Kroonprins Willem Alexander onthulde afgelopen vrijdag in St-Petersburg het nieuwe standbeeld van Peter de Grote. Een geschenk van Nederland ter ere het driehonderdjarig bestaan van de Russische Vloot, opgericht door deze tsaar.
Die historische gebeurtenis was ook reden voor een herdenkingsconferentie in St-Petersburg op 7 juni. Daar werd gepensioneerd Delfts hoofddocent Willem Beukelman onderscheiden voor zijn werk aan de veiligheid van schepen.
Beukelman kreeg de Peter de Grote-medaille van de associatie ‘Peterwetenschap’ voor zijn ‘opmerkelijke bijdrage in de ontwikkeling en ondersteuning van de wetenschap, techniek en opleiding van marinespecialisten’. Hij hield zich onder meer bezig met de manoeuvreerbaarheid van schepen op ondiep water, naar aanleiding van de ramp met de Herald of Free Enterprise. Beukelman: ,,Maar ik denk dat ik de onderscheiding ook kreeg als waardering voor de begeleiding van veel Russische stagiaires.”
Tot 1992 was Beukelman werkzaam bij de vakgroep scheepshydromechanica van Maritieme Techniek onder leiding van professor Gerritsma en later professor Pinkster. Beukelman onderzocht eerst het gedrag van schepen op de golven. ,,De zee is onvoorspelbaar. Soms lijkt ze heel rustig, maar dan duikt plotseling een grote golf op. Hoge golven kunnen ongelukken veroorzaken. Vooral als de ontmoetingsfrequentie met de golven gelijk wordt aan de eigen frequentie van het schip. Dan slingert het vaartuig enorm heen en weer. Een schipper moet dat zien te voorkomen door koers te wijzigen of langzamer te varen.”
Vaak hebben schippers echter andere motieven om toch door te stomen. Beukelmans voer eens op een containerschip voor de kust van Canada, toen er een storm opstak. ,,De kapitein had de losploeg aan wal al besteld, dus er was geen sprake van dat we vertraging zouden oplopen door koers te minderen.”
Chaos
In het ergste geval kan een schip door zware golfslag vergaan. Zoals de Estonia, waarvan de boegdeuren het door een golfklap begaven. Meestal blijft het bij schade aan het schip of de lading.
Met behulp van de chaostheorie kan uitgerekend worden onder welke omstandigheden grote golven ontstaan. ,,De onregelmatige zee bestaat uit regelmatige elementen”, verklaart Beukelman. Met zijn collega’s maakte hij een computerprogramma dat het gedrag van een schip op zee kan voorspellen. Dat model werd op zee getest.
,,Op een schip van Atlantic Container Line staken we de oceaan over naar New York. Voor de metingen hadden we een boei ontwikkeld die signalen, informatie doorgaf over de golven. Met die gegevens berekende ons programma hoe het schip zou moetenbewegen en hoeveel extra vermogen nodig was om door de golven te varen. Dat vergeleken we met de echte waarden die we aan boord maten. Het model voldeed goed. Wel ontdekten we toen dat we ook de richting van de golven moesten weten.”
Koersinstabiliteit
Nadat in de haven van Zeebrugge de Herald of Free Enterprise gezonken was, werden Beukelman en Gerritsma op een conferentie benaderd door de Engelse professor Price die niet geloofde dat de oorzaak van de ramp bij de open boegdeuren lag. ,,Hij dacht dat het schip te hard gevaren had met de kop in het water.”
Bij het laden van roll-on roll-off (ro-ro) veerboten wordt water verplaatst van de achterste ballast-tanks naar de voorste zodat de auto’s erin kunnen rijden. Zodra het schip gaat varen moet dat water weer teruggepompt worden. ,,Volgens deze Engelsman waren ze daar nog mee bezig toen ze al wegvoeren. De kop van het schip lag dus nog in het water. Mede daardoor ontstond koersinstabiliteit. Het schip kiest een willekeurige richting, gaat draaien en kantelt. Het laatste wat de roerganger van de Herald gezegd heeft, is dat het schip niet meer reageerde op roer.”
De Engelse professor suggereerde Beukelman en Gerritsma om te meten aan koersinstabiliteit op ondiep water. ,,We hebben toen een model van de Herald of Free Enterprise in de sleeptank gedwongen heen en weer bewogen bij verschillende waterdieptes. In alle gevallen was sprake van koersinstabiliteit. Een bepaalde mate van instabiliteit is te corrigeren met het besturingssysteem. Maar naarmate het schip sneller vaart op ondiep water, neemt de instabiliteit erg snel toe. We hebben daarom geadviseerd om in ondiepe wateren niet hard te varen.”
