PIAS Handleiding  2024
Programma voor de Integrale Aanpak van het Scheepsontwerp
Config: Algemene projectinstellingen
Met deze module geeft u instellingen op die betrekking hebben op berekeningen, berekeningsvarianten en de uitvoer. Deze module is op te roepen als zelfstandige PIAS module uit het hoofdmenu, maar de meeste optie's zijn ook beschikbaar via de Project setup functie, links in de bovenbalk van elke andere PIAS module, zoals hieronder weergegeven.
config_menubar.png
Project setup functie in elke PIAS module.

In deze module kunnen algemene programmainstellingen worden opgegeven. Dat zijn dus niet:

Wat hier wel wordt opgegeven zijn programmainstellingen — berekeningswijzen soms — die betrekking hebben op meer dan één module. Config begint metn hoofdmenu, waarin de diverse instellingscategoriën zijn opgenomen:

Berekeningswijzen en uitvoervoorkeuren

Bij deze optie kan het formaat van de gewenste uitvoer worden vastgelegd, zoals de uitvoerde taal en het fileformaat, alsmede wat algemen instellingen die op de hydrostatische berekeningen van toepassing zijn, zoals berekeningsmethodes, golfgegevens en het soortelijk gewicht van het buitenwater.

Uitvoertaal

Hier kan de taal worden opgegeven die gebruikt wordt bij uitvoer van berekeningen e.d. Hier kan gekozen worden uit o.a. nederlands, engels, duits en chinees, maar alleen de eerste twee zijn in alle PIAS modules beschikbaar. Als er een taal is gekozen die in een bepaalde module of voor een bepaalde uitvoer niet beschikbaar is, dan wordt teruggeschakeld naar engels. Overigens is elke gebruiker in staat om de ondersteunde talen uit te breiden, zie daarvoor Uitvoer in verschillende talen.

Attentie
Als de uitvoer een reeks vraagtekens bevat in plaats van gewone tekst, dan is PIAS een niet-beschikbare vertaling tegengekomen. In de link die hier vlak boven is weergegeven staat hoe gehandeld kan worden in zulke (uitzonderings-)gevallen.

Gebruik maken van Local cloud

Hier kan men opgeven of men voor dit project gebruik wil maken van de local cloud, een concept wat besproken is bij Local cloud: met meerdere modules gelijktijdig werken aan hetzelfde project. Voorlopig is deze optie echter nog experimenteel, zodat deze nog niet is vrijgegeven voor algemeen gebruikt.

In de module Loading wordt in een beladingstoestand of langsscheepse sterktetoestand een ‘leeg schip regel’ weergegeven als er leegschip-gewichtsposten aanwezig zijn in de algemene lijst. De tekst die bij deze regel wordt vermeldt kunt u hier opgeven.

Stabiliteitsberekingswijze

Met deze instelling kan de berekeningswijze van intacte en lekstabiliteit worden ingesteld, met een keuze uit vier optie's:

  • Op vaste trim. Hierbij ligt het schip ligt bij een hellingshoek van nul graden op een zekere aanvangstrimligging, die bepaald wordt door het verschil tussen drukkingspunt en zwaartepunt in lengterichting. Bij elke hellingshoek blijft deze trim behouden en wordt de stabiliteit berekend. Deze ‘vaste trim’ optie is alleen van toepassing bij berekeningen van intacte stabiliteit.
  • Met vrije vertrimming. Ook hier ligt het schip aanvankelijk op de aanvangstrimligging. Bij elke volgende hellingshoek wordt de trim opnieuw berekend zodat het drukkingspunt en het gewichtszwaartepunt van het schip op gelijke lengteplaats liggen (in het Engels constant LCB method of free to trim effect genaamd), waarna de stabiliteit op deze hellingshoek wordt berekend. Het zal duidelijk zijn dat de trimmen groter zulllen worden bij een schip wat in langsscheepse richting asymmetrisch is, zoals een bevoorradingsschip bij grotere hellingshoeken.
  • Met vrije vertrimming, inclusief het effect van VCG op de trim. Met alleen ‘vrije vertrimming’ bepaalt PIAS bij het berekenen van intacte of lekstabiliteit het langsscheepse evenwicht (en dus de trim) zodanig dat het drukkingspunt en zwaartepunt in lengte boven elkaar liggen, d.w.z. op dezelfde lengteplaats liggen. De impliciete aanname achter deze methode is dat de werklijnen van de krachten loodrecht op de basis (= de lengte-as) staan, maar bij een schip met trim is dat natuurlijk niet het geval. Deze vereenvoudiging leidt tot een kleine trimafwijking die groter wordt naarmate de trim groter wordt en het hoogtezwaartepunt hoger ligt, maar is voor normale gevallen alleszins acceptabel. Het kan echter gewenst om een iets realistischer berekening te maken, door werklijnen van de krachten loodrecht op de waterlijn aan te nemen, dat gebeurt door deze optie op ‘ja’ te zetten. Als men hiervoor kiest moet men zich ook rekenschap geven van de overige gevolgen, zoals:
    • Stabiliteitsberekeningsresultaten hoeven niet exact te corresponderen met berekeningen van maximale KG', omdat daarbij met dit effect geen rekening gehouden wordt (dat kan ook moeilijk omdat de uiteindelijke KG' bij de berekeningen helemaal niet bekend was op voorhand, toen de maximum KG' tabellen berekend werden).
    • Stabiliteitsberekeningen hoeven niet overeen te stemmen met handmatige berekeningen m.b.v. dwarskrommen, omdat daarbij ook geen rekening gehouden kan zijn met het effect van het hoogtezwaartepunt van de specifieke beladingstoestand, en ook nog eens met de effecten van alle andere hoogtezwaartepunten van alle andere beladingstoestanden. In theorie zouden meerdere dwarskrommen voor meerdere hoogtezwaartepunten berekend kunnen worden, maar er is niemand die dat doet of vraagt.
  • Hellende om de zwakste as. Bij de vorige drie methodes vindt hellen plaats om min of meer de langsas van het vaartuig, maar bij deze wordt automatisch de hellingas bepaald om welke de stabiliteit het minste is. Daarom is deze methode het meest realistisch van de vier. Deze instelling is slechts geïmplementeerd bij PIAS berekeningen waarbij dit relevant en consistent is, dus bv. wel bij de berekeningen van intacte- en lekstabiliteit, maar niet bij bv. dwarskrommen en maximaal toelaatbare graanmomenten. De achtergrond van deze methode wordt beschreven in een apart document Stability around the weakest axis in PIAS; explanatory notes, wat bij SARC verkrijgbaar is.

