- Nederlands
- English
Pre-Duct
Een Pre-Duct is een Energy Saving Device (ESD) met een geprofileerde duct aan de achtersteven, voor de scheepsschroef. De duct beïnvloedt het wakeveld achter de romp: de verdeling van watersnelheid en stromingsrichting waarmee de schroef wordt aangestroomd. Een passende geometrie kan het benodigde schroefvermogen bij dezelfde vaarsnelheid verminderen en daarmee het brandstofverbruik en de bijbehorende CO2-uitstoot verlagen. Bij geschikte toepassingen is een brandstofbesparing in de orde van circa 3–5% een realistische indicatie; de werkelijke opbrengst wordt bepaald door onder meer de achterstevenvorm, het wakeveld, de schroefconfiguratie, bedrijfscondities en het vaarprofiel. Daarvoor worden de gewijzigde instroom en de krachten op romp, duct en schroef gezamenlijk beoordeeld. De vorm en positie worden afgestemd op de achtersteven, schroefconfiguratie en het werkelijke vaarprofiel. In samenwerking met een gespecialiseerde internationale partner begeleiden wij reders, technisch managers en scheepswerven bij de selectie en projectafstemming van een Pre-Duct, van de eerste haalbaarheidsbeoordeling en hydrodynamische analyse tot ontwerp en engineering, productie en levering en de voorbereiding van de implementatie aan boord.
Hoe ductwerking en schroefwerking elkaar beïnvloeden
De geprofileerde vorm van de duct kan delen van de toestroming versnellen en het water anders over het schroefvlak verdelen. Daardoor veranderen de plaatselijke aanstroming van de schroefbladen en de drukverdeling rond de achtersteven. Een goed afgestemde duct kan zo bijdragen aan een gunstiger samenwerking tussen romp en schroef.
Ook op de duct zelf werken druk- en wrijvingskrachten. De drukverdeling kan een voorwaartse kracht opleveren, terwijl het extra natte oppervlak en eventuele stromingsloslating weerstand veroorzaken. De draaiende schroef beïnvloedt op haar beurt de snelheid en druk rond de duct. De analyse brengt deze wisselwerking in kaart en laat zien hoe de verschillende bijdragen onder de onderzochte bedrijfscondities samen uitpakken.
Ductvorm en positie afstemmen op het wakeveld
De vorm van de romp en achtersteven en de aanwezige aanhangsels veroorzaken verschillen in de instroom over het schroefvlak. Voor een Pre-Duct wordt onderzocht welke delen van deze stroming kunnen worden bijgestuurd en hoe de schroef de gewijzigde instroom benut. De ontwerpkeuze verbindt die stromingsaanpassing met de krachten op de duct en hun gezamenlijke invloed op het benodigde vermogen.
De afmetingen van de ductopening, profieldoorsnede, lengte, instelhoek en positie bepalen hoe het water wordt geleid. Ook de afstand tot de romp en schroef en de vorm van eventuele ondersteuningen beïnvloeden de lokale stroming. Deze geometrische keuzes worden samen ontwikkeld, zodat de duct past bij het wakeveld en binnen de beschikbare ruimte kan worden ingepast.
Bij behoud van de bestaande schroef wordt de duct daarop afgestemd. Wanneer ook een andere schroef wordt overwogen, worden beide wijzigingen gezamenlijk onderzocht. Snelheid, diepgang, trim en schroefbelasting bepalen welke bedrijfscondities het ontwerp moet bestrijken. Beladen vaart en ballastvaart worden daarbij beoordeeld op hun eigen aanstromingscondities en verwachte vermogenseffect.
Wanneer biedt een Pre-Duct voldoende hydrodynamisch perspectief?
Een Pre-Duct kan vooral interessant zijn wanneer de bestaande toestroming naar de schroef voldoende ruimte biedt voor een gerichte verbetering van de axiale snelheidsverdeling. Dat kan bijvoorbeeld het geval zijn wanneer delen van het schroefvlak door de achtersteven relatief langzaam of ongelijkmatig worden aangestroomd en een duct deze stroming gunstiger naar de schroef kan leiden.
