De formule voor het dimensieloze Froude- getal FN is:


VS


FN =__________ √g.LWL


VS = Snelheid in m/sec g = 9.81 m/sec2 LWL = Lengte waterlijn


Voor een boot met een lengte van 10 meter op de waterlijn komt dit neer op ongeveer 9.1 knoop. Het Froude-getal is ‘dimensieloos’; het geeft de verhouding weer tussen kracht ten gevolge van traagheid en kracht ten gevolge van gravitatiet. Een dimensieloos getal is een zodanige combinatie van natuurkundige grootheden, dat het geen dimensie heeft. Dat wil zeggen dat men de grootte ervan kan aangeven zonder een natuurkundige eenheid te gebruiken.


Indien de snelheid hoger wordt dan de rompsnelheid, zal het schip als het ware tegen zijn eigen boeggolf op gaan varen, met als resultaat een achteroverhangend schip en hoge golven. Een verdubbe- ling van het benodigde vermogen om de snelheid slechts een paar procent te laten toenemen, is niet ongewoon.


Planerende of semi-planerende snelle knikspanten kunnen wel voorbij hun rompsnelheid komen. Deze schepen on- derscheiden zich door meestal een lagere verhouding van hun waterverplaatsing ten opzichte van hun lengte en daarnaast heb- ben ze een knikspant rompvorm, met een zeer vlakke bodem. Op deze vlakke bodem wordt door het langsstromende water zo- genaamde hydrodynamische lift opgewekt, een omhoog gerichte kracht, die het schip als het ware optilt en op zijn eigen boeggolf zet, waardoor de weerstand niet meer zo sterk toeneemt als bij waterverplaatsers.


Een invloedrijke parameter op de golfma- kende weerstand is de lengte/breedte- verhouding van het schip. Bij veel van de vaartuigen in de YachtPower database ligt deze parameter tussen 3.0 en 3.5. Voor een gunstige weerstandskarakteristiek is een hogere waarde, een slanker schip, gewenst.


Een ander kenmerk van de gemiddelde Nederlandse stalen motorbootontwerpen is het grote oppervlak van de ondergedom- pelde spiegel, die vaak wordt toegepast om een groot interieurvolume in het achter- schip te creëren. Op lage snelheden, onder de rompsnelheid, veroorzaakt dit echter


een doodwatergebied achter het schip, waardoor de weerstand sterk toeneemt, omdat dit water ‘meegezogen’ wordt met het schip.


Geavanceerde software ‘Tot enkele jaren geleden konden wij niet echt nauwkeurig rekenen’, zegt Piet van Oossanen, ‘en moest aan de hand van het vaargedrag empirisch gezocht worden naar efficiëntere rompvormen. Voor kleinere boten is immers een uitgebreid onderzoek in de sleeptank niet haalbaar vanwege de hoge kosten. Overigens hebben ook sleeptankproeven hun beperkingen, aan- gezien de atmosferische druk in het water niet kan worden teruggeschaald, tenzij er proeven worden uitgevoerd in een vacuüm sleeptank. Het Marin beschikt over een dergelijke tank.’


Enkele jaren geleden heeft Van Oossanen & Associates flink geïnvesteerd in software en hardware. Er staat in Wageningen nu een server met 104 processoren die 24 uur per dag en zeven dagen per week staat te rekenen. De software en de data zijn langzamerhand zo uitgebreid, dat het door- rekenen van sommige lijnenplannen drie tot vier dagen in beslag neemt. ‘Wij lopen tegen steeds langere bereke- ningstijden aan’.


Met behulp van state of-the-art software, door de École Centrale de Nantes ontwik- kelde Computational Fluid Dynamics (CFD), zijn sinds enkele jaren de weerstan- den, krachten en drukken op de romp en stromingen en golven rond schepen en ‘appendages’ gedetailleerd te visualiseren en nauwkeurig te berekenen, zowel voor


modellen op schaal als voor reële schepen op ware grootte. Dagen rekenwerk Voor een CFD-berekening wordt eerst een eindige ruimte rond het schip opgezet, het ‘domein’. Dit domein wordt vervolgens verdeeld in miljoenen kleine volumetrische cellen.