(Lek-)stabiliteit met meebewegende zwaartepunten vloeistoflading

Het effect van vrije vloeistofoppervlakken bij stabiliteit en lekstabiliteit wordt vanouds berekend door een virtuele stijging van het systeemzwaartepunt te bepalen, welke over de gehele range van hellingshoeken als constant wordt aangenomen. In werkelijkheid echter zijn de effecten van de vrije vloeistofoppervlakken afhankelijk van hellingshoek en trim.

  • Indien deze optie op ‘Nee’ staat, wordt de (lek-)stabiliteit op de gebruikelijke wijze berekend, met de virtuele stijging van het systeemzwaartepunt.
  • Wordt deze optie op ‘Ja’ gezet dan wordt, indien deze optie is aangekocht, van elk compartiment dat vloeistoflading bevat de werkelijk optredende verschuiving van het zwaartepunt bij elke relevante hellingshoek en trim bepaald en in rekening gebracht bij het berekenen van intacte- en lekstabiliteit.

Met de keuze ‘Ja’ dient men zich onder andere rekenschap te geven van de volgende zaken:

  • Het berekenen van tabellen van maximaal toelaatbare KG' in intacte of lekke toestand is zinloos geworden. Het virtuele zwaartepunt G' heeft immers zijn betekenis verloren.
  • Zwaartepunten en vrij vloeistofoppervlakken die bij de beladingstoestanden worden afgedrukt hoeven niet meer overeen te stemmen met de ingevoerde waarden. De zwaartepunten kunnen immers door trim of helling verschoven zijn en de vloeistofspiegel kan door trim en helling van vorm veranderd zijn.
  • Alle gewichtsposten (in Loading) waarbij sprake is van vloeistoflading dienen van het type ‘tank’ of ‘doorvloeide tank’ te zijn. Gewichtsposten die niet van dit type zijn en toch een waarde voor het vrij vloeistofmoment hebben zijn niet toegestaan.

Voorkeurformaat rompvormfile

Hydrostatische- en stabiliteitsberekeningen kan PIAS uitvoeren op basis van twee van de vier representaties zoals die beschreven zijn bij Rompvormrepresentaties :

  • Het spantenmodel, wat in essentie uit dwarsspanten (ordinaten) bestaat, en wat kan zijn ingevoerd met Hulldef of gegenereerd met Fairway.
  • Het getriangulariseerd oppervlaktemodel, wat in essentie een beschrijving is van het oppervlak van de romp (inclusief het onderscheid tussen binnen- en buitenkant), en wat uit Fairway verkregen kan worden.

In principe kan een oppervlaktemodel nauwkeuriger zijn, met name bij het bepalen van de vorm van kleine compartimenten. Het heeft echter een groot bezwaar, en dat is dat voor voldoende nauwkeurigheid het aantal driehoekjes van het rompoppervlak bijzonder groot moet zijn, zodat de rekentijd dienovereenkomstig lang kan worden. Om die reden wordt het oppervlaktemodel in de praktijk niet gebruikt voor gewone berekeningen. PIAS kent ook nog een derde keuze, en dat is ‘rekenen met spantenmodel, teken het oppervlaktemodel’, waarmee gerekend wordt met de spantjes, terwijl in de grafische presentatie — zoals in de GUI van Loading — toch het complete oppervlak van de romp getoond wordt. Die instelling biedt een aardig compromis.

Soortelijk gewicht vaarwater

Geef hier het soortelijk gewicht van het vaarwater (in ton/m3) in waarvoor de hydrostatische berekeningen gemaakt moeten worden, in de regel voor zeewater 1.025.

Intacte stabiliteit etc. berekenen met helling naar

Ten behoeve van alle stabiliteitsgerelateerde berekeningen kunnen hellingshoeken worden opgegeven (zie Hoekenrange voor hydrostatische berekeningen). Dan blijft nog de vraag naar welke zijde (BB, SB of allebei) deze hoeken toegepast moeten worden. Dat wordt hier geregeld, met een keuze uit vier alternatieven:

  1. Bakboord.
  2. Stuurboord.
  3. De kant van de slagzij. Bij deze instelling wordt de hellingszijde die de slechtste stabiliteit zal hebben, geschat op de volgende manier: is de statische hellingshoek (de slagzij) naar BB, dan wordt de berekening naar BB gemaakt, en anders naar SB. Als de statische hellingshoek nul is dan is de berekening (dus) naar SB. Deze inschatting zal vaak correct zijn — in de zin dat die zijde inderdaad de slechtste stabiliteit heeft — en soms ook niet; bv. als de slagzij naar SB is, maar openingen aan BB veel eerder te water komen dan aan SB. Als men zich niet wil baseren op een schatting bij het bepalen van de kant van slechtste stabiliteit dan kan de vierde instelling gebruikt worden.
  4. Bakboord en stuurboord. Met deze instelling wordt er helemaal geen a priori aanname over de “slechtste kant”, maar wordt de stabiliteit gewoon zowel naar BB als naar SB berekend, en worden beide zijden volledig in de stabiliteitsbeoordeling betrokken. Als er stabiliteitseisen ingesteld zijn (en gekozen, zie Bewerken en selecteren verzamelingen stabiliteitseisen) dan kan er ook een maximaal toelaatbare KG' berekend worden, en die is dan het minimum van die van alle stabiliteitsen en beide zijden.

De derde optie is de default, maar dat neemt niet weg dat de gebruiker goed moet overwegen welke keuze toepasselijk is voor het betreffende schip. In elk geval moet men beseffen dat naarmate het schip asymmetrischer is (o.a. qua rompvorm, openingen of compartimenten) de eerste drie opties minder accuraat kunnen zijn. Vanzelfsprekend wordt bij de vierde optie meer berekend, dat zal dan i.h.a. ook langer duren.

Tenslotte wordt in dit verband nog aangeraden de beginopmerking van Types basiseisen eens na te lezen.

Lekstabiliteit berekenen met helling naar

Deze optie is analoog aan de voorgaande, maar dan van toepassing op de lekstabiliteit i.p.v. de intacte stabiliteit.

