Lab..
v. f)cwolittuwk.une. e.
IlMomokillool
Delft
CONTRAPROPELLRS.
BENEVENS,Verslag van de vergelijkende prod=
vaarten, zonder en met Contrapropeller,
met de sleepboot H u n z e" .van de
N. V. Stoomsleepdienst v/h v. P. Smit Jr.
DOOR
001r. J. A. SCHEPERS s.i.
Overdruk uit het ,Polytechnisch Weekblad
No. 50, 1924 en No. 13, 1925.
..CONTRAPROPELLERS
BENEVENS
Verslag van de vergelijkende proefvaarten,
zonder en met Contrapropeller, met 'de
sleepboot
u n z e? van de N. V.
Stoom-sleepdienst v/h v. P. Smit Jr.
DOOR
Ir. J. A. SCHEPERS s.i.
overdruk uit her, Polytechnisch 'Weekbl.ad No. 50, 1924 en NO. 13, 1925.
CONTRAPROPELLERS
DOOR
Jr. J. A. SCHEPERS
Op torpedo's worden, zooals bekend is, twee in tegengestelde richting draaiende schroeven op een as toegepast. Er zijn
eenigen tijd geleden door Ro ti
proef-nemingen gedaan over het rendement van een dergelijke voorstuwingswijze voor groote schepen. Men zie hierover het
arti-kel van Jr. de Rooy, P.W. 1924, blz.
88. Veel eenvoudiger uitvoeringen, die hetzelfde bereiken, n.l. het vermijden van verliezen door rotatie in het schroefwater, zijn de, ook door hem vermelde,
Contra-propellers.
Hierbij heeft men gen roteerende schroef en een stilstaande, of zoo men wil een nor-male schroef benevens leidschoepen. Deze kunnen achter of voCor de schroef geplaatst
zijn (zie fig.
1, 2 en 3).
Afgezien van enkele oudere Engelsche constructies, uit den tijd toen men de
wer-king van de schroef nog onvoldoende
on-derzocht had, komt voor de eerste opstel-achter de schroef, de uitvoering
vol-gens Wagner in aanmerking en voor
die vOtir de schroef slechts de H
a s s-uitvoering. Daarvan is de eerste het lang-ste in toepassing, sinds 1921 aan boord van zeeschepen, zoodat daarvan thans ruim 60 ermede in de vaart zijn. Wagner zelf heeft zijn uitvinding in hoofdzaak slechts toegepast op motorjachten bene-yens op een Duitschedubbelschroef-tor-pedoboot. Dit laatste
is echter destijds geen succes geweest, aangezien deerva-ring met zeeschepen ten eenenmale
4
slechts kon gissen. Wel bereikte men
claar-mede een bewaring, die voor verschillen7
de, snelheden ,-varieerde van 6 % tot 1 2 %
maar na--detweede
proefvaart blekentwee bladen afgebroken. Pas veel later,
;
De contrapropePer7,.*ian de.Norfolk, ,het eerste
Atheiikanniche- schiP: 'thet centrapropetler. De
merkWaardig gunstiger.reSultetenhieimedebereikt
iijn in het Pol Vikbld. No t *an 1925vermeld. Hierhij is de bestaander-schtoef.' met :vervanten,
De eigenareiee'7heeit not 'soca due schepen centrisproPellere in innmarik.
toen de:patenteti; in :'Nooriche, handen
ge-ko-men waren,..1921, lieek.menzicii weer
op ' aanbrenging aan .:zeeschepen toege-'
legdc [ nu - met - :beter,!suCces. Men_ heeft.
handelsschepen een standaarduitvoering kunnen aannemen, v6Ordien waren ten-gevolge van de geheel verschillende types van schepen de uitvoeringen van Wagner
ook alien verschillend.
Meer hierover vindt men in de lezing van Dr. Wagner voor de
Schiffbautech-nische Gesellschaft'', Nov.
1911; ook
door Ir. de Rooy is bovengenoemd artikel aangehaald. Een uitvoerig artikel in 35 kolommen van de hand van Kucharski, den Hoofdingenieur van de Star
Contra-propeller Ltd. A/S te Kristiania, vindt
men in Werft, Reederei, Hafen-, 1922, No. 22, blz. 715.