De praktische geschiktheid hangt daarnaast af van de beschikbare ruimte voor de duct, de afstand tot de schroef en de mogelijkheden om de ondersteuningen hydrodynamisch en constructief goed in te passen. Ook de schroefbelasting en de bedrijfspunten waarin het schip de meeste uren maakt, bepalen hoeveel waarde een aangepaste instroom kan bieden.
Daarmee zegt het scheepstype op zichzelf weinig over de geschiktheid. Twee vergelijkbare vrachtschepen kunnen door verschillen in achterstevenvorm, wakeveld, schroef en vaarprofiel een ander verbeterpotentieel hebben. De relevante vraag is welke stromingsverliezen in de bestaande configuratie aanwezig zijn en of de duct daarop gericht kan ingrijpen zonder dat bijkomende weerstand het voordeel te sterk vermindert.
Een eerste hydrodynamische beoordeling brengt daarom het bestaande wakeveld, de schroefwerking en de beschikbare inbouwruimte samen. Daarmee kan vroeg worden bepaald of verdere ontwikkeling van een Pre-Duct voldoende perspectief biedt of dat een andere voortstuwingsmaatregel beter aansluit op de aangetroffen verliezen.
Een Pre-Duct of statorvinnen voor de schroef
Een Pre-Swirl Stator (PSS) gebruikt vaste vinnen om de toestroming een gerichte draaicomponent te geven. Bij een Pre-Duct staat de invloed van de ductgeometrie op de stroming en de krachten rond de achtersteven centraal. Beide mechanismen kunnen binnen een ontwerp samenkomen. Een duct kan vinnen bevatten die pre-swirl opwekken, terwijl een PSS ook de axiale snelheidsverdeling kan beïnvloeden. De vergelijking richt zich daarom op de concrete ontwerpen en hun invloed op het benodigde schroefvermogen.
Een Propeller Boss Cap Fin (PBCF) en een Rudder Bulb werken verder stroomafwaarts, rond de schroefnaaf en het roer. Een Pre-Duct verandert de stroming die deze onderdelen bereikt. Bij een combinatie wordt het gezamenlijke vermogenseffect bepaald, met aandacht voor de onderlinge wisselwerking en de veranderde belasting van schroef en roer.
De conditie van de bestaande installatie vormt het vertrekpunt. Bij sterke aangroei, een beschadigde schroef of een schroef die minder goed bij het vaarprofiel past, wordt eerst bepaald welk onderhoud of welke aanpassing nodig is. Die keuze legt de basis voor de beoordeling van de aanvullende waarde van een Pre-Duct.
Het vermogensvoordeel van de complete configuratie bepalen
Computational Fluid Dynamics (CFD) kan worden gebruikt om ductgeometrieën te ontwikkelen en te vergelijken. Daarbij worden de krachten op romp, duct en ondersteuningen samen met de stuwkracht, het koppel en het toerental van de schroef beoordeeld. De invloed op het roer wordt meegenomen waar deze voor de uitkomst van belang is. Zo wordt de lokale stromingsverandering verbonden met het vermogensverschil van de complete voortstuwingsconfiguratie.
Voor de vergelijking wordt het zelfvoortstuwingspunt bepaald, internationaal aangeduid als self-propulsion. Daarbij zijn de voortstuwende en tegenwerkende krachten bij de onderzochte vaarsnelheid in evenwicht. De uitvoeringen met en zonder Pre-Duct worden vergeleken bij dezelfde snelheid en overeenkomstige diepgang, trim en scheepsconditie. Het benodigde toerental kan daarbij verschillen. Koppel en toerental bepalen samen hoeveel vermogen aan de schroef wordt geleverd.
