Denk aan het mooiste schip dat u ooit hebt gezien, voorgesteld, of laten we zeggen het schip dat het meest tot uw verbeelding spreekt. Het behoeft geen betoog dat één kenmerk van schepen dat nooit ophoudt te fascineren – de boeg is.
Het voorste deel van het schip is deels esthetiek en deels wetenschap. Uw schip reist in een medium dat een aanzienlijke weerstand biedt in vergelijking met lucht. Nu, dit vereist dat het ontwerp zodanig is, dat de bestanddelen van de scheepsweerstand gering worden gehouden. Vooral bij schepen met een vollere vorm worden de componenten van golfbrekende weerstand significant, terwijl schepen met een slanke en een meer gebogen vorm minder golfvormende weerstand hebben.
Gelukkig kunnen deze worden beheerst door hoe het water en de golven op het schip inwerken bij binnenkomst aan het voorschip. De boeg van het schip is de plaats waar het voorste deel van het schip het eerst in contact komt met het water, voor zover de waterlijn van het ontwerp in aanmerking wordt genomen.
Booggolf
Als we kijken naar de verschillende scheepsboegontwerpen die vandaag de dag bestaan, lijkt het erop dat de meeste mogelijke vormen en een combinatie van twee of meer van hen zijn uitgeprobeerd. Er zijn echter nieuwere ontwerpen opgedoken en oudere, minder gebruikte ontwerpen zijn vaak na uitvoerige analyse met bepaalde wijzigingen uitgeprobeerd.
In grote lijnen zijn enkele van de boegontwerptypen:
- De Bulbous Bow
- Een normale boeg zonder Bulb
- Andere speciale bogen
De Plumb, de Clipper en de Spoon
Een normale boeg, zoals wij dat zouden noemen, heeft zich ontwikkeld uit zijn voorganger die een verticale boeg was. De hoek die de voorsteven van het schip maakt met de waterlijn wordt de hark genoemd. Een verticale, of niet-vertakte, boeg met een rechte rand wordt een loodrechte boeg genoemd. Deze bogen hebben een maximale waterlijn naast een X-Bow of een Inverted Bow. Deze lengte van de waterlijn zorgt voor een grotere rompsnelheid.
Boogharken worden gebruikt in combinatie met flares (Weet je nog dat ik het had over het verbeelden van je schip? Ik denk dat je de naar buiten strekkende rompvorm aan de bovenkant niet vergeet, dit noemen we affakkelen). Het affakkelen heeft zijn eigen voordelen, zoals het water van het dek houden, en het vergemakkelijkt ook de stampende bewegingen. Een beetje harken creëert ook zogenaamde “kreukelzones” die veiligheid bieden tegen botsingen voordat het onderwaterschip ermee in contact komt. Wat de stabiliteit betreft, wordt het drijfvermogen verhoogd, wat op zijn beurt de GM verhoogt – een van de pijlers van de scheepsstabiliteit. Traditioneel worden deze de Clippers genoemd.
Zoals de naam doet vermoeden, lijkt een Spoon Bow (lepelboeg) op een lepel door een concaaf uiterlijk bij de steven en de deklijn. Deze vormen hebben vaak chining en kromming bij de waterlijn waardoor hun karakteristieke kielzog patroon ontstaat, waardoor Wave Making Resistance in beeld komt.
Image Credits: Ynhockey / Wikipedia
Bulbous Bow
Een zeer bekende eenheid in boegsecties van bijna alle zeegaande vrachtschepen en schepen met vollere vormen is -De Bulbous Bow. Dit hoofdbestanddeel van de huidige scheepsontwerpen zou eerder ontdekt dan uitgevonden zijn. Militaire sleepproeven in de VS toonden aan dat voor een scheepsmodel het naar voren laten uitsteken van een torpedo-afvoerpijp ook de weerstand verminderde. De eerste civiele schepen zagen het licht in de jaren 1930.
Bolbogen worden bestudeerd aan de hand van hun eigen vormkenmerken en deze kunnen opduiken in uw berekeningen van de weerstand en de aandrijving van het schip, dus misschien wilt u er enkele in overweging nemen, zoals de vorm van de doorsnede, de oppervlakteverhoudingen, de lengte van de uitsteeksel en dergelijke.
De bulbsteven kan het klotsen van uw schip verminderen en hetzelfde effect hebben als een normale boeg in ballasttoestand, indien een scherp toelopende bulbsectie wordt gebruikt. Afhankelijk van de vorm van uw schip, zoals hierboven vermeld, is de bulbas ook belangrijk, omdat deze uw golfinvloed bij binnenkomst beïnvloedt, en als u uw as zo houdt dat deze naar beneden helt, zal dit betere stromingseigenschappen mogelijk maken. Schepen met een vollere vorm hebben een hoge golfslagweerstand, en dit element, dat je voortstuwingsefficiëntie wegvreet, kan sterk worden verminderd door een bolle boeg te gebruiken met een sterk naar beneden taps toelopend watervlak. Deze bogen maken ook een betere terugwinning van energie door de schroef mogelijk, omdat energieverliezen door wervelingen aan de voorkant worden geminimaliseerd.