Achterwaartse compatibiliteit in berekeningen

In zeldzame gevallen wordt wel eens een kernalgoritme uit PIAS gewijzigd. Als dat in het specifieke geval mogelijk is dan wordt dienaangaande een instelling toegevoegd, waarmee het programma nog volgens het oorspronkelijke algoritme kan werken. In het algemeen wordt afgeraden om zo'n backward compatibility mode aan te zetten, omdat de hele reden voor de wijziging zal zijn dat het nieuwe algoritme beter is (bv. sneller, nauwkeuriger of robuuster) dan het originele. Echter, als de resultaten compatible moeten zijn met die van een eerdere PIAS versie — bijvoorbeeld t.b.v. bestaande ontwerpen of oudere projecten — dan kunt u dat hier instellen. Deze optie is alleen maar beschikbaar vanuit Config, niet vanuit de Project setup in de bovenbalk van andere modules. Op dit moment is er één zo'n schakelaar, namelijk:

Volumetrische berekeningen met de methode van voor december 2016

Bij het implementeren van octothreading, in december 2016, zijn een aantal centrale volumetrische integratieprocedures van PIAS herontworpen. In dat proces kon de nauwkeurigheid van een bepaald algoritme een beetje verhoogd worden. Dat algoritme bestond al meer dan 25 jaar, maar de gestaag toegenomen computerkracht laat deze verfijning nu toe. Door deze wijziging kunnen hydrostaticsche- en stabiliteitsgerelateerde resultaten van PIAS afwijken van eerdere versies. Als dit vakje in het popup venster wordt aangevinkt, dan zal het algoritme van vóór december 2016 voor dit project in gebruik blijven.

Uitvoerfiletype

Als de uitvoer naar een Bestand wordt doorgestuurd, zie Print opties, dan wordt een bestand gegenereerd van het geselecteerde Uitvoerfiletype met de bestandsnaam zoals opgegeven op de volgende regel. Ondersteunde fileformaten zijn daarbij (zie ook Export van resultaten waar e.e.a. iets uitgebreider aan bod komt):

  • ASCII. Hiermee wordt alleen alfanumerieke uitvoer (teksten en tabellen) naar file gestuurd, grafische uitvoer en opmaak gaan verloren.
  • Rich Text Format. Bevat de complete uitvoer, inclusief grafieken en opmaak, in RTF formaat, die met een tekstverwerker zoals MS-Word of OpenOffice ingelezen kan worden.
  • Drawing eXchange Format. Tekeningen en grafieken worden opgeslagen in bestanden volgens Autodesk's DXF specificatie, zodat deze kunnen worden ingelezen in bv. Autocad of Rhino.
  • Postscript, waarmee grafische uitvoer wordt opgeslagen in vectorformaat. Dit heeft ais voordeel dat de de opslag onafhankelijk is van de resolutie, en dus bij grote of sterk ingezoomde tekeningen veel scherper kan worden weergegeven.

Hoekenrange voor hydrostatische berekeningen

Bij deze optie kunt u de hellingshoeken opgeven die gebruikt dienen te worden bij de stabilitets- en lekberekeningen. Het maximum aantal hoeken is 100. Hoeken kunnen ook groter dan 90° zijn, maar hoeken tussen de 85° en 90° worden niet geaccepteerd. Op de hier opgegeven hoeken kunnen twee uitzonderingen zijn:

Instellingen voor compartimenten en tanktabellen

Dit menu bevat instellingen die betrekking hebben op tanks en compartimenten:

  • Tanktabellen met overal het maximum vloeistofoppervlak. Indien de keuze ‘Nee’ is (wat de default is), dan worden in de tanktabellen bij elke berekende hoogte de bijbehorende vrij vloeistofmomenten berekend. Is de keuze ‘Ja’, dan worden eerst de maximaal optredende vrij vloeistofmomenten voor de onderhavige tank berekend, waarna bij elke hoogte (tussen geheel leeg en geheel vol) in plaats van de actuele vloeistofmomenten deze maximale vloeistofmomenten genomen worden. Bij een wijziging van deze instelling moeten de tanktabellen in Layout wel weer opnieuw berekend worden. Sterker nog, eventueel eerdere berekende tabellen zullen vóór die berekening eerst expliciet weggegooid moeten worden worden.
  • Verschil interne/externe geometrie incl. externe scheepsvormen. Deze instelling heeft betrekking op het vergelijken van in- en externe geometrie, wat beschreven is bij Verschil tussen interne en externe geometrie. Als deze optie op ‘Nee’ wordt gezet, dan houdt deze vergelijking geen rekening met opgetelde rompvormen (die besproken zijn bij Rompvormen. Bij ‘ja’ worden die externe vormen wel in beschouwing genomen.
  • Directe berekening tankgegevens. Als deze optie geselecteerd is, worden de tankgegevens in de beladingstoestanden niet meer bepaald door interpolatie op de voorberekende tanktabellen, maar door een directe berekening van het actuele volume of vloeistofniveau. Ook bij de uitvoer van de tanktabellen in de module Layout, worden de tankgegevens direct uitgerekend. Er zijn geen voorberekende tabellen in Layout beschikbaar. De tabellen kunnen gecontroleerd worden door ze uit te voeren.

Algemene instellingen lekstabiliteit

Berekening lekstabiliteit volgens de methode van

Op deze regel kan worden opgegeven welke methode gebruikt moet worden voor compartimentsverbindingen en (interne) openingen en zo. Hiervoor bestaan twee systemen, nl. ‘Complexe tussenstadia’ en ‘Consecutive Flooding’. De eerste is in ontwikkeling geweest van ±1990 tot 2022, en ondersteunt virtuele verbindingen tussen compartimenten, inclusief zg. ‘kritische punten’ waarmee drempels en interne openingen gemodelleerd kunnen worden. Het tweede is beschikbaar vanaf 2023, en ondersteunt de hele topologie en geometrie van interne verbindingen, pijpleidingen, afsluiters, terugslagkleppen e.d. Beide systemen worden in extenso besproken in Achtergrond van hulpmiddelen t.b.v. scheepsinterne verbindingen in PIAS.

