project Maritieme industrie: Lecture 2

Vermelding onderdeel organisatie

December 3, 2011

1

MTP 101 “OPSTAPPER”

Week 2: Data verzamelen en analyseren

Ir. R.G. Hekkenberg Universitair docent sectie Ship design, Production & Operation Docent-opdrachtgever MTP101

December 3, 2011 2

Naar aanleiding van de weekrapportages…

- Assignments….

- MT06?

- MT08?

December 3, 2011 3

30 6 13 20 27 4 11 18 25 1 8 15 22 29 6 13 20 27 3 10 17 24 31 7 14 21 28 7 14 21 28 4 11 18 25 2 9 16 23 30 6 13 20 27 4 11 18 --- 22

35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 --- 34

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

EC

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

wbp517

mt703Maritieme

Operaties

mt

041-

10

Stage

Zom

erv

akantie

Witte

week /

(in

haal)

onderw

ijs /

Tenta

mens

wi1314

Lineaire Algebra 2

wb1116

Dynamica A

Analyse 2

Thermo-

dynamica 1

Hydro-

mechanica 1mt501

Aug./Sept. Okt.

Onderwijs

mtp101-10

Project Maritieme

Industrie

Witte

week /

(in

haal)

onderw

ijs /

Tenta

mens

mt704

Scheepsproductie 1

wb6102

Materiaalkunde 1

voor MT

Tenta

mens

Nov. Dec. Jan. AprilFebr. Maart

Onderwijs Onderwijs Onderwijs

Witte

week /

(in

haal)

onderw

ijs /

Tenta

mens

Voorj

aars

vakantie

Juni Juli ---- Aug.

mt807

Construeren en

Sterkte 1

mtp104

Project Construeren

en Productie

wi1251

wb4100

mtp102-

09

Project

Hydro-

mechanica

Witte

week /

(in

haal)

onderw

ijs

wi1313

Lineaire Algebra 1

wb1115-07

Sterkteleer 1

mtp103-09

Proj. Mach.Install.

Mei

MAANDAG

WEEKNR

WEKEN

ACTIVITEIT

MAAND

Witte

week /

(in

haal)

onderw

ijs

Tenta

mens

Tenta

mens

1E STUDIEJAAR

Witte

week /

(in

haal)

onderw

ijs

Tenta

mens

Witte

week /

(in

haal)

onderw

ijs /

Tenta

mens

Witte

week /

(in

haal)

onderw

ijs

wi1250

Analyse 1

BACHELOROPLEIDING MARITIEME TECHNIEK 2010-2011

1e kwartaal 2e kwartaal 3e kwartaal

wb1114

Statica 1

4e kwartaal Zomer

Kers

tvakantie

Tenta

mens

+ Mondeling Presenteren

+ Schriftelijk Rapporteren

+ Projectvaardigheden+ Matlab

December 3, 2011 4

De opdracht (1):

U besluit een veelzijdige en flexibele vervoersdienst op te zetten en gaat daarom varen met identieke schepen die: - Containers - (nieuwe) auto’s En - IJzererts

Kunnen vervoeren en de erts zelfstandig kunnen lossen

December 3, 2011 5

De opdracht (2):

U verwacht te gaan varen op het traject Valparaiso – Caldera - New York en de volgende activiteiten te ondernemen: - Van Valparaiso (Chili) naar New York jaarlijks 400.000 TEU (twintig voets containers) vervoeren via een regelmatige lijndienst met een frequentie van minimaal 1x per week, Retour naar Valparaiso vervoert u even veel containers

- Van New York naar Valparaiso jaarlijks 200.000 nieuwe auto’s vervoeren

- Van een nieuw te ontwikkelen terminal bij Caldera (Chili) naar New York jaarlijks 3.000.000 ton ijzererts vervoeren

December 3, 2011 6

De opdracht (3):

1. De schepen dienen monohulls te zijn, dus geen catamarans, trimarans, of andere exotische scheepsvormen

2. Alle schepen in de dienst moeten identiek zijn

3. De erts moet met eigen equipment kunnen worden gelost

4. Auto’s moeten rijdend aan boord kunnen worden gebracht

5. Naar schatting is 40% van de vervoerde containers een koelcontainer. Het schip moet dit kunnen faciliteren (Let op, zorg voor voldoende vermogen!).

6. Tenminste 1x per week moet er een afvaart zijn in beide havens

7. Alle bemanningsleden moeten in hutten kunnen verblijven, waarbij maximaal 2 personen op één kamer mogen verblijven

8. Het schip is voorzien van een helideck

Randvoorwaarden

December 3, 2011 7

Ontwerpen van schepen

Met welke aspecten dien je rekening mee te houden bij het ontwerp van een schip?

December 3, 2011 8


Bron: Watson: practical shipdesign, vol1

December 3, 2011 9

Wie ontwerpt een schip?

December 3, 2011 10

Wie ontwerpt een schip?

Voorontwerp • Ingenieursbureau • Werf • Goed onderlegde reder (Marine, Maersk,….)

