REAL-TIME SIMULATIES GROTE ZEESLUIS KANAAL GENT- TERNEUZEN

REAL-TIME SIMULATIES TERNEUZEN

GROTE

ZEESLUIS

KANAAL

GENT-

Eindrapport

Rapport Nr. Document Nr. Datum

: 27565-1-MSCN-rev.2 : VNZT-R-093 : 23 oktober 2014

Paraaf Management:

M AR IN P.O. Box 28

6700 AA Wageningen The Netherlands

T +31 317 47 99 11 F +31 317 49 32 45

E [email protected] I www.marin.nl

Rapport Nr. 27565-1-MSCN-rev.2

REAL-TIME SIMULATIES TERNEUZEN

Opdrachtgever :

Revisienr. 0 1 2

Status Concept Definitief Definitief_2

GROTE

ZEESLUIS

1

KANAAL

LievenseCSO Postbus 3199 4800 DD Breda

Datum 14 juli 2014 13 augustus 2014 23 oktober 2014

Auteur D. ten Hove D. ten Hove D. ten Hove

Voor gezien F.S.H. Verkerk

GENT-


INHOUDSOPGAVE 1

2

Pag.

INLEIDING................................................................................................................ 4 1.1 1.2 1.3

Inleiding ................................................................................................................ 4 Doelstelling van het project Zeesluis Terneuzen ................................................. 4 Effectonderzoeken MER ...................................................................................... 4

2

DOELSTELLING ...................................................................................................... 7

3

PROJECTGEBIED ................................................................................................... 8 3.1 3.2

4

BESCHRIJVING VAN DE ONDERZOCHTE VARIANTEN ................................... 11 4.1 4.2

5

5.3 5.4 5.5 5.6 5.7

Inleiding .............................................................................................................. 18 Voorbereiding database van het gebied ............................................................ 19 5.2.1 Sluisvarianten ..................................................................................... 19 5.2.2 Wind.................................................................................................... 21 5.2.3 Stroom ................................................................................................ 21 Voorbereiding schepen ...................................................................................... 25 Koppeling DELPASS en gebruik WAROS ......................................................... 26 Voorbereiding scenario’s ................................................................................... 27 Inrichting van de simulatoren ............................................................................. 33 Uitvoering van de simulaties .............................................................................. 34

PRESENTATIE VAN DE RESULTATEN VAN DE REAL-TIME SIMULATIES EN DE TOEGEPASTE CRITERIA .................................................. 35 6.1 6.2 6.3 6.4

7

Beschrijving voorkeursalternatief ....................................................................... 11 Beschrijving varianten ........................................................................................ 12 4.2.1 Invalshoeken per variant .................................................................... 12 4.2.2 Variant 1 ............................................................................................. 13 4.2.3 Variant 2 ............................................................................................. 14 4.2.4 Variant 3 ............................................................................................. 15 4.2.5 Samenvatting varianten ...................................................................... 17

OPZET EN UITVOERING VAN DE SIMULATIES ................................................. 18 5.1 5.2

6

Beschrijving van het sluizencomplex ................................................................... 8 Omgeving van het sluizencomplex ...................................................................... 9

Inleiding .............................................................................................................. 35 Presentatie van de resultaten ............................................................................ 35 Beoordeling van de real-time simulaties ............................................................ 40 Opgestelde criteria voor real-time simulaties..................................................... 42 6.4.1 Inleiding .............................................................................................. 42 6.4.2 Criteria voor besturingsmiddelen ........................................................ 42 6.4.3 Criteria voor botssnelheden ............................................................... 43 6.4.4 Benodigde ruimte ............................................................................... 44 6.4.5 Beoordeling ‘vlotheid’ ......................................................................... 44

RESULTATEN VAN DE REAL-TIME SIMULATIES .............................................. 45 7.1 7.2 7.3 7.4

Inleiding .............................................................................................................. 45 Resultaten Serie 1 ............................................................................................. 46 Resultaten Serie 2 ............................................................................................. 48 Resultaten Serie 3 ............................................................................................. 49 7.4.1 Vaarten met het containerschip .......................................................... 49 7.4.2 Tijonafhankelijke in- en uitvaart .......................................................... 49 7.4.3 Effecten van zout/zoet uitwisseling .................................................... 50


7.5 7.6

7.7 7.8 7.9

8

3

Resultaten Serie 4 ............................................................................................. 50 Resultaten Serie 5 ............................................................................................. 51 7.6.1 Tij onafhankelijke vaart in variant 3 .................................................... 51 7.6.2 Invaren vanuit de Put in variant 2 ....................................................... 51 Resultaten Serie 6 ............................................................................................. 52 Resultaten Serie 7 ............................................................................................. 52 Ervaringen van de loodsen en instructeur t.a.v. sluis varianten ........................ 57

CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN .................................................................. 58

REFERENTIES ................................................................................................................ 61 BIJLAGE A BIJLAGE B BIJLAGE C

BESCHRIJVING MARIN SIMULATOREN BESCHRIJVING DELPASS BAAN- EN DATAPLOTS


1 1.1

4

INLEIDING Inleiding

Nederland en Vlaanderen zijn overeengekomen de plannen voor een nieuwe zeesluis op het sluizencomplex van Terneuzen uit te werken. Het voornemen bestaat de uitkomsten vast te leggen in een Tracébesluit. Bij de voorbereiding van dit Tracébesluit wordt de milieueffectrapportage (m.e.r.) doorlopen. Dit rapport bevat de onderzoeksresultaten van de real-time simulaties.

Figuur 1-1 Westsluis van het sluizencomplex Terneuzen (bron: Rijkswaterstaat, Joop van Houdt)

1.2

Doelstelling van het project Zeesluis Terneuzen

Doelstelling van het project Grote Zeesluis Terneuzen Kanaal Gent Terneuzen is het verbeteren van de toegankelijkheid van de Kanaalzone. Hiervoor worden drie knelpunten aangepakt op de volgende wijze: • de robuustheid van het sluizencomplex wordt verbeterd, • schaalvergroting in de zeevaart wordt gefaciliteerd en • de capaciteit van het sluizencomplex wordt vergroot.

1.3

Effectonderzoeken MER

In het kader van de m.e.r zijn verschillende deelstudies uitgevoerd naar de effecten van de aanleg en het gebruik van de Grote Zeesluis. Deze studies gaan in op: - Verkeer en vervoer - Leefomgevingskwaliteit - Natuur - Bodem en water - Ruimtelijke kwaliteit - Duurzaamheid.


5

Binnen de studies naar verkeer en vervoer zijn o.a. een nautische studie op basis van real-time simulaties en een capaciteitsanalyse scheepvaartverkeer gedefinieerd om het ontwerp van de nieuwe zeesluis te kunnen beoordelen op het gebied van ‘vlot en veilig’. LievenseCSO heeft middels de opdrachtbrief van 16-4-2014 met kenmerk VNZT-U-074 aan MARIN opdracht verleend voor de uitvoering van de real-time simulaties. Dit rapport beschrijft de opzet en de resultaten van de real-time simulaties.

Figuur 1-2

Aanloop van de Grote Zeesluis (Variant 3)

De real-time simulaties zijn uitgevoerd op MARIN’s Full Mission Bridge I (FMBI). Voor de gecombineerde vaarten was FMBI gekoppeld aan MARIN’s Full Mission Bridge II (FMBII) (zie Bijlage A voor een beschrijving van deze faciliteiten).


6

De simulaties zijn uitgevoerd door ervaren Nederlandse en Vlaamse loodsen uit de regio Scheldemond. Als instructeur/proefleider trad Pieta Kluytenaar (Serendipity) op die ervaring heeft met bediening van de simulator en het begeleiden van nautische studies op een simulator. Het simulatoronderzoek is begeleid door vertegenwoordigers van LievenseCSO. Vertegenwoordigers van VNSC hebben een deel van de simulaties bijgewoond. De analyse van de resultaten van de simulaties is gebaseerd op de enquêtes, die door de loodsen zijn ingevuld na iedere vaart, op de beoordeling door de instructeur per vaart en op de numerieke resultaten van de vaarten. De analyse van de numerieke resultaten is toegepast op: • Beheersbaarheid van de schepen, d.m.v. de analyse van het gebruik van de besturingsmiddelen (roer, schroef, boegschroef) en gehanteerde vaarsnelheden; • Dwarssnelheid bij raken van de drijframen in de sluis; • Sleepbootgebruik (en boegschroef bij containerschip). Voor het toetsen van bovengenoemde punten zijn vooraf criteria vastgesteld t.a.v. gebruik van controlemiddelen (roer, schroef, en sleepboten) en dwarssnelheid. De beoordeling van de varianten en de resultaten van de real-time simulaties is in dit rapport beschreven in de volgende hoofdstukken: • Doel van het onderzoek; • Beschrijving van het projectgebied; • Beschrijving van de onderzochte varianten; • Opzet en uitvoering van de simulaties; • Presentatie van de resultaten van de real-time simulaties en de toegepaste criteria; • Bespreking van de resultaten van de real-time simulaties; • Conclusies en aanbevelingen.


2

7

DOELSTELLING

De doelstelling van de nautische studie is bepalen welke van de varianten voldoen aan de nautische randvoorwaarden van vlot en veilig. Daarnaast aangeven wat de onderlinge nautische verschillen zijn tussen de varianten. Onderwerpen die in dit onderzoek aan de orde komen zijn het in- en uitvaren van de sluis, effect van wind en uitwisselingsstroom, en de situatie tijdens de bouw.


3 3.1

8

PROJECTGEBIED Beschrijving van het sluizencomplex

Figuur 3-1 Overzichtsfoto van projectgebied inclusief projectgrens

De Westerschelde en het Kanaal Gent-Terneuzen worden met elkaar verbonden door de sluizen van Terneuzen (zie Figuur 3-1 voor de ligging van het sluizencomplex). Het huidige sluizencomplex van Terneuzen bestaat uit drie sluizen, waarvan er één geschikt is voor de (grotere) zeescheepvaart (zie Figuur 3-2). De Westsluis dateert uit 1968, is 290 m lang, 40 m breed en heeft een sluisdrempel van 13,5 m. In de Westsluis kan maximaal een gelichterde Panamax van beperkte lengte worden geschut. De maximale scheepsafmetingen toegestaan op het kanaal is: 265 m (lengte) x 34 m (breedte) x 12,5 m (diepgang in opvaart). Grotere schepen hebben vrijstelling of ontheffing nodig om op het kanaal te worden toegelaten. Door schaalvergroting en een stijging van het aantal schepen in de binnenvaart wordt deze Westsluis tegenwoordig ook voor


9

binnenvaartschepen gebruikt. De Oostsluis en de Middensluis worden voornamelijk ter afhandeling van de binnenvaart gebruikt. De Oostsluis dateert net als de Westsluis uit 1968. De bouw van de Middensluis is in 1910 afgerond en deze sluis onderging in 1986 een grondige renovatie. De Middensluis is een getijsluis, die ook toegankelijk is voor kleine kustvaarders, maar is daarentegen weer niet toegankelijk voor grotere duwstellen. Op het sluizencomplex zijn verschillende kantoren en bedrijvigheid aanwezig. Deze kantoren en bedrijvigheid zijn gebonden aan het water of aan de functionaliteit van het sluizencomplex.

Figuur 3-2 Overzicht Sluizencomplex Terneuzen

Over alle sluizen liggen twee verkeersbruggen. Het kruisende wegverkeer ondervindt weinig hinder van het schutten van de schepen.

3.2

Omgeving van het sluizencomplex

Aan de oostzijde van het sluizencomplex ligt de plaats Terneuzen. Ter hoogte van de Oostsluis worden de woningen door middel van een bomenrij van het sluizencomplex gescheiden. Meer naar het zuiden grenst bedrijvigheid aan het kanaal. De Kennedylaan/Meester F.J. Haarmanweg vormt de scheiding tussen bedrijvigheid langs het kanaal en woonwijken daarachter. Schependijk is een bedrijventerrein tussen de haven van Terneuzen en het toegangskanaal tot de Oostsluis. Terneuzen ligt vrijwel volledig aan de oostzijde van het sluizencomplex. Alleen het busstation ligt aan de westzijde van het sluizencomplex. Aan de westzijde is verder de ingang van de Westerscheldetunnel gelegen, en het chemiebedrijf Dow Chemical. Het overige land wordt agrarisch gebruikt. Aan de noordzijde van het complex ligt de Westerschelde . De Westerschelde maakt onderdeel uit van het Natura 2000-gebied Westerschelde en Saeftinghe. Het is een dynamisch estuarium door het getijdenverschil. De Westerschelde is daarnaast ook de


10

toegangsvaarweg naar het Kanaal Gent Terneuzen, en de havens van Antwerpen en Vlissingen.

Figuur 3-3 overzicht sluizencomplex Terneuzen met Terneuzen op de achtergrond


4 4.1

11

BESCHRIJVING VAN DE ONDERZOCHTE VARIANTEN Beschrijving voorkeursalternatief

Figuur 4-1 projectlocatie, gele stippellijn geeft zoekruimte weer (bron: Besluit Politiek College)

In de verkenning die voorafgaand aan de planuitwerking is uitgevoerd, is zowel verbetering van het kanaal als het sluizencomplex onderzocht. Op basis van de daaruit beschikbaar gekomen informatie, is besloten de aanleg van een nieuwe zeesluis binnen het sluizencomplex van Terneuzen uit te werken. Dit is vastgelegd in het besluit van het politiek college van de Vlaams-Nederlandse Schelde Commissie is vastgelegd. Daarbij is besloten dat het voorkeursalternatief bestaat uit de grote zeesluis zonder aanpassing aan het kanaal. Hierbij geldt dat de nieuwe sluis gerealiseerd dient te worden binnen het bestaande sluizencomplex in Terneuzen. De zoekruimte voor de nieuwe sluis is weergegeven op Figuur 4-1. Alle werken die nodig zijn voor de aanleg moeten binnen de aangegeven zoekruimte worden uitgevoerd.


12

De nieuwe sluis heeft een effectieve omvang van 427m x 55m x 16m (lxbxd) tussen de drijframen. Het voorkeursalternatief vormt de basis van de varianten die in de m.e.r. worden onderzocht. Om de nautische verkeersstromen van en naar het sluizencomplex te faciliteren, kan aanpassing van de voorhavens noodzakelijk zijn. Onderzoek naar aanpassingen van de voorhavens maakt daarom integraal onderdeel uit van de m.e.r. Wanneer aanpassing van de voorhavens noodzakelijk is, zal de aanpassing worden opgenomen in het Tracébesluit. Toegenomen golfslag en erosie van de kanaalbodem door toename van de afmetingen van schepen is niet aan de orde. De maximale toegestane afmetingen van te schutten schepen, inclusief eventuele snelheidsbeperkingen om effecten te voorkomen worden vastgelegd in het Scheepvaartregelement Kanaal Gent-Terneuzen.

4.2

Beschrijving varianten

4.2.1 Invalshoeken per variant Bij het opstellen van de varianten is vanuit verschillende invalshoeken naar de opgave van de sluis gekeken. Deze verschillende visies leiden tot een verschillende invulling van de varianten. Om te komen tot reële varianten met voldoende bandbreedte in milieueffecten, is gekozen de varianten vanuit de volgende invalshoeken in te vullen: • Beperken ruimtebeslag, effecten op natuur minimaliseren • Betrouwbaarheid en versterken landschappelijke kwaliteit • Optimalisatie scheepvaart, verminderen beïnvloeding leefomgevingskwaliteit. In de hiernavolgende paragrafen is per variant weergegeven tot welke keuzes de gekozen invalshoek leidt.


4.2.2

13

Variant 1

Figuur 4-2 Schets van variant 1

De invalshoek voor het beperken van het ruimtebeslag in variant 1 is ingegeven door de wens de mogelijkheid tot het behoud van de Middensluis te onderzoeken. Om de Middensluis te kunnen behouden, moet de sluis zo noordelijk mogelijk worden gepositioneerd en zo min mogelijk geroteerd ten opzichte van de Westsluis. Een beperkte rotatie vergroot het gemak van de in- en uitvaart. Dat leidt tot de keuze voor de oriëntatie van 3°. Het ruimtebeslag van de deuren naast de sluiskolk is gering om behoud van de Schependijk mogelijk te maken. De lengte van de sluis is minder bepalend voor het behoud van de Middensluis en Schependijk. De droge, sluisgebonden diensten waarvan de locatie komt te vervallen, worden verspreid over het sluizencomplex teruggeplaatst. Er wordt geen centrale locatie aan de rand van het complex gecreëerd, omdat dit ten koste zou gaan van de huidige functie op die locatie. De opslag moet zo veel mogelijk verplaatst worden langs de nieuwe zeesluis. De Middensluis kan niet in zijn huidige functie behouden blijven. Er is onvoldoende ruimte voor de in- en uitvaart van vier sluizen op het complex. De Middensluis krijgt de functie van spuimiddel 1.

