Deadload, hoe gaan we er mee om? ONDERZOEKSRAPPORT

Deadload, hoe gaan we er mee om? ONDERZOEKSRAPPORT Joris Ritsma Indepth assignment 27-05-2014 Begeleider aan boord: J.H.D. Kuhlmann Begeleider MIWB. H. van der Ende

Voorwoord Met dit onderzoek moet een oplossing gevonden worden hoe aan boord kan worden omgegaan met Deadload. Het doel is om te onderzoeken of de locatie van deadload aan boord te achterhalen is en wat voor gevolgen deze deadload heeft op stabiliteit en krachten/momenten van het schip. Het onderzoek wordt uitgevoerd aan boord van de Maersk Kalmar, stage schip van de auteur van dit verslag. Voor het onderzoek wordt dit schip dan ook als voorbeeld genomen en omdat hier gewerkt word met beladingsprogramma Loadstar zal het probleem op dit programma gespecificeerd worden. Rode Zee, 19 mei 2014 Joris Ritsma Versie 1.0 2 2013/2014

Inhoudsopgave Voorwoord... 2 Inhoudsopgave... 3 Samenvatting... 5 onderzoeksplan... 6 Probleemanalyse... 6 Doelstelling... 8 Hoofdvraag... 9 Deelvragen... 9 Theoretisch kader... 10 Containers/containerschepen... 10 Stabiliteitseisen... 10 Krachten en momenten... 12 Conceptueel model...14 Uitvoering... 15 Hoe zit Loadstar in elkaar?... 16 Welke informatie verschaft loadstar?... 16 Wat kun je met loadstar?... 17 Hoe controleer je de beladingsconditie?... 19 Conclusie... 21 Hoe is de locatie van deadload vast te stellen?... 22 Langsscheeps... 22 Diepgang correctie... 23 Hogging/sagging correctie... 23 Trim correctie... 24 Dwarsscheeps... 25 Verticaal... 26 Rekenmodel... 26 Conclusie... 27 Wat is de invloed van deadload op de stabiliteitseisen?... 28 Stabiliteitstoetsing... 28 Uitwerking stabiliteitstoetsing... 29 Conclusie... 30 De invloed van deadload op de krachten/momenten... 31 Dwarskrachten en buigende momenten... 31 Versie 1.0 3 2013/2014

Torsie spanningen... 32 Conclusie... 32 Hoe kan deadload in loadstar worden toegepast?... 33 Invoer werkelijk diepgang... 33 Breakbulk menu... 33 Windeis... 34 Conclusie... 34 Eind conclusie... 35 Aanbevelingen... 36 Bibliografie... 37 Bijlages... 38 Bijlage 1: rekenmodel... 38 Bijlage 2: voorbeeld uitwerking rekenmodel...41 Bijlage 3: stabiliteitskromme met gegevens... 46 Bijlage 4: uitkomsten stabiliteit berekeningen... 47 Versie 1.0 4 2013/2014

Samenvatting Loadstar is een zeer uitgebreid beladingsprogramma maar er zijn geen mogelijkheden om op enige manier iets met deadload te doen. Voornaamste reden hiervoor is dat nergens de diepgang handmatig ingevoerd kan worden. De enige functie die hier voor in aanmerking komt is het measured draft menu wat de diepgang van de sensoren zou moeten aangeven maar die functie wordt op de Maersk Kalmar niet toegepast. Omdat Loadstar niks met deadload kan moet de locatie van deadload buiten het programma om bepaald worden. Het is wat ver gezocht om nieuwe stabiliteitsberekeningen uit te vinden, maar bestaande methodes kunnen wel aangepast worden om iets over de locatie van deadload te kunnen zeggen. Als schepen aan de grond lopen kan berekend worden waar het schip vast zit en met hoeveel kracht, hiervoor is de diepgangsverandering ten opzichte van de normale situatie nodig. Bij deadload is in eerste instantie niks anders bekend dan een diepgangsvermeerdering ten opzichte van het laadplan en hiervoor kunnen dus dezelfde berekeningen worden toegepast. Het auto heeling systeem houdt het schip recht tijdens laden en lossen, omdat je weet wat de inhoud van de tanken in dit systeem zou moeten zijn als het laden klaar is, kun je de dwarsscheepse locatie bepalen van de deadload aan de hand van de werkelijke inhoud. De verticale locatie zal bepaald moeten worden door het schip na vertrek in slagzij te brengen om te kijken wat de werkelijke GM is. Belangrijkste reden om de deadload locatie te willen weten is om het effect op de stabiliteit te kunnen bepalen. De Maersk Kalmar blijkt een hele goede stabiliteit te hebben want er is veel voor nodig om onder de minimaal gestelde waardes van de stabiliteitseisen te komen. Het enige probleem wat zich vrij snel voor doet is omtrent de wind eis, een container schip heeft dan ook een zeer groot wind oppervlak wat er voor zorgt dat de wind eis een kritische factor kan zijn. Het bepalen van de deadload locatie blijft steken op één locatie die het aangrijpingspunt aangeeft van alle onbekende gewichten verspreid over het schip. Stabiliteit berekeningen gaan altijd uit van het aangrijpingspunt van alle gewichten bij elkaar, en daar is dus ook geen probleem als je met deadload wil rekenen. Krachten en momenten worden echter altijd op verschillende plekken langsscheeps bepaald en het is daarbij dus niet mogelijk om te bepalen wat het werkelijke effect is van de deadload. Om nu in Loadstar iets met deadload te kunnen zijn er verschillende opties. Het breakbulk menu is ideaal omdat hier alle dimensies los kunnen worden ingevuld in plaats van een vaste container positie. Als je het hier ingevoerd heb je echter geen inzicht meer in je geplande situatie omdat de deadload dan volledig, maar niet geheel correct, wordt meegerekend. Als het measured draft menu geschikt wordt gemaakt om handmatig diepgangen in te voeren kan er in Loadstar wel een apart menu gemaakt worden waar met deze diepgangen de deadload bepaald wordt en los van het bestaande laadplan geanalyseerd kan worden. Versie 1.0 5 2013/2014

onderzoeksplan Probleemanalyse Wat is het probleem? Aan boord van het stage schip Maersk Kalmar wordt voor de belading gewerkt met Loadstar. Loadstar is een programma wat beladingssituaties en de bijbehorende stabiliteit kan bepalen/weergeven. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van laadplannen die aan de wal worden gemaakt. Echter komt het vaak voor dat het plan niet overeenkomt met de werkelijkheid, dit wordt geconstateerd als na het laden de diepgangen niet overeen blijken te komen. Dit diepgangsverschil wordt veroorzaakt door deadload, containers die zwaarder zijn dan het plan aangeeft. Loadstar is niet in staat om dit extra gewicht te lokaliseren en mee te nemen in de stabiliteitsberekeningen en daarom vertrekt het schip dus in feiten met stabiliteitssituatie die afwijkt van de situatie die op papier staat. Het kan dus zo zijn dat in werkelijkheid het schip niet aan de wettelijke eisen voldoet maar op papier wel en dat kan gevaarlijke situatie opleveren. Wie heeft het probleem? Dat Loadstar deadload niet meerekent is een probleem voor een schip en haar bemanning omdat de beladingsgegevens die je hebt niet kloppen. De werkelijke situatie zou buiten de wettelijke eisen voor stabiliteit en krachten in het schip kunnen vallen en zou het schip dus in gevaar kunnen brengen. Mede daardoor is ook de rederij de dupe van deadload omdat haar schepen eventueel niet veilig rondvaren. Wanneer is het een probleem? Het is altijd een probleem dat de werkelijke situatie niet bepaald kan worden, maar omdat je niet weet in hoeverre het de stabiliteit beïnvloed, kun je niet zeggen wanneer het echt een probleem is en wanneer de situatie nog aanvaardbaar is. Wanneer is het probleem ontstaan? Deadload is een probleem wat al heel lang bestaat en het is dus moeilijk te zeggen wanneer het precies ontstaan is. In de jaren 60 is de standaardisatie van containers ontstaan en sindsdien hebben schepen te maken met deze ladingunits waarvan aan boord niet zomaar het echte gewicht bepaald kan worden. Deadload is ook iets wat een tijd veel voor kan komen en daarna weer een tijd naar de achtergrond verdwijnt. Loadstar wordt al meerdere jaren gebruikt en heeft tot op heden nooit met deadload rekening kunnen houden. Waarom is het een probleem? Het niet bekend zijn van de werkelijke belading/stabiliteitssituatie is een probleem omdat het de schepen en de zeelieden in gevaar brengt. Schepen kunnen rondvaren met beladingssituaties die niet voldoen aan de gestelde eisen. Als je niet voldoet aan de gestelde eisen breng jij jezelf in gevaar en ben je in overtreding. Het is dus belangrijk om te weten wat de deadload met je schip doet. Versie 1.0 6 2013/2014

