Evaluatie breedte haveningang
Waalhaven in licht van
Richtlijnen Vaarwegen
Afstudeerrapport
Bron: googlemaps
Technische Universiteit Delft
Faculteit der Civiele Techniek en Geowetenschappen
Sectie Waterbouwkunde
E.K.C. Lee
1534335
Afstudeercommissie:
Prof. Ir. Tiedo Vellinga (CiTG)
Ir. Henk Verheij (CiTG)
Marleen Buitendijk (BLN-Koninklijke Schuttevaer)
Dr.ir. Winnie Daamen (CiTG)
2
i
Voorwoord
Dit rapport is het afsluitende onderdeel van de studie Civiele Techniek bij de sectie Waterbouwkunde aan
de Technische Universiteit Delft.
Als eerste wil ik mijn afstudeercommissie bedanken voor de begeleiding en ondersteuning tijdens mijn
afstudeeronderzoek. Zij hebben telkens met veel geduld mijn ingeleverde werk beoordeeld en voorzien
van commentaar. Verder wil ik dhr. Martijn de Jong bedanken voor zijn hulp en begeleiding bij Deltares
en mw. Marleen Buitendijk voor haar hulp vanuit BLN-Koninklijke Schuttevaer.
Als laatste wil ik iedereen die een bijdrage heeft geleverd aan het voltooien van mijn afstudeerwerk hierbij
bedanken voor de inzet en de geboden hulp.
Hoofddorp, November 2014
Edwin Lee
ii
iii
Summary
Evaluation entrance width with respect to
Dutch guidelines of the inland port Waalhaven,
Nijmegen
One of the most important aspects to design an inland port is the accessibility for ships. In the past the
space to maneuver for ships was based on experience from nautical experts or on a rule of thumb. After
World War II the behavior of ships was analyzed with different forms of mathematical models, some
theoretical and the other more on a physical description of the forces. With the emergence of these
models the behavior of a ship could be simulated with different programs. With such a model the entrance
width of the port of Waalhaven at Nijmegen has been studied.
The port of Waalhaven was constructed in 1852 and has been a mooring place for inland ships since
1990. In the current situation the port of Waalhaven constitutes a problem for larger vessels. In the future
the ships will increase in length and width. This will cause problems when the dimensions of the port such
as the width of the port entrance remains the same. This port has been used by a Class IV ship in the
past and nowadays it also allows Class Va ships. The port of Waalhaven has an entrance width of
approximate 43m and will be used by a Class Va ship with a dimension of 110mx11.4m (length x width).
By relating the port entrance width the ship width this results in 3.7 times the width of the Class Va ship
(3.7B).
In guidelines for inland waterways (Richtlijnen Vaarwegen) the required minimum width for the entrance
width of ports should be 4.0B. This guideline has been introduced in the nineties. This thesis l provides a
nautical review on the entrance width of the port Waalhaven.
The study will cover the following situations:
•
The size and design of the port entrance width in relation to the nautical safety.
•
The effects of longitudinal river flow velocities on the safety of shipping.
•
The effects of different ship classes.
So the research objective for this thesis is: Is the width ratio at the port entrance of the port of Waalhaven
using the Dutch Guidelines still applicable, and if not what should it be?
For the testing of the establishment of the waterway including ports, the guideline Richtlijnen Vaarwegen
has to be used (RVW). The RVW has been prepared for waterways of Rijkswaterstaat (The
iv
Dutch Ministry of Infrastructure and the Environment). Although the RVW refer specifically to waterways
of Rijkswaterstaat, the guidelines are also used by other waterway authorities for the design of
waterways, including the province of North Holland. The reason is that a safe and smooth operation of
shipping traffic is served by the uniform application of all waterway authorities.
The design of the RVW has consistently sought care. The guideline has been created and approved by
representatives of the waterway sector or Rijkswaterstaat and other port and waterway authorities. The
RVW are therefore to be regarded as technical and nautical solutions for reliability and safety.
The RVW are restricted to:
•
the nautical design; the structural design does not belong to the field of RVW;
•
waterways of CEMT classes I to V;
•
waterways without flow or with a flow up to 0.5 m/s;
•
waterways that are not principally intended for marine shipping;
•
not valid to the channels in the North Sea and Wadden Sea.
For the simulation of the entrance width of the port of Waalhaven, the computer program SHIPMA has
been used. This program simulates the behavior of maneuvering of a ship. The factors of influence
include: characteristic of the vessel, type of maneuver, tugs, wind, currents, shallow water and bank
suction. The program SHIPMA program is used in the design of a port or waterway to provide an
understanding of the potential problems and limitations that may arise. The program uses an autopilot for
the simulations rather than hands-on steering, because the results can be better evaluated. When using
an auto-pilot, the emphasis is on the nautical aspects of the environment and not on the driver itself.
SHIPMA can be used for the design of the infrastructure of the port (channel layout, maneuvering space
and terminal layout). In the final phase of the designing, a real time simulation can be used to follow up
the fast time simulation with SHIPMA.
After a literature search with respect to guidelines for the design of waterways and simulator models, the
research to the port of Waalhaven has been carried out. This was divided into the following two stages:
Phase 1: Data collection
The research focuses on collecting the basic data necessary for the execution of the study:
•
layout of the port;
•
different ship classes with the corresponding characteristics;
•
environmental conditions such as currents, tides and wind.
v
Phase 2: Simulations
In Phase 2, the program SHIPMA 7 has been used for a number of simulations. The mathematical model
that is used in SHIPMA is identical to that of the real-time simulator of MARIN. However, an exception
with respect to the autopilot.
Compared to other inland ports in the Netherlands, the Waalhaven has the smallest port entrance and is
the only one that does not satisfy the formula of RVW (4.0B). For the simulation, a new database has
been created for the port of Waalhaven. The lay-out and dimensions of the port has been created based
on the existing Waalhaven in Nijmegen. In order to carry out the simulations, a few validated model
vessels have been selected. These model vessels are in length smaller than in the reality, but it will not
have much influence on this study.
Environmental data have been collected for the simulation such as the wind, water depth and the current.
The wind speed at the location of the port is derived from KNMI data. In the study, a uniform wind speed
of 5 m/s has been used. For the simulation, an under keel clearance of 1.0m has been used with a total
water depth is 4m. The flow direction is from East to West, while it is assumed that no flow velocities
occur at the port entrance and in the port basin. This is a simplification of the reality. For the study 4 river
flow velocities has been examined: 0.3m/s , 0.5m/s, 0.7m/s and 1.0m/s where 0.7m/s is the average flow
velocity at the river Waal in front of the Waalhaven.
The maneuvers that have been executed in SHIPMA are related to a pre-programmed path that follows
the ship during the simulations using an autopilot. In the definition of the track, the ship speed along the
track is also specified. The autopilot tries to follow to the path as well as possible with minimal deviations:
The criteria of the maneuvers are:
•
Smooth running of maneuvers approximately 5min;
•
Distant to the shores approximately 8m;
•
Maximum of 35° - 40° rudder angle;
•
The speed of the ship should be conducted within the port area to less than 0.5 m/s
In total 16 cases with Class IV and Class Va ships have been simulated. A distinction is made between
two different navigation directions for the difference between sailing with the flow and against the flow. In
addition, the influence of river flow velocities on the maneuver has been examined.
Each simulation of a situation stands on its own. It’s meant that the vessel and the area are the same,
but the path can be different every time in order to anticipate the changing of the environmental
conditions. A simulation situation has also been repeated a number of times to come to the desired
results.
vi
A sensitivity study has been carried out for a few variables (wind direction, wider fairway and an eddy in
the port entrance) for a better result. These variables were not varied in the basic runs and have been
simulated with a Class Va ship and a river flow of 0.7 m/s. The results of this sensitivity study is that the
variables have a negative influence on the maneuver of the ships. These variables should be examined
further in future studies.
The results of the simulations showed that the current port of Waalhaven is only suitable for Class IV and
Class Va vessels to a river flow velocity up to 0.5 m/s. In other words: the width of port entrances of 4B
according to RVW is applicable to a river flow velocity up to 0.5 m/s. By increasing the river flow velocity
the width of the port entrance is not appropriate anymore. For a river flow velocity of 0.7 m/s the entrance
width should be adjusted to 4.9B. For a river flow velocity of 1.0 m/s the maximum rudder angle of 45
degree has been used, the ship has also hit the bank at the entrance. These results indicate that the
entry of the port under such conditions can be seen as an unfeasible maneuver.
There is a difference between sailing with the river flow and against the river flow. By sailing against the
flow the vessel can use the rudder better which makes the steering easier. This will keep the swept path
of the ship small.
From the results of the sensitivity study, it can be concluded that the investigated factors have an
influence on the results. The wind affects the maneuver and the track width. A wider fairway will have a
negative impact on the ship, because of the longitudinal flow. In a situation with a flow at the port
entrance, the steering of the vessel will be difficult and will make the track width increase.
The current port has a width of 3.7B for a Class Va vessel instead of the minimum width of 4B according
to RVW. The port entrance does meet the required width for Class IV vessels and is still safe up to
longitudinal flow of 0.5m/s.
It can be concluded that the vessels have been changed in the last few decades. Vessels are longer and
wider, meaning some ports do not meet the minimum requirements. In some situations it is unsafe to
keep holding on the existing guideline RVW.
The results of the simulation study concluded that the width of the port entrance of 4B in RVW is a
minimum requirement for single-lane traffic up to a longitudinal flow of 0.5m/s.
The river flow velocity is an important issue in determining the width of a port entrance. For a river flow
velocity of 0.7m/s and 1.0m/s a port with a wider width should be constructed, because of the required
space during maneuvering. For this, the existing guideline should be changed to a minimum of 4.9B for a
port entrance. Besides the longitudinal flow, the type of ships is also an important factor in determining
the width of the port entrance.
vii
It is recommended to carry out more research as according to this study the entrance width should be
changed to 4.9B to keep the nautical safety. The results of SHIPMA are realistic, however within the
model properties and limitations. It should be noted that the simulations carried out, are only applicable to
a specific type of situation that has been studied. It should also be noted that when a maneuver in
SHIPMA is feasible, this is not necessarily also up to reality. This is because SHIPMA does not simulate
the human behavior of the pilot. The Program SHIPMA should be a first approximation. Therefore it is
recommended to use a real time simulation for better result in further studies.
viii
Samenvatting
Evaluatie breedte haveningang Waalhaven in licht van
Richtlijnen Vaarwegen
Een van de belangrijkste aspecten bij het ontwerp van een nieuwe binnenhaven of waterweg is de
toegankelijkheid voor de scheepvaart. Tot medio de jaren 90 toen de Richtlijnen Vaarwegen werden
gepubliceerd werd ontworpen op basis van het oordeel van ervaren nautici die zich aan de hand van
bezoek, onderzoek van de stroming een beeld van de situatie vormen. De schatting van de ruimte die
men nodig had voor het manoeuvreren met het schip was gebaseerd op ervaringen, vuistregels en op
proefvaarten bij de oplevering van schepen. De vraag is nu of bestaande havens voldoen. Dit is
onderzocht.
De Waalhaven is gelegen aan de Waal in de stad Nijmegen. De haven werd in 1852 en 1853 aangelegd
als vervanger van de Oude Haven, die ter hoogte van de huidige Waalkade gelegen was en was een
industriehaven. Die functie had de haven tot midden jaren '90 en sindsdien is het een vluchthaven en
aanlegplaats voor de beroepsvaart.
De Waalhaven heeft een ingangsbreedte van circa 43m en wordt ook gebruikt door Klasse Va schepen.
Op grond van de Richtlijnen Vaarwegen voldoet de Waalhaven niet aan de richtlijn Klasse Va schepen
van 110x11,4m, waarbij de breedte van de haveningang minimaal 4 maal de breedte van een schip (4B)
dient te zijn. De haveningang heeft in verhouding met de Klasse Va schepen slechts een breedte van
3,77B. Dit heeft echter gevolgen voor veiligheid en snelheid van afwikkeling. Bij Klasse IV schepen
voldoet de Waalhaven aan de richtlijnen en heeft de haveningang in verhouding een breedte van 4,57B.
In de richtlijn voor binnenhavens (Richtlijnen Vaarwegen), is de vereiste minimale breedte voor de
haveningang 4,0B. Deze richtlijn is in de jaren zeventig geïntroduceerd en kan nu al achterhaald zijn. In
dit afstudeerwerk wordt een beoordeling gegeven van de breedte van de haveningang van de
Waalhaven.
De studie zal betrekking hebben op de volgende situaties:
• De grootte en vormgeving van de haven ten opzichte van de nautische veiligheid.
• De effecten van langsstroom over de veiligheid van de scheepvaart.
• De effecten van verschillende scheeps klassen.
De onderzoeksvraag is dan ook: Voldoet de verhouding havenbreedte-scheepsbreedte bij de Waalhaven
aan de Richtlijnen Vaarwegen voor de breedte van de havenmond wat betreft de nautische veiligheid, en
zo niet wat zou de havenmond breedte moeten zijn ?
ix
Het onderzoek wordt uitgevoerd met behulp van een simulatorstudie SHIPMA.
De RVW zijn opgesteld als kader voor gebruik door en voor Rijkswaterstaat, dat wil zeggen: een
verplichting, waarvan alleen is af te wijken na toestemming van Rijkswaterstaat. Hoewel de RVW
specifiek verwijzen naar Rijkswaterstaat worden de richtlijnen ook door de overige vaarwegbeheerder
gebruikt voor het inrichten en ontwerpen van vaarwegen, zoals de Provincie Noord-Holland. De reden is
dat de veilige en vlotte afwikkeling van het scheepvaartverkeer gediend is bij uniforme toepassing van de
RVW door alle vaarwegbeheerders. Een beheerder heeft echter de mogelijkheid van de RVW af te
wijken, mits de alternatieve oplossing eveneens de vlotte, veilige en betrouwbare vaart garandeert. Het is
van belang, dat de vaarwegbeheerder afwijkingen van de richtlijnen goed kan motiveren, documenteert
en de vaarweggebruiker adequaat informeert.
De RVW zijn afgebakend tot:





het verkeerskundig ontwerp, het constructieve ontwerp behoort niet tot het terrein van de RVW;
vaarwegen van de CEMT klassen I tot en met V;
vaarwegen zonder stroming of met een langsstroom tot 0,5 m/s;
vaarwegen die niet hoofdzakelijk voor zeevaart bestemd zijn;
niet toegepast voor de vaargeulen op de Noordzee of Waddenzee.
Na een literatuuronderzoek naar richtlijnen en modellen voor simulatorstudies, is het eigenlijke
simulatoronderzoek uitgevoerd. Dit kan onderverdeeld worden in de volgende twee fasen:
Fase 1: Datacollectie en toetsing van haven
Het vooronderzoek richt zich op het verzamelen van de basisgegevens die noodzakelijk zijn voor de
uitvoering van het onderzoek:

Vaststelling van de lay-out van de haven;

Vaststelling van de verschillende klasse schepen met de bijbehorende karakteristieken;

Vaststelling van de maatgevende omgevingsomstandigheden zoals stroming, waterstanden en
wind.
Fase 2: Simulaties
In Fase 2 zijn met behulp van SHIPMA 7 een aantal (fast-time) simulaties uitgevoerd. Hierbij wordt de
Waalhaven getoetst op nautische veiligheid en onder welke omstandigheden de manoeuvres haalbaar
zijn. Ook is een gevoeligheidsstudie worden uitgevoerd met betrekking op een aantal aspecten.
Het mathematische model dat in SHIPMA wordt gebruikt is identiek aan dat van de real-time
Simulator van MARIN. Echter, is een uitzondering met betrekking tot het autopilot. In de real-time
simulator wordt het schip door de mens gevaren en de fast-time simulator door het autopilot.
Vergeleken met andere binnenhavens in Nederland, heeft de Waalhaven de kleinste haven ingang en is
de enige haven die niet voldoet aan de verhouding van RVW (4.0B). Voor de simulatie, is er een nieuwe
database aangemaakt voor de Waalhaven. De lay-out en de afmetingen van de haven is geconstrueerd
op basis van de bestaande Waalhaven in Nijmegen. Voor de simulaties, zijn een paar gevalideerde
x
model schepen geselecteerd. Deze model schepen zijn in afmetingen kleiner dan in de werkelijkheid,
maar zal niet veel invloed hebben op dit onderzoek.
Enkele gegevens zijn verzameld voor de simulatie zoals wind, waterdiepte en de stroom. De
windsnelheid ter plaatse van de haven is bepaald door middel van KNMI gegevens. In de studie wordt
een uniforme windsnelheid gebruikt. Voor de simulatie is een kielspeling van 1,0 m is gebruikt en de
totale waterdiepte is 4m. De stroomrichting is van Oost naar West, er is geen stroming aangenomen in de
haveningang. Voor het onderzoek zijn 4 langsstroom snelheden onderzocht: 0,3 m/s, 0,5m/s, 0,7m/s en
1,0m/s.
De manoeuvres in SHIPMA worden gerelateerd aan een voorgeprogrammeerde baan die het schip volgt
tijdens de simulaties met behulp van een autopilot. Bij het definiëren van de baan is de snelheid langs de
baan gespecificeerd. Het autopilot probeert de baan zo goed mogelijk te volgen met minimale
afwijkingen.
Criteria manoeuvres:

Vlot verloop van manoeuvres circa 5min

Voldoende afstand tot de oevers bij invaren circa 8m

Maximaal 35° - 40° roerhoek gebruiken.

