3.6 Påkänningar på visiret i hårt väder. Finnarna underkänner klassreglerna!
Den normala påkänningen på visiret i hårt väder är, som visas i 3.2, en funktion av visirets nersänkta volym i vågen minus vikten plus en del andra belastningar.
Om hela visiret doppades ner 7-8 meter i en våg (mycket osannolikt) skulle vertikalkraften motsvara cirka 165 ton flytkraft minus 55 ton vikt, dvs 110 ton. Om visiret trycktes ner ytterligare och stålräcket ovanpå visiret var under vatten kunde den nersänkta volymen och vertikalkraften öka ytterligare. Vertikalkraften ökar också beroende på nersänkningshastigheten och dämpningen av visirets utfallande form. Säg att dessa faktorer ökar kraften 30%, kan vi räkna med en total uppåtriktad kraft P=143 ton, när visiret är helt nersänkt i en enorm våg.108
Denna kraft överförs till överbyggnaden via tre lås: 1.25*P=179 ton (horisontellt) via Atlantlåset (dragspänning i visiröglan) och 0.625*P=90 ton via varje sidolås (tryckpåkänning i visiröglorna). Ingen belastning skulle ha överförts via däcksgångjärnen (eftersom det skulle vara ett mindre glapp i gångjärnen) - se figur 3.2.
I denna analys antags vidare att (i) eventuella sidokrafter på visiret överförs till fartyget via styrkonerna, (ii) långskeppskrafterna - alltid riktade akterut - bara minskar dragpåkänningarna i låsen, dvs sid- och långskeppskrafter kan i princip ignoreras, och (iii) friktionen mellan visir/överbyggnad i de vertikala tätningarna minskar krafterna i låsen.
Det är intressant att notera att låsens verkliga dragstyrka var cirka 210 ton för Atlantlåset och cirka 214.5 ton för sidolåsen enligt fullskaleprov redovisade av finnarna i januari 1996 (akt A162 i SHK:s Estoniaarkiv), dvs säkerhetsmarginalen var inte stor för Atlantlåset, om hela visiret var under vatten. Då skulle Atlantlåsets visirögla brista först, eftersom den var den svagaste delen under dragpåkänning 3.7. Emellertid var låsöglorna slitna och glappet var stort i alla lås, vilket innebär att i verkligheten en uppåtriktad kraft på visiret överfördes via fem kontaktpunkter - tre lås och två gångjärn. Hur kraften då överförs till skrovet är omöjligt att beräkna, eftersom problemet är statiskt obestämt.
Den tyska expertgruppen 3.13 hade inte en aning hur visirlåsen hade konstruerats utan påstod bara att varje lås och gångjärn skulle överföra cirka 100 tons kraft och att t.ex. Atlantlåset var konstruerat att överföra 300 ton, dvs hade en säkerhetsfaktor på tre. Det var ju pinsamt för tyskarna när modellförsök - betalade av tyskarna - visade att Atlantlåsets visirögla brast vid 210 tons belastning. Lika pinsamt var det för Kommissionen, vars expert professor Meistaveer från Estland (akt B99* i SHK-arkivet) och ledamot Stenström (akt B101* i SHK-arkivet) beräknade att Atlantlåsets däcksdel ovanpå förpiken bara hade en hållkraft på 70 ton (0.70 MN) och gick ut i massmedia med den uppgiften. Ingen ansträngde sig att göra en korrekt analys av Atlantlåset, förrän tyskarna gjorde modellprov hösten 1996. Resultatet var att alla hade haft fel i sina tidigare utsagor.
Intressant nog visade sig sidolåsen vara starkare än väntat - 214.5 ton brottslast 1996 mot uppskattat 100 ton 1994/5.
Andra modellförsök utförda av Kommissionen (supplement no. 410 i (5) och Appendix 2) bekräftar att den relativt regelbundna lyftkraften på visiret i hårt väder var cirka 143 ton. Enligt ovan skulle dessa krafter lätt överföras till överbyggnaden utan att skador uppkom.
Enorma 'stötkrafter'?
Emellertid uppträdde också, enligt uppgifter baserade på Kommissionens modellförsök och simuleringar, kortvariga 'stötkrafter' av högre styrka - 300, 500 ja ända upp till >700 ton i vertikalled 1.19. Dessa stötkrafter uppträder lodrätt mot visirsidan och komponenten i sid- och längsled överförs till överbyggnaden via styrhornen och vertikala kontaktpunkter. Den vertikala stötskraftskomponenten antas överföras till skeppet via de tre låsen och som friktion i de vertikala tätningarna.
Enligt Kommissionen var det en eller flera av dessa stötkrafter >300-700-1000 ton som skadade låsen och ryckte loss visiret.
Om dessa stötkrafter verkligen förekom är inte säkert. Det är betydligt sannolikare att modellförsök och simuleringar är förfalskade!
'Estonia' gick bra i sjön och det smällde sällan i förskeppet i hårt väder och med god fart. Stötkraften är i själva verket ett momentant övertryck, pga komprimerad luft/vatten >10 bar över en mycket liten yta (< 1 m²) under mycket kort tid och det är osannolikt att det kan ge upphov till en kraft som påverkar låsen. Energin i övertrycket borde istället enbart orsaka plastisk deformation av plåten i visiret och sedan bli förbrukad.
