Vermogensmetingen aan boord van het Visserij Onderzoekingsvaartuig Willem Beukelszoon met behulp van het systeem Philips PR 2000 S/01

(1)

Technische H o g e s c h o o l , D e l f t ,

L a b o r a t o r i u m voor Scheepsbouwkunde, Prof.Mekelweg 2.

RAPPORT NR 16.

Vermogensmetingen aan boord van het v i s s e r i j -o n d e r z -o e k i n g s v a a r t u i g de "Willem Beukelsz-o-on" met behulp van h e t systeem P h i l i p s PR 2000 S/01

door

I r . J . G e r r i t s m a .

I , I n l e i d i n g .

P h i l i p s N.V. h e e f t een meetapparatuur o n t -w i k k e l d (PR 2000 S/01), waarmee de t o r s i e van een as met behulp van 4- r e k s t r o o k j e s gemeten kan worden. De t o r s i e i s een maat voor het op de as u i t -geoefende k o p p e l , i n d i e n de afmetingen van de as en de g l i j d i n g s m o d u l u s van het a s m a t e r i a a l bekend z i j n .

Gecombineerd met een t o e r e n t a l m e t i n g i s h e t dus m o g e l i j k om het door de as overgebrachte v e r -mogen t e meten. —

De gemeten waarde van het koppel wordt ge-r e g i s t ge-r e e ge-r d met behulp van een p e n s c h ge-r i j v e ge-r

( p a p i e r b r e e d t e 25 cm), zodat f l u c t u a t i e s van het k o p p e l , b i j v . door de wisselende i n v l o e d van de g o l v e n , naar v o r e n komen. Het apparaat werd t e r beproeving aangeboden aan h e t L a b o r a t o r i u m voor Scheepsbouwkunde.

I n samenwerking met de V i s s e r i j i n s p e c t i e zijn i n de p e r i o d e n van 18/6 - 20/6 en 25/6 - 29/6,1956 op het v i s s e r i j - o n d e r z o e k i n g s v a a r t u i g de "Willem Beukelszoon" een a a n t a l vermogensmetingen met h e t apparaat v e r r i c h t .

(2)

Tevens z i j n d a a r b i j de s n e l h e i d van h e t schip en de w a t e r d i e p t e gemeten,terwijl i n vissende toestand ook de t r o s s e n t r e k aan de n e t t e n bepaald i s .

Een s c h a t t i n g i s gemaakt van de toestand van de zee en de w i n d k r a c h t .

De r e s u l t a t e n van deze metingen z i j n v a s t -gelegd i n d i t r a p p o r t .

I I . P r i n c i p e van de meetmethode

r z

Het bovenvlak

van een e l e m e n t a i r kubusje aan de asomtrek z a l t e n g e v o l -ge van de optredende s c h u i f s p a n n i n g v e r -vormen. B c De vervormingshoek Y bedraagt: w a a r u i t v o l g t ; DD' = De r e l a t i e v e v e r l e n g i n g van de diagonaal bedraagt: ^ BD ~ ^ en analoog; -AC T

(3)

5

-de a s r i c h t i n g g e p l a a t s t z i j n . B i j t o r s i e van -de as worden 2 s t r o o k j e s g e r e k t ( + ) en twee gecomprimeerd

( ^ ) .

De r e k s t r o o k j e s worden t o t een v o l l e d i g e brug geschakeld, waarvan de hoekpunten verbonden z i j n met v i e r s l e e p r i n g e n op de as.

De brug wordt gevoed v i a 2 s l e e p r i n g e n , t e r -w i j l de meetspanning van de beide andere s l e e p r i n g e n wordt a f g e t a k t en naar het meetapparaat PR 2000 S/01 gevoerd. Door de genoemde s c h a k e l i n g wordt de i n -v l o e d -van druk en trekspanningen en -van temperatuur-spanningen gecompenseerd.

Door de hoge ingangsimp;edantie van h e t meet-apparaat i s de overgangsweerstand van de sleepkon-t a k sleepkon-t e n voor de meesleepkon-tspanning verwaarloosbaar k l e i n .

I n d i e n de brug i n onbelaste t o e s t a n d i n evenwicht i s , dan i s de overgangsweerstand van de s l e e p k o n t a k t e n voor de brugvoeding eveneens t e v e r -waarlozen.

I I I . M e t i n g e n a/b van de "Willem Beukelszoon".

Met de "Willem Beukelszoon" z i j n een a a n t a l meetvaarten u i t g e v o e r d , zowel v r i j v a r e n d a l s v i s s e n d .

