Geschiedenis en theorie van het besturen van schepen. Deel 1, deel 2, deel 3 en deel 4

41Ji

RCHEF

_{23e JAARGANG FEBRUARI 1955}

lab.

s

Scheepsb0m

TechnSC

Hcc1001

g

Mt

'flcLtur cn'ecIuttcIZ

INIIIOIJID

G. Beekrnan Dr Ir P. Buringh A. G. Degenaar Dr W. F. Hesselink D. van Rooyen A. C. van Dorp

I. van der Hams

Hugo Hoof tman

K. J. H. van Sluis

D. Woodward

FeTO 0M SLAG:

ACTIE B1J HET HElEN

MAAN])BLAD y. NATUURWETENSCHAPPEN EN TECHNIEK REDACTIE TH. P. LOOSJES, Zeist. Telefoon K 3404-2762.

Alle côrrespondentie voor de redactie aan de Secretaris van de Rédactie de heer R.' E. Sthell, Van Montfoortstraat 59, Voorburg.

Telefoon K 1700-723658.

De Redactie aanvaardt geen verantwoordelijkheid voor

onge-vraagd toegezonden bijdragen. Terugzending geschiedt alleen, wanneer voldoende porto is bijgesloten. Geheel of gedeeltelijk overnemen van een artikel is slechts met uitdrukkelijke

toestem-ming toegestaan.

-tJITGAVE DRUKKERIJ EN UITGEVERIJ W. GAADE N.y.', Verwersdijk 6-8, Deift. Telefoon K 1730 26700e, Giro 13250.

ABONNEMENT De abonnementsprijs bedraagt voor: NEDERLAND: f 9, per

jaar, f 4,75 pér half jaar; BELGI: frs. 170, per jaar, frs 100, per half jaar. OVERIGE LANDEN: f li, per jaar, f 6, per half

jaar. LOSSE NUIvIMERS: f 0,9 5. Een abonnement kan ingaan per

eerste van ieder kalenderkwartaal. Ret wordt automatisCh ver-lengd, indien het niet i maand voor het aflopen van de

abonne-mentstermijn is opgezegd.

Kunstrnest en haar bereiding 45

Een woestijn is anders dan U denkt 51

Enkele problemen van het leven 54

De 1ant als transformator in de levende natuur 57

Potted Circuits 63

Practisch gebruik van zonne-energie 67

Geschiedenis en theorie van het besturen van schepen 70

Voorloper van Amerikaans straalverkeersvliegtuig. . 77

Viiegende schotels zijn géén luchtspiegeling 80

Veili'gheids-glas 82

Het probleem ván de maand 84

Nfeuws . 85

i

GESCHIEDENIS EN THEORIE VAN

HET BESTUREN VAN SCHEPEÑ.

,,Wie nog nooit gevaren heeft, weet niet

hoe de zeeman leeft", zo luidt een

ge-deelte uit een bekend lied je.

Doch al heeft men wel eens het vàorrecht gehad één of meerdere zeereizen te ma-ken, dan nog blijf t men veelal de opper-viakkige beschouwer aan boord, niet al-leen w einig wetend van de zeeman, maar ook vaak onkundig van hetgeen er nodig is orn het schip voort te bewegen, het te

besturen.en het veilig vàn haven tot haven. te bren gen.

Eén van de belangrijkste voorwaarden voor de veiligheid van het schip tijdens

de vaart

is eèn goede stv.urinirichting.

Van de betrouwbaarheid van de tot deze

inrichting behorende werktuigen hangt niet zelden het lot van schip en

beman-ningaf. -

-Over de manier van- sturen en over de

ontwikkeling van de stuurin.richtin gen

aan boord van schepen, vanaf de oude tij-den, tot hetij-den, willen we in enige artike-len het een en ander mededeartike-len.

Het onderwerp is echter zo uitgebreid en

de uit gedachte stuurtoestellen zijnzo

5eel-soortig, dat we ons zullen moeten

beper-ken tot het weergeven van de verschil-lend e princies van krachtoverbrenging van händ tot roer, waarbij we telkens

maar één der vele toestellen als voorbeeld

nemen.

70

*

I.VAN DER HAM

Stuurinrichtingen op zeilschepen Het eerste saartuig, een viot of de uitge-holde boomstàm, werd voortbewogen en

gestuurd door pagaaien. Ook nu nog stuurt

'-op de binnenwateren de inboorling zijn prauw en de Hoilandsejongen zijn kano met pagaai of paddel, los in de hand

ge-houden.

Het zijn (omstreeks 3000 j. y. Chr.) waar-schijnlijk de Cretenzers geweest, die het

eerst zeereiz-en hebben gemaakt; later

ge-vo]gd door Phoeniciërs en Grieken.

In het begin werden deze - nog kleine zeeschepen - bijna uitsiuiteñd geroeid;

-alleen bij gunstige wind werd een zeiltje

bijgezet. Naarmate de schepen groter werden, kon meer zeil gevoerd worden, echter de oorlogsschepen bleven langer

specifieke roeischepen, omdat men tijdens

het gevecht- niet afhankelijk wilde zijn

van de wind.

De zeil-roeischepen voor vracht- en

personenvervoer werden tot ± 1250 y. C.

-afhank.elijk van degrootte, gestuurd door

middel van één tot drie z.g. stuura-gaaien,

nl. een lange riem met breed blad. Deze stuurspanen steunden in een uitholling of spleet in het scheepsboord in de zijde, on-geveer op dezelfde wijze als- men nu nog de wrikriem in de spiegel van jal of viet

-laat steunen. Later werden

- aan elke

zijde één - vast gernonteerde

stuurspa-nen gebruikt. Beide span-en werden door

middel van een handle of heirnstok

be-wogen en door één man bediend.., Volgens afbeeidingen uit het begin omzer

jaarteiling biijkt, dat er toen reeds geen twee stuurpagaaien meer gebruikt

wer-den. Er is dan slechts één stüu-rspaan

aan-gebracht op een vaste plaáth aan de. rech-terzijde van het schip achteraan.

3. De waarnemer brengt een stalen

staaf-je in het brandpunt van de oven, dat

ogeriblikkelijk versmelt. Duidelijk blijkt

op we Ike korte afstand de intense hitte

van 47000 C. benaderd kan worden.

welke werkt met dunrie plaatjes silicon. Het vermogen van ceri dergelijke batterij bedraagt 60 watt per m2 bestraald opper-viak. Bij een soortgelijke batterij welke ontwikkeldi is door de Air Research and Development Command in Baltimore

wordt gebruik gemaakt van cadmiumsul-fietkristallen, welke lieht kunnen omzet-ten in electrische energie. Een dergelijke batterij met een bestraald opperviak van

100 m2 zou in staat zijn voldoende

electri-citeit af te leyeren voor het normale huis-houdeJijke gebruik. Afgewacht zal echter

moeten worden in hoeverre dergelijke

zonlichtbatterijen op grote schaal prak-tische toepassing kunnen vinden.

Een feit is, dat de research met betrekking

tot de practisehe toepassing vari zonne-energie op het ogenblik in. het brandpunt der belangstelling staat. In dit verband

moge tenslotte nog vermeki worden dat

Jiaregister dat e1d

teruggeeft

Het laatste model kasregister van de

,,Na-tional Cash Register Co" voert behalve

het gebruikelijke registreren en optellen van de bedragen ook automatisch diverse

andere bewerkingen uit. Dit kasregister kan de waarde van teruggebrachte lege flessen en de kortingeri aftrekken,

re-gistreert het overhandigde geld en geeft automatisch het teveel terug. Al die be-werkingen werden op een strook papier

afgedrukt.

Suelaanwijzende

koortstbermometer

Een electronische thermometer zal waar-schijnlijk de gewone kwik-thermometer vervangen, die gedurende 86 jaren reeds in gebruik is.

Deze Amerikaanse vinding, de ,,Swiftem"

genoemd, bestaat uit drie delen. Een spits toelopend roestvrij stalen buisje wordt op dezelide manier als de glazen thermome-ter bij de patient aangelegd. In de plaats

van kwik bevindt zieh in de spits een

q

de Charles F. Kettering Foundation in Yellow Springs in de staat Ohio van de

V.S. ceri speciaal laboratorium voor dit

dod laat bouwen dat 2 millioen 'gulden

kost. Hier zal men zieh uitsluitend gaan bezig houden met het zoeken naar moge-lij kheden orn brandstof en electriciteit te

winnen uit zonilicht.

klein stukj e materiaal waarvan de

weer-stand snel verandert bu temperataurs-verschillen. Het roestvrij stalen buisje, de sonde, is bevestigd in een soort étui zoals

bu hoorapparaten. Een dunne buigzame

electrisehe draad is het tweede element.

Het derde element is het

aanwijsinstru-ment zell, waarmede de electrische draad

is verbonden. Het instrument bevindt

zich in ceri plastic omhulsel ter grootte

van een fotografische belichtingsmeter en

heeft Seen schaalverdeling in graden Fah-renheit.

Voor het meten is aan de zijkanten een

drukknopje aangebracht.

Een klein weerstandselementje,

nauwe-lijks groter dan 0,8 x 0,8 mm is

aringe-bracht in het smaiste gedeelte van de

sonde. Dit wordt de ,,thermistor" genoemd

en staat in contact met de lichaamstem-peratuur.

