I. REDERSEISEN MET BETREKKING TOT HET MODERNE LIJN-VRACHTSCHIP door H. HARINCK
II. THE PRACTICAL APPLICATION OF ECONOMICS TO MERCHANT SHIP DESIGN by HARRY BENFORD
III. HET SCHEEPSONTWERP, ALGEMEEN door prof. ir. H. E. JAEGER
IV. HET ONTWERP VAN DE MACHINALE SCHEEPSHUISHOUDING VOOR HET SNELLE LUN-VRACHTSCHIP, DE TANKER EN DE BULKCARRIER
door prof. ir. W. VINKE
V. HYDRODYNAMICA EN SCHEEPSONTWERP door dr. ir. L. VAN WIJNGAARDEN
VI. DE KEUZE VAN DE VOORTSTUWER door prof. dr. ir. J. D. VAN MANEN
VII. HET GEDRAG VAN EEN SCHIP IN ZEEGANG door prof. ir. J. GERRITSMA
VIII. SCHEEPSTRILLINGEN door prof. dr. ir. J. J. KOCH
IX. EISEN, GESTELD AAN DE WERFINRICHT1NG, MODERNEPRODUKTIEMETHODEN door ir. C. J. Schuit
X. CORROSIE, HUIDVERVEN door ir. H. C. EKAMA
XI. AUTOMATION by A. C. JONES
XII. PROBLEMATIEK VAN DE MECHANISATIE VAN OVERSLAG VAN GOEDEREN door prof. ir. G. PRINS
Delft University of Technology
Ship Hydromechanics laboratory
Library
Mekelweg 2
26282 CD Delft
Phone: +31 (0)15 2786873 E-mail: p.w.deheer@tudelft.n1VAKANTIELEERGANG WERKTUIG- EN
SCHEEPSBOUW 1965
011411111
HET MODERNE KOOPVAARDIJSCHIP
Summary: Shipowners' indications regarding design of a liner. As an introduction to the lectures, the author gives some reflections on the principal data shipowners must decide upon before the design stage of a cargo liner. Attention is paid to
the modern trends in deadweight and cubic capacity, speed, lay-out of the holds, cargo gear, passenger accommodation
and special cargo.
An increase of the deadweight capacity is not to be ex-pected until harbourfacilities are improved.
The author doubts the economy of a further increase in speed in view of the long periods liners spend in port.
Nowadays it is the ever increasing costs of labour in ship-operation as well as in loading and discharging which focuses the attention of shipowners mainly on shipautomation and modern cargo handling methods, such as pre-slinging, pallet-izing and containerization.
Mag ik beginnen met de enigszins afgezaagde aanloop, dat ik de uitnodiging om hier vandaag voor u een lezing te houden met veel tegenstribbelen en grote schroom heb aangenomen.
Het leek mij nl. nogal een moeilijke opgave om als leek op technisch gebied voor een zo deskundig
gezel-schap als het uwe te praten over een onderwerp, dat
naast economische toch vele technische facetten heeft en dan bovendien nog te voldoen aan de verwachting dat ik misschien jets nieuws te vertellen zou hebben.
Wat dit laatste betreft moet ik u bij voorbaat teleur-stellen. Ik zal niet verder kunnen komen dan een in-ventarisatie van de punten, die een reder hij het uitwerken van de plannen voor een nieuw schip voor ogen staan. Toch heb ik tenslotte de uitnodiging zelfs met enig enthousiasme aangenomen, omdat ik wel begrijp dat een
dergelijke inventarisatie nuttig kan zijn als aanloop voor uw verdere discussies en ook dat het misschien wel eens goed is, dat u hoort hoe men bij de rederijen binnens-kamers over een nieuw scheepsontwerp spreekt en denkt.
Uiteraard voor zover u niet reeds uit
hoofde van uwberoep bij deze interne besprekingen betrokken bent.
Vakantieleergang Werktuig-
en Scheepsbouw te Delft 1965
Het moderne koopvaardijschip.
I. Rederseisen met betrekking tot het moderne lijnvrachtschip
door H. Harinck, directeur N.V. Vereenigde Nederlandsche Scheepvaartmaatschappij
1k heb met opzet het woord `rederseisen' nog niet ge-noemd, omdat ik deze benaming eigenlijk niet helemaal juist vi. Het klinkt een beetje eigenwijs en de reders weten wel dat zij in hun verlangen naar een voor hun trade zo economisch mogelijk schip nu eenmaal aan technische grenzen zijn gebonden en zelfs weten zij ook, dat het economisch gezien in vele gevallen aanbeveling verdient om de teettnische mogelijkheden niet volledig te
benutten.
Missehien niet in het allereerste stadium, doch al spoedig nemen aan de gesprekken binnenskamers vanzelfsprekend ook de technische adviseurs deel, zowel op het gebied van scheepsbouw als van machinebouw, terwijI bovendien ook de adviezen van nautische en technische scheepspraktijk-mensen niet gemist kunnen worden. Ook zal in vele ge-vallen en ik mag wel zeggen in steeds toenemende mate van de adviezen van onze research-instituten (T.N.O. en het Scheepsbouwkundig Proefstation in Wageningen)
ge-bruik worden gemaakt.
En zo komt althans bij een rederij, die intern een eigen ontwerp maakt op papier een schip tot stand, waarin de wensen van de reders op een technisch èn economisch verantwoord niveau
Daarna gaan de aanvragen en de bestekken naar de werven en dan zou men inderdaad van rederseisen kunnen spreken, indien althans van de werf wordt verwacht, dat zij het schip overeenkomstig de wensen dat is dan wat vriendelijker gezegd doch zo u wilt 'conform de eisen' van de reders zal gaan bouwen. Wij vragen ons echter af en het is iets wat ons de laatste tijd nogal bezig houdt of een overleg over de bestekeisen met de werven, die een offerte zullen gaan uitbrengen daarbij een wissel trekkende op hun grate ervaring niet toch tot een goed-koper schip kan leiden, zonder dat aan de technische eisen afbreuk wordt gedaan. Het verder uitwerken in details en afwerken van het schip gebeurt vanzelfsprekend in nauwe samenwerking tussen de technici van de rederij en van de werf die het schip tenslotte bouwt.
Uw vakantieleergang behandelt 'het moderne koopvaardij-schip', waaronder dan vallen het snelle vrachtschip, tanker en de bulkcarrier.
U wilt mij wel toestaan, dat ik mij in mijn voordracht in het bijzonder bezig houd met het moderne snelle
lijn-vrachtschip.
Veel van wat ik ten aanzien van dit type schip in
Nederland met zijn overwegende lijnvaart van grote be-tekenis zal opmerken, slaat trouwens ook op de andere typen schepen, al zijn er vanzelfsprekend verschillen.
Als ik nu kom tot een beschouwing van de verschillende wensen of eisen, die de reders door het hoofd spelen als zij met nieuwbouwplannen rondlopen, dan kan het niet anders of economische overwegingen spelen hierbij de hoofdrol. Dit moet natuurlijk altijd zo zijn, doch het is niet toevallig dat nu meer dan ooit zo'n grote aandacht aan de efficiency van het schip en van het scheepvaart-bedrijf in het algemeen wordt besteed.
Een overschot aan tonnage, hetwelk een druk op het vrachtenniveau uitoefent, stijgende kosten vooral in de loonsector en daarnaast nog een krappe arbeidsmarkt dwingen tot een steeds verdergaande efficiency en in het bijzonder tot het zoeken naar wegen om het werk, dat gedaan moet worden, met zo min mogelijk mankracht te doen.
Bij de eerste aanloop voor een nieuw schip zal de reder aan zijn technische staf de volgende conventionele hoofd-lijnen kenbaar maken:
verlangde rdraagvermogen en inhoud, met daarbij de hoofdafmetingen, zoals lengte 'over all' en maximum diepgang;
snelheid;
ruimindeling, afmetingen luiken, laadgerei en zwaar laadgerei;
passagiersaccommodatie;
dieptanks, chemicaliën-tanks, koel- en vrieskamers. Dit is dus de eerste aanloop. Hierbij spreekt het vanzelf dat de technische staf, die thans aan de uitwerking gaat beginnen,
in haar uitwerking op alle punten al
direct streeft naar een zo efficiat en economisch mogelijk schip. Dit is een stilzwijgende vuistregel. Aan de hand van de genoemde hoofdlijnen zal ik nu wat dieper op de ver-schillende punten ingaan.De capaciteit van het schip draagvermogen en inhoud en daarbij ook de gewenste verhouding tussen wicirt en maat za1 de reder in hoofdzaak op grond van zijn ervaring vaststellen. Ervaring getoetst aan interne bereke-ningen en de wetenschap in welke trade of trades het nieuwe schip zal worden ingezet, maken het mogelijk de gewenste capaciteit van het schip te benaderen en als
uitgangspunt vast te stellen.
Deze ervaring heeft voor lijnschepen in de grote vaart internationaal geleid tot een capaciteit van maximaal 10 000 à 13 000 ton (dvm.) resp. 500 000 à 650 000 ft3.
De drang naar steeds grotere schepen, die wij bij tankers en bulkcarriers waarnemen, zien wij bij het lijnvrachtschip niet, althans nog niet.