De snelheid van het schip dient voldoende te zijn afgenomen binnen het havengebied (<0,5 m/s)
In totaal zijn 16 situaties gesimuleerd. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen twee verschillende
vaarrichtingen. Op die manier kan men het verschil zien tussen met de stroom meevaren en tegen de
stroom in. Daarnaast wordt de invloed van langsstromen op de manoeuvre onderzocht door deze te
variëren.
Iedere simulatie van een situatie staat op zichzelf. Daarmee wordt bedoeld dat het schip en het gebied
identiek zijn, maar de baan en/of de strategie kan iedere keer anders zijn om te anticiperen op
veranderde omgevingscondities. Een simulatie situatie wordt dan ook een aantal malen overgedaan om
tot het gewenste resultaat te komen. Hierbij wordt iedere factor die beïnvloedbaar is, zoals het autopilot
en de baan, stap voor stap gewijzigd om tot een realistisch resultaat te komen.
Een gevoeligheidsstudie is uitgevoerd voor enkele variabelen (windrichting, bredere vaarweg en een neer
in de havenmond), omdat deze in het onderzoek zijn versimpeld. Voor de wind is een uniforme wind en
richting gekozen. De stroming in de havenmond is vanwege de complexiteit weggelaten. Door een
simulatie te maken met een neer, kan gecontroleerd worden of deze invloed zal hebben.
Deze variabelen zullen worden getoetst met een klasse Va schip en een langsstroom van 0,7m/s.
Aangezien dit het grootste van de twee schepen is in een conditie op de overgang van haalbaar naar
niet-haalbare manoeuvres.
Uit de simulaties is gebleken dat de huidige Waalhaven geschikt is voor Klasse IV schepen en voor
Klasse Va schepen tot een langsstroom van 0,5m/s. De formule voor de haveningang van 4B volgens de
xi
Richtlijnen Vaarwegen is nog toepasbaar bij langsstroom tot 0,5m/s. Wanneer de langsstroom toeneemt,
voldoet de breedte van de haveningang niet meer. Bij een langsstroom van 0,7m/s dient de verhouding
op basis van deze studie aangepast te worden naar 4,9B.
Ook is er een verschil waargenomen wanneer het schip tegenstrooms vaart of met de stroom mee. Door
tegenstrooms kan het schip beter manoeuvreren en het roer beter gebruiken, waardoor de vaarbaan
breedte klein kan worden gehouden.
Uit de resultaten van de gevoeligheidsstudie is op te maken dat de onderzochte factoren invloed hebben
op de resultaten. Zo heeft de windrichting een effect op de manoeuvre en de vaarbaanbreedte, de
schipper dient hier rekening mee te houden. Een bredere vaarweg zal een negatief invloed hebben op
het schip, omdat het schip een lange tijd stroming tegen zich krijgt. In een situatie met een neer in de
haveningang is te zien dat. Schepen hinder ondervinden. Het manoeuvreren voor schepen wordt lastiger,
waardoor de vaarbaanbreedte zal toenemen.
Uit de simulatie studie is gebleken dat de huidige Waalhaven niet voldoet voor de Klasse Va schepen. De
huidige haven heeft een breedte van 3,7B in plaats van de minimale breedte van 4B volgens de
Richtlijnen Vaarwegen. De haveningang voldoet wel aan de benodigde breedte voor Klasse IV schepen
tot een langsstroom van 0,5m/s.
Uit de resultaten van de simulatie studie wordt geconcludeerd dat de Richtlijnen Vaarwegen met een
havenbreedte van 4B een zeer goede streefwaarde is voor enkelbaans vaarverkeer tot een langsstroom
van 0,5 m/s. Deze dient worden aangehouden als een minimum en niet als een maximum. Per situatie
dient gekeken te worden of een hogere breedtefactor dient te worden aangehouden, omdat in sommige
situatie ook andere factoren van belang kunnen zijn zoals, de windrichting, de vaarweg en de
stromingsconditie.
Op te maken is dat de langsstroom een belangrijk punt is bij het bepalen van de breedte van een
haveningang. Bij een langsstroom van 0,7 m/s en 1,0 m/s dient een bredere havenbreedte te worden
gekozen vanwege het grotere ruimtebeslag tijdens het manoeuvreren. Hiervoor dient haveningang een
minimale breedte van 4.9B aangehouden te worden.
Geconcludeerd kan worden dat de huidige Waalhaven niet aan de benodigde ingangsbreedte voldoet
voor een klasse Va schepen met een stroming van 0,7m/s of meer. De gemiddelde langstroom op de
Waalhaven is ca. 0,7m/s. Om de situatie daadwerkelijk te verbeteren dient de haveningang ruimer te
worden. De verhouding van Richtlijnen Vaarwegen met 4B voor een haveningang voldoet dus niet
Aanbevolen wordt om de 4B verhouding van Richtlijnen Vaarwegen verder te onderzoeken om de
nautische veiligheid te waarborgen. De resultaten van SHIPMA zijn realistisch, echter binnen de
toegepaste modeleigenschappen en beperkingen. Het programma SHIPMA dient dan ook gebruikt te
worden voor een eerste benadering.
xii
Inhoudsopgave
Voorwoord ................................................................................................................................................... ii
Summary ..................................................................................................................................................... iv
Samenvatting .............................................................................................................................................. ix
Inhoudsopgave ......................................................................................................................................... xiii
Lijst van figuren ........................................................................................................................................ xv
Lijst van tabellen ..................................................................................................................................... xvii
1
2
3
Inleiding ................................................................................................................................................ 1
1.1
Aanleiding ....................................................................................................................................... 1
1.2
Doelstelling ..................................................................................................................................... 4
1.3
Aanpak ............................................................................................................................................ 4
Literatuuronderzoek breedte havenmond ......................................................................................... 6
2.1
Richtlijnen Vaarwegen 2011 ........................................................................................................... 6
2.2
Simulator modellen ......................................................................................................................... 8
2.3
Conclusies literatuur ..................................................................................................................... 10
Uitgangspunten simulaties Waalhaven ........................................................................................... 11
3.1
Inleiding ........................................................................................................................................ 11
3.2
Lay-out van de haven ................................................................................................................... 11
3.3
Schepen ........................................................................................................................................ 12
3.4
Omgevingscondities ..................................................................................................................... 13
3.4.1
Wind ...................................................................................................................................... 13
3.4.2
Waterdiepte: .......................................................................................................................... 13
3.4.3
Stroming: ............................................................................................................................... 14
4
Resultaten en analyse SHIPMA simulaties ..................................................................................... 15
4.1
Inleiding ........................................................................................................................................ 15
4.2
Toetsing ........................................................................................................................................ 15
4.3
De uitgevoerde simulaties ............................................................................................................ 19
4.4
Beschrijving van simulatie-uitkomsten.......................................................................................... 23
4.4.1
Vaarbaanbreedte ................................................................................................................... 30
4.5
Analyse simulatie-uitkomsten ....................................................................................................... 34
xiii
5
6
4.6
Gevoeligheidsstudie ..................................................................................................................... 38
4.7
Vertaling resultaten naar nieuwe breedte formule ........................................................................ 44
Conclusies en aanbevelingen .......................................................................................................... 46
5.1
Conclusie ...................................................................................................................................... 46
5.2
Aanbeveling .................................................................................................................................. 46
Referenties ......................................................................................................................................... 47
Bijlagen ...................................................................................................................................................... 48
Bijlage A: Binnenhavens Nederland ....................................................................................................... 49
Bijlage B: Figuren binnenhavens ............................................................................................................ 54
Bijlage C: CEMT Klasse ............................................................................................................................ 59
Bijlage D: Zwaaikom ................................................................................................................................. 63
Bijlage E: Afmeerlengte ............................................................................................................................ 67
Bijlage F: Afmeerbreedte .......................................................................................................................... 72
Bijlage G: Kielspeling ............................................................................................................................... 77
Bijlagen H: Data plots ............................................................................................................................... 79
xiv
Lijst van figuren
Figuur 1: Luchtfoto Waalhaven (bron: google earth) .................................................................................... 2
Figuur 2: Lay-out haven AutoCAD ................................................................................................................ 2
Figuur 3: Diagram SHIPMA Model (bron: Marin) ........................................................................................ 8
Figuur 4 Doosnede, canal, dredged channel en shallow water
bron: Army Corps of Engineers, 2006 9
Figuur 5 Breedte van vaarweg bron: Army Corps of Engineers, 2006 ........................................................ 9
Figuur 6: Breedte vaarweg voor 1-richtingsverkeer bron: Army Corps of Engineers, 2006 ....................... 10
Figuur 7: Breedte vaarweg voor 2-richtingsverkeer bron: Army Corps of Engineers, 2006 ....................... 10
Figuur 9 Lay-out haven AutoCAD ............................................................................................................... 11
Figuur 8 Lay-out haven SHIPMA ................................................................................................................ 11
Figuur 10 Lay-out haven SHIPMA .............................................................................................................. 12
Figuur 11 Schets met vaarwegbegrenzing ................................................................................................. 12
Figuur 12 Contouren klasse IV schip in SHIPMA ....................................................................................... 12
Figuur 13 Contouren klasse Va schip in SHIPMA ...................................................................................... 12
Figuur 14:Langsstroom in de richting O-W met een bodemdiepte van 3 meter ......................................... 14
Figuur 15: Doorsnede haveningang, breedte van 40m in het kielvlak ........................................................ 15
Figuur 16:Vaarrroute Klasse Va .................................................................................................................. 17
Figuur 17: Opgegeven baantrack ............................................................................................................... 17
Figuur 18: Baantrack met bijbehorende snelheid ....................................................................................... 17
Figuur 19: Vaarroute Klasse Va .................................................................................................................. 18
Figuur 20: Opgegeven baantrack ............................................................................................................... 18
Figuur 21: Baantrack met bijbehorende snelheid ....................................................................................... 18
Figuur 23 Baanplot haven ingezoomd ........................................................................................................ 20
Figuur 22 Baanplot haven ........................................................................................................................... 20
Figuur 24: Dataplot met schroeftoerental [omw/min], scheepssnelheid [m/s] en roerhoek [graden] .......... 21
Figuur 25: Dataplot met vaarbaanbreedte [m] en waterdiepte [m] ............................................................. 22
Figuur 26: Baanplot met de vaarbaanbreedte van het schip (‘swepthpath’) .............................................. 22
Figuur 27 Baanplot simulatie 1 ................................................................................................................... 24
Figuur 28 Baanplot simulatie 2 ................................................................................................................... 24
Figuur 29 Baanplot simulatie 3 ................................................................................................................... 25
Figuur 30 Baanplot simulatie 4 ................................................................................................................... 25
Figuur 31: Baanplot simulatie 7 .................................................................................................................. 26
Figuur 32: Baanplot simulatie 9 .................................................................................................................. 27
Figuur 33: Baanplot simulatie 15 ................................................................................................................ 29
Figuur 34: Vaarbaanbreedte, OW klasse IV 0,3m/s (blauw) 0,5m/s (groen) 0,7m/s (geel) 1,0m/s (rood) . 30
Figuur 35: Vaarbaanbreedte, OW klasse IV 0,3m/s (blauw) 0,5m/s (groen) 0,7m/s (geel) 1,0m/s (rood) . 30
Figuur 36: Vaarbaanbreedte, OW klasse Va 0,3m/s (blauw) 0,5m/s (groen) 0,7m/s (geel) 1,0m/s (rood) 31
Figuur 37: Vaarbaanbreedte, OW klasse Va 0,3m/s (blauw) 0,5m/s (groen) 0,7m/s (geel) 1,0m/s (rood) 31
Figuur 38: Vaarbaanbreedte, WO klasse IV 0,3m/s (blauw) 0,5m/s (groen) 0,7m/s (geel) 1,0m/s (rood) . 32
Figuur 39: Vaarbaanbreedte,WO klasse IV 0,3m/s (blauw) 0,5m/s (groen) 0,7m/s (geel) 1,0m/s (rood) .. 32
Figuur 40: Vaarbaanbreedte, WO klasse Va 0,3m/s (blauw) 0,5m/s (groen) 0,7m/s (geel) 1,0m/s (rood) 33
Figuur 41: Vaarbaanbreedte, WO klasse Va 0,3m/s (blauw) 0,5m/s (groen) 0,7m/s (geel) 1,0m/s (rood) 33
Figuur 42: x-as langsstroom, y-as vaarbaanbreedte, klasse Va ( blauw), klasse IV ( oranje), meestroom 36
Figuur 43:x-as langsstroom, y-as vaarbaanbreedte, klasse Va( blauw), klasse IV( oranje), tegenstroom 36
Figuur 44: x-as langsstroom, y-as roerhoek, klasse Va ( blauw), klasse IV ( oranje), meestroom ............ 37
Figuur 45: x-as langsstroom, y-as roerhoek, klasse Va ( blauw), klasse IV ( oranje), tegenstroom .......... 37
xv
Figuur 46 Baanplot ( wind ZO) .................................................................................................................... 38
Figuur 47 Baanplot ( wind NW) ................................................................................................................... 38
Figuur 48 Dataplot ( wind ZO) ..................................................................................................................... 38
Figuur 49 Dataplot ( wind NW) .................................................................................................................... 38
Figuur 50 Vaarbaanbreedte ( wind ZO ) ..................................................................................................... 39
Figuur 51 Vaarbaanbreedte ( wind NW ) .................................................................................................... 39
Figuur 52 Vaarbaanbreedte ( wind ZO ) ..................................................................................................... 39
Figuur 53 Vaarbaanbreedte ( wind NW ) .................................................................................................... 39
Figuur 54 Baanplot (vaarbaan 300m) ......................................................................................................... 40
Figuur 55 Baanplot (vaarbaan 400m) ......................................................................................................... 40
Figuur 56 Dataplot (vaarbaan 300m) .......................................................................................................... 40
Figuur 57 Dataplot (vaarbaan 400m) .......................................................................................................... 40
Figuur 58 Vaarbaanbreedte (vaarbaan 300m)............................................................................................ 41
Figuur 59 Vaarbaanbreedte (vaarbaan 400m)............................................................................................ 41
Figuur 60 Geen stroming in havenmond ..................................................................................................... 42
Figuur 61 Havenmond met neer ................................................................................................................. 42
Figuur 62 Baanplot ( zonder neer ) ............................................................................................................. 42
Figuur 63 Baanplot ( met neer ) .................................................................................................................. 42
Figuur 64 Dataplot ( zonder neer ) .............................................................................................................. 43
Figuur 65 Dataplot ( met neer ) .................................................................................................................. 43
xvi
Lijst van tabellen
Tabel 1: Breedte havenmond binnenhavens ................................................................................................ 3
Tabel 2: Gegevens Klasse IV en Va schepen ............................................................................................ 13
Tabel 3: Toetsing havenmond met verschillende breedte formules met B gelijk aan breedte klasse Va .. 16
Tabel 4: Resultaten simulaties .................................................................................................................... 19
Tabel 5: Resultaten van alle simulaties voor een breedte van 3,5B met B gelijk aan de breedte bij klasse
Va met de minimale afstand tot de oevers ingedeeld in veiligheid, goed ( groen) matig/slecht ( oranje),
slecht (rood) ................................................................................................................................................ 34
Tabel 6: Resultaten van alle simulaties ingedeeld in veiligheid, goed ( groen) matig/slecht ( oranje), slecht
(rood) ........................................................................................................................................................... 35
Tabel 7: Manoeuvres met aan te houden vaarbaan formule ...................................................................... 44
xvii
1 Inleiding
1.1 Aanleiding
Een van de belangrijkste aspecten bij het ontwerp van een nieuwe binnenhaven of waterweg is de
toegankelijkheid voor de scheepvaart. Voor medio jaren negentig toen de Richtlijnen Vaarwegen werden
gepubliceerd werd ontworpen op basis van het oordeel van ervaren nautici die zich aan de hand van
bezoek, onderzoek van de stroming een beeld van de situatie vormden. De schatting van de ruimte die
men nodig had voor het manoeuvreren met het schip was gebaseerd op ervaringen, vuistregels en op
proefvaarten bij de oplevering van schepen. De vraag is nu of een bestaande havenmond voldoet. Dit zal
worden onderzocht.
De Waalhaven heeft een ingangsbreedte van circa 43m en wordt ook gebruikt door Klasse Va schepen.
Op grond van de Richtlijnen Vaarwegen [1] voldoet de Waalhaven niet aan de richtlijn voor Klasse Va
schepen van 110x11,4m, waarbij de breedte van de haveningang minimaal 4 maal de breedte van een
schip (4B) dient te zijn. De haveningang heeft in verhouding met de Klasse Va schepen slechts een
breedte van 3,77B. Bij Klasse IV schepen voldoet de Waalhaven aan de richtlijnen en heeft de
haveningang in verhouding een breedte van 4,57B. De te geringe breedte heeft echter gevolgen voor
veiligheid en snelheid van afwikkeling. In de huidige situatie kunnen grotere schepen moeilijk in en
uitvaren. Als in de toekomst de schepen nog groter worden, zal bij gelijkblijvende ingangsbreedte de
verblijfsfunctie van de Waalhaven in het geding komen. Het is dus wenselijk om voor de Waalhaven een
onderzoek uit te voeren naar de gewenste ingangsbreedte.
De Waalhaven is gelegen aan de Waal in de stad Nijmegen, zie Figuur 1. De haven werd in 1852 en
1853 aangelegd als vervanger van de Oude Haven, die ter hoogte van de huidige Waalkade gelegen
was, en was een industriehaven. Die functie had de haven tot midden jaren '90 en sindsdien is het een
vluchthaven en aanlegplaats voor de beroepsvaart [7].
Om nautisch verantwoord en veilig de Waalhaven in- en uit te varen speelt niet alleen de haveningang
een rol, maar ook de manoeuvreerruimte in de haven zelf. De manoeuvreerruimte heeft betrekking op de
benodigde breedte van de haveningang, draaicirkel, de gewenste afmeerlengte en het aantal schepen
dat naast elkaar mag afmeren van een haven, zie Figuur 2.
1
Figuur 1: Luchtfoto Waalhaven (bron: google earth)
Figuur 2: Lay-out haven AutoCAD
2
Ter vergelijking is de breedte van de havenmond van de Waalhaven vergeleken met andere
binnenhavens in Nederland. Voor het verkrijgen van de informatie is er een literatuuronderzoek (bijlage
A) uitgevoerd en gebruik gemaakt van satellietfoto’s ter ondersteuning (bijlage B). In de onderstaande
tabel worden de resultaten van de onderzochte havens gegeven. Met de breedte van de haveningang en
de maatgevende scheepsbreedte kan men de breedte formule opzetten.
Binnenhavens:
Scheeps
lengte
[m]
Scheeps
breedte
[m]
Haven ingang
breedte
[m]
Breedte formule
[-]
135
11,45
62.5
5,45B
110
11,45
95
8,29B
135
11,45
100
8,73B
110
11,45
100
8,73B
110
11,45
75
6,55B
110
11,40
43
3,77B
110
11,45
8
6,96B
110
11,45
55
4,82B
110
11,45
47
4,10B
110
11,45
60
5,24B
Cuijk
Haaften
Koningin Wilhelmina
haven
Oostbuitenhaven
Vissershaven IJmuiden
Waalhaven
Tweede haven
Scheveningen
Haven Wals Oorden
Beatrix haven
Lobith
Tabel 1: Breedte havenmond binnenhavens
Uit bovenstaande tabel is op te maken dat bij havens verschillende ingangsbreedtes voorkomen. De
Waalhaven te Nijmegen hanteert de kleinste verhouding van de breedte formule voor een enkel strook
verkeer (3,77B). Dit verschilt met de Richtlijnen Vaarwegen, die een breedte verhouding van minimaal 4B
hanteert. Daarom wordt voor de Waalhaven de ingangsbreedte door middel van simulatiestudie
onderzocht en eventueel een aanpassing voorgesteld.
3
1.2 Doelstelling
Het doel van dit afstudeerwerk is om een beoordeling te geven voor de Waalhaven te Nijmegen
betreffende de havenmond breedte. De studie moet betrekking hebben tot de volgende situaties:
 De omvang en vormgeving van de havenmond in relatie tot de nautische veiligheid.
 De effecten van langsstroom op de veiligheid van het scheepvaartverkeer.
 De effecten van verschillende scheepsklasses.
Aanvullend moet suggesties worden gedaan om de nautische veiligheid te verbeteren.
Onderzoeksvraag:
De onderzoeksvraag luidt als volgt:
Voldoet de verhouding havenbreedte-scheepsbreedte bij de Waalhaven aan de Richtlijnen
Vaarwegen voor de breedte van de havenmond wat betreft de nautische veiligheid, en zo niet wat
zou de havenmond breedte moeten zijn ?
Deelvragen:
In het onderzoek worden de volgende deelvragen gesteld:
 Hoe bepaalt men in de ontwerpfase de breedte van een haveningang?
 Welke richtlijn wordt er nu gehanteerd voor de breedte?
 Speelt de langsstroom een rol bij het bepalen van de breedte van de haveningang?
 Speelt de klasse schepen een rol bij het bepalen van de breedte van de haveningang?
1.3 Aanpak
Voor het onderzoek is een literatuurstudie uitgevoerd naar de breedte van de havenmond van de
Waalhaven. Aan de hand van de huidige richtlijnen is een aantal binnenhavens in Nederland getoetst.
Vervolgens is voor de Waalhaven een simulator onderzoek uitgevoerd naar de breedte van de
haveningang met behulp van het in Nederland gangbare rekenprogramma SHIPMA. Tenslotte zal op
basis van de resultaten een conclusie en aanbeveling worden gedaan.
SHIPMA is gebaseerd op manoeuvreermodellen. Na de tweede wereldoorlog werd het gedrag van
schepen geanalyseerd en er ontstonden verschillende vormen van wiskundige modellen, het ene wat
meer theoretische wiskundig, het ander meer gebaseerd op een fysische beschrijving van de
krachtenwerking. Met de opkomst van deze modellen kon het gedrag van een schip worden gesimuleerd,
waardoor de benodigde ruimte voor het manoeuvreren kon worden bepaald. SHIPMA is een van deze
modellen.
Een simulator zoals SHIPMA wordt ingezet voor:

Het ontwerp van waterbouwkundige werken:
Toegangsgeulen, havenmonden, zwaaigebieden;
Sluizen;
Kanalen, zwaaikommen.
4

Het ontwerp of testen van nautische procedures en hulpmiddelen:
Gebruik plaatsbepaling;
Testen en verbeteren vaarprocedures;
Reconstructies van gevaren,

Bepalen van grenzen voor veilig verkeer:
Maximum maten van het schip dat nog veilig op een waterweg kan;
Maximum toelaatbare wind en stroming.
De havenmond breedte van de Waalhaven wordt getoetst met behulp van SHIPMA aan de Richtlijnen
Vaarwegen [1]. Bij het invaren van de haven wordt rekening gehouden met de manoeuvreercapaciteiten
van de gebruikte schepen. Voor een Klasse IV schip en een Klasse Va schip is vervolgens een aantal
fast-time manoeuvreersimulaties uitgevoerd.
Het simulator onderzoek kan onderverdeeld worden in de volgende twee fasen:
Fase 1: Datacollectie en ontwerp van de haven.
Fase 2: Fast-time computer simulaties.
Fase 1: Datacollectie en toetsing van haven
Het vooronderzoek richt zich op het verzamelen van de basisgegevens die noodzakelijk zijn voor de
uitvoering van het onderzoek:

Vaststelling van de lay-out van de haven;

Vaststelling van de verschillende klasse schepen met de bijbehorende karakteristieken;

Vaststelling van de maatgevende omgevingsomstandigheden zoals stroming, waterstanden en
wind.

De Waalhaven wordt getoetst aan de Richtlijnen Vaarwegen.
Fase 2: Simulaties
In Fase 2 is met behulp van SHIPMA 7 een aantal (fast-time) simulaties uitgevoerd. Hierbij is de
Waalhaven getoetst op nautische veiligheid en onder welke omstandigheden de manoeuvres haalbaar
zijn. Ook is een gevoeligheidsstudie uitgevoerd met betrekking tot een aantal aspecten.
Het mathematische model dat in SHIPMA wordt gebruikt is identiek aan dat van de real-time
Simulator van MARIN. Echter, is een uitzondering met betrekking tot het autopilot. In de real-time
simulator wordt het schip door de mens gevaren en in de fast-time simulator door de autopilot.
Het afstudeerwerk is onderverdeeld in de volgende onderdelen; Inleiding en Doelstelling ( hoofdstuk 1),
literatuuronderzoek ( hoofdstuk 2), uitgangspunten simulatorstudie ( hoofdstuk 3), resultaten en analyse
SHIPMA simulaties, gevoeligheid studie, en bespreken van de resultaten (hoofdstuk 4) en tot slot de
conclusies en aanbevelingen (hoofdstuk 5).
5
2 Literatuuronderzoek breedte havenmond
Het doel van het literatuuronderzoek is om het tot stand komen van de breedte van de havenmond te
achterhalen. Ook is de havenmond breedte van verschillende binnenhavens onderzocht ( zie bijlage A).
2.1 Richtlijnen Vaarwegen 2011
Voor het toetsen van de inrichting van de vaarweg inclusief havens en de daarin aanwezige kunstwerken
zoals bruggen, is gebruik gemaakt van de Richtlijnen Vaarwegen (RVW).
De RVW zijn opgesteld als kader voor gebruik door en voor Rijkswaterstaat, dat wil zeggen: een
verplichting, waarvan alleen is af te wijken na toestemming van Rijkswaterstaat. Hoewel de RVW
specifiek verwijzen naar Rijkswaterstaat worden de richtlijnen ook door de overige vaarwegbeheerder
gebruikt voor het inrichten en ontwerpen van vaarwegen, zoals de Provincie Noord-Holland. De reden is
dat de veilige en vlotte afwikkeling van het scheepvaartverkeer gediend is bij uniforme toepassing van de
RVW door alle vaarwegbeheerders. Een beheerder heeft echter de mogelijkheid van de RVW af te
wijken, mits de alternatieve oplossing eveneens de vlotte, veilige en betrouwbare vaart garandeert. Het is
van belang, dat de vaarwegbeheerder afwijkingen van de richtlijnen goed kan motiveren, documenteert
en de vaarweggebruiker adequaat informeert.
Bij de opzet van de RVW is steeds gestreefd naar zorgvuldigheid. Richtlijnen zijn afgestemd met en
goedgekeurd door vertegenwoordigers van de sector en door vaarwegbeheerders van regionale diensten
van Rijkswaterstaat, provinciale waterstaat en de havenautoriteiten. De RVW zijn daardoor te
beschouwen als technisch en nautisch verantwoorde oplossingen voor een betrouwbare, veilige en vlotte
vaart [1].
De RVW zijn afgebakend tot:
 het verkeerskundig ontwerp, het constructieve ontwerp behoort niet tot het terrein van de RVW;
 vaarwegen van de CEMT klassen I tot en met V;
 vaarwegen zonder stroming of met een langsstroom tot 0,5 m/s;
 vaarwegen die niet hoofdzakelijk voor zeevaart bestemd zijn;
 niet toegepast voor de vaargeulen op de Noordzee of Waddenzee.
Het ontwerp van de breedte van een havenmond is afhankelijk van een aantal aspecten:
 Scheepsklasse;
 Verkeer: eenrichting of tweerichtingsverkeer;
 Zichtbaarheid;
 Stroming;
 Snelheid van een schip;
6
De breedte van de haveningang dient tenminste 4B (breedte maatgevende schip) te zijn voor een enkel
strook verkeer. Deze breedte is gemeten ten opzichte van het kielvlak. Bij grote stroomsnelheden op de
vaarweg en/of lange eenheden kan een grotere breedte wenselijk zijn, te bepalen door middel van
nader onderzoek.
De huidige Richtlijnen Vaarwegen zijn ontstaan na onderzoek door de Commissie Vaarwegbeheerders
(CVB) van de Rijkswaterstaat. Daartoe is onderzoek [4] uitgevoerd voor het ontwikkelen van richtlijnen
van het ontwerp van vaarwegen die geschikt zijn voor schepen van de CEMT-klasse V en voor tweebaks
duwstellen.
7
2.2 Simulator modellen
Voor zo ver bekend bestaan er twee simulatiemodellen: het Nederlandse SHIPMA en het programma
ERDC/WES van het Army Corps of Engineers. Beide worden hierna besproken.
SHIPMA
SHIPMA is een programma dat het manoeuvreer gedrag van een schip simuleert. De factoren die van
invloed zijn [5], zie Figuur 14:







Karakteristiek van het schip
Soortmanoeuvre
Sleepboten
Wind
Stromingen
Ondiep water
Oeverzuiging
Het programma SHIPMA wordt gebruikt bij het ontwerpen van een haven of binnenvaartweg. De
simulatie geeft een beter inzicht op de mogelijke problemen en beperkingen die kunnen ontstaan. De
resultaten die SHIPMA geeft kunnen worden gebruikt voor het ontwerpen van de infrastructuur (kanaal
lay-out, manoeuvreer ruimte en terminal lay-out). In de laatste fase van het ontwerp kan na het gebruik
van SHIPMA een real-time simulator worden ingezet.
Figuur 3: Diagram SHIPMA Model (bron: Marin)
Het programma SHIPMA maakt gebruik van een autopilot voor de simulaties in plaats van hands-on
steering, omdat de resultaten van diverse simulaties beter onderling beoordeeld kunnen worden omdat
een enkele parameter kan worden gevarieerd. Bij het gebruik van een auto-pilot wordt de nadruk gelegd
op de nautische aspecten van de omgeving en niet op de bestuurder zelf. Het gedrag van een schipper is
dus niet nagebootst.
8
ERDC/WES
Een ander model om de breedte van een haven te bepalen is met behulp van simulatie zoals
ERDC/WES simulatie van Corps of Engineers [6]..
In dit model wordt er onderscheid gemaakt tussen 3 types doorsnedes: kanaal, gebaggerde kanaal en
ondiep water. Uit de resultaten kan men de breedtes voor een 1-richtings en een 2-richtingsverkeer
weergeven. Zo heeft een 1-richtingsverkeer een breedte nodig die varieert van 2.5B tot 4.0B en bij een 2richtingsverkeer een breedte die varieert van 6.5B. Wanneer de benodigde breedtes gecombineerd
worden met het type vaarwegdoorsnede, zijn tabellen samen te stellen zoals weergeven in figuren 5 en 6.
Figuur 4 Doosnede, canal, dredged channel en shallow water
bron: Army Corps of Engineers, 2006
Figuur 5 Breedte van vaarweg bron: Army Corps of
Engineers, 2006
9
Figuur 6: Breedte vaarweg voor 1-richtingsverkeer bron: Army Corps of Engineers, 2006
Figuur 7: Breedte vaarweg voor 2-richtingsverkeer bron: Army Corps of Engineers, 2006
Uit bovenstaande figuren is te concluderen dat de breedte van een haveningang af hangt van de type
doorsnede en het aantal strooks verkeer. Wanneer we uitgaan van een 1-richtingsverkeer komt de
breedte van de haveningang op 4.0B, wat overeenkomt met de Richtlijnen Vaarwegen [1].
Er moet wel opgemerkt worden dat bovenstaande resultaten betrekking hebben op de zeevaart,
waardoor er verschil is met de binnenvaart, omdat de zeevaart in het algemeen minder manoeuvreerbaar
is.
2.3 Conclusies literatuur
In Nederland zijn de Richtlijnen Vaarwegen van toepassing. Deze schrijft een havenmond breedte voor
van 4B met B de maatgevende scheepsbreedte. Echter de RVW geldt niet voor vaarwegen met een
stroomsnelheid groter dan 0,5 m/s.
Er zijn simulatormodellen beschikbaar: SHIPMA en ERDC/WES. SHIPMA wordt gewoonlijk in Nederland
toegepast.
10
3 Uitgangspunten simulaties Waalhaven
3.1 Inleiding
Voor de Waalhaven en het boven- en benedenstroomse deel van de Waal is een nieuwe database
gebouwd. De database bestaat uit de volgende onderdelen:





