Optimalisatie diepgang van een schip. de Boer. Delft,mei Technische Hogeschool Delft. afdeling Civiele Techniek. vakgroep. Kustwaterbouwkunde

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Optimalisatie diepgang van een schip. de Boer. Delft,mei Technische Hogeschool Delft. afdeling Civiele Techniek. vakgroep. Kustwaterbouwkunde"

Jelle Hendrickx
4 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 H. Optimalisatie diepgang van een schip Samenvatting de Boer Delft,mei 1985 afstudeerverslag Technische Hogeschool Delft afdeling Civiele Techniek vakgroep Kustwaterbouwkunde

2 ' OPTlMLSATE DEPGANG VAN EEN SCHP

3 Samenvatting afstudeerverslag Technische Hogeschool Delft afdeling Civiele Techniek vakgroep Kustwaterbouwkunde Auteur H. de Boer Begeleiding ir. J.J. van Dijk Beoordeling Prof. dr. ir. E.W. Bijker Delft,mei 1985

4 1 ndien schepen gebruik maken van een bepaalde vaargeul,zijn er diverse optimalisaties te maken.het grootste onderscheid gaat hierbij tussen geulvariabelen,zoals breedte en diepte,en scheepsvariabelen,zoals scheepstype,snelheid en diepgang.ln het afstudeerwerk is bekeken welke optimalisaties gemaakt dienen te worden indien schip,lading en traject gegeven zijn. riet blijkt dat er,bij schepen die een bepaald traject bevaren,vier belangrijke variabelen zijn,welke geoptimaliseerd dienen te worden. Deze variabelen zijn de diepgang en snelheid van het schip,de m3.ximale golfhoogte waarbij nog wel gevaren mag worden en de waterstand, in een getijperiode,waarop men de belading afstemt. De optimale diepgang kan worden bepaald met behulp van een onkostenoptimalisatie,waarin de onkosten door ladingvermindering ten ~pzichte van een bepaald niveau,de verwachting van de onkosten door het raken van de bodem en de verwachting van de onkosten door tijdverlies (o.a. ten gevolge van wachten) verwerkt zijn. Het verlies door vermindering van lading ten opzichte van een bepaald niveau,indien met een bepaalde diepgang gevaren wordt,is gelijk aan het verschil in vervoerskosten per ton lading,vermenigvuldigd met het door het schip vervoerde tonnage.de vervoerskosten kunnen worden berekend afhankelijk van brandstofyerbruik,afschrijving,onderhoud,etc De verwachting van de onkosten door het raken van de bodem is afh~kelijk van de kans op dit raken en de kosten van dit raken.ndien de overschrijdingsgrafiek van de golfhoogte gegeven is,kan bij iedere golfhoogte de kans op raken van de bodem bepaald worden.vermenigvuldiging van deze kans op raken bij iedere golfhoogte met de raakkosten bij die golfhoogte geeft bij die golfhoogte de verwachting van de raakkosten.sommatie van deze verwachtingen van de raakkosten vermenigvuldigd met hun kans van voorkomen tot aan de grens bij welke golfhoogte niet meer gevaren mag worden,geeft de totale verwachting van de raakkosten. De kans op het raken van de bodem bij een bepaalde golfhoogte wordt bepaald met behulp van het energiespectrum van de verticale bewegingen,ten opzichte van de gemiddelde zeebodem,van het schip.het spectrum wordt bepaald door de golven,waterstandsvera.:ndering door getij

5 2 en door bodemonregelmatigheden.de golven hebben een golfenergiespectrum dat met behulp van een responsiefactor omgezet wordt in een spectrum voor bewegingen Vru1 het schip.om het totale spectrum te verkrijgen,worden daar nog de spectra ten gevolf,e van waterstandsverandering door getij en bodemonregelmatigheden bij opgeteld.het spectrum biedt informatie over de standaardafwijking en gemiddelde periode tussen de maxima van de scheepsbewegingen.hiermee is het mogelijk de kans op het raken van de bodem te bepalen. Het raken v~~ de bodem speelt meestal een rol over een beperkt traject,e~ dan betreft het veelal een vaargeul voor een kust.door de ver-anderlngen in bodemhoogte in het omringende gebied zal de golfhoogte in de geul variëren,waardoor het noodzakelijk is de geul in delen te splitsen met ieder hun eigen golfklimaat. ndien de keelclearence of de kans op het raken van de bodem toeneemt, zal de indringingsdiepte van het schip in de bodem bij raken toenemen en daarmee ook de schadekosten.er wordt daarom gebruik gemaakt van een uitdrukking voor de schadekosten welke afhankelijk is van de keelclearence en de kans op het raken van de bodem en daa.rmee dus van de diepgang en de golfhoogte.behalve de kans op raken en de keelclearence bevat de uitdrukking ook nog een constante,welke afhankelijk van de bodemsoort en het schip en lading is.om deze constante te bepalen,kan er een methode gebruikt worden waarbij de schade bepaald wordt afhankelijk van de kans op diverse indringingsdieptes en de daarbij horende schades. De verwachting van de raakkosten bestaat uit de kans op raken en de kosten hiervan.de kans op raken is echter maximaal 1,0 en houdt geen rekening met het aantal malen dat de bodem geraakt kan worden.daarom wordt er eer. extra controle ingevoerd om te zorgen dat de kans op meer dan twee maal raken van de bodem niet te groot wordt. De verwachting van de verlieskosten door tijdverlies is de verwachting van dit tijdverlies, vermenigvuldigd met de kosten hiervan.bij de optimalisatie van de diepgang blijkt alleen het mogelijke tijdverlies doordat er gewacht moet worden o~dat de golven te hoog zijn, van belang te zijn.de verwachting van dit tijdverlies wordt dan bepaald door de maximale golfhoogte waarbij nog wel gevaren mag worden

