versnellingen zijn qetoetst aan het gestelde criteriin (een maximaal toelaatbaar versnellinasniveau).

De inzetbaarheid kan nu bepaald worden door de maxirnaal toelaathare golth000te in cornbiriatie met de qolfriode te verqelijken met het

B

A

Wnve Acotter diagran. niidden Hoordzee (winterruaandefl) L4 ₅ ¿ 7 8 9 O 47! 9 :5 29 :13 3» 7 i1O :2 io :6 121! 2 10 11

SWATH L 33 a A- 242 ton V - 14.5 knoop

Monohull L - 0 a A- 046 ton V - 19.0 knoop

Met inzethaarheidsarden, gecorrigeerd middels inzetbecerkinaen, kan een ontsrp en/of eeri reeds bestaand vaartuig q1oa1 qetoetst

rden aan:

de (cec..enste) operationele eisen

et (beschikre) budqet

- de (te verwachten) exploitatiekosten

de (rre1ijke) uitwisselbaarheid en inzetbaarheid voor andere doeleinden.

De "inzetbaarheidswaarde" is een instrrent c te korrn tot een obectievere technische en financjee].Jeconanjsche toetsing van scheeDsconcecten aan este1de (aenste) ocerationele eisen.

criteria:

1/3 - 0.35 g op L Zcg)

SLAM - 0.01 kan. op .Iaraaing)

iii: il 12 jj! SWATH vert. veranelling ENKSLSOMP vert. ceronelling 2!l I :

p3.1 2:

1.11 LTh' lili :11 :: :I[ _iI)/1[IhI I f'Ï _II1I Iih1iII1 : ,: .1:1

{jIIu.:

t,

Ii ENKELNOMP

i!I

IiI!i i laa.1.ng

: :

SWATH

27 De hierna voloende fiquur qeeft de inzetha.arheid aan van 2

scheepstypen binnen het qolfmilieu: midden Noordzee (wintermaanden).

Inzetarheid van een rrcnohull en een SWTH

(Bec.)

0 1 2 3

- financial. g.- TAJOEN

lijkheden uit te vooren op

- haalbaarh.jd _{en/ot in het}

studies water gegeven randvoor-waardert - kennia/erv&ring - onderzoeç BELEID DOELSTELLING (EN) MIDOEZ. de taken uit te voeren VAARTUIC OPERATIONELE EISEN STAFXSEN SAS LS STAFE I SEN ONrJERp-P ROC ES

H

-

randvoorwaarden _____ - prioriteiten prioriteiten. financile m.iddelen te stellen rand-voorwearden ontwerp methodiek - compurerproramnia8 28 A-1 52 9-1 9. KEUZE SCHEEPSTYPE

9. 1. Operationele eisen en randvoorwaarden (1) (6)

De operationele eisen kan men anschrijven als het palcket voorwaar-den araan het instrurrent vaartuig dient te voldoen orn qestelde taken, als uitvloeisel van een te voeren beleid, te kuninen

uitvoeren.

De vaststelling dat het middel een vaartuig dient te zijn, speelt zich als regel buiten het gezichtsveld van de ontwerper af.

Deze beslissing bemnvloect echter wel de door de opdrachtgever te formuleren operationele eisen.

Dit proces is schernatisch ergegeven in de voiqende f iquur.

Van beleid tot onts.rpproces

kosten- bat.n

Een vaartuig of een vloot van vaartuigeri is niet rreer dan het

middel/instrument orn de qestelde taken op of in het water te

kunnen uitvoeren

of dit nu het inspecteren van objecten is, het

nerren van boderrinonsters of het assisteren bij calarniteiten.

Een opdrachtgever, of dit nu een overheid of een particuliere

reder is, moet de operationele eisen, waaraan een nieuw vaartuiq

dient te voldoen, vertalen in een pakket eisen.

De

operationele eisen

araan een vaartuig rroet voldoen, dienen te

zijn gebaseerd op:

de uit te voeren taken door het vaartuig;

de condities (water en weer) waaronder deze taken dienen te

worden uitgevoerd;

(iii) de sociale voorwaarden (bijv. werktijden) waarbinrìen deze

taken dienen te worden uitgevoerd; en

iv) de middelen (bijv. apparatuur) welke nodig zijn orn de taken

uit te kunnen voeren.

In de praktijk blij1ct dat een opdrachtgever (reder, beheerder)

zijn eisen en wensen, bewust of oribewust, baseert op de ervaring,

opgedaan met eerder gebouwde vaartuigen en toevallig beschikbare

informatie.