Druk
Beukelman: ,,Van Engelse kant zijn we toen onder druk gezet om te verklaren dat die instabiliteit van het schip de enige oorzaak van de ramp was. Daarmee kon namelijk de schuldvraag verplaatst worden van de operationele kant naar de ontwerpkant. Maar dat wilden wij niet, omdat die open boegdeuren en ook het voorovergetrimd liggen van het schip volgens ons de hoofdoorzaken waren.”
Later kwam er een technische commissie namens het Britse Hogerhuis op bezoek om te praten over hoe dit soort rampen voorkomen kan worden. ,,Zij wilden weten of al in een ontwerpstadium het gedrag van het schip berekend kan worden. Oscillatieproeven zoals met de Herald vonden zij te duur. Gezamenlijk besloten we te kijken of er een theoretisch model te maken was.”
In 1991 begon Beukelman met experimenteren en verzamelde een heleboel data. Na zijn pensioen werkte hij deze uit en stelde hij een berekeningsmethode op. Zo bepaalde hij de manoeuvreercoëfficiënten van schepen die te gebruiken zijn in scheepssimulatoren, ook voor ondiep water. ,,Loodsen kunnen dan in een simulator voelen hoe het is om in ondiep water te manoeuvreren.” De rekenmethode kan in de toekomst gebruikt worden om vergelijkingen te maken tussen verschillende soorten schepen op ondiep water.
Het onderzoek toonde aan dat de dwarskracht op een schip inondiep water zes tot zeven keer zo groot is als in diep water. Bovendien ontstaan in ondiep water zogenaamde kritische golven. ,,Dat is een strandgolf, die erg oploopt in hoogte en dan neerslaat”, legt Beukelman uit. ,,Je kunt dergelijke golven beschouwen als een soort geluidsbarrière. Het is moeilijk voor schepen daar doorheen te komen. Bovendien maken deze golven een schip instabiel.”
,,Snelle boten, zoals ro-ro veerboten blijven in ondiep water een potentieel gevaar”, meent Beukelman. ,,De Herald of Free Enterprise wilde een paar minuten winnen op de oversteek en ging veel te snel van start. Misschien is er in het ontwerp nog wat aan te passen, zoals bijvoorbeeld scheggen aanbrengen en een roer dat dieper in het water steekt, maar voorlopig is alleen bewezen dat langzaam varen, gelet op de waterdiepte, bij het manoeuvreren erg belangrijk is.”
Kroonprins Willem Alexander onthulde afgelopen vrijdag in St-Petersburg het nieuwe standbeeld van Peter de Grote. Een geschenk van Nederland ter ere het driehonderdjarig bestaan van de Russische Vloot, opgericht door deze tsaar. Die historische gebeurtenis was ook reden voor een herdenkingsconferentie in St-Petersburg op 7 juni. Daar werd gepensioneerd Delfts hoofddocent Willem Beukelman onderscheiden voor zijn werk aan de veiligheid van schepen.
Beukelman kreeg de Peter de Grote-medaille van de associatie ‘Peterwetenschap’ voor zijn ‘opmerkelijke bijdrage in de ontwikkeling en ondersteuning van de wetenschap, techniek en opleiding van marinespecialisten’. Hij hield zich onder meer bezig met de manoeuvreerbaarheid van schepen op ondiep water, naar aanleiding van de ramp met de Herald of Free Enterprise. Beukelman: ,,Maar ik denk dat ik de onderscheiding ook kreeg als waardering voor de begeleiding van veel Russische stagiaires.”
Tot 1992 was Beukelman werkzaam bij de vakgroep scheepshydromechanica van Maritieme Techniek onder leiding van professor Gerritsma en later professor Pinkster. Beukelman onderzocht eerst het gedrag van schepen op de golven. ,,De zee is onvoorspelbaar. Soms lijkt ze heel rustig, maar dan duikt plotseling een grote golf op. Hoge golven kunnen ongelukken veroorzaken. Vooral als de ontmoetingsfrequentie met de golven gelijk wordt aan de eigen frequentie van het schip. Dan slingert het vaartuig enorm heen en weer. Een schipper moet dat zien te voorkomen door koers te wijzigen of langzamer te varen.”
Vaak hebben schippers echter andere motieven om toch door te stomen. Beukelmans voer eens op een containerschip voor de kust van Canada, toen er een storm opstak. ,,De kapitein had de losploeg aan wal al besteld, dus er was geen sprake van dat we vertraging zouden oplopen door koers te minderen.”
Chaos
In het ergste geval kan een schip door zware golfslag vergaan. Zoals de Estonia, waarvan de boegdeuren het door een golfklap begaven. Meestal blijft het bij schade aan het schip of de lading.