De v r i j v a r e n d e p r o g r e s s i e v e meetvaarten zijn v e r r i c h t b i j v e r s c h i l l e n d e koersen, zodat de r i c h t i n g van zee en d e i n i n g t . o . v . de koers van het s c h i p va-r i e e va-r d e van: a/ r e c h t van voren, b/ v o o r l i j k e r dan dwars, c/ a c h t e r l i j k e r dan dwars, d/ r e c h t van a c h t e r e n . De twee m e e t s e r i e s , w a a r b i j g e v i s t i s , z i j n u i t g e v o e r d b i j zee en d e i n i n g a c h t e r l i j k e r dan dwars en v o o r l i j k e r dan dwars. T e n s l o t t e i s i n de haven van IJmuiden een p a a l p r o e f u i t g e v o e r d .

(4)

-Gemeten z i j n :

1) het vermogen aan de s c h r o e f a s .

De diameter van de as bedraagt 1 4,5 cm, t e r w i j l voor de gliJdingsmodulus G aangenomen i s 835000 kg/cm^.

U i t de bekende f o r m u l e s : « 71600 ^

w a a r i n Jfl^ = k o p p e l ,

W = a a n t a l omwentelingen per minuut, APK= vermogen

w a a r i n d = diameter van de as, v o l g t dan: APK- 0,0137 N X a a n t a l s c h a a l d e l e n , w a a r b i j opgemerkt wordt, d a t : a/ 100 s c h a a l d e l e n overeenkomen met 1 0 0y U r e k , b/ de k f a c t o r voor de r e k s t r o o k j e s 2,05 bedraagt, t e r w i j l bovenbedoeld b e r e i k g e l d t voor k = 2,00; de c o r r e c t i e f a c -t o r bedraag-t daardoor §^^«

Het t o e r e n t a l van de as i s gemeten met behulp van een p r e c i s i e tachometer.Met de

tacho-meter i s over 3 seconden de o m t r e k s n e l h e i d van een f l e n s met d = 46 cm t e meten,waaruit op eenvoudige w i j z e h e t a a n t a l omwentelingen per minuut berekend kan worden.

2) De s n e l h e i d t . o . v . h e t water i s gemeten met een G h e r n i k e f f l o g . D i t l o g i s i n d e r t i j d g e i j k t op de gemeten m i j l b i j T e x e l .

(5)

5

-5) De w a t e r d i e p t e i s gemeten met een echolood. 4 ) De toestand van de zee i s geschat volgens

onder-staande t a b e l , t e r w i j l de windsnelheid opgegeven i s i n graden B e a u f o r t . Zee: 0 v l a k 1 kabbelend 2 l i c h t g o l v e n d 3 golvend 4 zee 5 aanschietende zee 6 w i l d e zee 7 hoge zee

8 zeer hoge zee

9 buitengewoon hoge zee

D e i n i n g : 0 geen 1 lage k o r t e o f m a t i g lange d e i n i n g 2 lage lange d e i n i n g 3 matig hoge,korte d e i n i n g 4 matig hoge,inatig lange

d e i n i n g 5 matig hoge,lange d e i n i n g 6 hoge k o r t e d e i n i n g 7 hoge m a t i g lange d e i n i n g 8 hoge lange d e i n i n g 9 dooreenlopende verwarde d e i n i n g 5) De t r o s s e n t r e k m e t i n g e n z i j n u i t g e v o e r d met hy-d r a u l i s c h e t r e k m e t e r s , welke t o t hy-de u i t r u s t i n g van het schip behoren. Deze meters z i j n g e i j k t met be-h u l p van een pomp en een manometer.

De diepgangen van het schip bedroegen: b i j v e r t r e k - 3,41 m T„ » 2,48 m gern = 2,95 m Pr b i j aankomst T^= 3,35 m Ty= 2,40 m gem De hoofdafmetingen van h e t s c h i p z i j n 2,88 m L^^= 31,8 m L„ = 30,6 m B = 7,2 m b i j Tggjj^ = 2,95 m bedraagt de w a t e r v e r p l a a t s i n g + «301 t o n en b i j Tgg^ = 2,88 m: ± 2.SS t o n .

(6)

De hoofdafmetingen van de s c h r o e f z i j n : t y p e B.3,5 8

D » 2,000 m H - 1,120 m.

E l k e meetrnn duurde 20 m i n u t e n , t e weten 5 minuten aanloop, 10 minuten meten en 5 minuten u i t l o o p .