Vaak worden cok eisen, wensen en behoeften gecreëerd door externe

factoren; denk aan het socia l/eonniscF

beleid, politieke

situatie etc.

Dit alles kan het proces belerrrneren dat doorlopen rnoet worden orn

te karen tot een optirnaal middel orn de gestelde taken uit te

voeren.

De 'onts..erper' moet de qeleqertheid krijqen orn het vaartuig te

ont-werten op basis van de gestelde taken en de randvoorarden

waar-binnen deze taken dienen te worden uitgevoerd. Daarbil is van

belang dat de opdrachtgever duidelijk de prioriteit van elke

gestelde eis aangeeft.

De

oçerationele eisen dienen alle wensen en eisen waaraan bet

vaartuig, op basis van de gestelde taken moet voldoen, te

orn-schri j ven.

Bij vorengenoerte randvoorwaarden kan men onderscheid maken tussen

te stellen en gegeven randvoorwaarden.

De

te stellen voorwaarden zijn verbonden c.g. afqeleid van de

operationele eisen en/of qestelde taken.

De gegeven voorwaarden gelden in principe voor elk vaartuiq binnen

een zeker vaargebied.

A-152

9-3

Gegeven raridvoorwaarden:

- vorm en afiretinqen vaargebied (geografische liqqinq)

- soort vaargebied; wind, qolven (qoif spectra), strominq,

ondiep-ten, etc.

- verkeersintensiteit betrokken gebied

- situatie en aantal havens of rede/schuilqebieden binnen het te

bestrijken qebied.

etc.

Te stellen randvoorwaarden:

- veiliqheidsvoorschriften als functie van soort, tyçe en

vaarge-bied

- inzetbaarheidspercentages als functie van taken

- operationele criteria als functie van uit te voeren taken

- frequentie van de uit te voeren taken op het water

- snelheidsopbouw te controleren vloot en/of andere objecten

- vlootopbouw c.q. het aarital vaartuigen

lke kunnen worden

inge-zet (als functie van de taak)

- uitwisselbaarheid/rnulti-inzetbaarheid

etc.

Gesteld dient te worden dat het onderscheid tussen operationele

eisen en randvoorwaarden niet altijd duidelijk is aan te ceven.

Veiliqheidsvoorschriften zijn door de mens bepaald en derhalve aan

te passen, maar bij het onterroces dient men het te beschous.n

als een gegeven raridvoorwaarde.

9.2. Scheepstyn (5)

(17)

(18)

r<orte ornschrijving per scheepstype

i) Deplacernent/ snel deplacennt vaartuig

29 *

Het deplacernentsvaartuig ugt in het lage

snel-heidsgebied (FniIO,4)

De oçartse kracht

rdt ceheel geleverd door de

waterverplaatsiriq. Aet kenmerkt zich door vloeiende lijnen

in het achterschip.

De maximun snelbeid is becrensd door de

golfeerstandstoe-narre. Deze golferstand is maxirnaal bij de pr irnaire htinp in

de .eerstandskrome.

Pet deplacentsvaartuiq kent nauslijks beperkinqen met betrekking tot afmetingert en gewicht.

Pet snelle deplacernentsvaartuig ligt in het overqançsqebied (Fn1 0,4 - 1,0).

In dit qebied nent de hydrostatische lift qeleidelijk af en de hydrodarnische lift qeleidelijk toe.

Pet snelle deplacnentsvaartuig kenmerkt zich door slanke boeg, vlakke bodem met uitgesprokeri kirmn.

Bij dit type vaartuig lopen de lijnen bij het achterschip niet naar elkaar toe, maar zijn veel qestrekter; hierdoor ontstaat er een brede spiegel.

Voor een gegeven scheepsiengte is de erstand zeer gevoelig voor veranderingen in deplacement. Er kunnen vooral g rote

erstandsverschi11en optreden ter plaatse van de primaire hump.

Ret snelle deplacementsvaartuig wordt gebousx met een lenqte tot z&n 100 m en een deplacement van ca. 1000 ton, met een max. sneiheid tot 40 à 50 knoop.

ii) Planerend vaartuig

Pet planerend vaartuig ugt in het hoqe snelheidsqebied

(FNi 1,0).

Pet kenmerkt zich door scherpe kirTrnen, viakke verticalen en een scherp afgesneden spiegel.

romp van een planerend vaartuig wordt in algemeen ont-worpen an de hydrcdynamische lift te optimaliseren, hetgeen in strijd kan zijn met een optirnaal zeegarigsqedraq.

