Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Het nautisch onderzoek door de jaren heen en zijn belang.
ir. Erik Laforce, senior expert
25 jaar nautisch onderzoek
2
Programma• In den beginne
• Ontwikkeling visie
• Instrument Simulator
• Instrument Sleeptank
• Westerschelde & Haven Antwerpen• Kanaal Gent-Terneuzen & Haven Gent• Haven Oostende• Haven Zeebrugge • Terugblik
In den beginne Waarom nautica op het WL??
4
In den beginne
• Was er iets…– Studies sluizen en binnenvaart sinds oprichting– Schepen in golven in Wielingendok
• Maar geen varen en manoeuvreren…• Scheepsimulatorstudies in Nederland, in 1984 voor
Westsluis Terneuzen.• Wensen in België zelf nautisch onderzoek uit te
voeren.
Ontwikkeling VisieHoe de nautisch problemen oplossen?
6
Ontwikkeling visie: MOW/AWZDOEL VERTALING N AAR HET
N AUTISCH ONDERZOEK
M OBILITEIT
Aandeel transport te w ater verhogen• b innenvaart toegankelijkheid sluizen• duwkonvooien• toelatingsbeleid
H AVENS
aanloopkosten verlagen• m inder baggeren,• m inder wachten (vaart en afm eerruim te)• sneller/vlotter m anoeuvreren
VEILIGHEID
calam iteiten verm ijden• grenzen veilige scheepvaart bepalen• ris ico door scheepvaart beperken• opleiding loodsen
VELE FUNCTIES • p leziervaart• im pact scheepvaart op oevers en bodem
7
Ontwikkeling visie: vaststellingen• De schepen worden steeds groter.• De vaarwegen / sluizen/ havens kunnen niet steeds
aangepast worden of verruimen en onderhouden worden onbetaalbaar.
• De consequenties zijn zeer groot.• De veiligheid moet gegarandeerd blijven.• Het vaarwater naar Vlaamse Havens is ondiep tot
zeer ondiep. • Manoeuvreergegevens in ondiep water ontbreken.• Manoeuvreren vergt ervaren loodsen
8
Ontwikkeling visie: vaststellingen
SCHIPmanoeuvreereigenschappen
diepgang,
Sleepboot
OMGEVINGvaarweg-stroming-wind-golven-andere schepen
OPDRACHT
REGELS
Mensobserveertvergelijktvoorspeltbeveelt
MAN-IN-THE-LOOP
Ideaal voor een scheepssimulator
9
Ontwikkeling visie: strategie1. Niche “varen in ondiep en beperkt water” vullen door
(fundamenteel) onderzoek op de sleeptank formuleren wetmatigheden gebruik van de krachtenformules in een scheepsmanoeuvreersimulator
2. Synergie sleeptank - simulator met cel hydraulica WL3. Synergie onderzoek en opleiding 4. Valideren van de metingen met “captive motion” op de
sleeptank met metingen van vrij varende scheepsmodellen en met metingen op echte schepen.
5. Modelleren van complexe interacties schip-omgeving met Computational Fluid Dynamics berekeningen (ooit real-time??)
6. Deze kennis bewaren/doorgeven kenniscentrum ondiep en beperkt water
10
Ontwikkeling : Stappenplan1. Verkenning noden (1986)2. Samenwerking UGent-scheepsbouwkunde
(1986) 3. Aankoop manoeuvreersimulator (1986-1989)4. Ontwikkelen en bouw eigen
manoeuvreersleeptank voor ondiep water (1987-1992)
Met dank aan ir. Frans Verbist
Scheepsmanoeuvreersimulator
Waterbouwkundig Laboratorium
12
Simulator : wat?
zichtbaar: scheepsbrug, radar, buitenbeeld, ECDIS, instrumenten, VHF
onzichtbaar: wiskundige modellen van schip en vaarwaterberekening krachtenbalans versnelling
snelheid positie & koersMan-in-the-loop:
belang van de illusie van het varen realisme van de brug, buitenbeeld….