Gedurende de m e e t t i j d werd 3 x het t o e r e n -t a l geme-ten op de boven besproken me-thode.

De r e s u l t a t e n van de metingen z i j n gegeven i n t a b e l 1 , t e r w i j l de g r a f i e k e n 1 t/m 8 de r e s u l -t a -t e n voor e l k e s e r i e a f z o n d e r l i j k weergeven. De gegevens van de p a a l p r o e f z i j n u i t g e z e t i n een

APE 2

(7)

Tabel 1. No APK N per min. V knopen Tros- sen-t r e k kg Waterd i e p -t e m Wind-^achfc Toe z stand B e inval Idéüe Opn. No APK N per min. V knopen Tros- sen-t r e k kg Waterd i e p -t e m Wind-^achfc Zee D e i -n i -n g «Ei-nd Zee Opn. A vrijvaren d 1 2 3

5

6

17

40 63 86 84,9 108,3 143,2

170 ,0

188,5 2^/4 5^/4 4^/4 5^/4 6'^/4 0 0 0 0 0 28

27

28 28

27

2 2 2-3 2-5 2 2 2 2 2 2 4 4 4 4 4 69° BB 16° BB B slepen d 6 7 8 9 10 28 65 119 229

274

9 4 , 0 156,8 172,8 209,4 255,5

1V4

2'^/2

5V4

4 V 4

4^/4 600 1020 1600

2550

5260 43 44 44

45

2 2 2 2 2 1 1 1 1 1

2

2 2 2 2 145° SB 152° BB Gevis t me t stroo m me e C slepen d 11 12 13 14

15

16 28 58 90 149 202

274

95,6

129,0

155,7

188,6 211,4 256,8 l''/2 2''/4 5 V 4 4 4'^/2

5

760

1010

1450

1940

2460 3110

45

44 1 1 1 1 1 1-2 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2

2

-

58° SB Gevis t me t stroo m tege n 8

(8)

-No N j V per knopen min. Tros- sen-t r e k t e W i n d -^ r a c h Toestand z e e Zee d e i -n i -n g G « B i d d e l d e i n v a l s b o e k Zee •H > 17 1 8 19 20 21 22 23 24 7 17 36 57 96 128 181 256 51,4 83,3 119,7 150,9 185,0 507,7 237,8 268,4 2''/4 3 V 2 4''/2 5^/4 7 8 8^/4 9 V 4 0 0 0 0 0 0 0 0 4-2 43 43 44 4-3 43 43 44-3 :? 5 3 5 3 3 2 2 2 2 2 2 129 BB 116' 25 26 27 28 29 30 31 32 14 26 42 62 93 133 183 267 67,7 94,3 [119,1 44,9 173,1 202,2 230,0 267,0 I''A 2''/2 3 V 4 4^/4 5^/4 9 V 4 0 0 o 0 0 0 n 0 46 46 45 45 45 44 45 45 3 3 3 3-4 3 3 3 ;^ 2 ;^ 2 2 2 2 ?. 2 22' SB 58^ SB 9 iJ •1-3 •H 53 34 35 56 57 58 59 40 41 12 23 41 64 91 21 77 255 4 7 , 0 74,9 07,5 57,4 6 1,8 8 6 , 0 208,8 1258,5 275,6 4 V 4 5 V 4 6''/4 7^/4 8^/4 9^5^4 0 () 0 0 0 () n o 41 41 59 57 57 56 56 57 57 4 'I 4 4 •'1 ': •'\ 5 3 3 5 '1 :) :> 5 5 BB 176' SB

(9)

9 -No APK N per V knopen Tros- sen- Watacd i e p - Wind-k r a c h t Toestand z e » Gemiddelde i n v a l s h o e k Opa. min. t r e k kg t e m Zee d e i -n i -n g Wi-nd Zee Opa. 42

_{2 56,1}

_{V 2}

₀

₃₉

₃_-4

₃

43 11

84,7 1 V 4

0 ₃₉

_3-4

₃

Pi a> FH of 44 ₂₅

_{115,9 3}

₀

₃₉

_3-4

₃

Pi a> FH of

45 45

144,7

4V4

0

39 3-4

3

> •1-3 46

72 174,7

5 V 2

0

38 3-4

3

24°

0°

•H

47 105 197,7

6 '^/2

0

38 3-4

₃

BB 48 141 220,5 244,4

7V2

0 ₃₇

37

3-4

₃

3

4 Ci)

49 191

220,5 244,4

8V4

0

37

4

3

4

50

225

257,7

8 ^/4

0

38

_4-5 3-4 4

51 19,2

0

0 ₅

'Ö'Ö 1 0 ( H 52

_{3 55,5}

0

0 ₅

0 <U rHO) a 0 M i4 0) a «) 0 fH «H 0 ) 0 Pl P i iH < ; 0} P.