Detailontwerp • Werf (staalwerk, layout + projectmanagement) • E-leveranciers (electrische systemen) • HVAC leveranciers (Heating Ventilation & Air Conditioning) • Main equipment leverancier (schroeven, motoren, generatoren) • Sleeptank (scheepsvorm, voortstuwing) • Piping supplier • Interieurbouwer • Toeleverancier specials (kranen, pijpleginstallaties,…..)

December 3, 2011 11


• Er zijn verschillende ontwerpen nodig voor 1 schip, die (min of meer) overeenkomen met verschillende rondgangen door de spiraal

Concept Schetsontwerp/

Voorontwerp/

Basic design/

Contractontwerp

aanvraag offerte Bouwcontract

detailed design/

Engineering

Activiteit reder Enkele dagen tot weken Weken tot maanden meerdere maanden

December 3, 2011 12


• Vaak is de spiraal niet zo mooi als hiervoor geschetst

Conceptontwerp (bij de Marine)

Voorontwerpen (Marine/vrachtschip)

December 3, 2011 13


• Hoe verder in het proces je komt, hoe complexer het wordt

Werf

December 3, 2011 14



Werf

December 3, 2011 15



Werf

HVAC Electrical

voorstuwing …….

December 3, 2011 16



Werf

HVAC Electrical

voorstuwing …….

December 3, 2011 17

Eerste ontwerpberekeningen

December 3, 2011 18



December 3, 2011 19

Deplacement

Archimedes:

Scheepsvorm

sw

(waterverplaatsing)

(drijfvermogen)

Schip Lading

L B T

Gewicht Gewicht

D

T

B

L

(blok coefficient)b

L B Tc

D

T

B

L

December 3, 2011 20

Cb

V (snelheid)

December 3, 2011 21

Gewicht schip

• Gewicht verplaatst water = lightweight + deadweight tonnage

• Lightship of Lightweight: Het ledig gewicht van het vaarklare schip, zonder bemanning, voorraden, lading, water, brandstof e.d. aan boord

• Deadweight tonnage (DWT) het deplacement in geladen conditie verminderd met het lightship. Deadweight bestaat dus uit lading, bemanning, voorraden, water, brandstof etc.

December 3, 2011 22

Lightweight bepalen

• Baseren op referentieschepen, trendlijnanalyse

• Schattingsmethoden/vuistregels

• Staal: bijv. Schneekluth, Westers, Carstens,…

• Equipment: Bijv. Watson

• Directe berekening

• Obv grootspant (dwarsdoorsnede schip)

• Obv staalplan

• Obv equipment specificaties

December 3, 2011 23

December 3, 2011 24

Eerste schatting lightweight:

• container, general cargo, tanker,….:20-30% van deplacement

• Andere scheepstypen (veel) meer

December 3, 2011 25



December 3, 2011 26

Geinstalleerd vermogen

• Snelle schatters

• Methodes gebaseerd op data van sleepproeven of echte schepen

• Uitgebreide (CFD) methoden

• Simulaties

• Sleepproeven/voorstuwingsproeven

December 3, 2011 27

Geïnstalleerd vermogen

Eerste schatting: Admiraliteitsconstante

2/3 3VPb

C

∆ in tonnen V in knopen Pb in kW

C: General cargo schepen: 400-600 Bulkcarriers & tankers: 600-750 koelschepen 550-700 Feeders: 350-500 Oorlogsschepen: 150

December 3, 2011 28

2e optie:

Trendlijnanalyse obv vergelijkingsschepen

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25 30 35

grootheid A ---->

gro

oth

eid

B -

--->


December 3, 2011 29

• In een later stadium

• Uitgebreide schattingsmethoden voor weerstand (bijv. Holtrop & Mennen)

• Propellerkarakteristieken (bijv. Wageningen-B series)

• Motorkarakteristieken en matching met schroef

• CFD-berekeningen

• simulaties

• Modelproeven


December 3, 2011 30



December 3, 2011 31

General arrangement

December 3, 2011 32

General arrangement

December 3, 2011 33

General arrangement

Een schip is geen losse verzameling blokken in een doos, het zit vol met ruimtes die van elkaar gescheiden worden door schotten en dekken

December 3, 2011 34

General arrangement

December 3, 2011 35



December 3, 2011 36

Stabiliteit en Trim

• M = Metacentrum

• G = Gewichtszwaartepunt

• B = Drukkingspunt

• K = Kiel

K K

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/2/26/MetacentricHeight.png

http://missymisyel.files.wordpress.com/2008/06/thumbsup_000.jpg

December 3, 2011 37

• BM = It/

• KB = afhankelijk van de scheepsvorm, maar kleiner dan 0.5 * T

• KG = afstand van zwaartepunt van het schip tot de kiel

• GM = KB+BM-KG

K K

Stabiliteit en trim

K


December 3, 2011 38

K K

G G

Stabiliteit en trim


http://missymisyel.files.wordpress.com/2008/06/thumbsup_000.jpg

December 3, 2011 39

Stabiliteit en trim

• Let wel, dit is een sterk vereenvoudigde versie van stabiliteit! Er spelen nog veel meer factoren mee, zoals “vrije vloeistof correcties”, lekstabiliteitsberekeningen en effecten van grotere hellingshoeken van het schip

December 3, 2011 40

Stabiliteit en trim

Wat is de juiste waarde voor stabiliteit?