De reden is, dat ook van een lijnvrachtschip nueenmaal wordt verwacht dat het zijn lading overwegend
stuk-goed zo snel mogelijk naar de plaats van bestemming
brengt en daar de lijnrederijen in het algemeen meerdere laad- en loshavens bedienen en het laden en lossen van de lading nu eenmaal veel tijd vergen, is het vooralsnog niet economisch om de schepen groter te maken. Grotere
schepen met dus meer lading brengen bij de bestaande havenomstandigheden en havenoutillages onherroepelijk meer havendagen en dus een langere reisduur mede. Dit is iets wat de afscheper niet graag ziet en wat trouwens ook niet in het belang van de redor zelf is. Immers, de bedoeling is toch dat het schip, waarin tenslotte een groot kapitaal is geinvesteerd, zoveel mogelijk vaart, dus 'ver-voert' tenslotte de primaire taak en zo min mogelijk
stilligt.
Momenteel is het zo, dat een schip op de grote lijnvaart per jaar ruwweg en dan ben ik nog aan de optimistische kant slechts de helft van zijn tijd op zee is en de andere helft binnenligt.
1k behoef u niet te zeggen, dat dit in ons streven naar efficiency een probleem van de eerste orde is, waar ik straks nog nader op terugkom.
Op de korte trajecten ziet u overwegend kleine schepen,
die een snelle turn-round kunnen hebben en voor de
middel-lange trajecten schepen van 4000 à 5000 ton, hoe-wel hier met het oog op de stijgende scheepsexploitatie-kosten een tendens naar grotere schepen merkbaar is. Voor de grote lijnvaart ligt zoals gezegd de grens momenteel rond 10 000 à. 13 000 ton (dvm), welke grens vanzelfsprekend niet alleen bepaald wordt door de ge-noemde economische overwegingen, doch mede door
natuurlijke grenzen, die de aan te lopen havens stellen t.a.v. bijv. diepgang en lengte schip.
De hiervoren genoemde grens is uiteraard niet absoluut en het is zeker niet uitgesloten dat ook de schepen in de grote lijnvaart maar dan in de vermoedelijk toch wel verre toekomst in hun grootte een groei zullen gaan vertonen. De exploitatiekosten van een groter schip zullen per ton te vervoeren lading nu eenmaal lager zijn dan die van een schip van kleiner formaat. U ziet dit ook bij de tankers en bulkcarriers. Het is dus aantrekkelijk, doch eerst dan als de havenoutillage en in het bijzonder de laad- en losfaciliteiten in de verschillende havens zodanig verbeterd worden, dat het aantal ligdagen niet méér, doch minder wordt.
Ik kom thans tot het tweede punt, nl. de snelheid, welke een redor aan zijn nieuwe schip zal willen geven. Op dit gebied hebben wij de laatste jaren nogal een spectaculaire ontwikkeling medegemaakt.
Gold enkele jaren geleden een
15 à
16-mijls schip als een snel vrachtschip, vandaag de dag is hiervan eerst sprake als het schip rond de 20' loopt.Nu meen ik, dat de wens naar steeds snellere vracht-schepen de laatste tijd wat is geluwd. De reders beseffen, dat het opvoeren van de snelheid niet alleen een grotere kapitaalsinvestering meebrengt, doch ook dat de brandstof-rekening belangrijk hoger wordt. Bovendien zal, wil men van het meerdere vermogen het voile rendement trekken, het schip langer en scherper moeten worden en vooreen vlotte ladingbehandeling is dit laatste niet zo wenselijk.
Een snelheidsvermeerdering van 15 à 16' naar 19 à 20' is natuurlijk zeer belangrijk en betekent VOOT de langere zeetrajecten ook een aantrekkelijke tijdwinst. Wij weten echter wat het kost om een schip bijv. nog een mijI of zelfs een gedeelte van een mijl meer snelheid te geven en hoe weinig die groteresnelheid de duur van de rond-reis bekort.
Het is voor de reder niet zo moeilijk om een redelijk betrouwbare taxatie te maken van de meerdere kosten,
Diversen a< 15°/e 4% Commissies, 91/2% Claims 1 2 Overhead Assurantie Havenkosten Fig. 1.
die een bepaalde snelheidsvergroting meebrengt en daar-tegenover de tijdwinst, in geld uitgedrukt, te stellen.
Deze eenvoudige berekening zal dan leren, dat het nog verder opvoeren van de snelheid financieel geen voordelige zaak is. Doch zo eenvoudig ligt het niet. Wij moeten mee in de concurrentiestrijd en als een concurrent het op een bepaalde lijn dienstig acht de snelheid van zijn schip op te voeren en daarmede op overdreven wijze reclame maakt, dan blijft er dikwijls geen andere weg over dan in deze wedloop mede te doen. De afscheper zal orn
welke reden dan ook aan het schip dat als het snelste wordt geadverteerd nu eenmaal een zekere voorkeur geven, ook al is de uiteindelijke tijdwinst gering. Ik heb u verteld, dat een lijnschip ongeveer de helft van de reisduur in een haven ligt en het is duidelijk dat de tijdwinst door hogere snelheid alleen maar op de zeedagen kan worden behaald. Een zekere zelfbeheersing op het punt van de snelheid is bij de reders dan ook gewenst, opdat zij elkaar niet tot een snelheidswedloop verlokken, waarvan de tijdwinst niet opweegt tegen de financiële offers.
Ik moet hieraan toevoegen, dat er omstandigheden zijn, waaronder het min of meer belangrijk opvoeren van de snelheid door de reder wel economisch verantwoord kan
zijn. Bijv. in het geval dat een reder een aantal schepen wil laten bouwen voor een bepaalde lijn en hij door het opvoeren van de snelheid, al dan niet gecombineerd met rationalisatie-maatregelen, kans ziet met behoud van de frequentie van de afvaarten een schip uit te sparen. Het
is
duidelijk dat er dan winst in kan zitten. Ook voor
gespecialiseerde schepen, die slechts weinig havens be-dienen en een gering aantal dagen nodig hebben voor laden en lossen, kan een versnelling financieel verantwoord zijn. Ik zou willen concluderen dat de laatste jaren de vooruit-gang in snelheid belangrijk is geweest en zowel voor de ladingbelanghebbenden als voor de reders een winstpunt. Ik meen echter, dat voor het moment min of meer een grens is bereikt, zo niet in technische dan toch wel in economische zin. Ik ben mij er hierbij van bewust, dat
techniek niet stilstaat en dat de voortstuwing van het schip nog volop in ontwikkeling is. Wat de reders als ideaal wensen, is een voortstuwingsinstallatie, die een zekere
snelheid waarborgt, (loch zo min mogelijk ruimte vraagt. Afschriiving 91/2% Br andstof SmeerolIe 7°/o 7°/o Laadloskosten 25°/e 17°/o / Gages, Socjale lasten, Voeding
\ Rep Onderh Survey
zuinig is in brandstofverbruik, .betrouwbaar is, weinig onderhoud vergt, een zo klein mogelijke machinekamer-bezetting nodig maakt en een zo laag mogelijke kapitaals-investering meebrengt.
Hierbij ga ik dan nog maar even voorbij aan de secon-daire wensen, zoals het beperken van geluidshinder en
trillingen tot een aanvaardbaar rniveau.
Wij zien ook een voortschrijdende ontwikkeling in de scheepsvorm, waarbij ik dan in het bijzonder denk aan de
bulbsteven. Naar het zich laat aanzien, zal deze
ont-wikkeling in de scheepsvorm vooral voor de grotere vermogens tot een niet onbelangrijke besparing op de brandstof leiden, dan wel tot een verhoging van de snel-heid zonder dat het extra brandstof kost.
Hierbij zou ik de kanttekening willen maken, dat de reder in vele gevallen bereid zal zijn om niet de optimale snelheid uit het beschikbare vermogen te halen als door een aanpassing van de hoofdafmetingen en de lijnen van het schip, de blokcoëfficiënt wat kan worden verhoogd. In ieder geval kunt u ervan overtuigd zijn, dat de reders met grote belangstelling de ontwikkeling van de voort-stuwing en van de scheepsvormen volgen. Een ontwikke-ling. waaraan in nauwe samenwerking tussen de technici van de reders, werven en research-instituten met grote voortvarendheid wordt gewerkt. Dit in het kort wat de snelheid betreft.
Als derde hoofdlijn noemde ik de ruimindeling, afmetingen van de ruimen en het laadgerei, dus al datgene dat voor de lading en de behandeling daarvan is bestemd. Hiermede kom ik dan op een terrein. dat op het ogenblik bij de
lijnrederijen in het middelpunt der belangstelling staat. Bij het ,ontwerpen van een nieuw schip zijner natuurlijk vele problemen, die de voile aandacht vragen, doch het is nu eenmaal zo dat er altijd wel een bepaald punt is, dat meestal om economische redenen de meeste aandacht krijgt. Het is bijv. nog maar heel kort geleden, dat de snelheid en de voortstuwing in het algemeen bij de meeste reders op de bovenste plank lagen. lk heb echter zoëven reeds opgemerkt, dat wij op dit punt een zekere grens menen te hebben bereikt of in ieder geval dicht naderen. Natuurlijk blijven wij in hoge mate geinteresseerd in de mogelijkheden van bijv. de bulbsteven. Een besparing van zeg 10 a 20 % op de brandstofrekening van een schip
is een welkome kostenvermindering. Bij een mij goed
bekende lijnrederij bedragen de brandstofkosten per jaar ruwweg 18 miljoen gulden. U kunt dus uitrekenen wat een bulbsteven, toegepast op de gehele vloot van de maat-schappij, aan kostenbesparing zou kunnen geven.