In de twee jaar,
sinds dien verloopen, is het aantal sche-pen, varende met Contrapropeller, syst. Wagner, tot ruirn 60 geklommen, terwij1 ruirn 30 in bestelling zijn. In die twee jaar heeft deze Noorsche Maatschappijook aangekocht de patenten van Prof.
Hass. Diens uitvoering met leidschoepen v6Or dc schroef was .eerst toegepast op 2 kleine sleepbooten te Essen en toen deze proef voldeed, nog op 15 andere. Verder nog op een zeesleepboot van 800 P.K. en op een vrachtstoomer, de Isarwalcr van de Hamburg-Amerika Lijn. Bij de kanaal-sleepbooten legde het feit, dat door het thans rechtlijnig naar achteren stroomen-de water, stroomen-de kanaalbostroomen-dem veel minstroomen-der opgewoeld werd dan vroeger, groot
ge-wicht in de schaal. Aangezien hier de
sleepdienst en het kanaalonderhoud in
een hand waren, oordeelde men dit een
feit van groot belang.
Zeer terecht wenschte de Star Contra-propeller Ltd. concurrentie te vermij den, aangezien deze in zoo'n geval bijna steeds agressief optreedt en het toch al moeilijk
is, belangstelling
te wekken voor een
nieuwigheid die natuurlijk door menschen uit de practijk, omdat het nieuw is, zeer sceptisch beoordeeld wordt en daarin
slechts aan de interessante lectuur over de
kwestie van twee- of viertaktmotoren, die
allesbehalve geschikt was om menschen, die het toch nog maar bij dc stoomma-chine hielden, te overtuigen van de supe-rioriteit van motoren in het algemeen.
Bovendien is in vele gevallen de eene uitvoering aartgewezen en veel beter op haar plaats dan de andere, zoodat,
wan-neer beider belangen in een hand
veree-nigd zijn, er geen schepen met de minder
geschikte zullen worden uitgerust.
Welke van beide uitvoeringen de voor-keur verdient, leert de praktijk. Theore-tisch kunnen beiden ongeveer dezelfde besparing bereiken, n.l. de
rotatieverlie-zen. Daarvan moet men den weerstand
van de bladen aftrekken.
Ervaring met schepen en sleepproeven
te Hamburg leerden, dat men met
deverkleining van den
Contrapropeller-6
Olk 011
Fig. 2.
Deze beide teekeningen laten het principe zien
waarop de contrapropellerwerking bezust. De
de as van een normaal enkelschroefschip met rechtsche schroef b.v. op een halve bladlengte
van de naaf.
In het eene geval gaan dan de stroomlijnen
in die doorsnede schuin naar achteren, deze
schuine beweging vormt Chia voor den heelen waterstraal, die door de schroef te weeg gebracht wordt, een kurketrekkerbeweging.
In het tweede geval vangt de gewelfde leid-schoep die voor aan den roersteven bevestigd is het scheef stroomende water op en leidt dit
weer recht naar achteren. Doordat dus dit water
achteruitgedrukt wordt door de leidschoep,
ondervindt deze omgekeerd een voorwaartsche
druk van het water, of liever op elk stukje van
zijn oppervlak een druk 'aan de holle- en zuiging
aan de bolle zijde die haaks op het oppervlak
staat, en waarvan de resultante, pN in de
figu-ren, dus schuin naar voren gericht is.
Hiervan doet alleen de voorwaartsche komponent nuttig werk, de groote komponent in dwararich-ting wil alleen met dergelijke komponenten van de andere leidschoepen het schip weer recht zetten,
want deze krachten in roteerende richting pi
maken ongeveer evertwicht met het draaimonent dat de machine op het schip uitoefent. Dit heele koppel verricht dus geen arbeid.
(De stabiliteit van het schip verzet zich natuur-lijk tegen de werkingvan het machinedraaimoment behalve b.v. bij torpedo's, waar men dan ook twee
schroeven, die tegen elkaar indraaien, toepast en te voorkomen dat de heck torpedo om zijn as gaat draaien.)
De extra stuwdruk die men dus krijgt, moet verminderd worden met de wrijving die langs
de schoep naar achteren gericht is. Deze is niet geteekend, evenmin als de afwijkingen, die de stevens aan de stroomlijnen zullen geven,:aan-gegeven zijn.
diameter achter de schroef ver gaan kan.
