Toelatingseisen route Rotterdam-Antwerpen

Transcriptie

1 Ministerie van Verkeer en Waterstaat jklmnopq Adviesdienst Verkeer en Vervoer Toelatingseisen route Rotterdam-Antwerpen september 2002

2 Ministerie van Verkeer en Waterstaat jklmnopq Adviesdienst Verkeer en Vervoer Toelatingseisen route Rotterdam-Antwerpen september 2002

3 Colofon Uitgegeven door: Directoraat-Generaal Rijkswaterstaat Adviesdienst Verkeer en Vervoer Postbus BA Rotterdam Informatie: ing. C.V.J. Westdijk Telefoon: Fax: Datum: September 2002 Toelatingseisen route Rotterdam-Antwerpen 3

4 INHOUDSOPGAVE INHOUDSOPGAVE 4 SAMENVATTING 5 INLEIDING 6 1 DOELSTELLING EN OPZET 7 2 VERKENNING EN MANOEUVREERPROEVEN MET 2.1 DE GUNA/GUNA II Verkenning Opzet van de proeven Uitvoering van de proeven Uitkomst van de proeven Problemen bij gebruik van een bestaand model Beoordeling beheersbaarheid Guna/Guna II 9 3 VERVOLGTRAJECT BIJ HET OPSTELLEN VAN EEN INSTRUMENT VOOR HET TOELATINGSBELEID 10 Bijlage 1: Meetinstructie voor de Guna/Guna II Toelatingseisen route Rotterdam-Antwerpen 4

5 SAMENVATTING In het kader van diverse toelatingsaanvragen van samenstellen groter dan de toegestane 200 meter op de route Rotterdam-Antwerpen is door de directies Zeeland en Zuid-Holland aan AVV gevraagd een verkenning uit te voeren naar een bruikbaar en gemakkelijk hanteerbaar instrument voor het toelatingsbeleid. Het samenstel Guna/Guna II is als referentiepunt gebruikt voor het opstellen van een dergelijk instrument. Hiertoe zijn een aantal manoeuvreer- en beheersbaarheidsproeven uitgevoerd door AVV en het MARIN/MSCN aan boord van de Guna/Guna II. De uitkomsten van de metingen tonen aan dat het manoeuvreer- en beheersbaarheidsgedrag van de Guna/Guna II dermate goed zijn dat een vergunning voor de vaart op de route Rotterdam-Antwerpen naar verwachting geen probleem zal opleveren. Doordat tuning en omschaling van een bestaand manoeuvreermodel naar de meet-uitkomsten van de Guna/Guna II niet verantwoord bleek, was het niet mogelijk om aan de hand van dit model de manoeuvreer- en beheersbaarheidseigenschappen van de Guna/Guna II te generaliseren naar een bruikbaar instrument dat het toelatingsbeleid voor grote duwstellen kan ondersteunen. De metingen aan de Guna/Guna II resulteren in een geïsoleerd (boven-standaard) punt en geven daardoor geen indicatie van de toelaatbaarheid van (minder goed uitgeruste) schepen Om verantwoorde uitspraken te kunnen doen over de vaart met bovenmaatse samenstellen is het nodig om van een aantal van deze samenstellen meetgegevens te verzamelen en proeven uit te voeren in de sleeptank. Toelatingseisen route Rotterdam-Antwerpen 5