Een temperatuursaflezing vindt plaats in 3 à 5 seconden. Het is duidelijk dat regel-matige temperatuurscontrôle van een pa-tient kan plaats vinden in een aparte con-trôlekamer ah de contacten zijn

1. Het sturen op een Roìneins

handels-schip.

-De rechterkant was dus de scheepszijde waar gestuurd werd en het is aannemelijk dat daardoor de benaming ,,stuurboord" (S.B.) ontstaan is voor die zijde van het

schip, wélke men, naar het

voorschip

ziende, aan de rechterhand heeft,

Met het groter worden van de schepen, kregen deze ook meer diepgang.

Hier-wordt het z.g. lateraaloppervlak (dit is de onderwaterscheepsvorm in lamgsrichting, geprojecteerd op een verticaal vlak en in

afb. 7 gearceerd aangegeven) groter en daarmee de neiging om bu

dwarsinval-lende wind zij'delin.gs weggezet te worden minder.

Een goed gebouwd en getuigd zeilschi

kan dan oòk met de dwarsscheeps

ge-tuigde en naar 'de wind gehaalde zeilen, nog vooruit varen al de wind bijna lood-recht op de lengtèas van het schip inviel. Viel ee; sterke wind nu van S.B. in, dan

heide het schip zover naar B.B. (bakboord

= linkerzijde) over, dat de stuurspaan

ge-deeltelijk of soms geheel boyen water kwam en het schip daardoor niet meer

bijgestuurd kon worden.

Na ± 1180 versehenen er, het eerst in het

Noordzeegebied, schepen met een roer mididen achter het schip.

Toch heeft het daarna nog minstens twee

eeuweri geduurd voordat alle schepen van

een dergelijk roer waren voorzien, want

op een schilderij, voorstellende de ,,Slag

op de Maas" in 1351, zien we dat de kleine zeil-roeikog'gen nog met een stuurspaan in

de zijde werden gestuurd.

Het sturen van kleine zeilschepen -

even-als nu nog het geval is bu middeìgrote

jachten en binnenvaartuigen voor vracht-vervoer - eenvoudig geschieden door de

helmstok aan 'hët roer zonder grote

krachtsinspanning met de 'hand bewegen.

Het sturen van een zeilschip eist nogal

wat ervaring en men moet er gevoel voor hebben. Een goede stuurman beweegt het roer maar weinig en stuurt in de meeste gevallen zijn schip met de zeilen, terwijl

hij, op ee'n bepaaide koers liggend, het

roer slechts gebruikt orn eventuele koers-afwijkingen te eorrigereii.

Op de oude zeilsehepen voor de zeevaart bracht het met de hand bewegen en

vast-houden van de fraaibewerkte

houten

helmstok vaak grote moeilijkheden mee. Warineer na een storm windstilte iritrad,

bleef er lang daarna een zware deining lopen waardoor het schip sterk werkte, d.w.z. het slingerde en stampte hevig,

doch had daarbij maar heel weinig snel-heid. Daardoor stomd er geen constante druk op het roer en door de golfbeweging

sloeg dit dan ook heftig heen en weer

met zo'n grote -kracht, dat één man niet

meer in staat was de helmstok vast te

houden.

Tot ongeveer vier eeuwen terug werd de

helmstok nog zonder hulpmiddelen, direct

met de hand bewogen, doch daarna

wer-den aan de helmstok twee blokken met

talle verbonden zoals in afh. 2 is

aange-geven. Aan elke zij'de zat een blok aan het scheepsboord vast en de taÏieloper

2. Stuurinrichting met talielo per. 71

3. Eerste toepassing van het stuurrad.

(een lang eind touw) was door de vier

stuks éénblokschij ven geschoren. De

roer-ganger kon het roer dan houden met de

talieloper in de hand of beiegde deze op

de kop van de helmstok. Hij stond ge-wooniijk naast de helmstok of ging er

schrijlings op zitten.

Op grotere schepen kon deze wijze van

krachtoverbrenging

niet meer

worden

toegepast, omdat de helmstok daar te

lang moest zijn orn nog yoldoende kracht

te kunrien uitoefenen. In de meeste

ge-vallen kon men het daarvoor benodigde

oppervlak niet missen, zodat men

genood-zaakt was naar andere hulpmiddelen te zoekrn. Zo ontstond de stuurinrichting

met stuurrad en reep waarvän het

prin-cipe in afb. 3 is

weergegeven. Tussen

twee stoelen was - op een as - een hou-ten rl gemonteerd en aan het eiride van

deze as het stuurrad. Door hier aañ te

draaien werd de stuurreep op en van de

rol gewikkeld waardoor, middels de

blok-ken 'met _{schuf, de helthstok bewc gen}

werd. AÍb. 3 geeft hiervan aiweer een

latere uitvoering, doch in het begin was

dit hele geval, d.w.z. stoelen, rol en

stuur-rad op een zware en brede helmstok ge-monteerd. Hierop nam ook de roerganger plaats en bewoog zichzeif van boord tot,

boord mee.

Het laatst was deze inrichting in gebruik

op de Hollandse kofschepen. Het stuurrad

zat dan, daar de man naar vóór moest

kijken, aan de achterkant van de stoelen

en de wijze van opstelling der blokken

was iets anders.

Door meerschij vige blokken te nemen kon

de kracht op de vrij korte helmstok naar believen vergroot worden, doch dit ging ten koste yan sneiheid van roergeven. Hoewel deze stuurinrichting al een flinke

verbetering was, kleefde er toch een groot

bezwaar aan het gebruik van die

stuur-touwen met blokken. De bewegende helm-stok beschrijft n.l. een boog. Stond de heimstok in de middenstand, dan stond

de reep wel strak, doch bij het bewegen riaar S.B. of B.B. kwam er z.g. ,,loos" in

de reep, waardoor niet alleen het roer

vrij heen en weer kon slaan, zu het dan

in beperkte mate, doch daardoor konden

ook de windingen op de rol over elkaar

gaan lopen. Geb eurde dit, dan geraakte de

gehele stuurinrchting onklaar.

0m hierin verbetering te brengen werd

aan de rol aan de emden een grotere dia-meter gegeven dan in het midden, waar-door dus de omntrek van de rol voor de

naast elkaar liggen windingen van het

midden uit steeds groter.

Hierdoor werd tijdelijk de ,,loos"

opgeno-men, doch in het bedrijf ging de reap

rek-ken, werd daardoor dunner en bereikte

het einde van de rol niet meer, omdat de windingen weer afgieden naar het midden van de rol. Later maakte men er

schroef-vormige groeven in, doch een aídoende

verbetering bleek ook dit niet te zijn. Be-halve dit laatste bezwaar was er ook dat van de beperking van de roerhoek, omdat

de kop van de helmstok een boog

be-schrijft, dus het aangrijpingspuntjari de

kracht zich tijdens het roergeven in

langs-scheepse richting verplaatste.

De opiossing hiervoor bij het gebi-uik van

de helmstok was het glijblok (zie afb. 4) aangebracht op aen cylindervormig eid. Tagen afglijden werd een aanslag aan het achtereind gemaakt. Op of onder het gìij-blok zaten de gìij-blokken met schuf

beyes-tigd aan een draaibaar punt. De

stuur-reep werd nu over schij ven naar de

from-mel van het stuuitoestel geleid. Dit

toe-stel behoefde nu ook niet meer vlak 'bu

de helmstok geplàatst te worden, doch

kon op een hogere - gunstiger gelegen

- plaats worden opgesteld.

Op die oude zeilschepen was dit een

4. Stuurinrichting met glijblok.

de helmstok -geplaatst en werd de ,,brug"

geioernd.

Het sturen met stuurwi-el eri trommel erd, omstreeks 1706, voor het eerst op de Engelse zeilschepen toegepast.

Ook het vervangen van de helmstok door een roerkwadrant moet waarschijnlijk op

naam van de Engels-en worden geschreven.

Een schema van

deze stuurinrichting

toont alb. 5.

Het roerkwa-drant bestaat uit een paar armen,- waaraan een plaat bevestigd is.

De armen komen samen in een ,,knoop"

5. Stuurinrichting met roerkwadrant.

en -deie is op -de roerkoning gekrompen

en tevens m-et een spie geborgd. Over

on-geveer een kwart cirkelboog - is een

U-vorrni-g profiel mét dam op halve -hoo-gte,

aan de plaat bevestigd Ç zie doorsnede

ab). In de bovenste ruimte ugt b.v. de

S.B. reep- en word-t bij punt A bevestigd; in de enderste ruimte -dé B.B. reep, welke bu - B wordt vastgemaakt.. Afb. 5 toont

verder de loop der stuurrepen, ovér de

rollen -géleid, maar de trommel van het stuurtoestel op de brug. Door de tangen-tiale kracht op het kwadrant -konden nu

in alle standen van het roer even -groth

koppels -op de roerkoning uitgeoef end

worden. Het roerkwadrant -bleek dan ook

een grote verbet-ering te zijn en -wordt

heden, zu het dan -met andere aandrijviriig,

nog op verreweg de rneeste scliepen

toe-gepast.

