Detail
ES-TRIN, artikel 19.03, zesde lid - Nadere uitleg van de voorwaarden voor tests op ware grootte, tests op schaal of berekeningen
Vraag:
Bij passagiersschepen die een hogere snelheid kunnen bereiken dan v=0,4 √gL (de zogenoemde “planerende schepen”), moet de stabiliteit bij het maken van een bocht worden bepaald:
- met behulp van de formule in artikel 19.03, zesde lid, bij een snelheid van minder of gelijk aan v=0,4 √gL; en
- beproevingen op ware grootte dan wel met modellen, hetzij op basis van dienovereenkomstige berekeningen bij snelheden die groter zijn dan v=0,4 √gL.
Wat zijn de voorwaarden voor tests op ware grootte, tests op schaal of de berekeningen als bedoeld in artikel 19.03, zesde lid, laatste zin?
Antwoord:
De dynamische stabiliteit van passagiersschepen die snelheden kunnen bereiken die hoger zijn dan v=0,4√gL kan tijdens de ontwerpfase worden ingeschat, hetzij door berekeningen of door een test op schaal. Tests kunnen worden uitgevoerd uitgaande van een gelijkblijvend kenterend moment om de passagiers en winddruk te simuleren.
Optie 1: Er kan gekozen worden voor een test met een vrijvarend schaalmodel. Deze werkwijze wordt uitsluitend toegepast voor vaartuigen die op het wateroppervlak varen, met toepassing van de schaaleffecten volgens de wet van Froude, waarbij geldt dat hoe kleiner het model, des te groter de negatieve schaaleffecten en des te groter de uitdaging om een realistisch model te maken met eigen voortstuwing en besturing. Daar staat tegenover dat de negatieve schaaleffecten kleiner zijn voor grotere schaalmodellen. Denkt men aan de betrouwbaarheid van de resultaten, zou de schaal zo groot mogelijk gekozen moeten worden. Met andere woorden, de afmetingen van het model zouden zo groot mogelijk moeten zijn, waarbij er wel rekening mee gehouden moet worden dat de afmetingen van het testbassin in verhouding moeten staan tot het vereiste gebied voor het uitvoeren van de tests, aangezien ook de kenmerken van de testinstallatie factoren zijn die een rol spelen. Het gevolg kan zijn dat de tests niet haalbaar zijn of te duur om uit te voeren.
Als het schip in de test op schaal bij het maken van een bocht overhelt naar het centrum van de draaicirkel of in een sleeptest bij een hogere snelheid minder naar buiten helt, mag ervan worden uitgegaan dat voldaan wordt aan de stabiliteitsvereisten.
Optie 2: Een eenvoudiger alternatief kan zijn een sleeptest met een schaalmodel uit te voeren (dus zonder eigen voortstuwing), waarbij het model vrij kan bewegen binnen de desbetreffende vrijheidsgraden in rustig water. Dit wordt vaak zo gedaan om vast te stellen op welk punt of in welk gebied hogere snelheden als factor gaan meespelen, of ook andere omstandigheden zoals de gewichtsverdeling van het schip en het zwaartepunt, en het schip vanwege dynamische instabiliteit gaat overhellen.
Een sleeptest onder een hoek, waarbij het model overhelt door het aanbrengen van extra gewicht aan een kant (waarmee de aanwezigheid van passagiers of winddruk kan worden gesimuleerd, zoals hierboven reeds genoemd werd), kan aanwijzingen geven ten aanzien van de dynamische (in-)stabiliteit van het model in rustig water. Als namelijk het overhellen van het model toeneemt bij een hogere snelheid, wordt de zijwaartse instabiliteit van het schip als gevolg van de vorm van de romp zichtbaar (bij bepaalde waarden van het scheepsgewicht en de ligging van het zwaartepunt). In dat geval moet de stabiliteit van het schip nader onderzocht worden, of moeten de vorm van de romp of de gewichtsverdeling worden aangepast. Als het kenterend moment van het model bij hogere snelheid echter afneemt, kan daaruit worden opgemaakt dat er geen negatieve, dynamische gevolgen zijn voor de dwarsscheepse stabiliteit van het schip. Dit zou dan door tests op ware grootte moeten worden bevestigd. Ook de voortstuwingswijze en de appendages kunnen de kenmerken van het schip tijdens de vaart en de dynamische instabiliteit sterk beïnvloeden, en daarom moeten deze in de modeltest hiermee overeenkomen. Indien er een sleeptest wordt uitgevoerd dienen er vergelijkbare maatregelen te genomen worden. Tijdens de tests kunnen de gevolgen van cavitatie en ventilatie in de omgevingsatmosfeer niet worden voorkomen, hetgeen voor kleinere schaalmodellen significante afwijkingen kan opleveren. Als verwacht wordt dat dit effect inderdaad significant zou kunnen zijn, is het wellicht nodig om de experimenten in een druktank uit te voeren.
Optie 3: Indien verschillende negatieve effecten tijdens de experimenten niet vermeden kunnen worden, zou een computersimulatie (berekening) waarbij gebruik wordt gemaakt van gemeten of voorspelde hydrodynamische coëfficiënten wellicht een betrouwbaarder resultaat kunnen opleveren dan experimenten op schaal.
Los van de tests op schaal of berekeningen, moet er overeenkomstig hoofdstuk 5 een test op ware grootte worden uitgevoerd om het gedrag bij het maken van een bocht onder diverse hoge snelheden te testen (zonder waterverplaatsing). Als de passagiers wanneer het schip met een hoge snelheid vaart, moeten blijven zitten, kan het kenterend moment als gevolg van de verplaatsing van passagiers buiten beschouwing worden gelaten. Tijdens een test op ware grootte kan ook het kenterend moment als gevolg van wind buiten beschouwing worden gelaten.
Als het schip overhelt naar het centrum van de draaicirkel, is het stabiel, dus zonder negatieve gevolgen van de draaibeweging, en kan het draaimoment buiten beschouwing gelaten worden wanneer het algemene kenterend moment van het schip wordt berekend. Omgekeerd, wanneer het schip bij een hogere snelheid naar buiten helt bij het maken van een bocht, is dit een ongewenst effect. Er doet zich dan een atypische situatie voor die wellicht inhoudt dat de stabiliteit van het planerende schip niet adequaat is. De stabiliteit van het schip moet dan nader onderzocht worden, en/of men zou over moeten gaan tot een aanpassing van de scheepsromp of van de gewichtsverdeling.
De resultaten van de test op ware grootte, met andere woorden het gedrag van het vaartuig bij het maken van bochten, moet zorgvuldig worden gemeten en worden gedocumenteerd. Hiervoor kan gebruik worden gemaakt van een elektronische inclinometer en bijbehorende snelheidsmetingen. Er moet naar elke kant een volledige bocht van 360° worden gemaakt.
CESNI/PT/Pax (20) 29 rev. 2, CESNI/PT/Pax (21)m 14, punt 3.11
Werkgroep voor passagiersschepen (CESNI/PT/Pax), kenterend moment, test op ware grootte, stabiliteit
