ONTWERP VAN EEN OVRDEKT STIJURVIJVER.
(Intern rapport no,15A,)
door
ir.J. Gerritsma.
15 october 1958
Scheepsbouwkunde.
ONTWERP VAN EEN OVERDEKTE STUtIRVIJVER.
(Intern rapyort no.15A door
ir. J. Gerrltsma.
I. Inleidirg.
Teneinde een inzicht
te verkrijgen in de eisenwaaraan
de stuurvijver rnoet voldoen, wordt eerst beaproken wilke metingen met behuip van een atuurvijver uitgevoerd kunnen worden en daarna op welke wijze dezemetingen in principe
teverwezen-lijken zijn.
In eerste
inatantie wordt uitgegaan van een draadloos bestuurd model, dat voorzien is van een eigen voortatuwing.De te verrichten metingen kan men in twee
groepen ir2delen:
bet onderzoeken van de stuureigenschappen in viak water;
bet onderzoeken van de stuureigenechappen in zeegang.
Iet onderzoek in viak water zal in het alge-meen de volgende onderwerpen betreUen:
1) het bepalen van de draaicirkel bij verechillende sneiheden en roerhoeken orn
de
wendbaarbeid van bet achip vast te kunnen stellen;voor
Scheepabouwkunde.
-2-bet uitvoerexi van zigzag
vaarten oni een indruk
te krijgen van de snelbeid
waarrnee
bet schip
van zijn koers
kan afwijken; bet vastetellen van de initile
stuureigen-echappen bij
kleine roerhoeken
bijv. door
bet
roer
sen gedwongenharmonische oscillatie te laten uitvoeren.
Het onderzoeken van de
etuureigenschappeu
in golven
omvat onder
meer;
bet bepalen
van de
koersatabiliteit
in
regelma-tige en
onregelmatige
golven; bet vergelijken van de
diverse
automatische
stuur
systemen;
de invloed
van bet aturen
op de bewegingen
in
zeegang; bet
benodigde vermogen en
oingekeerd;
Deze opsoninilug is niet
volledig, doch onivat
een auntal
onderwerpen diede
opzet van
de
8tuur-vijver bepalen.
Bi bet ontwerp van de
stuurvijver is
o.m.
gebruik geuaaktvan de inzichten die
verkregen
wer-den na een bezoek aan twee inaenbouw zijnde
stuur-vijvers in Engeland,
namelijk de
atuurvijvers van bet "National
Physical Laboratory" te Peitham
en
destuurvijver
van de "Admiralty
Experiment Workst' te
Haslar.
II. De te verrichten metingen.
De inetingen
die aan bet
verende
model in
viak water verrichtnioeten worden, zijn de
volgende: de bean van bet
zwaartepunt, de eneiheid
van bet model,
Sehe epsbouwkunde.
-3-e) de gierkoek ten opzicbte
van de baan,
de roerhoek,de op hat roer werkende krachten, de hellingsboek van bet model, bet toerental van de achroef,
bet aan de echroef geleverde koppel, de atuwk.vacht van de aohroef1
Bij een stuurproef in go].ven moeten tevens
de scheepabewegingen
gemetenkunnen
worden zoals: de alingerhoek,1) de atamphoek,
ui) de versnelling in bet voorachip,
n) bet gedrag van de automatische piloot.
Het is waarschijnlijk niet mogelijk orn all« hier genoemde metingen tegelijkertijd uit te voeren,
zodat voor elke uit te voeren proef een keuze ge-maakt dient te worden.
De instrumenten die voor deze inetingen nodig
zijn, worden
hieronderbesproken.
Men kan twee systemen toepassen oui de resul-taten van de metingen te registreren.
E4n
methode geat uit van bet gebruik van bestaande miniatuur recorders, die bet mogelijk maken oui 6 gegevenscontinu en 3 gegevena lntermttterend aan boord van bet model te registreren.
Bij de andere methode seint men de gegevens naar de wal waar za, bij
voorkeur in
digitalevorm,
vastgelegd worden. Deze laatste methode heeft hetvoordeel dat de gegevena direct met behuip van een electronieche rekenniachine verwerkt kunnen worden.
De eerste methode is echter eenvoudig en men kan eventueel later op bet tweede systeem over-gaan.Wij zullen hièr de eerste methode uitwerken.
Seheepsbouwkunde.
4
Het meten van de baan, de aneiheid en de gierhoek
bij roeven in viak water.
Een bijzonder nauwkeurige en snelle methode orn de bean, de gierhoek
en
de sneiheid van betmodel vast te leggen is in gebruik bij de "Admiralty Experiment Works" te Haslar.
