In zwaar weer gaat een schip rollen, stampen en schrikken. Woelige baren

Techniek

Wind, golven en een slecht

ontworpen schip maken het

leven op zee ondraaglijk

H

et water beukte dwars door de ramen van de brug op het zesde dek van het schip. De eerste officier en de kapitein werden door de stuurhut geslingerd. Het luxe Duitse cruiseschip MS Bremen kwam begin 2001 in problemen toen het onderweg van Argentinië naar Rio de Janeiro in zwaar weer belandde. De golf die de stuurhut binnenspoelde moet op zijn minst dertig meter hoog zijn geweest. Want zelfs op het helikopterdek wist het water brandblussers kapot te slaan en radarantennes om te knikken. Het zoute water dat het schip i n stroomde veroorzaakte kortsluiting, de apparatuur viel uit en de motor maakte een nood-stop. Het schip was stuurloos en het slingerde van stuurboord naar bakboord over de golven. I n de bar vloog de piano door de lucht. De 137 Duitse, Oostenrijkse en Zwitserse passagiers verzamelden zich zo goed en zo kwaad als het ging met hun zwemvest aan in de eetzaal. Ze stonden doodsangsten uit, vertelt een van hen later in het Duitse blad Der Spiegel Maar het schip bleef overeind. Hoewel flink heen en weer geschud, overleefde iedereen het golfslagbad. De dertig meter hoge golven die de Bremen te pakken kregen, zijn extreem hoog (zie ook het kader 'Monstergolf'). Maar ook als ze niet zo groot zijn, kunnen ze een schip behoorlijk te grazen nemen.

Zeegang

en deining

S

chepen doen het.

Aard-bevingen doen het. Maar vooral wind brengt golven op zee. De wind wekt 2 typen golfvelden op. Wind blaast ter plekke onregelmatige golven in het wateroppervlak. Deze golven heten zeegang. Als de wind gaat liggen of de golven het gebied met wind verlaten, kunnen ze als ze groot genoeg zijn toch blijven bestaan. Deze zogeheten deining staat niet meer onder invloed van wind. De golven die je op zee tegen-komt, zijn altijd de som van deining en zeegang. Daarom zijn golven nooit constant. Ze komen in een soort trein achter elkaar, en groeien en krimpen steeds. Daarom zijn ze lastig in te schatten voor een schipper. Ze kunnen plots opdoemen, of vanuit de verte naderen en toch weer weg zijn als ze bij je aankomen.

Hoe zorgen scheepsbouwers dat een schip er zo min mogelijk last van heeft?

• Beweging maakt ziek

'Alle schepen zijn i n principe een speelbal van de zee', legt ingenieur

Reint Dallinga van Marin (Mari-tiem Research Instituut Neder-land) i n Wagenlngen uit. Want de zee is nooit spiegelglad. Afhanke-lijk van de hoogte van de golven zal een schip in meer of mindere mate bewegen. Dat kan op zes manieren (zie de figuren op pagina 85). Enige beweging is normaal.

Maar als de golven zo hoog en ruig worden dat ze breken of omslaan, dan moet een schip over of door de golfslag heen zien te varen. Dat kan grote bewegingen en onge-wenste krachten opleveren. 'Als je i n een lange rechte gang i n een groot schip staat, kan het schip zo buigen datje het eind van de gang

86 {p^TgjJn7/?ni7"|

I

n een storm kunnen scheepsladingen gaan schuiven. Volgens de World Shipping Council vallen jaarlijks zo'n 675 containers van schepen af. Dat is slechts 0,0005 procent van de ongeveer 100 miljoen containers die jaarlijks internationaal over zee getransporteerd worden. Een deel van de verloren lading zinkt naar de bodem, een deel blijft dobberen en een deel spoelt aan. Vooral de stranden van de Waddeneilanden raken nog wel eens bevuild met verloren scheepslading. Zo wemelde het in november 2007 van de bananen op de stranden van Terschelling en Ameland. In 2009 spoelden op Ameland printers en andere computerapparatuur, speelgoed, fietsonderdelen en snoepgoed aan. In beide gevallen waren de goederen afkomstig van containerschepen die een deel van hun lading kwijtraakten dooreen storm op de Noordzee. In 2011 verloren schepen in de Noordzee behalve een aantal containers onder meer 2 stacaravans, houtpakketten en een 52 meter hoge containerkraan.