Een verkorting van de zijvleugels tot 50% van den schroef radius gaf nog geen
merk-bare vermindering van het nuttig effect. Dit was achter een model en met een be-trekkelijk klein schr'oefje; onlangs is de sleeptank te Hamburg uitgerust met een
apparaat, waarmede schroeven tot 60 c.M.
diameter beproefd kunnen worden en
claarmede zullen ook deze proeven nog eens herhaald worden. Voorloopig heeft
men op grond van deze proeven den
8
60 a 70% van den- schroef-diameter, en wacht bovengenoemde nadere proeven af, alvorens tot verdere vermindering over te
gaan.
Het schroef water trekt zich in en achter
de schroef samen, zoodat de doorsnede
van de kolom water ter plaatse van de
Contrapropeller bijvoorbeeld 85% van den schroef-diameter is. Dan heeft deze Contrapropeller zelf nog eens een samen-snoerende werking op deze waterkolom.
Deze samensnoeringen zijn het gevolg van
de grootere snelheid, die het water .krijgt, aangezien de doorsnee van stroomend
water omgekeerd evenredig
is met de
snelheid. Nemen we aan, .dat de rotatie-snelheid door de Contrapropeller ook in achterwaartsche snelheid wordt omgezet, dan zal .deze snelheid ten naaste bij gelijk zijn aan n X H (toeren maal spoed). Met
b.v. 36 % slip
36
(n H v
X n H)
1 00
verhouden de snelheden v6Or en achter de schroef (resp. Contrapropeller) zich
ongeveer als 64 : 100, de 'oppervlakten
van de cloorsnede van de kolom
schroef-water als - 100 : 64, de diameters als
10 : 8.
Deze redeneering is natuurlijk niet ge-heel zuiver. Reeds v6Or de schroef wordt
het water versneld en trekt het samen, clus
in plaats van 80% van den schroef-dia-meter, moet 80% van een iets grooteren diameter berekend worden. Ook .de in-vloed van den naaf-diameter, weerstancl van de schroef-. en Contrapropellerbladen en cle wervelverliezen maken deze cijfers onzuiver. Echter volgt er toch uit, dat het in ieder geyal glad verkeerd is, de bladen van de Contrapropeller boven een zekere
grens,
't
zijdan 80 of 90%, te
ver-lengen, aangezien ze
dan buiten
het schroefwater uitsteken. Verder is derota-evenredig met den afstand uit de as, dus neemt naar binnen ongeveer hyperbolisch toe (dit is althans een aanname, die vrij nauwkeurig aansluit aan de verschillende waarnemingen en zich nog voor bereke-ning leent, zie Kucharski, W.R.H. 1922,
blz. 715 e.v.). Hieruit volgt, dat in de
buitenste lagen van de kolom schroef-water, de uittredingshoek van het schroef-water,
en 'dus de vereischte welving van .de
Con-Figuur 3.
Een van de eerste Hass-uivoeringen voor enkel-schroefschepen.
trapropellervleugels klein is. De normale
druk op deze toppen heeft dus slechts
een geringe voorwaartsche component, die
niet of nauwelijks grooter is ,dan de
weer-stand daar. Bovendien ontstaan op de
toppen van de schroefbladen wervels, die
in schroeflijnen om de kolom water naar
achteren loopen en die soms een invreten van den steven of de C.P. bladen
10
Een en ander maakt het verklaarbaar, dat men met veel kortere zijvleugels dan de schroefbladen de beste resultaten
he-reikt.