6 INLEIDING Op de route Rotterdam-Antwerpen v.v. hebben zowel directie Zeeland als directie Zuid-Holland te maken met toelatingsaanvragen voor samenstellen die groter zijn dan de thans toegelaten lengte van 200 meter. Om deze bovenmaatse samenstellen veilig op deze route toe te kunnen laten is het van belang dat de samenstellen goed manoeuvreerbaar en beheersbaar zijn. Eén van de vergunningaanvragers op dit traject is het koppelverband Guna/Guna II. Bovenstaande directies hebben geconcludeerd dat de Guna/Guna II zó goed is uitgerust dat de beheersbaarheid en het manoeuvreervermogen van het samenstel naar verwachting uitstekend zullen zijn. Hierdoor bestaat er geen reden om voor de Guna/Guna II een voorlopige vergunning te weigeren. Hierbij is als kanttekening geplaatst dat de beheersbaarheid en het manoeuvreervermogen van het samenstel getoetst zullen worden aan de hand van manoeuvreerproeven. Het is de verwachting dat het aantal toelatingsaanvragen van samenstellen groter dan 200 meter in de toekomst zullen toenemen. Deze bovenmaatse samenstellen zijn zeer divers uitgerust. Om een duidelijk toelatingsbeleid te kunnen voeren is het de wens van de regionale directies om hiervoor een bruikbaar en gemakkelijk hanteerbaar instrument te kunnen inzetten. AVV is gevraagd om hiervoor een voorstel te doen. Om een dergelijk instrument te kunnen opstellen was het nodig om met de Guna/Guna II manoeuvreer- en beheersbaarheidsproeven uit te voeren. De resultaten van deze proeven hadden hiermee een tweeledig doel: 1. het aantonen van de beheersbaarheid en manoeuvreerbaarheid van de Guna/Guna II 2. het vormen van een referentiepunt voor de beoordeling van toekomstige aanvragen van bovenmaatse samenstellen. AVV heeft het MARIN/MSCN betrokken bij de uitvoering van de proeven en bij het formuleren van het voorstel voor het toelatingsbeleid. Toelatingseisen route Rotterdam-Antwerpen 6

7 1 DOELSTELLING EN OPZET Door AVV is in samenwerking met het MARIN/MSCN een verkenning uitgevoerd naar de opzet van een praktisch bruikbaar toelatingsbeleid voor de regionale directies Zeeland en Zuid-Holland bij toelatingsaanvragen van samenstellen groter dan 200 meter van willekeurige samenstelling met een willekeurige duwboot of duwend motorschip op de route Rotterdam- Antwerpen v.v. Het doel van de verkenning was aan te geven hoe een praktisch bruikbaar instrument voor het toelatingsbeleid opgezet zou kunnen worden. In de verkenning was de opzet om uit te gaan van reeds bestaande kennis over manoeuvreren en beheersbaarheid. Uit eerder uitgevoerde proeven met samenstellen en uit bestaande modellen van samenstellen zou door opschaling een beeld kunnen worden verkregen van de eigenschappen van bovenmaatse samenstellen. De metingen aan de Guna/Guna II zouden een indicatie geven van de eigenschappen van een goed uitgerust bovenmaats samenstel. Gecombineerd met de informatie die zou worden verkregen uit eerdere metingen en modellen zou een indicatie kunnen worden gegeven van de manoeuvreereigenschappen van bovenmaatse samenstellen met andere afmetingen, andere samenstelling en andere uitrusting. Toelatingseisen route Rotterdam-Antwerpen 7