-Bij al deze -handstuurinrichting-en bleef

-echter, vooral op de -grotere schepen, het

bezwaar,'dat bij hoge zee de roerganger het stuurwiel niet meer kon vasthouden,

orn-dat de kracht op het roer sorns heel

groot werd. -

-Daardoor bestond het gevaar, dat de man

verwon-dingen opliep, ja zeifs door het

rondvliegende rad overboor-d -gslagen kon worden. Ook h--et bewegen van -het roer onder- normale omstandigheden ver-ciste bu de grote zeilschepen al -grote

in-spanning. De eenvou-dige stuurtrommel werd toen vergangen -doör een

stuurtoe-std met tand-radoverbrenging, zoals

weer-gegeven w-oidt door alb. 6. Orn in be-paal-d-e omstandigheden --het roer te

kun-nen höuden, werd een rem of knijper

ATh. 6.

aangedraaid, waarvan het wiel aan de

rechteronderzijde in alb. 6 te zien is. 0m de bedrijfszekerheid te vergroten, werden de grote viermastzeilschepen zells al met twee onafhankelijk van elkaar werkende stuurtoestellen uitgerust. Eén er van stond op de stuurbrug, de andere, het

reserve-toestel, op het achterschip. Dit laatste

toe-stel werd toen reeds met links- en

rechts-gangige schroefdraad uitgevoerd, een

toe-stei dat men heden nog op diverse oude stoomsehepen, eveneens als noodstuur-toestel, kan aantreffen. Bij de behandeling

van de stuurinrichtingen aan boord van

de stoomsehepen zullen we aan dit toestel wat meer aandacht schenken.

Er volgen .dan vele uitvoeringen van handstuurtoestellen,

alle met het doel

het sturen te vergemakkelij ken en de

be-drijfszekerheid te vergroten. Men vindt twee grote handwielen aan één toestel

waar 4 man tegelijk hun kracht op kun-nen uitoefekun-nen, doch bij de allergrootste

zeilschepen bleek ook deze

krachtsinspari-ning onder ongunstige omstandigheden

nauwelijks _{voldoende orn het schip te} sturen.

Met het tijdperk van de grote zeilsehepen

zijn we inmiddels ook gekomen in dat

van de eerste stoomschepen.

Eerst nog zeilschip met hulpstoomver-mogen, daarna het specifieke stoomschip.

Met de intrede van het stoomwerktuig

aan boord, treedt dan een geheel nieuwe

toestand in, orn'dat liet aangrijpingspunt van de voortstuwende kracht op het door de schroef bewogen schip op een geheel

andere plaats in lengte ugt dan bij heUt

zeilschip.

Voor de in een volgend artikel de

ont-wikkeling van de eerste

stoomstuurrna-chine tot de moderne stuurinrichtingen onder de loupe nemen, willen we, voor een beter begrip van het sturen en van

de gewel'dige krachten, welke hierbij op

de grote en vooral snelle schepen nodig zijn, eerst enige theoretische

beschou-wirzgen over de roerwerking laten

voor-afgaan.

De roerwerking bij mechanisch

voortbewogen schepen

Beweegt een schip zieh voorwaarts met

het roer in de middenstand, dan wordt geen zijdelingse druk op het roer

uitge-oefend. Wenst men van koers te

verande-ren ,,dan geeft men roer", zoals de ge-bruikelij ke term luidt, bijvoorbeeld tot

een hoek a, als in alb. 7a is aangegeven.

Door het aanstromende water wordt nu druk op het roer uitgeoef end, waarvan

de resultante wordt voorgesteld door de pijl R. Deze kracht kan worden

ontbon-den in een wrijvingskracht W langs het

roer (die voor de stuurwerking verloren

Roer

D

--.2----RoerIenig

7a. _{Krachten en koppels werken op roer}

n---gaat) en een kracht P loodrecht

p het

roer. Ligt het aangrijpinspunt van P op

een afstand à achtér het hart van de roer-koning, dan wordt er, omdat de roerplaat stevig aan de roerkoning verbonden is, op

deze vrij zware as een moment of roer-koningkoppel P.a uitgeoefend. Behalve

dit koppel wordt via hei roer ook de

kracht P op de koning overgebracht. Deze

- op gr.ote schepen vaak hohe as - steunt

op de roersteven en draagt zo de kracht

P over op het schip. Binnen in het schip

tot waar de roerkoning door een water-dichte pot door-gevoerd wordt, bevindt zieh de sttiurinrichting met stuurju-k of kwadrant aan de bovenkant der koning

stevig verbonderi. De stuurinrichting moet

dus in staat zijn orn het gewenste koppel

P.a te leyeren en de orider- en

boyen-stuurpunten van de kothng moeten in

staat zijn de kracht P op het schip over te dragen. De kracht P kan nu weer ontbon-den worontbon-den in een kracht L in de

langs-rihting van het schip en een kracht D

ioodretht op deze richting.

De kracht L gaat even-eens voor de stuur-werking verloren. -.

In afb. 7b is de kracht D op het hart van

de roerkon-ing nogrnaals aangegeven. Ligt

het punt G hiervoor wordt bu benadering het zwaartepunt van het schip genomèn) op een afstand i vòòr de roerkoning, dan doet het moment D x i het schip van zijn

oorspronkelijke koers afwij ken.

ATh. 7b.

Is de nieuwe koers bereikt, dan wordt het

roer weer in de middenstarid terugge-draai-d. Staan wind, stroom en golven recht op de kop van het schip, dan kan theoretisch) met het roer in de

midden-stand gevaren worden, wat voor de

weer-stand uiteraard het voordeligst is. Staat er echter een harde wind - bijvoorbeeld

aan S.B. op het schip, waarvan de resul-tante W aangrijpt onder een hoek ß, ge-legen op een afstand m vòòr G, dan- zai

de ontbondene Wd van deze kracht hei

schip zijdelings willen wegzetten. De wa-terwand aan B.B. biedt hiertegen echter

weerstand met bijvoorbeeld de resulte-rende kracht Sd, op een afstand n voor

G gelegen. Is het moment Wd.m nu groter

dan S.d.n dan zal de voorsteven naar B.B. ,,afvallen", dus een -koersafwijking. 0m dit te voorkomen moet dan - bu een

aan-genomen gelijkrnatige windkracht voortdurend met een constante roerhoek worden gevaren en wel zodanig dat D.h =

Wd.rn - Sd.n.

Het schip vaart dan niet meer precies in

de richting van zijn lengteas, doch zal

zieh onder een z.g. drifthoek p (zie afb. 7b)

in d-e pijirichting V voortbewegen. Be-halve wind, kurmen ook golfbeweging en stroomrichting oorzaak zijn, dat constant met een bepaalde roerhoek gevaren moet worden orn op de juiste koers te blijven. Het goed sturen van een schip meet eerst. geleerd worden. Het schip mag geen

zagkoers varen, want dit is veriles van

tijd en brandstof. Een goede roerganger

heeft dan ook een recht kielzog ächter zijn schip.

lu moet ook eerst het schip, wat de stuur-eigenschappen betreft, leren kennen. Het

ene schip houdt prachtig koers, het andere

moet steeds bijgestuurd worden. Men

spreekt dan ook van koersbestendige en

koersonbestendige schepen.

0m tot de keimis van deze eigenschappen te kamen zijn er de laatste tijd.op dit ge bied nogal wat onderzoekingen gedaan.

Vele schepen met een rechtsdraaiende

schroef hebben 'de neiging steeds naar

B.B. uit te wijken. Zo kan het voorkornen,

dat bu gladde zee, windstil

en geen

stroom, het schip in 11/2 rninuut 4° van koers verandert als men het stuurwiel bij roerstand rnidscheeps loslaat.

Het maakt ook een groot versehil uit in

het roergeven of men tegenstroom of

vòòrstroom vaart. In het laatste geval kan men, indien van de koers jets is

afgewe-ken, vaak goed sturen als men inplaats

van langzaam, direct 5° tegenroer geeft.

Begint de steven dan weer te wenden

naar de gewenste 'koers, dan moet het

'roer veet in de middenstand gedraaid

worden; Zou men geleidelijk roer geven, dan draait de steven weer veel te ver door

naar de tegenoverliggende koersafwijking

en zou men dus weer tegenroer moeten

geven, waardoor men in bochten gaat

varen. 0m good te sturen moet 'men

voort-durend opletten en is bet eigen.lijk

ver-keert orn met de roerganger een gesprek

te gaan voeren, want daardoor versiapt

onwillekeurig zijn aandacht voor het kompas.

Het is onze ervaring, dat het sturen van een zeeschip aardig werk is, doch men

moet het ni'et te lang doen, want men

wordt loom en moe van 'het stilstaan en

het aldoor turen. Een ,,roertorn" van 1 uur en 20 minuten is dan ook een hele opgave

en men is blu als men afgelost wordt. De

ervaren roerganger tuurt echter niet al. door op het kompas of hij wel de juiste

koers vaart, doch stuurt op ee nvast punt;

landtong, wolkrand, ster of tijdelijk op een schip vòòr hem. Hierdoor ziet men

veel gauwer, dat de steven gaat wenden, dan dat men op het kompas kijkt.

Vooral de inertie van het magnetisch

korn-pas kan oorzaak zijn, dat men te laat roer gaat geven en daardoor te veel roer moet

q

geven. Het girokompas is dan ook veel

gemak'kelijker. Hierbij hoort men, dat de

boot gaat draaien, want bu elke 1/3°

koers-veran'dering geeft dit kompas een

duide-luk hoorbare tik. Vooral des nachts en ook

overdag bij mist of indien er geen vast punt te bekennen is dan alleen de hori-zon (waar men zelfs ook nag op sturen kan) is het girokompas een prachtig

in-strument, dàt de roerganger aarschuwt

dat de steven gaat wenden.