Hoe groot moet GM zijn?

December 3, 2011 41

• Voor de eerste ontwerpstadia raadt Watson een GM waarde van minimaal 0.40 m aan voor de slechtse situatie.

• Uitgebreide regels beïnvloeden de uiteindelijke minimaal toegestane stabiliteitswaarden, zowel in intacte als in lekke conditie

• Hoe hoger GM, hoe ‘wreder’ het schip

December 3, 2011 42

Stabiliteit en trim

December 3, 2011 43

Stabiliteit en trim

December 3, 2011 44

Stabiliteit en trim

December 3, 2011 45

stabiliteit

• List/heel

December 3, 2011 46

Stabiliteit in golven

• http://www.youtube.com/watch?v=jMk6D11FAhg

December 3, 2011 47

Stabiliteit en trim

• PIAS

• Delftship

• Orca

• ……

December 3, 2011 48

The front fell off…

http://www.youtube.com/watch?v=8bqTBh1yxbM

December 3, 2011 49

Eisen aan scheepsontwerpen

• IMO (International Maritime Organization)

• SOLAS (Safety of Life at Sea)

• Scheepvaartinspectie

• Classificatiemaatschappijen

December 3, 2011 50

Projectorganisatie

Week 1: algemene introductie

Week 2: data over referentieschepen verzamelen en analyseren

Week 3: opzetten van vervoersconcepten

Week 4: genereren scheepsconcepten

Week 5: exploitatieberekeningen

Week 6: definitief vervoersconcept kiezen & uitwerken

Week 7: rapportage, mondelinge presentatie, eindopdracht tekenen

December 3, 2011 51

Welke scheepstypen zijn voor ons ontwerp relevant?

December 3, 2011 52

Welke data willen we

eigenlijk boven tafel krijgen?

December 3, 2011 53

Deze week: Data verzamelen en analyseren

Van relevante scheepstypen: hoofdafmetingen

• Lengte

• breedte

• Holte

• Diepgang

• Deplacement

• Blokcoëfficiënt

December 3, 2011 54


Van relevante scheepstypen: Voortstuwing

• Soort/aantal motoren

• Aantal/afmetingen schroeven

• Geïnstalleerd vermogen

• Dienstsnelheid

December 3, 2011 55


Van relevante scheepstypen: gewicht/lading

• Lightship

• Deadweight

• Aantal TEU

• Bemanningsomvang

December 3, 2011 56

Wat gaan we met die data doen?

December 3, 2011 57

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25 30 35

grootheid A ---->

gro

oth

eid

B -

--->

December 3, 2011 58

• Zoek tenminste 30 schepen per soort

• Van verschillende afmetingen

• Met verschillende snelheden

• Van verschillende werven(!)

• ….

• Sla de relevante data op in excel

December 3, 2011 59

Deze week: Analyseren data en bepalen afmetingen

Bepaal de verbanden tussen verschillende gevonden

grootheden op basis van de gevonden data

- Zet verschillende waarden tegen elkaar uit

- Bepaal en analyseer de trendlijn

- Waarom loopt hij zoals hij loopt?

- Wordt hij beïnvloed door extreme waarden?

December 3, 2011 60

Welke verbanden zijn nuttig om te vinden?

December 3, 2011 61

Te analyseren data

Welke verbanden zijn nuttig om te vinden?

Denk aan:

- Vermogen vs massa/deplacement

- Vermogen vs snelheid

- Afmetingen vs laadvermogen

- Afmetingen vs aantal passagiers

- Lengte vs breedte

- Lengte vs diepgang

- ...........

December 3, 2011 62

trendlijnanalyse

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25 30 35

grootheid A ---->

gro

oth

eid

B -

--->

December 3, 2011 63

Trendlijn analyse

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 5 10 15 20 25 30 35

grootheid A ---->

gro

oth

eid

B -

--->

December 3, 2011 64

Trendlijn analyse

Lengte/TEU

-2000

0

2000

4000

6000

8000

10000

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Lengte

TE

U Series1

Linear (Series1)

Chart add trendline

December 3, 2011 65

Trendlijn analyse

Lengte/TEU

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Lengte

TE

U Series1

Power (Series1)

December 3, 2011 66

Bereid voor komende maandag een presentatie van 1-2 slides voor met daarop een overzicht van de

gegevens waar tussen je het verband hebt gevonden en welk verband dat dan is.

Uiteraard heb je van tevoren bedacht WAAROM je deze verbanden wilt vinden

December 3, 2011 67

Ir. R.G. Hekkenberg (Robert)

Kamer 7-1-109

[email protected]

015-2783117

project Maritieme industrie: Lecture 2

Education

Transcript of project Maritieme industrie: Lecture 2