8 2 VERKENNING EN MANOEUVREERPROEVEN MET DE GUNA/GUNA II Verkenning De verkenningsfase is uitgevoerd door het MARIN/MSCN in overleg met AVV. Om bestaande kennis en modellen te kunnen gebruiken is door het MSCN gezocht naar een schip/samenstel waarvan een manoeuvreermodel beschikbaar is en dat vergelijkbaar is met de Guna/Guna II. Van een enigszins vergelijkbaar schip was een model beschikbaar dat opgesteld was op basis van theoretische modellen. De opzet van het MSCN was om dit bestaande model te gebruiken, te tunen met de meetgegevens van de Guna/Guna II en vervolgens te gebruiken voor de beoordeling van de manoeuvreerbaarheid en de beheersbaarheid van dit samenstel. 2.2 Opzet van de proeven De benodigde proeven zijn vastgelegd in een meetinstructie door AVV. (zie bijlage 1). Het proevenprogramma in het kader van manoeuvreerbaarheid en beheersbaarheid heeft bestaan uit een draaicirkel, zig-zag, spiraal, coastingturn, accelerating turn, stopproef, dwarsuit, acceleratieproef en een boegschroefdraai. Verder zijn de uitwijkeigenschappen bekeken in de giersnelheidsproef (zie rapportage MARIN/MSCN). De effectiviteit van de boegschroef bij verschillende vaarsnelheden is niet meegenomen in dit onderzoek. Er is van uit gegaan dat de Guna op snelheid goed manoeuvreerbaar moet zijn op de hoofdroeren en bij stilstand met de boegschroeven. 2.3 Uitvoering van de proeven Gepland was dat de meting en het meetverslag zouden worden uitgevoerd door de Meetkundige Dienst. Door problemen met de meetset kon de meting door de MD bij de Guna/Guna II niet worden uitgevoerd. AVV heeft opdracht verleend aan het MARIN/MSCN om de meting aan de hand van de door AVV geleverde meetinstructie uit te voeren met apparatuur van het MARIN/MSCN. De meting heeft plaatsgevonden op zaterdag 1 september 2001 op het Haringvliet en Vuile Gat. 2.4 Uitkomst van de proeven De uitkomst van de proeven wordt uitgebreid beschreven in het rapport Manoeuvreerproeven Guna/Guna II van het MARIN/MSCN. 2.5 Problemen bij gebruik van een bestaand model Na de verwerking van de metingen door MSCN is gebleken dat het niet mogelijk was om het bestaande model te tunen op de beschikbare Toelatingseisen route Rotterdam-Antwerpen 8

9 meetresultaten. Met name de opbouw van de gier- en driftsnelheid van de Guna/Guna II zijn te afwijkend van de in het model gebruikte samenstel en zijn niet door kleine aanpassingen met elkaar in overeenstemming te brengen. Belangrijke reden hiervoor is dat door verschillende L/B-verhouding en L/Tverhouding van de samenstellen geen Froude-schaling mogelijk is. Om een betrouwbaar simulatiemodel voor de Guna/Guna II af te leiden zijn naast de ware grootte metingen ook modelproeven in een sleeptank noodzakelijk Beoordeling beheersbaarheid Guna/Guna II Voor de complete beoordeling van de beheersbaarheid van de Guna/Guna II wordt verwezen naar het rapport van het MARIN 1. In vergelijking met de ROSR-richtlijnen vallen de uitkomsten van de giersnelheidsproef, de stopproef en de acceleratieproef (minimumsnelheid vooruitvaren) binnen de grenswaarden die in de richtlijnen voorgeschreven worden. De achteruitvaar-eigenschappen zijn niet beoordeeld, omdat hier geen manoeuvreerproeven voor zijn uitgevoerd. Als de uitwijkeigenschappen beoordeeld worden aan de hand van de uitkomsten van de giersnelheidsproeven, dan neemt de Guna/Guna II qua giersnelheid een plaats in tussen de tweebaksduwstellen en de samenstellen Klasse V/vrachtduwbak. De maximale stuwkracht van de vier boegschroeven tezamen wordt geschat op 16.8E4 N. De boegschroeven kunnen daarmee de effecten van dwarswind met een snelheid tot 11.6 m/s (Beaufort 7) volledig compenseren. Bij maximaal 70% van het vermogen worden de effecten van dwarswind tot een snelheid van 9.9 m/s gecompenseerd. Daarboven zal het schip een drifthoek aannemen. Wanneer zou worden gevaren zonder inzet van de boegschroeven bij windkracht 9 Bf zal het schip bij een vaarsnelheid van 13 km/u een maximale drifthoek van 12.9 graden bij 16.6 m/s dwarswind aannemen. 1 Manoeuvreerproeven Guna/Guna II, MARIN Toelatingseisen route Rotterdam-Antwerpen 9