53

54

55 56

57

16

43

77

132

227

88,1 121,7 146,7

175,1

208,5

0

5

0 <U rHO) a 0 M i4 0) a «) 0 fH W 58 ₂₅₉

217,2

0

0 ₅

\. |c 0 <U rHO) a 0 M i4 0) a «) 0 fH

(10)

Opmerkingen.

1) . De metingen zijn v e r r i c h t onder l e i d i n g van de heer P.A.de Boer van d e V i s s e r i j - i n s p e c t i e , d i e tevens het n a u t i s c h e gedeelte van de waarnemingen h e e f t v e r z o r g d .

De heren A.W.Ruijs, H.Zunderdorp en C.Spaans van het L a b o r a t o r i u m voor Scheepsbouwkunde hebben de k o p p e l - en t o e r e n t a l m e t i n g e n u i t g e v o e r d .

2 ) . Het meetapparaat PR 2000 S/01 h e e f t over h e t a l -gemeen goed voldaan a l s koppelmeter.

Het i s e c h t e r gebleken, d a t n i e t a l l e e n de t o r s i e -v a r i a t i e a l s ge-volg -van d e zeegang en d e scheepsbewegingen wordt opgetekend,doch ook de t o r s i e t r i l -l i n g e n van de as(dus de v a r i a t i e s p e r omwente-ling van de schroef).De e i g e n f r e q u e n t i e van h e t s c h r i j f -systeem i s t e l a a g om deze l a a t s t e v a r i a t i e s j u i s t weer t e geven,terwijl de t o r s i e t r i l l i n g bij d i t s o o r t metingen n i e t van belang i s .

Het l i j k t dus gewenst om voor t o e p a s s i n g aan boord van schepen de t o r s i e t r i i i i n g e n van de scheepsas t e e l i m i n e r e n d.m.v. een f i l t e r .

Om de t o r s i e - v a r i a t i e a l s g e v o l g van zeegang t e kunnen a n a l y s e r e n zou een tweede i n t e s t e l l e n

g r o t e r e p a p i e r s n e l h e i d w e n s e l i j k z i j n (thans i s een max.snelheid van 2 m/uur b e s c h i k b a a r ) .

Naar w i j vernamen z a l b i j h e t u i t t e brengen hand e l s a p p a r a a t aan beihande bovenstaanhande verlangens v o l -daan worden.

3 ) . Het i s de b e d o e l i n g om de metingen u i t t e b r e i d e n met een modelonderzoek i n het L a b o r a t o r i u m voor Scheepsbouwkunde,terwijl i n de toekomst de metingen a/b van de "Willem Beukelszoon" w e l l i c h t u i t g e b r e i d kunnen worden b i j v . door ook de bijbehorende scheeps-bewegingen t e meten.

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

-' ' L.o.o.

s1,-

·m

.

~m. 779

m

~

.

L.11. 45,83 m.

GK

;

2,ao

m

.

B.m. a,30

m.

MG. 0, 76

m

.

-H.m. 3,50 m. Hoo gt~ bok 2,10

rn.

T.m.

2>97 m. Hoogte kompanje 2.,2a m.

Laodhoofd<in 12 x 5 m. ModC?lschool I: 20.

' i { t I ' ' f ·, tr

l

'

l

'

i'

l

i

I l.··· I

L

₁

!,_67

m

' ; j ' ~

-I 1· 5_.t42 1

-

m

.

_. 2,69 m _... ~ -~ . """" ..- _11,46_{__nh_} _-_~ . (

...

l_._

d;6om

.

'1_20 m d .

~

r

-... j --

...

l

1 -

c

r

-~

f

.

I i

I

'

I

l

l' l

r

.

\ i ~ T T C.\l.I. <:~I.I. L I i.

-

I !· _\_, IL ~ _'

--

! 1 ) '

I

i

r

I

I J_ I

i

l. J_ .l I t t I l_ L -- i

h

I 2 ~ 3 4 5 6

J.

1

8 9 9~ 10 0 I ! i I ' 1 I

j

,

! ~: .f.

1···· FIG. I Coaster voor Sta bl lit<?i tsond<!r zoe k.

"'; {