Toegevoegde weestand ten gevolge van golven

S C H E E P S B O U W door J.J. Blok

Toegevoegde weerstand

ten gevolge van

g(É¥en

In het hydrodynamische ontwerp van een schip w o r d t veel aandacht besteed aan de weerstand en voortstu-w i n g in vlak voortstu-water, hetgeen in de h a n d g e voortstu-w e r k t voortstu-w o r d t door overeenkomstige eisen in het bouvoortstu-wcontract. Op z e e is het schip echter onderhevig a a n vele verstoringen die, en dat is bijna een wetmatigheid, altijd weer-stand verhogend uitwerken.

Dr.ir. j.j. Bloit is 1. De ooiTaken van extra weerstand werl<zaam bij tiet Deze extra weerstandverhogende ef-MARIN) fecten kunnen het gevolg zijn van:

- het niet glad zijn van het water op-pervlak (golven);

- een verandering In de stand van het schip (trim, slagzij, drifthoek);

de dynamische werking van de aan-hangsels (roer, propellerstruts, kim-kielen, vinnen, sonardome, koelwa-ter inlaatopeningen);

de invloed van de bodem; de weerstand ten gevolge van wind; de verandering in voorstuwings-T o t a l thj-usc measiired C a l m w a t e r t h r u s t n e a s u r e d {and c o r r e c t e d ) A d d e d t J i r u s t d u e t o u i j i d A d d e d t h x T J S t due t o w a v e s A d d e d t h r u s t d u e t o d r i f t a n g l e TOTAL

V//W///A

fig. 1. De totale stuwkradit van een tanker, opgesplitst in componenten.

eigenschappen wanneer de schroef overbelast wordt of zich in een sterk fluctuerende stroming bevindt.

Het wordt meestal aangenomen dat de hieruit resulterende weerstand verho-gingen bij elkaar opgeteld mogen wor-den, onder verwaarlozing van alle inter-acties. Bij een schip op zee zijn alle weerstandcomponenten in zekere ma-te aanwezig en het is niet mogelijk om door middel van speciale metingen hun invloed apart te bepalen. Daarom neemt men zijn toevlucht tot model-proeven en berekeningen omdat deze wel de mogelijkheid bieden om deze weerstandseffecten, of althans een aan-tal van deze, te scheiden en apart te be-studeren,

2. De extra weerstand ten gevolge van golven

De invloed van weerstandverhoging in zeegang wordt getoond in figuur 1 voor een tanker. Het is duidelijk dat de extra weerstand van de golven zelfs in zeer matige zeegang aanzienlijk is.

3. De Invloed van de hoofdafmetingen

Het ligt voor de hand dat de extra weerstand ten gevolge van golven af-hangt van de scheepsgrootte. Maar wat voor het ene schip hoge golven zijn is voor het andere schip een matige zeegang. Deze invloed brengen we graag in rekening in zogenaamde di-mensieloze vorm zoals getoond in fi-guur 2.

Op de horizontale as is uitgezet de ver-houding tussen scheepslengte en ge-middelde golfperiode, dit is een maat voor de mate van bewegingsresonan-tie. Op de verticale as is uitgezet de ex-tra weerstand ten gevolge van golven (Resistance Added in Waves, RAW), dimensieloos gemaakt met de signifi-cante golfhoogte t, kwadraat en de scheepsbreedte B. Aan dit diagram is te zien dat de schepen van middelbare grootte zich gewoonlijk in een gema-tigde zeegang nabij de top van de

AW

pgc ;2 _{w 1 / 3}

— Wave l e n g t h p a r a m e t e r ( L / T

Fig. 2. De invloed van de hoofdafmetingen op de toegevoegde weerstand ten gevolge van golven.

ve bevinden en derhalve naar verhou-ding veel extra weerstand van de gol-ven zullen onden/inden. De winst die behaald kan worden uit een verande-ring van de breedte is af te leiden

uitfi-te vooral uit naar de boeg, omdat daar een grote oorzaak van extra weerstand ten gevolge van golven ligt. Als de gol-ven overwegend lang zijn ten opzichte van de scheepslengte is een tamelijk

dan 1). Deze golflengte gaat veelal ge-paard met een matige golfhoogte, en representeert dus een matige gemid-delde zeegang die in dienst-omstandigheden relatief vaak voor-komt (zie Ref.).

