Model 689 NAUTISCHE TOEGANKELIJKHEID TOT DE SCHELDE VOOR MAERSK S-KLASSE CONTAINERSCHEPEN

Transcriptie

1

2 3-2 Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap Departement Leefmilieu en Infrastructuur Administratie Waterwegen en Zeewezen Model 89 NAUTISCHE TOEGANKELIJKHEID TOT DE SCHELDE VOOR MAERSK S-KLASSE CONTAINERSCHEPEN SIMULATORSTUDIE JUNI 23

3 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen INHOUDSOPGAVE Inhoudsopgave... i Lijst van de bijlagen...ii Lijst van de figuren...iii 1 INLEIDING ONTWIKKELING VAN EEN WISKUNDIG MANOEUVREERMODEL OVERZICHT VAN DE UITGEVOERDE SIMULATIES... ANALYSE VAN DE SIMULATIES Karakteristieke grootheden Simulaties uitgevoerd op Simulaties uitgevoerd op Vaart 9 (figuren 31 tot en met 35) Vaart (figuren 3 tot en met 39) Vaart 11 (figuren tot en met 3) Vaart 12 (figuren tot en met 5) Vaart 15 (figuren tot en met 9) Samenvatting Simulaties uitgevoerd op INVLOED VAN SQUAT OP DE NETTO KIELSPELING SAMENVATTING TABELLEN FIGUREN Eindrapport Juni 23 i

4 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen LIJST VAN DE TABELLEN Tabel 1 : Scheepsgegevens... T 1 Tabel 2 : Telegraafstanden en scheepssnelheden... T 1 Tabel 3 : Karakteristieken draaicirkel bij % kielspeling... T 2 Tabel : Karakteristieken zigzagtest bij % kielspeling... T 2 Tabel 5 : Karakteristieken draaicirkel bij 1% kielspeling... T 3 Tabel : Karakteristieken zigzagtest bij 1% kielspeling... T Eindrapport Juni 23 ii

5 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen LIJST VAN DE FIGUREN Figuur 1 Figuur 2 Figuur 3 Figuur Figuur 5 Figuur Figuur 7 Figuur 8 Figuur 9 Figuur Figuur 11 Figuur 12 Figuur 13 Figuur 1 Figuur 15 Figuur 1 Figuur 17 Figuur 18 Figuur 19 Figuur 2 Figuur 21 Figuur 22 Figuur 23 Figuur 2 Figuur 25 Figuur 2 Figuur 27 Figuur 28 Figuur 29 Figuur 3 Figuur 31 Figuur 32 Figuur 33 Figuur 3 Figuur 35 Figuur 3 Draaicirkel 35 stuurboord bij Sea Full Ahead in diep water 2/2 Zigzagtest bij Sea Full Ahead in diep water Draaicirkel 35 stuurboord bij Harbour Full Ahead in ondiep water 2/2 Zigzagtest bij Harbour Full Ahead in ondiep water Dwarskracht en moment geleverd door de boegschroef Dwarskracht en moment geleverd door de hekschroef Manoeuvreereigenschappen Maersk S-klasse Ligging baan en afstandsaanduiding Maersk S-klasse: Schelde, opvaart, ZW Bf, vloed Maersk S-klasse: Schelde, opvaart, ZW Bf, vloed (detail) Vaart 22: baan, snelheden Vaart 22: roer, schroef, boeg- en hekschroef Vaart 22: sleepboten Maersk S-klasse: Schelde, opvaart, W 5Bf, eb Vaart 23: baan, snelheden, roer, schroef Maersk S-klasse: Schelde, afvaart, ZW 5Bf, eb Maersk S-klasse: Schelde, afvaart, ZW 5Bf, eb (detail) Vaart 2: baan, snelheden Vaart 2: roer, schroef, boeg- en hekschroef Vaart 2: sleepboten Maersk S-klasse: Schelde, afvaart, ZW 7Bf, vloed Maersk S-klasse: Schelde, afvaart, ZW 7Bf, vloed (detail) Vaart 25: baan, snelheden Vaart 25: roer, schroef, boeg- en hekschroef Vaart 25: sleepboten Maersk S-klasse: Schelde, opvaart, W 3Bf, vloed Maersk S-klasse: Schelde, opvaart, W 3Bf, vloed (detail) Vaart 2: baan, snelheden Vaart 2: roer, schroef, boeg- en hekschroef Vaart 2: sleepboten Maersk S-klasse: Schelde, opvaart, ZW Bf, vloed Maersk S-klasse: Schelde, opvaart, ZW Bf, vloed (detail) Vaart 9: baan, snelheden Vaart 9: roer, schroef, boeg- en hekschroef Vaart 9: sleepboten Maersk S-klasse: Schelde, opvaart, ZW 5Bf, vloed Eindrapport Juni 23 iii

6 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen Figuur 37 Figuur 38 Figuur 39 Figuur Figuur 1 Figuur 2 Figuur 3 Figuur Figuur 5 Figuur Figuur 7 Figuur 8 Figuur 9 Figuur 5 Figuur 51 Figuur 52 Figuur 53 Figuur 5 Figuur 55 Figuur 5 Figuur 57 Figuur 58 Figuur 59 Figuur Figuur 1 Figuur 2 Figuur 3 Figuur Maersk S-klasse: Schelde, opvaart, ZW 5Bf, vloed (detail) Vaart : baan, snelheden Vaart : roer, schroef, boeg- en hekschroef, sleepboot Maersk S-klasse: Schelde, afvaart, ZZW Bf, eb Vaart 11: baan, snelheden Vaart 11: roer, schroef, boeg- en hekschroef Vaart 11: sleepboten Maersk S-klasse: Schelde, afvaart, NW Bf, eb Vaart 12: baan, snelheden, roer, schroef Maersk S-klasse: Schelde, opvaart, ZW 7Bf, vloed Vaart 15: baan, snelheden Vaart 15: roer, schroef, boeg- en hekschroef Vaart 15: sleepboten Maersk S-klasse: Schelde, opvaart, ZW Bf, vloed Maersk S-klasse: Schelde, opvaart, ZW Bf, vloed (detail) Vaart : baan, snelheden, roer, schroef Vaart : boeg- en hekschroef, sleepboten Maersk S-klasse: Schelde, afvaart, ZW Bf, vloed Vaart 1: baan, snelheden, roer, schroef Maersk S-klasse: Schelde, afvaart, ZW 7Bf, eb Vaart 2: baan, snelheden, roer, schroef Maersk S-klasse: Schelde, opvaart, W 3Bf, eb Vaart 3: baan, snelheden, roer, schroef Maersk S-klasse: Schelde, afvaart, WZW 8Bf, vloed Maersk S-klasse: Schelde, afvaart, WZW 8Bf, vloed (detail) Vaart : baan, snelheden Vaart : roer, schroef, boeg- en hekschroef Vaart : sleepboten Eindrapport Juni 23 iv