10 3 VERVOLGTRAJECT BIJ HET OPSTELLEN VAN EEN INSTRUMENT VOOR HET TOELATINGSBELEID Uit de ervaring met het tunen van de meetgegevens van de Guna/Guna II op een bestaand model van een vergelijkbare combinatie is gebleken dat de bestaande modellen van samenstellen niet verder zijn op te schalen. Een verdere opschaling zou kunnen leiden tot onverantwoorde uitspraken. Om een goed onderbouwd toelatingsbeleid te kunnen formuleren voor bovenmaatse samenstellen zullen meetgegevens moeten worden ingewonnen van meerdere bovenmaatse samenstellen en zullen er bovendien modelproeven in een sleeptank moeten worden gedaan. Pas hierna kunnen met behulp van een nieuw op te stellen model uitspraken worden gedaan met betrekking tot de manoeuvreerbaarheid en beheersbaarheid van bovenmaatse samenstellen. Een dergelijk onderzoek is omvangrijk. Het ligt voor de hand om bij een dermate grootschalig onderzoek landelijk, bij alle regionale directies te inventariseren wat de problemen en vragen zijn met betrekking tot de vaart van bovenmaatse samenstellen in de diverse vaarroutes. Daarna kan het onderzoek worden gedefinieerd en gebudgetteerd. Toelatingseisen route Rotterdam-Antwerpen 10

11 Bijlage Meetinstructie voor de Guna/Guna II Toelatingseisen route Rotterdam-Antwerpen 11

12 Proevenprogramma Guna/GunaII Administratie: gegevens schip, roerconfiguratie, motor(en), schroef(ven), boegschroef(ven) etc. opnemen zoals gebruikelijk bij CCR metingen (zie CCR instructie bijlage 1) datum/tijd uitvoering meting (zie CCR instructie bijlage 2) overige externe gegevens Het onderstaande lijstje geeft de prioriteit van de uit te voeren proeven aan, dus ongeveer in deze volgorde uitvoeren. Tot en met proef 11 moet gebeuren, het meerdere is meegenomen. De proeven in principe 1 x uitvoeren. Nr Soort Uitvoering 1 Draaicirkel 1 ) roerhoek 20 SB 2 Draaicirkel 1 ) roerhoek 45 SB 3 Zig-zag 2 ) 20 /20 SB 4 Zig-zag 2 ) 45 /20 SB 5 Spiraal 3 ) roerhoek 5 SB, 10 SB 6 Coasting turn 4 ) 20 SB 7 Accelerating turn 5 ) roerhoek: max effectief voor draai, SB 8 Stopproef 6 ) normaal afstoppen (geen crash stop) 9 Dwarsuit 7 ) naar SB op voorste boegschroef(ven) 10 Acceleratieproef 9 ) toerental behorend bij proefsnelheid 11 Boegschroefdraai 8 ) naar SB op voorste boegschroef(ven) 12 Draaicirkel 1 ) roerhoek 45 BB 13 Dwarsuit 7 )* naar SB op alle boegschroeven 14 Boegschroefdraai 8 )* naar SB op alle boegschroeven 15 Acceleratieproef 9 ) toerental vol vooruit 16 Draaicirkel 1 ) roerhoek 20 BB 17 Zig-zag 2 ) 20 /20 BB 18 Zig-zag 2 ) 45 /20 BB 19 Spiraal 3 ) roerhoek 5 BB, 10 BB 20 Coasting turn 4 ) 20 BB 21 Accelerating turn 5 ) roerhoek: max effectief voor draai, BB 22 Draaicirkel 1 ) roerhoek 35 SB 23 Zig-zag 2 ) 10 /10 SB 24 Dwarsuit 7 ) naar BB op voorste boegschroef(ven) 25 Boegschroefdraai 8 ) naar BB op voorste boegschroef(ven) 26 Draaicirkel 1 ) roerhoek 35 BB 27 Zig-zag 2 ) 10 /10 BB *) proeven 12 en 13 vervallen als het schip maar een set boegschroeven heeft. Beschrijving van de proeven: Algemeen: De proeven worden allemaal, behalve waar anders vermeld, uitgevoerd met een beginsnelheid van 13 km/u. Indien daar redenen voor zijn mag echter ook voor alle proeven een lagere snelheid aangehouden worden. De tijdstippen waarop roerhoek of roerental veranderd wordt, worden met een functietoets gemarkeerd (vooral bij zigzagproef speelt dit). Toelatingseisen route Rotterdam-Antwerpen 12