niet meer leunt zien', zegt Dallinga. 'Dat hoeft niet per definitie een probleem te zijn. Een schip is erop gebouwd om dit soort bewegingen aan te kunnen. Het staal waar een schip meestal van gemaakt is, kan heel wat hebben.' Maar het is niet echt comfortabel. Het schip, de bemanning en passagiers hebben het meeste last van een shngerend en stampend schip. Als het slingert of rolt, draait het schip om zijn lengte-as van links naar rechts. Het stampen kun je vergelijken met de beweging van een hobbel-paard. Een schip wiegt dan van voren naar achteren. 'De passa-giers op een cruiseschip worden daar onrustig en vermoeid van', zegt Dallinga. 'Ook kunnen deze bewegingen je behoorlijk zeeziek maken (zie het kader 'Ziek van zee'). E n het beperkt je mobiliteit. Je hebt grote moeite met de trap oplopen. Een kopje koffie vast-houden is al lastig. De lading kan verschuiven en containers kunnen zelfs overboord vallen. En in het

W

ie geen zin lieeft om over de zee te scliommelen, l<an maar beter een zo groot mogelijl< sctiip l<iezen. IVIS Allure of the Seas van het Amerikaanse Royal Caribbean is dan een goede keus. Met zijn lengte van 362 meter is de Allure het grootste passagiersschip dat ooit werd gebouwd. Het schip is net iets groter dan zijn gelijktijdig gebouwde tweelingbroer MS Oasis of the Seas. De zeereus heeft in totaal 2 3 8 4 bemanningsleden die zich kunnen ontfermen over 6318 passagiers die in 2706 hutten verblijven. Al die passagiers moeten natuurlijk wel vermaakt worden met onder andere 4 zwembaden en 10 jacuzzi's, een spa, een theater, winkels, 2 klimmuren, restaurants, bars, een basketbalveld en een ijsbaan. Wie juist even tot rust wil komen, kan een rondje door het park lopen waarin maar liefst 12.175 planten staan. Dit alles verplaatst zich met een snelheid van 4 0 kilometer per uur over zee.

houten plankje waar een touw aan vastzat. Deze zogeheten 'log' werd vanaf begin 16de eeuw gebruikt. De plank met touw werd overboord gegooid. Terwijl het schip verder voer, bleef de plank ongeveer op dezelfde plek liggen en het touw rolde af. Door te meten hoeveel touw in een bepaalde tijd afrolde, kon de snelheid van het schip worden bepaald. Om het opmeten van het touw wat makkelijker te maken, werden op vaste afstanden steeds

nopen in het touw gelegd, m precies te zijn om de 14,4 leter. De tijd werd opgemeten met een zandloper die er 2 8 seconden over deed om het zand van de ene naar de andere

ant te laten lopen. Zo kreeg de snelheid in knopen. Een snelheid van 1 knoop is 14,4 meter per 28 seconden, oftewel 1,85 kilometer per uur. Met behulp van deze snelheidsmetingen en de gevaren koers kon de echte zeeman zijn positie bepalen.

ergste geval belandt het complete schip op zijn kant.'