7 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen 1 INLEIDING Op vraag van de volgende afdelingen van de Administratie Waterwegen en Zeewezen: - DAB Loodswezen, Kapitein Jacques D'Havé, algemeen directeur DABL - Afdeling Vlaamse Nautische Autoriteit, ir. Rik Goetinck, afdelingshoofd - Afdeling Scheepvaartbegeleiding, Antoine Descamps, afdelingshoofd werd door het Waterbouwkundig Laboratorium en Hydrologisch Onderzoek (WLH) in samenwerking met deze afdelingen een onderzoek uitgevoerd naar de nautische toegankelijkheid van de S-klasse containerschepen van Maersk-Sealand tot de Schelde. In de huidige reglementering ( Gezamenlijke bekendmaking van de Vlaamse en Nederlandse Scheldedirecteuren, Kennisgeving nr. 1/21, Op- en afvaartregeling naar/van Antwerpen ) bedraagt de maximaal toegestane scheepslengte 3 m. De Maersk S-klasse containerschepen hebben echter een maximale lengte van m en kunnen volgens deze reglementering niet tot Antwerpen varen. Er werd door de DAB Loodswezen voorgesteld een simulatiestudie uit te voeren in samenwerking met de Nederlandse loodsen. Dit stelt de bevoegde Vlaamse en Nederlandse overheden in staat op basis van de resultaten van deze studie een beslissing tot aanpassing van de reglementering te onderbouwen. Een belangrijk knelpunt voor het uitvoeren van deze studie is echter de beschikbaarheid van een gevalideerd mathematisch model van deze S-klasse containerschepen. Volgens diverse bronnen zouden het Danish Maritime Institute (DMI) en het MARIN (Maritime Research Institute Netherlands) over mathematische modellen beschikken van dit schip. Na navraag door het WLH bleken deze manoeuvreermodellen echter niet gebaseerd te zijn op fysische modelproeven met een geschaald model van het S-klasse containerschip van Maersk-Sealand. De mathematische modellen werden afgeleid van bestaande manoeuvreermodellen voor kleinere containerschepen. Het uitvoeren van simulaties op de Schelde indien het schip een diepgang heeft van 1. m (de door Maersk-Sealand opgegeven maximale diepgang) vereist bovendien een manoeuvreermodel dat ook geldig is bij kleine kielspelingen met een vrije ruimte onder de kiel van minder dan 2% van de diepgang. Het model van DMI bleek beperkt te zijn tot een kielspeling van 2%. Door Maersk-Sealand werden de resultaten van de standaard manoeuvreerproeven in diep water (kielspeling van % van de diepgang) aan het WLH bezorgd, maar de gemodelleerde manoeuvreereigenschappen in ondiep water konden door het DMI enkel geleverd worden mits betaling. Omwille van - de hoge kostprijs voor het ter beschikking stellen van de manoeuvreereigenschappen van het S- klasse containerschip van Maersk-Sealand in diep en ondiep water door andere onderzoeksinstellingen - de beperkte tijd voor het opzetten en uitvoeren van de simulatiestudie (de eerste schepen van dit type worden door de Antwerpse Haven verwacht tegen het najaar 23) - de bezettingsgraad van de scheepsmanoeuvreersimulator van het WLH werd door het WLH in samenspraak met de DAB Loodswezen besloten de evaluatie van de toegankelijkheid van deze schepen te baseren op de beoordeling van de toegankelijkheid van een containerschip met vergelijkbare geometrische afmetingen en een manoeuvreergedrag dat niet beter is dan de werkelijke S-klasse schepen. Deze laatste vereiste wordt dan gesteund op de ervaring van kapiteins van deze schepen voor Maersk-Sealand. Eindrapport Juni 23 1

8 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen Gedurende de maand januari 23 werd door het WLH een manoeuvreermodel ontwikkeld voor een containerschip met een manoeuvreergedrag dat niet beter is dan de werkelijke S-klasse schepen. Een eerste validatie werd uitgevoerd op door vier Vlaamse loodsen waarbij gevaren werd op de Schelde tussen de Noordzeeterminal en de bocht van Bath. Een tweede validatie werd uitgevoerd op door Vlaamse en Nederlandse loodsen in aanwezigheid van twee kapiteins van Maersk Sealand (Capt. John Axel Poulsen, Capt. Poul Buchholz). Op werden simulatievaarten uitgevoerd in aanwezigheid van de deelnemers samengevat in de onderstaande tabel. Waterbouwkundig Laboratorium en Hydrologisch Onderzoek DAB Loodswezen Nederlands loodswezen Vlaams Nautische Autoriteit Afdeling Scheepvaartbegeleiding Afdeling Maritieme Toegang Nederlandse overheid Katrien Eloot Erik Laforce Eric Poirier Jacques d Havé Hein De Brauwer Eddy De Laeter Frank Lunders Paul Lauwereins Michel Vanden Auweele JP Janssens J. Brinkman T.E. Van Pienbroek Joost Waasdorp Els Bogaert Antoine Descamps Martin Mesuere Eric Taverniers Eric Adan Piet Van Tilburg Co Van Oosten Hank Prins Arjan Van Nassau Unie van Reddings- en sleepdiensten De Buf A. Gemeentelijk Havenbedrijf Antwerpen Maersk Sealand Scheers B. Van Landeghem D. Jean Persy Poul Bucholz Linda Van den Bleeken Dit document behandelt: - de ontwikkeling van een mathematisch manoeuvreermodel - de analyse van de uitgevoerde simulatievaarten. Eindrapport Juni 23 2

9 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen 2 ONTWIKKELING VAN EEN WISKUNDIG MANOEUVREERMODEL Voor de ontwikkeling van een wiskundig manoeuvreermodel voor het gevraagde schip met een diepgang van 1. m kan men aan het WLH op twee mogelijke manieren te werk gaan: - een bestaand mathematisch model voor een ander containerschip uit de database van schepen van de scheepsmanoeuvreersimulator kan opgeschaald worden naar het S-klasse schip - een mathematisch model kan opgesteld worden op basis van modelproeven uitgevoerd in de Manoeuvreersleeptank voor Ondiep Water van het WLH met een scheepsmodel van een ander containerschip. Deze resultaten worden vervolgens opnieuw opgeschaald naar het S-klasse schip. In beide gevallen wordt de validatie van het verkregen model dan uitgevoerd op basis van manoeuvreergegevens verstrekt door Maersk-Sealand en de ervaring van kapiteins van Maersk-Sealand. Aangezien op de Schelde de kielspeling beperkt zal zijn voor deze schepen is de aangewezen methode deze waarbij modelproeven worden uitgevoerd in de sleeptank met een fysisch schaalmodel (over het algemeen een lengte van m) zowel in diep water als in ondiep water (variërende kielspelingen). Het WLH beschikt over een fysisch model van een containerschip met een lengte van 3 m op ware grootte dat de voorbije jaren hoofdzakelijk bij kielspelingen gelegen tussen 7% en 2% voor ondiep water en 25% voor diep water werd beproefd. Omdat dit model echter niet geometrisch gelijkvormig kan opgeschaald worden naar het S-klasse containerschip aangezien lengte, breedte en diepgang zich anders verhouden, werd besloten een model te ontwikkelen op basis van de eerste methode. Gebruikmakend van literatuurgegevens en resultaten van de sleeptank, werd het geschaalde manoeuvreermodel zodanig aangepast dat een realistisch manoeuvreergedrag optreedt bij diep (% kielspeling) en ondiep water (1% kielspeling). De manoeuvreereigenschappen van het gemodelleerde containerschip met een lengte van 352 m, gevalideerd als een schip dat niet beter manoeuvreert dan de S-klasse containerschepen, worden samengevat in de tabellen 1 tot en met en de figuren 1 tot en met. In de figuren 5 en wordt het verloop voorgesteld van de dwarskracht en het giermoment geleverd door de boegschroef en de hekschroef in functie van de scheepssnelheid. Deze eigenschappen kunnen in diep water (ontwerpconditie) vergeleken worden met de eigenschappen opgegeven door Maersk-Sealand en samengevat in figuur 7. Op basis van deze gegevens kan men bijvoorbeeld besluiten dat het gemodelleerde schip in diep water bij het uitvoeren van een draaicirkel niet beter manoeuvreert dan het S-klasse containerschip: Schip Maersk S-klasse Schip WLH CON352 Advance 8.8 m Transfer m Tactical Diameter m Time to s Time to s Eindrapport Juni 23 3

10 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen 3 OVERZICHT VAN DE UITGEVOERDE SIMULATIES Alle simulatievaarten werden uitgevoerd in opvaart en afvaart tussen Konijnenschor en de Noordzeeterminal waarbij twee belangrijke manoeuvres worden onderscheiden: - het manoeuvre ter plaatse van de bocht van Bath - het zwaaimanoeuvre aan de Noordzeeterminal Nr. vaart conditie wind stroming ontmoeting zichtbaarheid 22 opvaart zw maximum vloed Prosperpolder 23 opvaart w5 maximum eb Prosperpolder 2 afvaart zw5 maximum eb Prosperpolder 25 afvaart zw7 maximum vloed Prosperpolder 2 opvaart w3 maximum vloed Prosperpolder 9 opvaart zw maximum vloed Prosperpolder opvaart zw5 maximum vloed Prosperpolder 11 afvaart zzw maximum eb Prosperpolder 12 afvaart nw maximum eb Prosperpolder 13 opvaart geen maximum vloed Prosperpolder 1 opvaart zw7 maximum vloed Prosperpolder 15 opvaart zw7 maximum vloed Prosperpolder geen geen geen geen goed goed goed goed geen mist (2 m) + nacht geen geen geen geen geen geen geen goed goed goed nacht goed + mist goed goed Eindrapport Juni 23