13 1) Draaicikel Vanuit rechtstand (1 minuut rechtuit varen met constante snelheid opnemen) de aangegeven roerhoek instellen en opnemen tot volledige cirkel (360 koerswijziging). Indien dit problemen met de ruimte of scheepvaart oplevert: minimaal tot een stationaire toestand (snelheid en draaisnelheid constant), streven naar een koerswijziging van ) Zig-zag rh/kh Vanuit rechtstand (1 minuut rechtuit varen met constante snelheid opnemen) de aangegeven roerhoek (rh: eerste getal) instellen. Als koersverschil met beginkoers kh is, roerhoek instellen op rh over het andere boord. Als koersverschil met beginkoers kh over het andere boord is, weer rh over het eerste boord totdat koersverschil met beginkoers kh over het eerste boord is. (zie figuur) 3) Spiraalproef Dit zijn eigenlijk een stukjes draaicirkel (niet een echte spiraalproef): Vanuit rechtstand (1 minuut rechtuit varen met constante snelheid opnemen) roerhoek 5 instellen; als draaisnelheid constant blijft roerhoek 10 instellen; todat draaisnelheid niet meer toeneemt. 4) Coasting turn Vanuit rechtstand (1 minuut rechtuit varen met constante snelheid opnemen) schroef stoppen en direct aangegeven roerhoek instellen. Einde proef als koerswijziging 20 is. 5) Accelerating turn Stilliggend vol vooruit en aangegeven roerhoek instellen. Einde proef als koerswijziging 60 is. Voor binnenschepen is de maximale hoerhoek vaak niet de hoerhoek waar het hardst mee gedraaid wordt. De schipper heeft daar wel een idee van - laat hem deze roerhoek instellen. In plaats van vol vooruit mag ook het toerental ingesteld worden waarmee de snelheid waarmee de overige proeven gedaan zijn bereikt wordt. 6) Stopproef Vanuit rechtstand (1 minuut rechtuit varen met constante snelheid opnemen) achteruit slaan. Geen crash stop maar een normale afstopmanoeuvre. Toerental gedurende de manoeuvre constant laten, roer midscheeps. 7) Dwarsuit Stilliggend de voorste boegschroef vol naar SB. Tegelijk hoofdschroef stationair vooruit en roer vol bakboord. Bochtautomaat instellen op 0 /min. Als bochtautomaat schip niet recht kan houden iets meer toeren. Doorgaan totdat een constante dwarssnelheid bereikt is. Later in serie dwarsuit met alle boegschroeven. 8) Boegschroefdraai Stilliggend voorste boegschroef vol naar SB. Opnemen tot 90 koerswijziging. Later in serie draai met alle boegschroeven. 9) Acceleratieproef Stilligend aangegeven toerental instellen. Einde proef als snelheid niet meer toeneemt, of als de snelheid te hoog wordt (bijv. afbreken bij snelheid waarbij de andere proeven gedaan zijn (bijv. 13 km/u)) Toelatingseisen route Rotterdam-Antwerpen 13

14 koers einde proef roerhoek Uitvoering zig-zag proef Tijdens proeven met Guna maximaal 4 Bft wind. Bij 4Bft zo mogelijk proeven met wind op de kop aanvangen. Toelatingseisen route Rotterdam-Antwerpen 14