Bij diezelfde rederij bedragen de laad- en loskosten per jaar echter globaal 65 miljoen gulden, met de vervelende tendens dat deze kosten steeds maar stijgen, omdat over de gehele wereld elke loonronde in de haven direct wordt doorberekend aan de rederijen, terwijl bovendien de werk-prestaties er in het algemeen niet op vooruitgaan. Hierbij komt nog en dat is een heel belangrijk punt dat met het laden en het lossen vele dagen zijn gemoeid, waarop belangrijk bespaard moet kunnen worden.
U zult dan ook wel begrijpen, dat in het noodzakelijke streven naar een zo efficiënt mogelijke bedrijfsvoering alles wat met de ladingbehandeling te maken heeft niet alleen tijdens de exploitatie van het schip, doch ook in het bijzonder bij het ontwerpen van het schip grote aandacht verdient en op het ogenblik ook in hoge mate krijgt.
In welke richting denkt nu de reder op dit punt bij het ontwerpen van een nieuw schip? Hij is in de eerste plaats gelnteresseerd in zo vierkant mogelijke laadruimten, dus zo min mogelijk schuine zijden en zo min mogelijk hoeken en gaten. Dit streven botst met de wens naar hoge snelheden, omdat dit laatste nu eenmaal een langer en scherper schip betekent. Zoals op zo vele gebieden zal ook hier een compromis gesloten moeten worden. De ervaring heeft echter wel geleerd, dat wij de laatste tijd, wat de blokcoëfficiënt betreft, er op achteruit zijn gegaan, daar deze steeds kleiner geworden is.
In de tweede plaats wenst de reder, dat de lading zo min mogelijk onderdeks verwerkt behoeft te worden, m.a.w. in de ruimen moet zo min mogelijk horizontaal transport en moeizaam opstuwen nodig zijn. Hij zal dus met zorg de grootte van de luikopeningen moeten bepalen, waarbij natuurlijk de vraag naar voldoende tussendek-oppervlak en ruimte voor deklading mede een rol speelt. Ook hier zal een compromis gezocht moeten worden.
De wenselijkheid om de lading zo snel mogelijk en met zo min mogelijk manipulaties op haar plaats te krijgen heeft de laatste tijd geleid tot een nieuwe ontwikkeling,
nl. tot het schip met op enkele ruimen meerdere
luik-openingen naast elkaar.
Enkele buitenlandse schepen, die aldus zijn uitgerust, zijn reeds in de vaart en ook in de Nederlandse lijnvaart zult u binnen niet al te lange tijd het type 'open' schip zien verschijnen. Ervaring met dergelijke schepen hebben wij in Nederland nog niet en in de komende jaren zal de
praktijk moeten uitwijzen of deze schepen inderdaad vol-ledig aan de verwachtingen voldoen; of men twee dan wel drie of meer ruimen open moet maken en of men twee of drie ruimopeningen in de breedte zal aanbrengen. Dit kan natuurlijk voor iedere lijn verschillend liggen. Open schepen betekenen een beperking in de mogelijkheden van deklading. Wil men deze rnogelijkheden niet te veel opofferen. dan zal men eerder geneigd zijn 2 ruimen 'open' te maken en niet 3.
Verder is men in verschillende havens verplicht voor het laden en lossen walkranen te gebruiken. In dat geval
moet men zich er dus van vergewissen of deze walkranen ver genoeg reiken om de verst afgelegen ruimopeningen te kunnen bedienen.
De reders die de voordelen tegen de nadelen af-wegend tot het bouwen van een open schip besluiten, menen hiermede de mogelijkheid te hebben geopend de lading in één manipulatie op de gewenste plaats in het ruim te kunnen krijgen. Hiermede zijn wij er natuurlijk nog niet, omdat, om deze manipulatie tekunnen uitvoeren, ook het meest geschikte laadgerei aan boord moet zijn.
De traditionele laadbomen voldoen niet aan deze eis. Wat dan wel?
Ideaal zou natuurlijk zijn as het schip het helemaal zonder eigen laadgerei zou kunnen stellen en het laden en lossen van de lading geheel door de wal zou kunnen geschieden. Dit zou inderdaad de beste oplossing zijn, omdat de walapparatuur veel intensiever en daardoor ook
economischer zou kunnen worden gebruikt dan
het scheepslaadgerei, dat alleen maw- in de havens in actie komt en gedurende de vaart geen enkel nut afwerpt enalleen maar onderhoud vraagt.
Voorlopig kunnen wij deze ideale toestand echter wel
vergeten en de reders zullen het lijnvrachtschip dan ook
wat laden en lossen betreft geheel self-supporting moeten maken.
Welk laadgerei voor het open schip het meest ideaal is is nog een open vraag. Voorlopig houden de reders het op scheepskranen, doch het is niet uitgesloten dat op den duur een systeem van transporteurs ontwikkeld zal worden, dat in staat is de lading inderdaad direct op de juiste plaats te zetten. Dit alles is bij een groep lijnrederijen in studie. Het spreekt, dat ook het container-vervoer en de toe-komstige ontwikkeling daarvan de aandacht heeft. Bij
de een meer dan bij de ander, afhankelijk van de trajecten, die worden bevaren.
Wat de ruimindeling en het laadgerei betreft, wil ik nog eens herhalen, dat .gezien de hoge kosten, welke de ladingbehandeling medebrengt
de reders voor deze
punten bijzonder grote belangstelling hebben.Hierbij realiseren zij
zich, dat het opvoeren van de
snelheid van het laden en lossen door het schip niet altijd door de wal gevolgd zal kunnen worden. In dit geval komen de verbeteringen aan het schip dus niet volledig tot hun recht. Wij bouwen echter een schip voor zeg 20 25 jaar en verwacht mag worden, dat de wal zich 'in the long run' zal weten aan te passen aan de snelheid van werken van het schip, waarbij dan de reder in ieder geval het voordeel van de tijdwinstheeft. Of hij met het
scheppen van mogelijkheden om met minder haven-arbeiders te werken ook in voldoende mate op zijn laad-en loskostlaad-en zal kunnlaad-en besparlaad-en is elaad-en andere vraag. Over het punt van de passagiersaccommodatie aan boord van de vrachtschepen kan ik kort zijn. Vele lijnvracht-schepen hebben een accommodatie voor 12 passagiers, doch er iseen tendens om bij
nieuwe vrachtschepen dezeaccommodatie weg te laten. Hiervoor zijn verschillende redenen. De belangrijkste is wel, dat onder invloed van de lage luchttarieven de scheepspassages niet in vol-doende mate kunnen worden opgetrokken om tot een lonende exploitatie te komen. Iedere rederij zal echter voor zichzelf moeten uitmaken of een beperkte passagiers-accommodatie voor de door haar te bevaren trajecten al
dan niet lonend is dan wel om andere redenen toch
wenselijk.
Hetzelfde geldt voor dieptanks, chemicaliëntanks, koel-en vrieskamers koel-en zwaar laadgerei. De koel-ene rederij zal op deze punten andere wensen hebben dan een rederij, die op geheel andere trajecten vaart, terwijl bovendien de inzichten en de toekomstverwachtingen op deze punten bij de verschillende reders uiteen kunnen lopen.
In het algemeen kan echter wel worden gesteld, dat elk lijnvrachtschip in meerdere of mindere mate van de
genoemde faciliteiten moet zijn voorzien. De lading, die daarmede kan worden aangetrokken, is over het algemeen goed betalende lading. terwij1 ook de ornstandigheid dat het schip speciale lading kan vervoeren oliën, chemi-caliën, koel- en vrieslading en zware stukken andere lading van dezelfde afschepers kan aantrekken.
Genoemde faciliteiten kosten natuurlijk geld, veel geld zelfs, niet alleen bij de bouw doch ook in onderhoud, terwij1 als de dieptanks en de koelkamers niet met de daarvoor geschikte lading met hogere vrachtopbrengst kunnen worden gevuld en bijv. met normaal stukgoed moeten worden beladen, de laad- en loskosten onher-roepelijk aan de hoge kant zullen zijn.
Van een lijnschip wordt echter nu eenmaal verwacht, dat het een schaap met vijf poten is en dat het praktisch alle soorten lading, die voor vervoer worden aangeboden, kan opvangen, voor zover de hoeveelheden althans niet zodanig zijn, dat daarvoor gespecialiseerde schepen kunnen worden ingezet.
Nogmaals, een reder zal de voor- en nadelen tegen elkaar afwegende moeten beslissen hoe ver hij wil gaan in het creeren van mogelijkheden om speciale lading te kunnen vervoeren.
