De wetenschapsredactie geeft antwoord op grote en kleine vragen die lezers bezighouden. Deze week: hoe is het mogelijk dat cruiseschepen zo goed rechtop varen?
schrijft voor de Volkskrant over historische onderwerpen.
Wereldwijd zijn er 327 grote, oceaanwaardige cruiseschepen en volgens cijfers van de bedrijfstak komen daar in de loop van dit jaar nog eens 11 bij. Belangrijkste trend in de cruisesector: alles wordt groter. Nieuw opgeleverde schepen zijn doorgaans meer dan 300 meter lang en de grootste vaartuigen zijn tot wel 75 meter hoog, vergelijkbaar met een flatgebouw van 22 verdiepingen.
Dergelijke hoge schepen ogen behoorlijk instabiel, constateert lezer Fred Heutink, die zich afvraagt waarom grote cruiseschepen niet kapseizen. ‘Hoe diep liggen ze wel niet?’, wil hij weten.
Die laatste vraag is eenvoudig te beantwoorden, althans voor cruiseschepen die aanleggen aan de Passagiers Terminal Amsterdam (PTA) of bij de cruisehaven aan de Rotterdamse Wilhelminapier. Volgens Rijkswaterstaat is het IJ bij Amsterdam 11 meter diep. In Rotterdam heeft de cruiseschepenkade bij de Wilhelminapier een vergelijkbare diepte. De diepgang van de schepen is dus nooit groter dan pak hem beet 10 meter.
Dat getal wordt bevestigd door universitair hoofddocent maritieme techniek Jeroen Pruijn van de TU Delft. Telefonisch behandelt hij razendsnel een aantal natuurkundeformules over lengte, breedte, hoogte, diepgang en het zogeheten massazwaartepunt. Al hoofdrekenend komt hij bij een hoogte van 75 meter boven de waterlijn op een benodigde diepgang van 10 meter. Dat zijn – voor een hoofdrekensom – vrij nauwkeurig de afmetingen van de Icon of the Seas, op dit moment het grootste cruiseschip ter wereld: 75,6 meter hoog met een diepgang van 9,2 meter.
Die getallen lijken flink uit verhouding. Hoe kan het dat dit allemaal goed gaat? Voor de stabiliteit van een schip zijn drie dingen van belang, legt Pruijn uit: het zwaartepunt (G) van het schip, het drukkingspunt (B) – zeg maar het zwaartepunt van al het verplaatste zeewater – en het zogeheten metacentrum (M), dat je kunt berekenen uit de locaties van punten B en G en de lengte en breedte van het schip.
De truc is, heel kort gezegd, dat het metacentrum altijd ver genoeg boven het zwaartepunt ligt. Of scherper gezegd: het metacentrum mag nooit, onder geen enkele omstandigheid, lager liggen dan het zwaartepunt. Gebeurt dat toch, dan kapseist het schip. (Visualiseer het als een walrus boven op een kano. Je weet intuïtief dat het instabiel is omdat het zwaartepunt te hoog ligt.)
Dat voorkom je (dus) door het zwaartepunt omlaag te brengen. Dat kan met ballast bij de kiel en door zware dingen (machines, brandstof, watertanks) onder in het ruim te plaatsen. Pruijn vergelijkt het met een tuimelaar – het kinderspeelgoed dat na een zet heen en weer schommelt, maar door de massa in de bodem altijd weer overeind komt.
Je kunt ook het schip breder maken. Dat is aanmerkelijk stabieler, maar het heeft wel een groot nadeel, waarschuwt Pruijn: het betekent dat de versnelling tijdens het slingeren hoger wordt, en dat is bijzonder oncomfortabel voor passagiers en bemanning.
Geselecteerd door de redactie
Source: Volkskrant