Het zal na het voorgaande ddelijk zijn, dat toen men er toe overging orn

stuur-machines te gaan bouwen, het nodig was

orn 'de roerkoningkoppels te

kennen,,.waar-voor de machine de kracht moest leyeren. Voor de berekening van deze koppels be-standen ethge émpirische formules waar-in als een der factoren de roeroppervlakte

voorkwam.

De grootte van het roer, d.w.z. het

opper-viak van het gedeelte ander de grootst toegelaten diepgang, hangt in 'het

alge-meen af van 'de dienst, waarvoor het schip besternd is.

Een slepboot bijvoorbeeld moet snel

kunnen rnanoeuvreren, doch een

zee-schip moet in de eerste

plaats koers-.bestendig zijn. De

grotte

van bet

roeropperviak werd vroeger

- en voor

minder belangrijk geachte objecten oak

nu nog wel zeer globaal uit'gedrukt in procenten van het product van scheeps-lengte en diepgang dus ook benaderd van het lateraal oppervlak; wat gearceerd in afb. 7 is aangegeven. Deze percentages

werden op grdnd van ervaring voor

di-verse scheepstypen. vastgesteld. Toen-nahet

einde van de eerste wereidoorlog -steeds meer modellen van schepen in de sleep-tanks van de scheepsbouwkundige proef-stations beproefd werden, bleek, dat aan

de formules voor de roerkoningkoppel niet

te veel waarde geheht kon worden. Voor grote of belangrijke obi ecten worden de roerkrachten en koppels tegenwoordig in

de proefstations bepaald.

De bewegiiig van bet roer vereist reeds

bij mid'delmatig grate schepen met snel-heden van 12-14 knoop, roèrkoningkop-pels van 10 meterton en meer. Bij zware zee kunnen door het igieren van het schip

hierbij z.g. spitsinomenten optreden die 3 maal zo groot zijn.

GESCHIEDENIS EN THEORIE VAN

HET BESTUREN VAN SCHEPEN

Stuurinrichtmgen op stoomschepen De eerste stoonischepen werden, evenals

de zeilschepen, op het achterschip

ge-stuurd. De kapitein kon echter vanaf deze

plaats het schip niet overzien.

Bij de

raderboten stond hij op de raderkast en

bij de latere schroefschepen stond hij op een hoger gelegen plaats, ongeveer op de

halve scheepsiengte.

Vanaf deze plaats (de brug genaarnd) gaf hij, overdag. met wenken en 's nachts zo

nodig door de scheepsroeper, zijn bevelen

aan de roerganger op het achterschip.

Onder bepaalde omstandigheden - bij-vöorbeeld harde wind - werden op

lan-gere schepen meerdere personen tussen kapitein en roerganger geposteerd, die de bevelen moesten doorgeven.

Ook. de bevelen vanaf de brug naar de machinekamer werden op die eerste stoomschepen via tussenpersonen door

roepen overgebracht. Nog omstreeks de eeuwwisseling werden op de passagiers-schepen op de Theems de

machinecom-mando's op deze wijze overgebracht, waar

een jongen (bij het veelvuidig aanleggen)

.eidstctng 8. Sehroefspilstuurtoestel.

.4I

- 1

Pen J Stuurr. Pen Juk Roe.-kàrnn 149

zijn ,,stop here" door het schijnlicht de,

machinekamer in schreeuwde.

Op de zeeschepen echter, was men al eer-der overgegaan tot het gebruik van

spreekbuizen, die later werden vervangen door de bekende télégrafen.

Evenals op de grote zeilschepen werd op de eerste stoomschepen nog handbestu-ring toegepast met een toestel als in fig 8

is aangegeven. Dit is een z.g. schroefspil-stuurtoestel.

In het midden hiervan bevindt zieh een

schroefdraadstang, waarvan één helft

voorzien is van links-, de andere helft van rechtsgangige vierkante draad van

dezelfde spoed.

Op het verlengde van deze as is een gròot

handstuurwiel aangebràcht. Verdraait i

men dit wiel, dan bewegen, al naár ge-

-lang de draairichting, de moeren -langs de op haar plaats blijvende .draadstang naar elkaar toe of van elkaar af, *aardoor, via

bussen en-drijfstangen, het juk op de

roer-koning gedraaid wordt en daardoorhet

roer.,

Ook op de grote transatlantische stoom-schepeù werd (omstreeks 1860) nog op

*

f

het achterschip gestuurd met eenzelfde

soort schroefspil, doch vanwege de grote

roerkoningkoppels werden twee

stuur-wielen op de as aangebracht, zodat vier man het roer konden bewegen.

-Ook heden varen er nog kleine zeesche-pen, kustvaartuigen enz. met een derge-lijk stuurtoestel dat dienst doet als nood-stuùrtoestel voor het geväl de

hoofdstuur-inrichtiing defect is. In de regel is dit

toestel op het open dek aangebracht onder

een min of meer fraai bewerkte houten

kast, waarin vaak de naam van het schip

is .uitgesneden.

Daar het uiterlijk aanzien der kast doet deiken aan een bakkerskar, heeft men

het de naam van -broodwagen gegeven. Omdat het juk door krimpen en met een

-spie vast op de roerkoning bevestigd is,

moet dit als reservestuurtoestel bij in tact zijnde hoofdstuurinrichting buiten wer-king gesteld kunnen worden.

Dit kan eeñvoudig geschieden door de pennen uit het stuurjuk weg te nemen,

waardoor het toestel ontkoppeld is.

Waarschijrilijk door het geringe aantal

manschappen is men er het eerst

bij

kleine stoornschepen toe overgegaan het

handstuurtoestel nabij de gezagvoerder

op de brug te plaatsen. Deze kori dan

zonodig zeif sturen of de roerganger in

noodgevallen

bu springen Eén van de

.eers.e toestellen vindt men in afb. 9

9. Handstuurtoestel.

weergegeven. In plaats van een reep, hep nu een stuurketting over een van groeven

voorziene kettingtrommel, welke in

langs-richting een gebogen vorm had, opdat bu het op- en afwinden de afstand van

trom-melomtrek tot eerste leidschijf zoveel mogelijk gelijk zou blijven. Via

leidschij-ven, zoals in principe in aft. 5 is

aange-geven, hep de stuurleiding naar he1msto of kwadrant op het achterschip. Behalve

ketting werd ook vaak staaldraad op de trommel gebruikt. Voor de horizontale

rechte gedeelten in de s'tuurleiding, hetzij

langs de verschansing of langs de

laad-hoofden werden ook wel ijzeren stangen

gebruikt.

Geleidelijk aan ging men grotere en snel-lere schepen bouwen waarmede de

roer-krachten dus ook groter werden. We

vinden dan ook op het stoomschip eerst twee stuurwielen aan het toestel van afb. 9,.doch later werd het evenals op de zeil-schepen het geval was, noodzakelijk

toe-stellen met tandwielreductie toe te passen,

zoals reeds in afb. 6 is aangegeven. De uit te oefenen kracht aan het stuurwiel is hierbij wel minder, doch de tijd om het roer snel aan boord (tot 'de grootste

roerhoek)- te draaien, wordt weer langer. Vooral op oorlogsschepen, waar snel ma-noeuvreren een van de voornaamste eisen is, werd het grote bezwaar van handstuur-kracht duidelijk merkbaar.

Iñ Engeland bijvoorbeeld constateerde

- men bu proefvaarten, dat voor het geven van de grootste roerhoek van een zich in volle vaart bevindend pantserschip, 80 à 90 man nodig wären orn deze manoeuvre

in de gewenste tijd te doen uitvoeren. Deze mensen liet men daarbij in

langs-scheepse richting aan een stuurtalieloper

trekken.

Ook voor de', grotere en oor die tijd snel

varende handeisschepen bleek handkracht

voor het sturen ten enenmale

ontoerei-kend, aithans orn het roer snel aan boord te leggen.

Het is duidelijk, dat voor deze eenvoudige mechanische' arbeid gezocht werd naar de

mogelijkheden orn van stoornkracht ge-bruik te maken.

De Engelsen hebben de eer het eerst

stoomstuurmachines te hebben gemaakt.

Door de çcttooiraad te Londen werd op

21 October 1859 het eerste atent op dit

gebied verleend aan Frederich Elsworth Sickeis. Het stuu,rrad was met een excen-triekstàng verbonden aan een regelschuif

van de beide cylinders. Daardoor kon

stoom in de één of in de andere cylinder

worden toegelaten. De -bewegende zuiger

gaf een roterende beweging aan de

kruk-as, waarop de kettingschijf bevestigd was. Op 17 Mei 1862 kreeg Sickels een tweede

patent op een verbeterde constructie, doch

tot een directe algemene toepassing op de

schepen. kwam het nog niet. Daarvoor

had de zeeman nog te weinig vertrouwen

in die -eerste machines.

De eerste belangrijke

stoornstuurinstal-latie werd in 1866 gebruikt op de 15 knoop varende en. 18915 B.R.T. metende ,,Great Eastern", het bekende grote Engelse

schroef- \en raderschip. Daarna ging de machine terrein winnen en 10 jaar na de

uitvinding was het vooroordeel van de

zeeman overwonnen en gingen vele reders

er toe over de stoomstuurmachine toe te

passen.