In het voorgaande heb ik getracht u een beeld te geven van de hoofdoverwegingen die een reder bezighouden als hij het plan heeft een nieuw lijnvrachtschip te bestellen. U zult wel hebben begrepen, .dat deze hoofdover-wegingen tot een duur schip kunnen leiden en dat het van de reder de uiterste zelfbeheersing eist om in zijn wensen niet verder
te gaan dan economisch
verant-woord is.Economisch verantwoord in die zin, dat in concurrentie met anderen de gewenste lading moet kunnen worden aangetrokken en dat ook de investeringen, die speciaal gericht zijn op het bereiken van een efficiënte exploitatie, redelijkerwijze gesproken inderdaad hun geld zullen gaan opbrengen.
M.a.w. wij moeten er voor waken, dat wij niet te duur bouwen. Wat voor de ene lijn een absolute noodzaak is, behoeft het nog niet te zijn voor een andere. Snelheid speelt niet in alle trades dezelfde rol en een extra in-vestering om de laad- en loskosten te drukken is op een traject met hoge arbeidskosten in de havens eerder ren-dabel te maken dan op een traject, waar met goedkope arbeidskrachten kan worden gewerkt. Dit laatste kan zich uiteraard op de duur ook weer wijzigen en deze mogelijk-heid zal een reder dan ook in zijn overwegingen moeten betrekken. Bovendien zal men zich terdege moeten af-vragen ik heb er zoëven reeds op gewezen of de te bereiken hesparing op arbeidskosten wel in voldoende mate aan de reder ten goede zal komen.
Tot zover de hoofdoverwegingen, waarmede wij er uiter-aard nog niet zijn. De reders leven nl. in een tijd, dat zij geregeld worden geconfronteerd met technische ont-wikkelingen op velerlei gebied, het schip betreffende.
Bij de hoofdlijnen heb ik u er reeds enkele kunnen noemen, zoals bulbsteven, open schip en nieuwe soorten laadgerei. Er zijn echter nog tientallen andere punten, waarop de reder, alvorens het bestek geheel klaar is, een beslissing zal moeten nemen. Ik geloof niet, dat hetnodig is een paging te doen deze punten allemaal op te noemen. Van belang lijkt mij om in ieder geval de hoofdgedachte van de reders weer te geven. Deze is het streven naar een schip, dat voldoet aan de volgende eisen, nl.
dat het
bedrijfszeker is, zo min mogelijk personeel vraagt, eco-nomisch in onderhoud is, zuinig in brandstofverbruik en
last but not least een zo snel mogelijke belading
enlossing waarborgt.
Dit alles uiteraard afgewogen tegen de bouwprijs, in het
bijzonder tegen de extra investeringen ik denk hierbij o.a. ook aan het ,gebruik van bepaalde materialen, zoals bijv. kunststoffen die hierin zijn begrepen en die het kleinere aantal bemanningsleden dan wel de lagere brand-stofkosten of andere exploitatiekosten mogelijk moeten maken.
U zult
mij misschien willen tegenwerpen, dat dittheoretisch allemaal wel aardig klinkt en u zult
zich wellicht afvragen wat daarvan in de praktijk terecht komt. En dan moet ik onmiddellijk toegeven, dat het theoretische streven en het praktische doen nog wel een eind uit elkaar kunnen liggen.Dit is niet te verwonderen. Ook in de scheepvaart komen de technische ontwikkelingen als een lawine op ons af en voor een reder èn zijn technische adviseurs is het een zeer moeilijke opgave om bij nieuwbouw van alle nieuwe ontwikkelingen datgene te kiezen, wat technisch en economisch verantwoord is om op het nieuwe schip toe te passen.
Wij zijn in de scheepvaart misschien wat aan de voor-zichtige kant, doch dit lijkt mij geen slechte eigenschap. In ieder geval volgen wij de technische ontwikkelingen met grote aandaeht en stellen wij ons positief op tegenover elke nieuwigheid, al passen wij deze dan niet altijd direct toe. Automatisering, een verzamelwoord voor allerlei nieuwe technische voorzieningen, waaronder naast een aantal zuiver automatisch geregeld wordende functies o.a. mede begrepen dienen te worden centrale controle en bediening op afstand, aan boord van een schip is voor de reders geen onbekende klank meer. Bij elke nieuwbouw wordt het in meerdere of mindere mate toegepast, nog wel niet voor de volle 100 %, doch naarmate het vertrouwen in de betrouwbaarheid groeit,
durft men verder te gaan.
Afstandsbediening van het voortstuwingswerktuig vanaf de brug, ook voor de grote schepen, heeft de voile aan-dacht en zal ongetwijfeld steeds meer toepassing gaan vinden. Ik gebruik het woord `ongetwijfeld', omdat het nu eenmaal zo is, dat de dringende noodzaak van een zo efficient mogelijke bedrijfsvoering ons dwingt om alle wegen te bewandelen, die tot een verantwoorde lagere personeelsbezetting aan boord kunnen leiden.
Wat dit laatste betreft, zullen wij in de lijnvaart zeker niet tot een absoluut minimum willen gaan. Onze wens om de schepen zoveel mogelijk te laten varen brengt mede, dat wij het lopende onderhoud zoveel als doenlijk is gedurende de reis moeten laten doen. Bovendien stelt de lading in het bijzonder het laden en lossen ook haar eisen aan de bemanningssterkte. De sociale kant van de zaak mag hierbij uiteraard ook niet worden vergeten. Het schip moet aan hoge eisen van leefbaarheid voor de mensen aan boord voldoen en de reductie in bemannings-sterkte mag niet tot extra overwerk voor de resterende bemanning leiden.
Ik heb u zoëven enkele exploitatiecijfers genoemd van
een lijnrederij, nl. 18 miljoen brandstofkosten en 65 miljoen laad- en loskosten per jaar. 1k kan hier voor ditzelfde scheepvaartbedrijf nog een cijfer noemen, nl. 50 miljoen voor personeelskosten aan boord, inclusief sociale lasten en voeding. U zult het wel met mij eens zijn, dat dit een bedrag is, dat mede gezien de stijgende lijn, die hier nu eenmaal in zit alle aandacht verdient en dat het de moeite waard is kapitaalsinvesteringen, die op verantwoorde wijze arbeidsbesparend werken, in ernstige overweging te nemen.
1k zou hiermede willen eindigen, met de wetenschap u een \Terre van volledig beeld te hebben gegeven. lk hoop echter een indruk bij u te hebben achtergelaten van
geen de reders vandaag de dag zo al door het hoofd
speelt bij het uitwerken van nieuwbouwplannen. Beraadslaging
1. Standaardschepen
Voor zover bekend bestaat in Nederland nog geen 'over-all' streven om opzettelijk tot uitwisseling van schepen te komen. Het moet trouwens worden betwijfeld of eniger-lei vorm van uitwisseling van varende schepen op zichzelf tot standaardisatie zou leiden. Op natuurlijke wijze komt het immers al veelvuldig voor dat rederijen elkaars schepen gebruiken op charterbasis, deelneming in het bedrijfs-resultaat of anderszins. In de meeste gevallen zal even-wel de bemanning, die van de reder-eigenaar zijn. Deze weg is dus geblokkeerd voor de uitwisseling van detail-constructies die goedkoper zijn, minder onderhoud vergen of praktisch beter voldoen. Een betere methode voor de uitwisseling van ervaringen is dan ook een goed contact tussen de diverse constructeurs resp.
practici van de
diverse rederijen, ,bouwbureaus enz. Het is reeds zo, dat er vele grotere of kleinere groepen bestaan waarin ervaringen worden uitgewisseld.
Ook voor de toetsing van grotere verschillen, bijv. type, afmeting, snelheid, ladingbehandeling etc. heeft uitwisse-ling van schepen weinig betekenis en wel omdat:
de trade bepaalde afmetingen en snelheid vraagt. Bij de keuze van charterschepen zal men dus juist het schip kiezen dat het beste tussen de eigen schepen past. het slechts zin zal hebben de meest moderne schepen uit te wisselen. Alleen van de meest economisch te exploiteren schepen kan iets geleerd worden.
Aannemende dat typebeperking en seriebouw beduidend kostenbesparend zijn in aanbouw en later in onderhoud, valt er veel voor standaardisatie te zeggen. Gezien de betrekkelijk geringe variatie in grootte en typen van bijv. de lijnschepen moet dit niet onmogelijk worden geacht. Om tot standaardisatie te komen moet een moeizame onderhandelingsprocedure worden gevolgd. Van belang is dan of het standaardschip met de laagste bouwkosten bovendien voor alle rederijen in exploitatie het optimale schip zal zijn. Het scheepsontwerp ondergaat in deze tijd een sterke invloed van de ontwikkelingen die in gang zijn op het gebied van de scheepsexploitatie; automatisering gepaard met bemanningsvermindering, al of niet `open' schepen, kranen of conventioneel laadgerei enz., allemaal problemen die ver om zich heen grijpen in de personeels-sfeer, in de stuwadoorsarbeid en de organisatie daarvan, de gesteldheid van de havens in het te bevaren gebied enz. Juist deze factoren liggen voor de diverse rederijen soms op afwijkende niveaus. Deze omstandigheden zijn on-voldoende geconsolideerd om in het huidige tijdsbestek binnen een redelijke tijd tot standaardisatie te komen. In een periode van sterke ontwikkelingen kan standaardi-satie overigens het risico van verstarring meebrengen. Vooralsnog is het dus aan te bevelen, dat elke rederij nieuw bouwt in een zo groot mogelijke serie voorzover de beschikbare middelen dit toelaten.