Parabolische en cilindrische bogen
Soms overwegen ontwerpers schepen te ontwerpen met een ‘stompe’ steven, in tegenstelling tot het scherpe karakter van de boegsectie. Hier is de parabolische boeg, die lijkt op de wiskundige kromme, de parabool.
Nou, herinner je wat wiskunde van de middelbare school, de halve korte as van de ellips is wat de straal van het schip zou zijn. Soms is alleen het ontwerpen van een parabolische vorm voor een scheepsromp niet voldoende, je moet ook kijken naar de stroming rond de romp en daarvoor een typische ronde vorm geven zoals een normale ronde kimwand romp. Parabolische bogen kunnen worden gecombineerd met bollen om rekening te houden met de golfbrekingsweerstand, zoals deze populair zijn in vollere vormontwerpen en tegenwoordig worden gebruikt in bulkcarriers.
Image Reference: Ship Design for Efficiency and Economy
De naaste neef van deze zijn de cilindrische scheepsbogen die ook zijn ontworpen voor vollere vormen op ontwerpwaterlijnen en ideaal zijn voor gebruik in volledig geladen omstandigheden. De cilindrische bogen kunnen een minimale golfslagweerstand hebben als ze ontworpen zijn met de juiste aandacht voor de stompheid van vorm en stevenrand bij verschillende diepgang.
De bijlboeg
Terwijl een bijl zijn werk doet, hout hakken, of misschien iets zo voor de hand liggend, heeft de scheepsboeg die er op lijkt zijn eigen karakteristieke kenmerken. Dit ontwerp heeft meestal een verticale voorstevenlijn gekoppeld aan een lang, diep en smal voorste deel van de romp, enigszins als een bijl. Deze vorm maakt het mogelijk door water te snijden, waardoor het gemakkelijk door golven kan varen met minder pitching in tegenstelling tot een normale boeg. Het onderste deel van het voorste deel van de romp, de voorvoet genoemd, komt zelden boven water uit en daardoor is het vaartuig ook minder gevoelig voor stampen.
Image Credits: US Navy
Aan de andere kant moet rekening worden gehouden met bepaalde manoeuvreeraspecten, een schip met een Bijlboeg heeft meer roerbeweging nodig zoals wordt bevestigd door studie van de hydrodynamische parameters.
Image Credits: Damen.com
X-Bow: The Generation of Inverted Bows
Wat dacht u van een ontwerp waarbij de boeg van uw schip en bijna een groter deel van de romp ondersteboven lijkt in vergelijking met een normale ronde kim-romp of een van de rompvormen die u doorgaans op schepen ziet? De omgekeerde boeg is een succesverhaal onder de heropleving van technologieën die in een ander tijdperk in onbruik raakten.
Credits: BoH/wikipedia.org
Deze rompvormen hebben het voordeel dat ze een maximale lengte waterlijn mogelijk maken voor schepen van vergelijkbare afmetingen, wat de hoogst mogelijke rompsnelheden betekent. Net als de bijlboeg hebben deze boegvormen minder opspattend water bij binnenkomst en ook minder pitching bewegingen en slamming vermindering is vrij aanzienlijk. Dit zorgt voor een zeer comfortabele ervaring voor de bemanning. Het brandstofverbruik wordt ook met een aanzienlijke factor verminderd en deze boeg kan vrij efficiënt werken in middelgrote golfgebieden, hoofdzakelijk omdat het grootste deel van het scheepsvolume zich boven en vooraan bevindt, direct beïnvloed door de golven.
Deze rompvormen doen ook dienst als dek met verblijfsruimte voor het personeel. De toepasbaarheid van deze ontwerpen voor hetzelfde niveau van verbetering van snelheidsverliezen in de ruwste zeeën moet echter een gebied van lopend werk zijn. Afgezien daarvan zijn deze schepen toegepast op verschillende toepassingen zoals AHTS (Anchor Handling Tug Supply) schepen, Seismische schepen, Offshore en pijplegschepen, boorschepen en dergelijke.
Dit zijn de meest gebruikte scheepsboegontwerpen van vandaag. Hoogstwaarschijnlijk zal elk schip dat u ziet, een van de ontwerpen hebben waarover u zojuist heeft gelezen.
Kent u nog enkele opvallende kenmerken van de verschillende boegontwerpen die vandaag de dag in de praktijk worden gebruikt?