Lay-out van de haven
Schepen
Wind
Waterdiepte
Stroming
Hieronder wordt per onderdeel de invoer besproken.
3.2
Lay-out van de haven
De invoer lay-out van de haven is gebaseerd op de Waalhaven te Nijmegen die is weergegeven in figuur
7. De invaartopening heeft op 4 m diepte een breedte van circa 40m. Voor de vaarweg wordt een breedte
van 300 m genomen. In de haven is een zwaaikom met een diameter van circa 118m. In de haven is
ruimte beschikbaar voor 4 à 6 wachtende schepen, exclusief de schepen die geladen en gelost worden.
De schepen kunnen zowel achter elkaar als naast elkaar worden afgemeerd (zie bijlage F).
Figuur 8 Lay-out haven SHIPMA
Figuur 9 Lay-out haven AutoCAD
Van de werkelijke haven is een schematisatie gemaakt, Figuur 8. Op basis hiervan is de in SHIPMA
ingevoerde lay-out gemaakt, zie Figuur 9. De steiger en de afgemeerde schepen aan de westzijde van de
haven zijn in de simulaties weggelaten. Dit is gedaan om in de simulaties voldoende vrije lengte
beschikbaar te hebben om te stoppen. De groene lijn in figuur 10 geeft de vaarwegbegrenzing weer die in
de simulaties is gehanteerd.
11
Figuur 10 Lay-out haven SHIPMA
Figuur 11 Schets met vaarwegbegrenzing
3.3 Schepen
De Richtlijnen Vaarwegen koppelt standaard scheepsafmetingen, verkeersgegevens en
omgevingscondities aan minimale vaarwegdimensies. Voor het ontwerp en de reconstructie van kanalen
en havens wordt in de Nederlandse situatie gebruik gemaakt van de maatgevende schepen aangegeven
per CEMT klasse (zie bijlage C).
Om de simulaties uit te voeren is gekozen voor een gevalideerd schip om de situatie zo dicht mogelijk te
benaderen. De eis is gesteld dat het verkeer vlot en veilig afgewikkeld moet worden, waarbij de schade
aan oevers en aan het schip moet worden voorkomen. Deze modelschepen zijn in lengte kleiner dan in
de werkelijkheid, maar dit zal niet veel invloed hebben, aangezien in het onderzoek vooral de breedte van
het schip bepalend is. De kenmerken van het schip staan in onderstaande tabel 2, zie ook Figuur 11 en
12. De roerhoek van deze schepen is beperkt tot 45 graden. Dit is het maximum roerhoek van het Klasse
IV schip waarop het model gebaseerd is. Ten behoeve van de simulaties is het schip uitgerust met een
boegschroef van 394 kN en 204kN. Indien nodig kan de boegschroef gebruikt worden. Opgemerkt moet
worden dat het gebruik van boegschroeven niet verplicht is. Hoewel een inventarisatie [15] heeft laten
zien dat 99% van de schepen uitgerust is met een boegschroef met een gemiddeld beschikbaar
vermogen van 350 kN.
Figuur 12 Contouren klasse IV schip in SHIPMA
Figuur 13 Contouren klasse Va schip in SHIPMA
12
Scheepstype:
klasse IV
klasse Va
Lengte:
Breedte:
80,0 m
9.5 m
96,0 m
11.4 m
Diepgang:
2.5 m
2.8 m
Massa:
1.6E6 kg
2.66E6 kg
Max. roerhoek:
Max. revolution head:
45.0°
364 rpm
45.0°
330 rpm
Max. revolution stern:
-364 rpm
-330 rpm
20400.0 N
39400.0 N
Boegschroeven:
Tabel 2: Gegevens Klasse IV en Va schepen
3.4 Omgevingscondities
De omgevingscondities zijn de condities die aan een continue verandering onderhevig zijn en direct
invloed hebben op het gedrag van het schip. Hieronder worden de invloeden zoals de wind, de water
diepte en de stroom behandeld worden. Golven zijn te klein om voor dit project van belang te zijn.
3.4.1 Wind
De windsnelheden ter plaatse van de haven zijn bepaald aan de hand van KNMI gegevens [8]. Voor het
onderzoek wordt een uniforme windsnelheid gekozen. Bij de haven zelf zijn er wel beschuttingen die de
wind hinderen, maar deze worden voor het onderzoek niet meegenomen.
Windkracht
Windrichting
: 5 (8,0 m/s)
: ZO
3.4.2 Waterdiepte:
In de SHIPMA-scheepsmodellen zijn de stromings karakteristieken opgenomen voor de volgende
diepte/diepgang verhoudingen (h/t). Deze modellen zijn berekend met SHIPMA 7 met de modelschepen
klasse IV en Va van Marin. De volgende karakteristieken van de stromingen zijn opgenomen in deze
modellen.
Klasse IV:
coefficient 1:
coefficient 2:
h/t = 1,3
h/t = 3,0
h = 3,25
h = 10,0
Klasse Va:
coefficient 1:
coefficient 2:
h/t = 1,3
h/t = 3,0
h = 3,64
h = 8,40
In het onderzoek is uitgegaan van een kielspeling van 1,0m. Voor de simulatie wordt er uitgegaan van
een waterdiepte van 4,0m. Voor het kunnen gebruiken van de scheepsmodellen, dient de waterdiepte
tussen de coëfficiënten te zitten, dit is zowel voor de Klasse IV als het klasse Va het geval.
13
3.4.3 Stroming:
Voor het onderzoek worden simulaties gemaakt voor de volgende langsstroom snelheden:
 0,3 m/s
 0,5 m/s
 0,7 m/s
 1,0 m/s
De gemiddelde stroomsnelheid op de Waal voor de Waalhaven is ca. 0,7m/s [19] en daarom is deze
waarde gekozen. Ook is een grotere stroomsnelheid van 1,0 m/s gekozen. Verder is de waarde van 0,5
m/s gekozen omdat dit waarde is tot waar de RVW geldig is. De stroomrichting is Oost-West, daarbij
wordt er verondersteld dat er bij de haveningang en in het haven bassin geen stroming plaats vindt. Dit is
een versimpeling van de werkelijkheid, aangezien in de praktijk in de haveningang neren zullen ontstaan.
Feitelijk wordt een te gunstige situatie onderzocht, maar de invloed hiervan zal later worden bekeken.
Figuur 14:Langsstroom in de richting O-W met een bodemdiepte van 3 meter
14
4 Resultaten en analyse SHIPMA simulaties
4.1 Inleiding
Voor de simulatie studie, zal de breedte van de haveningang onderzocht worden. In de Richtlijnen
Vaarwegen wordt voor de breedte van de haveningang van 4B aanbevolen. Hierin is B de breedte van
het maatgevende schip. Deze waarden is gebaseerd op een onderzoek in de jaren ’80. Inmiddels varen
er grotere schepen met betere manoeuvreereigenschappen. In het onderzoek wordt nagegaan of de
afmeting van de haveningang geoptimaliseerd kan worden.
4.2 Toetsing
Het doel van de initiële beoordeling is het vaststellen wat de gewenste en de mogelijke toegankelijkheid
van schepen is in het huidige ontwerp van de Waalhaven. Voor de toetsing wordt gebruik gemaakt van
de Richtlijnen Vaarwegen [1]. Doel van de inventarisatie is het bepalen van de maatgevende situaties en
het definiëren van relevante scenario’s voor simulatie. Hierbij zal de nadruk liggen op de schepen die de
haven binnenvaren en de ruimte die daarbij nodig is zoals, de zwaaikom, de afmeerlengte en de
afmeerbreedte. Voor meer informatie over desbetreffende onderwerpen wordt verwezen naar de bijlage.
Uit de inventarisatie aan de hand van de Richtlijnen Vaarwegen blijkt dat de situatie voor een Klasse Va
schip kleiner is dan minimaal vereist, maar dit heeft dan vooral betrekking op de breedte in de
havenmond en de (afstop)lengte in de haven als er aan de zuidzijde schepen afgemeerd liggen.
Figuur 15: Doorsnede haveningang, breedte van 40m in het kielvlak
In tabel 3 is een vergelijking opgesteld tussen de Richtlijnen Vaarwegen, de Waalhaven en de toets
criteria situatie. Uit de tabel is op te maken dat de scheepsklasse Va boven de toets criterium zit en
scheepsklasse IV eronder. Opgemerkt moet worden dat de Richtlijnen Vaarwegen gebaseerd is op een
langsstroom van 0,5m/s. Voor het onderzoek wordt er daarom, naast die snelheid, ook gekeken naar een
langsstroom van 0,3m/s, 0,7m/s en 1,0 m/s. Hierbij kan gecontroleerd worden of bij verschillende
langsstromen, de voorgeschreven ingangsbreedte van 4B volgens de Richtlijnen Vaarwegen voldoet.
15
Haveningang
breedte
[m]
Richtlijnen
Vaarwegen
(4B)
Waalhaven
(3.7B)
Toetscriterium
huidige studie
(3.5B)
Scheepsklasse
IV
(4B)
Scheepsklasse
Va
(4B)
45,6
43
40
38
45,6
Tabel 3: Toetsing havenmond met verschillende breedte formules met B gelijk aan breedte klasse Va
In het onderzoek wordt onderzocht of de ingangsbreedte van 3,5B kan voldoen bij een Klasse Va
schepen. In de Richtlijnen Vaarwegen moet de ingangsbreedte van minimaal 4B in het kielvlak bedragen
(zie figuur 15). De waterdiepte van 4,0m is voldoende bij een maximaal toegestane diepgang van 2,9m
en een aangenomen kielspelling van 1,0m (zie bijlage G).
Manoeuvres
De manoeuvres in SHIPMA worden gerelateerd aan een voorgeprogrammeerde baan die het schip volgt
tijdens de simulaties met behulp van een autopilot. Bij het definiëren van de baan wordt ook de snelheid
langs de baan gespecificeerd. Het autopilot probeert de baan zo goed mogelijk te volgen met minimale
afwijkingen met betrekking tot:
• de dwarsafwijking van de baan;
• de richting van de baan.
Het schip gebruikt hiervoor de schroef en het roer en eventueel de boegschroef. Een eis is dat een schip
de haven vloeiend en veilig in dan wel uit moet kunnen varen. Er wordt een vaarsnelheid van 12 à 13
km/u gehanteerd op de rivier voor het invaren [14]. De boegschroef wordt alleen gebruikt wanneer de
snelheid zodanig is verlaagd tot onder de 5,5km/u [13].
Voor het bepalen van de manoeuvres voor verschillende langsstromen wordt de track alleen in x-richting
verplaatst om te zorgen dat het schip de haven zo goed mogelijk kan invaren ( zie figuur 16). De
vaarbaan wordt dus als een vaste waarde gesteld en wordt de langsstroom gevarieerd. Hierdoor kan men
de invloed van de langsstromen simuleren wordt per baantrack een snelheid gegeven (zie figuur 17, 18,
20 en 21).
Voor de zeevaart houdt men doorgaans een maximum van 20° roerhoek aan bij de beoordeling van de
haalbaarheid van een manoeuvre. Voor de binnenvaart wordt echter een andere eis gesteld. In die
situaties wordt een maximum roerhoek aangehouden van 35° tot 40° [5].
Criteria manoeuvres:
 Vlot verloop van manoeuvres circa 5min
 Voldoende afstand tot de oevers bij invaren circa 8m
 Maximaal 35° - 40° roerhoek gebruiken.
 De snelheid van het schip dient voldoende te zijn afgenomen binnen het havengebied (<0,5 m/s)
16
Klasse Va:
Langsstroom:
Windrichting:
0,3 m/s
OW
Figuur 16:Vaarrroute Klasse Va
Figuur 17: Opgegeven baantrack
Figuur 18: Baantrack met bijbehorende snelheid
17
Klasse Va:
Langsstroom: 0,5m/s
Windrichting: OW
Figuur 19: Vaarroute Klasse Va
Figuur 20: Opgegeven baantrack
Figuur 21: Baantrack met bijbehorende snelheid
18
4.3 De uitgevoerde simulaties
In totaal zijn 16 situaties gesimuleerd. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen twee verschillende
vaarrichtingen. Op die manier kan men het verschil zien tussen met de stroom meevaren en tegen de
stroom in ( zie tabel 4). Daarnaast wordt de invloed van langsstromen op de manoeuvre onderzocht door
deze te variëren. Dit wordt gedaan omdat de Richtlijnen Vaarwegen gebaseerd is op 0,5m/s langsstroom.
Tegenstroom
Meestroom
Simulatie
situatie
Vaarrichting
Scheepstype
Langstroom O-W
[m/s]
Wind ZO
[m/s]
1
Invaren vanaf oosten
Va
0,3
8
2
Invaren vanaf oosten
IV
0,3
8
3
Invaren vanaf oosten
Va
0,5
8
4
Invaren vanaf oosten
IV
0,5
8
5
Invaren vanaf oosten
Va
0,7
8
6
Invaren vanaf oosten
IV
0,7
8
7
Invaren vanaf oosten
Va
1,0
8
8
Invaren vanaf oosten
IV
1,0
8
9
Invaren vanaf westen
Va
0,3
8
10
Invaren vanaf westen
IV
0,3
8
11
Invaren vanaf westen
Va
0,5
8
12
Invaren vanaf westen
IV
0,5
8
13
Invaren vanaf westen
Va
0,7
8
14
Invaren vanaf westen
IV
0,7
8
15
Invaren vanaf westen
Va
1,0
8
16
Invaren vanaf westen
IV
1,0
8
Tabel 4: Resultaten simulaties
Iedere simulatie van een situatie staat op zichzelf. Daarmee wordt bedoeld dat het schip en het gebied
identiek zijn, maar de baan en/of de strategie kan iedere keer anders zijn om te anticiperen op
veranderde omgevingscondities. Een simulatie situatie wordt dan ook een aantal malen ( ca. 5 keer)
19
overgedaan om tot het gewenste resultaat te komen. Hierbij wordt iedere factor die beïnvloedbaar is,
zoals het autopilot en de baan, stap voor stap gewijzigd om tot een realistisch resultaat te komen.
De resultaten van de fast-time simulaties worden gepresenteerd in de vorm van baanplots en dataplots
als functie van de baanparameter, dit is de afgelegde weg langs de baan. Bijlage B bevat alle
afbeeldingen. Enkele voorbeelden zijn hieronder in de hoofdtekst opgenomen:





Baanplot met lay-out van de haven, de te volgen baan en de gerealiseerde vaart met
scheepscontouren, zie figuur 22;
Baanplot met lay-out van de haveningang ingezoomd, zie figuur 23. Er wordt bekeken of er
genoeg ruimte is voor het invaren met voldoende afstand tot de oevers;
Dataplot met schroeftoerental (omw/min), scheep snelheid (m/s) en roerhoek (graden), zie figuur
24. Er zal worden bekeken of de roerhoek voldoet aan de criteria en dan scheepsnelheid
voldoende is afgenomen bij het invaren van de haven;
Dataplot met vaarbaanbreedte (m) en waterdiepte (m), hier is de vaarbaanbreedte weergegeven
met 2 lijnen die de linkerzijde en rechterzijde van het schip weergeeft. De ruimte tussen de lijnen
geeft de vaarbaanbreedte weer zie figuur 25;
Baanplot met de vaarbaanbreedte van het schip, zie figuur 26;
Op basis van deze resultaten zullen de uitkomsten van de simulaties beschreven en geanalyseerd
worden.
Figuur 23 Baanplot haven
Figuur 22 Baanplot haven ingezoomd
20
Figuur 24: Dataplot met schroeftoerental [omw/min], scheepssnelheid [m/s] en roerhoek [graden]
21
Figuur 25: Dataplot met vaarbaanbreedte [m] en waterdiepte [m]
Figuur 26: Baanplot met de vaarbaanbreedte van het schip (‘swepthpath’)
22
4.4 Beschrijving van simulatie-uitkomsten
De resultaten van de 16 uitgevoerde manoeuvres worden hieronder besproken. Voor de totale dataplots
van de simulaties zie bijlage H.
simulatie situatie
Vaarrichting
Scheepstype
Meestroom
[m/s]
Wind ZO
[m/s]
1
Invaren vanaf oosten
Va
0,3
8
De draai naar bakboord vanuit het oosten de haven in, is een draai van iets minder dan 90 graden. De
snelheid van het schip op de circa 10 km/u. Bij het in de bocht varen ervaart de romp van het schip meer
weerstand (tegen het draaien). Er moet roer worden gegeven om die draai te maken en er moet meer
vermogen worden gegeven als het auto-pilot stuurt op snelheid. Omdat anders door de extra weerstand
door de bocht de snelheid al afneemt.
Voor het maken van de bocht wordt het roer 20 tot 30 graden naar bakboord gedraaid. Dit gaat over een
afstand van ruim 200 m gepaard met een toerenstoot van ca. 70% van het totale vermogen om
voldoende rotatie op te kunnen bouwen en de stroomgradiënt goed te passeren. Gevolg is dat de
vaarsnelheid relatief hoog blijft. Na de bocht wordt, over een afstand van 50 m, 15 graden roer gebruikt,
gecombineerd met een toerenstoot van 70%. Vervolgens word het schip gestopt. De stopweg lengte is
circa150 m. De vaarbaanbreedte (‘swepth path’) is maximaal 29 m. Bij de invaartopening is deze 26m.
Het voorschip passeert relatief dicht langs de oostelijke oever. Door de stroom wordt het achterschip op
dat moment verzet, waardoor het schip de havenmond binnen kan varen. Het roer wordt niet meer
gebruikt binnen de haven, omdat de boegschroeven dan hun werking doet voor het manoeuvreren. De
snelheid is dan al zodanig klein dat deze hun werking kunnen uitoefenen. De duur van de manoeuvre
vanaf het moment dat het schip de draai inzet en snelheid vermindert tot het moment dat het schip
volledig in de haven is, is circa 2 minuten.
simulatie
situatie
2
Vaar richting
Scheeps type
Meestroom
[m/s]
Wind ZO
[m/s]
Invaren vanaf oosten
IV
0,3
8
Deze simulatie is vergelijkbaar met de vorige, maar nu met een klasse IV schip. Voor het maken van de
bocht wordt er 30 graden roer gebruikt, gecombineerd met een toerenstoot van 80%. De stopweglengte
is circa 150 m. Het roer wordt niet meer gebruikt binnen de haven, omdat de boegschroeven dan hun
werking doet voor het manoeuvreren. De snelheid is dan al zodanig klein dat deze hun werking kunnen
uitoefenen. De vaarbaanbreedte bij simulatie 2 is maximaal 23 m. Deze is circa 18m bij de
invaartopening.
23
Figuur 27 Baanplot simulatie 1
Figuur 28 Baanplot simulatie 2
simulatie situatie
Vaar richting
Scheeps type
3
Invaren vanaf oosten
Va
Meestroom
[m/s]
0,5
Wind ZO
[m/s]
8
De snelheid van het schip is circa 9 km/u. Voor de bocht wordt het toerental verhoogd om zo snel
mogelijk door de bocht te kunnen gaan. Voor het maken van de bocht wordt het roer 25 tot 35 graden
naar bakboord gelegd. Dit gaat over een afstand van ruim 250 m gepaard met een toerenstoot van ca.
70% van het totaal vermogen om voldoende draai op te kunnen bouwen en de stroomgradiënt goed te
passeren. Gevolg is dat de vaarsnelheid relatief hoog blijft. Na de bocht wordt, over een afstand van 50
m, 38 graden roer gebruikt, gecombineerd met een toerenstoot van 70%. Vervolgens wordt het schip
gestopt en de stopweglengte bedraagt circa 150m. Het schip komt door de manoeuvre dicht bij de
westelijke oever. De vaarbaanbreedte bij simulatie 3 is maximaal 32 m. Bij de invaartopening is deze ca.
30m. De duur van de manoeuvre vanaf het moment dat het schip de draai inzet en snelheid vermindert
tot het moment dat het schip volledig in de haven is, is circa 2.5 minuten
simulatie situatie
Vaar richting
Scheeps type
4
Invaren vanaf oosten
IV
Meestroom
[m/s]
0,5
Wind ZO
[m/s]
8
De snelheid van het schip is bij aanvang van de beschouwde manoeuvre circa 10 km/u. Voor het maken
van de bocht wordt het roer 34 graden naar bakboord gelegd. Dit gaat over een afstand van ruim 150 m
gepaard met een toerenstoot van circa 80% van het totaal vermogen, de vaarsnelheid blijft relatief hoog.
Na de bocht wordt, over een afstand van 50 m, 36 graden roer gebruikt, gecombineerd met een
toerenstoot van 80%. Vervolgens wordt het schip gestopt en de stopweglengte bedraagt circa 150 m. De
vaarbaanbreedte bij simulatie 4 is maximaal 26 m. Bij de invaartopening is deze circa 18m. waardoor er
een afstand van circa 11m ontstaat tot de oevers
24
Figuur 29 Baanplot simulatie 3
Figuur 30 Baanplot simulatie 4
simulatie situatie
Vaar richting
Scheeps type
5
Invaren vanaf oosten
Va
Meestroom
[m/s]
0,7
Wind ZO
[m/s]
8
De snelheid van het schip is ca. 12,5 km/u. Voor de bocht wordt het toerental verhoogd om zo snel
mogelijk door de bocht te kunnen gaan. Voor het maken van de bocht wordt het roer 37 graden naar
bakboord gelegd. Na de bocht wordt, over een afstand van 80 m, wordt 38 graden roer gebruikt,
gecombineerd met een toerenstoot van 80%. Vervolgens wordt het schip gestopt en bedraagt de
stopweglengte circa 150 m. Het gebruik van maximaal roer maakt het voor de schipper lastig om
eventueel fouten te kunnen corrigeren. Het wordt dan ook niet aangeraden om te lang het maximaal roer
te gebruiken. De vaarbaanbreedte is maximaal 30m. Deze wordt behaald bij de invaartopening.
simulatie situatie
Vaar richting
Scheeps type
Meestroom
[m/s]
Wind ZO
[m/s]
6
Invaren vanaf oosten
IV
0,7
8
De snelheid van het schip is circa 13 km/u. Voor de bocht wordt het toerental verhoogd om zo snel
mogelijk door de bocht te kunnen gaan. Voor het maken van de bocht wordt het roer 20 tot 37 graden
gebruikt. Dit gaat over een afstand van ruim 200 m gepaard met een toerenstoot van ca. 80% van het
totale vermogen om voldoende draai op te kunnen bouwen. Na de bocht wordt, over een afstand van 50
m, 42 graden roer gebruikt. De vaarbaanbreedte bij simulatie 6 is maximaal 24 m. Deze wordt bereikt bij
de invaartopening.
25
simulatie situatie
Vaar richting
Scheeps type
7
Invaren vanaf oosten
Va
Meestroom
[m/s]
1,0
Wind ZO
[m/s]
8
De snelheid van het schip is circa 10 km/u. Voor de bocht wordt het toerental verhoogd om zo snel
mogelijk door de bocht te kunnen gaan. Voor het maken van de bocht wordt het maximaal roer van 45
graden gebruikt. Dit gaat over een afstand van ruim 200 m gepaard met een toerenstoot van ca. 100%
van het totale vermogen om voldoende draai op te kunnen bouwen. De vaarbaanbreedte bij simulatie 7 is
maximaal 42 m. Bij de invaartopening is deze ca. 35m, waardoor er geen of nauwelijks ruimte is tot de
oever. Het achterschip raakt de oever aan, dit komt door de sterke stroming waardoor het achterschip zit
verplaatst.
Figuur 31: Baanplot simulatie 7
simulatie situatie
Vaar richting
Scheeps type
Meestroom
[m/s]
Wind ZO
[m/s]
8
Invaren vanaf oosten
IV
1,0
8
Deze simulatie is vergelijkbaar met de vorige simulatie, maar nu met een klasse IV schip. De
vaarbaanbreedte is maximaal 40 m. Bij de invaartopening is deze circa 30m. De duur van de manoeuvre
vanaf het moment dat het schip de draai inzet en snelheid vermindert tot het moment dat het schip
volledig in de haven is, is circa 1,5 minuten.
26
simulatie situatie
Vaar richting
Scheeps type
9
Invaren vanaf westen
Va
Tegenstroom
[m/s]
0,3
Wind ZO
[m/s]
8
Het schip bereikt een snelheid van circa 13 km/h om met een hoge snelheid de bocht te kunnen maken.
Dit gaat gepaard met een hoog toerental van 80% van het totale vermogen. Bij het indraaien van de
havenmonding wordt 27 graden roer gegeven gecombineerd met een toeren stoot van 80% van het totale
vermogen om de stroom te compenseren en het achterschip tegen de stroom op te werken. Na de bocht
wordt over een afstand van 50 m, 8 graden roer gebruikt. Het roer wordt niet meer gebruikt binnen de
haven, omdat de boegschroef dan zijn werking doet voor het manoeuvreren. De snelheid is dan al
zodanig klein dat deze hun werking kunnen uitoefenen. De vaarbaanbreedte bij simulatie 9 is maximaal
17 m. Bij de invaartopening is deze ca. 15m, waardoor de afstand tot de oevers circa. 14m is. De duur
van de manoeuvre vanaf het moment dat het schip de draai inzet en snelheid vermindert tot het moment
dat het schip volledig in de haven is, is circa 2,5 minuten
Figuur 32: Baanplot simulatie 9
simulatie situatie
Vaar richting
Scheeps type
Tegenstroom
[m/s]
Wind ZO
[m/s]
10
Invaren vanaf westen
IV
0,3
8
Deze simulatie is vergelijkbaar met de vorige simulatie, maar nu met een klasse IV schip. Bij het
indraaien van de havenmonding wordt 22 graden roer gegeven gecombineerd met een toerenstoot van
80% van het totale vermogen om de stroom te compenseren en het achterschip tegen de stroom op te
werken. De vaarbaanbreedte bij simulatie 10 is maximaal 18 m. Bij de invaartopening is deze circa 13m.
27
simulatie situatie
Vaar richting
Scheeps type
Tegenstroom
[m/s]
Wind ZO
[m/s]
11
Invaren vanaf westen
Va
0,5
8
De snelheid van het schip is circa 13 km/u. Voor de bocht wordt het toerental verhoogd om zo snel
mogelijk door de bocht te kunnen gaan. Bij het indraaien van de havenmonding wordt 20 tot 27 graden
roer gegeven gecombineerd met een toeren stoot van 80% van het totale vermogen om de stroom te
compenseren en het achterschip tegen de stroom op te werken. Het roer wordt niet meer gebruikt binnen
de haven, omdat de boegschroef dan zijn werking doet voor het manoeuvreren. De snelheid is dan al
zodanig klein dat deze hun werking kunnen uitoefenen. De vaarbaanbreedte bij simulatie 11 is maximaal
22 m. Bij de invaartopening is deze circa 19 m, waardoor de afstand tot de oevers circa 14m is. De duur
van de manoeuvre vanaf het moment dat het schip de draai inzet en snelheid vermindert tot het moment
dat het schip volledig in de haven is, is circa 2 minuten
simulatie situatie
Vaar richting
Scheeps type
12
Invaren vanaf westen
IV
Tegenstroom
[m/s]
0,5
Wind ZO
[m/s]
8
Deze simulatie is vergelijkbaar met de vorige simulatie, maar nu met een klasse IV schip. De
vaarbaanbreedte bij simulatie 12 is maximaal 31 m. Bij de invaartopening is deze circa 21m. waardoor er
een afstand van ca. 10m ontstaat tot de oevers. De duur van de manoeuvre vanaf het moment dat het
schip de draai inzet en snelheid vermindert tot het moment dat het schip volledig in de haven is circa 2,5
minuten.
simulatie situatie
Vaar richting
Scheeps type
Tegenstroom
[m/s]
Wind ZO
[m/s]
13
Invaren vanaf westen
Va
0,7
8
Het schip bereikt een snelheid van circa 13 km/h om met een hoge snelheid de bocht te kunnen maken.
Dit gaat gepaard met een hoog toerental van 80% van het totale vermogen.
Bij het indraaien van de havenmonding wordt 25 graden roer gegeven gecombineerd met een toeren
stoot van 80% van het totale vermogen om de stroom te compenseren en het achterschip tegen de
stroom op te werken. Na de bocht wordt over een afstand van 50 m, 15 graden roer gebruikt.
Het roer wordt niet meer gebruikt binnen de haven, omdat de boegschroef dan zijn werking doet voor het
manoeuvreren. De snelheid is dan al zodanig klein dat deze hun werking kunnen uitoefenen.
De vaarbaanbreedte bij de invaartopening is deze ca. 30m. De duur van de manoeuvre vanaf het
moment dat het schip de draai inzet en snelheid vermindert tot het moment dat het schip volledig in de
haven is, is circa 3,5 minuten
simulatie situatie
Vaar richting
Scheeps type
14
Invaren vanaf westen
IV
Tegenstroom
[m/s]
0,7
Wind ZO
[m/s]
8
Deze simulatie is vergelijkbaar met de vorige simulatie, maar nu met een klasse IV schip. Er zijn geen
noemenswaardige verschillen.
28
simulatie situatie
Vaar richting
Scheeps type
Tegenstroom
[m/s]
Wind ZO
[m/s]
15
Invaren vanaf westen
Va
1,0
8
De snelheid van het schip is circa 14 km/u. Voor de bocht wordt het toerental verhoogd om zo snel
