60 Hydrodynamica
De vorm van een schip is iets dat al eeuwen wordt geoptimaliseerd, en waar ook nog steeds grote stappen voorwaarts gemaakt kunnen worden. Er zijn volop manieren om de vorm van het casco of onderdelen hiervan te verbeteren, zodat het rende- ment groter wordt. Echter is het wel zo dat de functie komt te lijden onder de vorm. Met het optimale scheepsmodel qua snelheid en brandstofverbruik, bijvoor- beeld een kano, zou je minder lading mee kunnen nemen. Of theoretisch andersom geredeneerd; als je meer lading meeneemt, gaat je brandstofverbruik omhoog en je snelheid omlaag. Het optimaliseren van de scheepsromp wordt dus deels beperkt door de functie van het schip. Door het maken van compromissen ten aanzien van het vaartraject, diepgang, omloopsnelheid, draagvermogen en tal van andere zaken wordt het onderwaterschip vormgegeven. In het commercieel perspectief gezien, wordt de vorm van het onderwaterschip eigenlijk bepaald door de opbrengsten per ton/kilometer.
ERIK PENNEKAMP
Er zijn in de jaren zeventig van de vorige eeuw voor de marine mijnenvegers van kunststof gebouwd. De redenen hiervoor wa- ren niet gewichtsreductie maar het beperken van magnetische invloeden door bepaalde mijnen, maar de kleinere diepgang was zeker een voordeel. Het toepassen van com- posiet als materiaal voor het casco, zodat een schip veel lichter zou zijn, is technisch mogelijk maar is nog niet geïntroduceerd in de Europese binnenvaart. De voordelen als ondermeer een lager brandstofverbruik en besparingen op onderhoud (geen verf)
DAMEN ECOLINER
Het onderwaterschip van de Damen Ecoliner, die in de komende periode wordt opgele- verd, is ook ontworpen op brandstofefficiëntie. Dit gebeurt middels de Van der Velden® FLEX Tunnel, maar ook met ‘luchtkamers’ in het onderwaterschip, om zo min mogelijk wrijving te hebben tussen het vlak en het water. Dit door Damen gepatenteerde sys- teem, geeſt minder weerstand en dus een lager brandstofverbruik of een hogere snel- heid. Het verminderen van het wrijvingsoppervlak door middel van lucht is al op meer- dere schepen en met meerdere technieken uitgeprobeerd, echter dit systeem werkt anders. Het vlak van de Ecoliner is totaal anders ontworpen dan bij eerdere schepen. In deze luchtkamers wordt door een blower, indien nodig, lucht geblazen zodat er geen luchtbelletjes onder het schip de wrijving verminderen, maar grote luchtkamers zorgen voor minder oppervlak. Bij Marin en DST in Duisburg is dit systeem getest met modellen, ook is er met Bodewes Binnenvaart BV en Marin een test op ware grootte gedaan, zodat er een reëel beeld geschetst kan worden van de besparingen met dit systeem. Volgens de onderzoeken van Damen kan er met dit systeem 15 tot 25 procent minder motorver- mogen worden geïnstalleerd, wat een enorme reductie zal geven op zowel de aanschaf van de motoren als de kosten van brandstof. Navenant is dan ook de reductie van CO2.
De Easyflow® roeren van De Waal uit Werkendam. EASYFLOW® ROEREN EN DOLPHIN XR++
De Waal uit Werkendam levert voor een gunstiger resultaat sinds 2013 Easyflow® roeren. Deze zogenaamde groene roeren zijn slanker dan conventionele roeren en staan iets verder naar buiten opgesteld. De besparing op brandstofkosten en dus ook CO2 reductie bedragen 5 tot 15 procent. Van der Velden Marine Systems levert met de DOLPHIN XR++ roeren een systeem met een asymmetrische profielvorm, waardoor de verminderde weerstand ook een aanzienlijke reductie van brandstofkosten en CO2 bewerkstelligen. Voor beide systemen geldt dat ze zowel voor nieuwbouwschepen als bestaande schepen geschikt zijn.
hebben de weg nog niet vrijgemaakt voor dit soort schepen. Wel zijn met de komst van verbeterde technieken en andere staalsoor- ten inmiddels schepen gebouwd die aanzienlijk lichter zijn qua gewicht en op de- zelfde diepgang meer lading meenemen dan schepen van identieke afmetingen, of met dezelfde hoeveelheid lading minder diep steken en dus minder brandstof verbruiken.
Ook de manier waarop het water langs en onder het casco stroomt, heeſt een flinke impact op de snelheid en het verbruik van het schip. Door de voorwaartse snelheid van het schip wordt het water van de vaarweg ‘gespleten’ en opzij geduwd. De ‘kuil’ naast de kop ontstaat door de onderdruk van het wegduwen van het water. Dit heeſt een nega- tieve impact op de snelheid en het verbruik van het schip. Bij het achterschip wordt het water feitelijk tussen de roeren ‘doorgeperst’ waardoor hier ook een onderdruk ontstaat met negatieve bijwerkingen. De ideale vorm van een onderwaterschip heeſt eigenlijk de vorm van een ei, zonder enige zaken die uitsteken. Praktisch onmogelijk dus, want dan is er ook geen voortstuwing of stuur- werk mogelijk. Bovendien zou een eivormig onderwaterschip te weinig tonnen lading mee kunnen nemen. De praktijk bestaat dus uit het sluiten van allerlei compromissen. De besparingen van de diverse aanpassingen op het onderwaterschip hieronder genoemd, worden geclaimd door de leveranciers en/of ontwerpers van deze systemen.