Aan én
der emden van het bLn bevindt
zieh een platen camera op een betonnen statief. De camera is zodanig opgesteld dat bet gehele we-teropperviak met de camera gelotografeerd kan wor-den en dat de richting en deplaats van het
nega-tief eenduidig bepaald is.Ret acheepamodel is uitgerust met twee storica lampen, die op gelijke hoogte boyen het wateropperviak op niesten zijn opgesteld. De onder-linge afstsnd van daze lampen wòidt in verband met de lengte van bet model za groat inogelijk gekozen. Gedu*ende de vaart
van bet
model wordt de sluiter van de camera een aental malen geopend op bekende tijdstippen.Ret za verkregen negatief wordt vergroot tot 40 x 60 cm en voorzien van merktekens tegen de, op de foto zichtbare, bassinwand.
De Loto wordt nu bedekt met een "Perspex" pleat, wasrop deze werktekens en een rechthoekig cordinatenstelse). in perspectief gegraveerd staan. Het viak van het codrdinatenstelsel gaat door de vaste merkpunton.
De cordinaten van de op de foto voorkomen-de ltchtpunten kunnen nu eenvoudig worvoorkomen-den afgelezen, waarmee de positie van het model op de verachillen-de bekenverachillen-de tijdstippen in kaart kan worverachillen-den gebracht. Baan gierboek en sneiheid van het model kunnen dan zeer snel bepaald worden.
Deze methode is door zijn eenvoud en
-Sehe epab ouwkunde.
5
keurigheid zeer geschikt orn in eerste instantie toe te passen.
De rest van de rnetingen wordt automatisch aun boord van het model uitgevoerd. Hierbij wordt
ebruik gemaakt van n of twee recorders in
miniatuur uitvoerin (bijv. de SPIM recorder), elk geechikt voor het meten van 9 grootheden (6 continu en 3 intermitterend).
De metingen d tot en met in kunnen zonder gebruik te aiaken van meetversterkers direct met deze recorder geregistreerd worden. De daarbij toe te passen -opnemers zijn van het -potentiometer-type, d.w.z. de te meten grootheid wordt mechanisch orn-gezet in sen weerstandsverandering.
Da voortatuwing van het model geschiedt door middel van een 24.-27 Volt gelijkstroom shunt-motor van + 25 watt of kleiner.
De vÔeding van de meetappa.rtuur en van de voortatuwer wordt geleverd door zilver-zink accu's, die zeer kleine afmetingen hebben btj een relatief grote capaciteit. Dè draadloze besturing moet uan de volgende voorwaarden voldoen
het roer moet continu of in zeer kleine stappen te regelen zijn;
de schroefmotor moot continu of in zeer kleine stappen zowel vooruit als achteruit te regelen zìjn. In verband met het onderzosken van dubbel-schroevers mosten de commando's voor elke
echroef afzonderlijk gegeven kunnen worden. De recorder moet in- en uitgeschakeld kunnen worden.
Ret onderzoek naar de eigenschappen van de verschillende wijzen vn automatisch sturen kan
-6-Scheepsbouwkunde.
meettechnisob moeilijkbeden geven, indien men
al1n over eexi vrijvHrend model beschikt.
Naar aanleiding van de besprekingen in
Engeland wordt dan ook
de mogelijkheid opengehouden orn eventueel een reierentiebasis te kunnenaanbren-gen in de vorm van een lichte
rail, die aan de dak-spanten van de stuurvijver opgehangenkan
worden *an een verrijdbare lichte brugconstructie.III. De grootte van het model.
De afraetingen van de stuurvijver worden be-pasid door de grootte van het
model
en deze wordtop zijn bourt bepaald door:
1) de ewichtsreserve, nodig orn meet- en regelappa-ratuur te kunnen vervoeren.
De normale lengte
van demodellen
zoala deze in de sleeptank gebruikt worden variert van 2,25 in tot 3 n.Veor een balsahouten model van 2,25 ¡n kan
men rekenen
op de volgende gewichtsreserve:Voor sen model met grotere lengte i de
gewichtsreaerve groter, terwiji met sen uitvoe-ring in gewapend plastic nog meer reserve is
te
berel ken.
Het blijkt echter dat de
reserve
van de 2,25 in modellen voldoende is orn de meet- enre-gistratie apparatuur, energiebron, voortetuwings-motoren, s.d. onder te brengezi.
blokcotficint:
gewiohtsreserve in kg: 0,60 30 0,65 37 0,70 45 0,75 54 0,80 61Scheepsbouwkunde.