Daarbij komt nog, dat men, om met langere vleugels dezelfde sterkte te heb-ben, het weerstandsmoment aan den voet
vergrooten moet, evenredig met de tweede
macht van de verlenging. Len en ander geeft aanlekling tot grooteren weerstand en nog grootere gewichten en maakt ook de krachten, die op den steven komen, noodeloos grooter. Nu is .dit laatste niet zoo.n gevaarlijk punt, aangezien even-tueele yervorming, voordat die tot breuk
van den steven leidt. allang de gietijzeren
Contrapropellerstukken boven de breuk-grens heeft belast en door de breuk de krachten, die de steven-vervorming
ver-oorzaakten verdwenen zijn. Men heeft
wel in
deze 3
jaar in eenige gevallenbreuk van een Co-ntrapropellervIeugel
ge-constateerd, breuk of beschadiging van den steven echter nooit. Op deze sterkte-kwestie kom ik in dit artikel nog terug. De leidbladen achter de schroef kunnen .dus zonder schade voor de werking een
betrekkelijk kleinen diameter hebben,
vOin de schroef moet de diameter
groo-ter zijn. Daartegenover staat,
dat de
watersnelheid achter de schroef belang-rijk grooter is, zoodat oak de weerstand
van beide
soorten leidschoepen elkaar niet veel ontloopen zal.Op practische gronden zal men dus een keus moeten doen. Een belangrijk punt
hierbij is, dat bij uitvoering volgens
patent Hass, vOor de schroef, deze laatste het water onder een anderen hock
toege-voerd krijgt, dus een kleineren spoed
hebben moet, atthans aan 'den intredenden
kant, zoodat -dus voor de bepaling van de schroefafmetingen geen gebruik kan wor-den gemaakt van de methndes van Frou-de, Taylor of Schaffran. Daartegenover
staat, dat de Wagner-Contrapropeller
geen aparte eischen stelt aan de schroef. In de praktijk blijkt namelijk bet toerental
voor een bepaald vermogen praktisch
hetzelfde te zijn met en zonder Contra-propeller. Wagner zelf gaf in 1911 aan,
dat hetzelfde toerental een jets grooter
vermogen eischte, 'clan zonder
Contra-propeller. Sinds dien is echter in hoofd-zaak de toepassing beperkt tot normale enkelschroefzeeschepen, waar een steven aanwezig was en heeft men den diameter verkleind, zoodat de weerstand thans veel geringer is. Deze weerstand veroorzaakt drukverhooging v66r de Contrapropeller,
dus achter de schroef, waardoor deze
zwaarder .draait. Daartegenover staat, dat
het schip met een bepaald vermogen
snel-ler vaart, dus de schroef kleiner slip heeft
dan zonder Contrapropeller en daardoor
dus lichter draait. Beide factoren werken elkaar dus tegen en het blijkt, clat ze 'bij
de tegenwoordige uitvoering elkaar zoo
goed als geheel opheffen. Men kan dus
voor een schroefontwerp voor een bepaald
vermogen veilig een van bovengenoemtle methodes gebruiken en dient dan alleen de snelheid zonder Contrapropeller 4 a kleiner aan te 'nemen, dan met een Contrapropeller bereikt moet worden. Dit maakt ook, .dat het aanbrengen van een
Contrapropeller achter elke schroef
mo-gelijk is, wanneer deze althans voldoende
plants laat.
Wanneer tegelijk met de
Contrapropeller ook een nieuwe schroef wordt aangebracht, maakt de Star Contra-propeller Ltd. A/S deze laatste met
de-zelfde hooftlafmetingen als dc oude,
wan-neer die althans voldeed, alleen zorgt men door het maken van een rechte achter-zijde, of liever van een achterzijde met
een rechtlijnig rotatieprofiel, zooveel mo-gelijk ruimte te verschaffen aan de Con-trapropeller. In overeenstemming met de
12
naar binnen eenigszins toenemende spoed,
uitgaande van de redeneering, dat een
evenwichtstoestand in den propellerstroom
(constante som van druk- en snelheids-energie) alleen bestaanbaar is, wanneer de rotatiesnelheid van het water naar bin-nen toe zeer sterk toeneemt, zoodat het logisch is, de schroef zoodanig te maken, dat hij op dit roteerende water nog stuw-druk uitoefent, althans niet daarop een remmende werking uitoefent. Deze rede-neering voert dus tot tegenovergestelde uitvoeringen als de door Dr. Kempf van de sleeptank te Hamburg voorgestelde naar binnen toe sterk verminderde spoed,
met het oog op de verschillen in
volg-stroom-snelheden (Werft Reederei Hafen
No. 6, 1924, P.W." 1924, blz. 582).
Dat beide ideeen hun verdedigers hebben
en -dat Zeise veel goede schroeven met
naar binnen toenemende spoed gemaakt heeft, bewijst m.i., dat het alleen noodig
is een juiste gemiddelde spoed aan te
hou-den, dat diverse variaties daarvan betrek-kelijk weinig invloed op het nuttig effect
hebben.
In elk geval heeft men Contrapropellers
achter bestaande schroeven van verschil-lende types met succes aangebracht.