De ontwikkelingen van de stroomlijn onder water, de hydrodynamica, staan absoluut niet stil. Er zijn vele beperkingen, maar ook vele mogelijkheden. Hier kan nog veel winst behaald worden.
BULBSTEVEN
De bulbsteven was jarenlang min of meer voorbehouden aan de zeevaart. De snel- heid van een binnenvaartschip zou niet hoog genoeg zijn om er voldoende rende- ment uit te halen. Het rendement van zo’n bulbsteven op een binnenvaartschip komt pas bij snelheden van minimaal 25 kilometer per uur. Er is wel mee geëxperimenteerd in de binnenvaart, maar een groot succes is het echter nooit geworden. De torpedo achtige uitstulping beïnvloedt de stroming aan de kop, zodat de golfweerstand wordt verkleind. Hierdoor zou je een lager brandstofverbruik of een hogere snelheid kunnen hebben. Bij grotere schepen is een bulbsteven effectiever dan bij kleine schepen, maar dat is een wet die geldt op zee. In de binnenvaart liggen de snelheden lager, en zou het verschil tussen grote en kleinere schepen minder groot moeten zijn. Enkele kleinere passagiersschepen zijn er indertijd mee uitgerust om meer drijfvermogen op het voorschip te krijgen. De bulbstevens die in de binnenvaart zijn geplaatst hebben grotendeels als functie dat ze, door verlenging van het onderwaterschip, meer lading kunnen meenemen. Volgens de deskundigen zou een goedgevormde bulbsteven een rendement van zo’n 5 procent aan brandstofbesparing kunnen opleveren voor de bin- nenvaart. Nadelen heeſt zo’n bulbsteven ook. Zo zal bij laagwater de kop zich sneller aan de bodem zuigen door de onderdruk en zal het schip meer zuiging en golfslag geven, wat weer hinderlijk is voor de oevers en afgemeerde schepen. Op dit moment wordt de bitumentanker Lapresta (135 x 17,70 meter) afgebouwd die een variant heeſt op de bulbsteven net als de TwenteMax die nog gebouwd moet worden. Varia- ties op de bulbsteven voor andere doeleinden zijn er ook. Sinds kort is de duwboot Patrijs in de vaart. Deze duwboot, met een lengte van 26,00 meter en een breedte van 11,20 meter, heeſt een lipvormige onderwaterspoiler. Het ruwe water dat achter de geladen duwbakken tijdens de vaart omhoog komt, zou daarna onder het vlak van de boot door gaan naar de schroeven en roeren. Met deze onderwaterspoiler wordt het ruwe water opzij geduwd en gaat er rustiger water richting de schroeven. Hierdoor gaat het rendement van de straalbuis, schroeven en roeren omhoog, zodat er minder brandstof nodig is om dezelfde snelheid te bereiken. De trillingen aan boord zijn afgenomen en het comfort nam juist toe.
WEEK 16-17 20 APRIL 2016
De DOLPHIN XR++ van Van der Velden Marine Systems. INTREKBARE FLANKING ROEREN Van der Velden® FLEX Tunnel. VAN DER VELDEN® FLEX TUNNEL
Vorig jaar augustus is de Van der Velden® FLEX Tunnel voor het eerst toegepast. De Rhenus Duisburg heeſt deze primeur behaald. De FLEX Tunnel maakt het mogelijk, in tegenstelling tot vaste tunnels zoals toegepast op de meeste binnenvaartschepen, zonder tunnels te varen indien de diepgang en waterdiepte dit toestaan. Dit levert direct een forse weerstand vermindering op, hetgeen resulteert in een gunstiger brandstofverbruik. Uit eigen metingen van Van der Velden is gebleken dat het geladen koppelverband Rhenus Duisburg, varend op diep water, circa 27 procent minder brandstof verbruikte.
Bij de grotere duwboten zijn de flanking roeren uit de gratie geraakt door de enorme weerstand die ze opleveren. De roeren zijn voor de schroeven geplaatst, zodat een duweenheid ook achteruit kan manoeuvreren, want de duwbakken hebben meestal geen boegschroefinstallaties. De nieuwste generatie duwboten hebben boegschroeven voor in de boot staan, om zo toch het complete verband ‘om te wringen’ maar zijn qua manoeuvreerbaarheid toch minder dan de flanking roeren. Deze roeren hebben echter wel het nadeel dat ze, net als boegschroeven, ruim 95 procent van de tijd niet gebruikt worden, maar in tegenstelling tot boegschroeven dan wel een hoger brandstofverbruik veroorzaken. De Veka Group heeſt voor de Herkules XVII en Herkules XVIII intrekbare flanking roeren ontwikkeld. Dit systeem, wat samen met Van der Velden Marine Systems is ontworpen, trekt de roeren in het schip als ze niet worden gebruikt. De onderkant van de roeren is zo aangepast, dat ze een gladde eenheid vormen met het vlak en de tunnel.
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 |
Page 37 |
Page 38 |
Page 39 |
Page 40 |
Page 41 |
Page 42 |
Page 43 |
Page 44 |
Page 45 |
Page 46 |
Page 47 |
Page 48 |
Page 49 |
Page 50 |
Page 51 |
Page 52 |
Page 53 |
Page 54 |
Page 55 |
Page 56 |
Page 57 |
Page 58 |
Page 59 |
Page 60 |
Page 61 |
Page 62