Hieronder
voigt een
gedetailleerde achat-ting van de gewichten van deze apparatuur.8
2) Bij een niodeflengte van 2,25
nizal
wel enigscbaaleUect van de roerwerking optreden. Men kan echter verwachten dat deze niet van
ernati-ge aard zal zijn,
orndat het roer zeif in de beboorlljk turbulente strouiing van het achter-schip werkt. Er wordt bij het bepalen van de hoofdafmetingen, van de stuurvijver re1ceningmee gehouden dat het gebruiken van lets grotere
modellen (2; -
2,75 ni) mogelijk is.
benodigde stroom gewicht in Ampères blj kg: 27 V.DC: 2 voortstuwing8-motoren SFIM 1,46Q 0,700 I roermotor Novo-technik 3
watt
0,270
0,800
2 servo motoren Novotechnik(micro) 0,100 0,200 electronische besturing 1,500 2,000 I recorder SFIM 0,900 1,600 6 bijbeborende pennen 0,360 1,152 6 potentiométers I000SL- 0,162 3,752 6,452 I hoeksnelheidsmeter0,350
1,200 3 versnellingsmeters0,090
2,460
I gyroscoop0,350
I 500 verbruik: 4,542 Amp. 11 612 zilver-zink accu 7 Ah 2,700 totasi gewicht: 14,312 kgLebe epsbouwkunde.
8
IV Hoofdafrnetinen van de stuurvi.lver.
De waterdiepte wordt bepaald door:
de grootate toe te passen golfiengte;
de lengte van het model en de sneiheid in
viak water.
In verband met de modellengte
van 2,25 in tot2,75 in
is als grootste golfiengte gekozenitìk,5Oni,
d.i. ruimn 1,6 x de grootete
mnodeilengte. Deopper-viaktegolven mnogen
daarbijgeen invloed van de
bo-dem ondervinden. Bij een waterdiepte van
x
golf-lengte is de bodemninvloed reeds te verwaarlozen,
zodat een waterdiepte van 2,20
involdoende geacht
wordt.
Volgens Kempf is bij een verhouding
dÌepgangmnodel
-
10 voor alle practiachegeval-len de bodeminvloed op de weerstand te
verwaarlo-zen,
zodatbij een diepgang van 22 ein een
water-diepte van 2,2 in ruimsohoots voldoende is. Deze
diepgang zal bij de gekozen mnodelafmnetingen niet
overschreden worden.
De 1ençte en de breedte van de bak zijn zo
klein niogelijk gehouden in verband met de
besohik-bare bouwruimte.
De breedte wordt bepaald door de grootete
diameter van de draaicirkel biJ stuurproeven in
viak water en de ruimte die ingenomexi wordt door
de golfmaker
conatructie enbet strand
(totaalu7,2 in). Tevens inoet bet model in verband met
wand-invloed een vertikale wand niet dichter den 2 in
naderen.
De benodigde bakbreedte bij een draaicirkel
diameter van 8 & 10 muai de modellengte, bedraagt
dan,., 31
n. Er is daarbij uitgegaan van een
golf-maker constructie aun twee aanhiggende zijden
en
9-Laboratorium voor
Scheepsbouwkunde.
-9-een strand aan de beide andere zijden van de ba.k.
Deze indelung wordt later besproken.
De lengte van de bak wordt bepaald door de
volgende overwegungen:
er moet voldoende aanlooplengte aanwezig zijn,
zodat het model bij de pleats waar de
draaicir-kel gevaren wordt een constante sneiheid heeft.
In bet ongunstigste geval: een anelvarende
destroyer ¡net een kleine roerhoek
('vIS0)
zal
men van de grootat rnogelijke draaicirkel gebruik
rnoeten tuaken. De aanloop inoet dan
± 20 meter
be-dragen, waarmee de lengte van de stuurvijver op
ongeveer L5
¡nbepaald wordt. Een aanloopkanaa].
van ongeveer 3 x I m vergroot deze aanloopweg
nog enigezuns.