13
De eerste simulator. • Beeldhoek 70°, 2 beelden/seconde• Eenvoudig buitenbeeld• Van 1989 tot 1995 in dienst
14
Voorbeeld vaarbaanplot
15
SIMULATOR:OPLEIDINGVoordelen
oefenen in nieuwe situatie/grotere schepen om de veiligheid te verhogengeen risico’sop korte tijd veel maneuvers <> werkelijkheidmeetbaar, geregistreerddoen, niet uitleggen (bekwaamheidsproeven)
KlantenHogere ZeevaartschoolLoodswezen: leerling-loodsen en bijscholingHavenloodsen CV BraboNederlands LoodswezenSleepbootkapiteins GHA…Rederijen
16
Simulator: vernieuwing
• Internationale aanbevelingenIMO : STWC (Standards of Training, Certification & Watchkeeping)IMSF (International Maritime Simulator Forum)
• Aanpassen van buitenbeeld en brugmeer realistische brugnieuw leslokaalBeeldhoek tot 225° horizontaal, 31 ° verticaal
17
SIM255 tussen 1995 en 2007
18
VOITH SIMULATOR• Request of Antwerp Port Authorities• Field measurements (DGPS)• Collaboration with Voith• Modelling Voith tug and propulsion• Modelling interaction of the 2 rotors• 2 typical new consoles for the bridge
19
Simulator 360+ (2004)
20
Simulator
21
SIM360+ Visuals
22
SIM225 vanaf 2007 (Voith simulatie)
23
Binnenvaartsimulator (2009)
• Samenwerking met Promotie Binnenvaart Vlaanderen vzw
• Opleiding binnenvaart bij Syntra Midden-Vlaanderen
• Ingehuldigd op 11 maart 2009
Manoeuvreersleeptank voor
ondiep waterSamenwerking
Waterbouwkundig Laboratorium – Universiteit Gent
25
Sleeptank
26
SLEEPTANK: afmetingen• Totale lengte 87.5 m• Nuttige lengte 67.0 m• Breedte 7.0 m• Maximum waterdiepte 0.5 m• Modellengte 3.5 - 4.5 m• Robot: 7 dagen op 7, 24 uur op 24 in dienst
27
“Fundamenteel onderzoek”
• Varen boven/in slib• Ondiep water : tot 10% kielspeling• Squat (inzinking en trim) door varen, manoeuvreren,
interactie, oevereffecten en door golven• Interactie met oevers• Interactie met andere schepen• Ontwikkelen van aangepaste modellen voor
maatgevende schepen
Cfr prof Vantorre
28
Nautische bodem (varen boven of in slib)36 maanden systematische proeven
29
Schip - schip interactie (2002):
30
Schip - schip interactie (2008) Lightering
31
Schip - sleepboot interactie (2009)
32
Oevereffecten (10.000 proeven)Surface piercing bank Submerged bank
0/4
20/4
12/4
32/4
20/4
32/4
33
Voorbeeld: onderzoek maatgevend schip• Ship U (S-klasse Maersk) : lengte 347 m• Bepalen ondiep water manoeuvreergedrag• Oevereffecten• Diepgang = 14.55, 13.5 & 12 m, • UKC = 100%, 35% & 10%
Onderzoeksprojecten
• Wetenschappelijke ondersteuning voor het toelatingsbeleid tot de Vlaamse Havens.• Ontwerp nieuwe infrastructuur en nieuwe manoeuvres• Veiligheid vaart met grotere schepen nagaan.