Hierná treèdt een tijdperk in van gewel-dige ontwikkeling van deze machines. Al

naar gelang de beschikbare ruimte en

plaats van opstelling werden machines

met verticale, schuinstaande of horizon-tale cilinders gemaakt.

Het aantal ontwikkelde typen is dan ook zeer groot. In één opzicht echter komen

alle stoopìstuurmachines overeen. Het

waren en zijn heden nog tweecylinder hogedrukmachines met krukken onder

90°, waarvan de draairichting wor:dt orn gekeerd door verplaatsing van een regel-schuif, welke de verdeelschuiven van de cylinders regelt. Al naar gelang de draai-richting, wordt daardoor stoom in de ee'n of de andere cylinder toegelaten. Verder heéft de machine een speciaal mechanis-me, dat de regelschuif automatisch weer in de middenstand terugbrengt, indien de machine gaat draaien. Na wat slageñ

ge-maakt te hebben stopt de machine dan

weer.

Via het overbrengingsmechanisme is het

roer dan over een bepaalde hoek a

ge-draaid en wordt aldus zonder handkracht

in die stand gehouden.

Door telkens

even stoom te geven kan het roer nog

verder worden gedraaid of indien men de draairichting van het stuurrad verandert

weer in de middenstand woilen terug-gebracht. Het essentiële van de

stoom-stuurmachine (ook van de later ontwik-keide hydraulische en electrische

stuur-machines) is, dat zu bij het bereiken van

de ingestelde roerhoek automatisch stoppen.

Afb. 10 toont één van de eêrste verticale

gecombineerde stoom-handstuurmachines. Dit type komt nog voor op kleinere stoom-schepen tot 1000 à 1200 ton draagvermogen,

sleepboten en trawlers. De machine wordt

op of direct onder de brug opgesteld en staat dus dicht bu de kapitein en ook in

de nabijheid van de machinekamer, wat vòor toezicht van belang .is.

De as waarop het stoomstuurrad zit, gaat door de hohe as, waarop het handstuur-rad bevestigd is. In afb. 10 is het rondsel

ingeschakeld voor stoomsturen. Wordt

dit rondsel naar links verschoven, dan

wordt het van het wormwiel losgemaakt en gekoppeld aan de handstuuras.

blnI suurrGcI

áomcknder

's_z

IO. Gecombineerde

stoorrhandstuurma-chine.

Draait bu stoornsturen de roerganger

aan het kleine rad, dan draaien ook de

conische tandwielen. Het horizontale

wiel heeft aan de onderkant een bus met draad en is gelagerd in de aan het frame

verbonden pot A, waarin het wel kan

draaien, doch op zijn plaats blijft. De

stang van de regelschuif is ter plaatse van de pot A oôk van draad voorzien. Draait

nu de moer, dan zal daardoor de stang

in verticale richting bewegen. Daarmee wordt de regeischtiif versteld en de ma-chine gaat werken, doordat de stoom in

de - in doorsnede getekende - cylinder

wordt toegelaten.

De krukschijf drijft worm en wormwiel

en via rondsel en tandwiel wordt de

trom-mel bewogen en daarmee de, staaldraad of ketting van de stuurieiding.

Op de genoemde kleine schepén, waar de roerkrachten niet za groat zijn en de

stuurlei-ding vana! bru-g tot achterschip

betrekkèlijk kort, kan in noodgevallen

nog wel op de brug met de han.d gestuurd worden.

Op de middeigrote schepen (tot ± 7000 ton) gaat dit niet meer. De stùurleiding wordt te lang en te zwaar en daardoor

de totale arbeid orn het roer vanaf de

brug met de hand te bewegen veel te

groot. In n-oodgevallerj werd dan- op het

achterschip gestuurd met het schroefspii-toestel in alb. 8 weergegeven. Tegen-woordi-g is het gebruik van dit soort toe-stellen voor schepen boyen een bepaalde grootte niet meer toegestaan.

Op de middeigrote schepen werd dän (of wordt soms nog) de

stoomstuurmachine-onder de brug, do'ch ook vaak direct stoomstuurmachine-onder

het toezicht van het personeel in of viak

bij de machinekamer opgesteld. Op de brug stond een eenvoudige kolom met

klein stuurrad, waardoor via stangen en conische tandraderen de lager geplaats-te machine in werking werd gesteld. Vanaf deze plaats liep de stuurb.iding dan weer

omhoog en over het open dek naar het

roerkwadrant.

In vele gevallen werd deze leiding langs de iaadhoofden gelegd en soms, -als de

machine bijvoorbeeld in een dek-huis net

Ontvanger

Reelaar

Soemchw

il.

Telemotor

Gever

on-der de' brug ston-d, over stutten naast

- de _{laadhoofden. In d-e haven liggen-d}

moest deze leiding vòòr het open- leggen der iaadhoofden worden afgebroken en

vanzelfspreken-d later weer worden

op-gesteid.

-Dit alles gaf veel extra werk en

boyen-dien begon het op de grotere schepen

moeilijk te worden en ook onzeker om de kracht vana! de stoomstuurmachjne over een -grote -afstand naar -hét roer over te

- brengen. Daarbij kwam, -dat de over het

open dek liggende leiding met zijn

buf-ferveren en leidrollen zeer

kwetsbaar

was en voortdurend toezicht en

onder-hou-d eiste.' Voor de grotere vermogens

werd de stoomstuurmachine toen viak bij het roer geplaatst. De kracht, welke

d-e machin-e - ontwikkelde kon nu d.m.v.

tandraderen direct op het roerkwacfrant

worden overgebracht. Hiermede echter

was -de bedieningsaftand van stuurbrug

tot stuur-machine weer veel groter

ge-worden. Die leiding behoefde echter niet

zo zwaár te zijn en zo ontstond de z.g.

axiometerleiding. Vanaf de brug hep een

leiding vail pup,

in plaats van zware

stangen, naar de machine.

Deze lichte lei-ding werd door d-e -

d-ekhui-zen en onder het bovenste dek gevoerd, odat er vrij veel hoeken en expansiekop-pehingen (orn temperatuurwisselingen en

-de doorbuigingen van het- schip te kunnen

opnemen) in voorkwamen. Het vereiste

dan ook een grote han-dkracht orn -dit ge-helé transmissiesysteem met conisch-e

tandwielen en universaal (scharnierende)

koppelingen te bewegen, teneinde _het

schujfmechanisme an de machine te be-dienen. 0m -de wrijving te verminderen, werd door het toepassen van kogellagers wel wat verlichting van- arbeid gebracht,

doh het bleef, vooral bij grote afstand

van brug tot machine, een zwaar karwei.

Het bleek weidra, dat met de toename

van de sclleepsgrootte en de hogere eisen-,

welke aan de bedrijfszekerhejd werden

gesteld, naar een beter transmissiesysteem -moést worden uitgezien

Een zeer grote verbetering -bracht de

-hy-draulische overbrenging nl. de telemotor-leiding. Dit systeem voldoet zo ged, dat het hoden ten dage op het oveìgrote deel der schepen 'nog wordt gebruikt.

-lia. Telemoto'rgever.

lib. Telemotororttvanger.

Het principe van.de telemotor (inrichting

voor afstandbediening), is hoogst

eenvou-dig. Op de stuurbrug staat een kolom met

tandwielen en stuurrad.. Deze kolom is (bevat) de z.g. stuurtelemotor of tele

motorgever en viak bij de stuurmachine staat de machinetelemotor of telemotor-ontvanger. Gever en ontvanger staan met elkaar in verbinding door twee koperen

pijpleidingen van kleine diameter. Het

hele systeem is gevuld met een vloeistof,

bestaande uit een bepaald soort olie of

uit i deel glycerine en 2 of 3 delen water,

afhankelijk van het gebied, waar het schip

zal varen Alb. lia toont een

principe-schets van een telemotorgever. De cylinder (kolom A) heeft een tussenstuk B, dat jets

hoger is dan de hoogte van de zuiger C.

Boyen en onder de zùiger en naast de zuigerwand is de gehele kolom met de

vloeistof gevuld. De zuigerstang S, d.rn.v.

twee pàkkingbussen vloeistofdicht door

de top van de kolom gevoerd, gaat aan het boveneinde over in een tandheugl waarop een rondsel werkt. Verder zijn tussen het rondsel en het stuurwiel nog

enkele tandwielen aangebracht, die voor een reductie in de overbrenging nndig

zijn.. Staat de zuiger iii de aangegeven

stand dan communiceren de vloeistoffen onder en boyen de zuiger met elkaar, dus

is er gelijke druk. Vanaf boyen- resp.

onderzijde van cylinder A lopn de

leidin-gen E resp. F, elk via eèn drukregelaar

D, nsar het achterschip, waar zu,

even-eens met de letters E en F aangeduid,

uitmonden in cylinder G. van de

machine-telemotor (zié afb. ilb).

Draait nu de roerganger aan het stuur-wiel, dan wordt de tandheugel, al naar gelang de draairichting, naar boyen of

naar beneden bewogen. Daardoor wordt in één der leidingen druk op de vloeistof uitgeoefend, terwijl in de andere leiding het volume vrgroot wordt. Het

drukver-schil doet nu de zuiger Z in ilinder G

bewegen. Cylinder G en de stangen O zijn

vast gemonteerd op een frame. Orn deze stangen zijn spiraalveren V aangebracht tussen de veerschotels N, op afstand

ge-steld door de moeren M. Beweegt de

zui-ger Z de .stang H, dan verpiaatst ook het

draaipunt L van e verbindingsstang J, in dezelfde richting. Hierdoor wordt dan de regelaar K van het schuifmechanisme der stuurmachine bediend, de machine

gaat werken en het roer draaien. Op 'de

stang H zijn, aan de buitenkant der veer-sehotels, de drukringen P vast bevestigd.