t Golf geselt schip

Het stampen kan zelfs zo heftig zijn dat de voorkant van het schip uit de golven komt en een vrije val naar beneden maakt. Het schip knalt dan keihard op het water. Dallinga: 'Vergelijk het met een bommetje in het zwembad.' D i t zogeheten 'slammen' veroorzaakt een schok door het hele schip. Hierdoor kan de hele romp lang-durig gaan trillen. Ook dat voeh niet prettig. Dit getril kan de romp uiteindelijk zo verzwakken dat hij niet meer bestand is tegen grote krachten. Dat gebeurde het vracht-schip MSC Napoli op 18 januari 2007. I n een storm i n het Kanaal scheurde door het getril en gebeuk de zijkant van de romp. Gelukkig kon de bemanning met

reddings-boten ontkomen. Dit slammen eist niet alleen erg veel van het schip, maar ook van alle mensen aan boord. 'Ze krijgen te maken met enorme versnellingen', vertelt Lex Keuning, hoofddocent Scheeps-bouwkunde en Maritieme Tech-niek aan de T U Delft. Daardoor stuiter je als het ware tussen de bodem en het dak van het schip /heen en weer. Dat maakt het leven

aan boord ondraaglijk. Keuning: 'Op een fout ontworpen schip kan je lichaam te maken krijgen met tot wel tien keer de zwaartekracht-versneUing.' Dan zijn de krachten die op je lichaam werken tien keer groter dan normaal. 'En dat kan absoluut desastreus zijn', zo weet Keuning maar al te goed uit eigen ervaring. Om de versnellingen en de bewegingen van een schip te doorgronden deed hij in de jaren tachtig metingen aan boord van

snelle schepen. Bij een van die experimenten maakte het schip een enorme klap, net op het moment dat Keuning stond. 'Er kwam een golf, een klap en mijn beide knieën waren verbrijzeld.'

t Vinnen houden rustig

'Aan de meeste bewegingen kun je niet veel doen', vertelt Dallinga van Marin. 'Behalve dan het schip groter te maken.' Een groter schip beweegt minder omdat de golven dan relatief kleiner worden. Maar aan het slingeren of rollen van een schip is nog wat anders te doen. Veel schepen zijn uitgerust met zogenoemde 'kimkielen'. Dat zijn veertig tot vijftig centimeter lange platen van staal die als een soort visvinnen schuin onder het schip zitten. Deze platen bieden weerstand i n de rolrichting van het schip. Sinds het begin van de twintigste eeuw worden de meeste schepen uitgerust met deze kielen. Ze zijn relatief goedkoop en ze kunnen het rollen van het schip tot 35 procent verminderen. Dat

Techniek

jWeteeiLbïjlboeg^

golven, maar snijd je er dwars doorheen

• scheelt een stuk. Dallinga: 'Maar

op passagiersschepen is dat nog niet genoeg. Daar is meer nodig. Want de rederijen willen natuur-lijk wel omzet aan de bar. Het schip moet niet zo hevig slingeren dat iedereen in bed bhjft liggen.' Daarom zijn veel cruiseschepen met twee zogeheten 'stabihsatie-vinnen' uitgerust. I n tegenstelling tot kimkielen zitten die niet aan de romp vast, maar worden ze onder de waterlijn vanuit de romp naar buiten geschoven als de zee ruw wordt. Ze meten de sUngerende beweging van het schip en weten dan precies in wat voor stand ze moeten gaan staan. Onder ideale omstandigheden kunnen dit soort vinnen de rolbeweging tot negen-tig procent dempen. Daarnaast zijn schepen soms uitgerust met antislingertanks. Dat zijn tanks met water die over de breedte van een schip in de romp zitten. Het water i n de tanks schudt door het slingeren van het schip heen en weer. Maar dan in de tegengestelde richting als de slingerbewegingen van het schip zelf. Dat komt door-dat tussenschotjes in de tanks de stroming van het water vertragen. Die tegengestelde waterbeweging

zorgt ervoor dat het schip minder over de golven rolt.

• Boeg snijdt golf

Deze maatregelen werken helaas niet tegen stampen. Een schipper probeert daarom het stampen en slammen zoveel mogelijk onder controle te houden door snelheid te verminderen. Want hoe harder het schip vaart, hoe meer golven het per seconde tegenkomt en hoe heftiger de bewegingen aan boord zullen uitpakken. Maar snelheid verminderen is niet altijd handig. Als je op een patrouilleboot zit en iemand achtervolgt, of als je met je reddingsboot onderweg bent om een drenkehng te redden, is lang-zaam varen geen goede oplossing. Daarom bedacht Keuning voor snelle schepen een scheepsmodel dat snel kan varen en toch een stuk minder last heeft van golven.