2. Exploitatiekosten
Onderstaand cirkeldiagram geeft een typerend ,beeld van de kostenverdeling van een lijnrederij:
Wat betreft het tijdverlies in de haven geeft tabel 1 een typisch beeld voor bijv. alle Australische havens gedurende het jaar 1963. Hierin zijn niet begrepen de perioden voor het wachten op de loods, ligplaatsen, for-maliteiten e.d. Betrouwbare cijfers zijn lastig te ver-zamelen, omdat door genoemde omstandigheden veelal de aankomst en vertrektijdstippen reeds zijn benvloed t.g.v. economisch varen en omdat de custom of the port bepaalt of er al of niet dag en nacht wordt gewerkt.
De tabel geeft dus een indicatie van de benutting van de arbeidsduur van het stuwadoorspersoneel.
De toename van het aantal resp. de soorten bulkschepen vindt haar oorsprong in de economische groei over de gehele wereld.
Wanneer in een deel van de wereld het verbruik van bepaalde grondstoffen/halffabrikaten dermate toeneemt, dat het vestigen van een distributiecentrum economisch verantwoord wordt zal daarmede tevens een nieuwe mogelijkheid voor bulktransport onstaan Maar tevens zal
door dezelfde oorzaak het voor de lijnvaart verloren
ladingdebiet worden gecompenseerd, m.a.w. het vervoers-pakket zal zij het in mindere mate meegroeien omdat voor de meeste eind-industrieprodukten de lijnvaart het meest aangewezen middel van vervoer zal blijven.
Door de kostenstijgingen staat de lijnvaart thans voor het probleem de kist voor kist, zak voor zak-behandeling te vervangen door een behandeling van grotere eenheden. In verband hiermede zijn een 2-tal ontwikkelingen van belang. Deze ontwikkelingen en dit kan niet genoeg de nadruk krijgen staan niet los van elkaar, maar vormen een complementair geheel.
1. Scheepsontwerp
1.1 Het horizontale transport in de ruimen wordt ge-mechaniseerd door vorkheftrucks. De tussendekken dienen daartoe 'flush' en voldoende sterk te worden geconstrueerd;
1.2 Het gedeeltelijke zgn. `open' schip vindt de laatste jaren steeds meer toepassing. De opzet is het horizontale transport in het ruim geheel uit te schakelen en de Tabel 1
1. Scheepsoorzaken
tussendeks luiken openen/sluiten 10%
laadgerei stellen
7%
18% wachten op afmeren 1% 2. Ladingoorzaken ruimen schoonmaken/garneren2%
4%
wachten op lading2%
3. Arbeidsomstandigheden 'labour delays/disputes' 3% 15%rustpauzes, verloren tijd 12 %
4. Weersomstandigheden (regen)
5%
5. Netto ganguren 58 %
lading als in een bakkerswagen rechtstreeks op haar plaats te zetten.
Deze oplossing stelt hoge eisen aan het laadgerei voor wat betreft het vermogen om de opeenvolgende lasten te `spotten'. Bij de nog in ontwikkeling zijnde gantries zou de lading tevens tegen weersinvloeden kunnen worden beschermd.
1.3 Het verticale transport wordt ten dele uitgeschakeld door de lading met vorkheftrucks in het schip te rijden door openingen in het scheepsboord.
In tegenstelling tot de mogelijkheden
I en 2 stelt
deze oplossing voorwaarden aan de bestaande haven-outillages. De kade dient ruim en vlak te zijn voor het manoeuvreren met vorkheftrucks. Vele havens,
vooral die waar de lading grotendeels per spoor
wordt aan- en afgevoerd, voldoen niet aan deze eis. In het ruim zal onderdeks laadgerei moeten worden aangebracht om de lading naar de diverse niveaus in het schip te verplaatsen. Regenvoorzieningen kunnen op eenvoudige wijze aangebracht worden.
Welke van deze drie bekende varianten de meeste voor-delen biedt valt lastig af te wegen. Het hangt af van de gekozen combinatie met de hieronder genoemde alterna-tieven. De optimale combinatie behoeft voor verschillende trades niet dezelfde te zijn. Mogelijk is ook dat het toe-komstige lijnvrachtschip aan meerdere combinaties moet voldoen.
2. Ladingeenheden
2.1 Kleine eenheden in de vorm preslinging en
palletize-ring.
De grootte van de eenheden komt overeen met de grootte van de tijdelijke eenheden samengesteld door het stuwadoorspersoneel voor het beladen of lossen van het schip. De eenheid blijft in tact van kade tot kade; het arbeidsintensieve stuwen van kleine colli vervalt.
Er moet o.m. aan de volgende voorwaarden worden voldaan:
voldoend grote verschepingen en vrij stabiel ver-voerspatroon;
benuttingsmogelijkheid voor retourvracht;
de besparingen moeten tenminste opwegen tegen het ruimteverlies.
Realisering vormt voor het echte stukgoedvervoer een complex problemen, vooral waar de vervoerde lading zeer heterogeen en het aantal laad- en loshavens zeer groot is.
De voordelen zijn het grootst indien de lading-eenheid van producent tot consument in tact kan blijven. De verwezenlijking is dan echter mede af-hankelijk van de medewerking van producent, expedi-teur, stuwadoor. enz. waarbij het probleem van een billijke verdeling van de bereikte voordelen/bespa-ringen naar voren komt.
2.2 Containers in allerlei afmetin gen
Voor de containers geldt dat zij praktisch uitsluitend van producent tot consument kunnen worden toegepast. Voor kleinere containers geldt heteeen is opgemerkt onder 2.1 doch in versterkte mate. De grotere con-tainers kunnen qua gewicht of afmetingen bovendien eigen specifieke eisen aan laadgerei en ruimen stellen.
Containers zullen i.h.a. slechts economisch zijn toe te passen bij grote afvaartfrequentie op de kortere
trajecten.
Aan deze problemen wordt in het algemeen veel aandacht besteed in de verwachting dat een en ander inderdaad aanzienlijke besparing op de kosten van ladingbehandeling zal kunnen geven.
Zoals het zich thans laat aanzien zal snelvervoer te water met Hoovercraft e.d. zich in de nabije toekomst wel in hoofdzaak beperken tot personenvervoer, over korte en middelbare afstanden.
Snelheid
Het is bekend dat de laatste jaren op de Noord Atlantische Oceaan in samenwerking tussen rederijen en weerkundige instituten interessante resultaten zijn behaald met optimale routering van de schepen op basis van de golfverwach-tingen. Het is duidelijk dat deze vorm van routering slechts zin heeft indien over een groot gebied de weers-omstandigheden sterk afwisselen. Sprekers rederij bevaart dergelijke gebieden niet. De schepen bevaren overwegend gebieden met overheersende winden m.n. passaten en moessons. Met deze vorm van routering bestaat dan ook geen praktische ervaring.
Wel is in onderzoek of voor de komende nieuwbouw een bulbsteven zal worden toegepast. Ervaring is nog niet aanwezig, zodat de genoemde cijfers niet in de praktijk zijn getoetst. Indien zou blijken dat het aanbrengen van een bulbsteven op bestaande schepen economisch ver-antwoord is door de besparingen op de brandstofkosten, liggen daarin zeker mogelijkheden.
Voor lijnschepen zal in de calculatie rekening moeten worden gehouden met het feit dat met sterk wisselende diepgang en trim wordt gevaren en op een deel van de trajecten de bulb in plaats van winst, verlies kan opleveren. In tegenstelling tot de schepen die massagoederen ver-voeren met meestal korte ligtijden, geldt voor lijnschepen dat door het vaste afvaartschema, de besparing in tijd en daarmede de besparing op alle andere exploitatiekosten anders dan de brandstofkosten, er niet uitkomt.
Au tomatisering/ scheepspersoneel
Er is bij sprekers rederij nog ,geen schip in de vaart met brug-bediening van de machine-installatie. De volgende
nieuw-bouw zal hiermede echter wel worden uitgerust. De
scheepswerktuigkundigen denken hierover nog zeer ge-varieerd. De aanvankelijke weerstanden verdwijnen meer en meer mits in de toe te passen bedieningsapparatuur voldoende zekerheden worden ingebouwd tegen mogelijke Vnishandeling' van de machine-installatie. Theoretisch kunnen dezelfde resultaten worden bereikt door brug-bediening van een verstelbare schroef. Indien dergelijke schroeven voor de thans toegepaste vermogens kunnen worden ontwikkeld tegen redelijke kosten blijft het be-zwaar van de zeer kwetsbare plaats van de schroef en de kans op extra dokkingen voor reparaties.
Bij het varen met minder bemanning kunnen zonodig schepelingen van verschillende diensten door elkaar bijv.
aan meren en ontmeren worden te werk gesteld. Door de automatisering is de machinekamerbezetting op de mo-derne schepen evenwel al aanzienlijk verminderd. Dit beperkt de mogelijkheden tot uitwisseling. De voor- en nadelen dienen dus te worden afgewogen tegen de kosten
van verbeterd meergerei. Een andere grens voor de
bemanningsvermindering is uiteraard het noodzakelijke onderhoud. Het is echter niet uitgesloten, dat gezien de al aanwezige concentratie van dit onderhoud in bepaalde zeetrajecten, in de toekomst het onderhoud zodanig kan warden gepland dat een deel van de reis de bemanning met op onderhoud gespecialiseerd personeel wordt uitgebreid. Omtrent het sociale aspect en de daarop betrekking hebbende vraag, het volgende.