Pet planerende vaartuig vindt men met een lengte tot ca. 30 à 40 m.

Pet snelheidsbereik ugt tussen de 20 en 50 knopen, echter sterk afhankelijk van het golfrnilieu, waarbinnen het vaar-tuig dient te opereren.

Dit scheepstype is door zijn hoge snelheid en zijn noodzake-li jk watercontact au de noodzake-li ft op te rken, zeer qevoelig voor zeegang.

(iii) Draagv1eelboot

Pet gewicht van draagvleugelboten rdt voor de operationele snelheid volledig door een aantal onder water, lift produce-rende vieugels, gedraqen.

Daardoor is de go1ferstand minimaal geworden.

Ee vorrrevinq van de romp rroet zodaniq zijn, dat met het qeinstalleerde vermocen voldoende snelheid kan rden

cemaakt, zodat de draagvleugels voldoende lift kunnen pro-duceren orn het vaartuic uit het water te tillen. Dit houdt tevens in dat het gewicht van dit type vaartuig zeer nauw luistert.

A-152

9-5

Draagvleuqelboten zijn cebouwd met een leriate tot ca. 40 m

en een deplacernent tot 200 tori, met onts..erpsnelheden van 30

tot zo'n 50 knoop.

Bu

dit type vaartuig kan onderscheid gernaakt worden naar

het type draaqvleugels. Twee typen komen voor (oak el

conibinaties), te weten:

- waterlijn doorsnijdende vieuqels

- ondergedornpelde vieugels.

iv) Luchtkussenvaartuiq (ACV) (Air Cushion Vehicle)

Dit type vaartuiq ontleent haar lift aari een luchtkussen wat

een overdruk in stand haudt tussen de scheepsrarip en het

wate roppervla.k.

Bij dit type wordt het lucht.kussen door middel van rondoni

aanzice flexibele rubber skirts vastgehouden, waardoor

deze vaartuiqen, indien zij van luchtschroeven voor hun

voortstuwing zijn voorzien, volledig arnfibisch kunnen

opere ren.

Op viak water kan dit scIepstype een zeer hoge sneiheid

behalen (tot zo' n 60 knoop).

y) Luchtkussenvaartuig SES (Surface Effect Ship)

Dit type ontleent haar lift aan een luchtkussen wat een

overdruk in stand houdt tussen de scheepsromp en het

water-opperviak.

Bij de SES (vaartuiaen) wordt

t luchtkussen aan beide

zijkanten door in het water stekende lange smalle rompen

begrensd en aan de voor- en achterzijde door flexibele

seals. Dit biedt de mogelijkheid voortstuwing middels

(water)schroeven toe te passen.

De koersstabiliteit en manoeuvreerbaarheid van dit type

luchtkusserìvaartuiq is beter dan die van de ACV's, ondat dit

type het late raal contact heeft.

Op viak water kan dit scheeDstype bijzonder hoge sneiheden

behalen; tot 50 à 60 knoop (in de riabije toekanst 100

knoop!).

In zeeqana valt deze hoqe snelheid terug. Niervoor zijn de

luchtkusserthoaqte en de lengte-breedte verhouding

belanrijke pararreters.

Het zeeqanqsqedrag kan echter verbeterd worden middels o..rn.

"ride control" systerren8).

8) Een nieuw systeern is in ontwikkelinq,

het zgn. "Pitch

vi) Catamaran9)

De catamaran bestaat uit tee rornn elke door middel van

een boyen het water geleqen dekconstructie aan elkaar verbonden zijn.

Ret catamaran type wordt al jaren toeqepast.

De catamaran koppelt een groot dekopperviak aan een relatief kleine scheepsiengte.

Naast de slankheidsqraad (relatie tussen lengte en gewicht) heeft de afstand tussen de ranpen g rote invloed op de

erstand als furictie van de sneiheid (interactie van de

qolfsystn vari beide ranpen).

9) De trimaran (vaartuig met drie romn) is buiten beschou-wing qelaten.

(vii) 1O)

Ret "na1l Waterplane Area Twin Hull" ship bestaat uit te diep ondergedompelde torpedo-vormiqe licharnen, lke door middel van slanke kolorrrnen met een vrij haag boyen het water gelegen dekconstructie verbonden zijn.

Door het kleine doorsnijdinqsofxervlak met het water en het eigenlijke vohure dat ver beneden het wateropperviak ugt,

zijn de golfkrachten op bet vaartuiq geringer dan bij vergeli j kbare enkelrornchepen.