De manier waarop de schroef in de berekening wordt opgenomen, moet haar invloed op de stroming en druk rond de duct voldoende weergeven. Een vereenvoudigd schroefmodel kan bruikbaar zijn voor een eerste vergelijking van ontwerpvarianten. Voor de uiteindelijke prestatieverwachting wordt beoordeeld welke aanvullende controle of verfijning nodig is. De analyse bestrijkt de relevante snelheden en beladingstoestanden, zodat ook zichtbaar wordt waar het voordeel afneemt of de duct extra voortstuwingsvermogen vraagt.
Cavitatie, stromingsloslating en wisselende belastingen
De gewijzigde instroom verandert de belasting die de schroefbladen tijdens iedere omwenteling ervaren. Naast het gemiddelde vermogen worden daarom relevante veranderingen in cavitatie, drukpulsen en trillingsopwekking onderzocht. Rond de duct zelf wordt beoordeeld hoe de stroming langs het profiel verloopt en waar stromingsloslating, lage drukken of cavitatie kunnen optreden.
Snelheid, schroefbelasting en onderdompeling bepalen welke situaties aandacht vragen. Een andere aanstroming kan de belasting van de duct en schroef veranderen, ook wanneer het ontwerp bij de oorspronkelijke ontwerpconditie gunstig functioneert. De ontwerpkeuze verbindt het verwachte vermogensvoordeel daarom met aanvaardbaar stromingsgedrag en passende belastingen. De benodigde berekeningen en beproevingen worden op die aandachtspunten afgestemd.
Schaalinvloeden en verificatie op het werkelijke schip
Op modelschaal verschillen de grenslaag langs de romp en de lokale instroom bij de duct van die op ware grootte. Ook de verhouding tussen druk- en wrijvingskrachten verandert. Omdat de duct juist in deze stroming werkt, worden deze schaalverschillen meegenomen bij de vertaling van modelresultaten naar het verwachte vermogensvoordeel op het schip.
CFD op ware grootte kan deze beoordeling ondersteunen. De uitkomst hangt onder meer af van het turbulentiemodel, de fijnheid van het rekenrooster, de schroefmodellering en de aangenomen oppervlakteruwheid. Vergelijking met geschikte modelproeven of andere meetgegevens helpt om de berekeningen te toetsen. De onzekerheid wordt afgezet tegen de grootte van het voorspelde vermogensverschil. Daarmee wordt duidelijk welke onderbouwing nodig is om de ontwerp- of investeringsbeslissing te dragen.
Na installatie kan het gerealiseerde effect met proefvaart- of operationele gegevens worden beoordeeld. Metingen van snelheid, vermogen en toerental worden gekoppeld aan belading, diepgang, trim en relevante weers- en vaaromstandigheden. Bij retrofit worden ook werkzaamheden tijdens dezelfde dokbeurt vastgelegd. Een nieuwe rompcoating, rompreiniging of schroefonderhoud kan eveneens het benodigde vermogen verlagen. De referentie en meetopzet worden daarop afgestemd, zodat de bijdrage van de Pre-Duct zo goed mogelijk afzonderlijk kan worden beoordeeld. Berekende verwachtingen en gemeten resultaten blijven gekoppeld aan hun eigen omstandigheden en beoordelingsmethode.
Constructieve inpassing en onderhoud rond de achtersteven
De duct en zijn bevestigingen dragen de hydrodynamische krachten en momenten over op de achtersteven. De huidconstructie en eventuele interne versterkingen moeten deze belastingen kunnen opnemen. Vorm, plaatsing en bevestiging worden daarom gezamenlijk ontwikkeld. Een aanpassing voor de constructieve inpassing wordt ook beoordeeld op haar invloed op het stromingsgedrag.
Waar nodig worden spanningen en vervormingen onderzocht met de eindige-elementenmethode, internationaal Finite Element Method (FEM). Daarbij worden passende belastinggevallen voor de duct, ondersteuningen en rompverbindingen gebruikt. Wisselende belastingen, vermoeiing en mogelijke trillingsproblemen worden meegenomen waar zij voor de gekozen uitvoering relevant zijn.
