Rompvormen planerende schepen uitgelegd

We maken er allemaal gebruik van wanneer we snel varen met onze RIBs, maar wat is planeren nu precies en hoe planeert een boot eigenlijk? Het zijn logische vragen om te stellen wanneer u geïnteresseerd bent in snelle motorboten, maar het antwoord hierop is wat langer dan de vraag.

Planeren is een natuurkundig verschijnsel. Het eerste dat u moet begrijpen, is dat water traag is. Wanneer u uw hand rustig in een grote bak water duwt, zal hij onder water gaan en er verder niets gebeuren. Wanneer u keihard op het water slaat, dan zal het water alle kanten op vliegen en zal er zelfs even een “gat” in het water kunnen ontstaan.

Wanneer een boot planeert dan verplaatst deze zich met een zodanig hoge snelheid, dat het water geen tijd meer heeft om opzij te gaan. Het resultaat hiervan is dat de boot ‘over het water scheert, in plaats van door het water vaart. De wet van Archimedes is bij deze vaartuigen in planerende toestand niet meer van toepassing en deze vervalt dus. Bij planerende schepen wordt de opwaartse kracht geleverd door de liftkracht, net zoals bij een vleugelprofiel.

Nu u weet hoe een vaartuig kan planeren, kan er dieper worden ingegaan op verschillende rompvormen van planerende schepen en hun specifieke eigenschappen.

Om te kunnen planeren moet een schip ten eerste aan de volgende eisen voldoen:

1. Het schip moet een gering gewicht hebben
2. Het schip moet een vlakke bodem hebben in het achtersteven
3. Het schip moet een scherp loslaatpunt hebben bij de spiegel zodat de romp het water goed los kan laten.

Langsscheepse rompvorm

De vorm van de romp van een planerend schip is bepalend voor de eigenschappen. Ten eerste moet het achterschip vlak zijn om een glijvlak te creëren waarop het schip kan planeren. Ook moet de spiegel een scherpe hoek vormen met het wateroppervlak zodat de stroming het schip kan “loslaten”. Bij een schip met een rond achterschip ontstaat er een hekgolf die de weerstand van het schip laat toenemen.

Ook de langsscheepse en dwarsscheepse vorm is belangrijk. We onderscheiden drie groepen met elk hun specifieke eigenschappen.

1. Een holle vorm: de hook
2. Een rechte vorm: de straight
3. Een bolle vorm: de rocker

De hook:

Belangrijk is de intredehoek van de waterlijn. Bij de holle hook is deze intredehoek groter in het achterschip dan in het voorschip. Daardoor draagt het achterschip relatief veel bij in de liftkracht. Het aangrijpingspunt van de liftkracht, het centre of pressure (COP) ligt daarom relatief ver naar voren. Daardoor heeft dit schip een kleine trim en planeert het al bij lage snelheden.

De hook is echter ongeschikt om te planeren bij hoge snelheid; het langsscheepse moment duwt de boeg omlaag. Daardoor nemen het nat oppervlak en de wrijving toe.

De straight:

Bij de straight is de bodem recht in langsscheepse richting. De invalshoek van de waterlijn is dus gelijk over de hele lengte. Omdat de waterdeeltjes in het achterschip al een beetje snelheid van het schip hebben meegekregen is hun intredesnelheid lager dan die bij het voorschip. Hierdoor neemt de liftkracht onder het achterschip af en schuift het COP een beetje naar voren. De straight is een rompvorm die geschikt is voor een groot snelheidsbereik omdat de drukverdeling constant gelijk blijft bij variërende snelheid.

De rocker:

Ook bij de rocker gaat het weer om de intredehoek van de waterlijn. Door de bolle vorm is deze veel groter in het voorschip dan in het achterschip. Daardoor ligt het COP ver naar voren. Het achterschip draagt weinig bij aan de liftkracht. Deze rompvorm kan worden toegepast op zeer snelle schepen.

De prestaties van de rocker kunnen verslechteren als er onder het achterschip zuiging ontstaat. Hierdoor neemt de trim toe en dus ook de weerstand. Ook kan de rocker last hebben van porpoising. Bij porpoising (niet te verwarren met shinewalking) verschuift het COP in langsscheepse richting en maakt het schip een stampbeweging in vlak water. Hierdoor neemt het nat oppervlak en de wrijving toe en de prestaties af.