Er moet voldoende lengte eanwezig zijn voor bet
uitvoeren van standaard stuurproeven. De tijd
die nodig is orn
n volledige cyclus van een
standaard stuurproef uit te voeren, bedraagt op
modelschaal ongeveer 10 sec. Voor modellen van
normale vracht- en passagiersachepen is de
daar-bij agelegde afstand in de richtung van de
ge-middelde koers ongeveer 10 -
15in. Met een
aan-looplengte van + 20
¡n(bet aanloopkanaal
meege-rekerid) en een uitlooplengte van 10 w is deze
proef dus in een vijver van
45 ¡nlengte uit te
voeren. Voor snellere achepen zal men de
aan-loopweg kunnen verkorten door bet model in een
korte tijd gedwongen op sneiheid te breiigen,
terwiji de uitloop door een speciale
opvangin-richtung verkort kan worden.
ftBij atuurproeven in golven is bet wenselijk dat
tijdens de meting de soheepabewegingen een
statlonaire toestand bebben bereikt. Bij golven
voorlijker dan dwars inkomend, zal dit spoedig
Io
-Scheepsbouwkunde.
10
-bet geval zijn, daar de ontfnoetingsfrequentie
vrij hoog is, komen de golven echter
acbterflj-ker dan dwars in, dan zal in vele gevallen. een
zeer lange aanlooplengte nodig zljn. In bet
al-gemeen valt te verwachten dat een bassinlengte
van ongeveer 45 lU 00k in dit verband kan worden
geaccepteerd, zodat tot deze inaat werd besloten
V. De inrichting van de stuurvijver.
Watervoorziening.
De stuurvijver wordt gavuld met
lelding-water. In verband met bet ontwikkeien van alge;
e.d. mag alleen daglicht van de noordzijde
toe-gelaten worden, via niatgias of draadglas.
Hat is noodzakelijk orn de watervoorraad
te kunnen filtreren in verband met bet grate
wateropperviak, dat veel stof eu vuil kan
op-vangen. De benodigde pomp en bet filter moeten
eau capaciteit hebben van 8
10
m3/uur,
zodat
de totale watervoorraad, bijeen 's nachts
wer-kende pomp- en filterinstaliatie, 4éns per
maand gefiltreewordt.
De
olfrnaker.
De golfmaker moet goiven kunnen opwekken
met een lengte van i in tot 4,5
5 m
(overeen-komend met een periode van 0,8
-1,8 Bec.) en
een hoogte van 0,25 Ui. De golfmaker is van bet
gedeelde type met flappen en is aan twee
aan-liggende zijden aangebraoht. De breedte (b)van
de flappen voigt uit de formule van Biesel:
A min.
2 + amO
waarin O de maximnaal te bereiken hoek voorstelt
waaronder de golven uitgezonden kunnen worden.
Sehe epsbouwkunde.
We stellen deze hoek gelijk aan 700 en de kleinste golfiengte die oxidar deze hoek wordt uitgezonden is 1,27 in (T 0,9 sec.).
1,27
054m
0,940
Gekozen je een flapbreedte van 0,55 in.
De tiooEte van de f lappen tot aan bet wateropperviak bedraagt 0,90 in en de slag kan variren tussen O en 0,25 cm.
Ret totaal santal f lappen bedraagt 112, waarvan 6.9 aan de lange zijde en 43 san de korte zijde,en de totale lengte van de
golf-maker is 67,6 in.
Ret benodigde verwogen bedraagt 49 pk voor de lange zi,jde en 31 pk voor de korte zijde Voor de opstelling van het regelmechanieme en de verdeling van de flappezi. wordt verwezen naar tekening no. 7/7
De golfinakers sax' de korte en aan de lange ziJde kunnen gekoppeld worden, zodat beïde niet dezelfde periode werken; ook kunnen zij elk afzonderlijk met een verachillende pe-riode werken, texieinde twee zeen met
ver-schillende gemiddelde perioden door elkaar been te kunnen sturen.
Ret toerental van de aandrijving van de golfmaker moat kunnen variren tussen 67 oniw/ min. en 33 omw./min. Langa de golfmakers is een looppad ontworpen.
c) Ret strand.
De vorm van het strand is overeen]comatig de raodeiproeven die bet Waterloopkundig Labora-torium voor bet N.S.P. uitvoerde, gekozen. De
-Scbeepsbouwkunde.
12
-conatructie is
uitgevoerd in beton, zodat de
ruinite onder bet strand gebruikt kan worden
ala opbergruirnte.
Het strand lange de lange zijde van de
bait is aan het einde voorzien van stalen f
lap-pen welke, rechtop gezet, met bet einde van
bet
strand n vertikaalviak vormen. Op deze
wijze worden golven die allén door de
golf-maker aan de korte zijde opgewekt worden, niet
afgebogen door bet strand langa de lange zijde.
Boyen bet strand is een looppad
aange-bracht, dat aansluit op bet looppad lange de
golfmakers. Op deze wiJze kan men elk punt
van de orntrek van de stuurvijver geinakkelijk
bere iken.
d) Bedieningaplatform.