Bij retrofit bepalen de bestaande achterstevenconstructie, schroefpositie en andere aanhangsels welke inpassing uitvoerbaar is. Vrije ruimte tot de schroef, toegang voor montage en mogelijkheden voor latere inspectie, reiniging en onderhoud maken deel uit van de ontwerpkeuze. De benodigde versterkingen en installatievolgorde worden afgestemd op de beschikbare dokperiode. Bij nieuwbouw kunnen achtersteven, duct, schroef en roer eerder gezamenlijk worden ontworpen. De technische documentatie wordt in beide gevallen afgestemd op de scheepsspecifieke beoordeling en toepasselijke classificatie-eisen.
Tijdens het gebruik worden het ductoppervlak, de bevestigingen en de omliggende constructie gecontroleerd op aangroei, beschadiging en vervorming. De bevindingen bepalen welk onderhoud of welke verdere beoordeling nodig is. Bij een latere wijziging van schroef, roer of vaarprofiel wordt opnieuw onderzocht hoe de duct bij de veranderde stroming past en welke eerdere prestatieverwachtingen bruikbaar blijven.
Van vermogensverschil naar jaarlijkse brandstofbesparing
Voor de jaarprognose wordt het vermogensverschil per relevante vaarconditie gekoppeld aan de bijbehorende bedrijfsuren. Zowel gunstige als minder gunstige bedrijfspunten tellen mee. Een duct die vooral rond de oorspronkelijke ontwerpsnelheid voordeel biedt, levert daardoor een andere jaarlijkse bijdrage op wanneer het schip meestal aanzienlijk langzamer vaart. De berekening laat zien hoeveel van het ontwerpvoordeel tijdens de werkelijke inzet kan worden benut.
Voor de vertaling naar brandstofverbruik worden de verliezen in de aandrijflijn en het specifieke brandstofverbruik van de motor bij de gewijzigde belasting meegenomen. Daarmee wordt het verschil in schroefvermogen gekoppeld aan het verbruik van de voortstuwingsinstallatie. De verwachte CO2-reductie volgt uit het berekende verschil in brandstofverbruik en de gebruikte brandstofsoort.
Bij retrofit worden de extra kosten voor de Pre-Duct, achterstevenaanpassingen en montage onderscheiden van onderhoud dat ook zonder het project gepland is. Ontwerp, engineering, productie en eventuele aanvullende doktijd maken deel uit van de investering. De verwachte besparing wordt beoordeeld over de resterende inzetduur van het schip, met aandacht voor veranderingen in het vaarprofiel en de onderhoudstoestand. Zo wordt duidelijk onder welke omstandigheden de gekozen uitvoering voldoende technische en economische waarde biedt.
Pre-Duct
In samenwerking met een gespecialiseerde internationale partner begeleiden wij reders, technisch managers en scheepswerven bij de selectie en projectafstemming van een Pre-Duct, van de eerste haalbaarheidsbeoordeling en hydrodynamische analyse tot ontwerp en engineering, productie en levering en de voorbereiding van de implementatie aan boord.
Wat is een Pre-Duct?
Een Pre-Duct is een Energy Saving Device (ESD) met een geprofileerde duct aan de achtersteven, voor de scheepsschroef. De duct beïnvloedt het wakeveld achter de romp: de verdeling van watersnelheid en stromingsrichting waarmee de schroef wordt aangestroomd.
Een passende geometrie kan het benodigde schroefvermogen bij dezelfde vaarsnelheid verminderen en daarmee het brandstofverbruik en de bijbehorende CO2-uitstoot verlagen.
Bij geschikte toepassingen is een brandstofbesparing in de orde van circa 3–5% een realistische indicatie; de werkelijke opbrengst wordt bepaald door onder meer de achterstevenvorm, het wakeveld, de schroefconfiguratie, bedrijfscondities en het vaarprofiel. Daarvoor worden de gewijzigde instroom en de krachten op romp, duct en schroef gezamenlijk beoordeeld.
De vorm en positie worden afgestemd op de achtersteven, schroefconfiguratie en het werkelijke vaarprofiel.