11 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen opvaart zw maximum vloed Prosperpolder afvarende schepen goed 1 afvaart zw maximum vloed Prosperpolder opvarende schepen, o.a. Panamax sized goed afvaart zw7 maximum eb Prosperpolder 3 opvaart w3 maximum eb Prosperpolder opvarende schepen, o.a. containerschip (L=3m, B=2m) afvarende schepen, o.a. containerschip (L=3m, B=2m) goed mist (tot 5m zichtbaarheid) + nacht overgang naar nacht 23:3u afvaart wzw8 maximum vloed Prosperpolder opvarende schepen, o.a. containerschip (L=3m, B=2m) goed Bij de analyse van de uitgevoerde simulaties moet men rekening houden met de volgende opmerkingen: - Voor de gekozen tijdstippen van maximale stroming (maximum ebstroom en maximum vloedstroom ter hoogte van Prosperpolder) treedt de minimale kielspeling uiteraard op tijdens de ebstroom met een waarde van 1% van de diepgang van het gemodelleerde schip (deze diepgang bedraagt 1. m). Deze waarde komt overeen met de minimale kielspeling waarvoor een manoeuvreermodel is ontwikkeld. - Op basis van vaart 9 uitgevoerd door een loods werd door kapiteins van Maersk Sealand een eerste evaluatie van het gemodelleerde schip gemaakt. Hierbij werd opgemerkt dat het schip te snel gestopt is bij het inzetten van het zwaaimanoeuvre aan de kade. Dit probleem is te wijten aan een vereenvoudigde modellering van de motor in de scheepsmanoeuvreersimulator. De vertraging die in werkelijkheid optreedt bij het omschakelen van de motor van vooruit naar achteruit, is niet gemodelleerd in de simulator. Om een snelle aanpassing van het model door te voeren waarbij hetzelfde effect bij achteruitslaan bekomen wordt als in werkelijkheid, werd het vermogen van de motor bij het achteruitslaan beperkt. Hierdoor worden de stopafstand en de stoptijd aanzienlijk verhoogd. Bij de volgende vaarten werd het stoppen van het schip als realistisch ervaren. Tijdens de vaarten die op werden uitgevoerd, was de modellering van de combinatie motor/schroef zoals tijdens vaart 9. Men moet eventueel rekening houden met een te gemakkelijk gestopt schip bij het achteruitslaan van de schroef. - Op basis van de bijgewoonde simulaties zijn de kapiteins van Maersk Sealand van mening dat het gemodelleerde schip niet beter manoeuvreert dan het S-klasse containerschip. - Vaarten 13 en 1 zijn niet opgenomen in dit rapport omdat omwille van externe factoren deze vaarten niet realistisch verlopen zijn. Tijdens vaart 13 werd gestart met een goede zichtbaarheid en vervolgens werd in de aanloop naar het zwaaimanoeuvre een plotse dichte mist gesimuleerd. Omwille van het onrealistische verloop van de zichtbaarheid werd het manoeuvre niet meer gecontroleerd. Tijdens de testvaarten op werd ook een vaart uitgevoerd bij nacht en mist. In tegenstelling tot vaart 13 was echter van bij de aanvang van de vaart de zichtbaarheid beperkt. Bovendien was er een voldoend grote aanloop tot het draaimanoeuvre in de bocht van Bath zodat gewenning aan de beperkte zichtbaarheid mogelijk was. - Vaarten 1 en 15 werden uitgevoerd met dezelfde karakteristieken wat betreft wind, stroming, oeverzuiging en zichtbaarheid. Tijdens vaart 1 werd het zwaaimanoeuvre in de aanloop verstoord door de aanwezigheid van een achtersleepboot die op volle vermogen achteruit trok terwijl dit niet gevraagd was. Dit effect was te wijten aan een verkeerde instelling bij het opstarten van de simula Eindrapport Juni 23 5

12 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen tie. Aangezien de loods hiervan niet op de hoogte was, kan de vaart beïnvloed zijn door deze externe kracht. De vaart werd voortijdig afgebroken en zal in dit verslag niet besproken worden. - De ontmoeting met tijgebonden schepen was in eerste instantie niet voorzien. Op vraag van de Nederlandse delegatie werd echter vanaf vaart 1 kruisen met grotere schepen visueel mogelijk gemaakt. Voor de scheepsmanoeuvreersimulator is het momenteel nog niet mogelijk ook krachtwerking van ontmoetende schepen te simuleren. Voor deze ontmoetingen moet men zich baseren op de ervaring van de loodsen betreffende de minimale tussenafstand die vereist is om interactie te beperken. Bij de gesimuleerde ontmoetingen werden de volgende afspraken gemaakt tussen de loodsen: Vaart 1: Maersk containerschip in afvaart moet wachten tot tijgebonden bulkcarrier KYOTO (L OA =23 m, B=32m,T=12.2m) voorbij Bocht van Bath is. Kruisen ter hoogte van boei 81. Vaart 2: Maersk containerschip in afvaart gaat door naar de bocht van Bath, kruisen met containerschip (L=3m, B=2m) voorbij de bocht van Bath. Kruisen ter hoogte van boei 73. Vaart 3: Maersk containerschip in opvaart wacht tot alle afvarende schepen gepasseerd zijn voor bereiken boei 73. Vaart : Maersk containerschip in afvaart kruist met containerschip (L=3m, B=2m) ter hoogte van boei 85alfa. - De wind is in de simulator gemodelleerd als een vlagerige wind waarbij de opgegeven Beaufort klasse overeenkomt met het synoptisch gemiddelde over minuten. Pieken tot 2 Beaufort klassen hoger en lager zijn mogelijk volgens de onderstaande tabel, waarbij de verdeling gebaseerd werd op het Von Karman spectrum. Nominale windsnelheid Procentuele verdeling van de werkelijke wind over de Beaufortklassen voor terreinklasse 3 Bf m/s 3 Bf Bf 5 Bf Bf 7 Bf 8 Bf 9 Bf Bf 11 Bf Eindrapport Juni 23

13 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen ANALYSE VAN DE SIMULATIES Alle vaarten worden afzonderlijk geanalyseerd waarbij de door het schip gevolgde baan en de scheepskarakteristieken in functie van de tijd worden voorgesteld..1 Karakteristieke grootheden De voorgestelde grootheden zijn: - de positie van het schip ten opzichte van de opgegeven baan, zoals deze is voorgesteld met afstandsaanduiding in figuur 8 - de voorwaartse snelheid u, de dwarssnelheid v en de giersnelheid r van het schip - de roerhoek delta (bakboord positief, stuurboord negatief) - het schroeftoerental (harbour full 5 rpm of 1.8 rps) - het toerental nrpsboeg van de boegschroef en nrpshek van de hekschroef met een maximaal toerental van 7.5 rps - de sleephoek van de voorsleepboot ( recht vooruit, 9 dwarsslepen naar stuurboord, 18 recht achteruit, 3 recht vooruit) - het sleepvermogen van de voorsleepboot - de sleephoek van de achtersleepboot - het sleepvermogen van de achtersleepboot Oorspronkelijk werden sleepboten voorzien met een bollard pull van 5 ton. Tijdens de simulaties 25 en 2 uitgevoerd op werden echter een extra voorsleepboot, respectievelijk achtersleepboot ingezet om de totale bollard pull van de sleepboot van 5 naar minimaal ton te brengen. Tijdens de daaropvolgende vaarten werden over het algemeen maximaal twee sleepboten voorzien van elk ton paaltrek. Eén sleepboot werd in het midden vooraan vastgemaakt en één sleepboot werd achteraan vastgemaakt..2 Simulaties uitgevoerd op De vaarbaanplots en grafieken met tijdsregistratie van de vaarten uitgevoerd op zijn voorgesteld op de figuren 9 tot en met 3. Op basis van deze resultaten kan een volgende samenvatting worden gemaakt: Het manoeuvre ter plaatse van de bocht van Bath - Er werden drie opvaarten uitgevoerd: twee bij goede zichtbaarheid en gematigde windcondities (ZW en W5) en zowel eb als vloed en één bij mist en vloed. De snelheid ter plaatse van de bocht van Bath bedraagt tussen en 1 knoop. Er is voldoende reserve op het roer aangezien de maximale roerhoek gelegen is tussen 2 en 25 stuurboord. De machine staat over het algemeen op harbour full. Eindrapport Juni 23 7