Waar doet het probleem zich voor? Dat deadload niet wordt meegerekend in de belading en stabiliteit is een probleem in beladingsprogramma Loadstar. Als je praat over verschillende sectoren is deadload, in de vorm zoals het hier beschreven wordt, puur een probleem voor de containervaart. Wanneer je gaat kijken naar de plekken waar deadload voorkomt is een antwoord veel lastiger te vinden. Deadload kan vanuit elke haven voorkomen maar het is moeilijk te zeggen in welke havens deadload het meest voorkomt omdat het per schip verschillend is en niet in elke dienst komt het voor. Hoe is het probleem ontstaan, wat is de aanleiding? Loadstar is gemaakt om een laadplan te maken/ weer te geven waarbij van alle gewichten de locatie bekend moet zijn. Omdat van deadload de locatie niet bekend is, kan het programma hier niet mee rekenen. Het enige wat van deadload bekend is, is de diepgangsverandering die het veroorzaakt en als een plan in Loadstar klaar is kun je niet handmatig de diepgangen aan passen. Deadload zelf is in de loop der jaren niet altijd een even groot probleem geweest, daarom is hiervan de aanleiding ook niet heel duidelijk te verklaren. De containermarkt is tegenwoordig wel ontzettend groot en het wordt dus ook steeds lastiger om alle containers zo efficiënt mogelijk in te plannen. Het is dus best aannemelijk dat er bij het inplannen soms enigszins met de getallen geknoeid wordt om alles kloppend te krijgen en meerdere kleine aanpassing ten opzichte van de werkelijkheid kan tot een grote afwijking lijden. Ook is met de groei van de containermarkt de controle op de weging van containers steeds moeilijker geworden, er wordt daarom wereldwijd ook gediscussieerd om de weging van containers aan bepaalde normen te laten voldoen. Versie 1.0 7 2013/2014

Doelstelling In dit onderzoek moet duidelijk worden in hoeverre het mogelijk is dat beladingsprogramma Loadstar een stabiliteitsconditie kan genereren die rekening houdt met deadload. Hiervoor zal uitgezocht moeten worden hoe Loadstar werkt om te bepalen hoe het tot de betreffende uitkomsten komt. Daarnaast moet onderzocht worden hoe de positie van deadload te achterhalen is en of hiermee de stabiliteitsconditie aangepast kan worden. Als deze twee zaken zijn uitgezocht kan bepaald worden of Loadstar aan te passen is om deadload mee te rekenen in de stabiliteitsconditie. Voor de stabiliteitsconditie wordt uitgegaan van de zeven stabiliteitseisen: min. GM, dynamische weg 0-30,0-40 en 30-40, GZ bij 30, helling bij max GZ en de wind eis. Binnen de stabiliteitseisen vallen ook de bending moments, sheer forces, torsie moments. Eventuele mogelijkheden om uitkomsten uit dit onderzoek daadwerkelijk in Loadstar in te voeren zullen niet worden beschreven, omdat je dan over de programmering van het programma praat. Krachten die op luikdeksels en tanktops van het schip werken door stapels containers zullen buiten beschouwing worden gelaten evenals de gevolgen voor de sjorringen en twistlocks door het onbekende gewicht. Het stage schip Maersk Kalmar waarop dit onderzoek zal worden uitgevoerd is een 6690 TEU full container schip van 299,90 meter lang en onderhoudt een dienst tussen de regio Dubai/West-India en West-Europese havens als Rotterdam en Bremerhaven. Versie 1.0 8 2013/2014

Hoofdvraag Wat zijn de mogelijkheden om beladingsprogramma Loadstar met deadload te laten rekenen? Deelvragen 1. Hoe zit beladingsprogramma Loadstar in elkaar? 2. In Hoeverre kan de positie van deadload bepaald worden? 3. Wat is de invloed van deadload op de zeven stabiliteitseisen? 4. Wat is de invloed van deadload op de BM, SF en TM? 5. Hoe kan Loadstar deadload in haar stabiliteitsconditie meenemen? Versie 1.0 9 2013/2014

Theoretisch kader Containers/containerschepen In de jaren 60 is wereldwijd de containerstandaardisatie doorgevoerd waarbij afspraken zijn gemaakt over de afmetingen en laadvermogens van containers. Door hier een vaste richtlijn voor te gebruiken zijn containerschepen wereldwijd in te zetten en past elke standaard container op elk containerschip. In de loop der jaren zijn er wel een aantal zaken veranderd omtrent de container, maar dit is wel zodanig uitgevoerd dat de containers op een standaard containerschip geladen kunnen worden. Om op een containerschip te passen staat de breedte van een container vast, voor de lengte zijn een aantal vaste variaties en de hoogte heeft in principe geen restrictie. Om een idee te krijgen van alle soorten containers, hier onder de overzicht met de meest voorkomende containers. Soort container Afmetingen (lxbxh) in Max. bijzonderheden ft. laadvermogen(ton) 20 feet 20 x 8.0 x 8.6 24.0 40 feet 40 x 8.0 x 8.6 30.48 45 feet 45 x 8.0 x 8.6 30.48 Past niet in de ruimen High cub 40 x 8.0 x 9.6 30.48 Door de extra hoogte passen er minder containers op elkaar flatrack 20/40 x 8.0 x variabel 24.0 of 30.48 Platte container vloer om oversized cargo op te vervoeren. Open top 20/40 x 8.0 x 8.6 24.0 of 30.48 Container zonder dak om hoge ladingen mee te vervoeren, hier past dus niks boven op. Containerschepen zijn zo ingericht dat containers eenvoudig te plaatsen en te sjorren zijn en de locatie van een container duidelijk vast te stellen is. De plaats waar een container geplaatst is kan worden bepaald aan de hand van 3 coördinaten: langsscheeps(bay), dwarsscheeps(row), en verticaal(tier). Omdat containers rechthoekige units zijn is het zwaartepunt eenvoudig te bepalen, namelijk precies in het midden, tenzij een container niet recht beladen is maar dan kan het werkelijke zwaartepunt nooit ver van het midden af zitten omdat de container relatief klein is. Door het coördinatenstelsel en het bekende zwaartepunt is goed te bepalen welk gewicht waar zit, en wat dus de beladingssituatie en stabiliteit van het schip wordt. (STC Rotterdam, 2005) Stabiliteitseisen Om vast te kunnen stellen of een schip voldoende stabiliteit heeft en dus zeewaardig is, zijn er in de scheepvaart een aantal regels opgesteld om de stabiliteit te controleren. Op deze regels zijn een aantal uitzonderingen, bijvoorbeeld voor het vervoer van hout, maar voor containerschepen gelden alle standaard stabiliteitseisen. Versie 1.0 10 2013/2014