I slutrapporten (5) skulle emellertid modellprov utförda av SSPA Marin AB i Göteborg ha bekräftat att stora 'stötkrafter' uppträdde i svårt väder. Tvivel om dessa modellförsök redovisas Appendix 2. Man borde ha ställt frågan vad som händer om man slår till överbyggnaden med en kraft på säg 200-300-700 ton. Blir det inte en stor smäll, som hörs och känns? Drar man inte ner på farten? Vad är energiinnehållet i smällen? SSPAs rapport säger ingenting om det. Slutrapporten (5) analyserar inte heller saken ytterligare, utan antyder att besättningen var mycket skicklig, fast den inte hörde eller kände ett smack från fören, när skeppet höll cirka 15 knops fart i hårt väder (Beaufort 7 - kuling).
Författaren har naturligtvis varit ute i Beaufort 12 med färjor med exakt samma visir som 'Estonia'. Naturligtvis uppträder momentana övertryck mot visiret som hörs som släggslag i hela fartyget och man saktar naturligtvis in och ändrar kurs för en lugnare framfart. Det finns inte en chans att visiret 'trillar av' pga dessa smällar och andra vågkrafter!
Klassningssällskapen anser att vertikalkraften på visiret är den projicerade horisontala ytan av visiret gånger ett yttre vattentryck minus visirets vikt. Med en projicerad yta cirka 70 m² och en tryckhöjd på 8-9 meter blir då vertikalkraften cirka 536 ton. Denna kraft förmodas överföras till visiret via alla fem kontaktpunkter, dvs 108 ton per lås eller gångjärn (även om gångjärnen inte skulle vara belastade!). Om denna beräkningsgång (som tycks innehålla stora säkerhetsmarginaler) eller den av författaren använda metoden ger rätt slutresultat är inte klart. Men erfarenhetsmässigt vet man att, om man underskattar konstruktionsbelastningarna, så leder detta till plastisk deformation eller sprickor i den för svagt konstruerade delen innan den brister. Därför borde 'Estonia's visirlås ha deformerats redan när de hade utsatts för överbelastning vid tidigare resor, varvid visiret skulle ha fastnat och inte gått att öppna. Men det skedde aldrig enligt uppgift! Visiret var officiellt i perfekt skick innan och vid olyckan! Tyskarna anser motsatsen 3.13.
En intressant aspekt på hela Estoniafrågan är varför the International Association of Classification Societies, IACS, efter olyckan 1994 inte ändrade sina regler för hur bogvisir skall konstrueras.
Inga existerande fartygsvisir har naturligtvis byggts om efter olyckan 1994.
Få eller inga visir hade skadats allvarligt tidigare eller senare. Faktum är att de regler som gällde 1980 tydligen gäller idag 1999 utan större ändring - man ökade lite på konstruktionsbelastningen. Reglerna talar om vilken belastning man skall konstruera för och vilka påkänningar som är tillåtna. Och eftersom belastningarna tydligen var uppskattade med råge, ansåg IACS tydligen 1994 efter Estoniaolyckan att det inte fanns anledning att ändra på reglerna. Slutrapporten innehåller en lång lista på visirhaverier, så man får intryck att de var vanliga företeelser, men alla händelserna var incidenter och bekräftade tesen, att visirlås deformeras långt innan de slits itu och orsakar skador, och att visir aldrig orsakar att fartyg sjunker.
För att ändra på detta förhållande, som ju visar att IACS knappast tror eller trodde på Kommissionens slutsats att 'Estonia's bogvisir var felkonstruerat och/eller att reglerna var fel, kontaktade finska sjöfartsstyrelsen under hösten 1999 IACS och föreslog att IACS nu äntligen ändrade sina regler för bogvisir, dvs ökar den uppskattade belastningen ytterligare och minskar den tillåtna påkänningen i IACS gemensamma tolkningsregler S8 and S16. Som underlag för sin begäran att reglerna skulle skärpas presenterade Karppinen, som numera tydligen är finska sjöfartsstyrelsens expert, diverse sannolikhetskalkyler, beräkningar, mätningar och resultat från modellprov samt hänvisade till 'Estonia', etc. 1.47.