Naast het buiten gebruik stellen van de Middensluis als schutsluis krijgt de Oostsluis een breedtebeperking.

1


14

Om de effecten op natuur te minimaliseren, wordt gekozen voor een zo beperkt mogelijke verbreding van de havenmond. Ook is het havenbekken niet naar de westzijde vergroot. Zo wordt zo min mogelijk hydraulische en morfologische effecten veroorzaakt. Wel wordt een vergroting van de havenmond aan de westzijde binnen deze variant onderzocht in verband met de nautische veiligheid2. Om effecten op natuur door verzilting te minimaliseren, zijn zoetzoutscheidingsmethoden opgenomen. Hierbij wordt ook gekeken naar de mogelijkheden om bij de andere sluizen op het complex maatregelen uit te voeren om de verzilting te beperken. 4.2.3

Variant 2


Variant 2 zet in op betrouwbaarheid. Hierbij is gekozen voor zoveel mogelijk beproefde technieken en zo min mogelijk ingrepen. Dat leidt tot de keuze van rechte roldeuren voor de sluis, en basculebruggen. Dit vraagt de nodige ruimte, waardoor de Middensluis niet behouden kan blijven, en de Schependijk deels moet worden verwijderd. Het deels verwijderen van de Schependijk creëert de opgave om deze nieuw in te richten. De huidige bebouwing zal als gevolg van de versmalling deels moeten verdwijnen. Hierdoor ontstaat ruimte om sluisgebonden diensten die verplaatst moeten worden, terug te plaatsen op de Schependijk.

2

Alleen de toegang naar de nieuwe sluis wordt verdiept.


15

In tegenstelling tot variant 1, wordt niet vastgehouden aan de huidige invulling van het sluizencomplex. Daardoor ontstaat de mogelijkheid functies te clusteren en in te zetten op ruimtelijke kwaliteit. Ook voor de scheiding van zoet en zout water wordt gebruikt gemaakt van bewezen technieken, zoals een bellenscherm. Dat betekent dat er geen gebruik wordt gemaakt van de innovatieve methodes die zijn opgenomen in variant 1, waardoor de totale effectiviteit iets lager zal zijn. Voor het spuien wordt een los spuikanaal aangelegd. 4.2.4

Variant 3


De variant 3 wordt geoptimaliseerd op de scheepvaartfunctie (zeevaart en binnenvaart). Dit leidt tot zo min mogelijk beïnvloeding van de luchtkwaliteit en zo min mogelijk geluidshinder. Er is gekozen voor een korte sluiskolk met zo veel mogelijk ruimte tussen de Westsluis en de Grote Zeesluis, zodat het verkeer voor de beide sluiskolken zo min mogelijk interfereert. Om een goede invaart van de Oostsluis mogelijk te houden, wordt de Schependijk deels afgegraven. De graafwerkzaamheden leveren tijdens de bouw extra geluidshinder op. In de eindsituatie is naar verwachting minder geluidsoverlast, omdat de bedrijvigheid op de Schependijk een hoge geluidsproductie heeft. Daarnaast wordt de vervuilde grond van de Schependijk gesaneerd.


16

Om de invaart vanaf de Westerschelde te faciliteren wordt de havenmond vergroot en de westelijke havendijk verlegd. Zo ontstaat een brede invaart van de buitenvoorhaven, en een ruime voorhaven met zwaaicirkel. Hierdoor wordt de tijd die scheepvaartverkeer van en naar de Westsluis moet wachten in verband met de in- en uitvaart van de Grote Zeesluis geminimaliseerd. Er is gekozen om geen zoet-zoutscheiding toe te passen zodat de scheepvaart vrij kan doorvaren. Dat betekent dat ter plaatse mitigerende maatregelen nodig kunnen zijn om ongewenste effecten van de verzilting te verminderen. In tijden met watertekort wordt er gezocht naar optimalisatie. Omdat het kanaal verzilt, is het mogelijk water van de Westerschelde in te laten. Door niet vast te houden aan de huidige verdeling van functies op het sluizencomplex, ontstaat de ruimte voor clustering van functies en het verbeteren van de ruimtelijke kwaliteit. Alle diensten die samenhangen met het functioneren van het sluizencomplex worden geclusterd teruggeplaatst langs de verbrede voorhaven. De voorhaven wordt zodanig vormgegeven, dat er ruimte is voor zowel functies op land als op water.


17

4.2.5 Samenvatting varianten In onderstaande tabel is de opbouw van de varianten samengevat: 3

Ontwerpkeuze

Variant D01

Variant D02

Oriëntatie sluis

3 graden geroteerd

5 graden geroteerd

Breedte voorhaven

Geen dijkverlegging

Geen dijkverlegging

Verbreding west en kleine verbreding oost 12,5 m tijonafhankelijk 5 Middensluis spuien Apart via Middensluis Gekromde roldeur (2 + 1) Hoofden: bouwkuip droog Kolk: bouwkuip nat Bruggen net buiten deuren Door deuren Maximale inzet Basculebrug 1 val Voorrangsweg met gewone kruising

Geen 4 havenmondverbreding Huidig + slibvang Middensluis slopen Apart via nieuw spuimiddel Roldeur (2 + 2) Hoofden: caissonmethode Kolk: bouwkuip nat Bruggen net buiten deuren Door deuren Beperkte inzet Basculebrug 1 val Voorrangsweg met linksafstrook

Geen -16.44

geen -13.00

550 Geen

behouden Maximaal verspreid

39.500 m2 beperkt (50%) Schependijk

72.330 m2 Niets doen buitenhaven

Havenmondverbreding Diepte voorhaven Behoud Middensluis Spuifunctie Type deuren Bouwmethode Locatie bruggen Nivelleren Zoet-zout Type bruggen Locatie kruisingen zwaaicirkel Noodsteiger+Overtijlocatie Mate van verwijderen Schependijk % effectiviteit zoet-zout scheiding Locatie diensten nieuw

Variant D03 5 graden geroteerd Gedeeltelijke dijkverlegging 215 m Verbreding oost en west 12,5 m tijonafhankelijk Middensluis slopen Nieuwe Zeesluis Roldeur (2 + 1) Hoofden: bouwkuip droog Kolk: bouwkuip droog Bruggen over sluisdeuren Omloop 2 zijden Verzilten Op de deuren rijden rotonde

In de meeste studies is variant D02 zonder verdieping van de voorhaven onderzocht. In de nautische studie is variant D02 met verdieping onderzocht, omdat de sluis in de toekomst geschikt moet zijn voor schepen tot 14,5 m diepgang tijafhankelijk en 12,5 m diepgang tijonafhankelijk. Dit betekent ook dat de bodem bij de noodsteiger en overliglocatie op NAP-16.44 komt. Voor een juiste beoordeling van de nautische situatie moet rekening gehouden worden met een verdiepte voorhaven. 3

We hebben in de variant D02 de teen van het talud van de oostelijke havendam na verdieping op dezelfde plaats gehouden als voor verdieping. Hierdoor schuift de waterlijn iets op bij een gelijkblijvend talud. 4

5

Inclusief breedtebeperking Oostsluis.


5 5.1

18

OPZET EN UITVOERING VAN DE SIMULATIES Inleiding

Voor het vaststellen van de onderlinge nautische verschillen tussen de varianten zijn real-time simulaties uitgevoerd. Toepassing van real-time simulaties maakt een beschouwing mogelijk van het complete dynamische reactieproces van schip, loodsen en sleepboten. Voor een aantal verschillende condities zijn de benodigde marges vastgesteld, waarbij wordt voldaan aan de randvoorwaarde voor een ‘veilige’ manoeuvre bij een gegeven randvoorwaarde voor een ‘vlotte’ doorvaart. Hierbij wordt de veiligheid in eerste instantie bepaald door de manier waarop de loods en de sleepbootkapitein een realistische manoeuvre uitvoeren. De daarbij gevaren snelheid (vlotheid) is een resultaat van de uitgevoerde manoeuvre. Na afloop van de simulaties wordt een analyse toegepast op de numerieke resultaten (o.a. toegepaste roerhoek, schroeftoerental en sleepbootkrachten) om het veiligheidsniveau ook kwantitatief vast te leggen. De vaartijd wordt geanalyseerd t.b.v. de bepaling van de ‘vlotheid’. In de simulaties wordt het verloop van de hydrodynamische krachten tijdens het invaren van de sluis benaderd met de mathematische modellen DELPASS en WAROS. De krachten in langsrichting zijn vooraf ingeschat met het model WAROS op grond van positie en snelheid van het schip uit een aantal testvaarten. WAROS is een ééndimensionaal rekenmodel dat in de 80’er jaren ontwikkeld is door het Waterloopkundig Laboratorium (nu Deltares) in opdracht van Rijkswaterstaat voor het berekenen van de scheeps- en waterbewegingen tijdens het in-, uit- en doorvaren van sluizen met binnenvaartschepen [3, 4]. De één-dimensionale schematisatie van WAROS heeft als beperking dat WAROS in principe alleen geschikt is voor een symmetrisch vaarwegprofiel. Dit is in deze studie nadelig aangezien de aanvaarroute van de nieuwe zeesluis te Terneuzen niet symmetrisch is. Eerdere inzet van WAROS bij vergelijkbare invaartproeven voor de eveneens niet-symmetrische nieuwe zeesluis in IJmuiden hebben echter aangetoond dat, ondanks deze beperking, WAROS een goed beeld geeft van de optredende hydrodynamica [5]. In ditzelfde onderzoek heeft ook aanvullende validatie van WAROS voor zeeschepen plaatsgevonden. De WAROS berekeningen lieten zien dat er sprake was van een significante opbouw van de kracht in langsrichting tot het moment dat het schip voor 1/3 scheepslengte in de sluis lag. Daarna nam de langskracht weer af. Omdat koppeling van WAROS aan de simulator voor deze simulaties niet mogelijk was, was dit het moment waarop de invarende runs gestopt werden. De krachten in dwarsrichting en het giermoment zijn tijdens de simulaties door DELPASS berekend (zie Bijlage B voor een beschrijving van dit model). DELPASS berekent de dwarskrachten en het giermoment op een aparte PC op grond van de door de simulator aangeleverde momentane positie en snelheid van het schip. Het koppelen van de ‘DELPASS’ PC aan de simulator en het programmeren van de gegevensuitwisseling tussen DELPASS en de simulator waren een onderdeel van de voorbereiding en opzet van het project. Naast de voorbereiding voor het koppelen en gebruik van DELPASS zijn de volgende werkzaamheden uitgevoerd.


5.2

19

Voorbereiding database van het gebied

5.2.1 Sluisvarianten De database van het gebied is gebaseerd op de bestaande Schelde-database van het loodswezen. De diverse lay-outs van voorhaven en sluis zijn verstrekt door de opdrachtgever (VNZT-00-T-SO-00-D001_rev0.dwg, VNZT-00-T-SO-00-D002_rev2 (Marin).dwg en VNZT-00-T-SO-00-D003_rev1.dwg d.d. 7-5-2014 en 8-5-2014) en in deze database gelegd. De volgende varianten zijn voorbereid: • Variant 1 (Figuur 5-1); • Variant 2 met verdiepte voorhaven en slibvang (Figuur 5-2); • Variant 3 (Figuur 5-3).

Figuur 5-1

Bovenaanzicht Variant 1


Figuur 5-2

Bovenaanzicht Variant 2 met verdiepte voorhaven

Figuur 5-3

Bovenaanzicht Variant 3

20


21

Variant 2 met verdiepte voorhaven wordt verder in de tekst aan geduid met “variant 2”. De bodem van de voorhaven is gemodelleerd volgens de gegevens in de tekeningen met een diepte van NAP-16,44 m in het gebaggerde deel. De slibvang in variant 2 heeft een diepte van NAP-18.0 m. Buiten het gebaggerde deel heeft de voorhaven de huidige diepte, zoals deze beschikbaar was uit de loodsen database. Uit de gebiedsdatabase zijn passende ENC bestanden voor de ECDIS6 ontwikkeld. In de ENC was in de voorhaven het gebaggerde deel aangegeven. De dieptelijnen op de rivier waren niet aangepast naar de nieuwe situatie. Tevens waren in de ENC de sluislijnen van de nieuwe sluis t.b.v. de “lock approach” mode opgenomen. De “lock approach” mode maakt het mogelijk om m.b.v. de ECDIS met hoge nauwkeurigheid op te lijnen voor de sluis. Voor elke variant is een aparte modellering van de database in DELPASS gemaakt, zowel voor de invaart vanaf de rivierzijde (gesloten sluisdeur aan de zuidzijde) als voor invaart vanaf de kanaalzijde (gesloten deuren aan de noordzijde). 5.2.2 Wind De familiarisatie runs zijn uitgevoerd bij wind ZW en NW Bft 4. Dit komt overeen met een ongestoorde windsnelheid van 7 m/s op 10 m hoogte boven open zee. De testen zijn uitgevoerd bij wind ZW, NW en E Bft 6. Deze condities komen neer op een ongestoorde gemiddelde windsnelheid van 13,8 m/s op 10 m hoogte boven open zee. Voor de trajecten in de haven naar de sluis is geen reductie van de gemiddelde wind toegepast, maar is wel rekening gehouden met een grotere terreinruwheid. Gevolg hiervan is een grotere vlaagderigheid van de wind. De actuele windsnelheid wordt bepaald met een windspectrum dat de vlagen berekend aan de hand van de ruwheid van het aanwezige voorland en de gemiddelde windsnelheid ter plaatse. 5.2.3 Stroom Stroomgegevens voor de drie varianten voor een springtij conditie zijn aangeleverd door Svasek. De stroom is aangeleverd voor een volledige tijcyclus met een resolutie van 10 minuten. Figuur 5-4 geeft de waterhoogte, stroomsnelheid en richting op de rivier midden voor de haveningang. Hoogwater in de simulator is om 16:20.

6

Elektronische kaart die tegenwoordig op de meeste schepen de papieren kaart vervangt.


22

[m]

waterhoogte t.o.v. LAT

6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 10

12

14

16

18

20

22

24

[uren]

320 280 240 200 160 120 80 40 0

1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 10

12

14

16

18

20 sterkte

[uren]

Figuur 5-4 haveningang

Stroomsnelheid

en

richting

op

de

Schelde

[deg]

[m\s]

Stroomsnelheid en richting

22 24 richting

midden

voor

de

In Figuur 5-6, 5-7 en 5-8 staan vectorplots van de stroom 10 minuten na hoog water. Opvallend is de neer in de voorhaven die in variant 2 en 3 resulteert in een dwarsstroom vlak voor de kolkingang. In variant 1 blijft de neer in de noordelijke helft van de voorhaven.


