Voorbeeld thema MARITIEM

Voorbeeld thema MARITIEM
Thema:
Laagdrempelige tools voor weerstandpredictie van binnenvaartschepen
Contactpersoon:
Dr.ir. R.G. Hekkenberg (TUD-3ME), [email protected], T: +31 (0)15 27 83117
Innovatiethema’s:
Kennisgebieden:
Schone schepen
Hydrodynamica
Slimme havens
Ontwerpen
Achtergrond (relatie met innovatiethema’s)
Subgebieden:
Ontwerptools
Weerstand en voortstuwing
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.
Relevante Business cases en JIPS
projectnaam
Onderwerp
Aantal NL deelnemers
Private bijdrage
SAVE (JIP)
Verbetering van de
performance van
bestaande schepen
12 reders: MKB
deelnemers via IPC
regeling, overige op eigen
kracht
20.000 Euro per schip.
Periode 2 jaar
Move It!
(7th FP)
Benutting
(IDVV spoor 3,
perceel 2)
Optimaliseren
brandstofverbruik
bestaande schepen door
retrofitting en
optimalisatie aflaaddiepte
7 Nederlandse bedrijven
en instellingen en 1
Nederlandse reder (plus 3
uit het buitenland)
Optimalisatie
10 Nederlandse
brandstofverbruik varende instellingen en bedrijven,
schepen
2 reders
25% tot 50% van de
totale projectsom
25 tot 50% van de
projectsom
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-theart rekentechnieken.
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
Viscous flow analysis with PARNASSOS
Calculation of the nominal
wake field
Check for flow separation problems
22
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