Hoe ductwerking en schroefwerking elkaar beïnvloeden
De geprofileerde vorm van de duct kan delen van de toestroming versnellen en het water anders over het schroefvlak verdelen. Daardoor veranderen de plaatselijke aanstroming van de schroefbladen en de drukverdeling rond de achtersteven. Een goed afgestemde duct kan zo bijdragen aan een gunstiger samenwerking tussen romp en schroef.
Ook op de duct zelf werken druk- en wrijvingskrachten. De drukverdeling kan een voorwaartse kracht opleveren, terwijl het extra natte oppervlak en eventuele stromingsloslating weerstand veroorzaken. De draaiende schroef beïnvloedt op haar beurt de snelheid en druk rond de duct. De analyse brengt deze wisselwerking in kaart en laat zien hoe de verschillende bijdragen onder de onderzochte bedrijfscondities samen uitpakken.
Ductvorm en positie afstemmen op het wakeveld
De vorm van de romp en achtersteven en de aanwezige aanhangsels veroorzaken verschillen in de instroom over het schroefvlak. Voor een Pre-Duct wordt onderzocht welke delen van deze stroming kunnen worden bijgestuurd en hoe de schroef de gewijzigde instroom benut. De ontwerpkeuze verbindt die stromingsaanpassing met de krachten op de duct en hun gezamenlijke invloed op het benodigde vermogen.
De afmetingen van de ductopening, profieldoorsnede, lengte, instelhoek en positie bepalen hoe het water wordt geleid. Ook de afstand tot de romp en schroef en de vorm van eventuele ondersteuningen beïnvloeden de lokale stroming. Deze geometrische keuzes worden samen ontwikkeld, zodat de duct past bij het wakeveld en binnen de beschikbare ruimte kan worden ingepast.
Bij behoud van de bestaande schroef wordt de duct daarop afgestemd. Wanneer ook een andere schroef wordt overwogen, worden beide wijzigingen gezamenlijk onderzocht. Snelheid, diepgang, trim en schroefbelasting bepalen welke bedrijfscondities het ontwerp moet bestrijken. Beladen vaart en ballastvaart worden daarbij beoordeeld op hun eigen aanstromingscondities en verwachte vermogenseffect.
Wanneer biedt een Pre-Duct voldoende hydrodynamisch perspectief?
Een Pre-Duct kan vooral interessant zijn wanneer de bestaande toestroming naar de schroef voldoende ruimte biedt voor een gerichte verbetering van de axiale snelheidsverdeling. Dat kan bijvoorbeeld het geval zijn wanneer delen van het schroefvlak door de achtersteven relatief langzaam of ongelijkmatig worden aangestroomd en een duct deze stroming gunstiger naar de schroef kan leiden.
De praktische geschiktheid hangt daarnaast af van de beschikbare ruimte voor de duct, de afstand tot de schroef en de mogelijkheden om de ondersteuningen hydrodynamisch en constructief goed in te passen. Ook de schroefbelasting en de bedrijfspunten waarin het schip de meeste uren maakt, bepalen hoeveel waarde een aangepaste instroom kan bieden.
Daarmee zegt het scheepstype op zichzelf weinig over de geschiktheid. Twee vergelijkbare vrachtschepen kunnen door verschillen in achterstevenvorm, wakeveld, schroef en vaarprofiel een ander verbeterpotentieel hebben. De relevante vraag is welke stromingsverliezen in de bestaande configuratie aanwezig zijn en of de duct daarop gericht kan ingrijpen zonder dat bijkomende weerstand het voordeel te sterk vermindert.
Een eerste hydrodynamische beoordeling brengt daarom het bestaande wakeveld, de schroefwerking en de beschikbare inbouwruimte samen. Daarmee kan vroeg worden bepaald of verdere ontwikkeling van een Pre-Duct voldoende perspectief biedt of dat een andere voortstuwingsmaatregel beter aansluit op de aangetroffen verliezen.