mogelijk door de bocht te kunnen gaan. Voor het maken van de bocht wordt een roer van 25 graden
gebruikt. Dit gaat over een afstand van ruim 200 m gepaard met een toerenstoot van ca. 80% van het
totale vermogen om voldoende draai op te kunnen bouwen. Na de bocht wordt, over een afstand van 50
m, 45 graden roer gebruikt. De vaarbaanbreedte bij simulatie 15 is maximaal 50 m. De vaarbaanbreedte
bij de invaartopening is circa 30m. Het schip zal door zijn grote vaarbaanbreedte de oever aanraken bij
het invaren.
Figuur 33: Baanplot simulatie 15
simulatie situatie
Vaar richting
Scheeps type
Tegenstroom
[m/s]
Wind ZO
[m/s]
16
Invaren vanaf westen
IV
1,0
8
Deze simulatie is vergelijkbaar met de vorige simulatie, maar nu met een klasse IV schip. Er zijn geen
noemenswaardige verschillen met de vorige simulatie.
De resultaten van de 16 uitgevoerde vaarten kan men vinden in tabel 5 ( paragaaf 4.6).
29
4.4.1
Vaarbaanbreedte
Wanneer men de vaarbaanbreedte van verschillende simulaties, inclusief de verschillende langsstromen,
bij elkaar voegt kan men afleiden wat de minimale breedte van de invaartopening dient te zijn. In figuur
34 en 35 is weergegeven dat de vaarbaanbreedte voor een klasse IV schip tot een langsstroom van
0,7m/s nog in de haveningang past. Bij een langsstroom van 1,0m/s zal het schip tegen de oostelijke
oever aanbotsen.
Figuur 34: Vaarbaanbreedte, OW klasse IV 0,3m/s (blauw) 0,5m/s (groen) 0,7m/s (geel) 1,0m/s (rood)
Figuur 35: Vaarbaanbreedte, OW klasse IV 0,3m/s (blauw) 0,5m/s (groen) 0,7m/s (geel) 1,0m/s (rood)
30
In figuur 36 en 37 is weergegeven dat de vaarbaanbreedte voor een klasse Va schip tot een langsstroom
van 0,5m/s nog relatief eenvoudig - dat wil zeggen met ruime marge - de haveningang kan invaren. Bij
een langstroom van 0,7m/s zal het schip zeer dicht komen tegen de westelijke oever en bij 1,0m/s zal het
schip de oevers aanraken.
Figuur 36: Vaarbaanbreedte, OW klasse Va 0,3m/s (blauw) 0,5m/s (groen) 0,7m/s (geel) 1,0m/s (rood)
Figuur 37: Vaarbaanbreedte, OW klasse Va 0,3m/s (blauw) 0,5m/s (groen) 0,7m/s (geel) 1,0m/s (rood)
31
In figuur 38 en 39 is weergegeven dat de vaarbaanbreedte voor een klasse IV schip tot een langsstroom
van 0,5m/s nog eenvoudig de haveningang kan invaren. Bij een langsstroom van 0,7m/s zal het schip
zeer dicht komen tegen de westelijke oever en bij 1,0m/s zal het schip de oevers aanraken.
Figuur 38: Vaarbaanbreedte, WO klasse IV 0,3m/s (blauw) 0,5m/s (groen) 0,7m/s (geel) 1,0m/s (rood)
Figuur 39: Vaarbaanbreedte,WO klasse IV 0,3m/s (blauw) 0,5m/s (groen) 0,7m/s (geel) 1,0m/s (rood)
32
In figuur 40 en 41 is weergegeven dat de vaarbaanbreedte voor een klasse Va schip tot een langsstroom
van 0,5m/s nog relatief eenvoudig de haveningang kan invaren. Bij een langsstroom van 0,7m/s zal het
schip zeer dicht komen tegen de westelijke oever en bij 1,0m/s zal het schip de oevers aanraken.
Figuur 40: Vaarbaanbreedte, WO klasse Va 0,3m/s (blauw) 0,5m/s (groen) 0,7m/s (geel) 1,0m/s (rood)
Figuur 41: Vaarbaanbreedte, WO klasse Va 0,3m/s (blauw) 0,5m/s (groen) 0,7m/s (geel) 1,0m/s (rood)
33
4.5 Analyse simulatie-uitkomsten
Tegenstroom
Meestroom
De resultaten van de simulaties zijn gegeven in een tabel met als belangrijkste punten de maximaal
toegepaste roerhoek, vaarbaanbreedte bij de haveningang en de minimale resterende afstand tot de
oever gemeten vanaf de zijkant van het schip. Varend met de stroom mee zijn de snelheden hoog. De
roerhoeken zijn bij het invaren van de bocht 30 tot 45 graden, waarbij ook nog regelmatig een hoge
toerenstoot gebruikt wordt. Het ruimtebeslag is echter beperkt en laat nog ruimte voor correcties. maar dit
geldt niet voor 0,7 m/s en 1,0 m/s. Verder is voor 0,5 m/s meestroom de roerhoek vrij groot, maar nog wel
aanvaardbaar. Wat verder opvalt, is dat voor 0,7 m/s de minimale afstand tot de oever minder is dan 8 m,
het criterium voor voldoende ruimte bij invaren. De kleuren die in de tabel is gegeven op basis of de
resultaten voldoen aan de criteria ’s van de manoeuvres ( zie hoofdstuk 4.2). Deze worden vervolgens
beoordeeld van slecht ( rood), matig (geel), tot goed (groen).
Simulatie
Langsstroom
OW [m/s]
Scheeps
type
Maximaal
roerhoek
[graden]
1
0,3
Va
2
0,3
3
Vaarbaanbreedte
t.h.v. haveningang
[m]
Minimaal
afstand tot oever
ca.[m]
30
26
10
IV
30
18
12
0,5
Va
35
30
8
4
0,5
IV
36
18
12
5
0,7
Va
38
30
0
6
0,7
IV
37
30
4
7
1,0
Va
45
35
-7
8
1,0
IV
45
31
9
0,3
Va
27
15
14
10
0,3
IV
22
13
16
11
0,5
Va
27
22
11
12
0,5
IV
27
21
12
13
0,7
Va
25
30
2
14
0,7
IV
25
30
4
15
1,0
Va
45
33
-2
16
1,0
IV
45
31
-2
-1
Tabel 5: Resultaten van alle simulaties voor een breedte van 3,5B met B gelijk aan de breedte bij klasse Va met de minimale
afstand tot de oevers ingedeeld in veiligheid, goed ( groen) matig/slecht ( oranje), slecht (rood)
34
Tegenstroom
Meestroom
Wanneer men de resultaten van tabel 5 analyseert, kan men per simulatie beoordelen of het wel of niet
veilig is.
Simulatie
Langsstroo
m OW [m/s]
Scheeps
type
Maximaal
roerhoek
[graden]
1
0,3
Va
2
0,3
3
Vaarbaanbreedte
t.h.v. haveningang
[m]
Minimaal
afstand tot
oever ca.[m]
30
26
10
IV
30
18
12
0,5
Va
35
30
8
4
0,5
IV
36
18
12
5
0,7
Va
38
30
0
6
0,7
IV
37
30
4
7
1,0
Va
45
35
-7
8
1,0
IV
45
31
9
0,3
Va
27
15
14
10
0,3
IV
22
13
16
11
0,5
Va
27
22
11
12
0,5
IV
27
21
12
13
0,7
Va
25
30
2
14
0,7
IV
25
30
4
15
1,0
Va
45
33
-2
16
1,0
IV
45
31
-2
-1
Tabel 6: Resultaten van alle simulaties ingedeeld in veiligheid, goed ( groen) matig/slecht ( oranje), slecht (rood)
Uit tabel 6 is op te maken dat de vaarbaanbreedte bij een klasse Va schip groter is dan bij een klasse IV
schip. Dit is ook een logisch, omdat de afmeting van een klasse Va schip groter is. De maximale roerhoek
voor een binnenvaartschip wordt vaak gehouden op 35 graden tot 40 graden.
Bij een langsstroom van 1,0 m/s is de maximaal roerhoek gebruikt en wordt de oever geraakt (zie
simulaties 14, 16, 18, 20). Deze resultaten geven aan dat het binnenvaren van de haven onder dergelijke
condities kan worden gezien als een onhaalbare manoeuvre. Bij een langsstroom van 0,7 m/s zit de
roerhoek al tegen de hoge kant aan en is de afstand tot de oevers niet zeer groot (zie simulaties 14, 16,
18, 20). Dit kan worden beschouwd als de grens voor de maximale langsstroom voor dit type haven. Bij
simulaties 5, 6,13 en 14 is weergegeven dat de afstand tot de oever kleiner is dan de 8m criteria en
worden bij dat deze simulaties in het oranje weergeven. Aangezien de manoeuvre net haalbaar is in
SHIPMA en dus weinig marge is voor de menselijke factor, zal deze manoeuvre in de praktijk
waarschijnlijk niet haalbaar zijn.
35
Een verschil is te zien wanneer het schip tegenstrooms vaart of met de stroom mee. Bij tegenstrooms kan
het schip meer druk op het roer houden door het hogere toerental van de schroef, waardoor de roerhoek
klein kan worden gehouden. Bij meestroom krijgt het schip al een snelheid mee, waardoor er minder druk
op het roer kan worden gezet, hierdoor zullen de roerhoeken veel groter uitvallen en zal het voor de
schippers moeilijker worden om te manoeuvreren. Het voorgaande geldt bij tegenstroom van 0,7 m/s
maar niet bij meestroom.
In onderstaande figuren is de langstroom uitgezet tegen de vaarbreedte voor een Klasse IV schip en een
Klasse Va schip. Uit de figuren is af te lezen welke vaarbaanbreedte en langstroom dient te worden
aangehouden. Er is een regressielijn tussen de punten getrokken om het verband tussen de
verschillende langsstromen weer te geven. Dit wordt gedaan om een zo goed mogelijk passende lijn
tussen de punten te vormen.
VAARBAANBREEDTE [M]
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
LANGSSTROOM [M/S]
Figuur 42: x-as langsstroom, y-as vaarbaanbreedte, klasse Va ( blauw), klasse IV ( oranje), meestroom
VAARBAANBREEDTE [M]
40
35
30
25
20
15
10
5
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
LANGSSTROOM [M/S]
1
1,2
Figuur 43:x-as langsstroom, y-as vaarbaanbreedte, klasse Va( blauw), klasse IV( oranje), tegenstroom
36
In onderstaande figuren is de langsstroom uitgezet tegen de roerhoek. Uitgaande van een maximale
roerhoek van 40° voor een binnenvaartschip, kan de maximale toegestane langsstroom worden bepaald.
In figuur 44 vallen beide grafieken over elkaar heen waardoor er slechts een lijn zichtbaar is. In figuur 45
hebben beide grafieken een ander hellingshoek, dit komt door de extreme waarde bij een langsstroom
van 1.0m/s.
ROERHOEK [GRADEN]
50
40
30
20
10
0
0
0,2
0,4 LANGSSTROOM
0,6
[M/S] 0,8
1
1,2
ROERHOEK ;[GRADEN]
Figuur 44: x-as langsstroom, y-as roerhoek, klasse Va ( blauw), klasse IV ( oranje), meestroom
50
40
30
20
10
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
LANGSSTROOM [M/S]
Figuur 45: x-as langsstroom, y-as roerhoek, klasse Va ( blauw), klasse IV ( oranje), tegenstroom
Het is te concluderen dat er bij een maximum roerhoek van 40 graden er een maximale langsstroom van
0.8m/s is toegestaan (zie figuur 44 en 45). Volgens figuur 42 en 43, komt dit overeen met een benodigde
vaarbaanbreedte van 30m.
37
4.6 Gevoeligheidsstudie
In gevoeligheidstesten zijn 3 variabelen (windrichting, bredere vaarweg en een neer in de havenmond)
onderzocht, omdat deze in het onderzoek tot nu toe constant is gehouden. Voor de wind is een uniforme
wind en richting gekozen. De stroming in de havenmond is vanwege de complexiteit weggelaten. Door
een simulatie te maken met een neer, kan gecontroleerd worden of deze invloed zal hebben.
Deze variabelen zullen worden getoetst met een klasse Va schip en een langsstroom van 0,7m/s.
Aangezien dit het grootste van de twee schepen is in een conditie op de overgang van haalbaar naar
niet-haalbare manoeuvres (zie tabel 6). De simulaties zijn uitgevoerd met meestroom.
Windrichting
Voor de gevoeligheid van de windrichting, is er een extra simulatie uitgevoerd met een andere
windrichting. De wind zal van ZO worden veranderd naar NW.
Va 0.7m/s, wind ZO
Va 0.7m/s OW, wind NW
Figuur 46 Baanplot ( wind ZO)
Figuur 47 Baanplot ( wind NW)
Figuur 48 Dataplot ( wind ZO)
Figuur 49 Dataplot ( wind NW)
38
Figuur 50 Vaarbaanbreedte ( wind ZO )
Figuur 52 Vaarbaanbreedte ( wind ZO )
Figuur 51 Vaarbaanbreedte ( wind NW )
Figuur 53 Vaarbaanbreedte ( wind NW )
Uit de vergelijking van de simulaties blijkt dat er niet veel verschil zit tussen de windrichtingen, de
roerhoek en de scheepssnelheid. Er treedt alleen een verschil op bij de vaarbaanbreedte ‘sweptpath’.
Deze is circa 2m minder breedte. Bij een windrichting NW raakt het schip de oostelijke oever en niet bij
een windrichting ZO. Het schip verplaatst dan meer naar het westen. Geconcludeerd kan worden dat de
windrichting invloed heeft op de manoeuvre. De schipper dient rekening te houden met de windrichting bij
het invaren.
39
Bredere rivier
In de simulatie wordt een bredere vaarweg gebruikt voor het invaren. De vaarweg is van 300m verbreed
naar 400m. De track die het schip zal afleggen zal alleen in y-richting worden verschoven om dezelfde
track te kunnen nabootsen. De bocht die het schip zal maken zal dus niet veranderen. De afstand tot de
oever is dus met 100m vergroot.
Va 0.7m/s OW, wind ZO, vaarweg 300m
Va 0.7m/s OW, wind ZO, vaarweg 400
Figuur 54 Baanplot (vaarbaan 300m)
Figuur 55 Baanplot (vaarbaan 400m)
Figuur 56 Dataplot (vaarbaan 300m)
Figuur 57 Dataplot (vaarbaan 400m)
40
Figuur 58 Vaarbaanbreedte (vaarbaan 300m)
Figuur 59 Vaarbaanbreedte (vaarbaan 400m)
Bij een bredere vaarweg zal het schip een langere tijd nodig hebben voordat het de haven binnen vaart.
Het schip zal een lange tijd stroming tegen zich krijgen, omdat een langere afstand moet worden aflegd
voordat het de haven zal invaren (100m extra). Dit zal een grote invloed hebben op het vaargedrag van
het schip. Het schip zal tegen de oevers aanbotsen en zal de haven niet meer in kunnen varen.
Geconcludeerd kan worden dat een bredere vaarweg negatief invloed heeft op het invaren van de haven
door extra tijd met langsstroming.
41
Neer in havenmond
Voor de gevoeligheid van de stroming in de havenmond is een extra simulatie uitgevoerd met neer. De
neer bevindt zich midden in de havenmond. De waardes in de havenmond is de helft van de opgegeven
langsstroom.
Va 0.7m/s zonder stroming in havenmond
Figuur 60 Geen stroming in havenmond
Figuur 62 Baanplot ( zonder neer )
Va 0.7m/s zonder stroming in havenmond
Figuur 61 Havenmond met neer
Figuur 63 Baanplot ( met neer )
42
Figuur 64 Dataplot ( zonder neer )
Figuur 65 Dataplot ( met neer )
In de situatie met een neer in de ingang is te zien dat bij de invaaropening meer hinder plaats vindt voor
het manoeuvreren. De roerhoek neemt toe om de bocht goed te kunnen maken, de swept path zal ook
toenemen vanwege de neer. De toename van de vaarbaan breedte is ongeveer 5 meter. De conclusie is
dat wanneer er een neer wordt ingevoerd bij de invaartopening de manoeuvre op een negatieve manier
zal worden beïnvloedt en dat het manoeuvreren moeizamer zal gaan.
Conclusies:

