De excitator voor scheepsmodellen van het Laboratorium voor Scheepsbouwkunde

D ZCITATOR VOOR EUPIMODLL1N VAN RE

LABORATORIUM VOOR SCHEEPSBOUWKUNDL

Laboz'atorur voor eh.epsbkß1.

7rot.Ir J. Ouritsun

_SLIJ

Ôr4op.

Zn ¿It rapport wor'dt in b.t kort de kinesatica en 4. dynan

van sin nieuwi xoitator voor

achu.piiods11.n besprokin. Daarna is aoh.rnatieok de leatro*ai.ch. verwirking _{van de ae.tgsgsven.}

verduid.2ijkt.

De zoitator sal gibruikt worden orn uû sen sohs.psaod.l in

list lsngssohe.ps s7etriivlak esa gidvongin beweging te given Hij bek.nd. bsw.gingssnplituden kunnrn* di veer de xcitati. b.-nodigd. krioktut en aosentsn gimstan worden sow.1 vat b.tr.f t

aaplitud.,fr.qusntj. ala phase. Dise Infornati. is voldo.nd. on di coi ffjcj.nt. _{van de beweging.v.rg.Iijkingia Van srn} M.ps-nodel in visk water zp.rin.nt.il te bepalen,

Door hit g.bruik vari relatief tijve dynuiornetsrs is hit

rnog.1ijk de

g.w.nit.

_{bew.gingsaaplitud.n van t. vorm in t. stele.}

ln. Door ein mschanisch..l.otz'onjscb. Fori.r _{antlra. is bet} rnog.lijk on nani ki*s. 4. serate, twesde of dsrde barnonusohin

,an de eXcitatiskiacliten en nosenten apart t. netOn. D. acting wordt daarbij niet beia,».d door praattaire trillingen v.1k.

de sisepwagen in bet Ieetsyst.ens sied.l _{+ dynaaoaet.r introduoe*t}

II. .ICtntiea vu 4, azøiI.ts.

let soh.ep.aod.I. wordt gzoit..rd op di in figuur I aang.'. given vijie. Ana twee, sp gslijk. afstandin 41

van bet

system-svurtspunt G gelegen, punten vordt can urticale harinonusob. beweging ait eirk.1 frequsatue w acegsd..ld.

D. v.rplaatsjng van bet voorst. punt wcrdt voorgesteld doors

r sinc,t.

a - r ainci)t

Iiarbij is de tupbsweging niet aenwesig, dus O

Xe - lt dan voart bet aohe.p.od.l ..n zuivere stazbewegg uit Dan is:

çL

(sin

cut - sin (cut ic) _einc&t.

daarbij is het dop.n nul,dus a - O.

Tiguur i,

D. verplaataing van bet aohterste punt h..ft ..n phase vereohuiving

- _{t.o.v. bet voorete punt. D. b.w.ging wordt daar}

z2 r .1*

(Cut -)

De dçaÔ.w.iiij is due:

Z _{siucut . sin (cut

D. ate

ws4n; is:

si-.{sincut

sin (øt

-D. volg.nd. g.va]1.n aijn te ondersoh.id.ns

I. $ - O dan ontetaat de suivez. dos.ws1ing. De _verticale ver-plaatsing ven bet .yets.mswaart.punt is dan:

i

-3-C!'

In hat alg.men. gavai kunnen da uitdrukkingen voor z en $11 nog

ist. and.ra gesobreven worden. uit san v.otor optelling (zia figuur

2) voigt nsa.lijk datt

of

3

(p -

.in

coi (Cot

-Figuur 2.

s

z

Verdir wordt (sie tiguur 3) de atsspbweging voorgestald

door i

sin

um

(cut + 90

Tiguu.r 3.

Doap- en steapbawegtng.n ver.ohillen dus steeds 900 in ptaae.

ea special geval doit sieh veer wanneer de amplitud, van hit sta.apan sen odanig. gro.tt. heeftdat da Langte as van hat schip doer hit syst..aswui't.pnt steeds eau raaklijn is ian da baandis dit punt G b.ebrijtt.

Gart3er [i j merkt sp dat in dit telai sen aental

coefficien.

tin

via de bs,sgingsvergsli3kjng.n

_{aenvoudigu' b.paald icunnut wor.}

dan dsn in hit

algeusna

gavai. D... opserking van Oartl.r is niet

duid.lijk. D. beweging dia hat

ohesp.aodel in dit special, gavai uitvoart is te vargelijken mat de va.art in sear lange _rega].satiga golvan.

D veorwairda wordt blerondar afgelsid omdat san derg.lijka bswsgiiig in iadar gavai sen

Rin

_{of asir realistisch. oembinstie van} domp. en sta*paplitudsn varteganwoordigt.

4m.

I

R X' 005

ifl (CUt

-4...