Een ander punt van aandacht is de spanthelling in het voorschip. De sterke V-stelling van de spanten boven water in het voorschip is een vormkenmerk dat vooral pas sinds de jaren 60 inge-voerd Is. Het doel is enerzijds het dek droger te houden, anderzijds het dek-oppervlak en de laadruimte te vergro-ten bij een zo klein mogelijk deplace-ment. Een al te sterke V-stelling dient vermeden te worden omdat deze in zeegang een grote boeggolfverhoging veroorzaakt. Deze boeggolfverandering levert een grote bijdrage aan de extra weerstand. De slanke waterlijn-intree hoek zorgt wel voor minimale golfma-kende weerstand in vlak water, maar als het schip beweegt in golven komt het

Aft body ^

for model Model 1

U 2 , 3 , 4

Fore body

Model 2

Model 3

Model 4

6 - 1 0

Bulbous bow C y l i n d r i c a l C y l i n d r i c a l

+ bow f l a r e + bow f l a r e

Wedge

Fig. 3. Spantenramen van vier verschillende voorschepen.

guur 2. Deze is ongeveer evenredig met de breedte. In zware zeegang is de toegevoegde weerstand echter evenre-dig met de breedte in het kwadraat, omdat de bewegingen van het schip dan toenemen.

4. De invloed van de scheepsvorm

Bij de invloed van de scheepsvorm moet men aan twee zaken denken, de globale vormcoefficienten, (Cb, Cm, Cp, Cvp, Cwp), en de invloed van loca-le vorm details. Ten aanzien van de glo-bale vormcoefficienten is de speelruim-te beperkt, echspeelruim-ter een grospeelruim-te Cwp en Cvp zijn bij diverse scheepstypen gun-stig bevonden om een lage toegevoeg-de weerstand in golven te realiseren, vooral door het reduceren van de scheepsbewegingen. Meer winst kan echter behaald worden uit locale vorm-verbeteringen. Hierbij gaan de

gëdach-ronde boeg gunstig vanwege de ver-kleining van de stampbeweging, maar omdat grotere schepen meestentijds in korte of middellange golven varen is een meer gepunte waterlijn vorm aan te raden. Hier lopen de eisen van mini-male vlakwaterweerstand en minimini-male weerstand ten gevolge van golven dus meestal parallel. Dit is een van de rede-nen waarom men met name bij de gro-te schepen is afgestapt van de cilinder-vormige boeg. Enige trends zijn getoond in figuur 3, waarin de extra weerstand ten gevolge van recht van voren inl<omende golven vergeleken wordt voor vier verschillende boegvor-men.

In de resultaten in figuur 4 is met name het linker gedeelte van de figuur be-langrijk omdat daar de golven korter zijn dan de scheepslengte {X\l kleiner

water hoger, waar de intreehoek van de waterlijn veel groter is. Daarom is het aan te raden om de intreehoek van de lastlijn over een zekere afstand bo-ven de lastlijn nog scherp te houden en daarna geleidelijk over te laten gaan in een uitwaaierende spantvorm. Met na-me bij container-feeders komt na-men op dit gebied nogal excessieve vormen te-gen.

5. De invloed van de 'sea-niai®n'

Wanneer de rompvorm is geoptimali-seerd^ten aanzien van het benodigde vermogen o m in vlak water de proef-tochtsnelheid te halen, wordt er een toeslag op dit motorvermogen gege-ven voor gemiddelde dienstomstandig-heden. Deze 'sea-margin', wordt ge-woonlijk uitgedrukt als een percentage van het vlakwater vermogen. Hierbij dient de ontwerper zich evenwel te

aliseren dat fysisch gesprol<en de extra weerstand die het schip in dienstom-standigheden zal ontmoeten volstrekt losstaat van de weerstand in kalm water en er dus geen reden is o m deze toe-slag als een percentage weer te geven, maar lieverals een absoluut getal. Hoe beter de rompvorm geoptimali-seerd is voor vlak water, hoe kleiner het benodigde vlak water vermogen, hoe minder marge voor slecht weer en hoe minder het schip kan 'doordrukl<en' in gemiddelde zeegang. En daarbij is dan ook het vaargebied in de wereld van belang. In gebieden waar slecht weer vaker voorkomt zou de ontwerper een grotere 'sea margin' dienen toe te pas-sen.

Al met al kan de extra weerstand ten gevolge van golven beduidend groot worden, zelfs in matige zeegang.

R e f e r e n t i e .

).j. Blok, The resistance increase of a Ship in Waves, 1993.

Fig. 4. De toegevoegde weerstand ten gevolge van golven (RAW) als functie van scheepsgrootte (L en B), golflioogte (Cja), golflengte (k) voor vier verschillende boegvormen.