De stabiliteitseisen kunnen worden bepaald aan de hand van een serie berekeningen, maar in de containervaart worden deze berekeningen veelal geautomatiseerd uitgevoerd door een beladingscomputer. Om deze berekeningen uit te voeren zijn de zogeheten hydrostatische gegevens van het schip nodig. Deze lijst met gegevens geeft voor elke diepgang van het schip aan welke waardes voor verschillende onderdelen zoals displacement en eenheid trim moment gelden. Hier onder een opsomming van de stabiliteitseisen met een korte uitleg. 1. GM moet minimaal 0.15 meter zijn. GM is de afstand tussen het gewichtszwaartepunt (G) en het metacentrum (M). G is variabel en afhankelijk van de locatie van alle gewichten op het schip, meer gewicht laag in het schip zorgt dat G omlaag komt. Punt M is een denkbeeldig punt boven het schip, wat per diepgang verschillend is omdat het afhankelijk is van het zwaartepunt onderwaterschip (B). Als je bij een helling van het schip een rechte lijn omhoog trekt vanuit B zit punt M op het snijpunt met het vlak van kiel en steven. Figuur 1 overzicht van de verschillende drukkingspunten zoals afgebeeld in "stabiliteit van schepen" 2. GZ moet minimaal 0.20 meter zijn bij een helling van 30 of meer. GZ is de afstand van het zwaartepunt G naar het punt op de lijn BM wat haaks op G ligt. Bij de berekening van de stabiliteit wordt een stabiliteitskromme gemaakt met horizontaal de hellingsgraden en verticaal de afstand GZ. Hier op kan bij 30 worden afgelezen of de GZ groot genoeg is. 3. Dynamische weg 0-30 moet minimaal 0.055 meterradialen zijn. Een volgende controle die tevens met de stabiliteitskromme wordt uitgevoerd is de dynamische weg. De oppervlakte onder de grafiek kan berekend worden met de regel van Simpson en moet tot 30 minimaal 0.055 mrad zijn. Deze waarde is in meterradialen omdat de verticale as in graden is, wat omgerekend kan worden naar radialen en de verticale as is in meters. 4. Dynamische weg 0-40 moet minimaal 0,09 meterradialen zijn. Dezelfde controle als voor dynamische weg 0-30 moet ook worden uitgevoerd tot 40. Dit gaat ook met de regel van Simpson maar de regel van Simpson bestaat uit meerdere formules voor verschillende oppervlaktes. Mocht het zo zijn dat bij 40 het vrijboord van het schip al vervuld is geraakt, dan moet gerekend worden tot de helling waarbij het vrijboord vervuld begint te raken. Versie 1.0 11 2013/2014

5. Dynamische weg 30-40 moet minimaal 0,03 meterradialen zijn. Voor deze controle kunnen de waardes van punt 3 en 4 met elkaar verrekend worden. Als de voorgaande 2 punten voldoen aan de minimale waarden moet deze controle ook goed zijn. 6. De maximale GZ mag niet worden bereikt voor 25, en liefst niet voor 30. Omdat de top van de grafiek betekend dat bij deze helling het maximale richtend moment is bereikt wil je deze hoek het liefst zo groot mogelijk hebben. Als je tijdens het varen helling ondervindt die voorbij de helling van het maximale richtende moment heen gaan kom je over het punt waar de stabiliteit afneemt en dat wil je voorkomen. 7. De helling die ontstaat ten gevolge van de wind mag niet meer zijn dan 50. Om te voorkomen dat een schip in gevaar komt vanwege de wind, moet bepaald worden of de helling die het schip door wind kan ondervinden niet te groot is. Hiervoor moet aan de hand van de stabiliteitskromme bepaald worden of dit het geval is. Mocht het zo zijn dat het schip al voor 50 vrijboord onder water krijgt, geldt de waarde waarbij het vrijboord vervuld raakt. (Metzlar, 1990) Krachten en momenten Figuur 2 de stabiliteitskromme zoals afgebeeld in "stabiliteit van schepen" Naast de stabiliteitseisen wordt er bij een beladingssituatie ook naar de krachten gekeken die op een schip werken en de momenten die hier door veroorzaakt worden. Er wordt standaard naar 3 zaken gekeken: de buigende momenten (BM), de dwarskrachten (SF) en de torsie momenten (TM). Voor elk van deze krachten/momenten wordt bij de bouw van een schip door het klasse bureau bepaald wat de maximale waarden mogen zijn bij een beladingssituatie. Bij de beladingssituatie wordt procentueel aangegeven in hoeverre het binnen de gestelde waarden valt. De buigende momenten en dwarskrachten (sheer forces) vallen onder de langsscheepse sterkte. Hiervoor wordt eerst in stil water bekeken wat de gewichten in het schip voor invloed hebben. Veel lading voor en achter, en weinig lading in het midden of visa versa geeft hoge buigende momenten, een klein gewicht naast een heel groot gewicht zorgt voor grote dwarskrachten. Na de bepalingen in stil water wordt gekeken wat de golven voor invloed hebben en dit wordt opgeteld bij de situatie in stil water. Figuur 3: schets van de buigende momenten en dwarskrachten uit sterkte van schepen Versie 1.0 12 2013/2014

Torsie momenten, oftewel wringing, worden veroorzaakt door de bewegingen die een schip maakt in zeegang. Een schip met geen/weinig luiken zoals een tanker heeft minder last van torsie dan een container- of general cargo schip, omdat de lossen luiken deze typen schepen veel minder sterk maakt dan een tanker als je praat over torsie. Bij het ontwerp van een schip wordt hier over nagedacht en de punten waar veel torsie optreedt worden verstevigd, op deze manier worden de torsie momenten minimaal gehouden. Toch heeft de lading invloed op de torsie momenten omdat het de massatraagheid van het schip in zeegang beïnvloedt, een zwaar schip verzet zich meer tegen zeegang dan een licht schip en bij een zwaar schip ontstaan dus ook grotere krachten/momenten. (Loman, 1996) Figuur 4: schets van torsie momenten uit sterkte van schepen Versie 1.0 13 2013/2014

Conceptueel model Versie 1.0 14 2013/2014

Uitvoering De vorm waarin dit onderzoek zal worden uitgevoerd komt het best overeen met een case study omdat er een manier gevonden moet worden om met deadload te kunnen rekenen. Het onderzoek zal beschrijvende beginnen bij de eerste deelvraag over Loadstar, zonder de werking van dit programma kan het onderzoek lastig verder. Na het beschrijvende deel zal het onderzoek exploratief verder gaan omdat er dan actief gezocht moet worden naar oplossingen om met deadload te kunnen rekenen en de effecten die het heeft om de stabiliteitssituatie. Het onderzoek is voor een klein gedeelte desk research omdat de algemene stabiliteitsberekeningen en eisen al bekend zijn, evenals de gegevens van het schip. Maar voor het grootste deel is dit een field research omdat met de reeds bekende informatie manier gevonden moet worden om het probleem op te lossen. Het onderzoek zal kwalitatief van aard zijn omdat het om een goede oplossing voor dit ene probleem gaat. Versie 1.0 15 2013/2014