Bu het verplaatsen van de zuiger wordt

dus tevens één der veerschotels

meege-nomen en daardoor de veren ingedrukt.

Deze veren zorgen ervoor, dat, indien na voldoende roer geven, het stuurrad wordt

losgelaten, de zuiger Z weer in de

mid-denstand wordt teruggedrukt en de ma-chine ophoudt te werken. Het roer blijft dan in de gewenst stand staan, waarvoor

verder geen handkracht meer nodig is.

De ethge handkracht die nodig is: orn het schip te sturen, is het overwiirnen van de.

(geringe) vloeistofwrijving in het systeem

plus de weerstand welke de veren tegen indrukken bieden.

De roerganger krijgt hierbij het gevoel, alsof hij door zijn eigen kracht het roer

beweegt, zoals bu handstuurinrickting, doch in werkelijkheid doet de stoornstuur-n-ìachine het werk.

Aangezien het van groot belang is,"dat

alle pijpen en cylinders steeds volledig

met vloeistof gevul-d zijn en er zich geen

lucht in dit systeem bevindt, is het bu

temperatuurwisselingen noodzakeiijk, dat de daardoor ontstane volumevergroting of -verkleining wordt opgevangen. Daar-toe zijn de reeds genoemde drukregelaars

aanebracht.

Elk dezer regelaars heeft een inlaat- en

een uitlaatventiel. Wordt bijvoorbeeld de

druk te groot, dan vloeit een deel dei

vloeistof in een afzonderlijke tank, bu

afkoeling stroomt de vloeistof weer in de cylinder A terug. Op de Gever zijn voorts nog drukmeters aangebracht, benevens een roerstandaànwii zer. Door eenvoudige

manipulaties kunnen eventü-ele drukver-schillen in E en F leiding, zomede een al-wijkende roerstandaanwijzing bij

nul-stand (middennul-stand) van het roer,

wor-den gecorrigeerd (bijgepast).

Het grote voordeel van dit

transmissie-systeern is wel heel duidelijk. Vooral op

grote passagiersschepen heeft men met dit systeern geen last meer van het

hin-derlijke geluid van de bewegende ,kettin-gen en stan,kettin-gen.

Ook op de vrachtschepen en andere soort vaartuigen, waar geen eiectrische over-brenging toegepast wordt, biedt het

tele-motorsysteem een grote bedrijfszekerheid.

0m het roerkwadrant direct door de

stuurmachine telaten bewegen, zijn inde

loop der jaren heel wat systemen

ont-wikkeld. Eén van de meest gebruikte

stuurmachines hierbij is de machine van

Wilsdn en Iirrie, waarvan afb. 12 een

schema toont. De krukas van de

stoom-machine drijft d.m.v. een worm een

worm-wiel, waarop een tandwiel bevestigd is.

Dit tandwiel grijpt in de z.g. tandkrans

van een kwadrant. Het kwadrant echter,

zit niet vast op de roerkoning, doch kan er vrij omheen draaien. De helmstok, die door

krimpen en met een spie stevig op de

roerkoning bevestigd is, zit hier direct

onder (zie ath. 12) en-is d.rn.v. ogen en

stangen, waaromheen sterke veren liggen,

bu de punten A aan het kwadrant

ver-bonden. De trekkrachtoverbrenging van kwadrant op helmstok gaat echter in het begin der beweging alleen via de S.B. of B.B. veer, afhankelijk van de draairich ting. De constructje is narnelijk zo, dat de stangen alleen bij de moeren, dus aan de buitenkant der brugstukken steun vinden, doch door de brugstukken heen vrij

kun-nen schuiven. De veren worden hierbij dus ingedrukt, totdat de windingen op elkaar liggen. Hiermede wordt bereikt,

dat eventuele zware klappen op het roer

door de veer als het ware worden

ge-smoord, zodat 'het raderwerk en de ma-chine hiervoor gespaard blu ven.

Verticale stocinmae3tme

12. _{Stuurmachine van Wilson en Pirrie.}

Een andere bekende

stoornstuurinrich-ting, die vroegèr veel op de grote passa-giersschepen werd gebruikt, is de

steam-tiller van Brown. (Tiller is eeri Engels

woord voor helmstok). Hierbij was de

stoommachine mét wormwiel plus

tand-wièl en al

oj een zware, over rollen

lopende, helmstok gemonteerd. Vast op

hèt dek was een z.g. tandkrans

aange-bracht, waarvan men de in alb. 12

aan-gegeven tanden langs de binnenkant der boog moet 'denken.

Ging de machine

draaien, dan bewoog d.m.v. _{het kleine}

tandwiel (of rondsel) het gehele geval

zieh langs de stilstaande tandkrans,

waar-door dus cok de helmstok en het daar-aan verbonden roer de draaibeweging mee moest maken.

Omdat de machine op de helmstok

mee-draaide vereiste de stoorntoe- en afvoer

hier extra voorzieningen. De' leidingen

hiervoor bevonden zieh verticaal precies

boyen het hart van de roerkoning

en

konden draalen in een pakkingbus. Al deze stoornstuúrmachjnes konderi cok ontkoppeld worden, waardoor in

noodge-vallen tot handbesturing kon worden

overgegaan, waarbij 2, soms 3 handwielen

gebruikt werden orn het zware

,rader-werk met 4 of 6 man te kunnen bewegen. Met de wens nog grotere schepen. te

bou-wen en (of) de sneiheid op te voeren

moesten cok de stuurmachjnes een grotere

capaciteit hebben.

Evenals in andere takkeri. der techniek

streeft men ook op het gebied der

stuur-inrichtingen naar verbetering j.c.

bedrijfs-zekerheid, efficiency en

_{- wat van veel}

belang is - geluidloos functiorineren. Dit

laatste was met de telemotor als

trans-missiesysteem van stuurbrug tot machine wel bereikt, doch de machine zeif werkte nog lang niet geluidloos. Eén der bezwa-ren van de stoommachjne bieef altijd, dat

ze met een groot aantal omwentelingen moet werken orn de raderen voor

over-brenging naar het langzaam draaiende roer te bewegen. Het hierdoor ontstane

geraas en de trillingen

zijn hinderlijk

voor de opvarenden.

Daarbij komt nog, dat de opstelling van

deze machine boyen, of viak bij het roer

tot een greet veriles aan warmte leidt, omdat de verse stoom door een leiding van af de - meestal in het midden van

het schip opgestelde _{- ketels moet} wor-den aangevoerd. Ook het stoomverbruik is dus zeer hoog en duur.

Deze, aan de stoomstuurmachine kievende

nadelen 'hebben geleid 'tot de

ontwikke-ling van andere systemen. In een

vol-gend artikel zal de hydraulische

GESCHIEDENIS EN THEORIE

VAN

HET BESTUREN

VAN SCHEPEN

280

I. VAN DERHAM

Hdrau1ische stuurmachine

Het idee, schepen met behuip van

hydrau-lische werktuigeñ te sturen is al even oud

als die voor de

besturing met

stoom-kracht. Het eerste (Engelse) patent voor een hydraulische stuurinrichtiflg werd in 1865 verleend aan Alfred en Edwin Paul, doch eerst in de tachtiger j aren ging men er toe over dit systeem aan boord toe te passen.

Het principe berust hierop, dat in een z.g. drukcilinder (cok wel ram- of ramciflnder

genoemd) een zuiver passende.plunier (een

soort lange zúiger) bewogen wordt door

oliedruk, die geleverd - wordt door een pomp. Eên stang aan deze plunier is op een

of andere wijze, direct of indirect, aan een betrekke]ijk kort arm op de roerkoning

verbonden. Hierdoor wordt de rechtlijnige

beweging van de plunjerstang omgezet in

een draaiende beweging van de roerkoning.

In het begin kende men' twee systemen

van toepassing.

In het ene geval werd de kracht in de

plun-jerstang d.m.v. een ketting en twee

schij-ven (waarvan één op de roerkoning

ge-monteerd was) op het roer overgebracht.

In het andere geval werkte de

plunjer-stang via een glijbok direct op de helm-stok. Alleen dit !áatste systeem wordt nu

nog toegepast (zie bi. alb. 13).

Nabij de drukcilinder stond een

stoom-machine die vanaf de stuurstand .in

wer-king gesteld werd. Deze machine dreef een

schroefpomp; waardoor olie in de

perslei-ili-ig naar deze ramcilinder onder druk ge-bracht werd. Dóor deze druk werd de plun-jer bewogen en daarmee helmstok en roer.

Ook op het gebied van de hydraulische

stuúrinrichtiflgen zijn diverse soorten ma-chines ontwikkeld. *)

Er kleefden echter nog al wat bezwaren aan dit systeem, omdat er een stoompomp tussengeschakeld was, waardoor niet de

gehele transmissieweg hydraulisch was.

Deze pompen konden worden gedreven door een aparte zuigerstoommachine of

een kleine turbine en in sommige gevaflen

werd cok van luchtdruk gebruik gemaakt. Eerst bu de toepassing van electriçiteit als

krachtbron kwam hierinverbetering.

