SCHEEPSCOLVEN
lnleiding
In de delen Ontwerp en Toetsing is aangegeven dat scheepsgolven alleen in bijzondere gevallen een rol spelen bij het ontwerp of de toetsing van steenzettingen en dat ze in geval van twijfel kunnen worden berekend met het computerprogramma DIPRO. In deze paragraaf wordt enige achtergrondinformatie gegeven.
Langsvarende schepen veroorzaken drie soorten waterbeweging:
- primaire scheepsgolven (frontgolven, tijdelijke waterspiegeldaling en haalgolven);
- secundaire scheepsgolven (boeg- en/of hekgolven);
- stroming (retourstroom en stroming door schroefstraal).
Primaire en secundaire scheepsgolven kunnen van belang zijn voor steenzettingen. Scheepsge induceerde stroming is nooit maatgevend voor steenzettingen en kan daarom worden verwaarloosd. In deze paragraaf worden enkele achtergronden beschreven en wordt per type golven aangegeven welke parameters een rol spelen (de invoer van DIPRO), hoe de golven worden gekarakteriseerd (de uitvoer van DIPRO) en hoe deze parameters kunnen worden gebruikt bij het ontwerpen en toetsen van steenzettingen.
Opgemerkt wordt dat de rekenmethodes van steenzettingen opgesteld zijn voor windgolven die gedurende een lange tijdsduur een min of meer constante golfaanval leveren. Scheepsgolven veroorzaken een veel korter durende aanval. Desondanks moeten de berekende golven op dezelfde manier in de rekenmethodes worden verwerkt als windgolven: de belasting door scheepsgolven doet zich op dagelijkse basis voor; vanwege de herhaling kan daarom toch beweging van toplaagelementen optreden. Vanwege de dagelijkse belasting is dit ongewenst in verband met onderhoud.
Primaire scheepsgolven
Primaire scheepsgolven zijn ter plaatse van de oever meestal niet hoger dan 0,3 a 0,5 m;
in bijzondere gevallen is een golfhoogte van 1 m mogelijk. De periode van front- en haalgolven is 2 a 5 s, de spiegeldaling kan 20 a 60 s aanhouden. Primaire golven dempen snel uit zodat ze alleen van belang zijn als de schepen dicht langs de oever varen (minder 40 dan ongeveer 10 maal de scheepsbreedte). Hoogte en periode ter plaatse van de oever worden bepaald door het scheepstype, de vaarsnelheid, het dwarsprofiel van de vaarweg en de afstand tot aan de oever; dit is tevens de invoer die DIPRO nodig heeft om de primaire golven te berekenen.
Voor de drie typen primaire golven (frontgolven, haalgolven en waterspiegeldaling) worden in DIPRO de volgende parameters berekend:
- frontgolven: golfhoogte Δhf en golfsteilheid if;
- waterspiegeldaling: Δh;
- haalgolven: golfhoogte zmax en golfsteilheid imax·
De golfsteilheid is het quotient van golfhoogte en golflengte; via de formule L = gT2 / 2π kan daaruit de golfperiode worden berekend. In de meeste gevallen zal van deze
drie typen de haalgolf maatgevend zijn. De op DIPRO gebaseerde waarden van golfhoogte en golfperiode kunnen rechtstreeks worden toegepast in de rekenregels voor toplaaginstabiliteit, afschuiving en materiaaltransport.
Secundaire scheepsgolven
Secundaire scheepsgolven zijn te onderscheiden in transversale en divergerende golven; de maatgevende secundaire golven ontstaan door de interferentie van deze twee soorten golven. De interferentiepieken hebben meestal een hoogte van 0,2 a 0,5 m, incidenteel komt een golfhoogte van 1 m voor. De bijbehorende periode is 2 a 3 s. Secundaire golven dempen nauwelijks uit en planten zich dus over honderden meters voort. De golfhoogte wordt bepaald door vaarsnelheid, scheepstype en dwarsprofiel van de vaarweg; de golflengte en golfperiode worden volledig bepaald door de vaarsnelheid.
In DIPRO worden voor de secundaire golven de golfhoogte Hi, golflengte Lwi en golfperiode Ti berekend. Deze zijn rechtstreeks bruikbaar in de rekenmethodes voor steenzettingen.