Voor bestaande enkelschroefschepen
met normale steven- en roerconstructie is de Wagner-propeller in de meeste geval-len -dus aangewezen. .Geeft de bestaande schroef daarvoor geen voldoende ruimte, zoodat men tea tot een nieuwe schroef moet overgaan, dan kan men bet aan-brengen van een Hass-propeller overwe-gen. Ook bij nieuwbouw komen beide in
aanmerking.
Anderzijds is bij dubbelschroefschepen
of bij
schepen zonder roersteven, met Flettnerroer b.v., de Hass-propeller v6Or de schroef aangewezen. Van eenContra-propeller
achter de schroef zouden de
,
Fig. 4.
De Wagner Contrapropeller van het.s.s. Norfolk Marti, het eerste
Japansche ichip Met contrapropeller, 9900 ton d.w. De snelheidvan
15 mij1 weid op den offi.cieelen pioeftoclit met 5200 1.P.K. bereikt.
Met een nietiwe schroef (losse bladen). en.dontrapropeller bereikte
1 4
clan zeer zwaar geconstrueerd moeten
worden- en een extra verhoogden weer-stand geven, aangezien ze dan de
rotatie-en stuwdrukmomrotatie-entrotatie-en rotatie-en het eigen
ge-wicht van het geheel zouden moeten op-nemen, die in een normaal
enkelschroef-schip opgenomen worden door de armen die v6Or den roersteven zitten en toch al zeer dik moeten zijn om een behoorlijke geleiding voor het water naar dezen steven
te krijgen. In dit laatste geval is de weer-stand van die armen niet veel grooter dan de weerstand van den steven, wellicht minder, en deze stevenweerstand is al in den 'scheepsweerstand zonder
Contrapro-peller begrepen. De Duitsche
dubbel-schroef torpedoboot waarmede Wagner
proeyen genomen heeft, had een
derge-lijke constructie, waarbij men echter over de moer en de as van de schroef een kap
had aangebracht, die in de
Contrapro-peller gelagerd was en de lagering voor de schroef uitspaarde.
Veel eenvoudiger constructies verkrijgt
men evenwel, wanneer men in zoo'n geval
de leidschoepen v6Or de schroef
aan-brengt. Men kan eventueele asuithouders hiertoe vervormen en nog b.v. een leid-schoep.aanbrengen, of wel bij uitgebouw-de schroefaskokers uitgebouw-de achterzijuitgebouw-de van uitgebouw-de web daarvan als leidschoep inrichten en claarnevens nog een of twee extra leid-vleugels aanbrengen, die dan aan de
bos-sen b.v. gelascht, geschroefd of geklonken
kunnen worden. Het gewicht, en
daar-mede de kosten voor ,een en ander is
natuurlijk belangrijk lager dan bij de uit-voerini v'olgens Dr. Wagner.
Deze uitvoering met schaepen vO6r de schroef zou men de consequentie kunnen
noemen van de proeven van Luke
(Trans-actions Inst. Nay. Arch. 1910) met de
helling van de webs bij dubbelschroef-schepen, waarbij hij ook vond, clat, door
geven tegen de draairichting
van de
schroef in, de beste resultaten werden
bereikt.
Na den aankoop van deze Hass-patenten
heeft de Star Contrapropeller Ltd. A/S eerst gedurende ongeveer een jaar
sleep-proeven te Hamburg gehouden, om in
staat te wezen, den vorm enz. van deze schoepen en schroeven goed te kunnen ontwerpen. Pas sinds kort heeft men or-ders voor deze uitvoeringen aangenomen,
zoodat nu voor 10 a 12 schepen (alien
Duitsche) Hass-Contrapropellers in be-stelling zijn waarbij o.a. de bekende Cap Polonio- is, met 1 7000 P.K. en 3
schroe-ven.
Men ziet, dat toepassing ook bij
bestaan-de schepen met twee of meer schroeven, zonder bezwaar mogelijk is.
De Antonio De'fine (voor
beschrij-ving zie W.R. 1923, blz. 283, verkort in P.W. 1924, blz. 418) is ,00k een van de schepen waarvoor de
Hass-Contrapropel-lers besteld zijn, op grond van
model-proeven.