Figuur 5-5

Stroombeeld 10 minuten na hoog water (Variant 1)

Figuur 5-6


23


Figuur 5-7

24


Voor de evaluatie van de effecten van zoet/zout uitwisseling bij de uitstroom van de nieuwe sluis is voor variant 2 een stroomveld samengesteld uit de getijdegedreven tijdsafhankelijke stroming en de uitstroom uit de sluis: • Getijdegedreven stroming uit FINEL2D (dieptegemiddeld), plus • Zoet-Zout stroming door sluis openen uit DFlow3D (gemiddeld over de bovenste 8.75 m = bovenste helft waterkolom). De getijdegedreven stroming is beschikbaar met een resolutie van 10 minuten. Tien minuten (XX:10) na het hele uur worden de sluisdeuren geopend. De stroming uit de sluis is berekend over een periode van een half na het openen van de deuren. Om XX:20 wordt de sluisuitstroom na 10 minuten opgeteld bij de getijdegedreven stroom, op XX:30 de sluisuitstroom na 20 minuten en op XX:40 de sluisuitstroom na 30 minuten. Op XX:50 is de getijdegedreven stroom weer ongestoord. Door het juiste startmoment te kiezen kunnen verschillende situaties voor aankomst bij de sluis gesimuleerd worden. Bij de modellering van de zoet/zout uitwisseling moeten de volgende kanttekeningen geplaatst worden: • Vectoren van de getijdegedreven stroming en de uitstroom van de sluis zijn bij elkaar opgeteld. Dus als uit het ene veld een stroming naar het noorden komt en uit het andere uit het zuiden, is de resultante 0. In werkelijkheid is er een interactie tussen deze twee stromingen. Het bij elkaar optellen is waarschijnlijk een onderschatting van de werkelijke gecombineerde stroming. • Voor een varend schip is de dieptegemiddelde getijdegedreven stroming uit FINEL2D over de hele waterkolom waarschijnlijk een lichte onderschatting (het bovenste deel van de waterkolom stroomt relatief iets sneller en heeft meer effect op het schip). Daar staat tegenover dat de stroming uit de sluis wordt


•

5.3

25

overschat. De zoet-zout stroom bestaat uit twee lagen. Nu wordt alleen de bovenste helft van de waterkolom meegenomen die een netto uitstroom heeft, omdat dit het meeste effect heeft op het schip. Dit is alleen correct voor een schip met een diepgang tot 8.75 m (bij waterstand van 0). Voor een schip met een grotere diepgang zal de diepere retourstroom de door een schip gevoelde effect van de stroming van de bovenste laag verminderen. Dit effect wordt nu niet meegenomen. De modellen FINEL2D en DFlow3D zijn niet voor deze situatie gevalideerd met metingen, deze resultaten kunnen dus alleen als indicatief worden gezien. Als er op basis van deze resultaten daadwerkelijk aanpassingen aan het ontwerp worden overwogen, zijn metingen zeer aan te raden.

Voorbereiding schepen

Voor de simulaties zijn de volgende maatgevende schepen gebruikt: Tabel 5-1

Gegevens van de gebruikte schepen Tij afhankelijke Bulkcarrier (geladen) (ballast)

Lengte over alles [m] Breedte [m] Diepgang [m] Displacement [ton] 7 Dead weight [ton] 2 Wind opp. Langs [m ] 2 Wind opp. Dwars [m ] Vermogen [kW] Boegschroef [kW]/[ton]

366,0 49,0 14,5 214.000 250.000 1102 5289 22.500 -

366,0 49,0 9,0 133.000 250.000 1371 6767 22.500 -

Tij onafhankelijke Bulkcarrier 265,0 40,0 12,5 110.400 120.000 992 2975 15.700 2500/34

Bulkcarrier Panama III

Containerschip

248,0 32,2 12,2 78.390 70.000 740 2005 8.000 -

366,0 49,0 14,5 179.000 148.760 2.476 13.901 72.400 3.400/47

De afmetingen van de tijafhankelijke bulkcarrier en het containerschip zijn gelijk aan de afmetingen van de schepen uit de eerdere onderzoeken [1, 2]. Voor assistentie zijn instructeur-bediende sleepboten gebruikt van het ASD type, waarbij de instructeur het gevraagde vermogen en de trekrichting instelt. Het onderliggende model zorgt voor een realistisch gedrag van de sleepboot. Als achterboten waren bakboord (tug 2) en stuurboord (tug 1) sleepboten met een bollard pull van 60 ton beschikbaar. Als voorboot was midden voor (tug 3) een sleepboot van 70 ton BP beschikbaar. Een vierde sleepboot (tug 4) van 70 ton BP was standby voor ondersteuning in de zij. In plaats van deze sleepboot is er in een aantal gevallen voor gekozen om een vectorsleepboot in de zij in te zetten met een maximum kracht van 50 ton BP. Een vectorsleepboot is in de simulator een vector kracht op één van de bolders met een door de instructeur in te stellen sterkte en richting. De gevraagde strekte wordt altijd geleverd en de sleepboot is niet zichtbaar in het buitenbeeld.

7

Bij maximale diepgang.


5.4

26

Koppeling DELPASS en gebruik WAROS

Voor de modellering van de krachten, die optreden bij de invaart van de sluis, zijn de twee externe modellen WAROS en DELPASS gebruikt. WAROS is gebruikt om een schatting te krijgen van de langskrachten bij het invaren van de sluis. Hiervoor is aangenomen dat het schip met een snelheid van 2 kt de kolk in vaart. Wanneer de boeg ongeveer 25 m in de kolk is bouwt de weerstandskracht op die het gevolg is van de terugkerende translatiegolf. De weerstandskracht neemt lineair toe tot 1800 kN. Daarna neemt de weerstandskracht snel af vanaf het moment dat het schip zich voor ongeveer éénderde in de kolk bevindt. De weerstand van het schip in langsrichting wordt gedurende de gehele vaart berekend door het standaard manoeuvreermodel met een correctie op basis van de WAROS berekening bij het invaren van de sluis. De correctie is geldig tot het schip zich voor ongeveer éénderde in de kolk bevindt. Daarna wordt de simulatie gestopt. De langskracht wordt geschaald met de vaarsnelheid van het schip. DELPASS is gekoppeld aan de bestaande simulatorsoftware. Omdat dit programma niet bij MARIN is ontwikkeld en een architectuur en rekensnelheid kent die niet in het simulator framewerk past, is gekozen voor een ‘losse’ koppeling waarbij het programma op een aparte PC draait met een externe communicatieverbinding. Via die koppeling krijgt het programma op elk tijdstip de momentane positie, koers en snelheid van het schip toegezonden. De potentiaalstroming, zoals uitgerekend door DELPASS, wordt doorgerekend op een grafische kaart van een aparte PC om voldoende rekensnelheid te garanderen. Na het berekenen van de dwarskrachten en momenten door DELPASS worden deze krachten teruggestuurd en meegenomen als externe krachten in het simulatieproces. Het bestaande standaard manoeuvreermodel, dat in de simulator draait blijft actief om het manoeuvreergedrag in de aanloop naar de sluis te berekenen en om de door de sluiseffecten opgewekte bewegingen te dempen. DELPASS draait op zijn eigen frequentie en zendt de berekende krachten asynchroon naar de simulator. Door deze ‘losse’ koppeling wordt het real-time simulatieproces niet beïnvloed door de voor DELPASS benodigde rekentijd. De externe krachten lopen daarmee maximaal 1 tot 2 seconden achter. Dit is echter geen probleem omdat de bewegingen van dit zware schip zo traag zijn dat een vertraging van 1 tot 2 seconden geen probleem oplevert. Omdat dit programma geen onderdeel vormt van de standaard simulatorsoftware wordt er met twee afzonderlijke databases gewerkt: • De simulatordatabase van de omgeving en de schepen, zoals hierboven beschreven; • Een panelenbelegging (zie Figuur 3-2 en Bijlage B) van voorhaven en sluis voor de drie varianten en van beide schepen voor het berekenen van de potentiaalstroming met DELPASS. Deze twee databases zijn in principe niet gekoppeld omdat ze in separate sofware pakketten worden gebruikt en draaien op verschillende PC’s.


27

Figuur 5-8 Panelenbeleggingen van sluis met voorhaven (Variant 1), bulkcarrier en containerschip

5.5

Voorbereiding scenario’s

De scenario’s beschrijven de wind- en getijcondities, de beginposities en beginsnelheden en koersen van de schepen en de lay-out waarin gevaren wordt. Om tot een realistisch simulatorprogramma te komen met een beperkt aantal runs is in overleg met de opdrachtgever een stappenplan en testmatrix opgesteld, waarmee de maatgevende combinaties konden worden onderzocht. In het stappenplan waren zes series van simulaties voorzien: Serie 1: Simulaties van relevante condities voor variant 2 voor de tijafhankelijke bulkcarrier; Serie 2: Scan van andere twee varianten door herhaling van kritische condities uit serie 1; Serie 3: Simulaties voor variant 2, waarbij andere aspecten worden bekeken zoals het containerschip en tijonafhankelijke vaart; Serie 4: Uitvaart richting kanaal; Serie 5: Confirmatie runs; herhaling van kritische condities uit eerdere series; Serie 6: Manoeuvres naar de Westsluis.


28

Na afronding van de eerste zes series is besloten om een aantal simulaties uit te voeren met gecombineerde bruggen als ondersteuning voor het opstellen van het operationeel concept en voor evaluatie van de (on)mogelijkheden van passeren in de voorhavens. Deze simulaties zijn als Serie 7 aan de scenario’s toegevoegd De series worden in de volgende alinea’s kort besproken. Serie 1: Simulaties van relevante condities voor variant 2 voor de tijafhankelijke bulkcarrier Een beperkte serie simulaties is uitgevoerd voor die condities en manoeuvres die maatgevend zijn voor het sluisontwerp. Hierbij is uitgegaan van de volgende combinatie: • Variant 2; • Tijafhankelijke bulkcarrier; • Alleen invaren, vanaf de rivier, zowel vanaf zee als vanuit Put van Terneuzen en vanaf het kanaal; • Vanaf de rivier invaren op stil van hoog; • Drie windrichtingen, per windrichting een maximale snelheid. Uitgangspunt is dat hetzelfde schip wordt aangehouden als in de studie uit 2010 [1] (366 m LOA, 49m Beam en Diepgang 14,5m - dit is een gelichterde diepgang). Voordeel van het aanhouden van dit schip is dat er een goede aansluiting is met het eerdere onderzoek [1]. Tabel 5-2 Conditie

Serie

3

Condities Serie 1

Lay-out

Manoeuvre

Schip

1

Variant 2

Invaart vanaf zee

6

1

Variant 2

Invaart vanaf zee

9

1

Variant 2

Invaart vanaf zee

4

1

Variant 2

7

1

Variant 2

5

1

Variant 2

8

1

Variant 2

Invaart vanuit de Put Invaart vanuit de Put Invaart vanaf kanaal Invaart vanaf kanaal

Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen) Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen) Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen) Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen) Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen) Tij afhankelijke bulkcarrier (ballast) Tij afhankelijke bulkcarrier (ballast)

Stroom

starttijd

Wind

Stil van hoog

0.2 m/s

17:20

ZW 6

13.8 m/s

Stil van hoog

0.2 m/s

17:20

E6

13.8 m/s

Stil van hoog

0.2 m/s

17:20

NW 6

13.8 m/s

Stil van hoog

0.2 m/s

17:20

ZW 6

13.8 m/s

Stil van hoog

0.2 m/s

17:20

E6

13.8 m/s

n.v.t.

16:20

ZW 6

13.8 m/s

n.v.t.

16:20

E6

13.8 m/s

Serie 2: Scan van andere varianten door herhaling van kritische condities uit serie 1 Er zijn in het totaal drie varianten ontwikkeld voor de zeesluis. Op basis van de ervaringen met de vaarten uit serie 1 is de definitieve keus gemaakt voor het aantal runs en condities voor de overige twee varianten. De twee overige varianten worden een keer ingevaren onder de meest lastige condities.


Tabel 5-3 Conditie

Serie

29

Condities Serie 2

Lay-out

Manoeuvre

Schip Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen) Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen) Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen) Tij afhankelijke bulkcarrier (ballast) Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen) Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen) Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen) Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen) Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen) Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen) Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen)

13a

2

Variant 1

Invaart vanaf zee

13b

2

Variant 1

Invaart vanaf zee

13c

2

Variant 1

Invaart vanaf zee

14

2

Variant 1

12a

2

Variant 3

Invaart vanaf kanaal Invaart vanaf zee

12b

2

Variant 3

Invaart vanaf zee

12c

2

Variant 3

Invaart vanaf zee

12d

2

Variant 3

Invaart vanaf zee

12e

2

Variant 3

Invaart vanaf zee

12f

2

Variant 3

Invaart vanaf zee

12g

2

Variant 3

Invaart vanaf zee

Stroom

starttijd

Wind

Stil van hoog

0.2 m/s

17:20

N6

13.8 m/s

Stil van hoog

0.2 m/s

17:20

E6

13.8 m/s

Stil van hoog

0.2 m/s

17:20

ZW 6

13.8 m/s

16:20

ZW 6

13.8 m/s

n.v.t.

Stil van hoog

0.2 m/s

17:20

E6

13.8 m/s

Stil van hoog

0.8 m/s

16:50

ZW 6

13.8 m/s

Stil van hoog

0.8 m/s

16:50

E6

13.8 m/s

Eb

0.1 m/s

17:45

E6

13.8 m/s

Vloed

1.1 m/s

16:15

ZW 6

13.8 m/s

Vloed

1.4 m/s

15:45

ZW 6

13.8 m/s

Vloed

1.2 m/s

16:00

ZW 6

13.8 m/s

Serie 3 Simulaties voor Variant 2, waarbij andere aspecten worden bekeken zoals het containerschip en tijonafhankelijke vaart Deze derde serie vaarten is bedoeld om onderzoek te doen naar invaren met een containerschip, getij onafhankelijke invaart en uitvaart met de tij onafhankelijke bulkcarrier en de invloed van zoet/zout uitwisseling bij het invaren van de tijafhankelijke bulkcarrier.


Tabel 5-4 Conditie

Serie

30

Condities Serie 3

Lay-out

Manoeuvre

Schip

Invaart vanaf zee Invaart vanaf zee Invaart vanaf kanaal Invaart vanaf kanaal Invaart vanaf zee

Containerschip

23a

3

Variant 2

23b

3

Variant 2

24a

3

Variant 2

24b

3

Variant 2

31

3

Variant 2

32

3

Variant 2

Invaart vanaf zee

34

3

Variant 2

Uitvarend naar zee

36

3

Variant 2

Uitvarend naar zee

33

3

Variant 2

Invaart vanaf zee

35a

3

Variant 2

Uitvarend naar zee

35b

3

Variant 2

37

3

Variant 2

Uitvarend naar Antwerpen Invaart vanaf zee

40

3

Variant 2

Stroom

Wind

Containerschip

Stil van hoog Stil van hoog n.v.t.

Containerschip

n.v.t.

Tij onafhankelijke bulkcarrier (geladen) Tij onafhankelijke bulkcarrier (geladen) Tij onafhankelijke bulkcarrier (geladen) Tij onafhankelijke bulkcarrier (geladen) Tij onafhankelijke bulkcarrier (geladen) Tij onafhankelijke bulkcarrier (geladen) Tij onafhankelijke bulkcarrier (geladen) Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen) Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen)

Maximale vloed

1.4 m/s

15:00

ZW 6

13.8 m/s

Maximale eb

1.3 m/s

20:00

E6

13.8 m/s

Maximale vloed

1.4 m/s

15:00

ZW 6

13.8 m/s

Maximale vloed

1.4 m/s

15:00

NW 6

13.8 m/s

Maximale vloed

1.4 m/s

15:00

NW 6

13.8 m/s

Maximale vloed

1.4 m/s

15:00

E6

13.8 m/s

Maximale eb

1.3 m/s

20:00

E6

13.8 m/s

Stil van hoog

0.8 m/s

16:50

ZW 6

13.8 m/s

Stil van hoog

0.8 m/s

16:50

E6

13.8 m/s

Containerschip

Invaart vanuit de Put

starttijd

0.2 m/s

17:20

ZW 6

13.8 m/s

0.2 m/s

17:20

NW 5

10.7 m/s

16:20

ZW 5

10.7 m/s

16:20

NW 5

10.7 m/s

Serie 4 Uitvaart richting kanaal Deze serie is bedoeld om de aansluiting van de sluis geometrie op de kanaalgeometrie verder te onderzoeken. Tabel 5-5 Conditie 25

Serie 4

Condities Serie 4

Lay-out

Manoeuvre

Schip

Stroom

Variant 2

Uitvarend naar kanaal

Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen)

n.v.t.

starttijd 16:20

Wind ZW 6

13.8 m/s


31

Serie 5 Confirmatie runs; herhaling van kritische condities uit eerdere series N.a.v de ervaringen in de series 1 tot en met 4 zijn de volgende runs gedefinieerd: • Uitvarend naar het kanaal met de grootste bulkcarrier in variant 1 met wind ZW 6 (aanvulling op serie 4); • In - en uitvaren van de Westbuitenhaven met de tij onafhankelijke bulkcarrier in variant 3 onder maximale stroom condities. De condities bieden een goede vergelijkingsbasis met vergelijkbare condities met variant 2 (Serie 3); • Invaren vanuit de Put met de grootste bulkcarrier in variant 2 (aanvulling van serie 1). Tabel 5-6 Conditie

