Voorbeeld thema MARITIEM

Thema:

Laagdrempelige tools voor weerstandpredictie van binnenvaartschepen

Contactpersoon:

Dr.ir. R.G. Hekkenberg (TUD-3ME), R.G.Hekkenberg@tudelft.nl, T: +31 (0)15 27 83117

Innovatiethema’s:

Schone schepen

Slimme havens

Kennisgebieden:

Hydrodynamica

Ontwerpen

Subgebieden:

Ontwerptools

Weerstand en voortstuwing

Achtergrond (relatie met innovatiethema’s)

De uitstoot van binnenvaartschepen is direct gerelateerd aan hun brandstofverbruik. Het

minimaliseren van het brandstofverbruik draagt dus direct bij aan schoner maken van schepen.

Bovendien beslaan brandstofkosten ruwweg 30% van de totale kosten van het vervoer per

binnenvaartschip, waardoor het brandstofverbruik een grote impact heeft op de concurrentiekracht

van de binnenvaart. Omdat de haven van Rotterdam streeft naar het vergroten van het aandeel

binnenvaart in haar modal split, draagt een competitieve binnenvaart direct bij aan de

doelstellingen van de haven.

Het is nu echter onvoldoende mogelijk om binnenvaartschepen zo te ontwerpen dat hun

brandstofverbruik geminimaliseerd wordt. In tegenstelling tot de zeevaart zijn er voor de

binnenvaart geen goede laagdrempelige methoden beschikbaar om de relatie tussen het

scheepsontwerp, de ontwerpsnelheid het benodigde vermogen te bepalen.

De bestaande (empirische) predictiemethoden voor de weerstand van binnenvaartschepen zijn

verouderd en onvoldoende nauwkeurig. Bovendien zijn er geen goede methoden voor het schatten

van de extra weerstand als gevolg van het varen op de zeer ondiepe en/of nauwe Europese

vaarwegen. In de praktijk wordt nu gebruik gemaakt van dure en tijdrovende CFD-berekeningen en

modelproeven.

Aangezien de Europese binnenvaartsector hoofdzakelijk bestaat uit duizenden kleine ondernemers

die kapitein-eigenaar zijn van een enkel schip en ook werven die binnenschepen bouwen veelal

kleine ambachtelijke ondernemingen zijn, wordt maar weinig gebruik gemaakt van deze dure en

complexe methoden, met als gevolg sub-optimale scheepsontwerpen.

Het voorliggende project streeft ernaar om laagdrempelige tools voor de weerstandspredictie van

binnenvaartschepen beschikbaar te maken, vergelijkbaar met de methode van Holtrop & Mennen,

die binnen de zeevaart veelvuldig wordt toegepast, maar ontoereikend is voor de binnenvaart.

NWO-STW Maritiem Onderzoek Programma

Onderzoek: Wetenschappelijke vraagstelling en doelstelling

Het doel van het onderzoek is een goede (semi-empirische) schattingsmethode voor de weerstand

en het benodigde voortstuwingsvermogen van binnenvaartschepen.

Randvoorwaarden hierbij zijn dat deze methode snel en zonder gebruikmaking van specialistische

CFD-tools kan worden toegepast, zoals dat ook met de methode van Holtrop en Mennen mogelijk

is. Bij de ontwikkeling ervan kan uiteraard wel gebruik gemaakt worden van de meest state-of-the-

art rekentechnieken.

Relevante Business cases en JIPS

projectnaam Onderwerp Aantal NL deelnemers Private bijdrage

SAVE (JIP)

Move It!

(7th FP)

Benutting

(IDVV spoor 3,

perceel 2)

Verbetering van de

performance van

bestaande schepen

Optimaliseren

brandstofverbruik

bestaande schepen door

retrofitting en

optimalisatie aflaaddiepte

Optimalisatie

brandstofverbruik varende

schepen

12 reders: MKB

deelnemers via IPC

regeling, overige op eigen

kracht

7 Nederlandse bedrijven

en instellingen en 1

Nederlandse reder (plus 3

uit het buitenland)

10 Nederlandse

instellingen en bedrijven,

2 reders

20.000 Euro per schip.

Periode 2 jaar

25% tot 50% van de

totale projectsom

25 tot 50% van de

projectsom

De ontwikkelde methode dient scheepsontwerpers in staat te stellen om aan de hand van een

aantal Hoofdparameters van het rompontwerp (lengte, breedte, diepgang, Cb van boeg en hek,

achterscheepsvorm, intreehoek van de waterlijn,….) een voldoende accurate schatting van de

scheepsweerstand te maken. Hiermee worden zij in staat gesteld de scheepsvorm te optimaliseren.

IMPROVING PERFORMANCE OF NEW SHIPS

22

Viscous flow analysis with PARNASSOS

Check for flow separation problemsCalculation of the nominal

wake field

Het onderzoek zal zich richten op drie kernpunten:

- Het verbeteren van de weerstandspredictie van binnenvaartschepen op diep water

- Het verbeteren van de predictie van de effecten van beperkt en zeer ondiep water op de

weerstand. De consensus is dat de bestaande empirische methoden hiervoor absoluut

ontoereikend zijn.

- Het bepalen van wake- en thrust deduction factoren in zeer ondiep water.

Het onderzoek bevat in ieder geval de volgende stappen:

1) literatuuronderzoek mbt de beschikbare schattingsmethoden, beschikbare (validatie)data

en grootste knelpunten bij het hydrodynamisch ontwerp van binnenvaartschepen.

2) Interviews met experts uit de praktijk en academia

3) Opzet van een functionele specificatie van de schattingsmethode en de variabelen die er

in moeten worden meegenomen

4) Modelvorming/berekeningen

5) Validatie

6) Rapportage

Beschikbaar validatiemateriaal

Move It!: binnen FP7 project Move It! Zijn uitgebreide ware grootte metingen gedaan aan het

brandstofverbruik van binnenvaartschepen.

Projectomvang 3,8 miljoen Euro. Looptijd 2011…2014

SAVE: ook binnen SAVE worden een 12 tal schepen doorgemeten en doorgerekend om meer inzicht

te krijgen in de performance van de schepen en de mogelijkheden te bestuderen hoe de prestaties

van de schepen (betaalbaar0 kunnen worden verbeterd.

Projectomvang 4 ton Euro, looptijd 2011…2013

BENUTTING: In het kader van het IDVV programma Benutting (Spoor 3, Perceel 2) wordt inrensief

aandacht besteed aan het optimaliseren van de aflaaddiepte en het bereiken van de haven van

bestemming met zo laag mogelijke kosten van de brandstof. In het kader daarvan worden ook

metingen aan boord uitgevoerd.

Projectomvang 1,5 miljoen, Looptijd 2011…2013