De wrijvinq-serstand is door het grotere nat-oppervlaic iets hoqer dan die van een enkelrornp vaartuig; de golferstand is echter lager.

Dit type is niet qeschikt voor grate variaties in belading. De diepang en trirnwijziginen variëren dan narrelijk sterk, wat de gebruiksrrcqelijkheden enigszins beperkt.

Ret zeer grate dekopperviak en het gunstige gedrag in zeeqang zijn kenmerken elke bet vaartuiq oeschikt rnaken voor militaire eri si-militaire toepassingen (patrouille-vaart, helicopter carriers etc.) en passaqiersvervoer. Vooral door zijn quristice zeecanaseicenschappen is het

scheepstype voor de toekornst rrcqeliik concurrerend voor die toepassingen, waar, aezien de operationele anstandigheden,

relatief rote conventionele vaartuigen worden gebruikt, maar bet scheepsvohnne niet nocxzake1ijk q root behoeft te Voor hun langsscheepse stabiliteit hebben deze vaartuigen

el (actief gereqelde) virinen ncxig.

De dieanq en de breedte zijn van dit type vaartuiq qroter dan die van een enkelranp vaartuig bij oeli.jk deplacnent.

10) _{Vergelijkre typen, zoals SSC (Serni-Surerqed Catamaran)} en CAT-SFAI zijn huiten beschouwing aelaten.

bi Q

t( j

I

)(WEF(-1 F.

Iuydi ustat tSCI(

_{hydIotatiscli/}

luydi udynaunlscl( tlLILACtt11Ml uuìbepet ki Lut 1000 toIl

flL1)lE lu Ku ) VIISX al s Lyol E Lw! Fit! 0,4 WLEkSTANL)

¿EEGAHUSUEbtAU EU MANOEUVREERHAARIIE (ii

LAAUVLIMUUEti

weeiitaiìd begt eud dour gOjtweerstajìd ( pt irna I i-e hump)

Zeejai(çsgedtag ts matig. Veel snel-

Iieidsvurlis in

zeeaug . redelxjke uuiauu- Vt eerbaaì heid.

qrootdout yuuìstttje Verliûud my

15 -50, i) , 4 Ful -i , -i) i , (j < Fit 2 5

werstauid uleeoit at

btj lìojere

snellìedeu iii viak watet

als bmj dup1acinr-

sclimp, vers1echttd bi

liogete suelhedeu

wemuuig laadvt,i- mocjen door

cje

-vc1 iyiieid vooz deplacenientvei- andvt.tiìyen

-Itydi odylianimseit tot ca . 200 toui O -50 Ful

10

Fi)

tot

t 4,0

weerscaiìd neunt

steth at blj hoçjei

anelhedeu

siecht zeeqauigsgedt-ag doot slamming. zeer gevoelig voor deplacementvetandet- mugen èfl verandermncj _{van ligging zwaarte- Punt in lengte.}

wemnig laudvt- uìyèu door ge- voelighemd voor deplace- ment verandet- layen.

hydrodyuawlbclu

gebouwd tot M0 toli

[s -i

tot oU

(V

0,5 Vmax

take ott sneiheid) sp -> tot 50

is gevocitgeu

tot ti

= o»i Vuiex

:

depl. vaartuig,

hletduot veci weer- stand door vieugels zeel goed, ouk blj lagere sneihedeit, dankzij R.C.S. systeem. goad uìanoeuvteerbaar

welnmcj iaadvet-iuogen

toy, enkel-

romp

60 à 10, Vgem. over 'hat Kansal"

i 40

u(auwell)ks weet- stand. Heett siech- ter voortstuwmngs- rendement dan SES

elechter als SES

Weinig iaadveiuiogen

toy. enkel-

rOmp

aetodyulauijschi ltydrostattschi)

mn uabije toekouist tot 1000 ton

tot 50 à 60 (100!)

weerstand neemt

niet vecI toe bxj

hoyere anelheden, dus relatmet laag btandstotverbruik. weerstand bij laye snelhedeu als van enkeiromp schip. weerstand "on-cus- limon' athankelijk van ttlm

luchtkussenhoogte bepaall snelheid in zeegang.

off-cushion": gedray

ale catamaran. met R.CS.

goad

zee-ganygediag. (bewegin- gen 20 - 25 % geredu- ceerd) - bewegmngen 2

-3 keer

zo klein ais vergelmjk

bare enkelcomp.

wemnig laadvermogen

_{to.v. enkel-}

romp

htydtostatisch thiydtodyna- 0115cl)) )tydrobtdttSCII

tot ca.