Het zoeken van de walbaan gebeurt veelal niet op latere leeftijd, maar rond de 30. Een behoorlijke doorstroming is in zoverre gezond dat het beroep ook qua promotie-kansen aantrekkelijk blijft. In het laten meevaren van echtgenoten zit een ontwikkeling, die zich wel zal voort-zetten. Niet zo zeer met het oogmerk het verloop tegen
te gaan als wel uit
sociale overwegingen. Immers de ouderen die reeds definitief voor het zeemansberoep hebben gekozen zullen het meest voor deze faciliteiten in aanmerking komen.6. Diverse vragen
Behalve de 5 in de lezing genoemde hoofdlijnen acht een der vragenstellers nog van belang voor het ontwerp: opgave en functies bemanning, brandstof- resp. drinkwatercapaci-teit; deklading, soort der luiken enz. Dit is inderdaad juist, doch deze gegevens zijn nog met vele andere detaileisen aan te vullen.
Bij het vaststellen van de ruimlengte volgt de reder de scheepsontwerper wiens vrijheid wordt beperkt door de nationale en internationale voorschriften. Deze worden in een breed en diepgaand overleg vastgesteld en bieden Loals verwacht mag worden voldoende waarborg.
Wat betreft de lengte van het schip is het inderdaad zo, dat in vele havens lijnschepen, met een boyen het ge-middelde liggende lengte, meer kans lopen te moeten wachten op een geschikte ligplaats.
De reder stelt inderdaad eisen aan de aanvangsstabiliteit, doch niet in exacte bedragen. Dit niet alleen met het oog op de beladingstoestand, maar indien het schip wordt uit-gerust met een zware spier 1::,ok om de helling bij laden of lossen van zware colli binnen redelijke grenzen te houden. Voor de scheepsleiding is de oorspronkelijke zorg voor voldoende stabiliteit in de loop der jaren bij de huidige lijnvrachtschepen in vele gevallen meer een zorg geworden
II. The Practical Application of Economics to Merchant Ship Design
by Harry Benford, Professor of Naval Architecture and Marine Engineering, University of Michigan.
Summary: Naval architects and marine engineers should apply practical economics to decision making in ship design. A com-mercial ship is not an engineering success unless it is also a potenti-ally profitable investment. Profitability is related to technical
characteristics, and these relationships should be understood by the designer.
The paper gives a brief outline of several economic methods applicable to ship design, pointing out that the choice of criterion depends on such circumstances as whether revenues are predictable or not. It continues with suggested methods for estimating weights and building costs for ships. The problems of predicting annual transport capacity and operating costs are discussed in detail. There follow several comments on the practical application of all the foregoing ideas to decision making in ship design. Sample studies are appended.
Numerical values given in the paper are only intended to indicate trends. There is no intent to present an estimating handbook; the emphasis is entirely on principles and methods of application.
Introduction
Two underlying principles that should guide every decision in ship design are:
A commercial ship is an investment that earns its returns as a socially useful instrument of transport.
The best measure of engineering success is profitability; and the only meaningful measure of profitability is the returned profit (after tax) expressed as interest on the
investment.
This is not to say that profitability is the sole criterion in ship design. There are also intangibles, such as pride of owning a fine looking ship, that must also be kept in mind. Most such considerations are, however, the responsibility of business managers, not engineers. We shall next define the basic terms of this paper:
Economics is the task of allocating a finite supply of invest-ment funds in the face of infinite possibilities.
Engineering is concerned with applying scientific knowledge to the benefit of society. In a free economy, society expresses its collective needs through its individual purchases which
places the businessman between consumer and engineer. Engineering economics, then, is an approach to design aimed at meeting society's need with a maximum effectiveness in the use of resources : man-power, materials, and investment funds.
A common fault, both in engineering education and in engi-neering practice, is a failure to remember that engineers must be just as conversant with businessmen as they are with scientists. Far too few engineers take proper interest in the economic aspects of their work. Their parochialism may be permissible in pure research. In design, however, an engineer who fails to consider economics will inevitably turn out a product that is technically sophisticated but unnecessarily expensive to build. I suspect, for example, that many merchant ships have over-designed propulsion plants. I mean by this that their last few points of fuel economy can never properly repay the extra initial cost. Other examples could as well be cited. Some of this comes from outright neglect of economic considerations, the rest from the application of illogical economic criteria.
An engineer can find no better way to sell his ideas to management than to argue that his proposed design promises to be more profitable than any alternative investment. But how can the engineer be sure that his design is indeed the best? This requires a sweeping operational analysis. If the object under study is a ship, the engineer must first determine its functional requirements and operating restrictions (maxi-mum permissible draft, etc.). He must then methodically analyze the economics of enough hypothetical ships to find the one that promises to be the most profitable of all. He deals largely in imaginary ships, without benefit of detailed design. He must be able to estimate the transport potential, construction cost, and operating costs of each of these imagi-9
nary ships. This involves preliminary estimates of speed and horsepower. It also requires rough estimates of weights of the principal components of light ship: steel hull, outfitting, hull engineering, and propulsion machinery. Most practicing engineers, when confronted with such a task, are prone to lose themselves in wasteful detail. Much of the art of opera-tional analysis involves an intelligent selection of the key factors and a strong-willed resolve to eliminate all cost issues that will have little or no effect on the final result. A related cardinal rule is this: In engineering economics, what is important is the differences between alternatives. Thus, while none of us can hope to predict accurately future cost levels, we can nevertheles, reach the correct decision as long as we correctly predict relative costs. This also indicates the wisdom of omitting from consideration all factors that are common (or nearly the same) for all alternatives. These might include, for example, overhead costs. We can, and should, overlook all past costs, too, for they cannot be changed and are therefore identical for every alternative.
We have been talking about optimization studies. The same thoughts, in general, apply to feasibility studies, such as nuclear versus conventional machinery or the merits of installing deck cranes instead of conventional mast-and-boom cargo gear.
This introduction has presented an overall view of the purpose and procedures involved in the application of engi-neering economics to the design of ships. The remaining sections deal with the major pertinent topics, starting with the selection of an economic criterion. The main body con-cludes with a section that discusses the practical application of operational analysis. The concluding pages present sample studies.
Where cost levels are cited, they are appropriate only to the United States. Physical units are generally in the British system. Supplementary values for metric units are given in cases where units are greatly different (such as in cubic feet and cubic meters). Since all weights and costs are rough, at best, I have not converted either horsepower or long tons to their metric equivalents unless other units are simultaneously
involved. (One British HP 1.014 metric HP; one long ton = 1.016 metric tons.)
Economic Criteria
Weights General
We must at once realize that we still have much to learn about ship economics, just as is true with the purely technical aspects of ship design. Nevertheless, the knowleage that we now have can be gainfully employed while we concurrently do the research needed to reduce the remaining areas of ig-norance.
There are several valid economic criteria that let you gage the relative profitability of competing ship designs. Nearly all practical cases can be handled by one or the other of the four methods described below. The four criteria that we shall use here are developed at length in Ref. (1) and are presented here only in outline form. All assume uniform annual costs and revenues, although levels may vary between alternatives.
Capital Recovery Factor (CRF)
When all alternatives have equal lives and revenues are known, we can find CRF for each and would choose the alternative with the highest value:
where
R = Annual returns = Annual revenue minus annual operating costs
P = Invested cost Returned Interest
Where revenues are known but lives differ between alter-natives, CRF should be converted to an equivalent interest rate of return. This is most conveniently done by plotting curves of CRF versus interest rate for various lives. Values can be found in interest tables, or see Fig. 1 in Ref (1). Average Annual Cost (AA C)
The average annual cost criterion is appropriate where
revenues are unknown but the same for all alternatives. Find the alternative with lowest AAC.
Required Freight Rate (RFR)
When revenues are unknown but will vary between alter-natives because of differences in transport capability, we merely divide AAC by the annual transport capacity, C, to obtain the required freight rate. The alternative with lowest RFR is desired.
The capacity, C, can be in any units you desire.
General
We must estimate light ship weights both as a step in finding cargo deadweight and in estimating costs. We need procedures that accurately reflect variations in ship size, proportions, horsepower, and any other technical parameter that might have a marked influence on the economics of our proposed ship. Our procedures must usually be applicable to imaginary ships for which we have not yet developed engineering drawings of any sort. In short, we must make use of only outline information such as the principal dimensions. And, in view of the many alternatives to be analyzed, our approach must be reasonably simple, although the proper degree will vary with circumstances, and, most importantly, the availabi-lity of a computer.
Weight values given in the following paragraphs are based largely on U.S. cargo liners built since 1960.