Hoe zit Loadstar in elkaar? In dit hoofdstuk zal het beladingsprogramma Loadstar beschreven worden om er achter te komen hoe dit programma precies werkt. Als de werking van Loadstar bekend is kan die informatie gebruikt worden bij het vinden van een oplossing om op een juiste manier de deadload in de beladingssituatie bij te voegen. Welke informatie verschaft loadstar? De belangrijkste taak van Loadstar is om voor een bepaalde beladingssituatie aan te geven of de langsscheepse sterkte en intacte stabiliteit voldoet aan de gestelde eisen. Hierbij kan onderscheid gemaakt worden aan eisen van het klasse bureau en zelf gekozen limieten. Alle gegevens die voldoen zullen in groen worden weergegeven, gegevens die wel binnen de klasse eisen vallen maar niet binnen de zelf gestelde eisen zijn geel, worden de door het klasse bureau gestelde eisen overschreden dan wordt dit in rood weergegeven. Verschillende menu s binnen het programma zullen worden aangekaart om te weten te komen wat Loadstar voor specifieke informatie verschaft. Condition status De condition status is een menu waarin alle belangrijke stabiliteitsgegevens staan weergegeven. De gewichten staat er in waarbij het displacement is weergegeven voor de berekende mean draft en reeds gecorrigeerd is voor trim en hogging/sagging. Daarnaast zijn de bijbehorende diepgangen weergegeven, dit zijn de diepgangen op de loodlijnen, en de werkelijke diepgang zal hier dus van afwijken. Hierbij staat ook de trim en heeling vermeld. Verder is de GM weergegeven evenals de benodigde GM en de procentuele waardes voor SF,BM en TM ten opzichte van de vastgestelde maximale waarde. Ook de LCG, TCG en VCG zijn in dit menu verwerkt en als laatste staan de waardes vermeld omtrent de container stowage, zoals wind oppervlak, de zichtlijn en IMDG lading. Figuur 5 printscreen van het conditie status menu bij een willekeurige beladingsconditie Deflection calculation Het deflection calculation menu geeft aan wat volgens Loadstar de werkelijke diepgangen moet worden op de voor, midden en achter merken. Hierbij wordt aan de hand van de reeds berekende sheer forces en bending moments bepaald hoe veel hogging of sagging er op zal treden op verschillende frame nummers. In het deflection calculation menu staat ook een kopje measured draft, maar hier staan geen Figuur 6 printscreen van het deflection calculation menu van een willekeurige beladingssituatie waardes bij vermeld. Het measured draft menu zal sensoren nodig hebben die de diepgang meten, deze sensoren zijn beschikbaar, maar zitten niet aan de laadcomputer gekoppeld. Versie 1.0 16 2013/2014

Tank view In het tank view menu is het mogelijk om grafisch of in een tabel te zien in hoeverre alle tanken zijn gevuld. Hierbij gaat het om zowel de ballast tanken als alle machinekamer gerelateerde tanken, zoals brandstof en smeerolie. Door dit menu te updaten nadat er bijvoorbeeld brandstof uit een bepaalde tank is gebruikt, is tot zover je stabiliteit situatie correct. Container menu In de tab container zijn allerlei verschillende menu s te vinden om de beladingssituatie weer te geven. Er is een weergave gezien vanaf de zijkant en vanaf de bovenkant. Daarnaast is er een menu waar bij alle baaien stuk voor stuk los bekeken kunnen worden. In het search container menu kun je aan de hand van verschillende criteria snel een container vinden. Door een bepaalde laadhaven aan te vinken is in een oog opslag te zien hoeveel containers in die haven worden gelost of geladen. Verder zijn er menu s omtrent de extra informatie die ingevoerd moet worden voor IMDG lading. Ook is er een speciaal menu wat het rapport weergeeft wat nodig is voor het Suez kanaal omdat de prijs voor het passeren van het kanaal afhankelijk is van de lading hoogte aan dek. Het Unusual bay information menu is een handige weergave van verschillende fouten die in de belading kunnen zitten. Per baai komt naar voren of er bijvoorbeeld een te hoge stackweight is of de zichtlijn wordt belemmerd. Survey report Het survey report is een overzicht van de gehele stabiliteit inclusief de inhoud van alle tanken, BM, SF en TM in tabel en grafiek, gewicht van het schip en lading en de stabiliteitskromme met alle bijbehorende waardes. Dit survey report is in een zodanige lay out opgesteld dat het gemakkelijk te printen is omdat het verplicht is om deze informatie op de brug bij de hand te hebben. Overigens zijn alle onderdelen in het survey report ook los te bekijken, onder de view tab, maar voor het overzicht is het net zo makkelijk om gelijk het survey report er bij te pakken. Er zijn meer mogelijkheden binnen Loadstar dan hier boven beschreven, deze zijn echter minder relevant in het kader van dit onderzoek. Wat kun je met loadstar? Loadstar kan gebruikt worden om een beladingssituatie te maken, hierbij zal na elke verandering de gehele langsscheepse sterkte en intacte stabiliteit opnieuw berekend worden. Een tweede gebruiksmogelijkheid is het laden van een bestaande beladingssituatie, dit komt het meest voor omdat de lading aan de wal wordt ingepland. Lading inplannen Een beladingssituatie kun je maken door in het bay overview menu op verschillende posities een container te plaatsen. Door op een bepaalde positie te klikken wordt een menu geopend waarin alle gegevens in te vullen zijn over de desbetreffend containers. In het geval van een reeds bestaande beladingssituatie kunnen containers ook gekopieerd/verplaats worden als er fouten in het plan zitten. Versie 1.0 17 2013/2014

Ballast Zoals in het vorige deel ook al beschreven werd, is het mogelijk om grafisch of in tabelvorm een overzicht te krijgen van alle tanken aan boord. In dit menu wordt bijgehouden wat de actuele hoeveelheid in elke tank is, met name voor brandstof en smeermiddelen. De ballast tanken kunnen ook aangepast worden, indien het schip anders getrimd wenst te worden dan van te voren is in gepland. In het ballast systeem zitten ook de vier heeling tanken verwerkt, door deze tanken gelijktijdig te Figuur 7 printscreen vanuit Loadstar van het ballast menu selecteren in de grafische weergave doormiddel van de CTRL toets, is het mogelijk om in Loadstar het schip automatisch recht te laten leggen. Belangrijk om hier bij te vermelden is dat Loadstar niet gekoppeld is aan het ballast systeem, elke verandering in het ballast plan zal vervolgens handmatig in het scheepsballast systeem verwerkt moeten worden, Loadstar is puur planning. Breakbulk Omdat het af en toe voorkomt dat er lading vervoerd wordt die zo groot is dat het los aan dek of in het ruim wordt geplaatst is er in Loadstar het breakbulk menu. In dit menu kunnen alle dimensies handmatig worden ingevuld, dat wil zeggen de lengte, breedte en hoogte van de lading het gewicht en de 3 zwaartepunten, langsscheeps, dwarsscheeps en verticaal. Net als bij het tankmenu kan ook hier gekozen worden voor een overzicht in tabelvorm of in grafische vorm. Zodra alle dimensies en het gewicht zijn ingevuld neemt Loadstar het stuk lading mee in de stabiliteitsberekeningen. Figuur 8 printscreen van het breakbulk menu Versie 1.0 18 2013/2014

Hoe controleer je de beladingsconditie? Omdat aan boord van de Maersk Kalmar altijd gewerkt wordt met beladingscondities die vanaf de wal worden aangeleverd, is het belangrijk dat deze condities aan boord gecontroleerd worden. Als het schip gemeerd ligt komt de lokale laadplanner aan boord met de beladingsconditie voor het vertrek uit die haven. De dienst doende officier zal in het bijzijn van deze planner het plan controleren zodat fouten gelijk kunnen worden aangepast. Arrival Als het schip een haven aandoet wordt eerst de arrival conditie opgesteld. Zodra het schip gemeerd ligt wordt het soortelijk gewicht (SG) van het buitenboord water gecheckt en een print out gemaakt van het tank systeem. Deze informatie wordt verwerkt in de conditie van de laatste dag op zee en opgeslagen als de aankomst conditie. Het is hierbij ook belangrijk dat de stabiliteit en BM/SF/TM worden gecheckt. Ook de diepgangen bij aankomst worden gecheckt, maar aangezien deze niet handmatig in Loadstar kunnen worden ingevuld, worden deze alleen op het port logsheet genoteerd. Conditie laden Als de nieuwe conditie voor het vertrek uit de desbetreffende haven door de laadplanner wordt afgegeven, worden eerst de actuele tank gegevens, gevaarlijke lading informatie en reefer informatie overgenomen vanuit de aankomst conditie. Vervolgens wordt het beladingsplan van de laadplanner in de conditie geladen. In dit ladingsplan is alles wat al aan boord staat en blijft staan in principe het zelfde, en zijn de nieuw te laden containers toegevoegd. Het kan ook voor komen dat containers tijdelijk gelost worden en later weer aan boord komen, hiervoor wordt de term Restow gebruikt. Restow komt voor als een laadplanner het schip praktischer kan beladen door sommige containers een andere plek aan boord te geven, dit kost echter wel tijd en wordt daarom het liefst zo min mogelijk toegepast. Conditie checken Als de nieuw conditie eenmaal geladen is moet gecontroleerd worden of het aan alle eisen voldoet. Allereerst wordt gekeken of de diepgang limiet niet overschreden wordt, verder worden allerlei specifieke zaken gecontroleerd. Een handig menu om dit snel te kunnen doen is de unusual bay information view, hier wordt per baai aangegeven welke de volgende zaken niet correct zijn in het plan. Hangende containers, als een container hoog geplaatst is met niks er onder, virtueel is dit mogelijk maar in werkelijkheid niet. Overschrijding van de stack weight, containers hebben een maximaal laadvermogen, maar het dek en de tanktop zelf ook, zodra de stapel samen te zwaar is voor het luik of de tanktop wordt hier een melding op gegeven. Ongelijke stack heights, container ondersteunen elkaar zijdelings, als er een hoge stapel staat die aan bij de kanten niet ondersteund wordt, geeft Loadstar hier alarm op. IMDG conflict, hier wordt een melding gegeven als IMDG lading niet gesegregeerd is conform de IMDG code. Versie 1.0 19 2013/2014

