Van 4 tot 400 m Het ene model is het andere niet

Maat: px

Weergave met pagina beginnen:

Download "Van 4 tot 400 m Het ene model is het andere niet"

Erik van der Zee
7 jaren geleden
Aantal bezoeken:

1 Van 4 tot 400 m Het ene model is het andere niet Marc Vantorre Afdeling Maritieme Techniek, Universiteit Gent 11 maart 2009

2 Modellen = weergave van de fysische werkelijkheid fysische modellen scheepsmanoeuvreersimulator mathematisch model 2

3 Modellen 3

4 Wiskundig manoeuvreersimulatiemodel = computerprogramma, gebaseerd op stel formules drukt krachten op schip uit in functie van beweging van het schip brugcommando s wind stroming sleepboten herleidt (manoeuvreer)gedrag van een schip tot stel coëfficiënten geldig voor één ladingstoestand (diepgang) één waterdiepte (kielspeling) 4

5 Wiskundig manoeuvreersimulatiemodel Evolutie simulatorvloot Maatgevend schip 1988: Bulkcarrier Containercarrier LNG carrier Maatgevend schip 2009: Containercarrier LNG carrier 340 m * 53 m * 14.6 m 318 m * 42 m * 14.0 m 280 m * 42 m * 11.0 m 397 m * 56 m * 16.0 m 350 m * 55 m * 12.0 m Toepassingsgebied nautische praktijk Voorbeeld: kielspeling, cf. PIANC: 3.0 < h/t deep 1.5 < h/t < 3.0 medium deep 1.2 < h/t < 1.5 shallow 1.0 < h/t < 1.2 very shallow 5

6 15% 12.5% 10% 1 m 6

7 Wiskundig manoeuvreersimulatiemodel Evolutie simulatorvloot Toepassingsgebied nautische praktijk Vereisten: toegankelijkheid van software ontwikkeling eigen mathematische modellen 7

8 Wiskundig manoeuvreersimulatiemodel ITTC, 1984: At the present time the most reliable method of determining the numerical values of the acceleration and velocity derivatives, used in the equations of motion, is by means of captive model tests. ( ) Alternatieven: Theoretisch-numerieke methodes Empirische formules ontoereikend, vooral voor ondiep water 8

Manoeuvreerproeven met scheepsmodellen Vrijvarend: Globale responsie van varend schip op sturingsgrootheden (draaicirkel, zigzag, stopmanoeuvre) Er

9 Manoeuvreerproeven met scheepsmodellen Vrijvarend: Globale responsie van varend schip op sturingsgrootheden (draaicirkel, zigzag, stopmanoeuvre) Er worden geen krachten gemeten Gedwongen (captive): Extern mechanisme legt beweging op in horizontaal vlak Krachten benodigd voor deze beweging worden opgemeten 9

10 Manoeuvreersleeptank voor ondiep water (samenwerking WL UGent) 10

11 Manoeuvreersleeptank voor ondiep water (samenwerking WL UGent) 11

12 Manoeuvreersleeptank voor ondiep water (samenwerking WL UGent) 12

13 Manoeuvreersleeptank voor ondiep water (samenwerking WL UGent) 13

14 Van schaalmodel naar wiskundig model Schaal? Lengte scheepsmodellen: m Lengte schip (m) Lengte model (m) 1 ton 60 ton Schaal Panamax bulkcarrier 200 m m 8.0 g 480 g Panamax bulkcarrier 256 m m 3.8 g 229 g LNG carrier 280 m m 2.9 g 175 g Container carrier 8000 TEU 300 m m 2.4 g 142 g Container carrier New Panamax 366 m m 2.0 g 117 g Container carrier TEU 397 m m 1.4 g 82 g 14

15 Van schaalmodel naar wiskundig model langssnelheid dwarssnelheid giersnelheid Langskracht langsversnelling Dwarskracht = functie van dwarsversnelling Giermoment gierversnelling schroeftoerental roerhoek proevenprogramma: systematische variatie van veranderlijken 15

16 Van schaalmodel naar wiskundig model 16

17 Van schaalmodel naar wiskundig model 17

18 Van schaalmodel naar wiskundig model Bereik: cf. toepassingen 18

19 Van schaalmodel naar wiskundig model Bereik: cf. toepassingen 19

20 Van schaalmodel tot wiskundig model Bereik: cf. toepassingen Efficiëntie verhogen: Ontwikkeling nieuwe proeftypes combinatie van groter aantal condities Standaard proevenprogramma ca. 300 proeven Volledige automatisering Ontwikkeling van eigen wiskundig model 20

21 Van schaalmodel tot wiskundig model Bereik Efficiëntie verhogen Ontwikkeling van eigen wiskundig model Modulair Bestrijkt volledig toepassingsgebied Wiskundig manoeuvreermodel voor open, ondiep water 21

22 Bodem? Slibrijke vaargebieden Zeebrugge Deurganckdok 33 khz 210 khz Losse sliblagen ( 3 m) Bodem? NAUTISCHE BODEM! the level where physical characteristics of the bottom reach a critical limit beyond which contact with a ship s keel causes either damage or unacceptable effects on controllability and manoeuvrability 22

