Squat (scheepvaart)

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
1. Schip op open water, het vaartlopende schip veroorzaakt golven
2. Schip op nauw vaarwater, de zuiging vermindert de ruimte onder de kiel en vergroot de weerstandsgolven

Squat is het verlies van ruimte onder de kiel (under keel clearance, UKC) van een vaartlopend schip vergeleken met wanneer het stil ligt. Het is een hydrodynamische effect waarbij een schip inzinkt en vertrimt, vooral in smal, ondiep vaarwater. Het verhoudt zich kwadratisch met de vaart door het water.

Gevolgen[bewerken]

Door squat kan een schip dat in statische toestand voldoende water onder de kiel heeft, tijdens vaartlopen toch aan de grond lopen. Daarnaast beïnvloedt het de manoeuvreereigenschappen bij nauw vaarwater in samenhang met het oevereffect. Zo wordt de draaicirkel groter in ondiep water.

Oorzaak[bewerken]

Rondom een schip dat vaart ontstaan drukverschillen doordat het water wordt weggedrongen, terwijl het bij het achterschip opvult. Bij het voorschip en in mindere mate bij het achterschip ontstaat een drukverhoging, terwijl daartussen een drukverlaging optreedt. Dit manifesteert zich in de opgewekte golven rondom het schip. Bij nauw vaarwater is er voor het water dat door het schip verplaatst wordt minder ruimte, zodat deze een nog hogere snelheid krijgt.

Volgens de Wet van Bernoulli daalt de druk bij toenemende snelheid:

 p + \rho gh + \begin{matrix} \frac 12 \end{matrix}\rho V^2 = \mathrm{constant}

waarbij:

p = hydrostatische druk
 \begin{matrix} \frac 12 \end{matrix}\rho V^2 = hydrodynamische druk
\rho = dichtheid
g = zwaartekrachtsversnelling
h = hoogte
V = snelheid

Zodra de snelheid stijgt, stijgt de hydrodynamische druk, zodat de hydrostatische druk moet dalen. Hierdoor zinkt het schip in en afhankelijk van de blokcoëfficiënt C_B en de verhouding lengte/breedte vertrimt het schip voor- of achterover, zoals op te maken uit de formule van Romisch. Andere factoren die de squat beïnvloeden zijn de snelheid  V , de waterdiepte  h ten opzichte van de diepgang  T en de breedte van het vaarwater  W ten opzichte van de scheepsbreedte  B .

Er zijn verschillende empirische formules voor squat. Squat hangt onder meer af van het Froudegetal voor waterdiepte  Fr_h :

 Fr_h = \frac{V}{\sqrt{g h}}
Verschillende empirische formules voor squat[1]
Open water Nauw water
Hooft (1974) S_{BHo} = 1,96 \frac{ \nabla }{ L_{PP}^2 } \frac{ Fr_h^2 }{ \sqrt{1-Fr_h^2} }
 \nabla = volume onderwaterschip
 L_{PP} = lengte tussen de loodlijnen
Huuska (1976) S_B = 2,4 \frac{ \nabla }{ L_{PP}^2 } \frac{ Fr_h^2 }{ \sqrt{1-Fr^2_h} } K_S
 K_S = 7,45 S_1 + 0,76 bij  S_1 > 0,03
 K_S = 1 bij  S_1 \leq 0,03
 S_1 = \frac{ A_S }{ A_{ch} } K_1
 A_S = grootspantoppervlak
 A_{ch} = doorsnede van kanaal
 K_1 varieert met  \frac{ A_S }{ A_{ch} } en  \frac{ T }{ h } en 1 is voor open water
Eryuzlu en Hausser (1978) S_{bE} = 0,113 B \left (\frac{1}{h/T} \right)^{0,27} Fr_h^{1,8}
Barrass (1979, 1981) S_{max} = \frac{ C_B S_2^{2/3} V_k^{2,08} }{30}
 S_2 = blokkeringsratio  \frac{ A_S }{ A_W }
 A_W = A_{ch} -A_S
 V_k = vaart door het water in knopen
 W/B ≥ 8 om als open water beschouwd te worden
ICORELS (1980) S_{BI} = 2,4 \frac{ \nabla }{ L_{PP}^2 } \frac{ Fr_h^2 }{ \sqrt{1-Fr^2_h} }
Romisch (1989) S = C_V C_F K_{\Delta T} T
 C_V = 8 \left (\frac{V}{V_{CR}} \right)^2 \left ( \left (\frac{V}{V_{CR}} -0,05 \right)^4 +0,0625 \right)
 V_{CR} = 0,58 \left (\frac{ hL }{ TB } \right)^{0,125} \sqrt{gh} is de kritische snelheid voor ondiep water
 C_F = \left (\frac{ 10 C_B B }{ L_{PP} } \right)^2 voor boegsquat,  C_F is 1 voor heksquat
 K_{\Delta T} = 0,155 \sqrt{\frac{ h }{ T } }
Eryuzlu et al. (1994) S_{bE2} = 0,298 \frac{h^2}{T} \left (\frac{V_S}{\sqrt{gT}} \right)^{2,289} \left (\frac{h}{T} \right)^{-2,972} K_b
 K_b = \sqrt{\frac{ 3,1 }{ W/B }} bij  W/B < 9,61
 K_b = 1 bij  W/B ≥ 9,61
voor schepen met bulbsteven
Overseas Coastal Area Development Institute of Japan S_{bJ} = \left ( \left (0,7 + 1,5 \frac{1}{h/T} \right) \left (\frac{C_B}{L_{PP}/B}\right) + 15 \frac{1}{h/T} \left  (\frac{C_B}{L_{PP}/B} \right)^3 \right)\frac{V_S^2}{g}
Versimpelde formule (Barras[2]) S = C_B \frac{ V^2 }{100} S = 2C_B \frac{ V^2 }{100} V: vaart in knopen; CB: blokcoëfficiënt

De formule levert een ruwe benadering die aan de veilige kant blijft.

Bronnen, noten en/of referenties
  1. Vaart in m/s, tenzij anders aangegeven
  2. [1]