Lashing overload, deze melding wordt gegeven zodra de container stapel zodanig veel krachten zal ondervinden bij slecht weer dat de lashing daar niet tegen bestand zijn. Figuur 9 printscreen van het unusual bay overview menu 20 ft. Containers niet gebundeld, op de luikdeksel worden 20 ft. containers, net als 40 ft. Containers met 4 twistlocks vastgezet. In het ruim gebeurd dit echter niet, en zodra een 20 ft. container in een 40 ft. ruim geladen wordt is het verplicht om 2 20 ft. containers tegen elkaar aan te zetten, dit gebeurd om te voorkomen dat een alleenstaande 20 ft. container gaat schuiven. Daarnaast is het ook van belang dat 20 ft. containers in het ruim worden ingesloten aan de zijkanten en bovenkant door 40 ft. containers, dit is een extra maatregelen om schuiven te voorkomen en dit wordt Russian Stow genoemd. Zichtlijn, als de containers voor de brug te hoog worden opgestapeld, belemmerd dit de zichtlijn en wordt de dode hoek voor het schip te groot, daar om geeft Loadstar ook aan of de zichtlijn voldoet aan de gestelde eisen. Vaak is het zo dat de containers die de zichtlijn belemmeren wel kunnen blijven staan en dat door het schip voor over te trimmen de zichtlijn binnen de eisen valt. Loading in killed slots, dit wil zeggen dat er lading gepland is op een locatie die niet geschikt voor dat formaat container, of de container is gepland op een locatie die al bezet is. Andere zaken die wel gecontroleerd worden maar die niet in de unusual bay info worden vermeld zijn als volgt. Reefers, voor de reefers moet gecontroleerd worden of ze zijn ingepland op een plaats waar ook daadwerkelijk een reefer aansluiting zit. IMDG containers, voor de IMDG lading moet gecontroleerd worden of ze conform de IMDG code ingepland zijn en of alle bijbehorende manifesten aangeleverd zijn door de wal. 45 ft. Containers, 45 ft containers zijn alleen te laden op of boven de lashing bridge, daarnaast is ook de limiet gesteld van maximaal 70 ton boven op de lashing bridge. High cubes, high cubs zijn container die hoger zijn dan de standaard maat container, omdat deze containers wel in een normaal container slot gepland kunnen worden is het van belang om te checken hoe hoog de stapels zijn waar high cubes in zitten. Als in het ruim namelijk alle slots gevuld zijn en er een aantal high cubes tussen zitten, zal uiteindelijk het luikdeksel niet op het schip passen. Versie 1.0 20 2013/2014

Uiteraard wordt bij het controleren van de belading ook gekeken naar alle stabiliteitseisen en SF/BM/TM. Op het condition status menu is de GM af te lezen, verdere eisen die volgen uit de stabiliteitskromme zijn te vinden in het survey report. Als dit alles klaar is kunnen de fouten in het plan met de laadplanner besproken worden, gedurende de ligtijd in de haven zal hij dan terug komen met een aangepast plan. Vervolgens kan men de ballast indeling nog aanpassen naar bijvoorbeeld een optimalere trim. Voordat het schip vertrekt wordt opnieuw de actuele SG gecontroleerd en wordt opnieuw een tank statement uitgeprint. Omdat aan de hand van het anti heeling systeem het schip recht worden gehouden tijdens laden en lossen, kan de hoeveelheid in beide tanken anders verdeelt zijn dan bij aankomst. Naast het tank statement wordt ook het survey report en de IMDG informatie meerdere malen uitgeprint, voor de brug en voor in de brandkokers bij de gangway. Als laatste worden de diepgangen gecontroleerd zodra het schip volledig klaar is met laden. Deze diepgangen zouden overeen moeten komen met de deflected drafts, maar dit blijkt dus in het kader van dit onderzoek vaak niet te kloppen. De werkelijke diepgangen worden wel op het portlogsheet ingevuld, maar kunnen zoals eerder vermeld niet handmatig in Loadstar worden ingevuld. Conclusie Er zijn tal van mogelijkheden in Loadstar om met de beladingssituaties te werken en om de geplande situatie te toetsen aan alle gestelde eisen. Er zijn een aantal zaken die naar voren komen die eventueel nuttig zijn om voor het invoeren deadload te bepalen. De measured draft in het deflection calculation menu zit in het programma maar wordt niet gebruikt. Het breakbulk menu biedt de mogelijkheid om gewichten over het hele schip in te plannen. Wat ook nuttig kan zijn is het feit dat het schip door het anti heeling systeem recht wordt gehouden en aan het eind dus het verschil tussen gepland en werkelijk is te bepalen wat betreft de slagzij (IBM danmark ApS) Versie 1.0 21 2013/2014

Hoe is de locatie van deadload vast te stellen? In dit hoofdstuk zal onderzocht worden op wat voor manier de deadload gelokaliseerd kan worden. Hiervoor zullen de langsscheepse, dwarsscheepse en verticale positie los bekeken worden. De hoeveelheid deadload is al te bepalen als het diepgangsverschil bekend is, maar ook naar deze hoeveelheid zal gerekend worden. Langsscheeps Langsscheeps is de stabiliteit over het algemeen niet erg relevant, maar de krachten en momenten in het schip zijn wel afhankelijk van de langsscheepse locatie van alle gewichten. In de stabiliteitskunde is een methode bedacht om te bepalen wat er met een schip gebeurd als het aan de grond loopt. Hierbij wordt aan de hand van de verandering in diepgang en trim bepaald waar het schip geboeid zit en hoeveel kracht er op het schip wordt uitgeoefend. Net als bij een deadload situatie is hier alleen een verandering in diepgang en eventueel trim bekend dus met deze methode zou de deadload situatie iets moeten kunnen. Het blijkt dat als de berekeningen voor aan de grond lopen omgekeerd worden toegepast er een prima methode ontstaat om de langsscheepse positie van deadload vast te stellen. Bij stranding ontstaat er een diepgang vermindering door een obstakel, bij deadload ontstaat er een diepgangstoename door extra gewicht. Om een idee van deze methode te krijgen zal stapsgewijs de berekening voor stranding worden bekeken. 1. Bepaal voor stranding de diepgangen, trim en displacement. 2. Bereken het langsscheepse zwaartepunt (LCG) voor stranding. Hiervoor zijn uit de hydrostatische gegevens het eenheid trim moment(etm), het drukkingspunt onderwaterschip(lcb) en het displacement(δ) nodig. Trim = ((LCB-LCG)* Δ)/ETM LCG = ((Trim * ETM LCB * Δ)/ Δ)^-1 3. Herhaal stap 1 en 2 voor de gestrande situatie. 4. Het verschil in displacement levert het geboeide gewicht op. 5. Bereken de langsscheepse positie van stranding t.o.v. de achter loodlijn Positie t.o.v. App = (Δ1 * LCG1 Δ2 * LCG 2)/ geboeid gewicht Bij stranding neemt het displacement af terwijl met deadload het displacement toe neemt. Zou je bij een deadload situatie de strandingsformule invullen dan komen daar negatieve waardes uit. Draai je getallen om dan komt er een positieve waarde uit die de afstand aangeeft t.o.v. de achter loodlijn. Positie t.o.v. App = (Δ2 * LCG2 Δ1 * LCG 1)/ deadload Versie 1.0 22 2013/2014