14 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen Tijdens vaart loods2 (in mist) drijft het schip voorbij de bocht van Bath enigszins af naar stuurboord wat voor het grootste deel te wijten was aan een verminderde concentratie na het nemen van de bocht van Bath. - Er werden twee afvaarten uitgevoerd: beide bij goede zichtbaarheid maar met variërende windcondities (ZW5 en ZW7) en stroming (eb en vloed). Tijdens vaart loods25 drijft het schip bij het ingaan van de bocht van Bath enigszins af naar stuurboord. De maximale roerhoek bedraagt voor beide vaarten tussen 25 en 3. Het zwaaimanoeuvre aan de Noordzeeterminal - Bij opvaart blijkt het reduceren van de scheepssnelheid vóór het ingaan van het zwaaimanoeuvre zowel een aanzienlijke sleepbootkracht als een achterwaartse stuwkracht te vereisen. De voorziene sleepbootkracht achter tijdens vaart loods2 werd opgedreven naar ton. Tijdens vaart loods22 was de snelheid bij het inzetten van het zwaaien nog hoog (nagenoeg knoop) en bovendien de afstand van brug tot boeg te klein ingeschat waardoor de boeg zeer dicht de kade nadert. Het vroeger inzetten van de sleepboot achter kan noodzakelijk zijn. - Bij afvaart werd slechts één zwaaimanoeuvre bij vertrek uitgevoerd. Dit manoeuvre werd uitgevoerd bij eb. In principe zal het containerschip niet vertrekken aan de Noordzeeterminal op het moment van maximum eb. Een maximale ebstroming is wel nog mogelijk bij doorgang van de bocht van Bath. - Tijdens het zwaaien worden sleepboten, boegschroef en hekschroef over het algemeen maximaal ingezet. De maximale giersnelheid tijdens het zwaaien varieert van 2 tot 3 per minuut. - Om bij ZW7 vrij te komen van de kade is een extra sleepboot vooraan nodig tijdens vaart loods25. De totale geleverde sleepkracht bedraagt nagenoeg 7 à 8 ton..3 Simulaties uitgevoerd op De vaarbaanplots en grafieken met tijdsregistratie van de vaarten uitgevoerd op zijn voorgesteld op de figuren 31 tot en met 9. Omdat tijdens deze simulaties de kapiteins van Maersk Sealand aanwezig waren en het mathematisch model door hen gevalideerd werd, worden deze vaarten in detail besproken..3.1 Vaart 9 (figuren 31 tot en met 35) Het manoeuvre ter plaatse van de bocht van Bath vormt bij ZW Bf en vloedstroom geen problemen. De scheepssnelheid varieert tussen de en 15 knoop en de giersnelheid is maximaal 2 /min. In de aanloop naar de bocht wordt zowel stuurboord als bakboord roer gegeven terwijl in de bocht maximaal 2 stuurboord roer wordt gegeven. De telegraafstand is gedurende het volledige draaimanoeuvre Half Ahead. Bij het afremmen van het schip vóór het inzetten van het zwaaimanoeuvre aan de Noordzeeterminal wordt de achtersleepboot slechts gedeeltelijk ingezet. Op het moment van achteruitslaan van de schroef bedraagt de scheepssnelheid nog ongeveer 5 knoop. Het duurt 5 seconden vooraleer het schip gestopt is. De afgelegde weg bedraagt m. Tijdens het manoeuvre wordt de machine voor het grootste gedeelte van de tijd op Slow en Half Astern gezet. De waarden van dit manoeuvre kunnen vergeleken worden met de gegevens die door Maersk Sealand verstrekt zijn voor een stopping manoeuvre bij normal loaded condition (diepgang van 1.5 m) en using engines full astern and with minimum application of rudder. Deze tijden en afstanden tot het schip gestopt is, worden voorgesteld op figuur 7 en in de onderstaande tabel. Eindrapport Juni 23 8

15 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen Time and distance to stop Normal loaded condition Speed at start Time Distance 85% MCR Ahead of Sea full Ahead 22.8 knots 92 sec 5 m Half Ahead 12. knots sec 1 m Bij de vergelijking moet men er rekening mee houden dat de startsnelheid slechts 5 knoop bedraagt en dat de telegraafstand beperkt is tot maximaal Half Astern. Men zou kunnen besluiten dat bij deze telegraafstanden het schip inderdaad iets te snel gestopt is, maar de door het schip afgelegde weg is niet onrealistisch klein voor deze vaart. Tijdens het zwaaimanoeuvre worden voor- en achtersleepboot ingezet op vol vermogen waarbij een maximale giersnelheid van 33 /min optreedt. Ook de boeg- en hekschroef draaien op vol vermogen. Het zwaaimanoeuvre bij ZW stelt geen problemen hoewel men er rekening moet mee houden dat er geen andere schepen afgemeerd zijn aan de Noordzeeterminal waardoor er meer ruimte beschikbaar is bij het zwaaien..3.2 Vaart (figuren 3 tot en met 39) Vanaf deze vaart werd het vermogen van de machine van het schip verminderd bij het achteruitslaan van de schroef om een realistischere stopafstand en stoptijd te bekomen. Bij aankomst aan de Noordzeeterminal moet het schip wachten tot een aantal afvarende schepen het schip gepasseerd zijn. De vaart werd uitgevoerd met één (achter)sleepboot. Het manoeuvre ter plaatse van de bocht van Bath stelt bij ZW 5 Bf en vloedstroom opnieuw geen problemen. De telegraafstand varieert tussen Harbour Full en Half Ahead. De roerhoek is beperkt met een maximale hoek van 2 stuurboord gedurende korte tijdsspannen. Alvorens het zwaaimanoeuvre in te zetten moet het schip gedurende ongeveer vijf minuten wachten. Het schip wordt in de wind gehouden door gebruik van de achtersleepboot en de boegschroef. Men kan de kracht berekenen die vereist is om het schip in de wind te houden bij stilliggend schip en zuiver dwarse wind. Deze kracht is voorgesteld in de onderstaande tabel voor verschillende Beaufortklassen en de overeenkomstige synoptisch gemiddelde windsnelheden. Beaufortklasse Gemiddelde windsnelheid (m/s) Dwarskracht uitgeoefend op het schip door de wind (tonf) 5 Bf Bf Bf Bf De gemiddelde windsnelheden die geldig zijn tijdens de testvaarten uitgevoerd op en liggen nog hoger dan de waarden opgegeven in de bovenstaande tabel. De verschillen zijn voorgesteld in de volgende tabel en moeten in rekening gebracht worden bij de interpretatie van de windinvloed. Eindrapport Juni 23 9