Hierbij gaven deze proeven met
ver-schillenden vorm en aantal van
leid-schoepen achtereenvolgens besparingen
van ca. 3, 8 en 13%, vergeleken met de
tegenwoordige uitvoering
zonder deze
choepen. Op de eerste reis bleek de snel-heid 0,3 kn. grooter geworden te zijn bij
hetzelfde olieverbruik.
In het algemeen blijkt. de vorm van de
Wagner-propeller bijna steeds goed
ge-troffen te worden, ook zonder sleepproe-ven terwij1 deze voor de Hass-schroesleepproe-ven,
waarbij de vorm van het achterschip en
de daarvan grootendeels afhankelij ken
vcrIgstroom een veel grooteren invloed
hebben, nog steeds noodig zijn, mede om-dat de vorm van de schroef hierop ook
geheel ingericht moet wezen.
Een enkele keer is het bij de
16
de verwachte besparing niet bereikt werd. Het is-mogelijk dat in sommige gevallen
de invloed van den vorm enz. f out geschat
is en de Contrapropeller onjuist gecon-strueerd is. Maar van de 60 schepen zijn het slechts een drietal waarvan de bespa-ring beneden de 10% bleef. Aan den an-deren kant werden ook besparingen boven
de 20% gemeld.
De resultaten van behoorlijk geleide en behoorlijk verwerkte proeftochten hebben
in gunstige gevallen slechts enkele
percen-ten onnauWkeurigheid. Het constateeren
van de besparing op den langen duur is
in het algemeen niet eenvoudig. Behalve de Contrapropeller zijn er vele factpren die op het resultaat invloed hebben. Pas
na vele reizen met verschillenden toestand
van schip en machine, met alle soorten
weer ,en alle soorten kolen en allerhande
personeel kon men hierover eenigszins een
oordeel vellen; zonder clat dit dan .nog een betrouvkaar cijfer voor het percen-tage besparing geeft. Men doet dus ver-standig door alleen te letten op het ge-middelde van de vele gevallen en daarbij de nauwkeurigheid van de meting mede in rekening te brengen. Extreme hooge en zeer geringe besparingscijfers zijn waarschijnlijk grootend eels door
waarne-mingsfouten te verklaren hoewel natuurlijk
de Contrapropeller in het eene geval meer
verbetering zal brengen clan in het andere.
10% tot 15 % schijnt een veilig gemid-. delde voor de besparing te zijn.
Over de bedrijfszekerheid van de Wag-ner-propeller kan de Star Contrapropeller
Ltd., op grond van haar bijna 4-jarige
ervaring met vele schepen goed oordeelen
en men is van opinie
dat de achter deschroef zittende contrapropeller in de
haven of. manoeuvreerende veel vaker
een bescherming voor de schroef is
geble-ken, clan dat cleze de schroef in .gevaar
breekbaarheid van den contrapropeller
zal dezeafbreken wanneer er varende een
blok bout of jets van dien aard tusschen de schroef en de contrapropeller komt, hetgeen een keer waarschijnlijk het geval geweest is, terwijl stilliggende een stoot van achteren het eerst den contrapropeller
treffen zal. Neemt men daarbij in
aanmer-king, dat een averij aan de contrapropel-' ler op de zeeeigenschappen van het schip geen nadeeligen invloed heeft (men merk-te tot dusverre pas bij het clokken als er contrapropellerbladen afgebraken waren), dat averij aan de schroef als regel veel belangrijker is, dan is deze bescherming van de schroef tegen stooten van achteren
als een groat voordeel te beschouwen.
Van trossen in de schroef hebben de vele kleine Noorsche fjorden bootjes die toch
herhaaldelijk in kleine havens komen, niet
meer last gehad dan vroeger zonder con-trapropeller. Het spreekt vanzelf clat in beide gevallen de tros er voorzichtig uit-gewerkt maet worden, maar bijzondere bezwaren werden niet ondervonden.
Resumeerende kan men due constatee-ren, dat beide uitvoeringen op grond van de resultaten er mede bereikt in de
prak-tijk clan wel in de sleeptank, hun
bestaans-recht bewezen hebben,
clat voor .dubbelschroef- en
enkel-schroefschepen zonder roersteven de Hass-propeller in aanmerking komt,
dat daarentegen bij bestaande
enkel-schroefschepen, de Wagner-propeller
meestal het gemakkelijkst aan te brengen is,
dat voor nieuwbouw beide systemen in aanmerking komen en dat dan de extra-kosten betrekkelijk zeer gering zijn,
dat de bedrijfszekerheid van de
Wag-ner-propeller nauwelijks, en van de Hass-propeller in het geheel niet, kleiner is clan van het schip met normale schroef.