In zo’n volumetrische cel, die gemiddeld circa 5 x 5 x 5 millimeter groot is, wordt de waterdruk en de stroming van het water berekend. Al deze cellen samen vormen het grid, ook wel mesh genoemd. Het totaal geeft – na dagen rekenen van de computers – als resultaat de efficiency- waarde van de romp, waarmee vervolgens verbeteringen aan de romp kunnen worden uitgevoerd.


Met behulp van de CFD-software heeft Van Oossanen een nieuwe rompvorm ontwik- keld, de ‘Fast Displacement Hull Form’ (FDHF), waarvoor patent is aangevraagd. De nieuwe 65 meter Heesen is het eerste FDHF schip. Inmiddels zijn orders ge- plaatst voor zes andere FDHF schepen. Volgens Van Oossanen is deze rompvorm zowel bij langzame als hoge – boven de rompsnelheid - snelheden zeer efficiënt.


De berekeningen zijn zo nauwkeurig dat enkele klanten van Van Oossanen met hun grote schepen niet meer naar de sleeptank gaan, maar uitsluitend deze CFD-bereke- ningen laten uitvoeren. Een sleeptankproef kost al snel het tienvoudige van de CFD- berekeningen van circa € 4.000 per schip.


Bronnen: Rapport ‘IDEALE ROMPVORM VAN EEN RE- CREATIEVAARTUIG‘ door Van Oossanen & Associates in opdracht van Rijkswaterstaat/RIZA.


Van Oossanen & Associates


Van Oossanen & Associates is in 1989 opgericht door scheepsbouwkundig ingenieur dr.ir. Piet van Oossanen. Hij volgde zijn opleiding aan de TU Delft en promoveerde op ‘Cavitatie van scheepsschroeven’. Na zijn studie werkte Van Oossanen jarenlang bij de voorloper van het Marin. Van Oossanen werd wereldberoemd door de ‘truc’ met de vleugelkiel, waarmee de Australiërs in 1983 de America’s Cup wonnen. Behalve het totale ontwerp van schepen, worden ook projecten met een sterk hydro- dynamisch karakter uitgevoerd. In 2008 werd het personeel nog uitgebreid met 1 man tot de huidige zeven. Omzet en winst stagneerden in 2008, maar 2009 en 2010 hebben een stijgende omzet en winst laten zien. De opdrachten voor jachten liepen in het begin van de kredietcrisis wel terug, maar dit is opgevangen door zich meer te concentreren op de grote koopvaardij-, offshore- en marineschepen. Zoon Perry is gelukkig behept met hetzelfde wiskundig en hydromechanisch inzicht als zijn vader en is dan ook in diens voetsporen getreden en zal per 1 januari 2012 het bedrijf overnemen en voortzetten. Maar de kennis en kunde van de oprichter en ‘vleugelkielman’ zal niet verloren gaan. Hij is nog 100% actief en zal zich vooral met de ‘leuke’ kanten van het vak en het bedrijf blijven bezig houden.


www.oossanen.nl 9


Jachtbouw Nederland 3


juni 2011


Page 1  |  Page 2  |  Page 3  |  Page 4  |  Page 5  |  Page 6  |  Page 7  |  Page 8  |  Page 9  |  Page 10  |  Page 11  |  Page 12  |  Page 13  |  Page 14  |  Page 15  |  Page 16  |  Page 17  |  Page 18  |  Page 19  |  Page 20  |  Page 21  |  Page 22  |  Page 23  |  Page 24  |  Page 25  |  Page 26  |  Page 27  |  Page 28  |  Page 29  |  Page 30  |  Page 31  |  Page 32  |  Page 33  |  Page 34  |  Page 35  |  Page 36