16 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen Beaufortklasse Theoretisch gemiddelde windsnelheid (m/s) 5 Bf 9.. Bf Bf Gemiddelde windsnelheid tijdens testvaarten (m/s) Het zwaaimanoeuvre zelf verloopt vlot. Hierbij wordt slechts één sleepboot ingezet en draaien boegschroef en hekschroef op volle toeren. De maximale giersnelheid bedraagt 27 /min..3.3 Vaart 11 (figuren tot en met 3) Tijdens deze vaart vertrekt het schip aan de Noordzeeterminal bij de windconditie ZZW. Sleepboten, boegschroef en hekschroef worden in gezet om het schip los te maken van de kade. Vervolgens wordt achteruit gevaren en over bakboord gezwaaid..3. Vaart 12 (figuren tot en met 5) Deze afvaart wordt uitgevoerd bij maximale ebstroom ter plaatse van Prosperpolder en NW bij nachtzicht. Het zwaaimanoeuvre wordt achterwege gelaten. De snelheid wordt geleidelijk aan opgebouwd van knoop tot maximaal 15 knoop voorbij de bocht van Bath. Gedurende één minuut wordt hard bakboord roer gegeven tijdens de doorgang van de bocht van Bath. Op de andere tijdstippen is de roerhoek beperkt. De telegraafstand varieert tussen Harbour Full en Half Ahead. Men kan besluiten dat ook bij nachtzicht het afvaarmanoeuvre ter plaatse van de bocht van Bath vlot verloopt..3.5 Vaart 15 (figuren tot en met 9) Tijdens vaart 15 moet afgemeerd worden tussen twee schepen die gelegen zijn aan de Noordzeeterminal. De vaart wordt uitgevoerd bij ZW 7Bf waarbij een gemiddelde windsnelheid van 1.5 m/s wordt aangenomen over een periode van minuten ( synoptisch gemiddelde windsnelheid ). Het eigenlijke zwaaimanoeuvre vindt plaats in de bredere vaargeul voor de sluizen (zuidelijk deel Noordzeeterminal). Tijdens vaart 1 met identieke condities als vaart 15 werd het zwaaimanoeuvre ingezet ter hoogte van het noordelijke deel van de Noordzeeterminal met aanvaring van het noordelijk afgemeerde schip tot gevolg. In de aanloop naar het zwaaimanoeuvre wordt de scheepssnelheid gereduceerd door het achteruitslaan van de schroef en het afremmen door de achtersleepboot die op volle vermogen trekt. Er wordt in de aanloop hard bakboord roer gegeven om het achterschip in de wind te houden. De telegraafstand varieert tussen Dead Slow en Half Ahead. Uiteindelijk wordt er over stuurboord gezwaaid waarbij de schroef meermaals vooruit moet slaan om de negatieve scheepssnelheid ongedaan te maken. Onder invloed van de wind drijft men immers af naar het afgemeerd schip. De voorsleepboot wordt eveneens ingezet om deze achterwaartse beweging te stoppen. De windkarakteristieken tijdens vaart 15 zijn nadelig rekening houdend met de oriëntatie van de Noordzeeterminal en de windkracht die evenredig is met het kwadraat van de windsnelheid. De voor- en achtersleepboot worden zwaar belast en bijkomende sleepboten zullen aangewezen zijn om het zwaaimanoeuvre vlot te laten verlopen. Eindrapport Juni 23

17 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen.3. Samenvatting - Het gemodelleerde containerschip wordt na aanpassing van het vermogen bij achteruitslaan van de schroef door de kapiteins van Maersk Sealand beoordeeld als niet beter dan de S-klasse containerschepen. Het manoeuvre ter plaatse van de bocht van Bath - Bij windkracht 5 à Bf wordt het manoeuvre ter plaatse van de bocht van Bath vlot uitgevoerd zowel bij maximale eb- als vloedstroom. Er is nog reserve op het roer. - Bij windkracht 7 à 8 Bf wordt het roer zwaarder belast maar is er toch nog enige reserve in het stuurvermogen. - Het opvaarmanoeuvre wordt over het algemeen vlotter uitgevoerd dan het afvaarmanoeuvre. - Bij beperkte zichtbaarheid ten gevolge van nacht en/of mist blijft het manoeuvre ter plaatse van de bocht van Bath mogelijk. Bijkomende informatie van de radarcentrale kan noodzakelijk zijn. - De snelheid ter plaatse van de bocht van Bath varieert tussen en 15 knoop. De telegraafstand is over het algemeen Harbour Full. Met deze telegraafstand komt in diep water een scheepssnelheid van 15.8 knopen overeen. Het zwaaimanoeuvre aan de Noordzeeterminal - Bij opvaart is voor het reduceren van de scheepssnelheid vóór het ingaan van het zwaaimanoeuvre afhankelijk van de windkracht een sleepkracht en/of een achterwaartse stuwkracht vereist. Tijdens de simulatievaarten werd de maximale bollard pull van de achtersleepboot beperkt tot ton. Vanaf windkracht 7 Bf kan een grotere sleepkracht achteraan vereist zijn. - Het zwaaimanoeuvre werd uitgevoerd met maximaal twee sleepboten van elk ton bollard pull. Bij windkracht 5 Bf werd tijdens de testvaarten van enkel een achtersleepboot voorzien. Vanaf windkracht Bf zijn twee sleepboten vastgemaakt. Deze sleepboten worden over het algemeen op vol vermogen ingezet. Voor een vlot verloop van het zwaaimanoeuvre bij windkracht 7 Bf en in geval van een beperkte ruimte door de aanwezigheid van afgemeerde schepen kunnen een grotere sleepbootkracht of meer sleepboten vereist zijn.. Simulaties uitgevoerd op De vaarbaanplots en grafieken met tijdsregistratie van de vaarten uitgevoerd op zijn voorgesteld op de figuren 5 tot en met. De condities tijdens opvaart en afvaart zijn vergelijkbaar met deze van Op vraag van de Nederlandse delegatie vonden eveneens ontmoetingen plaats met post-panamax containerschepen. Door het maken van afspraken tussen de loodsen werden ontmoetingen met post-panamax schepen in de Bocht van Bath vermeden. Het manoeuvre ter plaatse van de bocht van Bath Voor alle windcondities met een windrichting variërend van west tot zuidwest en windkracht Bf tot en met 8 Bf verloopt het manoeuvre ter plaatse van de bocht van Bath zonder problemen. Naarmate dat de zijdelingse winddruk toeneemt bij de passage van de bocht worden schroef en roer zwaarder belast. Bij WZW 8 Bf (vaart ) wordt meermaals hard bakboord roer gegeven maar niet aanhoudend zodat er nog enige reserve blijft bestaan. Ter plaatse van de bocht is de telegraafstand Harbour Full. Ook bij beperkte zichtbaarheid (mist tot 5 m, vaart 3) verloopt de passage vlot. Het zwaaimanoeuvre aan de Noordzeeterminal Voor een veilig verloop van het zwaaimanoeuvre is de beschikbare sleepbootkracht zeer belangrijk, zeker bij de hogere Beaufort klassen. Bij vertrek aan de kade en windconditie WZW 8 Bf volstaan twee Eindrapport Juni 23 11

18 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen sleepboten met een bollard pull van tonf niet. De winddruk op het schip bij 8 Bf bedraagt immers meer dan deze gezamenlijke sleepbootkracht. Een extra achtersleepboot en het inzetten van boeg- en hekschroef is noodzakelijk om het schip los te maken van de kade. De totale sleepbootkracht bedraagt benaderd 1 ton tijdens het uitvoeren van het zwaaimanoeuvre. Eindrapport Juni 23 12

19 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen 5 INVLOED VAN SQUAT OP DE NETTO KIELSPELING Tijdens de simulatievaarten op werd de invloed van squat (inzinking en trim van een schip) op de beschikbare kielspeling en bijgevolg het gedrag van het schip aangehaald. In de literatuur (o.a. Approach channels. A guide for Design, PIANC [1]) vindt men formules waarmee men de squat op basis van een aantal geometrische, bewegings- en sturingsparameters kan voorspellen. Deze formules leiden niet in alle situaties tot bruikbare waarden voor de inzinking en trim. In het kader hiervan kunnen een aantal studies worden aangehaald: - een vergelijkingsstudie uitgevoerd aan het WLH [2] waarbij de inzinking en trim opgemeten tijdens fysische modelproeven voor slanke (containerschepen) en volle schepen (bulk-carriers en tankers) vergeleken worden met de waarden voorspeld op basis van formules uit de literatuur [1]. Een model van een post-panamax containerschip met een lengte over alles van 31.5 m en een breedte van.25 m op schaal 1/75 werd beproefd in de Sleeptank voor Manoeuvres in Ondiep water (Samenwerkingsverband WLH - UGent, Antwerpen) bij gelijklastige diepgangen d van 15. m en 11. m. Bij de diepgang van 15. m zijn resultaten beschikbaar bij een kielspeling van 2% (3. m), 13% (2. m) en 7% (1.1 m) van de diepgang. Bij de diepgang van 11. m zijn resultaten beschikbaar bij een kielspeling van 2% (2.3 m). In de onderstaande tabel worden de maximaal opgemeten inzinkingen (aan boeg of hek) opgegeven in functie van de scheepssnelheid bij zelfpropulsie voor de proeven bij 2% kielspeling en diepgangen van 15. m en 11. m. Scheepsnelheid (knots) d = 15. m d = 11. m 8.17 m.3 m 12.5 m.9 m 1.8 m 1. m m - Hieruit blijkt dat het schip bij gelijkblijvende procentuele kielspeling, maar verschillende diepgangen bij de overeenkomstige scheepssnelheid de grootste inzinking vertoont bij de kleinste diepgang. Een grotere diepgang leidt dus niet noodzakelijk tot grotere inzinkingen bij eenzelfde procentuele bruto kielspeling. Bij zelfpropulsie wordt een vergelijking gemaakt tussen de opgemeten maximale inzinking voor het schip bij 15. m diepgang. h/d is de verhouding van de waterdiepte tot de diepgang. Scheepsnelheid (knots) h/d = 1.2 h/d = 1.13 h/d = m.2 m.28 m.8 m 12.5 m.59 m.2 m 1.8 m.79 m m Eindrapport Juni 23 13