Er is nu een manier om langsscheeps de locatie van deadload te bepalen, maar deze is nog niet helemaal volledig. Na het bepalen van de diepgangen moeten eerst een aantal correcties worden toegepast om tot de officiële diepgangen en displacement te komen waar mee gerekend wordt. De volgende correcties moeten worden toepast: Correctie om van diepgang op het merk tot de diepgang op de loodlijn te komen Correctie op het displacement i.v.m. hogging/sagging van het schip. Correctie op het displacement t.g.v. de trim. Diepgang correctie Een schip heeft over het algemeen 3 diepgangsmerken per zijde van het schip, voor, midden en achter. De officiële diepgangen zijn de diepgangen op de voor en achter loodlijn en de midden diepgang precies daar tussen. Omdat de diepgangsmerken vaak niet exact op de loodlijn zitten moet er gecorrigeerd worden om tot de diepgang op de loodlijnen te komen. De formules die voor dit schip van toepassing zijn, zijn als volgt: Correctie achter =dam +((1,4/279,6)*trim) waarbij dam de afgelezen diepgang achter is. Correctie voor = dfm ((2,8/279,6)*trim) waarbij dfm de afgelezen diepgang voor is. Midden diepgang = ((dam+corr.)+(dfm-corr))/2 Op de Maersk Kalmar zitten 2 diepgangsmerken om de diepgang achter te bepalen, een vlak bij het roer en een wat meer naar voren. Loadstar rekent met het achterste merk en deze wordt dan ook gebruikt in de berekening in dit verslag. Voor beide merken gelden andere formules om tot de officiële diepgang te komen. Hogging/sagging correctie De midden diepgang die bij de diepgang correctie is uitgerekend is een diepgang waarbij het schip recht in het water ligt. In de praktijk is dit niet zo, want door de krachten die op het schip werken door eigen gewicht en lading buigt het schip. Als het schip naar boven buigt wordt dit hogging genoemd, buigt het schip naar beneden dan wordt dit sagging genoemd. Bij containerschepen komt alleen hogging voor omdat een containerschip vaak een rank voor- en achterschip heeft en een breed middenschip. Onder dit brede middenschip is er meer opwaartse kracht van het water en buigt het schip dus omhoog. Dit effect word versterkt als er veel gewicht op het voor- en achterschip staat en relatief weinig in het midden. Voor de correctie die moet worden toegepast is in de hydrostatische gegevens een kolom opgenomen die voor elke diepgang aangeeft wat de displacement verandering is bij een cm hogging of sagging. Door simpel weg het verschil te nemen tussen de afgelezen midden diepgang en de berekende midden diepgang bij de diepgang correctie, bepaal je met hoeveel de waarde uit de hydrostatische gegevens vermenigvuldigd moet worden. Versie 1.0 23 2013/2014

Trim correctie Het displacement bij een bepaalde diepgang is de waterverplaatsing maal het soortelijk gewicht van het water. Bij een bepaalde diepgang is het displacement voor een recht liggend schip vastgesteld en omdat een schip geen rechte bak is, veranderd de vorm van het onderwaterschip als het schip met een bepaalde trim in het water ligt. Daarom is er een aparte tabel opgenomen in de hydrostatische gegevens die aangeeft wat de correctie op het displacement is bij elke midden diepgang met een bepaalde trim. Versie 1.0 24 2013/2014

Dwarsscheeps Als er dwarsscheeps veranderingen optreden spreken we over slagzij. Omdat containerschepen door walkranen relatief snel geladen en gelost worden kan de slagzij heel vaak veranderen door geladen/geloste gewichten. Daarom zijn containerschepen vaak uitgevoerd met een automatisch heeling systeem, dit systeem verpompt water tussen ballast tanken aan beide boorden zodra er slagzij ontstaat zodat deze slagzij wordt opgeheven. Het heeling systeem regelt continu de slagzij weg en van te voren wordt bepaald hoeveel ton water in elke ballast tank moet zitten zodra het laden klaar is. Als de verhouding tussen de ballast tanken aan het eind anders is dan van te voren bepaald dan klopt het dwarsscheepse zwaartepunt (TCG) niet. De hoeveelheid deadload is reeds bepaald bij het langsscheepse onderdeel en omdat van de ballast tanken de TCG s bekend zijn evenals het verschil in geplande en werkelijk inhoud van de tanken, kan met de momentenstelling het dwarsscheeps zwaartepunt van deadload bepaald worden. TCG = (verschil in tank verhouding * afstand tussen TCG s tanken) / deadload gewicht Op het stage schip Maersk Kalmar zijn aan beide boorden 2 ballast tanken die op het heeling systeem zijn aangesloten. Om met meerdere tanken de TCG te bepalen moeten de momenten van de tanken bij elkaar op geteld worden. TCG = (verschil tank 1 * afstand tanken 1 + verschil tank 2 * afstand tanken 2)/deadload gewicht Versie 1.0 25 2013/2014

Verticaal Het verticale zwaartepunt van een schip is het belangrijkst voor de stabiliteit berekening en tevens ook het lastigst te bepalen als gegevens ontbreken. Het verticale zwaartepunt van het schip is af te leiden aan de hand van de slingertijd, maar hiervoor moeten een schip varende zijn en omdat de stabiliteit voor vertrek bekend moet zijn is een slingerproef geen optie. Het zwaartepunt kan ook bepaald worden aan de hand van de onderstaande formule zodra een gewicht dwarsscheeps verplaatst wordt. Echter blijkt deze formule in een deadload situatie twee onbekende op te leveren. De werkelijke GM is niet bekend, evenals de slagzij die het verplaatsen van een gewicht veroorzaakt. Zou men gaan rekenen met waardes uit Loadstar dan komen hier verkeerde antwoorden uit omdat Loadstar alleen de geplande situatie kent. GM = (p * a) / (Δ * tan φ) De enige mogelijkheid die nu overblijft om een benadering te geven van de situatie is door de slagzij daadwerkelijk te bepalen. In Loadstar is bepaald wat de verdeling in de heeling tanken voor vertrek zou moeten zijn, als dit voor vertrek anders blijkt te zijn kun je de verdeling terug pompen naar hoe het gepland stond. Als de verdeling weer volgens planning is heeft het schip een bepaalde slagzij, en deze kan worden ingevuld in de bovenstaande formule. Ook deze methode blijft een benadering omdat de verdeling van de heeling tanken in Loadstar bepaald is zonder dat de deadload in de belading zit verwerkt. Daarnaast moet in de praktijk blijken of het uitvoerbaar is om het schip scheef te leggen. De slagzij kan alleen correct bepaald worden in rustig water en het schip moet vrij kunnen bewegen. Gemeerd is dit dus geen optie en tijdens het manoeuvreren is het ook niet gewenst om het schip scheef te leggen. Deze procedure kan dus alleen worden uitgevoerd als het schip in een rustige zee vaart en bij voorkeur met weinig snelheid omdat de snelheid de slagzij ook kan beïnvloeden. Als de werkelijke GM eenmaal bepaald is kan aan de hand van de zwaartepunt verschuivingswet berekend worden wat de verticale locatie is van de deadload. De zwaartepunt verschuiving formule is als volgt, waarbij a onbekend is: GG = (p * a)/δ a = (GG * Δ) / p Het getal dat voor GG moet worden ingevuld is het verschil tussen die werkelijke GM en de GM die Loadstar aangeeft. De uitkomst a geeft vervolgens de afstand van het algemene zwaartepunt (G) tot het zwaartepunt van de deadload. Rekenmodel Om de 3 dimensies vlot te kunnen bepalen is er een rekenmodel in Excel ontworpen waar alle relevante waardes snel te bepalen zijn. Achter dit rekenmodel zijn ook de hydrostatische gegevens van het schip verwerkt zodat zonder stabiliteitsboek gemakkelijk alle waardes te vinden zijn. Om het geheel te verduidelijken is in bijlage 1 een kopie van het rekenmodel te vinden en in bijlage 2 zijn de achterliggende berekeningen in de vorm van een voorbeeld opgave uitgewerkt. Versie 1.0 26 2013/2014