De windrichting heeft invloed heeft op de manoeuvre van het schip. De schipper dient rekening te
houden met de windrichting bij het invaren, om de veiligheid te waarborgen.

Bredere vaarbaan heeft een negatief effect op de manoeuvreer gedrag van het schip. Doordat
het schip nu een langere tijd last heeft van de langsstroom, zal het schip niet meer controleerbaar
zijn. En zal in dit geval tegen de oevers aanbotsen.

Neren in havenmond heeft negatief invloed op het manoeuvreer gedrag van het schip. Het schip
zal lastiger te besturen zijn.
43
4.7 Vertaling resultaten naar nieuwe breedte formule
Tegenstroom
Meestroom
Bij het analyseren van de resultaten kunnen de berekende vaarbreedtes omgeschreven worden naar een
factor maal de scheepsbreedte. Dit kan worden vergeleken met de bestaande vuistregels (zie tabel 6).
Opgemerkt wordt dat de vaarbaanbreedte maatgevend is, want bij de simulaties werd voldaan aan de
eisen met betrekking tot afstand tot oever en de maximale roerhoek.
Simulaties
Langsstroom
OW [m/s]
Scheeps
type
Vaarbaanbreedte
t.h.v. haveningang
[m]
Aan te houden formule [m]
( (vaarbaanbreedte+ 16) / B)
1
0.3
Va
26
3.7B
2
0.3
IV
18
3.7B
3
0.5
Va
30
4.0B
4
0.5
IV
18
3.7B
5
0.7
Va
30
4.1B
6
0.7
IV
30
4.9B
9
0.3
Va
15
2.7B
10
0.3
IV
13
3.0B
11
0.5
Va
22
3.3B
12
0.5
IV
21
3.9B
13
0.7
Va
30
4.1B
14
0.7
IV
30
4.9B
Tabel 7: Manoeuvres met aan te houden vaarbaan formule
In de tabel zijn de waardes van 1.0m/s langsstroom (simulaties 7, 8, 15 en 16) niet opgenomen, omdat
de manoeuvre en de hoge roerhoek in de praktijk niet realistisch zijn. Deze hoge langsstroom snelheid is
dan ook meer toepasbaar voor de zeevaart en minder voor de binnenvaart.
Opgemerkt dient te worden dat de breedte B van een Klasse Va schip 11,4m is en voor Klasse IV schip
9,5m is. De formule van een klasse Va schip zal kleiner uitvallen door het delen met een grotere breedte,
zie simulaties 6, 10, 12, 14.
44
Opgemerkt dient te worden dat de breedte B van een Klasse Va schip 11,4m is en voor Klasse IV schip
9,5m is. De formule van een klasse Va schip zal kleiner uitvallen door het delen met een grotere breedte,
zie simulaties 6, 10, 12, 14.
Uit de simulaties is gebleken dat de huidige Waalhaven geschikt is voor Klasse IV schepen en voor
Klasse Va schepen tot een langsstroom van 0,5m/s. De formule voor de haveningang van 4B volgens de
Richtlijnen Vaarwegen is nog toepasbaar bij langsstroom tot 0,5m/s. Wanneer de langsstroom toeneemt,
voldoet de breedte van de haveningang niet meer. Bij een langsstroom van 0,7m/s dient de verhouding
op basis van deze studie aangepast te worden naar 4,9B.
De factor 16 in de vaarbaanformule is de afstand tot de oevers in het kielvlak met aan ieder kant 8m.
Hierbij is B de breedte van het maatgevende schip en kan de formule bij een Klasse IV schip groter
uitvallen dan een Klasse Va schip.
Ook is er een verschil waargenomen wanneer het schip tegenstrooms vaart of met de stroom mee. Door
tegenstrooms kan het schip beter manoeuvreren en het roer beter gebruiken, waardoor de vaarbaan
breedte klein kan worden gehouden.
Voor de haveningang wordt er een kielvlakbreedte aangehouden van 43m. In extreme situaties kan
gebruik worden gemaakt van de breedte aan de zijkant en wordt dan geen kielspeling van 1m
aangehouden.
Uit de resultaten van de gevoeligheidsstudie is op te maken dat de onderzochte factoren invloed hebben
op de resultaten. Zo heeft de windrichting een effect op de manoeuvre en de vaarbaanbreedte, de
schipper dient hier rekening mee te houden. Een bredere vaarweg zal een negatief invloed hebben op
het schip, omdat het schip een lange tijd stroming tegen zich krijgt. In een situatie met een neer in de
haveningang is te zien dat schepen hinder ondervinden. Het manoeuvreren voor schepen wordt lastiger,
waardoor de vaarbaanbreedte zal toenemen.
Uit de simulator studie is gebleken dat de huidige Waalhaven niet voldoet voor de Klasse Va schepen. De
huidige haven heeft een breedte van 3,7B in plaats van de minimale breedte van 4B volgens de
Richtlijnen Vaarwegen. De haveningang voldoet wel aan de benodigde breedte voor Klasse IV schepen
tot een langsstroom van 0,5m/s.
45
5 Conclusies en aanbevelingen
5.1 Conclusie
Schepen zijn in de laatste jaren veel veranderd, zowel op het technische gebied als op de vormgeving.
Schepen zijn beter manoeuvreerbaar maar zijn ook langer en breder geworden, waardoor bepaalde
havens niet meer voldoen aan de eisen. Zoals is weergegeven in de resultaten van de simulatorstudie
hebben hoge stroomsnelheden op de rivier een negatieve invloed op de bestaande richtlijnen, waardoor
in sommige situaties het onveilig is om de richtlijnen aan te houden.
Uit de resultaten van de simulatie studie wordt geconcludeerd dat de Richtlijnen Vaarwegen met een
havenbreedte van 4B een zeer goede streefwaarde is voor enkelbaans vaarverkeer tot een langsstroom
van 0,5 m/s. Deze dient worden aangehouden als een minimum en niet als een maximum. Aanbevolen
wordt per situatie met een simulatorstudie te bekijken of een hogere breedtefactor dient te worden
aangehouden, omdat in sommige situaties ook andere factoren van belang kunnen zijn zoals, de
windrichting, de vaarweg en de stromingsconditie, zie paragraaf 4.6.
Op te maken is dat de langsstroom een belangrijk punt is bij het bepalen van de breedte van een
haveningang. Bij een langsstroom van 0,7 m/s en 1,0 m/s dient een bredere havenbreedte te worden
gekozen vanwege het grotere ruimtebeslag tijdens het manoeuvreren. Hiervoor dient voor een
haveningang een minimale breedte van 4,9B aangehouden te worden.
Naast de langsstroom speelt de toelaatbare klasse schepen voor de haven een belangrijk punt bij het
bepalen van de breedte van de haveningang. Zo heeft een klasse Va schip een grotere dimensie dan een
klasse IV schip, waardoor het moelijker is om een haven in te varen.
Geconcludeerd kan worden dat de huidige Waalhaven niet aan de benodigde ingangsbreedte voldoet
voor klasse Va schepen met een stroming van 0,7m/s of meer. De gemiddelde langstroom op de Waal bij
de Waalhaven is ca. 0,7m/s. Om de situatie daadwerkelijk te verbeteren dient de haveningang ruimer te
worden en wel minimaal 46 m breed te zijn in het kielvlak. Het antwoord op de onderzoeksvraag is dan
ook dat de verhouding van Richtlijnen Vaarwegen met 4B voor een haveningang niet voldoet.
Opgemerkt moet worden dat de uitgevoerde simulaties in het kader van deze beknopte verkenning alleen
gelden voor een specifiek type situatie die geschematiseerd is weergeven en dat het uitgevoerde
onderzoek daardoor beperkingen met zich meebrengt. Ook dient opgemerkt te worden dat wanneer een
manoeuvre in SHIPMA haalbaar is, dit niet noodzakelijk ook op gaat in de werkelijkheid en omgekeerd.
Dit komt omdat SHIPMA het menselijke gedrag van een schipper niet meeneemt.
5.2 Aanbeveling
Aanbevolen wordt om de 4B verhouding van Richtlijnen Vaarwegen verder te onderzoeken om de
nautische veiligheid te waarborgen. De resultaten van SHIPMA zijn realistisch, echter binnen de
toegepaste modeleigenschappen en beperkingen. Het programma SHIPMA dient dan ook gebruikt te
worden voor een eerste benadering. Aanbevolen wordt om in een eventueel vervolgonderzoek een realtime simulatie uit te voeren met stromingscondities en bodemligging die op de plaats gemeten zijn. Ook
dient er rekening te houden met factoren die van belang kunnen zijn zoals windrichting, vaarwegbreedte
en eventuele neervorming in de havenmond. Wanneer de fast-time simulatie is voltooid kan vervolgens
real-time simulaties worden uitgevoerd. Het wordt ook aanbevolen om de Richtlijnen Vaarwegen uit te
breiden zodat deze ook toepasbaar is voor rivierhavens.
46
6 Referenties
1. Rijkswaterstaat (2011): Richtlijnen Vaarwegen 2011, Rijkswaterstaat Dienst Verkeer en
Scheepsvaart, Delft
2. Rijkswaterstaat (2013): Vaarwegen in Nederland. Rijkswaterstaat Centrale informatievoorziening,
Den Haag
3. Ministerie Verkeer en Waterstaat (2004): Functiebepaling Nederlandse binnenhavens, Den Haag
4. Rijkswaterstaat Dienst Verkeerskunde (1991): Dimensionering op basis van scheeps bestuurbaarheid, Dordrecht
5. MARIN (2014): Handleiding SHIPMA, Wageningen
6. Army Corps of Engineers (2006): Simulator EDWC/WES, America,
7. http://nl.wikipedia.org/wiki/Waalkade_(Nijmegen)
8. nl.viewweather.com
9. Ligteringen, H. ( 2009): Ports and Terminals, TU Delft, Delft
10. Tienkamp, J. (2011): Krediet cofinanciering multipurpose kade Haven Cuijk
11. Rijkswaterstaat (1987): Grotere diepgang Westsluis en kanaal Terneuzen, Dordrecht
12. http://nl.wikipedia.org/wiki/Draaicirkel
13. http://nl.wikipedia.org/wiki/Boegschroef
14. BLN-Koninklijke Schuttevaer (2014): persoonlijke communicatie, Rotterdam
15. MARIN (2007): Inventarisatie Manoeuvreermiddelen, rapport nr. 19519.600/1Wageningen
16. Boogaard, A. (2008): Ontwerprichtlijnen voor wacht- en ligplaatsen binnenvaart in de haven van
Rotterdam
17. NOREL NAV (2012): Under keel clearance - Guidance To Developers in Assessing Minimum Water
Depth Over Devices
18. http://mx-systems.nl/osr/page/waalhaven.htm
47
Bijlagen
48
Bijlage A: Binnenhavens Nederland
49
Definitie binnenhavens
Een binnenhaven is een overslagpunt gelegen aan een vaarweg. Deze bevatte overslagfaciliteiten die
verbonden zijn met bedrijventerreinen en economische activiteiten [3].
Met een binnenhaven hangt de werkgelegenheid samen uit de knooppuntfunctie, bijvoorbeeld
werkgelegenheid in de overslag en opslag van bulk of containers.
Het gaat vooral om werkgelegenheid verbonden met de overslagfaciliteiten voor de binnenvaart,
bijvoorbeeld de procesindustrie die in belangrijke mate gebruik maakt van de binnenvaart voor het aanen afvoer van de goederen. Tenslotte heeft de binnenhaven een functie als schakel in nationale
netwerken van productie en consumptie. In deze betekenis is de binnenhaven een vestigingsplaats voor
industrie en dienstverlening met de in een gemeente gevestigde werkgelegenheid.
Binnenhavens in Nederland
In de figuur hieronder is een weergave van het Nederlandse binnenvaartnetwerk en de binnenhavens.
Het betreft 389 verschillende havens langs het binnenvaartnetwerk. Opvallend is het grote aantal
overslagpunten in het midden en westen van Nederland en het meer diffuse patroon in het noorden en
oosten. Zuid-Holland goed voor 22 procent van het aantal binnenhavens in ons land. Tweede is de
provincie Gelderland met 16 procent.
Nederlandse binnenvaartnetwerk bron: Vaarwegen in Nederland 2013
50
Typologie binnenhaven
Op basis van functie kunnen drie verschillende typen binnenhavens worden onderscheiden [3]:
De multifunctionele binnenhaven
Deze binnenhaven heeft een grote diversiteit in de overslag van goederensoorten met een volume groter
dan honderdduizend ton. Het betreft de grotere binnenhavens in Nederland wat betreft het
overslagvolume en het aantal hectare bedrijventerrein. De multifunctionele binnenhaven is een
belangrijke vestigingsplaats voor aan de haven gebonden industrie vanuit verschillende sectoren. Het
diverse pakket aan goederensoorten wordt vervoerd via de binnenwateren tussen de binnenhaven en
Nationale en internationale herkomst en bestemmingen. Voorbeelden van multifunctionele havens in
Nederland zijn: Rotterdam en Venlo.
De industriehaven
De industriehaven is sterk verbonden met de vestiging van industrie op het bedrijventerrein. Het kenmerk
van de industriehaven is het gebruik van de haven door een of meerdere doorgaans industriebedrijven.
De containerhaven
De containerhaven is een binnenhaven met overslagfaciliteiten voor laadeenheden zoals containers. De
containerhaven is overigens vaak een onderdeel van de multifunctionele binnenhavens. De binnenhaven
van Utrecht is voorbeeld van een multifunctionele binnenhaven met een containerterminal.
51
Industriële functie
Overslag functie
Rotterdam
x
x
Waalhaven
x
x
Cuijk
x
Delftzijl
x
Vlaardingen
x
Haaften
x
Venlo
x
x
x
Hardenberg
x
Autriche haven
x
Vossenbergwest
x
Terneuzen
x
Weurt
x
Zuiderzeehaven
x
Zanzibarhaven
x
x
Koningin Wilhelmina
haven
x
Braakmanhaven
x
Oostbuitenhaven
x
x
Tweede haven
Scheveningen
Wals Oorden
x
x
Rijnhaven
IJmuiden
Multi functioneel
x
Beatrix haven
x
Indeling binnenhavens
52
Afmeerlengte
formule
Zwaaikom
formule
kielspeling
Afmeerbreedte
1.0m
3 schepen
1.0m
3 schepen
Rotterdam
1.1L
Wageningen
1.09L
Cuijk
1.22L
Delftzijl
1.36L
Vlaardingen
1.25L
Haaften
1.09L
1.22L
Venlo
1.11L
1.15L
3 schepen
Rijnhaven
1.18L
3 schepen
IJmuiden
1.28L
Hardenberg
1.30L
Autriche haven
1.38L
Vossenbergwest
1.30L
Terneuzen
1.2L
1.0m
1.0m
0.5m
3.77B
5.45B
2 schepen
3 schepen
8.29B
6.55B
2 schepen
1.18L
Weurt
0.5m
Zuiderzeehaven
0.5m
Zanzibarhaven
0.5m
Koningin
Wilhelmina haven
Breedte
havenmond
1.15L
Braakmanhaven
3 schepen
3 schepen
8.73B
0.5m
Oostbuitenhaven
8.73B
Tweede haven
Scheveningen
6.96B
Wals Oorden
4.82B
Beatrix haven
4.10B
Lobith
5.24B
Indeling binnenhavens
53
Bijlage B: Figuren binnenhavens
54
Cuijk
Haaften
bron: maps google
Venlo
Vlaardingen oude haven
bron: maps google
Haven Delfzijl
Wageningen Rijnhaven
bron: maps google
55
Terneuzen
IJmuiden
bron: maps google
Hardenberg
Autrichehaven
bron: maps google
Vossenbergwest II
Weurt
bron: maps google
56
Zuiderzeehaven
Koningin Wilheminahaven
bron: maps google
Zanzibarhaven Amsterdam
Braakmanhaven
bron: maps google
Waalhaven
Tweede haven Scheveningen
bron: maps google
57
Beatrixhaven
Vluchthaven lobith
’
bron: maps google
Walsoorden
Rijnhaven
bron: maps google
58
Bijlage C: CEMT Klasse
59
Scheepsklasse en – benaming volgens de CEMT
Scheepsklassen en bijbehorende dimensies volgens de CEMT
Bij de oorspronkelijke CEMT-tabel zijn enkele voetnoten geplaatst. De klasse van de vaarweg wordt
bepaald door de horizontale afmetingen van de schepen, in het bijzonder door de breedte. Ook de RWS
2010-classificatie van de binnenvaartvloot is hier op afgestemd. De kleinste afmetingen van het
maatgevende schip in de tabel vormen de ondergrens om een vaarweg in een bepaalde
gestandaardiseerde klasse in te delen. Voor het ontwerp van vaarwegen en kunstwerken zijn de grootste
afmetingen van het maatgevende schip als uitgangspunt genomen.
60
Bron: Bureau voorlichting binnenvaart
61
Bron: Bureau voorlichting binnenvaart
62
Bijlage D: Zwaaikom
63
Zwaaikom
Een zwaaikom is een plaatselijke verbreding van een rivier of kanaal, waar schepen die langer zijn dan
de breedte van de vaart kunnen keren. De naam is afgeleid van de beweging die een schip bij deze draai
maakt en de vorm van het water. Dankzij de aanwezigheid van een zwaaikom zijn veel plaatsen die aan
'doodlopende' vaarwegen liggen voor grotere schepen toch bereikbaar. Het manoeuvreren in een
zwaaikom vraagt vaak een grote mate van stuurmanskunst[12].
De zwaaikom is het vergrootte gebied waar schepen de haven kunnen verlaten door het schip te draaien.
Of het schip genoeg ruimte heeft om te draaien hangt mede af van de straal van de zwaaikom.
In havens met een lengte van meer dan 1000 m of meer dan 10 maal de lengte van het maatgevende
schip is het wenselijk aan het uiteinde van de haven gelegenheid tot keren te bieden.
Volgens de Richtlijnen Vaarwegen heeft een zwaaikom een diameter van 1,2.L (L = de lengte van het
maatgevende schip). Binnen deze cirkel dient de diepte gelijk te zijn aan de diepte van de vaarweg of de
haven.
De manoeuvre
Het draaien van een schip bestaat uit drie fases: een manoeuvreerfase, een evolutionaire fase en een
stationaire fase. De manoeuvreerfase slaat op het tijdsinterval waarin het roer wordt gedraaid. De
evolutionaire fase begint op het moment waarop het roer in een constante hoek wordt gehouden. Tijdens
deze twee fases is de weg van het draaipunt van het schip een kromme lijn. Wanneer wordt overgegaan
op de stationaire fase, beschrijft het draaipunt van het schip een cirkel [12].
De elementen van de draai cirkel kan men onderverdelen in een aantal punten.( zie figuur 4).