Een instelling op Consecutive Flooding zal overigens niet gecombineerd kunnen worden met sommige andere instellingen of specifieke berekeningswijzen. Daar kunnen twee redenen voor zijn, A) dat er een logische tegenstrijdigheid is — bv. een opgelegde hellingszijde (BB of SB) combineert niet met consecutive flooding want die zoekt gewoon z'n eigen weg, engeacht of dat naar BB of SB is — en B) dat de combinatie naar verwachting in de praktijk zo weinig gebruikt zal worden dat het niet opportuun is geweest om die in de ontwikkeling mee te nemen. De bij consecutive flooding afgeschakelde faciliteiten zijn:

  • Pijpleidingen die verbonden zijn met compartimenten waarin zich een baggerlading bevindt, en die gemodelleerd worden met andere vloeistofspiegels voor water en voor lading, bv.  volgens de voorschriften dr-67 of dr-68. Reden A.
  • Een vaste trim, zoals dat ingesteld kan worden in Config zoals besproken in Stabiliteitsberekingswijze. Reden A.
  • Het hellen om de zwakste as, zoals dat ingesteld kan worden in Config in hetzelfde menu, reden B.
  • Een frozen wave, zoals die kan worden ingesteld in Config, Golf instellingen (voor stabiliteit), reden B. Dit geldt dan ook de criteria waarin stabiliteit op golftop dan wel in golfdal zijn inbegrepen, zoals de van Harpen criteria voor marineschepen.
  • Hellen naar een voorgeschreven zijde, dus gelimiteerd naar SB of naar BB. Reden A zoals in de inleiding al toegelicht.
  • Berekening tussenstadia met overal gelijk vloeistofniveau, vanwege reden A.
  • Automatisch uitbreiden schadegeval, vanwege reden A.
  • Hellingshoeken groter dan 90°, met reden B.
  • De combinatie langsscheepse sterkte (d.w.z. dwarskrachten en buigend momenten) en lekstabiliteit, met reden B.

Verder completeren met eventuele later toevoegingen aan de lijst van trac#3015.

Berekening Consecutive Flooding volgens

Consecutive Flooding kent momenteel twee varianten, waartussen men hier kan kiezen:

Tijddomein berekeningstijdstap

Zoals toegelicht in Lekstabiliteit in tijddomein wordt met deze methode in essentie het continue volstroomproces gesimuleerd met een reeks van hele kleine stapjes in de tijd. De duur van zo' stapje, in seconden, wordt hier opgegeven. Overigens betreft het hier een globale instelling die bij het hele schip hoort. Op detailniveau kan er een meer toegespitste tijdstap worden opgegeven, zie daarvoor Eigenschappen van pijpleidingnetwerken. Nog invullen: en in Loading.

Tijddomein maximum aantal tijdstapppen

De vorige instelling beheerst het rekenproces, maar bergt het risico in zich dat met een (achteraf gezien) te korte tijdstap zorgt voor veel te lange rekentijden, en navenante uitvoer. Om daar een limiet aan te stellen kan hier het aantal tijdstappen gemaximeerd worden. Zie ook de bespreking bij Grondslagen van lekstabiliteit in het tijdsdomein.

GZ berekenings interval in seconden

Op elke tijdstap van een tijddomeinberekening worden vloeistofdoorstroming, diepgang, trim en hellingshoek berekend. Aanvullend zou dan ook nog de volledige stabiliteit (een GZ-curve over alle hellingshoeken) berekend kunnen worden, maar als dat voor elke tijdstap gebeurt dan kan dat leiden tot een grote hoeveelheid uitvoer die lang niet allemaal relevant is.

Om dat te kunnen beperken beheert deze instelling, samen met de volgende, op welke momenten een volledige stabiliteitsberekening gemaakt wordt. Als hier bv. 15 wordt opgegeven dan wordt elke 15de seconde de GZ berekend (en getoetst aan de stabiliteitscrtiteria). Overigens wordt rond de eerste en laatste tijdstappen altijd de GZ berekend, omdat dat geacht wordt altijd interessant te zijn, ongeacht de instelling hier.

Minimaal gewichtsverschil voor een GZ berekening

Deze instelling sluit aan bij de vorige. In het begin van een tijdsdomein proces zijn i.h.a. de vloeistofstromen vrij krachtig, maar tegen het einde wordt dat steeds minder. Dat betekent dat de verschillen per tijdstap tegen het einde ook gering zijn, waardoor zelfs bij een beperking van stabiliteitsuitvoer m.b.v. de voorafgaande parameter er nog steeds vrij veel, niet altijd even relevante, uitvoer geproduceerd kan worden. Men kan dat aanvullend nog verder verminderen met deze parameter; hier geeft men op wat het minimale verschil in totaalgewicht (in ton) met de vorige volledige stabiliteitsberekening moet zijn. Dus als men hier 22.45 invult dan wordt de stabiliteit pas berekend bij die stap waarbij minstens 22.45 ton vloeistof is verplaatst t.o.v. de vorige volledige stabiliteitsberekening.

Maximaal toelaatbare tijd tot vereffening

Ten behoeve van de tijddomeinberekening: de maximale tijd waarbinnen het schip weer tot rust gekomen is na lekraken. Deze paremeter wordt gebruikt om te bepalen in welke gevallen stabiliteitscriteria voor het eindstadium worden toegepast, en wanneer die voor tussenstadia, zie de bespreking in Keuze van stabiliteitscriteria bij de tijddomein methode.

Percentage doorstroomde vloeistof waarbij vereffening gereed wordt geacht

Het hele idee van een tijdsdomeinberekening is dat de tijd wordt berekend waarin de vloeistoffen overstromen. Dat is gereed wanneer het hele systeem van schip en vloeistoffen tot rust zijn gekomen. Nou wil het geval dat tegen het einde van het proces de vloeistoffen steeds trager gaan stromen; de niveauverschillen worden immers kleiner, en daardoor de drukken, en daarmee, met dank aan Bernoulli, de stroomsnelheden en debieten. In essentie is het een asymptotisch proces waar na, bij wijze van spreken, vele uren nog steeds millilitertjes zich verplaatsen door de pijpleidingen en openingen. Sterker nog, in theorie is de tijd tot rust altijd oneindig. Nu zit er in PIAS wel een zekere tolerantie, zodat als bv. het verschil in diepgang tussen twee opeenvolgende tijdstappen minder is dan een mm of 1/10 mm dat als ‘rust’ wordt beschouwd. Dat is echter een arbitraire tolerantie die onbedoeld een grote uitkomst heeft op het eindantwoord; bij 1/10 mm kan de vereffeningstijd soms wel twee keer zo lang zijn als bij 1 mm.