Schokker, et al (2) present much additional weight data. Weight estimating curves for tankers and ocean ore carriers
CRF =
(1)AAC = Y + [CRT.] P
(2)where
Y = Annual operating costs
CRF = Capital recovery factor corresponding to the life of the investment, n, and the owner's stipulated before-tax interest rate of return, i. See interest tables or use Equation (3) below:
CRF =
(3) (1 + i)" 1 i (1 + i)" RFR AACY + [CRT] P
C (4)may be found in Ref. (3) and (4). Illies and Legrand (5) may also be consulted.
Weight Breakdown
No two shipyards or design offices seem to have exactly the same detailed system for recording weights. Where weights are cited here, they are based on Watson's breakdown (6), which is summarized under the sub-heads: hull structure, outfitting, hull engineering, and propulsion machinery. These make up light ship weight. Nonpayload deadweight items (such as fuel) must also be estimated, as discussed in
Section 5.
Hull Structure Weight
Hull structure includes the main hull structure, super-structure, deck houses, and all internal divisional bulkheads over one-eighth inch thick. It also includes masts, king posts and foundations.
Evans and Khoushy (7) have attempted comprehensive analyses of the structural weight of general cargo ships. Their work, in effect, stores the American Bureau of Shipping rules in a computer. The computer is programmed to estimate the midship structural weight of a ship of any reasonable combination of dimensionF. Buxton of Glasgow University has done similar work on tankers. Eventually, we shall as-suredly rely heavily on computer-estimated weights. I believe, however, that further developmental work remains before reliable results can be obtained. This is an important area for continuing research. As an interim contribution, com-puters could be used to derive polynomial equations for structural weight based on statistical analysis of existing ships. For example, Equation (5), which follows, could no doubt be improved. It was derived by much guess-and-try. A computer could have sorted out the numerous variables in a quicker and more reliable way, I am sure.
Many naval architects still rely on the most hoary of all parameters for estimating steel weights. E refer to the Cubic Number (CN)or LBD ± 100. They of course make correct-ions for block coefficient, length-depth ratio, number of decks, extent of superstructure, etc. I have tried many newer ways but keep returning to Cubic Number; it seems to be as accurate a predictor as any for notional ships and its simplicity is hard to beat. In the case of general cargo ships, I have found the following Cubic Number variation to be reasonably accurate and easy to use:
Ws = Cs (1000CN )°'9 (5)
where
Ws = Steel weight in long tons
Cs 340 (long tons per 100,000 cubic feet) 8550 (metric tons per 100,000 cubic meters)
LBD
CN = Cubic Number =
CB= 0.675 +
2C2 = 1 + 0.36
LsC3 = 0.006 ( 8.3
and 100 1.8 + 0.939Length between perpendiculars Beam
Depth to uppermost continuous deck CB = Block coefficient at design draft
Ls = Length of superstructure within fore and aft perpen-diculars
These figures are appropriate for hulls employing little or no special steels or aluminum alloys.
Telfer (8), Munro-Smith (9), and Watson (6) all present other, more sophisticated approaches to steel weight estima-tion.
Outfitting and Hull Engineering Weight
In addition to such obvious items as hull insulation and joiner bulkheads, the outfitting category includes hawse pipes, deck fittings, cargo booms, hatch covers, anchors, rudder and stock, galley equipment and hatch covers (which are in this particular category for historic reasons only).
Hull engineering contains non-propulsion mechanical equipment such as deck machinery, steering engine, gene-rators, ventilation systems, refrigeration systems, hull piping systems and pumps, and the electrical systems.
There are pronounced variations in the weights of the cate-gories depending on the relative degree of sophistication specified by the owners. I have never found a completely satisfactory way to analyze these weights for preliminary
design purposes. Tentatively, however, I propose the following for general cargo ships:
Wo = Co 1000 cN ) 0.825
and
WHE = CHE( CN\ 0.8251000) where
Wo Weight of outfitting in long tons
WHE Weight of hull engineering in long tons
= Coefficient ranging from 109 (2103') to 160 (3090) with an average value of 125 (2412)
CHE Coefficient ranging from 53 (1023) to 82 (1583) with an average value of 62 (1196)
Propulsion Machinery Weight
The machinery category includes the propulsion system from propeller to smokestack. It also includes ladders and gratings in the machinery spaces, as well as piping, instruments, controls, and liquids in machinery.
The obvious technical parameter for estimating machinery weight is the horsepower. In the case of U.S.-built steam turbine machinery, I have found Equation (8) fairly reliable: Wm = Cm
k1000i (8)
where
Wm Weight of propulsion machinery in long tons SHP = Maximum continuous shaft horsepower Cm = Machinery weight coefficient, Table 1
Table 1. Values of machinery weight coefficient, CM
Machinery Location Amidships Aft
11
Single screw, average 235 214
Single screw, minimum 219 203
11lies (10) and Danckwardt (11) both find considerably higher weights for European-built steam turbine machinery. Nuclear machinery apparently follows weight trends like those of oil-fired steam plants. The more optimistic forecasts are that nuclear plants will eventually weigh little, if any, more than present-day steam turbine plants.
Diesel propulsion weight seems to vary with brake horse-power raised to a higher exponent than the 0.5 appropriate to steam plants. Values range from 0.70 to 0.82. For example, Illies (10) shows a curve that approximates the expression
( BHP \ °'72 \ 1000
Other information on machinery weights, may be found in works by Powell (12), Andreson (13), Johansen (14), Simpson (15), and White and Smith (16).
Building Costs General
Preliminary estimation of shipbuilding costs is a subject worthy of continuing investigation. Little has been published on this topic although dependable cost estimates are highly necessary in ship design analysis. No other single input has more bearing on the final results of an economic study. The main aim is not necessarily to predict absolute cost levels, but to find how changes in the technical characteristics influence
the overall cost.
Cost figures cited here are based on studies carried out in 1962, Ref. (17), and are appropriate to U.S. shipyards. They are given more to suggest methods of approach than to delineate quantities. Anyone who aspires to be a cost
analyst must go to great lengths to collect his own data and to derive his own coefficients.
Cost Breakdown
For convenience, building costs are put into the same sub-divisions used in the weight analysis. There are additional categories that involve cost but are not concerned with any weights in the finished ship. These would include engineering, staging, cleaning, launching, temporary lights, etc.
A second cost breakdown divides costs into material, labor, overhead, and profit. Material involves all shipyard
pur-chases: unfinished materials, equipment, sub-contracted work, outside engineering services, etc. Labor includes wages and benefits paid to shipyard employees whose work is directly connected with a ship under contract. Overhead is the sum of all internal shipyard costs that cannot be directly attributed to any given contract. This would include officers' salaries, watchmen's pay, yard maintenance costs, taxes, fuel costs and many others.
Hull Structure Cost
Steel material costs average $ 220 per long ton net weight. This includes transportation and covers special shapes, welding rods, castings, forgings, and a nominal quantity of aluminum and special steels as well as ordinary shipbuilding steel.
Hull structure man-hours for general cargo ships can be estimated as
w )0.85 00
MH = C
(10)10
where Ws is the net weight of steel in long tons and C is a
Wm = 215 (9)
coefficient which varies from 68,000 in an efficient yard (by U.S. standards) to 140,000 in an average small and inex-perienced yard. In a typical large yard, C will run around 90,000. These figures are for ships of a degree of complexity like those of recent U.S. design.
For bulk carriers, man-hours for hull structure can be estimated as:
w )0.90
MH = C
1000 (11)
where C has average values of 70,600 for tankers and 78,500 for ocean ore carriers.
Evans and Khoushy (7) propose a unique steel cost estimating method based on an equivalent surface concept. Whether their approach is entirely practical remains to be
seen.
Outfitting and Hull Engineering Costs
Outfitting and hull engineering costs are difficult to estimate. Both categories contain widely diverse components, the unit costs of which vary to an extreme. These costs are greatly in need of further study. They are large, particularly in general cargo ships ; and, to the best of my knowledge, no really
satisfactory preliminary estimating method exists.
Until a better approach is found. I would estimate out-fitting material costs for general cargo ships at between $ 720 and $ 1250 per long ton, net weight, with an average figure of $ 980. Outfitting man-hours 1 would estimate as
MH C
(
"-- (12)100
where W, is the net weight of outfitting in long tons and C varies from 15,000 to 27,500 with an average value of 20,000. This breakdown assumes no subcontracting of deck covering or joiner work.
For general cargo ships, the material cost for hull engineer-ing varies between $ 2000 and $ 3400 per long ton, net weight. An average value is $ 2700 per ton. Man-hours can be
esti-mated as:
MH = C
)0.75
WHE
100
where WHE is the net weight of hull engineering in long tons and C falls between 39,000 and 72,000 with an average value of 51,000.
Ref. (3) and (4) suggest ways of estimating costs of out-fitting and hull engineering for tankers and ocean ore carriers. Those figures are, however, somewhat in need of revision. Propulsion Machinery Costs
Conventional steam turbine machinery with steam conditions of 600 psi and 850 degrees F are discussed here. The material costs can be estimated as
M = $ 416,"
k1000)
while man-hours can be estimated as (SHP \ 0.6
1000)
Since both material and labor costs vary as horsepower raised to the sixth-tenths power, a simple expression for total cost of installed machinery can be derived. If we assume the overhead cost is 70 percent of labor, the average hourly labor (13)
rae tis S 3.20, miscellaneous costs are as later discussed, and a 5 percent profit margin is added, we have:
SHP)0'6
Machinery cost = S 663,400
--
(16)(1000
All of the above expressions can be multiplied by about 0.91 in case machinery is located aft.