Conclusie Met formules die reeds bekend zijn in de stabiliteitskunde blijkt het mogelijk te zijn om de locatie van deadload te bepalen. Langsscheeps bieden de formules voor stranding een uitkomst en dwarsscheeps kan met behulp van de heeling tanken en de momentstelling de locatie bepaald worden. Verticaal is de locatie het belangrijkst maar deze is ook het lastigst te bepalen. Het blijkt mogelijk te zijn om de verticale locatie vast te stellen, maar hiervoor is het schip afhankelijk van de weersomstandigheden omdat de slagzij, die nodig is voor de lokalisering, alleen te bepalen is als het schip in rustig water ligt/vaart. (Metzlar, 1990) Versie 1.0 27 2013/2014

Wat is de invloed van deadload op de stabiliteitseisen? In dit hoofdstuk zal gekeken worden wat deadload doet met de stabiliteit van het schip. In het vorige hoofdstuk is de locatie van de deadload bepaald en nu zal geanalyseerd worden wat dit extra gewicht met de stabiliteit van het schip doet. In het vorige hoofdstuk is gebleken dat de locatie van deadload weldegelijk te bepalen is. Echter is het wel zo dat een gemiddelde locatie bepaald wordt en niet hoeveel extra gewicht elke container precies heeft. Voor de stabiliteit blijkt het geen probleem te zijn dat er een gemiddelde locatie bekend is. De stabiliteitssituatie is afhankelijk van de ligging van zwaartepunt G en dit zwaartepunt is ook al een gemiddelde van alle gewichten aan boord. Stabiliteitstoetsing Om de stabiliteit te kunnen toetsen moet de stabiliteitskromme gemaakt worden. De stabiliteitskromme ontstaat door bij verschillende hellingshoeken de uitkomst van de formule KN sinφ KG sinφ te bepalen. De waarde voor KN sinφ hangt af van het displacement en een tabel met deze waardes staat in de hydrostatische gegevens. De KG volgt uit de beladingssituatie en wordt vermenigvuldigt met sinφ van elke hellingshoek. Als de stabiliteitskromme gemaakt is kan de stabiliteit getoetst worden. Om te analyseren wat het effect van deadload op de stabiliteit is, zal voor meerdere beladingssituaties de stabiliteitskromme van de geplande en werkelijke situatie gemaakt moeten worden. Echter wordt op deze manier geen goed beeld verkregen van de invloed op de stabiliteit, aangezien elke beladingssituatie bij vertrek uit een haven anders is. Om een duidelijk beeld te krijgen van de invloed op de stabiliteit zal voor een aantal vaste situaties de verandering in stabiliteit bekeken worden. Er zal gekeken worden naar beladingscondities met een groot/klein displacement, een grote/kleine GM en een positieve/negatieve verandering van KG/GM. Voor het grote displacement wordt uitgegaan van 14,50 meter diepgang, dit is nagenoeg de maximale zomerdiepgang, voor het kleine displacement wordt uitgegaan van 11,00 meter omdat het schip doorgaans niet met minder dan 11,00 m diepgang vaart in beladen toestand. De GM ligt bij de Maersk Kalmar over het algemeen rond de 2,5 meter en komt zelden onder de 1,0 meter, deze waardes zullen dus gebruikt worden als grote en kleine GM. Omdat het windoppervlak van een volgeladen containerschip aanzienlijk is een dus ook een grote rol kan spelen in de stabiliteitsberekening zullen alle situaties ook bekeken worden voor een belading met containers twee hoog aan dek en met containers vijf hoog aan dek. Vijf hoog is nagenoeg de maximale belading en dit zal vergeleken worden met een situatie waarbij weinig (2 tier) aan dek staat. Om te bepalen wat een relevante GM verandering is, is in Loadstar gekeken wat er gebeurd als er veel gewicht in de onderste tier in het ruim wordt geplaatst of als er veel gewicht in de bovenste tier aan dek wordt geplaatst. Voor beide situaties bleek een gewicht van 5000 ton, wat gelijk staat aan circa 65 cm meer diepgang, niet veel meer dan 0,5 meter positieve/negatieve GM verandering op te leveren. Met deze waardes kom je tot de volgende 16 situaties waarvan de geplande en werkelijke stabiliteitskromme en eisen vergeleken zullen worden. Versie 1.0 28 2013/2014

Situatie Diepgang (m) Displacement GM GM verandering Tier aan dek (ton) (m) (m) 1 14,50 122051 2.5 +0.5 2 2 14,50 122051 2.5 +0.5 5 3 14,50 122051 2.5-0.5 2 4 14,50 122051 2.5-0.5 5 5 14,50 122051 1.0 +0.5 2 6 14,50 122051 1.0 +0.5 5 7 14,50 122051 1.0-0.5 2 8 14,50 122051 1.0-0.5 5 9 11,00 86644 2.5 +0.5 2 10 11,00 86644 2.5 +0.5 5 11 11,00 86644 2.5-0.5 2 12 11,00 86644 2.5-0.5 5 13 11,00 86644 1.0 +0.5 2 14 11,00 86644 1.0 +0.5 5 15 11,00 86644 1.0-0.5 2 16 11,00 86644 1.0-0.5 5 Tabel 1 de 16 situaties waar voor de stabiliteit bepaald zal worden Uitwerking stabiliteitstoetsing In Excel is een model gemaakt wat de zeven stabiliteitseisen berekend en hier zijn vervolgens de eerder genoemde zestien situaties in doorgerekend, een kopie hier van is terug te vinden in bijlage 3. Deze uitkomsten zijn naast elkaar gezet om een beeld te geven van het effect op de stabiliteit. Uit deze uitkomsten, die terug te vinden zijn in bijlage 4, komt naar voren dat zes van de zeven stabiliteitseisen altijd voldoen in beladen conditie zolang de GM boven de gestelde norm van 0,60 meter blijft. In de zestien situaties zitten ook situaties waarbij de GM afneemt tot 0,50 meter, wat eigenlijk onder de norm valt, en zelfs dan voldoen de meeste stabiliteitseisen nog altijd aan de gestelde waarden. De enige stabiliteitseis die relatief snel problemen oplevert, is de wind eis. Bij alle acht situaties waar de GM in eerste instantie 1,00 meter is, is het resulterend wind oppervlak uit de stabiliteitskromme negatief of bijna nul. Bij een GM verandering naar 0,50 meter wordt het resulterend oppervlak nog slechter en bij de situatie met 11,00 meter diepgang blijft zelfs bij een GM toename naar 1,50 meter het resulterend wind oppervlak negatief. Wat hier wel moet worden gezegd is dat bij de berekening uit is gegaan van de standaard waardes omtrent de snelheid van de wind en windstoten. Tegenwoordig is het voor bepaalde gebieden toegestaan om bij de wind eis berekeningen deze windsnelheid omlaag te brengen omdat de weersomstandigheden in de betreffende gebieden altijd erg rustig zijn. Omdat het schip ook door gebieden vaart waar het wel hard waait is voor de gehele berekening gewoon uitgegaan van de standaard windsnelheden. Een containerschip heeft een heel groot windoppervlak als het volgeladen rondvaart, het is daarom ook niet raar dat de wind eis een belangrijke rol speelt in de stabiliteit. Over het algemeen is uit de uitkomsten af te lezen dat de wind eis in de problemen komt bij een lage GM en dat de wind eis nog gevoeliger wordt als de diepgang afneemt. Dit is een logisch effect omdat bij minder diepgang het wind oppervlak boven water toeneemt en tegelijkertijd het oppervlak onderwaterschip afneemt. Versie 1.0 29 2013/2014