Daar-naast was cok de uitvinding van de rota-rende pomp (vroeg in de 20ste eeuw) een

groot succes in de ontwikkeling van de

hydraulische stuurrnachines, daar het hier-door mogelijk werd het hydraulisch circuit te sliiiten.

E1ectrisch-hydrauIiSChe stuurniachine

De tegenwoordige - vooral op

motorsche-pen veel toegepaste

electrisch-hydrau-lische-stuurinrichtiflg werd, met de ro-terende pomp, in Engeland ontwikkeld. Stuurrnachine met electromotor en olie-pomp staan hierbij gewoonlijk opgesteld

in een ruimte, onmiddellijk boyen- het

roer. Als transmissiesysteem vanaf de

stuurbrug tot de machine wordt de

tele-motor gebruikt als reeds eerder aan de

hand van alb. 11 werd omschreven. - *) De lezer, die zieh interesseert voor de

vele typen hand-,stoom- en hydraulische

stuurmachines, welke tot het jaar 1900 zijn

ontwikkeld, moge hier worden verwezen naar het zeer uitgebreide artikel vanP. L. Middendorf in het Jahrbuch der Schiffbau-technischen Gesellschaft, Berlin 1900.

Ltoe meet men dc rich ting van diepe boorgaten

Bu het zeer diep bòren (men is in enkele gevallen reeds verder gekomen dan 5 000

meter) is er alle kans, dat de lange

aan-eengeschroefde reeks buizen, die de boor dragen, van de vertikaal gaan afwij ken.

Dit kan tot grote fouten voeren bij de

beoordeling van de boorput en van de

lagen, die doorboord worden. Vandaar de

noodzaak telkens de richting van het boor-gat te controleren en te meten.

In Zuid-Afrika doet men dit met speciale instrumenten. In het begin liet men gla-zen flessen, half gevuld met fluorwater-stofzuur in oplossing, naar beneden. Door

die fies op bepaalde afstand een tijdje

rustig te laten hangen, had die bu tende

vloeistof alle gelegenheid de binnenwand van de lles zo sterk te etsen, dat b.v. een ellips werd gevormd, waarvan de assen

(na het ophalen) gemakkelijk mogelijk

maken de afwij king van de vertikaal te

be-rekenen. Erg secuur gaat dit echter niet.

Later begon men magnetische of gyrosko-pisehe kompassen toe te passen. Deze werden in stand gel otograf eerd, tegelijk met eei neergelaten sehietlood. De foto's laten dan secuurder bepalen van de

hei-ling toe.

Nag secuurder werkt men tegenwoordig

door telkens de bodem van het boorgat

met een speciale diamantboor bijna vol-kamen glad af te werken. Daarna wordt

een boor neergelaten die een scherpe

dia-mant draagt, die bij het ronddraaien van

de boor een diepe kras in de gladde bodem veroorzaakt. Met een speciale pomp wordt

tijdens dat graveren alle boorsel

weg-gespoeld, zodat een duidelijke diepe lun

ontstaat. Men laat

daarna weer een

schietlood fleer en een fototoestel, zodat

men uit de foto door de ingekraste lijn

en de punt van bet lood de helling

nauwkeurig kan meten.

B het

verder. boren met een holle

diamantboor kan men de uitgeboorde

kern omhoog halen en de hellingen der

ertsaders, die het boorgat snijden, nauw-keurig bepalen.

Het kamt meermalen voor, spèciaal bu het boren in pefroleumvelden dat men. expres in sterk. schuine richting wil

boren. In dit geval meet men de helling

nauwkeurig en men construeert dan een geleidblok (richter), waarlangs de boor-buis gelegd kan worden. Dat geleidblok

geeft precies de helling van de verlangde

richting aan, zodat de draaiende

boor-buis gedwongen is de boor in de

ver-langde richting te doen draaien. Door

deze werkwijze telkens te herhalen, is het moge]Jjk ten slotte zelfs _{zeer grote}

afwijkingen van de vertikaal te

consta-teren.

Deze boormethcxle geeft het grote

voor-deel, dat men met een enkele boortoren een veld van grote doorsnede overal kan

bereiken, zodat de olie, verdeeld over

dat gebied er veel vollediger en met

minder kosten uitgehaald kan worden,

dan het geval is door het neerzetten _van meerdere boortorens. Men kan b.v. aan

de rand van de zee-oever een boortoren

oprichten en vrij ver in zee, diep onder

de bodem, de olie weghalen.

Doorsnede door een met

een buis beklede boor-put, die gekrornd is. De

boorbuis draagt een hou.der, die aan een kop-peling van Cardanus

een samengestelde boor

draagt met drie

sterk geharde stalen frezen. Door het draaien van de boorbuis, worden ook de boorhouder en de frezen rond gedraaid. Deze

laat-ste schaven dan van de wand van de put, ander de bekledingsbuis, fijne stukjes af, zodat de sta-len bekledingsbuis ver-der kan zakken.

emci t Inder

In plaats van de daar genoemde

stoom-machine, bedient de telernotorontvanger

hier de oliepomp.

Een schema van dez

- installatie toont

afb. 13.

Het arbeidsvermogen voor het bewegen

van de roerkoning wordt hier geleverd

door de electromotor A, welke stroorn ont-' vangt van het scheepskrachtnet.

Het overbrenen van deze arbeid geschiedt

door olie., Het voornaamste. onderdeel van

deze instàllatie is de vloeistofpomp B, de

z.g. Hele-Shawpomp.

Deze continu roterende pomp wordt direct

door de electromotor aangedreven. Door. afb. 14 wordt schematisch een doorsnede

over deze pomp getoond. In het pomphuis

bevindt zieh een uit 2 helften bestaande

ring, die door middel van eeii stang aan

de telemotor-ontvanger verbonderi -

van-uit de middenstand, hetzij naar links of

naar rechts, verschoven kan worden. Bin-nen in deze kring bevinden zieh 7 stuks radiaal geplaatste cilirdertjes in een

giet-stuk dat onderdeel is van de

hólle

-pompas, die door de electromotor wordt

gedreven en dus continu roteert op

dezeif-de plaats middezeif-den in het pomphuis.

De - schematisch door zuigertjes en

stan-getjes aangegeven - plunjers in deze

ci-lindertjes ziju elk door een pen, draaibaar

in een blokje, gelagerd in een groef aan de

binnenkant van de ring. De blokjes kun-nen behalve roteren, in die groef ook ver-

-schuiven, of betet gezegd de plunj ers met

blokjes blijven radikal geplaatst als de

ring door de telernotor verschoven_wordt. De -cilindertjes monden nabij de' hartlijn

R rn cil A Etedromokr B Qtíepomp C Vti _dro.øipunt D _{KníeheIjoom.}

E.:

Roerkonjn

van het gietstuk uit in de hoUe as, die in

het midden een dam heeft. Boyen en onder de darn monden de in afb'. 14 .aangegeven.

ronde kanalen uit in olieleidingen, welke

op de S.B., resp. B.B. ramcilinder zijn aan-gesloten.

Staan de _{verticale hartlijnen van}

ver-schuifbare ring en hohe as in één viak

(middenstand) dan staan de roterende

zul-gertjes allen even ver van het middelpunt

verwijderd, waardoor ze in de cilindertj es niet bewegen, zodat geen olie aangezogen, respectievelijk weggeperst wordt. Trekt de telemotorontvanger de ring bijv. naar

rechts, dan blijven de ciliridertjes orn de hartlijn van' het pomphuis draaien, doch

de plunjers zullen, afhankelijk van hun

plaats t.o.v. de genoemde harthijn, uit de

hohle as onder de darn zuigen en in het

edee1te boyen de dam persen, al naar

ge-lang de S.B. of RB. ram moet persen orn

de helmstok te bewegen. Volgens

pijlrich-ting van A naar B draaiend zuigen de

plunjers de cilindertjes dus vol en van B naar A draaiend persen ze deze olie naar

de rarncihinder. Afhankelijk van de

schuif-richting wordt er dus uit de ene

ram-cilinder gezogen en in de andere geperst,

waardoor helrnstok en roer bewogen wordt. Het zal duidehijk zijn, dat de

vloeistofleve-ring uitsluitend bepaald wordt door de

excentriciteit der beide licharnen, wat door

de draaiïng aan het stuurrad via de

tele-motorleiding geregeld wordt. Is er geen

excentriciteit, dan roteert de pomp wel,

doch hij levert geen oliedruk, 'dus het roer staat stil, hetzij in, de middenst?nd of

an-der een bepaalde hoek.

De eigenlijke bediening van de pomp ge-schiedt doo'r een. eveneens vernuítig uit-gedacht stangenstelsel (zie afb. 13). De beweging ervan gaat uit van de tele-motor_onrtvanger in de richting 'al's (bu-vooribeeld in deze atheelding) met pijltjes is 'aangegevefl. Worth de beweging ingeleid

dan ,,werkt" punt P als vast draaipunt,

waardoor de pompstang volgens de naar

beneden gerichte pulen wordt versehoven.

De pomp werkt dan en de plunjerstangen van de ramcilinders met bet glij'blo'k op

282

'Af b. 14.

de helmstok bewegen (in dit geval) naar

rechts.