Serie

Condities Serie 5

Lay-out

Manoeuvre

Schip

Uitvarend naar kanaal Invaart vanaf zee

Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen) Tij onafhankelijke bulkcarrier (geladen) Tij onafhankelijke bulkcarrier (geladen) Tij onafhankelijke bulkcarrier (geladen) Tij onafhankelijke bulkcarrier (geladen) Tij onafhankelijke bulkcarrier (geladen) Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen) Tij afhankelijke bulkcarrier (deels geladen)

43

5

Variant 1

44a

5

Variant 3

44b

5

Variant 3

Invaart vanaf zee

45a

5

Variant 3

Uitvarend naar zee

45b

5

Variant 3

Uitvarend naar zee

45c

5

Variant 3

4

5

Variant 2

7

5

Variant 2

Uitvarend naar Antwerpen Invaart vanuit de Put Invaart vanuit de Put

Stroom n.v.t.

starttijd

Wind

16:20

ZW 6

13.8 m/s

Maximale vloed

1.4 m/s

15:00

ZW 6

13.8 m/s

Maximale eb

1.3 m/s

20:00

E6

13.8 m/s

Maximale vloed

1.4 m/s

15:00

NW 6

13.8 m/s

Maximale vloed

1.4 m/s

15:00

E6

13.8 m/s

Maximale eb

1.3 m/s

20:00

E6

13.8 m/s

Stil hoog

van

0.2 m/s

17:20

ZW 6

13.8 m/s

Stil hoog

van

0.2 m/s

17:20

E6

13.8 m/s

Serie 6 Manoeuvres naar de Westsluis Met de huidige stand van zaken van het ontwerp blijven de tijdelijke constructies tijdens de bouw buiten de bestaande palen en leveren daarmee geen beperking van de manoeuvreerruimte naar de Westsluis op. Het onderzoek richt zich in plaats daarvan op andere hydrodynamische omstandigheden in de eindsituatie, zoals het ontstaan van een neer vlak voor de kolkingang in twee van de drie varianten. Tabel 5-7 Conditie

Serie

Condities Serie 6

Lay-out

Manoeuvre

Schip

Invaart vanaf zee Invaart vanaf zee

Panama III

47a

6

Variant 3

47b

6

Variant 3

Panama III

Stroom Stil van hoog Stil van hoog

starttijd

Wind

0.8 m/s

16:50

ZW 3

5 m/s

0.8 m/s

16:50

E3

5 m/s


32

Na afronding van de eerste zes series is besloten om een aantal simulaties uit te voeren met gecombineerde bruggen als ondersteuning voor het opstellen van het operationeel concept en voor evaluatie van de (on)mogelijkheden van passeren in de voorhavens. Serie 7 Simulaties met gecombineerde bruggen. De volgende scenario’s zijn uitgevoerd: • Uitvaart met maatgevende schepen 366x49m rond stil van hoog uit de nieuwe zeesluis richting Westerschelde. Direct gevolgd door invaart vanaf de Westerschelde naar de nieuwe zeesluis, waarbij de schepen elkaar in de voorhaven passeren; • Uitvaart uit de nieuwe zeesluis richting Westerschelde. Direct gevolgd door invaart vanaf de Westerschelde naar de nieuwe zeesluis, waarbij de schepen elkaar in de voorhaven passeren. Beide schepen met een diepgang van 12,5m. De vaarten zijn zowel bij maximale vloed als maximale eb stroom uitgevoerd; • Invaart vanaf het kanaal naar de nieuwe zeesluis met de bulkcarrier 366x49m in ballast. Tegelijkertijd uitvaart vanuit de Westsluis naar het kanaal met de bulkcarrier 265x32,2m, waarbij de schepen elkaar in de binnenvoorhaven passeren; • Twee schepen die vlak achter elkaar vanaf de Westerschelde binnen varen. Het eerste schip 366x49x14,5m gaat richting nieuwe zeesluis en het tweede schip 250x32,2x12,2m richting Westsluis. Het tweede schip volgt naar beoordeling van de loods zo dicht mogelijk achter eerste schip.


Tabel 5-8

Condities Serie 7

Conditie

Lay-out

Manoeuvre

48a

Variant 3

Invaart vanaf zee/uitvarend naar zee

48b

49a

49b

49c

49d

50a

50b

51a

Variant 3

Variant 3

Variant 3

Variant 3

Variant 3

Variant 2

Variant 2

Variant 3

33






Invaart vanaf kanaal/uitvarend naar kanaal

Invaart vanaf kanaal/uitvarend naar kanaal

Invaart vanaf zee (beide schepen)

Schip

Stroom

starttijd

Wind

Tij afh. bulkcarrier (deels geladen)

Stil van hoog

0.8 m/s

16:50

ZW 6

13.8 m/s

Tij afh. bulkcarrier (ballast) Tij afh. bulkcarrier (deels geladen)

Stil van hoog

0.8 m/s

16:50

E6

13.8 m/s

Tij afh. bulkcarrier (ballast) Tij onafh. bulkcarrier (inv.)

Maximale vloed

1.4 m/s

15:00

ZW 6

13.8 m/s

Tij onafh. bulkcarrier (uitv.) Tij onafh. bulkcarrier (inv.)

Maximale Eb

1.3 m/s

20:00

ZW 6

13.8 m/s


Maximale vloed

1.4 m/s

15:00

E6

13.8 m/s


Maximale Eb

1.3 m/s

20:00

E6

13.8 m/s

Tij onafh. bulkcarrier (uitv.) Panama III (opv.)

n.v.t.

16:20

ZW 6

13.8 m/s

Tij afh. bulkcarrier (geladen) (afv.) Panama III (opv.)

n.v.t.

16:20

E6

13.8 m/s

Tij afh. bulkcarrier (ballast) (afv.) Tij afh. bulkcarrier (deels geladen)

Stil van hoog

0.8 m/s

16:50

W6

13.8 m/s

Stil van hoog

0.8 m/s

16:50

E6

13.8 m/s

Panama III 51b

Variant 3

Invaart vanaf zee (beide schepen)

Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Panama III

5.6

Inrichting van de simulatoren

De real-time simulaties zijn uitgevoerd op MARIN’s Full Mission Bridge I (FMBI). Voor de gecombineerde vaarten was FMBI gekoppeld aan MARIN’s Full Mission Bridge II (FMBII) (zie Bijlage A voor een beschrijving van deze faciliteiten). Omdat het oplijnen voor en de nadering van de sluis een nauwkeurige manoeuvre is, zijn de vaarten met behulp van een ECDIS systeem met “lock approach” mode


34

uitgevoerd. Een ECDIS systeem geeft de positie, koers en bewegingen van het schip nauwkeurig weer. Dit elektronische kaart systeem is op de simulator aangesloten.

5.7

Uitvoering van de simulaties

De simulaties zijn gedurende acht dagen uitgevoerd door 14 ervaren Vlaamse en Nederlandse loodsen uit regio Scheldemond. Als instructeur/proefleider trad Pieta Kluytenaar op die ervaring heeft met bediening van de simulator. De sleepboten werden bestuurd door de instructeur/proefleider via het instructeurstation. In totaal zijn, naast de familiarisatievaarten, 64 simulaties uitgevoerd. Hiervan waren er 16 met een gecombineerde brug. De vaarten in de diverse scenario’s zijn zo veel mogelijk door elkaar uitgevoerd om een zo groot mogelijke variatie in uitvoerende loodsen te krijgen en om routine te voorkomen. Alle vaarten zijn opgenomen in Tabel 59. Bij de nabespreking van de vaarten 29, 30 en 32 bleek dat de loods geen ervaring had met het werken met een ECDIS systeem en niet in staat was om zich met alleen het visuele buitenbeeld op een goede manier in de simulator ruimtelijk te oriënteren. Dit is een bekend probleem van werken met een simulator. Besloten is om deze vaarten niet te gebruiken. Tabel 5-9 Stap Familiarisatie

Vaarten gegroepeerd naar serie Aantal runs 8

Gerealiseerde runs 2, 3, 4, 5, 21, 22, 33, 34

Serie 1

10

6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15

Serie 2

12

16, 17, 18, 19, 20, 52, 53, 56, 57, 58, 61, 62

Serie 3a

4

27, 28, 36, 37

Serie 3b

4

31, 35, 38, 39

Serie 3c

2

41, 42

Serie 3d

4

23, 24, 25, 26

Serie 4

2

40, 43

Serie 5

8

45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 54

Serie 6

2

55, 59

Serie 7a

3

66, 67, 68

Serie 7b

6

69, 70, 71, 72, 73, 74

Serie 7c

4

75, 76, 77, 78

Serie 7d

3

79, 80, 81

Totaal

72

De resultaten zijn op volgorde van runnummer opgenomen in Bijlage C.


6

6.1

PRESENTATIE VAN DE RESULTATEN VAN SIMULATIES EN DE TOEGEPASTE CRITERIA

35

DE

REAL-TIME

Inleiding

De resultaten van de real-time simulaties zijn beoordeeld door de loodsen en geanalyseerd aan de hand van de numerieke resultaten. De numerieke resultaten van de real-time simulaties worden gegeven in de vorm van baan- en dataplots (zie Bijlage C). Met de analyse van deze gegevens zijn voor de diverse sluisvarianten en tijcondities de ‘veiligheid en vlotheid’ bepaald.

6.2

Presentatie van de resultaten

De resultaten van elke vaart worden gepresenteerd in een aantal plots (zie Bijlage C). Een voorbeeld van deze plots wordt gegeven in Figuur 6-1, 6-3, 6-4 en 6-5. Voor elke vaart worden baanplots gepresenteerd en een drietal dataplots.

Figuur 6-1

Voorbeeld baan plot (run 7), overzicht, Variant 2

Voor de analyse van de vaarsnelheid, het gebruik van roer/schroef en sleepboten zijn dataplots gemaakt. Deze dataplots geven het verloop van diverse signalen in de tijd weer die als eenheid in minuten langs de horizontale as van de dataplots is gegeven. Voor de dataplots gelden de tekenafspraken, zoals gegeven in Figuur 6-2. De volgende dataplots worden gepresenteerd (zie ook Bijlage C):


1e dataplot (zie Figuur 6-3): − Voorwaartse snelheid van het schip over de grond [m/s]; − Dwarssnelheid van het schip over de grond [m/s]; − Giersnelheid [°/min]. 2e dataplot (zie Figuur 6-4): − Schroeftoerental [rpm]; − Roerhoek [°]; − Veiligheidsindex (zie paragraaf 6.4.2). 3e dataplot (zie Figuur 4-5): − Totale sleepkracht van SB achterboot (tug 1) [kN]; − Totale sleepkracht van BB achterboot (tug 2) [kN]; − Totale sleepkracht van voorboot (tug 3) [kN]; − Totale sleepkracht van de extra sleepboot (tug 4) [kN]; − Totale sleepboot van de vector sleepboot in de zij (vector tug) [kN].

Figuur 6-2

Tekenafspraken voor bewegingen, snelheiden en krachten

36


Figuur 6-3

Voorbeeld 1e data plot

37


Figuur 6-4


38


Figuur 6-5


39


6.3

40

Beoordeling van de real-time simulaties

Beoordeling door de loodsen Na elke simulatorvaart heeft de loods, die de vaart uitvoerde, een enquête ingevuld over het verloop van de vaart. Een voorbeeld van de enquête is gegeven in Tabel 6-1. De resultaten van de vijf meerkeuzevragen “Expert opinion voor beoordeling lay-out” (b.v. ‘onveilig / twijfelachtig / veilig’) zijn gewaardeerd met een score van 1, 3 en 5 waarbij: • 1= onveilig of slecht • 3 = twijfelachtig • 5 = veilig of goed Deze verdeling is gekozen omdat bij de beoordeling van de numerieke resultaten ook een onderverdeling in vijf klassen is gemaakt, waarbij 3 de grens aan geeft tussen veilig en onveilig. Zo ontstaat voor elk onderwerp een score van 1 t/m 5 als de resultaten van vaarten in dezelfde condities worden samengenomen. De commentaren in het tweede deel van de enquête onder “Opmerkingen” zijn samengevoegd en verwerkt in de algemene bevindingen n.a.v. de simulaties. Voor de beoordeling door loodsen en instructeur worden geen harde criteria gegeven; de beoordeling is gebaseerd op de ervaring van de loodsen en gerelateerd aan in de praktijk voorkomende situaties. Beoordeling door de instructeur De instructeur heeft bij elke vaart twee beoordelingen gegeven. Direct na de vaart een algemene waardering van de run en in tweede instantie een waardering van de situatie indien er verbetermaatregelen toegepast worden. Bij dit laatste moet gedacht worden aan uitbreiding van de sleepbootcapaciteit, reductie van de neer vlak voor de kolkingang en/of training van de loodsen (invaren met grotere schepen, omgaan met gewijzigde omgevingsinvloeden, omgaan met aangepaste lay-out, gewijzigde sleepbootstrategieën). De resultaten van deze beoordelingen zijn ook vertaald naar een score tussen 1 en 5 en meegenomen bij de beoordeling van elke vaart. De tweede beoordeling is daarbij gebruikt om in de bespreking het effect van verbetermaatregelen aan te geven. Numerieke analyse De numerieke analyse is gebaseerd op de signalen, zoals gegeven in de dataplots (zie Bijlage C). De beoordeling per onderdeel (schroef-roergebruik, boegschroefgebruik en sleepbootgebruik) is als volgt uitgevoerd (de criteria worden gegeven in hoofdstuk 6.4): • Resultaat voldoet totaal niet aan criterium, score = 1 • Resultaat voldoet net niet aan criterium, score = 2 • Resultaat is op de grens van het criterium, maar er is geen marge over, score = 3 • Resultaat voldoet aan criterium, score = 4 • Resultaat voldoet ruim aan criterium, score = 5 In de tabellen in hoofdstuk 7 worden de scores per onderdeel en per vaarscenario gegeven.


Tabel 6-1

Enquête ter beoordeling van de uitgevoerde vaarten

Project 27565.602

Questionnaire: invullen na iedere run

Algemeen: Datum:

………………………………. 2014

Scenario:

……………………………….

Run no:

……………………………….

Expert opinion voor beoordeling lay-out: Algemene indruk van run:

onveilig / twijfelachtig / veilig

Controleerbaarheid van het schip:

slecht / twijfelachtig / goed

Invaart/uitvaart van de voorhaven


Sluis nadering:


Invaart/uitvaart van de sluis:


Opmerkingen: T.a.v. interactiekrachten bij invaart/uitvaart sluis:

T.a.v. gebruik sleepboten:

T.a.v. ruimte in de voorhaven:

T.a.v. snelheid tijdens de vaart:

T.a.v. gebruik ‘Qastor’:

41


6.4

42

Opgestelde criteria voor real-time simulaties

6.4.1 Inleiding Voor de beoordeling van resultaten van simulaties worden criteria gebruikt om de veiligheid van bepaalde combinaties van variant en tij/stroomconditie te kunnen beoordelen. Over het algemeen wordt er dan met een veiligheidsmarge van 30% op de manoeuvreerkrachten (combinatie roer/schroef, boegschroef, sleepboten) gewerkt. Ook de botssnelheden van het punt van het schip dat het eerst de drijframen raakt wordt beoordeeld om te bepalen welke combinaties van sluisvariant en omstandigheden nog veilig is. Daarna wordt aangegeven op welke wijze de vlotheid wordt beoordeeld in relatie tot de veiligheid. 6.4.2 Criteria voor besturingsmiddelen De mate van veiligheid wordt o.a. bepaald door het feit of tijdens een (deel van de) vaart de controlemiddelen (roer, schroef en sleepboten) maximaal gebruikt zijn voor een langere periode. In dat geval is er geen manoeuvreermarge over en wordt de vaart als onveilig gekwalificeerd, ondanks dat b.v. de baan plot van de vaart goede resultaten laat zien. De toegepaste criteria voor gebruik van machine, roer, en sleepboten zijn door MARIN ontwikkeld. De veiligheidsmarges, die overblijven bij het hanteren van deze criteria garanderen dat er in de praktijk voldoende reserve manoeuvreervermogen over is om gevaarlijke situaties te voorkomen of nog tot een goed einde te brengen. Deze criteria worden door MARIN al meer dan 10 jaar in soortgelijke studies toegepast en zijn algemeen geaccepteerd door nautische experts van klanten en door de bij deze studies betrokken loodsen. Schroef en roergebruik De analyse van controlemiddelen en de toegepaste criteria volgt uit de volgende beschouwing: Normaal gesproken zal, wanneer het schip de haven nadert, worden overgeschakeld van zeevermogen (Sea Full) naar manoeuvreervermogen. In praktijk betekent dit dat er minder vermogen beschikbaar is. Bij de beoordeling van de geanalyseerde parameters is aangenomen dat er genoeg vermogen over moet zijn om, in het geval van een onverwachte situatie of een noodgeval adequaat te kunnen reageren. Om die reden worden, tijdens de manoeuvres, halve kracht vooruit of halve kracht achteruit als maximale telegraafstanden geaccepteerd. Zodra de snelheid van het schip onder de 2 knopen is, wordt volle kracht vooruit of achteruit geaccepteerd voor een korte periode (minder dan 1 minuut). Onder de 2 knopen hebben de sleepboten de controle overgenomen, zodat het gebruik van motor en schroef dan minder kritisch is. De effectiviteit van het roer is direct afhankelijk van het gebruik van de schroef. Als het schroeftoerental toeneemt, verbetert de verhoogde watersnelheid in de schroefstraal de effectiviteit van het roer aanzienlijk. Voor het gebruik van het roer (roerhoek) zou een veiligheidsmarge beschikbaar moeten zijn in het geval van een onverwachte situatie of een noodgeval. Twintig graden roer wordt beschouwd als het maximum dat kan worden toegestaan. Omdat de effectiviteit van het roer sterk afhankelijk is van de telegraafstand, is dit criterium gekoppeld aan halve kracht vooruit.