35
Westerschelde & Haven Antwerpen/1• Ertsschepen 250.000 dwt (gedeeltelijk geladen) voor
Delwaidedok & Berendrechtsluis (havenkant) (1989)• Doorsteek Amerikadok-Albertdok en Amerikadok-Vijfde
havendok(1989)• Noordzeeterminal : naderen, zwaaien, zwaaiplaatsen (1992)• Noordzeeterminal: aanmeren, botskrachten fenders (1993)• Ontwerp Deurganckdok (1996)• Bouwfase Deurganckdok(1997)• Waaslandhaven. Nautische evaluatie strategisch plan:
deskstudie Inbreiding/uitbreiding; simulaties Saeftinghedok (2003)
• Waaslandhaven. Simulatoronderzoek tweede sluis (2004- 2005)
• Invaren/verlaten van het Delwaidedok met 350 m lange containerschepen(2003)
36
Westerschelde & Haven Antwerpen/2
• Nautische toegankelijkheid van de S-klasse containerschepen van Maersk-Sealand (352m lang) (2003)
• Nautisch onderzoek Nauw van Bath (2004)• Nautische toegankelijkheid tot de Schelde voor Maersk K-klasse
containerschepen (2005)• Op en afvaartregeling containerschepen > 8000TEU bij ontwerp
diepgang 14,5m (2006-2008)• Onderzoek vrije ruimte om schepen.(2005)• Toegankelijkheid DGD bij aanwezigheid van een CDW(2005)• DGS 2e sluis Waaslandhaven, verfijning, grotere
schepen(2007)• DGS 2e sluis Waaslandhaven, containerschip 400 m (2008) • Berendrechtsluis en Delwaidedok: schepen 400 m x 56.4 m
(2008)• Dwarsstroom Zuidergat(2006-2008)
37
Noordzeeterminal
• ontwerp zwaaimanoeuvre• nazicht krachten bij afmeren
38
Deurganckdok (1996)
• Invaren, uitvaren al dan niet met zwaaimanoeuvre• eindfase, bouwfase 1, bouwfase 2• ontwerpschip in 1996 was 300 m x 40 m x 12.5 m (is nu al
voorbijgestreefd)• Alle loodsen hadden deze manoeuvres getraind voor de
opening van het dok
39
Current Deflecting Wall DGD (2005)
40
Delwaide dok containerschip 350 m (2003)
41
Toegankelijkheid MSC (2008)
• Toegankelijkheid van 400 m lang containerschip tot de containerterminal in Delwaide dok.
42
Nauw van Bath (2005)
• Nautisch onderzoek naar de invloed van afstand tot de boei– Oevereffecten– Stroom– Bochtstraal– Kielspeling
43
2de sluis Waaslandhaven (2005)
44
Op- en afvaart voor 8000 TEU en meer (2007) met gekoppelde simulatoren
45
Kanaal Gent-Terneuzen & Haven Gent• Ontwerp van de verbreding van het Rodenhuizedok (1990)• Ontwerp kluizendokken (1990)• Verbreding Rodenhuizedok revisited 1999 (kanaal 350 m)• Brugpassages voor roro bij mist (1993) • Risico-analyse maximale schepen van 265 m (1995)• Simulatorstudie, invaart autoschepen in Westsluis Terneuzen
(reductie sleepbootverplichtingen)(2001-2002)• Tijpoort Westsluis Terneuzen bij 12.5 m diepgang: verificatie
noodmanoeuvres(2007)• Maximale scheepsbreedte in de Westsluis (2007)• Tweede zeesluis binnen sluizencomplexTerneuzen (KGT2008)• Flexibel gebruik sleepboten - alternatief AK4 voor Pure Car
Carrier in Westsluis (2008)
Kanaal Gent Terneuzen
maximale lengte van panamax-bulkcarriers
B=32 m, T= 12.25 m, L= 256m L=265m
47
Kanaal Gent Terneuzen• 10 maanden
sleeptankonderzoek– scheepsmodellen 230, 245
en 265 m– Oevereffecten in
complexe vorm kanaal
• Opmaken wiskundige manoeuvreermodellen
• Fast-time vergelijkingen baanbreedte
• Real-time validatie schip en oevereffecten
• Lengte 265m toegelaten
48
Westsluis: autoschepen
49
Westsluis: flexibel sleepbootgebruik• Autoschepen: nu AK4 ponton en Europabak bij afvaart, AK4 bak bij
opvaart• Simulatoronderzoek toonde aan dat het flexibel inzetten van de (nu
reeds) vereiste sleepbootassistentie de pontons overbodig maakt.– Voorlopig uitzondering voor AK4-bak ter bescherming bemand
bedieningsgebouw bij opvaart.