Een Pre-Duct of statorvinnen voor de schroef
Een Pre-Swirl Stator (PSS) gebruikt vaste vinnen om de toestroming een gerichte draaicomponent te geven. Bij een Pre-Duct staat de invloed van de ductgeometrie op de stroming en de krachten rond de achtersteven centraal. Beide mechanismen kunnen binnen een ontwerp samenkomen. Een duct kan vinnen bevatten die pre-swirl opwekken, terwijl een PSS ook de axiale snelheidsverdeling kan beïnvloeden. De vergelijking richt zich daarom op de concrete ontwerpen en hun invloed op het benodigde schroefvermogen.
Een Propeller Boss Cap Fin (PBCF) en een Rudder Bulb werken verder stroomafwaarts, rond de schroefnaaf en het roer. Een Pre-Duct verandert de stroming die deze onderdelen bereikt. Bij een combinatie wordt het gezamenlijke vermogenseffect bepaald, met aandacht voor de onderlinge wisselwerking en de veranderde belasting van schroef en roer.
De conditie van de bestaande installatie vormt het vertrekpunt. Bij sterke aangroei, een beschadigde schroef of een schroef die minder goed bij het vaarprofiel past, wordt eerst bepaald welk onderhoud of welke aanpassing nodig is. Die keuze legt de basis voor de beoordeling van de aanvullende waarde van een Pre-Duct.
Het vermogensvoordeel van de complete configuratie bepalen
Computational Fluid Dynamics (CFD) kan worden gebruikt om ductgeometrieën te ontwikkelen en te vergelijken. Daarbij worden de krachten op romp, duct en ondersteuningen samen met de stuwkracht, het koppel en het toerental van de schroef beoordeeld. De invloed op het roer wordt meegenomen waar deze voor de uitkomst van belang is. Zo wordt de lokale stromingsverandering verbonden met het vermogensverschil van de complete voortstuwingsconfiguratie.
Voor de vergelijking wordt het zelfvoortstuwingspunt bepaald, internationaal aangeduid als self-propulsion. Daarbij zijn de voortstuwende en tegenwerkende krachten bij de onderzochte vaarsnelheid in evenwicht. De uitvoeringen met en zonder Pre-Duct worden vergeleken bij dezelfde snelheid en overeenkomstige diepgang, trim en scheepsconditie. Het benodigde toerental kan daarbij verschillen. Koppel en toerental bepalen samen hoeveel vermogen aan de schroef wordt geleverd.
De manier waarop de schroef in de berekening wordt opgenomen, moet haar invloed op de stroming en druk rond de duct voldoende weergeven. Een vereenvoudigd schroefmodel kan bruikbaar zijn voor een eerste vergelijking van ontwerpvarianten. Voor de uiteindelijke prestatieverwachting wordt beoordeeld welke aanvullende controle of verfijning nodig is. De analyse bestrijkt de relevante snelheden en beladingstoestanden, zodat ook zichtbaar wordt waar het voordeel afneemt of de duct extra voortstuwingsvermogen vraagt.
Cavitatie, stromingsloslating en wisselende belastingen
De gewijzigde instroom verandert de belasting die de schroefbladen tijdens iedere omwenteling ervaren. Naast het gemiddelde vermogen worden daarom relevante veranderingen in cavitatie, drukpulsen en trillingsopwekking onderzocht. Rond de duct zelf wordt beoordeeld hoe de stroming langs het profiel verloopt en waar stromingsloslating, lage drukken of cavitatie kunnen optreden.
Snelheid, schroefbelasting en onderdompeling bepalen welke situaties aandacht vragen. Een andere aanstroming kan de belasting van de duct en schroef veranderen, ook wanneer het ontwerp bij de oorspronkelijke ontwerpconditie gunstig functioneert. De ontwerpkeuze verbindt het verwachte vermogensvoordeel daarom met aanvaardbaar stromingsgedrag en passende belastingen. De benodigde berekeningen en beproevingen worden op die aandachtspunten afgestemd.