Draaipunt: het punt dat in theorie niet deelneemt aan de draaibeweging (bij een stilliggend schip
is het draaipunt = het zwaartepunt)
Kick: afwijking van het schip ten gevolge van de roerkrachten (in tegenovergestelde richting van
de roeruitslag in het begin van de manoeuvre).
Draai diameter (steady-turning diameter): na de eerste toepassing van het roer is er een periode
van voorbijgaande beweging, maar uiteindelijk bereiken de snelheid, de drift hoek en
draaidiameter stabiele waarden. Dit gebeurt meestal na ongeveer 90° verandering in koers, maar
in sommige gevallen wordt dit pas bereikt na een koerswijziging van 180°.
Tactische diameter (the tactical diameter): de waarde van de overdracht wanneer het schip haar
koers met 180° heeft gewijzigd.
Overdracht (the transfer): de afgelegde weg door het draaipunt die loodrecht op de
oorspronkelijke bewegingsrichting staat.
Advance: de afstand, in de oorspronkelijke bewegingsrichting gemeten, die het draaipunt van een
schip aflegt tijdens een draaicirkelproef, vanaf het moment van roergeven totdat het schip een
hoekverdraaiing van 90° heeft volbracht.
64
Elementen van een draaicirkel (bron: http://nl.wikipedia.org/wiki/Draaicirkel)
Een zwaaikom dient een zelfde diepte te hebben als de vaargeul, het baggerwerk moet niet beperkt
worden tot de grens van de draaicirkel, maar via een vloeiende lijn aan te sluiten op de bestaande
baggerlijn van een vaargeul.
ERDC/WES simulatie
De ERDC en WES simulatie worden gebruikt om havens en binnenvaartwegen te simuleren. Hierbij
kunnen stroom effect, weer condities, schip-schip interactie gesimuleerd worden. Met de ERDC kan men
de haven of kanaal uittesten voordat die is gebruikt. Ook werd deze simulatie gebruikt voor het
optimaliseren van een zwaaikom.
Resultaten
De resultaten van deze simulatie heeft onder andere de volgende bepaald: locatie, diameter en diepte.
Locatie
De draaicirkel wordt meestal gesitueerd vlakbij het bovenstroomse kanaal kant. Deze zit vaak bij de
ingang van de afmeerplekken. De draaicirkel dient zodanig geconstrueerd te worden dat er genoeg plek
is voor het schip om te kunnen manoeuvreren. Het wordt aangeraden om een draaicirkel te plaatsen
waar zo min mogelijk last is van de stroming, dit heeft namelijk een grote invloed op de grootte van de
draaicirkel.
Diameter
De grootte van de draaicirkel dient een minimale diameter te hebben met 1,2 L, met stroming van 0,5
km/u of minder. ERDC/WES simulatie studies hebben aangetoond dat de draaicirkel 1,5L dient te worden
gehanteerd wanneer de stroming tussen de 0,926 en 2.778 km/u zit ( zie figuur 7).
De vorm van waar de zwaaikom wordt geplaatst heeft meestal een trapezium met de lange zijde in
richting van de stroomrichting. De korte zijde dient even groot te zijn als de diameter (1,2L of 1,5L). De
hoek dient een 45 graden hoek te hebben, maar deze kan op de situatie worden aangepast en hangt erg
af van de ter plaatse aanzanding.
65
Diepte
De diepte van een draaicirkel dient even groot te zijn als die van het kanaal.
Draaicirkel gebaseerd op de ERDC simulatie (bron: U.S. Army Corps of Engineers, 2006)
Wanneer we deze gegevens van de simulatie vergelijken met de formule die wordt gehanteerd door de
Richtlijnen Vaarwegen, is op te maken dat deze formule van 1,2L tussen in zit en dus kan worden
beschouwd als een gemiddelde. De formule uit Richtlijnen Vaarwegen kan niet als onjuist worden
beschouwd, maar dient te worden aangepast. De Richtlijnen Vaarwegenis alleen van toepassing in
havens waar de stroomsnelheid lager is dan 0,926 km/h. Maar wanneer deze wordt overschreden is deze
richtlijn niet meer van toepassing. Bij een stroming tussen de 0,926km/h en 2.778 km/h dient de formule
van 1,5L te worden gehanteerd.
66
Bijlage E: Afmeerlengte
67
Afmeerlengte
Een haven bestaat uit een afmeergelegenheid langs een vaarweg. Afhankelijk van de breedte en situatie
wordt de oever over een bepaalde afstand teruggelegd. De oever wordt zodanig geplaatst dat de
afgemeerde schepen buiten de vaargeul blijven die bestemd is voor het normale doorgaande verkeer.
Ter plaatse van de haven dient er dus geen vaarweg versmalling te zijn. Om genoeg manoeuvreerruimte
te hebben tussen de schepen wordt er per schip uitgegaan van de volgende formule:
Afmeerlengte = 1,2 * lengte van maatgevend schip
Voor de afmeerlengte wordt er in de richtlijnen een formule gehanteerd van 1,2 L wanneer er 2-breed
wordt afgemeerd. Hier wordt er met de L de gehele scheepslengte bedoeld. Wanneer er 1-breed wordt
afgemeerd kan er worden volstaan met 1,1 L [1].
Bij het afmeren van een schip zijn er vele voorzieningen nodig zoals, meerstoelen, steigers en kaden.
Deze worden afgestemd op de situatie en de functie van de haven zelf. Om erosie van de oever
bescherming te voorkomen, liggen schepen met de boeg naar de wal gekeerd.
Voor de meerstoel of meerpaal geldt er de volgende gebruiksaspecten.
-
bolder op geschikte hoogte
-
meerstoel of meerpaal hoog genoeg om het oversteken van duwkoppen te voorkomen
-
deel van constructie hoog genoeg om deze vanuit de stuurhut te kunnen waarnemen. Om de
zichtbaarheid te verhogen, wordt het aanbevolen reflecterende stroken of witgeschilder voorkant
aan te brengen.
De optimale afstanden tussen de palen/meerstoelen voor schepen van 90-135m bedraagt h.o.h. 35m en
voor kleinere schepen 25m h.o.h.
68
Paalconfiguratie bij verschillende scheepsklasse bron: Port of Rotterdam
Wachtende schepen gebruiken vrijwel altijd alleen de palen die tegen de zijkant van het schip staan. Bij
wachtplaatsen is het dus niet nodig om palen ook nog eens voor en achter het schip te plaatsen. Bij
ligplaatsen is dit wel gewenst, vooral als er erg breed wordt afgemeerd.
69
Rotterdam
De haven van Rotterdam hanteert een ander afmeerlengte formule dan die van de Richtlijnen Vaarwegen
[16].
Regels afmeren:
 Breastlines moeten zo loodrecht als mogelijk op de langsdoorsnede van de scheepsas van het
schip
 Spring lines moeten zo parallel mogelijk op de scheepsas van het schip
 De verticale hoek van de mooring line moet zo minimaal mogelijk
 Alle gebruikte trossen zoals breastlines en spring lines moeten van hetzelfde materiaal en type
zijn
Benodigde ruimte voor afmeren:


Schepen met een lengte van 120 meter of minder hebben een extra ruimte van 0,1L nodig, met
een minimum van 10 meter
Schepen met een lengte van meer dan 120 meter hebben een extra ruimte nodig van 0,1L, met
een minimum van 15 meter en een maximum van 35 meter.
Het is op te maken dat Rotterdam zich aan de formule houdt van 1,1L, De formule is te herschrijven als:
L < 110 m
110 m ≤ L < 120 m
120 m ≤ L ≤ 122.8 m
122.8 m < L ≤ 350 m
afmeerlengte = L + 10m
afmeerlengte = 1,1L
afmeerlengte = L +15m
afmeerlengte = 1,1L
Kostenvergelijking
Om te bepalen welke formule het meeste geld bespaard, wordt er een kostenvergelijking gemaakt tussen
de formule van de Richtlijnen Vaarwegen en de formule van de haven van Rotterdam.
Richtlijnen Vaarwegen:



Gehanteerde formule:
Kosten conventionele steiger:
Kosten kade:
1,2L
250 euro/m [18].
6500 euro/m[18].
Port of Rotterdam:

Gehanteerde formule:


Kosten conventionele steiger:
Kosten kade:
L < 110 m
110 m ≤ L < 120 m
120 m ≤ L ≤ 122.8 m
122.8 m < L ≤ 350 m
250 euro/m
6500 euro/m
70
afmeerlengte = L + 10m
afmeerlengte = 1,1L
afmeerlengte = L +15m
afmeerlengte = 1,1L
Grafische kostenvergelijking steiger
Grafische kostenvergelijking kade
Uit bovenstaande gegevens is op te maken dat de formule die door de haven van Rotterdam wordt
gehanteerd een goedkoper oplossing biedt, aangezien de formule kleiner uitvalt. Deze wordt dan ook
geprefereerd t.o.v. de formule van Richtlijnen Vaarwegen [10].
71
Bijlage F: Afmeerbreedte
72
Afmeerbreedte
Afmeerbreedte is hoeveel schepen naast elkaar kunnen afmeren. Volgens de Richtlijnen Vaarwegen is
de maximale afmeerbreedte 2 schepen naast elkaar. Meer dan twee schepen naast elkaar leidt tot lastige
manoeuvres bij vertrek van de aan de binnenzijde gemeerd liggende schepen[16].
Rotterdam
In de haven van Rotterdam hangt de afmeerbreedte van de vormgeving van de haven af.
1. Evenwijdig aan de oever:
• Tegen de verticale oever
• Op afstand, evenwijdig aan talud
• In een inkassing
2. Onder een bepaalde hoek met de oever.
Evenwijdig aan de oever
De breedteslag is minimaal wanneer de aanmeerplaatsen evenwijdig aan de vaarwegen worden
aangelegd. Deze werden voornamelijk toegepast in oudere havens (zie figuur 27)
Volgens de RVW dienen de aanmeerplaatsen niet langs de vaarwegen met veel doorgaand verkeer te
worden ingericht, omdat deze veel hinder kan veroorzaken.
De ligplaatsen zelf hebben een breedte van ca. 3,5 B ( 3-breed + eventueel steiger). Het resterende
vaarwater moet voldoende zijn om te manoeuvreren bij de ligplaatsen en voor het doorgaande verkeer.
Er wordt hier een breedte van 3,0B aangehouden.
Aanlegplaatsen evenwijdig aan de oever treffen we voornamelijk in de oudere havens. De oevers van
deze haven zijn kaden waar vroeger overslag plaatsvond. Hier nemen we een voorbeeld van een deel
van de Maashaven. Voor de aanlegplaatsen gelden er geen voorschriften qua lengte. Er liggen
voornamelijk droge lading schepen die uitlopen van minder dan 30m tot een sleepschip van 110m. Er is
zeer veel manoeuvreerruimte beschikbaar en er staat geen stroom. Het afvaren van het binnenste schip
zal hier dus geen probleem geven.
Situering evenwijdig aan de oever (bron: Port of Rotterdam, 2008)
73
Hoek van 20° t.o.v. de oever
De lay-out toont dat de benodigde breedte voor ligplaatsen plus vaarwater circa 9,5B is. Er is nauwelijks
ruimte om te manoeuvreren. Een voordeel van zo een kleine hoek is, dat ook lange schepen bij deze
aanlegplaatsen kunnen afmeren. De belangrijkste voordeel van deze constructie, is dat de binnenste
gemeerde schip, makkelijk kan vertrekken.
Situering 20° t.o.v. de oever (bron: Port of Rotterdam, 2008)
Hoek van 40° t.o.v. de oever
Bij deze constructie kan er aan beide zijden van de faciliteit kan worden aangemeerd. Als een schip wil
aanleggen, moet hij een bocht van 40° varen en met de kop van het schip uitkomen in de resterende
opening. Doordat er zeer weinig ruimte is moet deze manoeuvre zeer precies worden uitgevoerd, dit
wordt gedaan met behulp van een boegschroef.
Alle schepen kan de ligplaats gemakkelijk verlaten, maar ter hoogte van de ligplaats is er geen ruimte om
te zwaaien. Het is dus aan te bevelen dat er naast de ligplaatsfaciliteit hiervoor extra ruimte beschikbaar
te houden.
Situering 40° t.o.v. de oever ( bron: Port of Rotterdam, 2008)
74
Hoek van 60° t.o.v. de oever
Als een schip wil aanleggen dan moet het niet alleen een bocht van 60° varen, maar vervolgens ook met
de kop van het schip precies uitkomen bij de kleine opening tussen de schepen die er al liggen.
De breedte van het vaarwater wordt gehouden op 2,2L dis is inclusief de ruimte voor het manoeuvreren
en de ruimte voor het doorgaande verkeer, wanneer men wil vertrekken vanaf de binnenste plek is dat
goed te realiseren.
Situering 60° t.o.v. de oever (bron: Port of Rotterdam, 2008)
Hoek van 90° t.o.v. de oever
Voor het plaatsen onder een hoek van 90°, zijn er twee varianten mogelijk. Het aanleggen van een haven
haaks op de lange zijde of het aanleggen haaks op de korte zijde.
Bij een lay-out met aanlegplaatsen haaks op lange zijde van een haven komt de situatie sterk overeen
met die van 60°, maar hier is het manoeuvreren lastiger doordat de ruimte zeer beperkt is.
In alle gevallen geldt het dat het invaren makkelijker is wanneer de ruimte tussen de schepen groter is.
Het wordt dan ook aanbevolen om de afstand tussen de steigers zo groot te maken dat voor het laatst
aankomende schip geen 1,3B, maar 2,2B beschikbaar is.
Situering 90° t.o.v. de oever (bron: Port of Rotterdam, 2008)
75
De Richtlijnen Vaarwegen hanteert een afmeerbreedte van 2 schepen in verband met het manoeuvreren
van de schepen bij het af en aanmeren. In de haven van Rotterdam hangt het afmeren af van het
ontwerp en ligging van havens. Dit kan zowel loodrecht als onder een bepaalde hoek zijn.
Door de grote toename aan diversiteit in schepen en vormgeving van havens is het aan te bevelen om de
afmeerbreedte per situatie te bekijken zoals in de haven van Rotterdam, deze methode wordt dus ook
geprefereerd boven de Richtlijnen Vaarwegen.
76
Bijlage G: Kielspeling
77
Kielspeling
Volgens de Richtlijnen Vaarwegen die opgesteld zijn door Rijkswaterstaat heeft een haven dezelfde
diepte als de aansluitende vaarweg. De kielspeling die in de haven wordt gehanteerd is minimaal 1m, dit
houdt verband met de eroderende kracht van (boeg-) schroeven die schepen hebben[13].
Modelmeting
De ruimte onder de kiel (UKC) is de minimumruimte tussen het diepste punt van een schip en de bodem.
De UKC kan bepaald worden aan de hand van de diepgang van het schip en de waterdiepte. Daarbij
moet er rekening worden gehouden met trim en slagzij die de UKC verminderen. De UKC neemt af bij
een vaart lopend schip doordat het schip squat ondervindt. Hierdoor zinkt het schip in en vertrimt het,
vooral in smal, ondiep vaarwater. Dit verhoudt zich kwadratisch met de vaart door het water [17].
Kielspeling van het schip (bron: Rijkswaterstaat 1987)
Voor het oprichten van de huidige richtlijn met een kielspeling van minimaal 1,0 meter zijn er vele
prototype- en modelmetingen gedaan.
Rijkswaterstaat heeft een onderzoek naar de kielspeling gedaan voor westsluis en in Terneuzen [11]. Bij
deze model berekeningen is er onderscheid gemaakt tussen een situatie met schroefwerking en een
situatie zonder schroefwerking.
Ten gevolge van de schroefwerking kan een schip een bepaalde inzinking en vertrimming krijgen.. Uit
prototype- en modelmetingen is ook geen duidelijk kwantitatief verband af te leiden. De vertrimming
varieert tussen de 0 en 30 cm verschil in inzinking tussen boeg en hek bij snelheden tot 1,5 m/s
Bij het manoeuvreren met de schroef blijkt een stampbeweging te kunnen worden opgewekt met
piekwaarden van 40 cm verschil in inzinking tussen boeg en hek. Het aanzetten van de schroef bij het
uitvaren geeft het achterschip een inzinking van 50 cm.
De conclusie die uit de modelberekening te trekken is dat schepen met een kleinere diepgang dan 12,50
m zijn bij een waterstand toe te laten indien de bruto kielspeling niet kleiner is dan 1,00 m.
Opgemerkt moet worden dat in de modelberekening nog onderscheid is gemaakt tussen schepen met
boegschroeven werking en schepen die dat niet ondersteunen. In de binnenvaart dient een kielspeling
van 1,0m worden aangehouden, omdat de hedendaagse schepen van boegschroeven zijn voorzien
78
Bijlagen H: Data plots
79

Jubileumquiz Cockels and Mussels

lees hier - Rond- en Platbodem Klassenorganisatie

Aanvraagformulier winterberging 2014-2015

Reisverslagen KM2 ROC Kop van Noord Holland

SIJMEN ZWARTHOED - Nieuw

Havenrijtoer Rotterdam 12-10-2014

20 september 2014 Mendurance in Onstwedde

Pinksterparcours FT + HFT

Aquatec Industries Antwoordnummer 85500 8550 VA

1.10. Piratenstrijd - Onderwijscentrum Brussel