18
Nog enkele opmerkingen over de
sterk-te van de normale Wagner-Contra-propeller.
Deze bestaat, zooals de teekening
aan-geeft uit twee holle gietstalen bladen, aan-gelascht vOcir tegen den roersteven, boven
en beneden de as. Het middengedeelte
wordt gevormd door twee gelijke
ver-wisselbare gietijzeren stukken aan S.B.
en B.B., die met schroefbouten op de`
gietstalen vleugels en
aan elkaar
be-vestigd zijn. Inhet midden is er een
soort naaf, of liever in ieder stuk
een halve naaf, die een geleidelijke
voortzetting vormt van de
naaf van .
de schroef. Aan den voorkant
is cleze naaf hol en vormt zoo een rand of busom de moer, achter de schroef. Er moet
dus een ronde moer gebruikt worden, aan te zetten met een sleutel met pen. De
ge-leidelijke overgang tusschen schraef en
Contrapropeller oordeelt men van het
hoogste belang, aangezien de rotatie juist
in het midden verreweg het grootst is en
iedere onregelmatigheid daar stoorend en-schadelijk kan werken. Deze halve naven loopen near achteren door tot den
ach-terkant van den roersteven, en van
de twee of drie bouten, waarmede beidehelf-ten ter hoogte van deze naaf aan elkaar bevestigd worden, gaat een door den
ste-ven. Tusschen steven en
Contrapropeller-naaf wordt een sluitende verbinding
ge-maakt met pasplaten. Voor het gat door
den steven geboord, wordt een
compen-satie gegeven door achter of v6Or den
steven tot dezelfde dikte als den
gat-diameter, laschmateriaal crop aan te
bren-gen.
Voor buigende momenten in
langs-scheepsche richting wordt hierdoor de toestand van den steven dus nog boven
de oorspronkelijke versterkt.
De verticale gedeelten van deze giet-ijzeren middenstukken vormen een
ver-lenging van de gietstalen vleugels tot aan de naaf.
Aan deze naaf zijn verder de zijvleugels
bevestigd, aan elken kant twee, die dus maken, dat de geheele Contrapropeller den vorm van een zespuntige ster heeft. Vandaar de naam Star Contrapropeller Ltd. De hoeken tusschen alle punten van de ster zijn 600, voor zoover men defini-eeren kan, wat bij deze vleugels als de tusschenhoeken beschouwd moeten
wor-den.
Men heeft we! Contrapropellers met een
ander aantal vleugels uitgevoerd, maar stuit bij een uitvoering met 4 vleugels (2 horizontale aan de naaf bevestigd) op het bezwaar, dat deze dan bij een stampend schip de voile kracht van het water haaks op hun oppervlak zouden moeten kunnen
opnemen.
De hierdoor veroorzaakte buigende
momenten zijn heel groot en niet wel door
berekening te vinden. Door de scheeve stand van de zijvleugels bij de
standaard-uitvoering worden deze momenten althans
met 25 c,'70 verkleind. Verder is bij deze 6-bladige uitvoering de bevestiging van beide helften in het midden zeer eenvou-dig uitvoerbaar en heeft men gelegenheid daarvoor zware bouten te bezigen.
Aangenomen dat 4 vleugels in staat zouden zijn de rotatie geheel op te heffen, wat niet onwaarschijnlijk is, gelet op de
onsamendrukbaarheid van het water,
waardoor niet alleen het water vlak bij de schoepen wordt beinvloed, dan zou deze constructie het voordeel hebben van minder wrijving en minder gewicht. Van-daar, dat men ,00k in deze richting
proe-ven neemt. Echter
staat als nadeel er
tegenover de grootere weerstand die de noodzakelijk zwaardere zijvleugel voor dezelfde lengte zou veroorzaken. Het is zeer wel mogelijk, clat, wanneer proeven aantoonen, dat nog kleinere diameter clan
20
thans gebruikelijk (en clus ook kleinere dikte en weerstand aan den voet) zonder
bezwaar toelaatbaar is, ook de kwestie
van het aantal bladen weer actueel wordt.