Dez. aflaiding is ale volgt: De hilling

van de baan van G is gega

ven door'

. Ale y de an.].h.id van bet .oheepeiuodel voorstelt dan

is X - vt du

t

Dan is cok:

zj Ç ein%.+sin (.d)J.

cO_f Ç ia

sin

-Nu is:

.{coa

+ coi

-ORdat

klein is moot nu geldem:

(IJ.1-TX

du.:

rCu(

CVx

--

+ co.

-

$)}

_{cin -- -}

ein

ott

wr

CUZ

'_i (

. Cux

tc

--

+ co'

coe+ ein -i- ein

7+

sin oes + oc. ein

hieruit voigt:

(1 + cas )

j.

sin O

j.

(i . cos i) sin O

XXI. p d1n*c.L van hit ystee

D. krachtin t, en in de exaitatoretangen worden t.s.v. rek.. atrook-dynasoset.rs

g.aet.n. D.

bsw.gingsvergeiijking.n veer hit

-5-Rodei zijn dan ais voigt:

+ bI + e

i.

+

.çb

1 sin (vt

¿

4.

+ C51)+ D

+ EL + Ge - H ein (wt

waarjn2

1w

111

- r

Ma

2

1),

In het g.va]. van suivir doapen

_'V

O

du.:

as + bi + cc w F sin (Wt

¿

DE

EI + Ge - M sin (vt +

Di donp.wsging is in dat geval:

i - r ainwt

i - rcvoo.cot

w

-l'Ct?

s1nwt.

du. a

arw2

.nwt

broost +

jri

F sin

(Cut

Hi.ruit voigt:

+ or - T coi

brw w J

Mit de siectroniach. a.stapparatuur

worden di in plia..

coapo-tent T

en de quadratuur component 1' sins afeondariijk

g.a.t.naodat bij bkeude r enc.

de ooetfici.ntsn s, b en o

te bepaie* cija. Issir. voorW- O voigt de co.ffioi.nt o uit

de b.tr.kking:

or

w 7

_t

want

w

O voor uw O, sadat a in b eveneens te bipais

cijn.

Hit is waaraobijaiijk hit duid.i1jkat os de geiste

cosponsa-ten t1 oosÇ F

CO.6"5

sin Ç en

sin 6

op basi.

Cu

uit

te

8troksn,

vsntussl

voor v.r.ohill.nde wearden van de ixoen. trioit.it r.

V'.rd.r .ardt bij

¿s

dopb.wsging in hit alg.m.en stampaom.nt virwacht, saals uit di bovenetsands b.wegingevsrgelijking.n

blij1

G.h..3.

ana].00g

aan

_{hit roidi st1slsid vind.n w.:}

..D + GrW M coa

Erw- Msincj

Oak hisr

i.

bij 4.). 0

2). Year hit

gevl van zuiv.r stampin is z

* ¿

-

O, dus:

dc

+ .p +

-

f sin

(cot

₊

_E.5)

A.Q+

Bç.& + M

sin (wt

+ _¿So)

D. ataapb.w.ging is in dat g.vsl:

(/1 -

_.inwt

si

Cacos

ut

CU sincut,

sadat:

ajrut +

¡Lc1.

ooswt

g sinwt

F sin (wt

+

Rieruit Voigt:

cu2d

+ R

F 00$

sa: i sin

2

ijnwt

+

oosC,t

+

wiinwt

_{M sin (Wt}

p)

wasruit voigt:

tiLt

de

_gevorad.n

_{v.rgelijking.n aijn de onbekenden}

i, 4,

_{g, A, R} on C te bepalin

sp dez.lfd. «ijs. ais

bij

de

zuivere dompb.w.gjng

?r:Co +

t

!j

Iv.

wsrking

.n de 1.tft.evøßf.

D. krachten di. set 4. dynamometers geseten

worden 4.m.v. rek.

strookbrugg.n stjn a*.ng..tld uit .ompon.nt.n sit do exoitatie fie.

quen tie cv en

coaponsnt.n met ander. fr.qu.ntt.. a].e gevoig

van tril..

lingen in hot

mechanisch. y.t.ea. D

goasten ps.nningen

ijn duo

tam di

vor*$

(t) a

A eoe(c.ut + E ) + I oós(ncut . E ) O coo (xcot

+

waarins

nco len h*ra.1sohe is van

de exoitetie frequenti. en n

2,3,1+..

xcu..n wil]skaurige

andere £r.u.nti.,di. geen harmonische is. is de phase tusien kracht en verp3.aatsing

sfl m*jade phasen van de hoger. frequenti...

A, B en C sijn constants

amplitudon.

Ret signeal E(t),dat .veu.dig

is met de kraoht,wordt

tosge-voerd man

sen sinus-cosinus tstjow.ter welke r'oteert set de

frs..

quanti. c,.

D oitput van de potentiometer is due;

E1(t) - E(t) ooswt en E2

- ECt) smut,

W. bss,houwan sersti an vind.n;

E1(t) a

A eoo(ut +6)

005wt

+

aoe(nwt +6,) coswt +

+ C coo(xwt 4S) coacut.