Men zou kunnen bedenken dat men een praktische grens inbouwt, tenslotte zijn we geïnteresseerd in de tonnen die er de begintijd door het systeem stromen, en niet zo in de milliliters in de laatste seconden. Met dat idee kan een criterium worden opgesteld wat is gerelateerd aan het doorgestroomde gewicht. Bijvoorbeeld ‘als 98% van het totale, uiteindelijke, vloeistofgewicht is doorgestroomd dan beschouw ik het systeem in rust’. Het in PIAS gehanteerde default percentage is inderdaad 98%, maar met deze Config instelling kan de gebruiker dit aanpassen naar eigen inzicht. Het effect van deze instelling is gevisualiseerd in onderstaande figuur.

asymptote.png
Doorgestroomde vloeistof als functie van de tijd.

Minimaal doorsnedeoppervlak voor onmiddelijke doorstroming

Als het dwarsdoorsnedeoppervlak van een pijp of verbinding groter is dat het hier opgegeven oppervlak (in m²) dan kan het water daar tijdens hellen vrijelijk doorheen stromen, en anders niet. Achtergrond hiervan wordt besproken in Grondslagen van lekstabiliteit bij grotere hoeken (GZ-curve).

Attentie
Let op dat het minimale oppervlak hier wordt opgegeven in m2, terwijl pijpleidingdwarsdoorsnedeoppervlakken in Layout worden opgegeven in cm2.

Permeabiliteit verbonden compartimenten

De scheepsontwerptraditie heeft onze gemeenschap verschillen in permeabiliteit (μ) bezorgd, bv. 98% voor een intact compartiment en 95% voor een lek. Voor hetzelfde compartiment! Hoewel deze conventie onzinnig, is PIAS daar toch op aangepast, gezien bijvoorbeeld de verschillende soorten μs die aan een compartiment kunnen worden toegekend, zie Permeabiliteiten. Dat is echter niet het einde van het verhaal, neem bijvoorbeeld:

  • Een lek compartiment, verbonden met een ander, niet-lek compartiment, door een kleine waterleiding. Dit andere compartiment ‘voelt’ op de één of andere manier intact, dus zal de intacte μ daar dan moeten worden toegepast?
  • Hetzelfde lekke compartiment, nu verbonden met een andere ruimte door een groot kanaal. Dit ‘voelt’ alsof beiden deel uitmaken van één lekke ruimte, dus moet de lekke μ nu worden toegepast voor beiden? Of niet? Deze configuratie is immers in principe niet anders dan de vorige.

Er is dus geen intrinsieke logica die ons hier leidt. Maar misschien geven de voorschriften een aanwijzing? Laten we daar eens twee van bekijken:

  • SOLAS 2020, hoofdstuk II-1, deel B (probabilistische lekstabiliteit) art. 7-3: “For the purpose of subdivision and damage stability calculation of the regulations, the &mul of each compartment shall be as follows: (gevolgd door een tabel van beschadigde μs)”. Deze regel impliceert dat de beschadigde μs van toepassing zijn op alle compartimenten, dus zowel de beschadigde als de verbonden (d.w.z. de volgestroomde maar maar niet beschadigde) ompartimenten.
  • IBC Code 2016, §2.7.2: “The permeabilities of spaces assumed to be damaged shall be as follows: (gevolgd door een tabel van beschadigde μs)”. Dit impliceert dat de hier genoemde μs alleen van toepassing zijn op de beschadigde compartimenten, zodat aan niet-beschadigde compartimenten een μ moet worden toegekend zoals gebruikt voor intacte toestand.

Meer voorschriften zouden kunnen worden geanalyseerd, maar om deze twee tegengestelde expressies te dekken is al een PIAS instelling nodig, die de μ regelt voor niet-beschadigde, verbonden compartimenten. Omdat een gebruiker deze instelling zal kiezen gebaseerd op de van toepassing zijnde regelgeving, zal één enkele, globale, instelling volstaan. De keuze hierbij is ‘Gebruik permeabiliteit tank&rsquo of ‘Gebruik permeabiliteit lek’.

Attentie
Realiseert u zich s.v.p. wel dat bij de keuze ‘Gebruik permeabiliteit tank’ er in Layout voor elk potentieel verbonden compartiment een realistische waarde voor de ‘Permeabiliteit als tank’ moet worden opgegeven, dus ook voor de droge compartimenten. De default van 98% voor bv.  een machinekamer zal allicht niet realistisch worden geacht.....

Noemer van de oprichtende armen

Stabiliteitsnormen hebben in het algemeen betrekking op oprichtende armen en afgeleide parameters zoals GM en het oppervlak onder de curve van oprichtende armen. In essentie wordt echter tijdens een stabiliteitsberekening de oprichtende (en hellende) momenten berekend, in plaats van armen. Omzetten van momenten (ton.meter) naar armen (meter) gebeurt simpelweg door te delen door de waterverplaatsing van het schip. Voor de intacte stabiliteit is deze verplaatsing (de noemer in de deling) ondubbelzinnig de enige en enige feitelijke waterverplaatsing van de specifieke beladingstoestand. Voor lekstabiliteit is de keuze van de noemer echter niet zo voor de hand liggend, moet bijvoorbeeld de verplaatsing worden gecorrigeerd voor het vloeibare ladingsverlies en/of het gewicht van het binnengedrongen zeewater? De relevante regelgeving biedt hiervoor twee alternatieven, die beide zijn geïmplementeerd in PIAS:

  • Constant deplacement. Met deze instelling is de noemer simpelweg de waterverplaatsing in intacte toestand. Dit is de conventionele keuze, bijv. van toepassing op:
    • Code for the construction and equipment of ships carrying dangerous chemicals in bulk (1980 edition), guideline for the uniform interpretation, art. 3.2: “The GM, GZ and KG for judging the final survival conditions should be calculated by the constant displacement method”.
    • MSC.1/Circ.1461, Guidelines for verification of damage stability requirements for tankers (applicable to IGC and IBC 2016), art. 3.3.3, evenals IACS 110 Guideline for Scope of Damage Stability Verification on new oil tankers, chemical tankers and gas carriers (2010), art. 3.3: “When determining the righting lever (GZ) of the residual stability curve, the constant displacement method of calculation should be used”.
    • SOLAS 2009 probabilistische lekstabiliteit (deel B.1), art. 3 “When determining the positive righting lever (GZ) of the residual stability curve, the displacement used should be that of the intact condition. That is, the constant displacement method of calculation should be used”.
    Voordat PIAS met deze instelling Noemer van de oprichtende armen werd uitgebreid (in juli 2018) was dit de standaard keuze van de noemer.
  • Intact deplacement zonder uitgestroomde vloeistof. Dit alternatief wordt geboden door MSC.1/Circ.1461, Guidelines for verification of damage stability requirements for tankers (applicable to IGC and IBC 2016), art. 9.3.4, evenals IACS 110 Guideline for Scope of Damage Stability Verification on new oil tankers, chemical tankers and gas carriers (2010), art. 9.3: “Noting that calculation of stability in the final damage condition assumes both the liquid cargo and the buoyancy of the damaged spaces to be lost, it is therefore considered both reasonable and consistent to base the residual GZ curve at each intermediate stage on the intact displacement minus total liquid cargo loss at each stage”.

Noot
Af en toe wordt deze keuze van de noemer verward met de methodes van verloren drijfvermogen vs.nbsp;toegevoegd gewicht. Dit zijn echter verschillende concepten: verloren drijfvermogen vs. toegevoegd gewicht verwijst naar de gebruikte iteratiemethode om het evenwicht te vinden tussen gewicht en drijfvermogen. In het pre-computer tijdperk had deze kwestie een zekere relevantie omdat het de rekensnelheid bepaalde, maar met een overvloed aan computerkracht is dit aspect tegenwoordig irrelevant. Beide methoden leiden immers tot dezelfde waarneembare parameters (diepgang en trim), wat nogal wiedes is omdat anders één van de twee fout zou zijn, en gemakkelijk als zodanig zou kunnen worden aangewezen op grond van een fysieke (model-)proef. Constant deplacement vs. Intact deplacement zonder uitgestroomde vloeistof is geen methode, het is slechts een enkel getalletje waardoor gedeeld moet worden, en heeft enkel effect op de GZ (en dus op afgeleide parameters). Terwijl GZ geen primaire fysieke grootheid is, maar een afgeleide parameter die alleen geldig is binnen een bepaald referentiekader. Blijkbaar zijn er op dit moment twee van dergelijke kaders in omloop, die kunnen leiden tot verschillende GZ's, zonder dat een fysiek gefundeerde scheidsrechter oordelen kan over hun juistheid. Advies bij de keuze van de noemer kan dus alleen worden gevonden in de menselijke wetten (en in het argument van consistentie).

Berekening tussenstadia met overal gelijk vloeistofniveau

Deze optie geeft aan welke methode van vollopen bij tussenstadia van vervulling gehanteerd wordt. Ten behoeve van de lekberekening is het schip ingedeeld in meerdere compartimenten, die gelijktijdig lek kunnen raken. For het eindstadium van vervulling leiden meerdere lekke compartimenten niet tot tweeslachtigheid, maarbij tussenstadia van vervulling is het de vraag hoe het ingestroomde lekwater over de lekke compartimenten verdeeld wordt. Stel er worden twee tanks lek, en het stadium van vervulling is 50%, dan zijn er twee mogelijkheden:

  • De tanks zijn gevuld met een niet overal gelijk vloeistofniveau: Elk compartiment heeft de helft van zijn eigen gewicht in de eindvervullingstoestand (de 100% toestand). In dit geval worden alle compartimenten dus gescheiden behandeld, de vloeistofniveau's van de tanks liggen op verschillende hoogten, er zijn dus twee vrije vloeistofoppervlakken. Dit is uitgebeeld in de situatie 1 en 3 van figuur ‘Tankvullingen’.
  • De tanks zijn gevuld met een overal gelijk vloeistofniveau: Alle compartimenten tezamen hebben dan de helft van het gezamelijke gewicht in de eindtoestand. In dit geval worden alle compartimenten dus gezamenlijk behandeld. Er is maar één hoogte van het vloeistofniveau, er is één vrij vloeistofoppervlak, zoals is getoond in situaties 2 en 4 van de figuur. Voor een configuratie waarbij de compartimenten door verticale schotten gescheiden worden (situaties 1 en 2) is in het algemeen de eerste het meest realistisch. Als daarentegen de compartimenten door horizontale schotten gescheiden worden (situaties 3 en 4) is in het algemeen de tweede het meest toepasselijk.
config_equalliquidNL.png
Tankvullingen
Attentie
Deze feature is al lange tijd overbodig, omdat hetzelfde effect kan worden bereikt met de systemen voor het managen van tussenstadia, zoals besproken in Interne vervulling bij lekraken, door pijpleidingen en compartmentsverbindingen. Daarom zal dit per medio 2024 uit PIAS verwijderd worden.

Bereken probabilistische lekstabiliteit op basis van

Hier kan men kiezen welke hellingshoeken gebruikt moeten worden bij berekeningen van probabilistische lekstabiliteit en dievan tabellen van maximaal toelaatbare KG' in lekke toestand:

  • Opgegeven hoeken. Hierbij worden de hoeken gebruikt zoals ze opgegeven zijn bij Hoekenrange voor hydrostatische berekeningen. Het voordeel van deze instelling is dat dit precies dezelfde berekeningsbasis is als wordt gebruikt bij het uitvoeren van een stabiliteits- of lekberekeningen met de module Loading, waar de GZ-curve immers ook op de opgegeven hoeken berekend wordt. De uitkomsten van de twee zijn dan ook gegarandeerd gelijk.
  • Standaard hoeken. Hierbij worden hoeken automatisch gekozen, o.a. aan de hand van de ingestelde stabiliteitscriteria. het voordeel van deze instelling is dat men verder niet meer na hoeft te denken over de keuze van de hoeken, het bereik ervan zal altijd voldoende zijn om de ingestelde stabiliteitscriteria te dekken. Het nadeel zou kunnen zijn dat deze hoeken anders kunnen zijn dan die gebruikt worden bij Loading.