Halley (18) estimates that twin screw steam turbine plants will cost about 13 percent more than single screw plants. He also shows relative costs of single-screw and twin-screw diesel plants. IIlies (10) shows comparative costs for steam and diesel plants, while IIlies and Legrand (5) include ad-ditional material on nuclear machinery costs. Other useful cost data may be found in publications by Andreson (13), Johansen (14), Simpson (15), and McMullen (19).
Miscellaneous Costs
All of the foregoing costs have been confined to specific parts of the ship. In addition, the miscellaneous (or non-weight) costs must also be considered. These should be kept separate since they tend to be relatively high in smaller ships, andare
sensitive to unusual conditions of design or construction. As a rough indication of their magnitude, for average con-ditions, the subtotal of material costs for structure, out-fitting, hull engineering, and machinery should be increased by about 10 percent for miscellaneous materials. Similarly, labor costs should be increased by about 33 percent for miscellaneous labor.
Overhead Costs
Estimating the cost of overhead is among the most difficult phases of cost engineering. As a rule-of-thumb, overhead is generally approximated as a percentage of labor cost although this is not exactly a logical approach. In shipyards, the ratio, overhead to labor (including miscellaneous) generally falls between 60 and 85 percent, with 70 percent as a reasonable average. The value is particularly sensitive to the level of work in hand and to the extent of investments in laborsaving devices. In actual practice, estimating overhead cost is really a managerial, not an engineering, responsibility.
Profit
Profit is usually calculated as a percentage mark-up of the summation of all the material, labor, and overhead costs. In average times, a 5 percent mark-up is appropriate. This percentage should not, of course, be mistaken for the rate of return on the owner's investment.
Duplicate Ship Savings
The cumulative average cost ( Y) of identical ships, built in sequence at a shipyard, bears the following relationship to
the cost of the first ship of the series: a
Y, = (17)
where
x Number of identical units a Cost of the first ship
b = Exponent which varies with complexity of ship and prior experience of shipyard workers
Couch (20) derives a statistical value for b of 0.097 for general cargo ships built in U.S. shipyards. Tankers seem to follow the same trend. European and Japanese yards,
how-ever, apparently demonstrate less pronounced savings from multiple ship production. Table 2 summarizes Couch's cost relationships.
Table 2. Multiple ship cost reduction factors
* The relative cost for each of two units is known as the
cumu-lative average learning curve slope. This ratio holds true each time the number is doubled. For example, the cost for each of 8 ships is 93.5 percent of the cost for each of 4 : (0.935 x 0.874 = 0.816). Cost Summary
Table 3 presents a cost breakdown for a typical U.S. cargo liner as an illustration of the relationship of the cost factors
previously discussed.
Table 3. Summary of costs for typical cargo liner (all in thousands)
** Including miscellaneous costs. Owner's Costs
In addition to the shipyard bill, the shipowner is likely to have internal costs associated with new construction. These include administration and technical assistance, plan approv-al, inspection, legal fees, consulting fees, and interestonmoney
paid before delivery. In one recent study, the owner's costs were found to average (as a percentage of the shipyard bill for a single ship) 3 plus 1.75 times the number of ships. This was for subsidized owners, who had used competitive bidding. In comparative cost studies you can often omit owner's costs without materially affecting the overall results. Accommodation Costs
The costs of building and furnishing the crew accommoda-tions are included in the foregoing cost summaries. These assume normal complements, appropriate to non-automated operation. Where significant crew reductions are expected,
the following rough cost figures may be useful:
13 Nuniber of Ships
in Contract
Ratio of Average Cost
per Ship to Cost of
Single Ship
Ratio of Cost of Each Additional Ship to Cost of Single Ship
1 1.000 1.000 2 0.935* 0.870 3 0.897 0.830 4 0.874 0.796 5 0.856 0.784 6 0.840 0.760 7 0.828 0.750 8 0.816 0.745 9 0.808 0.735 10 0.800 0.730
Item Steel
Out-fitting Hull Engi-neering Ma- Total chinery Material ** $ 941 5 1263 $ 1634 $ 2230 $ 6068 (Man-Hours)** (380) (243) (244) (156) (10,230 Labor 2) $ 1216 $ 778 $ 781 $ 499 $ 3274 70% Overhead $ 851 $ 545 $ 547 $ 349 $ 2292 Subtotal $ 3008 $ 2586 $ 2962 $ 3078 $ 11,634 5% Profit $ 150 5 129 $ 148 $ 154 $ 581 Total $ 3158 $ 2715 5 3110 5 3232 $ 12,215
Steel cost = $ 27,000 N"56 (+ $ 63,000) (18) Outfit cost $ 75,000 N" (± $ 188,000) (19)
Hull engineering cost = $ 78,000 N°-56 (± $ 169,000) (20) Total accommodation cost = $ 180,000 N°.56 (+ S 420,000)
(21)
where
N Number in crew, and figures in parentheses are to be added if 12 passengers are accommodated
These costs are for first-of-a-kind basis. They should be reduced for multiple ship contracts.
Transport Capacity
General
A key step in ship design is the trade route analysis that answers the following questions:
How much fuel should be on board at that point in the voyage where draft is most restricted?(Finding the point of limiting draft may require a separate study since displacement changes as fuel is burned.) If we have an unlimited cargo availability, the necessary weight of fuel allows calculation of the cargo deadweight. If cargo is limited in availability, the weight of fuel is used to find the required displacement.
What total bunker capacity is needed? Should the vessel take on round-trip bunkers at the point where fuel is cheapest, or would the overall economics be better if fuel were bought at both ends of the voyage? (In highspeed ships, the added displacement required for round-trip bunkers may be more expensive than buying half the fuel at more-than-minimum cost.)
How much fuel margin would be prudent? What will the annual cost of fuel amount to?
Should the ship carry a large supply of fresh water or should evaporators be installed?
If the fleet is to offer fixed sailing and arrival times, what discrete speeds are appropriate?
How much cargo can be carried in a year - and/or how much will the probable annual revenue be?
The weight information derived from answering the above questions is of course also useful in estimating stability, trim, and longitudinal bending moments in various conditions of loading.
Uncertainty
There are several phases of this work that require careful judgment and invite application of probability theory. For example, allowable drafts are seldom immutably fixed; an extra foot of draft that would cause a few hours' delay in one voyage out of twenty might be economically worthwhile. Forecasts of cargo availability and cargo mix are always questionable, as are fuel costs, and freight rates - to cite a few more examples of the need for recognizing a spectrumof future conditions. Certainly, versatility to at least somedegree must be incorporated in every design.
Operating Days per Year
Many general cargo ship operators figure on 350 operating days per year, the remaining days being devoted to shipyard repairs. Ships with faster port turnaround (bulk carriers, and container ships) have less time for dockside repairs and may require an additional 10 days' repair time per year.
Port and Canal Days
Port time for general cargo ships is not easily predicted and
the shipowner should be consulted in this respect. For general estimates, the following may be used:
Port days per round trip = 10 + 1.5 (22) 1000
where
Z --- Round trip distance in nautical miles.
In the case of ocean ore carriers, the total port days per round trip, including normal river transit, averages out to about 2 days plus the expression (cargo deadweight in long tons 22,000).
The Suez and Panama Canals each require about one day per passage.
Power Required for Speeds and Displacements Other Than
Designed
Hadler, Stuntz, and Pien (21) present contours of speed and power for ships operating at drafts other than the designed value. Ships in the liner trade, when only partially loaded, would normally maintain speed but reduce horsepower. Bulk carriers and tramps would usually find it more econo-mical to use full power regardless of loading condition, in-creasing sea speed accordingly (which fact is already implied in the nominal speed of most bulk carriers).
Fuel Rate
Average modem marine steam plants, when operated at design power, should have all-purpose fuel rates approxi-mately equivalent to:
SHP
Barrels per day = 50 + 34.2 (23)
1000
(There are about 6.52 barrels per metric ton of Bunker C fuel oil.)
With an average requirement for cargo refrigeration and air conditioning, another 13 barrels per day will be used. When vessels operate at reduced powers, the rate per SHP will increase approximately as shown in table 4.
Table 4. Relative fuel rates
Relative fuel rates for diesel plants do not rise as fast as the rates indicated above. Some engines demonstrate essen-tially flat fuel rates down to 70 percent of capacity, even showing a small reduction in rate between 80 and 100 percent. There are wide variations in diesel characteristics, however, and each type deserves separate investigation.
See Ref. (17) as a start.
Port Fuel
For a first approximation, port fuel for a general cargoship can be approximated as follows:
DWT Barrels per port day 4.5
1000
whereDWTis the vessel's deadweight in long tons. Ref. (4)
shows port and canal fuel requirements for ore carriers as. well as tankers. (24) Percent of Maximum SHP 100 90 80 70 60 50 Relative Fuel Rate per SHP 1.000 1.007 1.025 1.051 1.089 1.144
!["L'αρχιδιϰαστής nei primi tre secoli della dominazione romana", Anna Calabi, "Aegyptus", XXXII, 2 : [recenzja]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)