Met behulp van de chaostheorie kan uitgerekend worden onder welke omstandigheden grote golven ontstaan. ,,De onregelmatige zee bestaat uit regelmatige elementen”, verklaart Beukelman. Met zijn collega’s maakte hij een computerprogramma dat het gedrag van een schip op zee kan voorspellen. Dat model werd op zee getest.
,,Op een schip van Atlantic Container Line staken we de oceaan over naar New York. Voor de metingen hadden we een boei ontwikkeld die signalen, informatie doorgaf over de golven. Met die gegevens berekende ons programma hoe het schip zou moetenbewegen en hoeveel extra vermogen nodig was om door de golven te varen. Dat vergeleken we met de echte waarden die we aan boord maten. Het model voldeed goed. Wel ontdekten we toen dat we ook de richting van de golven moesten weten.”
Koersinstabiliteit
Nadat in de haven van Zeebrugge de Herald of Free Enterprise gezonken was, werden Beukelman en Gerritsma op een conferentie benaderd door de Engelse professor Price die niet geloofde dat de oorzaak van de ramp bij de open boegdeuren lag. ,,Hij dacht dat het schip te hard gevaren had met de kop in het water.”
Bij het laden van roll-on roll-off (ro-ro) veerboten wordt water verplaatst van de achterste ballast-tanks naar de voorste zodat de auto’s erin kunnen rijden. Zodra het schip gaat varen moet dat water weer teruggepompt worden. ,,Volgens deze Engelsman waren ze daar nog mee bezig toen ze al wegvoeren. De kop van het schip lag dus nog in het water. Mede daardoor ontstond koersinstabiliteit. Het schip kiest een willekeurige richting, gaat draaien en kantelt. Het laatste wat de roerganger van de Herald gezegd heeft, is dat het schip niet meer reageerde op roer.”
De Engelse professor suggereerde Beukelman en Gerritsma om te meten aan koersinstabiliteit op ondiep water. ,,We hebben toen een model van de Herald of Free Enterprise in de sleeptank gedwongen heen en weer bewogen bij verschillende waterdieptes. In alle gevallen was sprake van koersinstabiliteit. Een bepaalde mate van instabiliteit is te corrigeren met het besturingssysteem. Maar naarmate het schip sneller vaart op ondiep water, neemt de instabiliteit erg snel toe. We hebben daarom geadviseerd om in ondiepe wateren niet hard te varen.”
Druk
Beukelman: ,,Van Engelse kant zijn we toen onder druk gezet om te verklaren dat die instabiliteit van het schip de enige oorzaak van de ramp was. Daarmee kon namelijk de schuldvraag verplaatst worden van de operationele kant naar de ontwerpkant. Maar dat wilden wij niet, omdat die open boegdeuren en ook het voorovergetrimd liggen van het schip volgens ons de hoofdoorzaken waren.”
Later kwam er een technische commissie namens het Britse Hogerhuis op bezoek om te praten over hoe dit soort rampen voorkomen kan worden. ,,Zij wilden weten of al in een ontwerpstadium het gedrag van het schip berekend kan worden. Oscillatieproeven zoals met de Herald vonden zij te duur. Gezamenlijk besloten we te kijken of er een theoretisch model te maken was.”
In 1991 begon Beukelman met experimenteren en verzamelde een heleboel data. Na zijn pensioen werkte hij deze uit en stelde hij een berekeningsmethode op. Zo bepaalde hij de manoeuvreercoëfficiënten van schepen die te gebruiken zijn in scheepssimulatoren, ook voor ondiep water. ,,Loodsen kunnen dan in een simulator voelen hoe het is om in ondiep water te manoeuvreren.” De rekenmethode kan in de toekomst gebruikt worden om vergelijkingen te maken tussen verschillende soorten schepen op ondiep water.
Het onderzoek toonde aan dat de dwarskracht op een schip inondiep water zes tot zeven keer zo groot is als in diep water. Bovendien ontstaan in ondiep water zogenaamde kritische golven. ,,Dat is een strandgolf, die erg oploopt in hoogte en dan neerslaat”, legt Beukelman uit. ,,Je kunt dergelijke golven beschouwen als een soort geluidsbarrière. Het is moeilijk voor schepen daar doorheen te komen. Bovendien maken deze golven een schip instabiel.”
,,Snelle boten, zoals ro-ro veerboten blijven in ondiep water een potentieel gevaar”, meent Beukelman. ,,De Herald of Free Enterprise wilde een paar minuten winnen op de oversteek en ging veel te snel van start. Misschien is er in het ontwerp nog wat aan te passen, zoals bijvoorbeeld scheggen aanbrengen en een roer dat dieper in het water steekt, maar voorlopig is alleen bewezen dat langzaam varen, gelet op de waterdiepte, bij het manoeuvreren erg belangrijk is.”
Comments are closed.