D i v e r s e n

Rotterdam Maritime groter dan ooit

De belangstelling voor Rotterdam Ma-ritime, die van 10 t / m 14 november a.s. in Rotterdam plaatsvindt, over-stijgt alle verwachtingen. De t o t o p heden gereserveerde standruimte be-slaat nu reeds een grotere oppervlakte dan de in 1996 gehouden editie en praktisch dagelijks melden zich bedrij-ven aan. Zeer gunstige ontwikkelin-gen dus voor de Ahoy' organisatie. Voorheen gehouden onder de naam Binnenvaart + Visserij, maar vanwege de verbreding van het beursconcept onder de huidige, ladingdekkende titel. Al sinds jaar en dag beschouwt de maritieme wereld de beurs als absolute marktleider, niet in de laatste plaats dankzij het internationale en zeer uitgebreide pakket aan diensten en producten. Daarnaast kenmerkt Rotterdam Ivlaritime zich door haar zeer gerichte en hooggekwalificeerde bezoekers-doelgroep. Een bekend fenomeen bij Rotterdam Maritime is dan ook het grote aantal zakelijke transacties dat afgesloten wordt tij-dens de beursdagen. Ook de verwach-tingen voor de komende productie zijn hooggespannen. De "Ahoy" heeft (oplevering september '98) 30.000 tentoonstellingsruimte beschik-baar. Voorheen moest men het doen met 20.000 m^ en dat bleek voor vele beurzen, zoals Rotterdam Ivlaritime, maar al te vaak onvoldoende. Vanwe-ge dit ruimteVanwe-gebrek werd noodVanwe-ge-

noodge-dwongen gebruik gemaakt van een spantenhal o p het buitenterrein en soms zelfs van de arenaruimte van het bij het complex behorende Sport:-paleis. Voor de organisatie niet be-paald een lucratieve oplossing, omdat bij beurzen nu eenmaal rekening ge-houden moet worden met op-en af-bouwdagen.

Informatie en/of reserveringen bellen met Johan Teunisse van A h o / Beur-zen bv, tel: 010.2933207.

Nadere informatie over Rotterdam Ivlaritime kunt u zich wenden tot Pieter Simons van A h o / ,

tel: 010.2933145.

Koninklijke ingebruikname Free-Fall lifeboat Installatie

Hare Koninklijke Hoogheid Prinses Margriet der Nederlanden en Mr.

Pie-ter van Vollenhoven hebben in Den Helder het startsein gegeven voor de officiële ingebruikname van de Free-Fall Lifeboat installatie van Den Helder Training centre (DETC).

Het officiële startsein is door Prinses Margriet gegeven vanaf het party-schip AIcmaria tijdens een vaartocht met genodigden door de haven van Den Helder. Na het startsein stortte de Free-Fall Lifeboat, vanaf een in d e ha-venmond van Den Helder opgesteld platform, te water.

De Free-Fall Lifeboat installatie is be-doeld o m mensen die o p offshoreplat-formen en zeeschepen werken te leren veilig met dit reddingsmiddel o m te gaan. Steeds vaker w o r d t van dit type reddingsboot gebruik gemaakt o m bij een calamiteit het platform of schip snel en veilig te kunnen verlaten. De installatie van Den Helder Training

Centre bestaat uit een Schat Harding L^ 600 lanceersysteem en een Har-ding FF 600 Free-Fall Lifeboat. Deze is 6,50 meter lang, 2,60 meter breed en biedt accommodatie aan 20 perso-nen. De boot w o r d t voortgestuwd door een watergekoelde dieselmotor. Volgens DHTC-directeur J.A.M. van Raamsdonk is bij deze installatie be-wust gekozen voor een valhoogte van 8,5 meter. "Bij deze hoogte hebben de G-krachten nog geen invloed en kan er heel veilig en plezierig worden getraind."

De Free-Fall Lifeboat installatie staat o p een groot platform dat speciaal hier-voor is uitgebreid. Aan dit platform hangen nog tal van andere moderne reddingsboten en reddingsmiddelen voor het opleiden van offshore-wer-kers en zeelieden.

DHTC beschikt in Den Helder ook over een tweetal andere bijzondere trainingsfaciliteiten, waaronder een g e -avanceerde trainer waarmee o p heel realistische wijze offshorewerkers kan worden geleerd o m op een veilige manier hun helikopter bij een crash in zee te veriaten. Verder beschikt het in-stituut bij Den Helder Airport over een geheel overdekt brandblustrainings-centrum.

Informatie:

Den Helder Training Centre (DHTC) B.V. J.A.M. van Raamsdonk, postbus 137, 1780 AC Den Helder.

Tel: 0223.625070, fax: 0223.616520, e-mail: dhtc@tretnl.