Aan 4n
der korte zijden is bet
bedie-ningaplatform aangebracht op de le verdieping.
Dit platform is met twee trappen
bereikbaarvanaf bet bopped op de begane grond. Een deel
van bet platform is met glazen wanden
afgesbo-ten en vormt de meet- en regelkamer.
In deze kamer zijn ondergebracht:
de bediening van de golf opwekker;
een
vei-ligheidsschakelaar voox' de golxopwekker is
bij bet aaziloopkanaal aangebracht.
De thatallatie oui het model draadboos te
beaturen.
De camera orn de baan e.d. van het model
vast te leggen.
¡tan de andere korte zijde is
eveneens
een platform op de eerste
verdiepingaenge-bracht met de mogelijkheid
orn een camera op
te stellen.
-Laboratorium voor
Scbeepsbouwkunde,
13
-Referentie rail.
Over de lengte van de stuurviJver uloet
bet aanbrerigen van een re.ferentie rail in bet
uiidden van de breedte mogelijk zijn.
De lichte stalen brugconstructie waaraan
deze re!erentie rail opgehangen is, moet in
zijn gebeel naar een der zijden verrijdbaar
zijn orn, indien nodig, de gehele ruinite boyen
bet water vrij te niaken.
De brug en de rail moeten berekend zijn
op een verrijdbaar gewicht van 500 kg (n.l.
bet geschatte gewicht van een hulpwagen).
Door de boofdspanten van bet dak is een
loopbrug met zijplatforrns geprojecteerd
orn de
verrijdbare brug te kunnen vaatzetten en orn
de antenne van de draadloze beaturing op de
juiste plaats te kunnen bevestigen. Deze
loop'-brug verbindt tevens de beide plat!
orine aan de
korte zijden op de eerste verdieping.
Ventilatie en liebt.
In verband niet de vochtige atniosfeer
boyen de bak moet aan de ventilatie en de
iso-latie van het dak grote aandacht besteed
wor-den.
De overeenkometige ventilatie
installa-tie van het"National Physical Laboratory"
heeft twee ventilatoren wet een
vermogen van
elk 4k pk.
Naast bet a! zuigen van de voebtige lucht
via lange ventilatieleidingen, die door bet
gebele stuurvijver gebouw lopen, bestaat ook
de niogelijkheld orn aangezogen
verse lucht van
buiten, te verwarmen
Daglicht mag siechte via
rainen van
draad-glas op bet noorden toegelaten worden.
Scheepsbouwkunde.
-14-Werk- en magazijnruimte.
Naast de reeds genoemde meet- en
regelka-mer is geen werkruimte in kiet
stuurvijverge-bouw nodig: de stat is ondergebracht in het
verlengde gedeelte van de sleeptank, terwiji
de fabrikage van de modellen en van de
meet-instrumenten in de werkplaatsexi van de
sleep-tank gescbiedt. De ruiniten onder de stranden
en onder het platLforcn (begane grond, korte
zijde) zijn geschikt als rnagazijn en om de
pomp- en filterinstallatie, de generator van
de golfopwekker en de ventilatoren onder te
breiigen. Deze kelders moeten dus waterdicht
uitgevoerd worden. Een kleine vochtvrije
magazijnruinite is san de korte zijde boyen bet
strand geprojecteerd. Dit magazijn dient om
de overdag gebruikte meetapparatuur, die niet
in de regelkanier thuishoort, 's nachts
vocht-vrij te kunnen opbergen.
:De toegang tot de atuurvijver vanaf de
begane grond geschledt via de keldorruimte
aan de korte zijde.
Mhankelijk van de plaste van de
stuur-vijver is nog een toegang vanuit de eerste
ver
dieping van bet sleeptankgebouw
naar de eerste
verdieping van de etuurvijver met een
lucht-brug uiogelijk. Daar de plaats van de
stuur-vijver nog niet vastligt is deze toegang
opdetekenung no. 7/5
niet aangegeveu.
Algemene opmerking,
Het ontwerp zoals dit op de tekeningen
no.
7/7
7-18 719is aangegeven, dient als
voorlopig beschouwd te worden.
De unde].ing van de atuurvijver hangt
ira-mere op vele punten samen met kwesties
van
-Sche epsbouwkunde.
15
-bouwkundige aard; nien denke bijv. aan de
dak-conetructie en de verrijdbare
brug.
De uiteindelijke
!["Literarische Texte und ptolemäische Urkunden", Tage Larsen, Hauniae 1942 : [recenzja]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)