Uitg.aohxev.n luidt dose nitdru1ng:

A{coicut cos. sincut .ial.}aoawt

+

Çco.nwt

coo

sin flCQt

sin . coocut

+

C{co.Xwt

oosE., - ainxwt sin

-7-de uitdrukking E (t)

over sen tijd.int.rval T':

T' I

a f

A coa600s2cgjt dt

.JA

inEaitcoscut dt

or'

+ f

B eos6 aosci.,t oosnt dt -071

_Jsine

_n

aoewtiinnwtdt+

o

8.

W. integreron nu

J

E1(t) dt

o

Yan nu]. te veriohifl.n. lainiers:

-8-r' + 0T' ocicut coi xwt dt -JC einE. øosWt sin

xC»t

dt.

o

1e gemiddelda waarde Van de'e integraal wordt gevonden door te ber.

kinen a T'

(t) dt.

T' _o

Indien T' uT waarin dan blijkt a116n de serete term

T'

T'

irf E1(t) dt

¡A co.8coi2wt

dt

+

.Aco.E.j+

.A

aos6[+!1&.&j1

_{.A ØOØ6}

Op geh..]. ana].oge wijze vindt men de g.aiidd.id. waard. van E2(t)

n.lt

_T'

Het blijkt due dat a1 en b1 .vearIdig

zijn niet di coeffioie*t van

de Is ord. term, n.1.

A co.(cot + 6)

A cose coacut

_{A aind.ainwt.}

Ein blokeshena (ai. figuur 4) ge.ft an op welk. wijz. da

verntenig-vuldiging en de integratis tot atand konien.

Lut min de potentiometer retersai mit sen hoekenelh.jd nw btj n sen gehiel geta]. i.) dan worden da coefficimnten van ¿iU

orde

termin bspaa]d.

Voor n ztjn di waard.n 1, 2 en 3 gekozen. Ret ta dus nioelLjk orn niet lineair. ffect.n die ueb kunnen voordo.n

te eche1dn van

de

lineair. tersan,

flit f.it dat termin cet frequenti. XCU bij cxcii..

tatt, mit ein fr.qu.ntie nw w.gval3.in is

e.0

bijeonder g.lukkige oaetandtgh.idomdat de gsvolgen van hindsrlijk. parasitaire trilli..

de

+

1f

Daza b.w.rkimg kan n*gebootat worden met de vo].gende echakeling:

C

- lo..

gen g.lirin.erd worden. Hieras. komt bet nadeel van dynamom.t.z'. met grot. etijtheid,n.l. da gevosligheid voor

trillingen, te vera

vallen.

V..

.t *ecronia9h. ted.plte.

D. .pnemer bistast uit k rek.trookj.s g.aahak.ld in

ian brug

Van Whistst.i. Dez. brug wordt gevoed mat sen wi.eslpanning wasp-van de frusntis 1000 Hz i.. Da in da brug di&gonaal optr.dand.

$nningworttv.r.terkt

en vervolgsne fasa-gevoelig g.d.modul..rd, $s ass de uitgang optredsnd. spanning .(t) is du. pr.portioa..l

et de kraaht 7. Dass spanning

aCt) wordt earet in

sen zk.nv.ratsP kir v.r.terkt tot I .(t). sr 6. uitgang van de r.k.av.reterk.r a..symmetrióch is w.rdt met behuip van sin tw.ed. r.ken'v-.rat.rk.r, wilke ein var.tsrkingafactor .1 b.eft, *n az'tach tUov. urde

gevorads Bpanning 21$(t) man de vosdingapuntan van da potentiome-ter toegevoerd. Aan de lopers van dez. potentiomepotentiome-ter verseliijn.a dan de spanningen:

2Xi(t)ein.at en 2Ki(t)aoswt.

Van d.ze epanningan mosten nu de gemiddeld. wurden bepaa.1 worden. Hiervoor most de volgende bewarking uitgevoerd worden.

Al.

'(z) da spanning is wilke 'van de potentiometer loper word't at-genomen, dan sìoet bepeald worden:

t' _¿

5

a

j'

i o

dx of t.

a

differeatiatie smr t 'van dez. v.rg.lijking geefti

*

o

o

-e0

-O

11

-Xn- en uitgangsapanning van dezo eøhakeling sjjn

gikoppeld door

de

vergelijking: de

e

dt x

D. ujtgangespanujng i. diw venr.dig met hot g.middeld. ovar de tijd van de ingangsepanning. Daar 1 kan de damping in'

g.et.ld word.n tusmn O en T - R.C.

De spanning e kan tenolotte op en voltm.ter afgelezen worden. Door sen jutate inatelling van de potentiometer K kan b.reikt worden dat

de schaa1 van de voltmeter geijkt Is In

eon b.ksnda waarde. (Zis voor X figunr 4).