Dwarsscheepse rompvorm

We hebben nu gezien dat de langsscheepse vorm van de romp belangrijk is voor het snelheidsbereik van het schip. De dwarsdoorsnede bepaalt in een belangrijke mate de eigenschappen van een planerende romp in zeegang.

Ook dwarsscheeps onderscheiden we weer 3 groepen, te weten:

1. Straight (recht)
2. Concaaf (hol)
3. Convex (bol)

Het is mogelijk om verschillende vormen te combineren. De reddingsboot ‘Komer’ had bijvoorbeeld concave  in het voorschip en convex spanten in het achterschip.

De straight:

Bij een straight zijn de spanten recht. Daardoor ontstaat er een gelijkmatige drukverdeling over de breedte van het schip. De stagnatielijn (dat is de lijn die kan worden getrokken door de punten waar de stromingsrichting omkeert.) is recht en de verdeling van de lift is ook gelijkmatig. Hierdoor krijgt het schip goede eigenschappen voor (relatief) vlak water.

De concaaf:

Als je de spantdoorsnede bekijkt valt direct op dat de hoek die het spant maakt met de verticaal niet overal even groot is. Omdat de druk altijd haaks op het oppervlakte staat is de hoek van de druk met de verticaal groter bij hart schip dan bij de zijde van het schip. Belangrijk is de verticale ontbondene van de druk; deze levert de liftkracht. Deze verticale ontbondene is groter bij de zijde van het schip. Met andere woorden: het spantgedeelte bij de huid is dus effectiever voor de lift dan het spantgedeelte dicht bij hart schip.

Op het moment dat het schip gaat planeren komt het omhoog uit het water. Het gedeelte bij de zijde komt dus eerst uit het water, en dat is nou net het meest effectieve stukje van de romp. Er is dus een plotselinge afname van de liftkracht en daardoor is deze rompvorm gevoelig voor porpoising. Om dezelfde reden is deze rompvorm ongeschikt voor zeegang.

De stagnatielijn is hol, zoals te zien is in het bovenaanzicht. Daardoor ligt het COP relatief ver naar achteren en is de trimhoek klein. Dit resulteert in een inefficiënte smalle waterlijn en een groot nat oppervlak.

De koersstabiliteit van deze rompvorm is goed.

De convex:

De eigenschappen van een convexe rompvorm zijn tegengesteld aan die van de concave rompvorm. Door de spantvorm is het gedeelte vlak bij hart schip het meest effectief voor het leveren van de lift. Komt dit schip tot planeren, dan blijft dit gedeelte in het water en alleen de minder effectieve kimmen komen uit het water. Het resultaat is een rompvorm die constante eigenschappen heeft over een groot snelheidsbereik. Ook is dit de beste spantvorm voor goed zeegangsgedrag.

Het schip komt goed uit het water; COP ligt in verhouding verder naar voren, het schip vaart met goede trim en een klein nat oppervlak.

Vlaktilling

De vlaktilling van een schip (ook wel deadrise genoemd) in zeegang kan het best afhankelijk van de relatieve snelheid worden gekozen.

[tabel]

Waarbij de vlaktilling in graden is weergegeven, de lengte in meters en de snelheid in km/uur.

Sprayrails

Veel planerende schepen zijn uitgevoerd met sprayrails. Zoals uit onderstaande afbeelding duidelijk word zijn dit V-vormige randen in de lengterichting van het schip.

Het doel van sprayrails is het volgende:

1. Afbreken van de stroming en voorkomen van onderdruk.
2. Extra lift door omkeren stroomrichting spray.
3. Vergroten van de druk onder de bodem en daarmee verkleining van het nat oppervlak.
4. Verminderen van stamp en gierbewegingen
5. Verminderen van waternevel rondom het schip en daardoor verbeteren van het zicht

Door het toepassen van sprayrails wordt het natte oppervlak kleiner en verschuift het COP naar achteren. Daardoor wordt ook de trim van het schip kleiner.

Tot zover even de uitleg voor wat betreft het planeren van schepen en de bijbehorende rompvormen met hun specifieke eigenschappen. Hopelijk heeft dit e.e.a. voor u verduidelijkt.