43

Dit criterium is gebruikt om een veiligheidsparameter op te stellen, welke als volgt is gedefinieerd: Wanneer de schroef vooruit draait (n > 0): Veiligheidsparameter = δ * n * n/(δcrit * ncrit * ncrit) Wanneer de schroef achteruit draait (n < 0): Veiligheidsparameter = n * n/(ncrit * ncrit) Met: δ n δcrit ncrit

= roerhoek; = schroef toerental; = roercriterium (20°); = schroeftoerental criterium (halve kracht vooruit/achteruit)

Voor scheepssnelheden van meer dan twee knopen, zou het veiligheidscriterium tussen -1 en 1 moeten liggen. Wanneer het criterium meer dan twee minuten wordt overschreden, wordt de manoeuvre als onveilig beschouwd. De resultaten van schroefen roergebruik wordt gegeven bij de beoordeling per vaart (zie hoofdstuk 7). Om de bovenstaande veiligheidsparameter tussen de gestelde criteria van -1 en 1 te houden volgen bij elke telegraafstand maximale roerhoeken. Bij Harbour full is bij het containerschip bijvoorbeeld nog maar een roerhoek van 552/702 x 20 = 12,3 graden toegestaan om onder het criterium te blijven. Sleepbootgebruik Ook voor de sleepboten wordt een veiligheidsmarge van 30% gehanteerd. Dit houdt in dat de gemiddelde sleepbootkrachten op een bepaald deel van de manoeuvre voor voor- of achterboten, niet langdurig (langer dan 2 minuten) boven de 70% van de totaal beschikbare sleepbootkracht mag komen. Voor de bij deze studie gebruikte ASD sleepboten met een maximale bollard pull van 60 ton geldt een limiet van 70% = 42 ton per boot. Voor de ASD sleepboten met een maximale bollard pull van 70 ton geldt een limiet van 70% = 49 ton per boot. Bij de vaarten waarbij één voorboot en twee achterboten worden gebruikt, wordt de totaal gebruikte sleepbootkracht op het achterschip geanalyseerd en getoetst aan het criterium. Er wordt dus getoetst op de gemiddeld gebruikte kracht van de twee achterboten samen. Als één achterboot bijvoorbeeld over het criterium gaat en de andere achterboot is nauwelijks gebruikt voldoen de twee achterboot samen wel aan het criterium en wordt het gebruik van de achterboot samen als veilig beoordeeld. 6.4.3 Criteria voor botssnelheden Na de invaart van de sluis zal de loods het schip in principe gecontroleerd laten landen op de drijframen. Hierbij wordt een dwarssnelheid van maximaal 0,1 kn als veilig beschouwd (ter plaatse van het eerste raakpunt van het schip met het drijfraam). Boven deze dwarssnelheid kan er schade worden verwacht aan de drijframen. Als de krachten op de boeg van het schip te groot worden voor de voorboot zal het schip minder gecontroleerd landen met een hogere dwarssnelheid.


44

Omdat de botssnelheid een belangrijke parameter is voor de veiligheid en schade is voor elke run de dwarssnelheid vlak voor de eerste aanraking met de drijframen bepaald. Tevens is uit het verloop van de giersnelheid van het schip en de optredende krachten bepaald of de landing op de drijframen gecontroleerd was. Voor de giersnelheid is geen criterium gegeven maar bij het plotseling oplopen van de giersnelheid en niet meer merkbaar afnemen door acties van de voorsleepboot is een landing ongecontroleerd. Dit kan worden veroorzaakt door het plotseling oplopen van de sluiskrachten. Dit wordt dan bevestigd door een te hoge botssnelheid in de voorkomende gevallen. 6.4.4 Benodigde ruimte De beoordeling van de benodigde ruimte is voor dit onderzoek gebaseerd op de positie en het ruimtebeslag bij de invaart van de haven en het ruimtebeslag bij het oplijnen voor de sluis. Is het ruimtebeslag minder dan 30% van de beschikbare breedte dan is het ruim voldoende. Tussen 30% en 70% van de beschikbare breedte is net voldoende. Boven de 70% van de beschikbare breedte of als het schip de teen van het talud overschrijdt, is de beoordeling “onvoldoende”. 6.4.5 Beoordeling ‘vlotheid’ De ‘vlotheid’ van de manoeuvres wordt beoordeeld aan de hand van de min of meer constante snelheid tijdens de invaart van de haven, de lengte van afstoppen en de min of meer constante snelheid die het schip heeft, nadat de boeg de ingang veilig is gepasseerd. De startposities in de scenario’s waren zodanig dat een run in ca. 25 minuten uitgevoerd kon worden. Als hier sterk van afgeweken is, is dit in de waardering van de vlotheid tot uitdrukking gebracht.


7 7.1

45

RESULTATEN VAN DE REAL-TIME SIMULATIES Inleiding

De resultaten van de simulaties zijn geanalyseerd met behulp van de door de loodsen en instructeur gegeven beoordeling en op grond van een analyse van de numerieke resultaten, zoals verloop van de vaarsnelheid, controleerbaarheid van de manoeuvre (gebruik roer/schroef en sleepboten) en het optreden van de sluiskrachten en de landing op de drijframen. De beoordeling is per vaart uitgevoerd, waarna deze per serie zijn samengevat. Tabel 7-1 geeft een voorbeeld van een beoordelingstabel voor de familiarisatieruns.

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Sluis nadering

Invaart/uitvaart sluis

Veiligheidsindex

Sleepboten

Botssnelheden

Ruimtegebruik

Vlotheid

Totaal

5 5 5 5 3 5

5 5 5 5 3 5

5 5 5 3 3 3 2 3

1 2 3 1 1 1 1 1

5 5 5 5 4 3

5 5 5 5 4 4 3 4

5 5 4 5 4 4 3 5

1 2 3 1 1 1 1 1

Controleerbaarheid

10

Algemene indruk

9

Na optimalisatie

8

Instructeur

7

Wind

6

starttijd

Invaart vanaf zee Invaart vanaf kanaal Invaart vanaf kanaal Invaart vanaf zee Invaart vanaf zee Invaart vanaf kanaal Invaart vanaf zee Invaart vanaf zee

5

Stroom

Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2

4

Schip

2 3 4 5 21 22 33 34

3

Manoeuvre

Lay-out

2

Run

1

Voorbeeld beoordelingstabel Familiarisatie runs

Invaart/uitvaart

Tabel 7-1

Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Tij afh. bulkcarrier (ballast) Tij afh. bulkcarrier (ballast) Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Containerschip Containerschip Tij onafh. bulkcarrier (geladen) Tij onafh. bulkcarrier (geladen)

Stil van hoog Stil van hoog Stil van hoog Stil van hoog Maximale vloed Maximale vloed

17:20 16:20 16:20 17:20 17:20 17:20 15:00 15:00

ZW 4 ZW 4 ZW 4 ZW 4 ZW 4 ZW 4 ZW 4 NW 4

3 3 3 3 3 3 3 3

5 5 5 5 5 5 3 3

1 5 5 1 5 5 3 1

5 5 5 5 5 5 3 3

1

1 5 5 3 3

5

De tabel bevat de volgende resultaten: • Kolom 1: Runnummer; • Kolom 2: Lay-out; • Kolom 3: Manoeuvre; • Kolom 4: Schip; • Kolom 5 en 6: Tij/stroomconditie (16:20 is hoog water); • Kolom 7: Windconditie: • Kolom 8 en 9: Beoordeling door instructeur: Algemene indruk (kolom 8) van de gehele vaart 8 en effect van verbeteringsmaatregelen (kolom 9); • Beoordeling door de loods 9: o Kolom 10: Algemene indruk van de gehele vaart (schaal: 1 = onveilig, 5 = veilig); o Kolom 11: Controleerbaarheid van het schip (schaal: 1 = niet controleerbaar, 5 = goed controleerbaar); o Kolom 12: Invaart/uitvaart van de voorhaven (schaal: 1 = onveilig, 5 = veilig); o Kolom 13: Nadering van de sluis (schaal: 1 = onveilig, 5 = veilig); o Kolom 14: invaart/uitvaart van de sluis (schaal: 1 = onveilig, 5 = veilig);; • Numerieke analyse: 8

Aanvullend commentaar op de beoordeling per vaart door de instructeur is verwerkt in de bespreking van de resultaten. 9 Voor de beoordeling door loodsen en instructeur worden geen harde criteria gegeven; de beoordeling is gebaseerd op de ervaring van de loodsen en gerelateerd aan in de praktijk voorkomende situaties.


46

Kolom 15: Veiligheidsindex gebruik roer/schroef (zie paragraaf 6.4.2); Kolom 16: Numerieke score van sleepkracht van de sleepboten (zie paragraaf 6.4.2); o Kolom 17: Dwarssnelheid vlak voor eerste botsing/landing op drijfraam (zie paragraaf 6.4.3); o Kolom 18: Ruimtegebruik (zie paragraaf 6.4.4); o Kolom 19: Vaarsnelheid (zie paragraaf 6.4.5); Kolom 20: Totaal score (minimum van de score op de andere aspecten). o o

•

Wanneer een aspect niet van toepassing is, is het betreffende veld open gelaten. Bijvoorbeeld in run 33 en 34 is de run gestopt voordat de sluis ingevaren werd. Bij de vaarten met gecombineerde bruggen is een extra regel toegevoegd met de score van het tweede schip. In de volgende hoofdstukken worden per serie de verschillen tussen de diverse scenario’s besproken. De effecten van het verschil tussen de varianten worden geanalyseerd met behulp van de in de bovenstaande tabel gegeven resultaten. Serie 1: Serie 2: Serie 3: Serie 4: Serie 5: Serie 6: Serie 7:

7.2

Simulaties van relevante condities voor variant 2 voor de tijafhankelijke bulkcarrier; Scan van andere twee varianten door herhaling van kritische condities uit serie 1; Simulaties voor variant 2, waarbij andere aspecten worden bekeken zoals het containerschip en tijonafhankelijke vaart; Uitvaart richting kanaal; Confirmatie runs; herhaling van kritische condities uit eerdere series; Manoeuvres naar de Westsluis: Simulaties met gecombineerde bruggen.

Resultaten Serie 1

De resultaten voor serie 1 staan samengevat in Tabel 7-2. Het betreft invaarten van de voorhaven en de sluis in variant 2 met een verdiepte buitenvoorhaven. De vaarten worden door de loodsen over het algemeen als onveilig beoordeeld. De havenmond wordt met schepen van 366 m als zeer krap en onveilig ervaren. Dit komt ook duidelijk tot uitdrukking in de algemene indruk en de beoordeling van de ruimte bij de invaart van de haven. Opvallend is dat het ruimtegebruik in de haveningang beperkt is en het schip in het midden van de haveningang passeert. Wel is de snelheid bij het invaren relatief hoog (invaarstrategie) en is het nodig om de sleepboten enige tijd (ca. 5 minuten) vol achteruit te laten trekken om het schip op tijd de snelheid te laten verminderen voor het oplijnen en invaren van de sluis. In de numeriek beoordeling krijgt het sleepbootgebruik dan ook een lage score. Op zich is de ruimte in de haveningang voldoende om bij stil van hoog met de tijafhankelijke bulkcarrier de buitenvoorhaven op te komen varen, maar er blijft geen ruimte over om te anticiperen op ander verkeer. Als er rekening gehouden moet worden met ander verkeer (en meestal zal dat zo zijn), dan is een ruimere haveningang noodzakelijk.


8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Instructeur

Na optimalisatie

Algemene indruk

Controleerbaarheid

Invaart/uitvaart

Sluis nadering


Veiligheidsindex

Sleepboten

Botssnelheden

Ruimtegebruik

Vlotheid

Totaal

Stil van hoog Stil van hoog Stil van hoog Stil van hoog Stil van hoog Stil van hoog Stil van hoog Stil van hoog -

7

Wind

Invaart vanaf zee Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Invaart vanaf zee Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Invaart vanaf zee Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Invaart vanaf zee Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Invaart vanaf zee Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Invaart vanaf zee Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Invaart vanuit de Put Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Invaart vanuit de Put Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Invaart vanaf kanaal Tij afh. bulkcarrier (ballast) Invaart vanaf kanaal Tij afh. bulkcarrier (ballast)

5

starttijd

Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2

4

Stroom

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

3

Schip

Lay-out

2

Run

1

Resultaten van serie 1

Manoeuvre

Tabel 7-2

47

6

17:20 17:20 17:20 17:20 17:20 17:20 17:20 17:20 16:20 16:20

ZW 6 E6 NW 6 ZW 6 E6 NW 6 ZW 6 E6 ZW 6 E6

3 3 3 3 1 3 3 3 1 3

5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

1 1 1 1 1 1 1 1 1 3

5 3 5 5 3 5 5 5 3 3

5 5 3 5 3 5 5 5 3 3

3 3 3 5 1 5 3 3 1 3

5 5 4 5 4 4 3 4 5 5

3 3 1 4 1 1 3 3 1 1

5 4 5 5 2 5 5 5 5 4

5 5 5 5 2 5 4 5 5 5

5 4 4 5 2 5 5 5 4 5

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

Bij het invaren van de sluis worden weinig zuigingskrachten ervaren (de zuigingskrachten variëren van 10 to 15 ton). Dit komt aan de ene kant doordat de zuigingskrachten relatief laag zijn door de symmetrische vorm van de verdieping in de aanloop naar de sluis en de relatief grote afstand tot het talud. Aan de andere kant is het effect van de zuiging beperkt ten opzichte van het effect van de neer bij de ingang van de kolk. Deze veroorzaakt een dwarsstroom van ca. 0,2 m/s die de boeg van het schip naar stuurboord verzet net voor het invaren van de kolk. Met wind van stuurboord is het moeilijk om te bepalen aan welke zijde de duwboot moet assisteren. Wind van bakboord versterkt juist het effect van de neer, wat in het geval van run 10 resulteert in een harde landing op het westelijk havenhoofd. Eenmaal bekend met de neer kan men er op anticiperen, maar het effect blijft een hoge mate van onvoorspelbaarheid houden en vormt daarmee een risicofactor bij het invaren van de sluis. Maatregelen die de situatie sterk kunnen verbeteren zijn: • Reduceren van de neer vlak voor de ingang van de kolk; • Inzet van meer sleepbootcapaciteit. Gezien de langdurige inzet van de achterboten op vol vermogen bij het afstoppen van het schip in de voorhaven, worden twee ASD boten of sleepboten met vergelijkbare capaciteiten met 75 ton BP aanbevolen; • Verbreden van de haveningang. Tenslotte wordt opgemerkt dat voor het oplijnen en invaren van de kolk met een dergelijk groot schip een ECDIS met een “lock approach” mode een noodzaak is. Invaren vanaf de kanaalzijde is wat de ruimte betreft geen probleem, maar het schip is door de lage snelheid en de beperkte sleepbootcapaciteit slecht beheersbaar bij harde wind. Het gevolg is een onrustige manoeuvre. In dit geval is een extra sleepboot in de zij nodig.