20 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen Naarmate dat de kielspeling afneemt, neemt bij een overeenkomstige scheepssnelheid de maximale inzinking toe (waarden tot en met 12 knopen). De toename van de inzinking met de scheepssnelheid is echter minder naarmate dat de kielspeling kleiner is (bijvoorbeeld h/d = 1.7). Dit verschijnsel kan verklaard worden op basis van het zogenaamde "cushion-effect" waarbij in deze situatie een drukkussen wordt opgebouwd tussen schip en bodem. - Influence of Ship Length and UKC on the Squat and Trim of very large Containerships, een studie uitgevoerd in 21 door de Bundesanstalt für Wasserbau, Hamburg, Duitsland. Een samenvatting van de onderzoeksresultaten zijn ook terug te vinden onder De invloed van de scheepslengte op het scheepsgedrag wordt onderzocht voor zeer grote Post-Panamax containerschepen op basis van modelproeven (schaal 1/5) uitgevoerd in een sleeptank met een onbeperkte kanaalbreedte, maar een beperkte waterdiepte (ondiep water). De scheepslengte varieert tussen 35, en 5 m. De scheepsbreedte bedraagt 5. m en de diepgang is 17. m voor alle schepen. De kielspeling varieert tussen 1. m, 1.5 m en 2. m. In het kader van deze simulatiestudie zijn de volgende vaststellingen vermeldenswaard. Een algemene trend waarbij de squat afneemt indien bij gelijkblijvende diepgang en kielspeling de scheepslengte toeneemt, kan verwacht worden. Bij scheepssnelheden boven 15 knopen neemt voor alle beproefde schepen de squat meer dan proportioneel toe. - Study of ship squat in the Panama Canal, een studie uitgevoerd in 1998 door Waterway Simulation Technology, INC [3]. Dit rapport bevat metingen van de inzinking en trim van slanke en volle schepen tijdens de passage van het Panama Kanaal. In vergelijking met de bovenstaande studie betreft het hier metingen op ware grootte in een kanaal met een beperkte breedte en waterdiepte, waarbij deze squat optreedt als gevolg van factoren zoals wind, golven, gebruik van roer, schroef, rollen van het schip,. Het kanaal heeft een gegarandeerde waterdiepte van 1. m over een breedte van maximaal m. De volledige kanaalbreedte bedraagt ongeveer 15 m. Een Panamax-sized containerschip Majestic Maersk (gemiddelde diepgang d = 11.8 m) bereikte tijdens de studie de grootste scheepssnelheden (tot 12 knopen). Maximale inzinkingen worden gemeten aan het hek omdat het schip trim vertoont met een maximale diepgang achteraan. De extrapolatie van de opgemeten inzinking ter plaatse van de scheepsbrug naar het achterschip kan echter leiden tot overschatte waarden. Niettemin stelt men vast dat ondanks de grote diepgang en de opgemeten extreme waarden voor de inzinking (2.2 m ter plaatse van het achterschip), het schip de bodem niet geraakt heeft. Naast de scheepssnelheid blijken ook de scheepsversnelling, het rollen van het schip en de blockage ratio een belangrijke invloed te hebben op de opgemeten inzinking van boeg en hek van het schip. De resultaten van deze studies tonen aan dat een voorspelling van de invloed van squat op de netto kielspeling en het manoeuvreergedrag van zeer grote Post-Panamax containerschepen omzichtig moet gebeuren. Wat de studie uitgevoerd in het Panama Kanaal betreft moet men er rekening mee houden dat de Schelde niet te vergelijken is met het Panama Kanaal aangezien de beschikbare vaarbreedte groter is en de waterdiepte varieert naargelang de positie langs de Schelde. Zoals ook blijkt uit de vergelijkingsstudie leiden sommige formules al naargelang de diepgang en de beschikbare waterdiepte tot zeer grote waarden voor de inzinking, zodat men geneigd is een grote veiligheidsmarge in te bouwen. Het voornaamste advies voor het beperken van de invloed van squat blijft het beperken van de scheepssnelheid en het vermijden van zeer sterke variaties in roer- en schroefgebruik ter hoogte van de passages waar de waterdiepte beperkt is. Deze vuistregel werd door de loodsen zelf aangehaald tijdens het simulatoronderzoek op Eindrapport Juni 23 1

21 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen SAMENVATTING De beoordeling van de nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor de S-klasse containerschepen van Maersk Sealand is gebaseerd op een simulatiestudie met een geometrisch gelijkvormig schip dat volgens de kapiteins van Maersk Sealand niet beter manoeuvreert dan de S-klasse schepen. Het containerschip heeft een lengte over alles van m, een breedte van 2.8 m en een gesimuleerde diepgang van 1. m. Een wiskundig model voor dit schip is aanwezig bij kielspelingen van % van de diepgang (diep water) en 1% (ondiep water). Bij tussenliggende waterdieptes wordt geïnterpoleerd tussen deze waarden. Tijdens de simulatievaarten werden twee manoeuvres onderzocht zowel tijdens opvaart als afvaart: - het manoeuvre ter plaatse van de Bocht van Bath - het zwaaimanoeuvre ter plaatse van de Noordzeeterminal Deze vaarten werden uitgevoerd met - wat betreft de stroming: maximum vloedstroom en maximum ebstroom te Prosperpolder; - wat betreft de wind: de windrichting varieert van noordwest over west, west-zuidwest, zuidwest tot zuid-zuidwest, de windsnelheid varieert van 3 Bf (bij mist) tot en met 8 Bf; - wat betreft de zichtbaarheid: van goed tot nacht met of zonder mist; - wat betreft ontmoetende schepen: ontmoetingen met kleine schepen, Panamax-sized en Post- Panamax schepen. Het manoeuvre ter plaatse van de bocht van Bath verloopt vlot waarbij het roer zwaarder wordt belast naarmate de winddruk toeneemt. Ook bij 8 Bf is er nog enige reserve op het roer. De schroef draait tijdens de passage meestal op volle toeren. Door de grote zijdelingse oppervlakte van de S-klasse containerschepen (9 m 2 ) is bij windrichtingen dwars op de Noordzeeterminal en/of de hogere Beaufort-klassen (vanaf Bf) een voldoend aantal sleepboten vereist om het zwaaimanoeuvre veilig en vlot te laten verlopen. Deze sleepboten worden ingezet voor het afremmen van het schip en het zwaaien voor de containerterminal. Boeg- en hekschroef worden tijdens dit zwaaimanoeuvre maximaal ingezet. De sleepboten bezaten tijdens het onderzoek een bollard pull of paaltrek van tonf. De beperkte zichtbaarheid leidt bij een goede ondersteuning door de radarcentrale in geval van mist niet tot moeilijkere situaties. Voor gezien, Borgerhout, juni 23 ir. Erik Laforce Coördinator Nautische Studies ir. Katrien Eloot Projectingenieur dr. Frank Mostaert Afdelingshoofd Eindrapport Juni 23 15