Dit is overigens precies dezelfde instelling als maximum KG berekenen op basis van die beschreven in Maximum KG' intact tabellen.

Significante golfhoogte t.b.v. STAB90+50 (RoRo)

Voor RoRo schepen met water op dek (ook bekend onder de namen ‘Stockholm agreement’ of ‘STAB90+50’) kan hier kan de golfhoogte ten behoeve van die berekening worden opgegeven. Zie ook Water op dek.

Lekberekeningen met correctie 0.05' x cos(phi)

Volgens de amerikaanse DDS-079 lekstabiliteitsvoorschriften moet bij een lekberekening het zwaartepunt in breedte verschoven worden met 0.05 voet x cos(φ). Dat kan hier aangezet worden.

Automatisch uitbreiden schadegeval

Bij het evalueren van de lekberekeningsresultaten kan het gebeuren dat wordt geconcludeerd dat deze niet voldoen aan de lekstabiliteitscriteria omdat een opening van een intact compartiment te water komt. Men kan zich dan afvragen wat de conclusie zou zijn als het volstromen door die opening in rekening zou worden gebracht. Het evalueren van zulke progressive flooding brengt de nodige aannames met zich mee, en is i.h.a. nog onontgonnen terrein. Maar voor één specifiek geval is hiervoor toch een voorziening opgenomen in PIAS, met de volgende details:

  • Werkt bij het stabiliteitscriterium ‘Afstand tot bijzondere punten’ (zie Types basiseisen).
  • Als een bepaald lekgeval niet voldaan wordt aan dit criterium — doordat de afstand van de waterlijn tot zo'n opening dus kleiner is dan de minimaal vereiste — dan wordt de conclusie getrokken “Het is vooralsnog onbekend of dit lekgeval voldoet aan de criteria” en wordt er een extra lekgeval aangemaakt waarbij het compartiment wat met deze opening verbonden is ook volstroomt.
  • Van deze extra lekgevallen worden ook weer de tussenstadia van vervulling berekend, waarbij er begonnen wordt met een vullingspercentage van 1% voor de nieuw toegevoegde compartimenten. Daarmee komt tot uiting dat deze vol beginnen te stromen, maar wordt ook getoetst of het oorspronkelijke lekgeval wel voldoet aan de overige stabiliteitscriteria.
  • Omdat het volstromen door zo'n opening wellicht lang kan duren is het niet zeker dat in alle gevallen de stabiliteitscriteria voor tussenstadia toegepast mogen worden. Daarom worden hiervoor de criteria voor eindstadia gebruikt.
  • Dit mechanisme repeteert zichzelf, d.w.z. als zo n nieuw gegenereerd lekgeval ook niet voldoet omdat een andere opening een te kleine afstand tot de waterlijn heeft dan wordt daarvoor ook weer een extra lekgeval aangemaakt, enz. enz. Todat aangetoond is dat het schip best voldoet bij doorvervullen door openingen (in welk geval het oorspronkelijke schadegeval dus voldoet), of totdat het schip niet meer voldoet aan een ander stabiliteitscriterium (in welk geval het schadegeval niet voldoet).

Deze faciliteit is in april 2016 afstemd met Lloyd's Register of Shipping, en is opgenomen t.b.v. binnenvaarttankers die aan de ADN criteria moeten voldoen. Maar het staat iedereen die de beschikking heeft over deze optie natuurlijk vrij om deze hier aan te zetten voor elke toepassing.

Doorsneden tanks/compartimenten/schadegevallen

Hier kunnen doorsnedes en andere eigenschappen van tankplaatjes van compartimenten en schadegevallen opgegeven worden, details worden besproken in Schetsen van tanks, compartimenten en schadegevallen.

Stabiliteitscriteria

Het systeem voor het opgeven van stabiliteitscriteria kent zoveel opties en mogelijkheden dat daarvoor een apart hoofdstuk is gereserveerd, zie Stabiliteitscriteria voor intacte en lekstabiliteit.

Golf instellingen (voor stabiliteit)

De hydrostatische en (lek-)stabiliteitsberekeningen kunt u ook uitvoeren voor het schip in een statische golf (die in het Engels wel frozen wave genoemd wordt). U geeft dan de golfamplitude, de plaats van de golftop en de lengte van de golf op, volgens de schets hieronder. De standaard golfamplitude is nul, dan worden de berekeningen gemaakt voor het schip in vlak water. Deze statische golf heeft z'n effect op de hydrostastisch-gerelateerde berekeningen van PIAS, zoals:

  • Carène, dwarskrommen en Bonjeankrommen.
  • Intacte stabiliteit en alle daarmee verbonden berekeningen, zoals graanstabiliteit.
  • Lekstabiliteit (waarbij de golf zich niet in de lekke compartimenten voortzet).
  • Langsscheepse sterkte (buigend moment en dwarskracht).

De golf die hier opgegeven wordt is niet van toepassing op de zeegangsberekeningen in Motions, daar wordt immers niet met een enkele, statische, golf gerekend maar met een hele verdeling van golven (een golfspectrum).

config_golf.png
Golfparameters

Golfamplitude

Plaats van de golftop

Golflengte

Golfrichting

I.h.a. wordt een golf opgegeven t.b.v. de berekening van langsscheepse sterkte of stabiliteit in langsscheepse golven. Bij uitzondering kan het opportuun zijn om een schuin inkomende golf in rekening te brengen. In dat geval kan hier de golfrichting (in graden, t.o.v. het hartschipvlak) opgegeven worden. Overigens is het golfeffect in dwarsscheepse richting gelineariseerd,d.w.z. dat de doorsnijdingen van ordinaten met het golfoppervlak altijd als recht wordt aangenomen.

Golftype

Een golf kan van twee soorten zijn, nl. een sinusoïdale, en een trochoïdale. De standaard is sinusvormig.

Instellingen pagina hoofd

Deze optie geeft de gebruiker de mogelijkheid om het PIAS pagina hoofd aan te passen voor alle gegenereerde uitvoer, c.q. om het pagina hoofd te personaliseren.

Noot
Er worden geen automatische controles uitgevoerd die verifiëren of objecten elkaar overlappen, behalve de visuele controle via optie [Print preview].