7.3

48

Resultaten Serie 2

Een aantal invaarten uit serie 1 onder kritische condities zijn herhaald voor de varianten 1 en 3. In eerste instantie zijn vier runs met variant 1 en één run met variant 3 uitgevoerd. Doordat in beide gevallen de ruimte in de haveningang groter is, komt men met een iets ruimere bocht de haven op en is de snelheidsafbouw op de rivier al groter. Hierdoor is er minder sleepbootkracht nodig om in de haven snelheid te verminderen. Dit komt duidelijk tot uitdrukking in de algemene waardering en de waardering van de inzet van de sleepboten.

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Invaart/uitvaart

Veiligheidsindex

Sleepboten

Botssnelheden

Ruimtegebruik

Vlotheid

Totaal

17:20 17:20 17:20 16:20 17:20 16:50 16:50 17:45 16:15 15:45 16:00 16:00

N6 E6 ZW 6 ZW 6 E6 ZW 6 E6 E6 ZW 6 ZW 6 ZW 6 ZW 6

5 5 5 5 3 3 3 3 3 3 3 4

4 5 5 5 5 5 5 3 3 4 4 5

4 4 4 4 1 3 1 1 1 1 1 1

4 5 4 5 5 4 3 5 4 5 5 5

5 5 4 5 5 5 5 5 5 5 5 4

5 5 5 5 5 5 4 5 5 5 5 4

4 4 4 4 1 3 1 1 1 1 1 1


11

Sluis nadering

10

Controleerbaarheid

9

Algemene indruk

6

Na optimalisatie

Stil van hoog Stil van hoog Stil van hoog Stil van hoog Stil van hoog Stil van hoog

8

Instructeur

Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Tij afh. bulkcarrier (ballast) Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Tij afh. bulkcarrier (deels geladen)

7

Wind

Invaart vanaf zee Invaart vanaf zee Invaart vanaf zee Invaart vanaf kanaal Invaart vanaf zee Invaart vanaf zee Invaart vanaf zee Invaart vanaf zee Invaart vanaf zee Invaart vanaf zee Invaart vanaf zee Invaart vanaf zee

5

starttijd

Variant 1 Variant 1 Variant 1 Variant 1 Variant 3 Variant 3 Variant 3 Variant 3 Variant 3 Variant 3 Variant 3 Variant 3

4

Schip

16 17 18 19 20 52 53 56 57 58 61 62

3

Manoeuvre

Lay-out

2

Run

1


Stroom

Tabel 7-3

5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

5 5 5 5

5 5 5 5

5 5 5

5 5 5 5

5 5 5 5

5 5 5 5 3 3 5

5 4 5 5 3 3 5

5 5 5 5 5 5 5

5 4 5 5 3 3 5

5 4 5 5 3 5

Bij variant 1 werd wel aangetekend dat een lay-out, waarbij alleen de toegang naar de nieuwe sluis verdiept wordt, onvoldoende ruimte biedt voor twee grote bulkcarriers om elkaar in de voorhaven te passeren. Omdat de voorhaven aan de Westzijde in variant 1 niet verdiept wordt, is er wel voldoende ruimte voor het enkele schip, maar blijft er onvoldoende ruimte over voor de grote bulkcarriers om elkaar in de voorhaven te passeren en is er ook onvoldoende ruimte om tijonafhankelijk met een schip met 12,5 m diepgang de haven op te komen (zie runs met tijonafhankelijke vaart voor variant 3 in serie 3). Om deze reden is variant 1 niet verder onderzocht. Verder herhalen van invaarten in variant 3 met de grootste bulkcarrier op stil van hoog was weinig zinvol. Er is voldoende ruimte beschikbaar. In plaats daarvan werden een aantal runs opgenomen met invaren met de tijafhankelijke bulkcarrier in variant 3 een half uur na hoog water, wanneer er nog een kleine vloedstroom staat (run 52 en 53). Men komt in die situatie wel weer met een hogere snelheid de haven op, waardoor meer inzet van de achtersleepboten noodzakelijk is. In dit geval geldt dan ook dat inzet van meer sleepbootcapaciteit overwogen kan worden. De runs in deze serie zijn aangevuld met een serie vaarten in variant 3 met de tijafhankelijke bulkcarrier om een indruk te krijgen van de stroompoort. Met de beschikbare breedte in de haveningang in variant 3 lijkt een stroompoort van 2 kt vloedstroom tot 0.75 kt ebstroom haalbaar onder voorwaarde: (a) training van loodsen; (b) ASD of vergelijkbare sleepboten achter met voldoende capaciteit (75 t BP aanbevolen). Hierbij moet opgemerkt worden dat:


•

•

7.4

49

bij het bepalen van de stroompoort de ontwikkeling van de stroom in de tijd relevant is. Bij invaren vanaf zee met een ebstroom weet je dat, bij vertraging, de ebstroom alleen maar sterker wordt. Bij het bepalen van de grens voor de ebstroom is daar rekening mee gehouden; de stroompoort gebaseerd is op een beperkt aantal vaarten in een springtijconditie. Voor het formeel vaststellen van een stroompoort is een uitgebreider onderzoek nodig.

Resultaten Serie 3

7.4.1 Vaarten met het containerschip Tabel 7-4 geeft de resultaten van de vaarten met het containerschip (run 23, 24, 25 en 26). Bij deze vaarten werden over het algemeen weinig interactiekrachten ervaren. Er zijn weinig vaarten met het containerschip gedaan, omdat er geen maatgevende situaties werden gevonden, behalve dat de vier sleepboten onvoldoende vermogen hebben om het schip bij ZW 6 en E 6 te controleren. Voor de resterende runs met het containerschip is de windsnelheid verlaagd naar Bft 5, maar ook in dat geval was de sleepbootcapaciteit nog marginaal. Meer vaarten zou geen extra informatie opleveren voor de beoordeling van de sluisvarianten. 7.4.2 Tijonafhankelijke in- en uitvaart Een serie vaarten zijn uitgevoerd om de geschiktheid van variant 2 met een verdiepte voorhaven voor tijonafhankelijke vaart met een bulkcarrier met een diepgang van 12,5 m te onderzoeken. Invaren vanaf zee met een maximale ebstroom (run 28) is in de beoordeling van de loodsen goed uitvoerbaar. De numeriek analyse geeft echter aan dat de veiligheidsindex aan de grens zit. Ruimte voor verbetering is er alleen als bij het opvaren van de haven al gebruik gemaakt kan worden van sleepboten (ASD of vergelijkbaar).. Veiligheid van invaren vanaf zee met een maximale vloedstroom is twijfelachtig. De giersnelheid kan alleen onder controle gehouden worden met de achterboten. Een veilige uitvoering van de manoeuvre is daarbij alleen mogelijk door volledig te vertrouwen op de achtersleepboten. De stroomgradiënt in de havenmond ligt zuidelijker dan de loodsen uit de praktijk kennen. Uitvarend naar zee met een maximale vloedstroom (run 31, 35 en 38) is alleen goed uitvoerbaar als een achterboot gebruikt wordt om de bakboord zwaai te helpen. Uitvarend naar Antwerpen met een maximale ebstroom is niet uitvoerbaar in deze layout. Het schip kan nooit voldoende draai opbouwen om op een goede manier op de rivier te komen en er is te weinig ruimte om al in de havenmond een voldoende kleine hoek met de stroom te hebben. De conclusie is dat tijonafhankelijke in- en uitvaart bij maximale stroom in combinatie met de huidige havenmond ongewenst is. Op grond van de spreiding van de vaarbanen in de havenmond is de conclusie dat om veilig tijonafhankelijk de haven te kunnen in- en uitvaren een bredere havenmond nodig is. Verruimen van de haveningang is ook noodzakelijk omdat vertrouwen op het gebruik van de sleepboten bij de in- en uitvaart van de haven voor de loodsen niet acceptabel is. Verruimen naar de westzijde heeft de voorkeur.


12

13

14

15

16

17

18

19

20

Invaart/uitvaart

Veiligheidsindex

Sleepboten

Botssnelheden

Ruimtegebruik

Vlotheid

Totaal

4 3 3 5 2 3 3 2 3 4 2 1 5 3

1 3 1 3 1 4 5 4 2 3 1 5 3 2

3 4 3 4

3 4 3 4 4 5 5 3 4 3 5 1 5 3

3 5 5 5 4 4 5 4 5 5 4 4 5 4

1 3 1 3 1 3 3 2 2 1 1 1 3 2

Stil van hoog Stil van hoog Maximale vloed Maximale eb Maximale vloed Maximale vloed Maximale vloed Maximale vloed Maximale vloed Maximale eb Stil van hoog Stil van hoog

17:20 17:20 16:20 16:20 15:00 20:00 15:00 15:00 15:00 15:00 15:00 20:00 16:50 16:50

ZW 6 NW 5 ZW 5 NW 5 ZW 6 E6 ZW 6 NW 6 ZW 6 NW 6 E6 E6 ZW 6 E6

3 3 3 3 3 5 5 3 3 1 5 1 5 3

5 5 5 5 5 5 5 3 3 3 5 5 5 5

3 5 3 5 3 5 3 3 3 3 3 1 5 3

3 5 1 5 3 5 5 5 3 3 5 1 5 3

5 5

3 5 5 3 3 3 1 3 3


11

Sluis nadering

10

Controleerbaarheid

9

Algemene indruk

8

Na optimalisatie

7

Instructeur

6

Wind

Invaart vanaf zee Containerschip Invaart vanaf zee Containerschip Invaart vanaf kanaal Containerschip Invaart vanaf kanaal Containerschip Invaart vanaf zee Tij onafh. bulkcarrier (geladen) Invaart vanaf zee Tij onafh. bulkcarrier (geladen) Uitvarend naar zee Tij onafh. bulkcarrier (geladen) Uitvarend naar zee Tij onafh. bulkcarrier (geladen) Invaart vanaf zee Tij onafh. bulkcarrier (geladen) Invaart vanaf zee Tij onafh. bulkcarrier (geladen) Uitvarend naar zee Tij onafh. bulkcarrier (geladen) Uitvarend naar Antwer Tij onafh. bulkcarrier (geladen) Invaart vanaf zee Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Invaart vanuit de Put Tij afh. bulkcarrier (deels geladen)

5

starttijd

Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2 Variant 2

4

Stroom

23 24 25 26 27 28 31 35 36 37 38 39 41 42

3

Schip

Lay-out

2

Run

1


Manoeuvre

Tabel 7-4

50

3 5 3 5

1 3 3 5

5 5

5

5 5 5

5 5

5 5

5 5

5 5

7.4.3 Effecten van zout/zoet uitwisseling Twee runs (41 en 42) zijn uitgevoerd om de effecten van zoet/zout uitwisseling te evalueren. Hiervoor is voor variant 2 een stroomveld gemaakt inclusief een uitstroom uit de sluis. De resultaten van de simulaties staan samengevat in Tabel 7-4. De invaart van de haven is niet anders dan in serie 1. Invaren van de kolk is door de uitstroom van de kolk onrustig, maar wel controleerbaar. De verwachting is dat dit in de nadere twee varianten niet veel anders zal zijn. Overigens was in deze vaarten wel het effect van training en gewenning merkbaar bij het invaren van de haven in vergelijking de vaarten uit serie 1. De score op algemene indruk was dan ook duidelijk hoger dan bij de vaarten uit serie 1. Ook in deze vaarten is verbetering mogelijk met extra sleepbootcapaciteit achter.

Resultaten Serie 4

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20


Veiligheidsindex

Sleepboten

Botssnelheden

Ruimtegebruik

Vlotheid

Totaal

Stroom

9

Sluis nadering

Schip

8

Invaart/uitvaart

Manoeuvre

40 Variant 2 Uitvarend naar kanaal Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) 43 Variant 1 Uitvarend naar kanaal Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) -

7

Controleerbaarheid

5

Algemene indruk

4

Na optimalisatie

3

Instructeur

2

Wind

1

Lay-out


Run

Tabel 7-5

starttijd

7.5

6

16:20 16:20

ZW 6 ZW 6

5 5

5 5

5 5

5 5

5 5

5 5

4 3

5 5

3 5

3 3

Uitvaren naar het kanaal met voldoende sleepbootvermogen is in variant 2 (run 40) geen probleem. Aangezien variant 3 aan de kanaalzijde gelijk is aan variant 2, kunnen we concluderen dat uitvaren naar het kanaal in variant 3 geen probleem zal zijn. Variant 2 en 3 hebben een verdraaiing van de kolkas t.o.v. de Westsluis van 5°. Variant 1 wijkt hier met een verdraaiing van 3° van af. Run 43 laat zien dat ook uitvaren naar het


51

kanaal in variant 1 geen probleem is, mits er voldoende sleepbootcapaciteit beschikbaar is (tenminste 2 keer 60 ton BP achter en 70 ton BP voor). Vergelijking van run 40 en 43 laat geen significante verschillen zien tussen 3° verdraaiing van de kolkas en 5° verdraaiing.

Tij onafhankelijke vaart in variant 3

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Veiligheidsindex

Sleepboten

Botssnelheden

Ruimtegebruik

Vlotheid

Totaal

3 3 3 2 1 4 4 4

3 4 4 5 1 3 2 3

5 5

5 5 5 5 1 4 5 5

5 4 4 5 4 4 5 5

3 3 3 2 1 3 2 3

Maximale vloed Maximale eb Maximale vloed Maximale vloed Maximale eb Maximale eb Stil van hoog Stil van hoog

15:00 20:00 15:00 15:00 20:00 20:00 17:20 17:20

ZW 6 E6 NW 6 E6 E6 E6 ZW 6 E6

5 5 5 5 1 5 3 3

5 5 5 5 5 5 5 5

5 5 5 5 1 5 5 5

5 5 5 5 3 5 5 4

5 5 5 5 1 5 5 5


10

Sluis nadering

9

Invaart/uitvaart

8

Controleerbaarheid

7

Algemene indruk

6

Na optimalisatie

Invaart vanaf zee Tij onafh. bulkcarrier (geladen) Invaart vanaf zee Tij onafh. bulkcarrier (geladen) Uitvarend naar zee Tij onafh. bulkcarrier (geladen) Uitvarend naar zee Tij onafh. bulkcarrier (geladen) Uitvarend naar Antwer Tij onafh. bulkcarrier (geladen) Uitvarend naar Antwer Tij onafh. bulkcarrier (geladen) Invaart vanuit de Put Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Invaart vanuit de Put Tij afh. bulkcarrier (deels geladen)

5

Instructeur

Variant 3 Variant 3 Variant 3 Variant 3 Variant 3 Variant 3 Variant 2 Variant 2

4

Wind

45 46 47 48 49 50 51 54

3

Schip

Lay-out

2

Run

1


Manoeuvre

Tabel 7-6

starttijd

7.6.1

Resultaten Serie 5

Stroom

7.6

5 5

5 5

5

5

5 5 5

5 5 4

Op basis van de runs in serie 2 is geconcludeerd dat om veilig tijonafhankelijk de haven te kunnen in- en uitvaren een bredere havenmond nodig is. Om dit te onderbouwen is een serie runs uitgevoerd met de tij onafhankelijke bulkcarrier in variant 3 onder maximale stroom condities. De runs laten een groot verschil zien met de vergelijkbare runs in variant 2. Zowel van de invaarten als de uitvaarten van/naar zee wordt beoordeeld dat ze veilig uitvoerbaar zijn. Weliswaar wordt in run 48 de veiligheidsindex overschreden, maar is in dat geval voldoende sleepbootcapaciteit beschikbaar om dit te compenseren. Geconcludeerd wordt dat verruiming naar de westzijde conform variant 3 voldoende is. Run 50 laat zien dat, als de voorhaven en de haveningang voldoende ruimte biedt om manoeuvrerend naar een goede uitgangspositie en voldoende gebekt bij havenmond te komen, uitvaren naar Antwerpen met een maximale ebstroom ook veilig uitvoerbaar is. Wel zijn dan afspraken nodig met overige vaart in de voorhaven, maar omdat de vaart gering is en het schip onder controle, moet dit geen probleem zijn. Wel wordt aanbevolen om dan ook aan de oostelijke kant de haveningang te verruimen, zoals dat nu in variant 3 in de simulator is toegepast. 7.6.2 Invaren vanuit de Put in variant 2 Run 51 en 53 zijn uitgevoerd als confirmatie van de vergelijkbare runs (12 en 13) uit serie 1. De loodsen zijn nu gewend om te anticiperen op de neer in de voorhaven. De invaart van de haven zelf is geen probleem. Oplijnen voor de sluis lukt met zuidwesten wind zonder sleepboot in de zij door gebruik te maken van de neer om de wind te compenseren. Op zich is de run veilig, maar de onvoorspelbaarheid van de neer brengt wel een risico met zich mee. Bij oostenwind is een sleepboot in de zij nodig naast de twee boten achter en de voorboot.