3000 toit

Vmax ais

Ful

i

0,5,

want dan is er de guuìstigste goifweer- stand.

als ml hoyer of

lager is dan 0,5,

dan is de weerstand slechiter als piane- tend vaattuig.

kletn

slingerhoekeuì

en kleine versneliiny

gouLe stamphoeken CII grote versneli muyen en dus matmy zeegangs gedtag. gevoelig voor trim.

wemnly laadvermogeui (t 10

'1.

depiacement

_{toy. enkel-}

_lOilIp

jebouw tot 4000 ton

15 - 35, lagete goitweerstand t.oV.

eukelrOuip Wemnig sneiheids- veriles in zeegang. grote wiijvmngs- werstauid, door groot nat opp. himardoor 5

-10 3.

lanyzamer als enkel romp vaal tuig mn 'li Ai.'

zeer qoed zeegaitys- gedtag (200 ton SWATH vetyelmjkbaai _{met 3000 ton enkel- romp vaattuig)} goed mauioeuvreei- it.i,ii

-weiuilçj iamd- veinloyen door cjrote mnziii-

king pr toil.

o (D 9 1 (D N :i

I-(-t Ç) o e-t-o s s (n Cl) C) rt

VAAI(ILJ 1G'IYL EUKLL.RoMI VAAIe lu i Utu UI<ELFCÚHP VAA(I'LJ I UE11 ( beltit -dt)j j- (elneji t } E

E L I( UMP

VAARTU 1 (;EN planet cud HYLiItUFUI L

(tully bub-

ieijed

[

su r t a.- t, _p1eCifl(J

p1

A (t)

20CC

1000

Deplacerrent als functie vari lenqte en vaartuiqtvpe

(indicatief)

o

20 40

Totaal dekopçervlaic als functie van lenate en vaartuiqtype

(indicatief)

Geïnstalleerd verrrgen als functie van lengte en scheepstype

benodiqd voor een sneTheid vari 25

cioop in v1aJ water

(indicatief)

60

L (m)

L rn)

A-152 9-9

Brandstof capaciteit als functie van lengte, actieradius en

scheetype

(indicatief)

so

o

1000

_{bij 13 kn.}

₍₈₎

1500

_{bij operatloneel profiel}

20 40 acheepsiengte L (m) 60 10% tijd 10 kn 75% tijd 13 kn 15% tijd 19 kn

9.3. Keuze scheepstype (8)

De keuze van het scheepstyçe kan plaatsvinden in de heqinfase van het verervingspres, of het resultaat zijn van een evaluatie/ toetsingsprocedure van een aantal uitgewerkte (voor ) ontrpen. Bepalend hiervoor is de anschrijvinq van het pakket operationele eisen mcl. randvoorcsaarden, de qestelde prioriteiten, de

'hardheid' van de te hanteren operationele- zeeqanqscriteria, de financiele moaelijkheden, maar vooral de beschikbare kennis van eri ervaring mat bijzondere scheepstypen, zoals SES en SWATH.

Voorbeeld

Kwal itatieve vergel! j kirn van ve rschillenie scheepstyçen op basis van een pa.kket ope rationele eisen

- - 3lecht

- - matig

+

- redelijk

- goed

* Noordzee patrouillevaartuig

De vergelijk.ing i o.m. geba8eerd op informatie verkregen uit de openba.re literatuur.

Het overzicht heeft slechts een iridicatieve wearde

31 scheepstype enkel-romp draag-vieugel SWATH SES ejeen a-hoge sneiheid -/+ ++ + +4 minimum sneiheid 4+ - - + sneiheideverlies in zeegang - + 4+ + huipvaartuig

opera-ties

- +/- + + helikopter operaties

-

-

+4 + dekoppe.rvlaic -

-

+4 +4 dekiast 4+

-

- -laad.raaij. capaciteit +

-

-

-Operationele eisen

* b.v. L x B

2J

V,

gecicht/Ladirig X ron

C

dekoppervlak Y & - irizetbaarheid Z Z bij zeegangscriteria a en b

in go1fi1ieu r

SCHEEPST?PEN 32

/

Scheepspararnete r i coefficient * bij

sneiheids-13 Kosten; investering en exploitatie bij operationele levens-duur

-"-- parameter gebied op basis van:

- fysisohe rnogelijkheden - stand rechniek

- veiligheidsvoorschriften - prestariegrenzen

A-152 9-11