Door deze' beweging werden de rechts van de pompstang aangegeven stangen

gedwongen mee 'te 'bewegen, om'dat de bovens'te aan het giijblok verboewlen is Nu ,,werkt" bet, reeds verplaatste, schar-nier Q als vast draaipunt en 'door middel van de kniehefboom D, wor.dt de

pomp-stang weer in' de middenstand

terug-gebracht. De pomp hou dt òp te werken en het roer komt tot stilstand.

Geef t een zware zee e'en hevige klap op het roer, dan zouden er ongewenste hoge

dru'kken in cilinders en pomp kunnen qptre'den. 0m dit te voorkomen is aan

één der cilinders een veilig'heidskleppen-hu'is aarigebracht, vanwaar uit een oloopleiding met de andere cilinder ver-bonden is. in dit huis zi'tten kleppen, die

door veren van bepaalde sterkte op de zittingen worden gedrukt. De stoten op

het roer worden 'daardoor elastisch

op-gevangen, waarbij de cilinders tevens als buffers fungerén. Een stoot geeft n.l. een

kleine verplaatsing aan 'het roer, doch daardoor worth tevens 'het stangenstelse'l

bewogen, waardcor de pomp jets gaat werken en daardoor het roer weer in de

gewenste stand terugbrengt.

Het benodigde vermogen van een

stuur-machine moet voldoen aan de eisen, welke de instanties op scheepsbouw- en scheep-vaartgebied er. aan stellen.

Eén dezer eisen is bijvoorbeeld, 'dat de

stuurmachine zoveel vermogen moet

heb-ben, dat, indièn het schip op volle snelheid vaart, bet roer in 30 seconden van 35° aan

een zijde tot 35° aan de ändere zijde moet

kunnen worden gedraaid.

In scheepvaar'tkringen spreekt men van ,,'hard over" in 30 seconden.

Voor schepen, welke met hoge sneiheid varen, leidt deze eis tot groth vermogens.

Bij nog niet eens 'de allergrootste schepen kernen koppels voor van 45 in. ton, d.w.z.

op een arm-i ('helmsto'k-) lengte van ±

1 meter, moeten 'de plunj ers een kracht

leyeren van 45.000 kg.

Voor die groth verrnògens worden dan,

i.p.v. twee, vier rameilinders gebruikt, die, als er dwarsscheeps g&en voldáende ruimte

is, langsscheeps opgesteld worden. Een

dergelijke opstelling toont afb, 15.

Dit is een afbeelding van de stuurmaehine

van één der grote en snelle

passagiers-schepen van de Cunard Line,. n.l.

de ,,Queen Mary", opgesteld op de proefstand

vòòr de installútie aan boord. Een indruk

van de geweldige afmetingen van deze

machine krijgt men, als men de moer op de roerkoning en 'de cilinders vergelijkt met de 3 mannen. *)

Deze machine kan een 'koppel leyeren van 1118 m. ton.

Dit grote 'koppel heeft men echter niet

gedurende de gthele reis nodig en het was daarom economischer orn het totale ver-mögen te spïitsen in 3 krachtbronnen, elk van 250 pk, die afhankeliik van de om standig'hoden gebruikt kunnen worden.

Tij'dens bet manoeuVr&efl in nauwe

vaar-waters of bu een plotsel'in'g opkomende

uitwijkmanoeuvre in open wate'r, waaibij

) Deze afbeeiding en de volgende

gege-véns werden ontleend aan de ,,Transactions

of the Society of Naval Architects and Marine Engineers", New York 1952.

het roer in 20 sec. hard over gedraaid kan worden, zijn 3 unità in gebruik; voor

nor-maal sturen (in 30 sec.) 2 stuks en in

open wate'r één, met een roertij'd van

60 sec.

Electrisehe stuurmachine

Het bewegen van de roerkoning geschiedt

heden op vele schepen 'bijna uitslutend

met behuip van electriciteit Bij de elec-trische tuurmachine neemt een z.g. roer-motor (ook wel stuurroer-motor genoemd) de plaats in van de stoommachine, zoals aan

de hand van af b. 12 werd omsehreven.

Voor de grote schepen wordt voor

koppe-ling aan de roer'koning vaak de reeds

genoemde Wilson-Pirrie overbrenging

gebruikt en voor kleine schepen zorns

-wanneer een enkele electromotor met

noodhandbesturing worth

gebruikt

-weer een ketting.

Ook het schroefspil vindt hierbij weer

toepass'ing en geidt ais het modernste.

Het voordeel van de geheel electrische

be'diening is wel, 'dat een fijnere regeling

en contrôle van de rperhoeken mogelijk is dan bU 'de eerder genoemde systemen.

Verder is het installeren van de

werk-tuigen gernakkeiijk en de bediening vanaf-n-ieer dan één stuurplaats mogelijk; echter

in dit laatste geval zijn meer

roerstand-aanWijzers nodig.

Af b. 15.

In het algemeen vindt men 2 systemen

van toepassing n.l. bet

Ward-Leonard-systeem en het

enkele-motor-systeem.

Het eerste het meest op grote schepen en op veerponten, en de enkele motor veelal op kleine schepen, buy. kustboten,

traw-1ers, jachten en sleepiboten.

Alleen pp het

Ward-Leonard-systeem will en we hier wat nader ingaan.

Op de meeste handelsschepen wordt tot

op heden gelijkstroom gebruikt 110 V; voor grotere vermogens gaa't men tot

220 V. De dynamomachines staan

gewoon-lijk in of nabij de machinekamer, waar

zij 'door een kleine stoomturbine of door een verbrandingsmotor worden gedreven.

Met de opgewekte

stroom wordt de

electromotor M (zie schema afb.

16)

gedreven. Tijdens de vaart draait deze

motor continu, op nagenoeg hetzelfde

aantal toeren.

De electromotor R (Roermotor), die via

tandraderen het roerkwadrant moet aan-drijven, verandert tijdens de vaart van het schip echter telkens van toeren, immers dan staat het roer stil, dan moet het weer gedraaid worden en tu dens het draaien

wordt het roer door de golfbeweging, dan in zijn draairichting geholpen

en even

daarna daarin weer tegengewerkt. Het zal

duidelijk zijn, dat bu zo'n wisselende be-lasting deze motor niet direct op het

scheepskrachtnet kan draaien. Hier is een

speciale snelheidsregeling nodig, waarvoor

de z.g. Ward-Leonard schakeling zeer

ge-schikt is.

Het principe bestaat hierin, dat de roer-motor stroom ontvangt van een speciale dynamo. Deze dynamo (D), waarvan het anker door M wordt aangedreven, levert zijn stroom uitsiuitend aan de roermotor. De as van deze motor M drijft echter niet alleen het anker van dynamo D doch ook het anker van de opwekker of

velddyna-mo V.

Het aantal omwentelingen per minuut is

voor alle drie werktuigen van de ,,set" dus gelijk.

De ankerwikkelingen van D zijn recht-streeks in serie met de ankerwikkelingen

van de roermotor R (zie dikke limen in

afb. 16). De magneten van D worden hier

niet bekrachtigd door de dynamo zeif, doch

door de opwekker V, indien deze stroom levert. Levert V geen stroom, dan

ontvan-gen de magneetspoelen van D geen stroom,

dus is er practisch ook geen magnetisch

w 284 kracld. Alb. 16. Ba ij roermotar 5.9 5uur. wd

veld. Het anker draait wel (door M), doch

er wordt geen stroom opgewekt, zodat 00k de roermotor geen stroom ontvangt en dus

stil staat.

De veldsterkte van de roermotor wordt

hier permanent onderhouden door de

stroom van het scheepsnet en werkt dus altijd in dezelfde richting. Hieruit voigt,

dat alleen door het omkeren van de stroorn-richting in de ankerwikkelingen de

draai-Al b. 17.

richting van de roermotor bepaald wordt. Deze draairichting wordt nu weer bepaald

door de stroomrichting in de

magneetwik-kelingen van de opwekker V. Gaat hier

stroom door, dan levert deze veiddynamo

ankerstroom voor dynamo D, deze dynamo

levert dan ankerstroom voor R, waardoor deze draait en de roerkoning beweegt.

De manier waarop stroom-richting en

-sterkte in het

re1d V wordt geregeld berust op het principe van de ,,Brug van

Wheatstone".

Het bedieningsscherna, dat op dit principe berust, is eveneens in afb. 16 aaxigegeven.

Eén sleepcontact bevindt zich in de

stuur-kolorn op de stuurbrug, een tweede is d.m.v.

een reductiekoppeling aan de as van, de

roerrnotor verbonden. De overeenkomst

bestaat nu hierin, dat de veldwikkeling

van de opwékker V de plaats inneemt van de galvanometer in de Brug van Wheat-stone. Draait de roerganger het stuurwiel bijvoorbeeld uit de middenstand, dan

ver-plaatst daardoor het sleepcontact op de

stuurbrug. Het electrisch evenwicht is nu verbroken en een stroom (afgetakt vari het scheepsnet) vloeit door de

magneet-wikkelingen van de opwekker, met het

reeds omschreven gevoig. De draaiende roermotor beweegt nu het andere sleep-contact in een nieuwe stand (jilt de eerste

dus na) waardoor er weer evenwicht komt.

De opwekker verliest dan zijn veld-sterkte, levert geen stroom meer, evenmin

als dynamo D, zodat ook de roermotor zijn ankerstroom verliest en het gehele systeem

tot rust komt.

De spanning van dynamo D en daarmee de

snelheid van de roermotor wordt bepaald door het verschil in stand tussen de