52

Maatregelen die de situatie veilig kunnen maken zijn: • Reduceren van de neer vlak voor de ingang van de kolk; • Inzet van meer sleepbootcapaciteit (tenminste twee ASD of vergelijkbare sleepboten met 75 ton BP achter).

7.7

Resultaten Serie 6

Tijdens de bouwfase blijven in het huidige ontwerp de tijdelijke constructies buiten de bestaande palen en leveren daarmee geen beperking van de manoeuvreerruimte op. In plaats daarvan richtte het onderzoek zich daarom op de omstandigheden in de eindsituatie, zoals het ontstaan van een neer vlak voor de kolk ingang in twee van de drie varianten.

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Na optimalisatie

Algemene indruk

Controleerbaarheid

Invaart/uitvaart

Sluis nadering


Veiligheidsindex

Sleepboten

Botssnelheden

Ruimtegebruik

Vlotheid

Totaal

Panama III Panama III

7

Instructeur

Manoeuvre

5

Wind

Lay-out

55 Variant 3 Invaart vanaf zee 59 Variant 3 Invaart vanaf zee

4

starttijd

3

Stroom

2


Schip

1

Run

Tabel 7-7

6

16:50 16:50

ZW 3 E3

4 4

5 5

5 5

5 5

5 5

5 5

5 5

4 3

4 4

5

5 5

5 5

4 3

Er zijn twee runs uitgevoerd varend met een Panamax bulkcarrier (250x32.2x12.3) naar de Westsluis. De resultaten staan samengevat in Tabel 7-7. De manoeuvre is uitvoerbaar, maar door de neer in de voorhaven onrustig. Effect van de neer is moeilijk in te schatten en het effect is afhankelijk van positionering voor oplijnen. Dit maakt de manoeuvre moeilijk voorspelbaar. Het is zeer gewenst dat er maatregelen genomen worden om de neer aan de noordzijde van de haven te houden om de situatie te verbeteren.

7.8

Resultaten Serie 7

De volgende scenario’s zijn gevaren: 1. Uitvaart met maatgevende schepen 366x49m rond stil van hoog uit nieuwe zeesluis richting Westerschelde direct gevolgd door invaart vanaf de Westerschelde naar de nieuwe zeesluis waarbij de schepen elkaar in de voorhaven passeren (runs 66, 67 en 68); 2. Uitvaart uit nieuwe zeesluis richting Westerschelde direct gevolgd door invaart vanaf de Westerschelde naar nieuwe zeesluis waarbij de schepen elkaar in de voorhaven passeren. Beide schepen met een diepgang van 12,5m. zowel bij maximale vloed als maximale eb stroom (runs 69, 70, 71, 72, 73 en 74); 3. Invaart vanuit kanaal naar nieuwe zeesluis met bulkcarrier 366x49m in ballast. Uitvaart vanuit Westsluis naar kanaal met bulkcarrier 265x32,2m (runs 75, 76, 77 en 78); 4. Twee schepen die vlak achter elkaar vanuit de Westerschelde binnen varen. Eerste schip 366x49x14,5m richting nieuwe zeesluis en het tweede schip 250x32,2x12,2m richting Westsluis. Tweede schip naar beoordeling van de loods zo dicht mogelijk achter eerste schip (runs 79, 80 en 81).


53

Tabel 7-8 bevat de evaluatie van de runs door de instructeur en de loodsen. De numerieke analyse van deze vaarten vindt later plaats en wordt in de definitieve versie van het rapport verwerkt. De belangrijkste observaties van de simulaties met de gecombineerde bruggen staan hieronder. Runs 66, 67 en 68 Hoewel de loodsen voor aanvang van de runs 66 en 67 zeiden elkaar niet in de havenmond te zullen ontmoeten, gebeurde dat toch en dit bleek geen probleem. Desgevraagd gaf de loods van vertrekkend schip aan geen last te hebben van de palen van de wachtplaats. In run 68 is bewust met de uitvaart in de voorhaven gewacht. De invaart ging nu gelijk in de sluisas en liet daardoor wel erg weinig ruimte voor de uitvaart over. Dit is met de loodsen besproken en de conclusie was dat de invaart wat westelijker had kunnen aanhouden, waardoor de uitvaart wat meer ruimte had. Het maken van heldere passeerafspraken is noodzakelijk.


9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Invaart/uitvaart

Sluis nadering


Veiligheidsindex

Sleepboten

Botssnelheden

Ruimtegebruik

Vlotheid

Totaal

4 2 4 3 4 5 3 3 3 4 3 3 3 4 3 2 3 3 5 5 5 5 5 5 3 5 4 4 5 3 5 5

4 5 3 5 1 2 4 5 4 3 4 5 4 4 5 3 5 5 5 3 4 3 3 3 4 3 1 4 3 4 3 5

5

5 4 5 4 3 3 3 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4 4 4 4 3 3 3 3 5 5 5 5 5 5

5 5 5 5 5 3 2 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4 5 5 5 5 5 5 5

Controleerbaarheid

8

Algemene indruk

Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Tij afh. bulkcarrier (ballast) Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Tij afh. bulkcarrier (ballast) Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Tij afh. bulkcarrier (ballast) Tij onafh. bulkcarrier (inv.) Tij onafh. bulkcarrier (uitv.) Tij onafh. bulkcarrier (inv.) Tij onafh. bulkcarrier (uitv.) Tij onafh. bulkcarrier (inv.) Tij onafh. bulkcarrier (uitv.) Tij onafh. bulkcarrier (inv.) Tij onafh. bulkcarrier (uitv.) Tij onafh. bulkcarrier (inv.) Tij onafh. bulkcarrier (uitv.) Tij onafh. bulkcarrier (inv.) Tij onafh. bulkcarrier (uitv.) Panama III (opv.) Tij afh. bulkcarrier (geladen) (afv.) Panama III (opv.) Tij afh. bulkcarrier (ballast) (afv.) Panama III (opv.) Tij afh. bulkcarrier (ballast) (afv.) Panama III (opv.) Tij afh. bulkcarrier (ballast) (afv.) Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Panama III Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Panama III Tij afh. bulkcarrier (deels geladen) Panama III

7

Na optimalisatie

66 Variant 3 Invaart vanaf zee Uitvarend naar zee 67 Variant 3 Invaart vanaf zee Uitvarend naar zee 68 Variant 3 Invaart vanaf zee Uitvarend naar zee 69 Variant 3 Invaart vanaf zee Uitvarend naar zee 70 Variant 3 Invaart vanaf zee Uitvarend naar zee 71 Variant 3 Invaart vanaf zee Uitvarend naar zee 72 Variant 3 Invaart vanaf zee Uitvarend naar zee 73 Variant 3 Invaart vanaf zee Uitvarend naar zee 74 Variant 3 Invaart vanaf zee Uitvarend naar zee 75 Variant 2 Uitvarend naar kanaal Invaart vanaf kanaal 76 Variant 2 Uitvarend naar kanaal Invaart vanaf kanaal 77 Variant 2 Uitvarend naar kanaal Invaart vanaf kanaal 78 Variant 2 Uitvarend naar kanaal Invaart vanaf kanaal 79 Variant 3 Invaart vanaf zee (beide schepen) 80 Variant 3 Invaart vanaf zee (beide schepen) 81 Variant 3 Invaart vanaf zee (beide schepen)

6

Instructeur

Manoeuvre

5

Wind

Lay-out

4

starttijd

3

Stil van hoog

16:50

ZW 6

5

5

Stil van hoog

16:50

E6

5

5

Stil van hoog

16:50

ZW 6

3

5

Maximale vloed

15:00

ZW 6

1

5

5 5 5 5 3 5 3 5 5 5 1 5 5 5 5 5 5 3 3 5 3 3 1 3 3 1 5 3 5 5 5 5

5 5 5 5 5 5 3 5 5 5 3 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 3 5 5 3 5 5 5 5 5 5 5

Stroom

2


Schip

1

Run

Tabel 7-8

54

Maximale Eb

20:00

ZW 6

5

5

Maximale vloed

15:00

E6

5

5

Maximale Eb

20:00

E6

5

5

Maximale vloed

15:00

ZW 6

5

5

Maximale vloed

15:00

ZW 6

4

5

-

16:20

ZW 6

4

5

-

16:20 16:20 16:20

ZW 6 E6 E6

4 1 3

5 5 5

Stil van hoog

16:50

W6

4

5

Stil van hoog

16:50

W6

4

5

Stil van hoog

16:50

E6

4

5

5 5 5 5 5 5 5 3 5 5 1 5 5 5 5 5 5 3

5 5 5 3 5

5 5 3 5 5 5 5 5 5 5 3

1 5

5 5 5 5 5 5

5 5 5 5 5 5 5

5 5 5 5 5 5 5 5 5 3 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 3 5 5 5 5 5 3 5 5

5 5

5 5 5 5

5 5

Runs 69, 70, 71, 72, 73 en 74 In run 69 trok de achtersleepboot van de invaart abusievelijk in eerste instantie naar de oost, waardoor de draai versterkt werd in plaats van afgeremd. Daardoor is er meer met de voorsleepboten getrokken, waardoor de snelheid hoog bleef. Hierdoor wilde de machine niet achteruit starten. Uiteindelijk toch gestopt gekregen, maar wel in het ondiepe (niet gebaggerde) gedeelte voor de Westsluis. Het resultaat is een gevolg van een fout van de sleepboot. In de volgende run (70) was afgesproken dat de uitvaart zou wachten. Uiteindelijk was er genoeg ruimte om elkaar tussen de havenhoofden te ontmoeten. De beleving van de invarende loods was dat hij (te) dicht bij de westkant van de havenmond zat. De beoordeling op basis van de trackplot was dat de afstand heel acceptabel was. De volgende runs zijn geen probleem, hoewel de loods van het invarend schip in eerste instantie (run 72) de situatie niet veilig vindt. Na het zien van de plot en de werkelijk gerealiseerde afstanden is de vaart alsnog veilig beoordeeld In de volgende runs 73 en 74 passeren de schepen elkaar op korte afstand (ca. 75 m), maar zijn beide onder controle. Zowel in de beleving van de instructeur als in de beleving van de loodsen zijn de vaarten veilig.

2 3 1 1 3 1 3 2 3 3 3 1 1 1 3 3


55

Runs 75, 76, 77 en 78 In de eerste run was het afvarende schip (366x49x14,5m) geladen. De ontmoeting vlak voor de sluis is krap, maar geen probleem. De run is herhaald met de bulkcarrier in ballast (run 76). Ondanks dat dit schip iets meer hinder ondervindt is de ontmoeting geen probleem. De ontmoeting is wel krap (ca. 70 m boord boord). Om met oostenwind te ontmoeten (run 77 en 78) moet de opvaart tussen de palen blijven, omdat er anders onvoldoende ruimte voor de sleepboot in de zij overblijft (Figuur 7-1). De tijdwinst ten opzichte van in de sluis wachten lijkt minimaal, tenzij de Westsluis leeg omgezet wordt. De opvaart werd verrast door de vroege vaartreductie van de afvaart waardoor de ontmoeting uiteindelijk verder van sluis af plaatsvond dan gepland. Het was beter geweest om de locatie van de ontmoeting van te voren goed af te spreken.

Figuur 7-1

Ontmoeting in de binnenvoorhaven (run 78)

Runs 79, 80 en 81 De tijafhankelijke bulkcarrier vaart eerst in, gevolgd door de Panamax bulkcarrier bestemd voor de Westsluis. De schepen ondervinden geen hinder van elkaar, maar de Panamax heeft wel significante hinder van de neer (run 79). Uit de discussie met de loodsen komt naar voren dat het vanwege de diepgangscontrole (duur minimaal 20 minuten) noodzakelijk is om het schip voor de Westsluis als eerste de haven te laten opvaren. Deze kan namelijk uit de weg, aan de westkant van de haven stilliggen. Andersom ligt het schip voor de nieuwe sluis bij diepgangscontrole of in de weg van schepen voor de Westsluis, of in de weg voor schepen uit de nieuwe sluis. In


56

de volgende runs wordt gedemonstreerd dat het beter is om eerst het schip voor de Westsluis de haven op te laten varen. Het schip voor de Westsluis vaart nu eerst op. Voor de loodsen is het wennen dat er al een groot schip op de haven ligt. Loodsen van de tijafhankelijke bulkcarrier controleren terecht, voordat er stuurboord roer gelegd werd, of de Panamax voldoende gevorderd was om er achterlangs te kunnen. Het tweede schip is met de achtersleepboten en de machine op half achteruit vroegtijdig gestopt, maar had ook wat verder naar stuurboord door kunnen draaien om de weg voor uitvaart uit de nieuwe sluis vrij te maken.

Figuur 7-2

Kort na elkaar invaren (run 80)

Ook in run 81 is de Panamax laat met naar de west trekken van het achterschip. Onder andere doordat er geen afvaart in de nieuwe sluis ligt, stopt de tijafhankelijke bulkcarrier daarom in de sluisas. De loodsen zijn het ermee eens dat iets verder doordraaien en naast de sluisas varen efficiënter is. De nieuwe situatie vraagt gewenning en verdere optimalisatie, Voorlopige conclusie is dat de ruimte in variant 3 zowel in de voorhaven als in de haveningang voldoende is voor twee schepen om elkaar te passeren zowel in/uitvarend, als kort achter elkaar invarend. Op zich kan ook volstaan worden met minder ruimte conform de huidige situatie, mits de westkant dan ook volledig vrij beschikbaar is voor het schip met bestemming Westsluis om te stoppen voor de diepgangsmeting. Aan de kanaalzijde kan een ontmoeting alleen kort voor de sluis plaats vinden.


7.9

57

Ervaringen van de loodsen en instructeur t.a.v. sluis varianten

Op de enquêteformulieren hebben de loodsen opmerkingen gemaakt, naar aanleiding van de betreffende vaarten. Deze opmerkingen zijn meegenomen in de conclusies van dit onderzoek. De instructeur en de loodsen hebben naast de beoordeling per run op verzoek van MARIN achteraf ook in algemene termen een beoordeling gegeven, waarbij ook niet direct aan de vaarten gerelateerde onderwerpen aan de orde zijn gekomen. Hier volgt een samenvatting van de voor dit onderzoek relevante opmerkingen van loodsen en instructeur: • De sluislijnen ten behoeve van de “lock approach” mode in het ECDIS systeem waren op verzoek van de loodsen uitgebreid tot een scheepslengte uit het kolkhoofd in het verlengde van de sluismuren. Dit verbeterde de oriëntatie bij de aanloop van de sluis en leverde een belangrijke bijdrage aan het voorkomen van hoge aanvaarsnelheden tegen de drijframen; • Ook voor de invaart van de Westbuitenhaven is de ECDIS onontbeerlijk; • Naast de ECDIS is voor het oplijnen ook een optisch oplijn hulpmiddel nodig zoals een lichtenlijn; • Om de capaciteit van het complex ten volle te benutten zijn heldere verkeersafspraken met het overige verkeer noodzakelijk; • Inzet van goed manoeuvreerbare sleepboten, zoals o.a. ASD sleepboten, is nodig om in de toekomst met de grootste bulkcarriers te kunnen manoeuvreren.