Omdat de deklading een heel groot deel vormt van het wind oppervlak is deze van grote invloed op de uitkomst van de wind eis. Voor de 16 stabiliteitssituaties werd uitgegaan van twee of vijf lagen containers aan dek, maar omdat de wind eis snel problemen blijkt op te leveren wordt hier verder op in gegaan voor meer verschillende dekbeladingen. Voor diepgangen van 11,00 meter tot 14,50 meter, met tussenstappen van 0,50 meter, is bepaald wat het resulterend wind oppervlak bij is met 0 tot 6 lage containers aan dek voor een GM van 0,50 tot 3,00 meter. Deze resultaten zijn uitgezet in grafieken per diepgang en op deze manier is makkelijk af te lezen bij welke GM de windeis kritisch wordt met een bepaalde diepgang en een bepaald aantal lagen aan dek. Omdat van uit het bereken van de locatie van de deadload de GM verandering naar voren komt kunnen deze grafieken makkelijk gebruikt worden om te kijken of het schip in de werkelijke conditie nog aan de windeis voldoet. Een voorbeeld van zo n grafiek is in bijlage 4 terug te vinden. Conclusie Uit de doorrekening van de stabiliteit voor verschillende beladingscondities blijkt de stabiliteit eisen van de Maersk Kalmar amper in problemen komen zolang de GM boven de gestelde waarde van 0,6 meter. De enige eis die regelmatig een probleem vormt is de windeis en daarom is dit eigenlijk de enige eis waar men zich zorgen om zou hoeven maken als er veel deadload aan boord is. (Metzlar, 1990) Figuur 10 een voorbeeld van een grafiek die aangeeft tot welk GM de wind eis voldoet bij verschillende hoogtes deklading Versie 1.0 30 2013/2014

De invloed van deadload op de krachten/momenten In dit hoofdstuk zal onderzocht worden in hoeverre het mogelijk is om te bepalen wat deadload met de krachten en momenten in het schip doet. De drie krachten/momenten waar bij een beladingssituatie naar wordt gekeken zijn de buigende momenten, dwarskrachten en torsie spanningen. In hoofdstuk 2 is gebleken dat de deadload gelokaliseerd kan worden, maar dat deze locatie een gemiddelde is van alle onbekende gewichten. Voor de stabiliteit is dit geen probleem aangezien de stabiliteit altijd uit gaat van de som van alle gewichten en zwaartepunten. Nu is de vraag of de krachten/momenten hier ook me kunnen rekenen tot een werkelijke situatie. Dwarskrachten en buigende momenten Als men spreekt over de krachten en momenten die op een schip werken, worden de dwarskrachten en buigende momenten altijd samen vermeld. Dat deze twee met elkaar in verbinding staan komt omdat de buigende momenten en dwarskrachten allebei betrekking hebben op de langsscheepse sterkte van het schip. Dwarskrachten en buigende momenten worden bij een beladingsconditie weergegeven in percentages ten opzichte van de maximaal toelaatbare waardes die bij de bouw van het schip door het klasse bureau is vastgesteld. Deze maximale toelaatbare waardes zijn langsscheeps om de X aantal spanten vastgesteld. Het percentage van de dwarskrachten en buigende momenten wat in een beladingssituatie wordt weergegeven is het hoogste percentage wat op alle spanten berekend is. Dat wil zeggen dat op alle andere spanten het percentage gelijk of lager is. Toch kunnen de krachten op andere spanten wel groter zijn aangezien de maximaal toelaatbare kracht verschilt van spant tot spant. Van de deadload is slecht het zwaartepunt bekend waar alle verschillende onbekende gewichten aangrijpen. Het totale deadload gewicht kan zich op dat zwaartepunt bevinden maar kan ook in vele kleine gewichten verdeelt over het schip zitten. Bij de stabiliteit bleek het niet van belang te zijn wat de letterlijke plek is van alle gewichten die samen de deadload vormen, bij de dwarskrachten en buigende momenten zit dit echter heel anders in elkaar. Als men het gemiddelde punt wat bekend is van de deadload gaat gebruiken om de dwarskrachten en buigende momenten her te berekenen kunnen hier zowel positieve als negatieve resultaten uit naar voren komen. Toch kan gesteld worden dat de herberekening op deze manier nooit klopt met de werkelijkheid. Het deadload gewicht kan een positief effect hebben op de dwarskrachten van het spant waar het gemiddelde punt van het gewicht zich bevind. In werkelijkheid zit het deadload verspreid over het schip en kan het best zijn dat het de dwarskrachten op andere plekken zijn maximale waardes doet overschrijden. Evenzo kan het zijn dat deadload op het desbetreffende spant de maximale waardes kan doen overschrijden terwijl het deadload maar voor een klein deel of helemaal niet op dit punt zit, aangezien het aangrijpingspunt is van alle gewichten. Versie 1.0 31 2013/2014

Ook al vormt er zich over het hele schip één grote buiging, namelijk de hogging/sagging, toch kan niet gezegd worden dat daarom de deadload wel in de buigende momenten berekening verwerkt kan worden. Voor een beladingsconditie worden namelijk alle buigende momenten berekend per spant waar ook de dwarskrachten worden berekend. Daarom gaat dus voor de buigende momenten het zelfde verhaal op als voor de dwarskrachten. Figuur 11 printscreen van de krachten en momenten grafiek uit Loadstar bij een willekeurige belading Torsie spanningen Torsie spanningen treden op als een schip in zeegang een wringende beweging maakt. Hoe groter een schip, des te groter is de kans dat het voorschip zich in golf bevind terwijl het achterschip nog in de vorige golf zit en dus grote torsie spanningen optreden. Ook als lading ongelijk verdeeld is treden torsie spanningen op, bijvoorbeeld als op het voorschip het dwarsscheeps zwaartepunt stuurboord van het vlak van kiel en stevens zit en op het achterschip het dwarsscheeps zwaartepunt zich aan bakboord bevind. Net als bij de dwarskrachten en buigende momenten worden ook de torsie spanningen op meerdere plekken in de lengte richting van het schip berekend. Daarom zou gesteld kunnen worden dat ook de werkelijke torsie spanningen niet te bepalen zijn, maar hier zit wel een addertje onder het gras. De torsie spanningen worden dwarsscheeps berekend en als er gewicht wordt toegevoegd in het vlak van kiel en stevens veranderd er dus dwarsscheeps niks. Met tests in Loadstar bleek dus ook dat de torsie spanningen niet veranderde als een denkbeeldige deadload via het breakbulk menu werd ingevoerd in het vlak van kiel en stevens. Als een gewicht daadwerkelijk in het vlak van kiel en stevens zit gaat deze theorie wel op, maar zoals steeds terug komt is het punt, wat aangeduid wordt als de locatie van de deadload, slechts het aangrijpingspunt van alle onbekende gewichten. De torsie spanningen kunnen dus zowel toenemen als afnemen ten gevolgen van de deadload en dit is niet te achterhalen. Conclusie Omdat van de deadload alleen het aangrijpingspunt van alle onbekende gewichten bekend is kunnen de werkelijke waardes voor de dwarskrachten, buigende momenten en torsie spanningen niet bepaald worden. De waarde die er toe doet is de waarde die het dichtst bij de vastgestelde maximum waarde komt, maar omdat de drie krachten/momenten op verschillende punten langsscheeps bepaald worden is het niet te achterhalen wat het werkelijke effect is van de deadload. (Ir. Loman, 1996) Versie 1.0 32 2013/2014