Schaalinvloeden en verificatie op het werkelijke schip
Op modelschaal verschillen de grenslaag langs de romp en de lokale instroom bij de duct van die op ware grootte. Ook de verhouding tussen druk- en wrijvingskrachten verandert. Omdat de duct juist in deze stroming werkt, worden deze schaalverschillen meegenomen bij de vertaling van modelresultaten naar het verwachte vermogensvoordeel op het schip.
CFD op ware grootte kan deze beoordeling ondersteunen. De uitkomst hangt onder meer af van het turbulentiemodel, de fijnheid van het rekenrooster, de schroefmodellering en de aangenomen oppervlakteruwheid. Vergelijking met geschikte modelproeven of andere meetgegevens helpt om de berekeningen te toetsen. De onzekerheid wordt afgezet tegen de grootte van het voorspelde vermogensverschil. Daarmee wordt duidelijk welke onderbouwing nodig is om de ontwerp- of investeringsbeslissing te dragen.
Na installatie kan het gerealiseerde effect met proefvaart- of operationele gegevens worden beoordeeld. Metingen van snelheid, vermogen en toerental worden gekoppeld aan belading, diepgang, trim en relevante weers- en vaaromstandigheden. Bij retrofit worden ook werkzaamheden tijdens dezelfde dokbeurt vastgelegd. Een nieuwe rompcoating, rompreiniging of schroefonderhoud kan eveneens het benodigde vermogen verlagen. De referentie en meetopzet worden daarop afgestemd, zodat de bijdrage van de Pre-Duct zo goed mogelijk afzonderlijk kan worden beoordeeld. Berekende verwachtingen en gemeten resultaten blijven gekoppeld aan hun eigen omstandigheden en beoordelingsmethode.
Constructieve inpassing en onderhoud rond de achtersteven
De duct en zijn bevestigingen dragen de hydrodynamische krachten en momenten over op de achtersteven. De huidconstructie en eventuele interne versterkingen moeten deze belastingen kunnen opnemen. Vorm, plaatsing en bevestiging worden daarom gezamenlijk ontwikkeld. Een aanpassing voor de constructieve inpassing wordt ook beoordeeld op haar invloed op het stromingsgedrag.
Waar nodig worden spanningen en vervormingen onderzocht met de eindige-elementenmethode, internationaal Finite Element Method (FEM). Daarbij worden passende belastinggevallen voor de duct, ondersteuningen en rompverbindingen gebruikt. Wisselende belastingen, vermoeiing en mogelijke trillingsproblemen worden meegenomen waar zij voor de gekozen uitvoering relevant zijn.
Bij retrofit bepalen de bestaande achterstevenconstructie, schroefpositie en andere aanhangsels welke inpassing uitvoerbaar is. Vrije ruimte tot de schroef, toegang voor montage en mogelijkheden voor latere inspectie, reiniging en onderhoud maken deel uit van de ontwerpkeuze. De benodigde versterkingen en installatievolgorde worden afgestemd op de beschikbare dokperiode. Bij nieuwbouw kunnen achtersteven, duct, schroef en roer eerder gezamenlijk worden ontworpen. De technische documentatie wordt in beide gevallen afgestemd op de scheepsspecifieke beoordeling en toepasselijke classificatie-eisen.
Tijdens het gebruik worden het ductoppervlak, de bevestigingen en de omliggende constructie gecontroleerd op aangroei, beschadiging en vervorming. De bevindingen bepalen welk onderhoud of welke verdere beoordeling nodig is. Bij een latere wijziging van schroef, roer of vaarprofiel wordt opnieuw onderzocht hoe de duct bij de veranderde stroming past en welke eerdere prestatieverwachtingen bruikbaar blijven.
Van vermogensverschil naar jaarlijkse brandstofbesparing
Voor de jaarprognose wordt het vermogensverschil per relevante vaarconditie gekoppeld aan de bijbehorende bedrijfsuren. Zowel gunstige als minder gunstige bedrijfspunten tellen mee. Een duct die vooral rond de oorspronkelijke ontwerpsnelheid voordeel biedt, levert daardoor een andere jaarlijkse bijdrage op wanneer het schip meestal aanzienlijk langzamer vaart. De berekening laat zien hoeveel van het ontwerpvoordeel tijdens de werkelijke inzet kan worden benut.