8

58

CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN

De hieronder beschreven conclusies en aanbevelingen volgen uit de resultaten van het nautisch onderzoek voor het vaststellen: • welke van de varianten voor de inrichting van de nieuwe Grote Zeesluis in Terneuzen voldoen aan de nautische randvoorwaarden van vlot en veilig; • wat de onderlinge nautische verschillen zijn tussen de varianten. Bij de uitgevoerde real-time simulaties zijn de, tijdens de invaart optredende hydrodynamische interactiekrachten tussen schip en sluis in rekening gebracht middels het aan de simulator gekoppelde programma DELPASS (voor dwarskrachten en momenten). De langskrachten zijn gecorrigeerd aan de hand van vooraf uitgevoerde WAROS berekeningen. Er zijn drie varianten onderzocht. De conclusies zijn voor de diverse sluisvarianten gebaseerd op de analyse van de numerieke resultaten, de beoordeling door de loodsen en de instructeur, inclusief de aanvullende opmerkingen en aanbevelingen van de loodsen en instructeur die in het onderzoek betrokken waren. CONCLUSIES: Variant 2 • Bij variant 2 is de snelheid bij het invaren relatief hoog en is het nodig om de sleepboten geruime tijd vol achteruit te laten trekken om het schip op tijd de snelheid te laten verminderen voor het oplijnen en invaren van de sluis; • Eenmaal bekend met de neer, die vlak voor de ingang van de nieuwe sluis een dwarsstroom veroorzaakt, kan men er op anticiperen. Het effect blijft echter een hoge mate van onvoorspelbaarheid houden en vormt daarmee een risicofactor bij het invaren van de sluis; • Op zich is de ruimte in de haveningang voldoende om bij stil van hoog met de tijafhankelijke bulkcarrier de buitenvoorhaven op te komen varen, maar er blijft geen ruimte over om te anticiperen op ander verkeer. Als er rekening gehouden moet worden met ander verkeer dan is een ruimere haveningang noodzakelijk; • Uitvaren naar Antwerpen met een maximale ebstroom is niet mogelijk; • Invaren vanaf de kanaalzijde is wat de ruimte betreft geen probleem, maar het schip is door de lage snelheid en de beperkte sleepbootcapaciteit slecht beheersbaar bij harde wind. Behalve twee sleepboten voor en één achter is dan dan ook een extra sleepboot in de zij nodig; • De haventoegang is te smal om tijonafhankelijk op stroom de haven in te varen. Variant 1 • De beschikbare breedte in de haveningang in variant 1 is voldoende voor een veilige in- en uitvaart van een tijafhankelijke bulkcarrier op stil van hoog; • In de buitenvoorhaven is alleen de toegang naar de nieuwe sluis verdiept. De toegangsgeul in de haven naar de nieuwe sluis biedt onvoldoende ruimte om elkaar in de voorhaven te passeren en om tijrond met een tijonafhankelijke bulkcarrier (tot 12,5 m diepgang) veilig de haven op te komen; • Door het intact houden van de Schependijk voelen de loodsen zich door de beperkte ruimte aan de oostzijde ongemakkelijk bij het invaren van de sluis vanaf het kanaal.


59

Variant 3 • De ruimte in variant 3 zowel in de voorhaven als in de haveningang is voldoende voor twee schepen om elkaar te passeren zowel in-/uitvarend, als kort achter elkaar invarend. Op zich kan ook volstaan worden met minder ruimte conform de huidige situatie, mits de westkant dan ook volledig vrij beschikbaar is voor het schip met bestemming Westsluis om te stoppen voor de diepgangsmeting; • Aan de kanaalzijde kan een ontmoeting alleen kort voor de sluis plaats vinden; • Met de beschikbare breedte in de haveningang in variant 3 is een stroompoort van 2 kt vloedstroom tot 0.75 kt ebstroom haalbaar onder voorwaarde van: (a) training van loodsen; (b) ASD of vergelijkbare sleepboten achter met voldoende capaciteit (twee keer 75 t BP aanbevolen). Algemene bevindingen • Er worden weinig interactiekrachten ervaren door de symmetrisch taps toelopende vorm van de verdieping in de aanloop naar de nieuwe sluis en de relatief grote afstand tot het talud; • De interactiekrachten vallen weg bij het effect van de neer (alleen variant 2 en 3); • De noordelijke ligging van de sluis in combinatie met de smalle haveningang resulteert in variant 2 bij de grootste schepen in een maximale inzet van de sleepboten om het schip op tijd de snelheid te laten verminderen voor het oplijnen en invaren van de sluis. In variant 1 en 3 is de stopafstand vrijwel gelijk, maar wordt dit met minder sleepbootinzet bereikt doordat de vaarsnelheid door de bredere havenmond lager gehouden kan worden. • Invaren naar de Westsluis is uitvoerbaar, maar is door de neer in de voorhaven onrustig. Het effect van de neer is moeilijk in te schatten en het effect is afhankelijk van positionering voor oplijnen. Dit maakt de manoeuvre moeilijk voorspelbaar; • Aan de kanaalzijde is zowel bij de simulaties met het enkele schip als bij de simulaties met twee schepen geen significant verschil aangetoond tussen een 3° verdraaiing en een 5° verdraaiing van de sluisas t.o.v. de Westsluis. Hierbij is nog gen rekening gehouden met de binnenvaart naar de Oostsluis. Zo blijft in variant 1 met de 3° verdraaiing en de aanwezigheid van de Schependijk te weinig ruimte over de binnenvaart; • In alle gevallen is het vrijwel niet mogelijk om aan de kanaalzijde tegelijkertijd de Westsluis en de nieuwe sluis in of uit te varen. Passeren kan alleen vlak voor de sluis en de tijdwinst is minimaal; • De palen in de voorhavens (noodsteigers) zijn geen enkele keer als hinderlijk ervaren; • Voor het oplijnen en invaren van de kolk met een dergelijk groot schip is een ECDIS met een “lock approach” mode een noodzaak. De sluislijnen dienen tenminste een scheepslengte in het verlengde van de kolkwand doorgetrokken te worden.


60

AANBEVELINGEN: Op basis van de ervaringen bij de simulaties worden de volgende aanbevelingen gedaan: • De neer in variant 2 en 3 vlak voor de ingang van de kolk heeft een hoge mate van onvoorspelbaarheid vormt daarmee een risicofactor bij het invaren van de sluis. Het is van belang om in dat geval de neer te reduceren of de neer naar de noordelijke helft van de voorhaven te verplaatsen; • Algemeen inzet van meer sleepbootcapaciteit. Gezien de langdurige inzet van de achterboten op vol vermogen bij het afstoppen van het schip in de voorhaven, worden achter twee ASD of vergelijkbare boten met 75 ton BP aanbevolen. Voor kan volstaan worden met een ASD sleepboot met 70 ton BP en wordt bij harde wind een extra sleepboot van 70 ton BP voor assistentie in de zij aanbevolen; • Voor variant 2 wordt aanbevolen om de haveningang te verbreden, bij voorkeur naar de westzijde; • Om in de nieuwe situatie een vlotte en veilige verkeersafwikkeling mogelijk te maken, wordt onder andere training van loodsen met de gewijzigde situatie aanbevolen. Hiervoor is een tijdige toelevering (ca. 2 jaar voor realisatie) van de benodigde informatie (lay-out, ENC, dieptevelden, stroomvelden) noodzakelijk.


61

REFERENTIES [1]

KGT – Zeesluis binnen Laboratorium, maart 2010;

complex,

simulatiestudie; Waterbouwkundig

[2]

Manoeuvreersimulaties zeesluis binnen Waterbouwkundig Laboratorium, maart 2008;

[3]

Fokkema, G.A., WAROS berekeningen van scheeps- en waterbewegingen bij passage van sluizen v 1.10, Waterbouwkundig Laboratorium, Delft, 1992;

[4]

Vrijburcht, A., Berekenen van scheeps- en waterbewegingen bij passage van sluizen, rekenprogramma WAROS, Techinical report, Waterbouwkundig Laboratorium, Delft, 1991;

[5]

WAROS-RTS koppeling ten behoeve van simulaties Nieuwe Zeesluis IJmuiden, 1209035-000-HYE-003, Deltares, Delft, 2014.;

complex

Terneuzen;


BIJLAGE A BESCHRIJVING MARIN SIMULATOREN

MARIN simulators MARIN’s nautical centre MSCN MARIN’s nautical centre MSCN operates three different Mermaid 500 type real-time simulators for research, consultancy and training purposes of professional mariners. The following 6 real-time simulators are available: 1. One Full mission bridge I (FMBI): fully equipped bridge with a 360 degrees visual projected scenery 2. One Full mission bridge II (FMBII): fully equipped bridge with a 210 degrees visual projected scenery 3. Four Compact Manoeuvring Simulators (CMS): two cubicles equipped with 300 degrees visual projected scenery, and two smaller facilities

FMBI, bridge house with cylindrical projection wall

Full mission bridge II (FMBII)

A mock-up of a real ship bridge is located in the centre of a cylindrical projection wall on which the graphics image is projected. The diameter is 20 metres and the bridge house is approximately 8m by 6m. The bridge is equipped with realistic consoles and instrumentation. Bridge and console layout can be adapted according to client wishes or research needs.

MARI N P.O. Box 28


Full-Mission Bridge II (FMB II), has a 210° visual projected image. In addition to the projection system, the rear view is presented on three separate displays for looking astern. Additional viewing positions offering a 3D view from any observation point can be installed. Also the bridge lay-out of this bridge can be adapted to client wishes or research needs. FMBII is often used as a tug, working together with FMBI or it is used as an inland waterway vessel.

T +31 317 49 39 11 F +31 317 49 32 45


V. 2014/03/10_MSCN

Full mission bridge I (FMBI)

Compact Manoeuvring Simulators (CMS) The four Compact Manoeuvring Simulators can be divided into:  Two cubicles with 300 degrees visuals  One CMS with 180 degrees visuals  One CMS with one bird’s eye view presentation The four Compact Manoeuvring Simulators are based on exactly the same ‘ownship’ functionality as the Full-Mission simulators. The default configuration consists of a U-shape console with steering controls and displays for the software controlled radar, instruments and bird’s eye view showing the area and position of vessels.

Consequently, the manoeuvring characteristics will vary depending on the actual water depth and the vessel’s draught, thus taking the effects of shallow water into account. Squat is taken into account as well with ship type dependant squat parameters (bow/stern squat). These are important manoeuvring aspects when entering shallow waters. MSCN has a large database of mathematical manoeuvring models available. In addition to this, MSCN experts can prepare a dedicated model based on available model tests or manoeuvring tests.

Tugs Tugs can be included in MSCN simulators in three different ways:  Controlled from a simulator (FMBII or CMS)  Instructor controlled tug model (C-tug)  Instructor controlled forces The most realistic option is a man controlled tug from another simulator. It has the most realistic behaviour, especially when the tug is controlled by a tug master. However, the instructor controlled tug model also results in realistic behaviour of the tugs. Instructor controlled forces are rarely used.

Mathematical modelling In nautical simulations the mathematical manoeuvring model of the ownship is of major importance. The quality of this model can determine the outcome of a research project to a high degree. In training projects, the versatility of the model and the mathematical integrity are important in order to present realistic manoeuvring characteristics in all situations. The models are based on extensive research of MARIN and Delft Hydraulics into the field of ship hydrodynamics and port and waterway design. The ownship models are six-degrees-of-freedom (6 DOF) taking into account the influence of all external effects, e.g. wind, waves (firstorder motions, wave drift), tidal currents, shallow water, bank suction, ship-ship interaction, tug and berthing line forces, collision forces etc. The models are water depth/draft dependent.

Targets For the simulation of other traffic MSCN has a large number of target vessels available. Each target consists of a visual representation as well as a mathematical model for realistic manoeuvring. Like the ownships, target vessels are also sensitive to environmental conditions and can also run aground or collide with another vessel or structure.

More information A detailed description of the capabilities of MARIN simulators is given in the ‘Capability statement’. This document can be obtained through the website (www.marin.nl) or can be provided upon request. For more information please contact MARIN’s Nautical Centre MSCN; T +31 317 47 99 11 E [email protected]


BIJLAGE B BESCHRIJVING DELPASS

Interaction Effects Due to a Passing Ship

DELPASS

For the case of a vessel moving at a constant speed in a straight fairway with more or less constant cross section, the double-body flow is generally adequate for determining the forces on a moored ship since no significant transient effects will be present in the flow. A program based on double-body flow, DELPASS, has been developed by the department of Ship Hydromechanics at the Delft University of Technology. The program can compute passing ship effects on a moored vessel taking into account the simultaneous effects of one or more passing vessels. The program also takes into account the geometry of the fairway including restricted water depth. The program has been validated by comparing results of computations with results of model tests carried out at MARIN. An example of the comparison is given below for the case of a 257 m long tanker being passed by a 183 m long tanker at a distance (board-to-board) of 30 m in shallow water.

MARI N P.O. Box 28


0

2 2

in Kn/(m/s)

Computed Measured

25

-25

-50 -3

-2

-1

0

1

2

3

X / Lm

Computations with free-surface effects As indicated in the introduction, free-surface effects (seiches, solitary waves) are computed by using double-body flow computations to generate the disturbing flow at the fairway boundaries and the moored vessel. Wave diffraction effects, which in this case take place at very low frequencies, are computed by standard 3-D linear diffraction methods. The final results, in terms of fluid velocities, wave elevations, pressures and forces on the moored vessel are obtained from the superposition of the incoming double-body flow and the subsequent diffraction effects. A complete description of the method is given in ref. [1]. Comparisons with full scale results are shown in ref. [2]. Some comparisons between results of computations with free-surface effects and model test results are given in the following figures. The results refer to the case of a large container vessel moored to the side of a fairway. The passing vessel was also a large container vessel. The model tests were carried out by MARIN. Besides the forces acting on the moored vessel, the results show also the horizontal fluid velocities at the half depth of the fairway and the wave elevation (draw-down) at the mid ship of the moored vessel.

T +31 317 49 39 11 F +31 317 49 32 45


V. 201/03/10_MSG

Double-body flow computations

Surge force 50

Fx/ V

The interaction effects between a moored and one or more passing ships travelling at low speed can be computed by means of methods based on 3-dimensional potential theory. The flow is assumed to be inviscid and incompressible and the passing ships are travelling at low speed. In such cases the so-called “double-body” flow can be applied which assumes that free-surface effects are negligible. In many cases of large vessels travelling slowly this has been shown to be applicable. Exceptions occur when the fairway geometry has discontinuities such as docks and harbours opening onto the fairway. In such cases the disturbances caused by passing ships can set up seiche-like fluid motions in the dock which can be important for the loads on ships moored in the dock. These effects can be modelled by the application of double-body flow computations to describe the disturbance caused by the passing ship at the fairway boundaries and at the moored vessel and by 3-D linear wave diffraction computations to determine the subsequent hydrodynamic response to the disturbance.

Wave elevation

Surge force 400

0.05 Computed Measured

200

m

kN

0 0

-0.05 -200

-0.10 -400 750

900

1050

1200

1350

1500

750

time in s

Computed Measured 900

1050

1200

1350

1500

time in s

Sway force

The program has been applied in, among others, the following projects:  Passing ship effects on a moored tanker in the Port of Rotterdam  Passing ship effects on a moored bulk carrier in the port of IJmuiden  Study on passing ship effects on large container vessels for a major port extension in the Port of Rotterdam  Effects of very large container ships passing Ro-Ro vessels in the port of Rotterdam  Moored chemical products pontoon for world-wide application  Passing ship effects on container vessels in a South American port  Passing ship effects on moored Cruise vessels  Passing ship forces on LNG carriers in the Elba island LNG terminal, Savannah  Passing ship forces on LNG carriers in the Cameron LNG terminal, Lake Charles

200

kN

100

0

-100 750

900

1050

1200

1350

1500

time in s

Yaw moment 6000

kN.m

3000

0

References

-3000

750

900

1050

1200

1350

1. Pinkster, J.A.; “The Influence of a Free-surface on Passing Ship Effects“, International Ship Building Progress 51, No. 4, pp 313-338, 2004. 2. Pinkster, J.A. and Ruijter, M.N.; “The Influence of Passing Ships on Ships Moored in Restricted Water“, Offshore Technology Conference paper OTC16719, Houston, 2004.

1500

time in s

Horizontal current velocity components 0.4

m/s

0.2

Transverse (computed) Longitudinal (computed) Transverse (measured) Longitudinal (measured)

0

-0.2

-0.4 750

900

1050

1200

time in s

1350

1500

.

For more information please contact the department Maritime Simulation & Software Group; T +31 317 49 32 37 E [email protected]


BIJLAGE C BAAN- EN DATAPLOTS

REAL-TIME SIMULATIES GROTE ZEESLUIS KANAAL GENT- TERNEUZEN

Recommend Documents