In dit menu kunt u pagina hoofden toevoegen en verwijderen en een herkenbare naam toekennen. Elk nieuw pagina hoofd zal de PIAS standaard zijn. Het niveau bepaalt de toepassing van het pagina hoofd. Het niveau werkt echter verschillend op basis van het aantal pagina hoofden wat in de tabel hieronder is uitgebeeld:

Geen pagina hoofden
Alle gegenereerd pagina's uitvoer hebben geen paginahoofd.
Eén pagina hoofd
Als het niveau gedefinieerd is dan wordt dit pagina hoofd toegepast op alle gegenereerde uitvoer. Als het niveau niet gedefinieerd is dan wordt hetzelfde toegepast als Geen pagina hoofden.
Meerdere pagina hoofden
De pagina hoofd(en) met een gedefinieerd niveau worden toegepast op basis van hun niveau. Pagina hoofden met ongedefinieerd niveau worden niet gebruikt, op dit moment zijn er twee niveaus:
1
Dit pagina hoofd wordt alleen gebruikt voor de eerste pagina uitvoer.
2
Toepassen op alle pagina's, behalve op de eerste pagina van de uitvoer.
Als alle pagina hoofden een ongedefinieerd niveau hebben, dan wordt hetzelfde gedaan als Geen pagina hoofden.

Pagina hoofden kunnen worden geëxporteerd en geïmporteerd met behulp van hun respectievelijke opties [Export] en [Import] onder de optie [File], zodat een bedrijfsstandaard kan worden gedefinieerd en geëxporteerd om elders te worden geïmporteerd.

Pagina hoofd objecten

Een pagina hoofd wordt geconstrueerd met behulp van objecten. Elk object moet worden gepositioneerd met de parameters Regelnummer en Tab positie. Verschillende soorten objecten hebben verschillende eigenschappen. De verschillen worden hieronder uitgelegd.

Type object
De eigenschappen van de verschillende typen staan hieronder.
Normale tekst
Een door de gebruiker gedefinieerde tekst.
Titel
De voorgeprogrammeerde titel voor die specifieke uitvoer.
Projectnaam

De projectnaam welke is gedefinieerd in Hulldef of Fairway.

Datum en tijd
De datum en tijd bij het genereren van de uitvoer.
Datum
De datum, zonder de tijd, bij het genereren van de uitvoer.
Paginanummer
Startwaarde voor de paginanummering.
Hoofdstuknaam
De hoofdstuknaam van deze gegenereerde uitvoer.
PIAS versie
De PIAS versie van het programma waarmee de uitvoer is gegenereerd.
PC en gebruikersnaam
Welke computer en gebruiker de uitvoer heeft gegenereerd.
Tekst
Op basis van het Type object bevat deze kolom een voorgedefinieerde tekst. De object typen die verder gedefinieerd kunnen worden staan hieronder:
Normale tekst

Een gebruiker gedefinieerde tekst.

Paginanummer
De startwaarde voor de paginanummering. Als deze tekst niet gedefinieerd is, dan moet deze waarde worden gedefinieerd in de popup bij het afdrukken. Als de letter W in de tekst aanwezig is en de gekopieerde ‘Rich Text’ uitvoer wordt geplakt in een ‘Rich Text’ compatibele tekstverwerker dan wordt de paginanummering automatisch bijgewerkt naar de paginanummering van de tekstverwerker.
Hoofdstuknaam
Dan wordt een popup geplaatst aan de start van een print opdracht, zoals omschreven bij het Paginanummer object, om het overschrijven van de voorgedefinieerde hoofdstuknaam mogelijk te maken.
Lettergrootte

De hoogte van een tekstregel.

Regelnummer
Het regelnummer waarop dit object moet worden afgedrukt, d.w.z. de verticale positionering van een object. Dit is afhankelijk van de lettergroottes.
Tab soort
De uitlijning van het object ten opzichte van zijn Tab positie. Een linker tab heeft zijn uitlijning aan de linkerzijde van het object en een rechter tab aan de rechterzijde.
Tab positie
De horizontale positie van het object in millimeters.
config_page_heading_elaborationNL.png
Overzicht object positionering

Met de optie [Print preview] kan worden gecontroleerd of alle objecten juist zijn gepositioneerd en elkaar niet overlappen.

E-mail instellingen

Het is mogelijk om door PIAS een e-mail te laten sturen na het afronden van berekeningen of printopdrachten. Het idee daarachter is dat het soms voorkomt dat men een computer apart aan een langdurige rekentaak zet, en omdat het vervelend is om iedere keer te gaan kijken of deze al klaar is, kan het handig zijn als men daar dan een e-mail van ontvangt. Als het een afdruktaak betreft die naar RTF- of tekstfile gestuurd is, dan wordt dat bestand ook meegezonden, zodat men direct de uitkomst kan bekijken. Deze faciliteit kent de volgende instellingen:

  • Email verzenden, met drie subopties:
    • Nooit.
    • Na elke afdruktaak (en rekentaak van een lekstabiliteits module).
    • Na afdruk- of rekentaak van een lekstabiliteitsmodule.
  • Verzend- en ontvangadres, en mailserver. Vaak zal het de voorkeur hebben deze gegevens permanent per computer in te stellen, dan kan men deze opgeven als externe variabele, zie Externe variabelen waar dit concept wordt toegelicht). In andere gevallen kan van dit schermpje gebruik worden gemaakt, waarbij de hier ingevoerde gegevens prevaleren boven die externe variabelen, en bewaard en gebruikt blijven bij het project. Dus, of men voert niks in (een lege regel) en dan wordt de externe veriabele instelling gebruikt, of men voert wel iets in, en dan wordt dat gebruikt. Overigens moeten de computer en de verzender gerechtigd zijn om naar de mailserver e-mailopdrachten volgens het SMTP protocol te geven. Ook anti virus software kan het versturen van emails middels het SMTP protocol blokkeren.
  • Minimum tijd voordat een e-mail verstuurd wordt. I.h.a. zal het niet zo gewenst zijn om van elk afdrukje een mail te ontvangen. Daarom kan hier worden ingesteld hoelang een berekening of afdruktaak moet duren voordat daadwerkelijk een mail wordt verzonden. Als deze op bijvoorbeeld ten minuten wordt gezet dan krijgt u alleen van de echt langdurige berekeningen een mailtje. Bij instelling van nul minuten wordt na elke berekening een e-mail gestuurd.