Voor de vertaling naar brandstofverbruik worden de verliezen in de aandrijflijn en het specifieke brandstofverbruik van de motor bij de gewijzigde belasting meegenomen. Daarmee wordt het verschil in schroefvermogen gekoppeld aan het verbruik van de voortstuwingsinstallatie. De verwachte CO2-reductie volgt uit het berekende verschil in brandstofverbruik en de gebruikte brandstofsoort.
Bij retrofit worden de extra kosten voor de Pre-Duct, achterstevenaanpassingen en montage onderscheiden van onderhoud dat ook zonder het project gepland is. Ontwerp, engineering, productie en eventuele aanvullende doktijd maken deel uit van de investering. De verwachte besparing wordt beoordeeld over de resterende inzetduur van het schip, met aandacht voor veranderingen in het vaarprofiel en de onderhoudstoestand. Zo wordt duidelijk onder welke omstandigheden de gekozen uitvoering voldoende technische en economische waarde biedt.
Werkwijze voor de uitwerking van een Pre-Duct-project
In de eerste projectfase worden mogelijke ductposities en de bijbehorende aanpassingen aan de achtersteven onderzocht. De hydrodynamische verkenning en constructieve haalbaarheid bepalen samen welke varianten verder worden uitgewerkt. Daarbij wordt vastgelegd of de bestaande schroef behouden blijft of dat een schroefaanpassing onderdeel van het project is.
Voor het geselecteerde concept worden ductgeometrie, ondersteuningen en rompversterkingen samengebracht in het ontwerp. De technische aanbieding beschrijft welke onderdelen en werkzaamheden zijn inbegrepen, op welke bedrijfscondities de prestatieverwachting is gebaseerd en welke aanvullende beoordelingen of beproevingen nodig zijn. Daarmee ontstaat een afgebakende basis voor de verdere engineering, productie en voorbereiding van de inbouw.
Productie, levering en montagevoorbereiding worden afgestemd op de scheeps- en werfplanning. Bij retrofit worden ook de bereikbaarheid van bevestigingspunten en de samenhang met andere werkzaamheden tijdens de dokperiode vastgelegd. Wanneer prestatieverificatie onderdeel van het project is, worden de referentiegegevens, meetcondities en acceptatieafspraken vooraf bepaald. Het resultaat kan na installatie dan op de overeengekomen basis worden beoordeeld.
Uw Pre-Duct-project laten beoordelen
Overweegt u een Pre-Duct voor een bestaand schip of nieuwbouwproject? Wij bespreken graag met u welke mogelijkheden de achtersteven en schroefconfiguratie bieden om de toestroming te verbeteren. Voor een inhoudelijke beoordeling ontvangen wij graag romplijnen of een bruikbaar driedimensionaal rompmodel, tekeningen van de achtersteven en gegevens over schroef en roer.
Snelheids- en vermogensgegevens met de bijbehorende diepgang, trim en belading helpen om de relevante bedrijfspunten vast te leggen. Informatie over de gebruikelijke vaarcondities en bedrijfsuren maakt duidelijk welke omstandigheden het zwaarst moeten wegen. Beschikbare wakegegevens, modelproeven of eerdere CFD-resultaten kunnen de hydrodynamische beoordeling ondersteunen.
Bij retrofit zijn tekeningen van de achterstevenconstructie, de beschikbare ruimte, bestaande aanhangsels en geplande wijzigingen aan de voortstuwing van belang. Vermeld ook het beoogde dokmoment, zodat de technische studie op de inbouwplanning kan aansluiten. Tijdens de projectbespreking stemmen we af welke aanvullende gegevens nodig zijn en hoe de hydrodynamische en constructieve uitwerking kan worden voorbereid.