Detta imponerade inte alls på IACS som hänvisade till en av sina medlemmars statistikbas - flera hundra bogvisir av olika typ, flera tusen års sammanlagd drifttid och sammanlagt fyra olyckstillfällen av oskyldig art, 'incidents', som inte kunde leda till någon allvarlig olycka. Enligt databasen fanns och finns det ingen som helst anledning att ändra på reglerna S8 och S16, eftersom den visar att reglerna är helt tillförlitliga (med råge). Det fanns också skäl att ifrågasätta finnarnas material, t.ex. hade finnarna mätt trycket på ett bogvisir i nio punkter och sedan interpolerat för att få hela belastningen. Hur interpolationen gått till var oklar - finnarna ville naturligtvis visa att belastningen var större än IACS regler medgav och visade just det, medan IACS kontrade med att interpolationsmetoden var fel. Trots att IACS och finska sjöfartsstyrelsen inte var överens, gick finnarna ut i en presskonferens 991005 som Finska Nyhets Byrån sammanfattade enligt nedan:
"Finländska passagerarfartyg som är i trafik på norra Östersjön kan i framtiden beläggas med riktgivande fart- och väderrestriktioner. Sjöfartsverket vill på så sätt förebygga olyckor till sjöss. Sjöfartsverket har låtit statens tekniska forskningscentral undersöka på vilka grunder fören på finländska passagerarfartyg planeras. Utgående från undersökningen kan befälhavarna ges direktiv om vilka hastigheter fartyget inte bör överskrida vid olika grader av sjögång. Undersökningen visade att belastningen på fartygsbogen inte avtar lineärt i takt med att farten sänks. Sjögången på norra Östersjön kan utgöra en säkerhetsrisk och därför ska färjorna slå av på hastigheten i hårt väder. I yttersta fall bör fartyget antingen vänta på att sjögången avtar, sänka hastigheten eller ändra kurs, säger sjösäkerhetsdirektör Heikki Valkonen från Sjöfartsverket. Heikki Valkonen säger att syftet med undersökningen är att öka säkerheten inom passagerarfartygstrafiken. … Anledningen till att undersökningen gjordes var de rekommendationer som den internationella haverikommissionen presenterade i sin slutrapport över Estonia-olyckan. Valkonen poängterar att flera fartyg redan nu kör enligt de begränsningar Sjöfartsverket inom kort kommer att införa. Det är värt att notera att de eventuella fartygsspecifika anvisningarna i hög grad kan överensstämma med den praxis som redan råder ombord, säger Valkonen. Sjöfartsverket ska utfärda de första restriktionerna inom kort. Enligt Valkonen går man igenom undersökningsresultaten tillsammans med besättningen på varje enskilt fartyg.Bara smärre brister
Utredningsresultaten var överraskande bara i liten grad. Resultaten ger vid handen att den belastning som legat till grund för bogkonstruktionen påverkar förstäven redan vid måttlig våghöjd då avståndet mellan vågtopparna är det typiska för Östersjön. Fartygen råkar oväntat ofta ut för en sjögång som motsvarar konstruktionsbelastningen. Konstruktionerna brister inte vid konstruktionsbelastning eftersom det finns en klar säkerhetsmarginal mellan konstruktionsbelastning och bristningsgräns. Alla finländska passagerarfartygs bogkonstruktioner inspekterades. Man ville försäkra sig om att fartyg med bogportar fyller de nya internationella bestämmelser som utfärdats efter Estonia-olyckan. Fartygen befanns uppfylla kraven till övervägande del. I vissa fall upptäcktes smärre brister, men dessa påverkade inte fartygens totala säkerhet. Bara ett av 15 fartyg, Silja Serenade, klarade sig helt utan anmärkningar och för bara ett, Silja Europa, utfärdades med tillfälliga trafikrestriktioner. Alla brister har redan avhjälpts eller åtgärdas inom kort. De fart- och väderrestriktioner som utfärdas kommer inte nämnvärt att påverka fartygens tidtabeller." (FNB).
Den finska taktiken var klar - man gick ut i pressen och meddelade att de egna slutsatserna var riktiga och att man förväntade sig att IACS ändrade reglerna. Den finska taktiken är nämligen sensationell! Finnarna underkänner de internationella klassningssällskapens regler och inför egna begränsningar - finska färjor skall sakta in eller ändra kurs eller stannan i hamn i hårt väder. Det anmärkningsvärda är att det sker först fem år efter Estoniaolyckan och att man hänvisar till de nya internationella bestämmelser som utfärdats efter Estoniaolyckan utan att ange vilka bestämmelser.
Vidare är det anmärkningsvärt att bara Finland ändrade sina regler. Normalt borde man förväntat sig nordiskt samarbete men Sverige, Danmark och Norge lyser med sin frånvaro. Svenska färjor har inga begränsningar.
---
108 I Appendix 2 visas (förfalskade) modellförsök där i 4 meters regelbundna vågor fören doppas ner 5 meter under vattnet var 6e sekund. Eftersom visiret befinner sig 2.5 meter över vattenlinjen, innebär det att visiret är bara cirka 2.5 meter under vatten, volym 30-40 m3, under två sekunder var 6e sekund. Trots detta uppträder då en yttre, uppåtriktad kraft, max cirka 150 ton efter en sekund, genererad av nedsänkningen, vilket verkar högt - 4 ggr volymen. Efter ytterligare en sekund, då visiret är ute ur vattnet igen är den yttre kraften naturligtvis noll. Den totala kraften på visiret efter en sekund under nedsänkningen är denna max kraft, 150 ton, minus visirets vikt 55 ton, dvs 95 ton. Om visiret är vattenfyllt med säg 30 ton, minskar den totala uppåtriktade vertikalkraften på visiret till 65 ton. Det är intressant att notera att de uppåtriktade krafterna på ett läckande visir är mindre än på ett tätt, dvs belastningen på låsen reduceras av läckage.