6 J en de overschrijdingskans daarvan.de leosten van het tijdverlies zijn scheepsafhankelijk en worden berekend uit brandstofverbruik,afschrijving,etc Optimalisering van de som van de onkosten ten gevolge van ladingbeperking,bodem raken en tijdverlies levert de optimale diepgang.probleem hierbij is dat er in de onkostensorn twee variabelen staan,de diepgang en de grens voor wel of niet varen,welke een onbekende onderlinge relatie hebben.omdat het daardoor niet mogelijk is de optimalisering analytisch uit te voeren,is een tussenstap noodzakelijk. Voor constante diepgang blijkt het namelijk wel mogelijk een oplossing voor de optimale maximale golfhoogte,waarbij nog gevaren mag worden,te vinden.substitutie van die golfhoogte(of grens tussen wel en niet varen) en diepgang geeft dan de onkostensom bij die diepgang. Door deze procedure voor diverse diepgangen uit te voeren en de onkostensommen onderling te vergelijken,wordt de optimale diepgang gevonden. Veelal wordt er gevaren om hoogwater en indien bij ieder tij het hoogwater dezelfde waarde aanneemt,is bovenstaande oplosmethode te gebruiken.ndien echter de waterstanden bij hoogwater per tij variëren, zoals meestal het geval is,dan moet hiervoor een kunstgreep toegepast worden.het optimum op een zeker tij wordt namelijk mede bepaald door de optima bij de volgende tijen,afhankelijk van de kans dat er gewacht dient te worden in verband met te hoge golven.bij constante hoogwaters zijn alle optima gelijk en verandert het aantal onbekenden niet,bij variërende hoogwaters zijn alle optdna verschillend.dit valt te ondervangen door aan te nemen dat na de periode van een tijcyclus van 28 tijen het hoogwater en ook het optimum weer gelijk zijn aan de waarden bij het eerste tij. Om bovenstaande optimalisatie te maken is het noodzakelijk om te weten op welke waterstand de belading van het schip wordt afgestemd en met welke snelheid er door het Beultraject gevaren dient te worden. Voor de bepaling op welke waterstand de belading van het schip dient te worden afgestemd,is een optimalisatie te maleen.lliervoor is een uitdrukking te bepalen waarin de winst door lading vermeerdering ten opzichte van beladen voor varen bij laagwater,waarbij ook bij alle overige waterstanden gevaren kan worden,tegen het verlies door even-

7 4 tuele wachtkosten dient op te wegen.er blijkt dat bij schepen die lange afstanden dienen af te leggen het optimaal is om rond hoogwater door een geultraject te varen,omdat de eventuele wachtkosten niet opwegen tegen de extra mee te nemen lading. Voor de vaarsnelheid geldt dat bij vaart door een vaargeul om hoogwater bij hogere snelheden een kortere 'tidal gate' nodie is,waardoor de gemiddelde waterstand tijdens de vaart toeneemt.üierdoor kan meer lading vervoerd worden en tevens wordt er tijd~nst geboekt. Daar tegenover staat dat er door sneller varen een grotere inzinking van het schip onstaat door 'squat' en trim,waardoor weer minder lading te vervoeren is.door deze kosten voor diverse snelheden met elkaar te vergelijken,valt de optimale snelheid te bepalen. Voor een schip,dat aluinaarde van Suriname naar Nederland transporteert,is een aantal berekeningen en optimalisaties uitgevoerd. Bij de berekening van de scheepsonkosten blijkt dat het grootste deel van deze kosten door brandstofverbruik en afschrijving bepaald wordt. De kosten van tijdverlies zijn ten opzichte van de winst door dieper laden zoveel kleiner dat het rendabel is om rond hoogwater te varen en daar eventueel op te wachten. n de maatgevende vaargeul (bij Suriname) blijkt het optimaal te zijn om met een snelheid te varen die ongeveer ~~n derde van 'full speed' bedraagt. Bij de optimalisatie van de diepgang blijkt dat bij de optimale diepgang die gevonden wordt zonder een criterium aan het aantal keren raken van de bodem te stellen er helemaal niet gevaren mag worden indien dit criterium wel wordt gehanteerd. Bij gebruik maken van het criterium voor het aantal keren raken van de bodem zijn de verwachtingskasten van het raken te verwaarlozen ten opzichte van de overige kosten.

Vergelijkbare documenten

PROJECTNUMMER C ONZE REFERENTIE

PROJECTNUMMER C ONZE REFERENTIE ONDERWERP Uitvoeringsplan slibmotor Kimstergat (0.11) DATUM 2-9-2016 PROJECTNUMMER C03041.001971 ONZE REFERENTIE 078928228 0.11 VAN Dr.ir. Bart Grasmeijer AAN Ecoshape KOPIE AAN Erik van Eekelen (Ecoshape),