22 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen REFERENTIES [1] Approach channels. A guide for Design., PIANC, PTC II-3, Part C3. Squat in shallow water, June 1997 [2] Beoordeling van empirische formules ter bepaling van squat. J. Gabriël. Afstudeerwerk ingediend tot het behalen van de academische graad van Burgerlijk Scheepsbouwkundig Ingenieur. Universiteit Gent. Academiejaar [3] Study of Ship Squat in the Panama Canal. L. L. Dagget and J. C. Hewlett, Waterway Simulation Technology INC., March Eindrapport Juni 23 1

23 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen Tabel 1 : Scheepsgegevens Ship's type CON352 Length over all [m] Length between perpendiculars [m] Beam [m] 2.8 Depth [m] 2.1 Draught amid ship's (actual) [m] 1. Draught forward (actual) [m] 1. Draught after (actual) [m] 1. Displacement (actual) [tons] Dead Weight tonnage (at maximum draught) [tons] 75 Maximum draught (fully loaded) [m] 1.52 Engine type [-] Diesel HITACHI B&W 12K 9 MC Power [kw] 5 8 Number of revolutions, propeller [rpm] Service speed [kn] 22.8 Number of propellers [-] 1 Diameter of propeller [m] 8.9 Number of blades [-] Number of rudders [-] 1 Rudder area excl. rudder horn [m 2 ] 7.5 Bowthruster [kw] 22 Sternthrusters [kw] 2x925 Frontal wind area (actual) [m 2 ] 125 Lateral wind area (actual) [m 2 ] 9 Tabel 2 : Telegraafstanden en scheepssnelheden Telegraph Rpm Speed (knots) Loaded condition SEA FULL AHEAD FULL AHEAD HALF AHEAD SLOW AHEAD DEAD SLOW AHEAD Eindrapport Juni 23 T 1

24 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen Tabel 3 : Karakteristieken draaicirkel bij % kielspeling Turning circle test Water depth 28 m or depth to draught ratio h/t = 2. SEA FULL Initial velocity 11.7 m/s 22.7 kts Propeller rate of turn /s 9.2 rpm Rudder angle 35 deg starboard Advance.8 m Transfer 5.9 m Tactical Diameter 71.1 m Final Diameter 75.7 m Time to 9 1. s Time to s Time to s Ufinal. m/s Vfinal -1.8 m/s Rfinal.9 deg/s HALF Initial velocity.17 m/s 12 kts Propeller rate of turn.83 1/s 5 rpm Rudder angle 35 deg starboard Advance 35.1 m Transfer m Tactical Diameter 7.1 m Final Diameter 77. m Time to s Time to s Time to s Ufinal 2.12 m/s Vfinal -.57 m/s Rfinal.37 deg/s Tabel : Karakteristieken zigzagtest bij % kielspeling 2/2 Zigzag test Water depth 28 m or depth to draught ratio h/t = 2. SEA FULL Initial velocity 11.7 m/s 22.7 kts Propeller rate of turn /s 9.2 rpm Rudder angle 2 / 2 deg Time to begin 52. s Period 22. s Overshoot 9.1 deg Overshoot time 2. s Eindrapport Juni 23 T 2

25 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen Turning circle test Water depth 15.9 m or depth to draught ratio h/t = 1.1 HARBOUR FULL Initial velocity 7.52 m/s 1. kts Propeller rate of turn 1.7 1/s 5 rpm Rudder angle 35 deg starboard Advance 178. m Transfer m Tactical Diameter 281. m Final Diameter 258. m Time to 9 1. s Time to s Time to s Ufinal 5.2 m/s Vfinal -.25 m/s Rfinal.23 deg/s HALF Initial velocity 5.8 m/s 11. kts Propeller rate of turn.83 1/s 5 rpm Rudder angle 35 deg starboard Advance m Transfer 1. m Tactical Diameter m Final Diameter m Time to s Time to s Time to s Ufinal 3.32 m/s Vfinal -.1 m/s Rfinal.15 deg/s Tabel 5 : Karakteristieken draaicirkel bij 1% kielspeling Eindrapport Juni 23 T 3

26 Mod. 89 Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk S-klasse containerschepen Tabel : Karakteristieken zigzagtest bij 1% kielspeling 2/2 Zigzag test Water depth 15.9 m or depth to draught ratio h/t = 1.1 HARBOUR FULL Initial velocity 7.52 m/s 1. kts Propeller rate of turn 1.7 1/s 5 rpm Rudder angle 2 / 2 deg Time to begin 18. s Period 1. s Overshoot 2. deg Overshoot time 28. s Eindrapport Juni 23 T

27 5m W.L. 3.1 Draaicirkel 35 stuurboord bij Sea Full Ahead in diep water Conditie : 1 Datum : autopilot M 89 Figuur 1

28 Plotinterval 2. s W.L /2 Zigzagtest bij Sea Full Ahead in diep water Conditie : 1 Datum : autopilot M 89 Figuur 2

29 5m W.L. 3.3 Draaicirkel 35 stuurboord bij Harbour Full Ahead in ondiep water Conditie : 1 Datum : autopilot M 89 Figuur 3

30 Plotinterval 2. s W.L. 3. 2/2 Zigzagtest bij Harbour Full Ahead in ondiep water Conditie : 1 Datum : autopilot M 89 Figuur

31 Giermoment (tonfm) W.L Dwarskracht Giermoment Scheepssnelheid (m/s) Dwarskracht (tonf) Dwarskracht en moment geleverd door de boegschroef M 89 Figuur 5

32 Giermoment (tonfm) W.L Dwarskracht Giermoment Scheepssnelheid (m/s) Dwarskracht (tonf) Dwarskracht en moment geleverd door de hekschroef M 89 Figuur

33 Manoeuvreereigenschappen Maersk S-klasse W.L. 3.7 M 89 Figuur 7

34 a AFSTAND IN METER (m) Ligging baan en afstandsaanduiding W.L. 3.8 M 89 Figuur 8

35 a Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, opvaart, ZW Bf, vloed Conditie : Vaart nr.: 22 Datum : W.L. 3.9 M 89 Figuur 9

36 a 8 Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, opvaart, ZW Bf, vloed (detail) Conditie : Vaart nr.: 22 Datum : W.L. 3.5 M 89 Figuur

37 baan (m) snelheid u (m/s) snelheid v (m/s) snelheid r ( /s) Vaart 22 : baan, snelheden W.L M 89 Figuur 11

38 delta ( ) schroeftoerental ( r p s) nrpsboeg (rps) nrpshek (rps) Vaart 22 : roer, schroef, boeg- en hekschroef W.L M 89 Figuur 12

39 sleephoek voor ( ) sleepvermogen voor (ton) sleephoek achter ( ) sleepvermogen achter (ton) Vaart 22 : sleepboten W.L M 89 Figuur 13

40 3 1 2 Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, opvaart, W 5 Bf, eb Conditie : Vaart nr.: 23 Datum : W.L. 3.5 M 89 Figuur 1

41 baan (m) snelheid u (m/s) snelheid v (m/s) snelheid r ( /s) delta ( ) schroeftoerental (rps) Vaart 23 : baan, snelheden, roer, schroef W.L M 89 Figuur 15

42 a Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, afvaart, ZW 5 Bf, eb Conditie : Vaart nr.: 2 Datum : W.L. 3.5 M 89 Figuur 1

43 a Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, afvaart, ZW 5 Bf, eb (detail) Conditie : Vaart nr.: 2 Datum : W.L M 89 Figuur 17

44 baan (m) snelheid u (m/s) snelheid v (m/s) snelheid r ( /s) Vaart 2 : baan, snelheden W.L M 89 Figuur 18

45 delta ( ) schroeftoerental (rps) nrpsboeg (rps) nrpshek (rps) Vaart 2 : roer, schroef, boeg- en hekschroef W.L M 89 Figuur 19

46 sleephoek voor ( ) sleepvermogen voor (ton) sleephoek achter ( ) sleepvermogen achter (ton) Vaart 2 : sleepboten W.L. 3. M 89 Figuur 2

47 a Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, afvaart, ZW 7 Bf, vloed Conditie : Vaart nr.: 25 Datum : W.L. 3.1 M 89 Figuur 21