Monstergolf

De door Keuning ontworpen bijl-boeg botst niet op de golven, maar hij snijdt er dwars doorheen. 'Met een bijlboeg kun je tegen golven invaren, die je met een normaal schip niet kunt nemen', zegt hij. Een bijlboegschip is wat langer en relatief smaller dan een conventi-oneel schip en het heeft een veel scherpere boeg met een wat onge-bruikelijke vorm. De bodem van zo'n schip loopt aan de voorkant niet schuin naar boven, maar naar beneden. Daardoor is deze boeg het diepste punt van het schip. Als een golf de voorkant van het schip omhoog tih, komt deze voorkant door de lange bijlboeg niet hele-maal uit het water. Het gevolg is dat hij er ook niet op kan terug-slaan. Ontwerper Keuning: 'Zo'n bijlboeg kun je in principe op elk schip bouwen dat last heeft van slammen.'

G

olven van 30 meter hoog die schepen verzwelgen? Lang werden dit soort verhalen afgedaan als sterke zeemanspraat. Maar alles wijst erop dat dit soort monstergolven echt bestaan. Uit de radargegevens van booreilanden blijkt hoe hoog de golven zijn die langskomen. Zo werd het Draupnerplatform bij Noor-wegen op 1 januari 1995 geramd door een golf van 26 meter, terwijl de golven daaromheen maar zo'n 12 meter waren. Hoe vaak deze huizenhoge golven zich laten zien? De ruimtevaartorganisatie ESA hield in 2001 met 2 satellieten 3 weken lang alle oceanen in de gaten. In die tijd ontdekten ze liefst 10 golven van meer dan 25 meter. Onderzoekers van onder meer de Universiteit van Turijn toonden in 2011 aan dat zulke golven kunnen ontstaan op de plek waar 2 golf-stromen tegen elkaar aanbotsen. Daarom komen ze vooral voor in gebieden waar sterke stromingen staan, zoals in de Atlantische Oceaan.

Ziek van ze

M

isselijkheid, zweten en overgeven. Op een schip kun je behoorlijk ziek worden. 'Dat komt omdat je brein tegen-strijdige informatie krijgt over de bewegingen van je lichaam ten opzichte van de aarde', legt bewegingsziekte-expert Jelte Bos van TNO uit. Boosdoeners zijn je evenwichtsorgaan en je ogen. Als je benedendeks zit, voelt je evenwichtsorgaan dat het schip beweegt. Maar omdat het interieur niet meebeweegt, ontkennen je ogen die beweging als het ware. En dat is wat je misselijk maakt. Gelukkig kun je er wel iets aan doen. Bos: 'Het helpt om naar de horizon

te kijken. Dan zie je dat je beweegt. Als je echt niets anders meer kunt dan op bed liggen, kies dan een plek aan boord die ongeveer 1/3 vanaf de achterkant van het schip ligt. Dat is het zwaartepunt van het schip. Op die plek zal het schip het minste bewegen.'

Toch zullen passagiers op ruwe zee nooit hele-maal van het geschok en het geschommel zijn verlost. Monstergolven kun je nu eenmaal niet beteugelen. Stabili-satoren en de juiste scheepsvorm verzachten de zwaarste klappen en de grootste versneUingen, maar zullen de bewegingen nooit voor honderd procent kunnen dempen. Keuning: 'Als je gevoelig voor zee-ziekte bent, blijft het in een ruwe zee evengoed geen feest.' •

elly.posthumus@quest.nl

0 M' l l l l l ' l i | | i ' i l l l l M

tlnyurl.com/rulgecruise: filmpje van binnenin het cruiseschip P&O Pacific Sun dat in 2008 voor de kust van Nieuw-Zeeland in zwaar weer terechtkomt,

tinyurl.com/golvenopzee: over het ontstaan van golven op zee.