50
Westsluis Terneuzen: max. breedte• Sluis 40 m breed (38m effectief) getest voor kamsarmax bulk
carriers (230 m lang, 37 m breed, 12.5 m diepgang)• Positief resultaat van simulatorproeven testen op kanaal
51
Haven Zeebrugge• FCT Zeebrugge (Cast)• Verticale scheepsbewegingen in de Scheurpas (kans op bodemraken)• OCHZ-terminal. Simulaties containervaart na verdieping tot 15 m.(2003)• Nautische bodem: sleeptankonderzoek manoeuvreergedrag en modellering
(300m) (2001-2004)• Nautische bodem: simulatoronderzoek varen boven en in slib: bepalen
criterium nautische bodem(2005)• Nautische bodem: homogeen wiskundig model (2007)• Nautische bodem: uitbreiding tot 8000 TEU, en recent zelfs 12000 TEU • Doorsteek Visartsluis, tijzone voor RoRo (2002)• Sterneneiland. Nautische impact • Simulatorstudie Q-flex LNG schepen te Zeebrugge (2006)• Simulatorstudie Maersk-PS klasse schepen van 400 m (NB)(2007)• Verbreding Pas van het Zand verruiming aan scheur-zand (2006-2007)• Implementatie probabilistisch toelatingsbeleid (ProToel=UKC tool voor ZB)
52
Zeebrugge: Probabilistisch toelatingsbeleid
• 5 scheepsmodellen beproefd in sleeptank met golven:– 3 containers– 2 bulkcarriers
• meting van bewegingen:– inzinking– trim– Slingerhoek
• Ijken van berekeningen voor scheepsbewegingen in golven
• Voorspellen van tijvensters
53
Simulatorstudie nautische bodem300m, 350m en 400 m langeContainerschepen werden getest boven/in slib
54
Tijzone via doorsteek VisartsluisVloedstroom: 1h05 voor HW opvaart
1
1
1
3 4
5
Zeebrugge Visartsluis
55
Zeebrugge LNG
• Qflex 350mx50mx12m• Regime LNG tankers (4+1
sleepboot)• Evaluatie benodigde
sleepboothulp ifv wind
56
Haven Oostende
• Toegankelijkheid huidige situatie (1998)• Onderzoek nieuwe havenmond (2000)• Onderzoek nieuwe havenmond bouwfase 1 (2001)• Haven van Oostende. Simulatorstudie vaargeul 143°
(2005)• Derde aanlegplaats Zeewezendok (Wandelaarskaai).• Training Ferrykapiteins
57
OOSTENDE bouwfase 1
58
Oostende Wandelaarskaai
Terugblik
60
Terugblik • In kleine stappen zijn de afmetingen van de toegelaten schepen
telkens opnieuw toegenomen, gebaseerd op ons wetenschappelijk onderbouwd onderzoek.
• De simulator en sleeptank hebben reeds grote besparingen op investeringen opgeleverd en ook besparingen op sleepboothulp en baggerinspanning.
• De combinatie van sleeptank, cel hydraulica en het simulatorteam met de assistentie van loodsen en sleepbootkapiteins liet realistische simulaties toe.
• De expertise van het kenniscentrum ”varen in ondiep en beperkt water” is van internationaal niveau.
• Binnenvaart werd wat verwaarloosd tot hier toe…
61
Heeft U nog vragen ??
Panama
1. Bepalen van het tracé van Balboa naar de nieuwe sluizen
2. Meten van krachten en squat bij invaren nieuwe sluizen
63
Panama: invaren sluizen 1
Scale 1/80
64
Panama: invaren sluizen 2
65
Panama: invaren sluizen 3
66
Panama: invaren sluizen 4- densiteitstromen
From 9 to 36 minutes after start
67
Minimale sleepbootassistentie Hellegat
• Voor schepen L>120m, B>17m, T>7m: nu 2 sleepboten verplicht
• Probleem: tekort of te sterke sleepboten
• Testen inzetten boegschroef en sleepboten van 8 en 12 tonf BP
• Aanbevelingen sleepbootgebruik ifv wind
68
M494 Sluis Wintam