48 a 5 12 Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, afvaart, ZW 7 Bf, vloed (detail) Conditie : Vaart nr.: 25 Datum : W.L. 3.2 M 89 Figuur 22

49 baan (m) snelheid u (m/s) snelheid v (m/s) snelheid r ( /s) Vaart 25 : baan, snelheden W.L. 3.3 M 89 Figuur 23

50 delta ( ) schroeftoerental (rps) nrpsboeg (rps) nrpshek (rps) Vaart 25 : roer, schroef, boeg- en hekschroef W.L. 3. M 89 Figuur 2

51 sleephoek voor ( ) sleepvermogen voor (ton) sleephoek voor ( ) sleepvermogen voor (ton) sleephoek achter ( ) sleepvermogen achter (ton) Vaart 25 : sleepboten W.L. 3.5 M 89 Figuur 25

52 a Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, opvaart, W 3 Bf, vloed Conditie : Vaart nr.: 2 Datum : W.L. 3. M 89 Figuur 2

53 a Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, opvaart, W 3 Bf, vloed (detail) Conditie : Vaart nr.: 2 Datum : W.L. 3.7 M 89 Figuur 27

54 baan (m) snelheid u (m/s) snelheid v (m/s) snelheid r ( /s) Vaart 2 : baan, snelheden W.L. 3.8 M 89 Figuur 28

55 delta ( ) schroeftoerental (rps) nrpsboeg (rps) nrpshek (rps) Vaart 2 : roer, schroef, boeg- en hekschroef W.L. 3.9 M 89 Figuur 29

56 sleephoek voor ( ) sleepvermogen voor (ton) sleephoek achter ( ) sleepvermogen achter (ton) sleephoek achter ( ) sleepvermogen achter (ton) Vaart 2 : sleepboten W.L. 3.7 M 89 Figuur 3

57 a Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, opvaart, ZW Bf, vloed Conditie : Vaart nr.: 9 Datum : W.L M 89 Figuur 31

58 a Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, opvaart, ZW Bf, vloed (detail) Conditie : Vaart nr.: 9 Datum : W.L M 89 Figuur 32

59 baan (m) snelheid u (m/s) snelheid v (m/s) snelheid r ( /s) Vaart 9 : baan, snelheden W.L M 89 Figuur 33

60 delta ( ) schroeftoerental (rps) nrpsboeg (rps) nrpshek (rps) Vaart 9 : roer, schroef, boeg- en hekschroef W.L. 3.7 M 89 Figuur 3

61 sleephoek voor ( ) sleepvermogen voor (ton) sleephoek achter ( ) sleepvermogen achter (ton) Vaart 9 : sleepboten W.L M 89 Figuur 35

62 a 9 11 Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, opvaart, ZW 5 Bf, vloed Conditie : Vaart nr.: Datum : W.L. 3.7 M 89 Figuur 3

63 a 9 11 Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, opvaart, ZW 5 Bf, vloed (detail) Conditie : Vaart nr.: Datum : W.L M 89 Figuur 37

64 baan (m) snelheid u (m/s) snelheid v (m/s) snelheid r ( /s) Vaart : baan, snelheden W.L M 89 Figuur 38

65 delta ( ) schroeftoerental (rps) nrpsboeg (rps) nrpshek (rps) sleephoek achter ( ) sleepvermogen achter (ton) Vaart : roer, schroef, boeg- en hekschroef, sleepboot W.L M 89 Figuur 39

66 Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, afvaart, ZZW Bf, eb Conditie : Vaart nr.: 11 Datum : W.L. 3.8 M 89 Figuur

67 baan (m) snelheid u (m/s) snelheid v (m/s) snelheid r ( /s) Vaart 11 : baan, snelheden W.L M 89 Figuur 1

68 delta ( ) schroeftoerental (rps) nrpsboeg (rps) nrpshek (rps) Vaart 11 : roer, schroef, boeg- en hekschroef W.L M 89 Figuur 2

69 sleephoek voor ( ) sleepvermogen voor (ton) sleephoek achter ( ) sleepvermogen achter (ton) Vaart 11 : sleepboten W.L M 89 Figuur 3

70 a Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, afvaart, NW Bf, eb Conditie : Vaart nr.: 12 Datum : W.L. 3.8 M 89 Figuur

71 baan (m) snelheid u (m/s) snelheid v (m/s) snelheid r ( /s) delta ( ) schroeftoerental (rps) Vaart 12 : baan, snelheden, roer, schroef W.L M 89 Figuur 5

72 a Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, opvaart, ZW 7 Bf, vloed Conditie : Vaart nr.: 15 Datum : W.L. 3.8 M 89 Figuur

73 baan (m) snelheid u (m/s) snelheid v (m/s) snelheid r ( /s) Vaart 15 : baan, snelheden W.L M 89 Figuur 7

74 delta ( ) schroeftoerental (rps) nrpsboeg (rps) nrpshek (rps) Vaart 15 : roer, schroef, boeg- en hekschroef W.L M 89 Figuur 8

75 sleephoek voor ( ) sleepvermogen voor (ton) sleephoek achter ( ) sleepvermogen achter (ton) Vaart 15 : sleepboten W.L M 89 Figuur 9

76 Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, opvaart, ZW Bf, vloed Conditie : Vaart nr.: Datum : W.L. 3.9 M 89 Figuur 5

77 a 12 Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, opvaart, ZW Bf, vloed (detail) Conditie : Vaart nr.: Datum : W.L M 89 Figuur 51

78 baan (m) snelheid u (m/s) snelheid v (m/s) snelheid r ( /s) delta ( ) schroeftoerental (rps) Vaart : baan, snelheden, roer, schroef W.L M 89 Figuur 52

79 nrpsboeg (rps) nrpshek (rps) sleephoek voor ( ) sleepvermogen voor (ton) sleephoek achter ( ) sleepvermogen achter (ton) Vaart : boeg- en hekschroef, sleepboten W.L M 89 Figuur 53

80 Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, afvaart, ZW Bf, vloed Conditie : Vaart nr.: 1 Datum : W.L. 3.9 M 89 Figuur 5

81 baan (m) snelheid u (m/s) snelheid v (m/s) snelheid r ( /s) delta ( ) schroeftoerental (rps) Vaart 1 : baan, snelheden, roer, schroef W.L M 89 Figuur 55

82 Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, afvaart, ZW 7 Bf, eb Conditie : Vaart nr.: 2 Datum : W.L. 3.9 M 89 Figuur 5

83 baan (m) snelheid u (m/s) snelheid v (m/s) snelheid r ( /s) delta ( ) schroeftoerental (rps) Vaart 2 : baan, snelheden, roer, schroef W.L M 89 Figuur 57

84 Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, opvaart, W 3 Bf, eb Conditie : Vaart nr.: 3 Datum : W.L M 89 Figuur 58

85 baan (m) snelheid u (m/s) snelheid v (m/s) snelheid r ( /s) delta ( ) schroeftoerental (rps) Vaart 3 : baan, snelheden, roer, schroef W.L M 89 Figuur 59

86 a Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, afvaart, WZW 8 Bf, vloed Conditie : Vaart nr.: Datum : W.L. 3. M 89 Figuur

87 a Plotinterval. s Maersk S-klasse : Schelde, afvaart, WZW 8 Bf, vloed (detail) Conditie : Vaart nr.: Datum : W.L. 3.1 M 89 Figuur 1

88 baan (m) snelheid u (m/s) snelheid v (m/s) snelheid r ( /s) Vaart : baan, snelheden W.L. 3.2 M 89 Figuur 2

89 delta ( ) schroeftoerental (rps) nrpsboeg (rps) nrpshek (rps) Vaart : roer, schroef, boeg- en hekschroef W.L. 3.3 M 89 Figuur 3

90 sleephoek voor ( ) sleepvermogen voor (ton) sleephoek achter ( ) sleepvermogen achter (ton) sleephoek achter ( ) sleepvermogen achter (ton) Vaart : sleepboten W.L. 3. M 89 Figuur

91 WATERBOUWKUNDIG LABORATORIUM Berchemlei 115 B- 21 ANTWERPEN tel. 32()3/22 35 fax 32()3/ flanders.hydraulics@lin.vlaanderen.be watlab@lin.vlaanderen.be

92