23 Nautische bodem : Pilootmodel 23

Nautische bodem 2001 2004: Uitgebreid sleeptankonderzoek

24 Nautische bodem : Uitgebreid sleeptankonderzoek Gedwongen manoeuvreerproeven Mathematisch manoeuvreersimulatiemodel 24

25 Nautische bodem 25

Nautische bodem 2001 2004: Uitgebreid simulatoronderzoek

26 Nautische bodem : Uitgebreid simulatoronderzoek Mathematische manoeuvreersimulatiemodellen Real-time simulaties 26

27 27

28 Nautische bodem : resultaat: Nieuw criterium voor nautische bodem in Zeebrugge Criteria voor doorvaarbaarheid van het slib 28

29 Onderzoek nautische bodem in WL : resultaat: Nieuw criterium voor nautische bodem in Zeebrugge Criteria voor doorvaarbaarheid van het slib Probleem opgelost?? 29

30 Horizontale beperkingen Oevers, taluds, kaaimuren, oevereffecten N u + Y + N Y u 30

31 Horizontale beperkingen Oevers, taluds, kaaimuren, oevereffecten 31

32 Horizontale beperkingen Oevers, taluds, kaaimuren, oevereffecten 32

33 Horizontale beperkingen Oevereffecten: uitgebreid modelonderzoek ( ) BANK I BANK VII BANK II BANK III-IV BANK V BANK VI 33

34 Horizontale beperkingen Oevereffecten: uitgebreid modelonderzoek ( ) 34

35 Horizontale beperkingen Oevereffecten: uitgebreid modelonderzoek ( ) 35

36 Horizontale beperkingen Oevereffecten: uitgebreid modelonderzoek ( ) 36

37 Horizontale beperkingen 37

38 Horizontale beperkingen Oevereffecten: niet-stationaire situaties 38

39 Horizontale beperkingen Sluizen: niet-stationaire situaties 39

40 Horizontale beperkingen Sluizen: niet-stationaire situaties 40

41 41

42 Horizontale beperkingen Golfindringing in een binnenvaartdok 42

43 Horizontale beperkingen Golfindringing in een binnenvaartdok 43

44 Horizontale beperkingen Golfindringing in een binnenvaartdok 0.2 ZING WATEROPPERVLAK (m)

45 Horizontale beperkingen Sluizen: niet-stationaire situaties 45

46 Horizontale beperkingen Schip schip interactie: ontmoeten / oplopen 46

47 Horizontale beperkingen Schip schip interactie: ontmoeten / oplopen 5 Resistance decrease X (M N) ξ (-) Resistance increase repulsion attraction Y (MN) repulsion ξ (-) 47

48 Horizontale beperkingen Schip schip interactie: lightering operations 48

49 Horizontale beperkingen Schip schip interactie: zeeschip sleepboot 49

50 Wiskundig model voor Voith Tractor Basis: Geen modelproeven Gegevens van Voith Proeven op ware grootte 4 DOF: horizontale beweging + slingeren! 50

51 Verticale bewegingen Beweging in golven Squat 51

52 Verticale bewegingen Beweging in golven Squat Database ProToel 52

53 ProToel 53

54 ProToel Inputgegevens: Scheepstype Lengte Breedte 54

55 ProToel Inputgegevens: Scheepstype Lengte Breedte Diepgang GM 55

56 ProToel Inputgegevens: Scheepstype Lengte Breedte Diepgang GM Periode 56

57 ProToel Inputgegevens: Scheepstype Lengte Breedte Diepgang GM Periode Traject Snelheidsverloop 57

58 ProToel Inputgegevens: Scheepstype Lengte Breedte Diepgang GM Periode Data: Scheepsdatabase Getij Stroming Golven Nautische bodem Top slib Traject Snelheidsverloop 58

59 ProToel Output: Deterministisch tijvenster Bruto kielspeling > 15% Bruto kielspeling > 12.5% Dwarsstroming < 2 knoop >10% boven nautische bodem <7% indringing in sliblaag 59

60 ProToel Output: Probabilistisch tijvenster Aanvaardbare kans op bodemraking Dwarsstroming < 2 knoop >10% boven nautische bodem <7% indringing in sliblaag 60

61 ProToel 61

62 Toelatingsbeleid ProToel Zeebrugge Uitbreiding naar Antwerpen? Op- en afvaart containervaart naar Antwerpen Estuaire vaart 62

63 Toelatingsbeleid Estuaire vaart Risicoanalyse Haalbaarheidsstudie estuair containervervoer Ondersteunend onderzoek regelgeving 63

64 Toelatingsbeleid Estuaire vaart Risicoanalyse Haalbaarheidsstudie estuair containervervoer Ondersteunend onderzoek regelgeving 64

65 Toelatingsbeleid Estuaire vaart 65

66 Toelatingsbeleid Estuaire vaart 66

67 Van 4 tot 400 m Het ene model is het andere niet Marc Vantorre Afdeling Maritieme Techniek, Universiteit Gent 11 maart 2009

Vergelijkbare documenten

Geschiedenis en context van de dynamische kielspeling

Geschiedenis en context van de dynamische kielspeling Marc Vantorre Afdeling Maritieme Techniek Universiteit Gent Vlissingen, 29 april 2016 Inhoud 1. Motivering 2. Deterministisch vs Probabilistisch 3.