Het een en ander wacht op de proefnemin-gen met de nieuwe meetinrichting voor de
grootere schroeven.*)
De zijvleugels loopen achter natuurlijk
weer dun uit, hebben
dus eensikkel-vormige doorsnede.
ledere vleugel leidt nu het water naar
achteren en ontvangt daarbij van het
water een druk in voorwaartsche en
rotee-rende richting.
Behalve deze roteerende kracht, treden
er bij het stampend schip nog meer
krach-ten loodrecht op de zijvleugels op. Het
spreekt, dat de opwaartsche reactie van het water bij het mar beneden gaan van het achterschip veel grooter is,
dan de
neerwaartsche bij een rijzend achterschip, aangezien het water dan mee omhoogge-nomen kan worden. Dit maakt dus, dat
de onderste bladen aan veel hoogere be-lasting onderworpen worden, dan de bo-venste. Nu is de rotatiedruk op de bladen
bij een normale rechtsche schroef aan
B.B. naar boven gericht en aan S.B. naar beneden. Het blijkt dus, dal het B.B. on-derblad, waar rotatie- en stampkrachten elkaar versterken, in de slechtste conditie is. Nu zijn deze rotatie-krachten min of
meer uit
te rekenen, de stampkrachten echter nauwelijks, zoodat de .eerste uit-voeringen in zekeren zin proefnemingen waren. De ervaring met deContrapropel-lers van de Duitsche torpedoboot gaf
aanleiding,
met deze schatting van de
stampkrachten voorzichtig te zijn. Toen na anderhalf jaar in e- en viertal gevallen
*) Dit heeft inmiddels tot bevredigende
resul-taten geleid, zoodat er reeds voor enkeleschepen
contrapropellers met 4 bladen, dus in
kruis-vorm, in bewerking zijn. De diameter is hierbij
werkelijk breuk van het bakboord-onder-blad geconstateerd moest worden, heeft
men het profiel aan den voet jets
ver-zwaard en de afrondingen vergroot. Deze verandering viel ongeveer samen met de vermindering van den diameter van 80 a 70% op 70 a 60 % van de schroefmiddel-lijn. Ook dit gaf een vermindering van de optredende spanning, zoodat men sinds-dien dan ook geen last meer van breuk gehad heeft, althans wanneer de reederij
zich aan de toegezonden teekeningen heeft
gehouden. In een enkel opzichzelf .staand
geval is de reederij hiervan afgeweken
zonder overleg met, of liever buiten weten
van de verantwoordelijke constructeurs, en werd een Contrapropeller gemaakt, op
grond van
zelf gewijzigde, verouderde teekeningen. Afgezien er van, dat dezewijzigingen
(grootere diameter van de
zijvleugels en jets zwaardere doorsnede) waarschijnlijk geen gunstigen invloed op ' het nuttig effect hadden, bleek het ook eert verzwakking te zijn 'en op de eerste reis zijn beide B.B. bladen afgebroken. De spanning terplaatse van de breuk is ongeveer 70% hooger geweest .dan de normale, een breuk onder dergelijke om-standigheden is dan ook geen wonder en
kan alleen aan de reederij verweten
wor-den.
Men maakt de zijvleugels van gietijzer,
om er *zeker van te iijn dat, wanneer er jets tusschen schroef en Contrapropeller raakt deze het eerst breekt. Deze
voor-zorgsmaatregel is werkelijk een keer
noo-dig gebleken; bij
het dokken van het
schip in kwestie mankeerden twee bladen van de Contrapropeller en de machinist herinnerde zich, dat op zee de machine
even gestopt had, waarop toen verder
geen acht geslagen was, aangezien er geen
verdere stoornissen optraden. De schroef was zelf onbeschadigd, maar liet zien, dat
22
de stuureigenschappen van het schip had dit onsymmetrisch zijn geen nadeeligen
invloed gehad.
Algemeen blijkt tusschen haakjes het
sturen beter en sneller te gaan en naar
beide zijden op dezelfde wijze, zoodat
men niet meer bet bezwaar heeft, dat het
schip met een rechtsche schroef in
de vaart steeds jets naar S.B. uitwijken wilen over B.B.
een grootere draakirkeleRWAVC/f 70100 101 01170 =MIZis= Er31/1-7L-'3/1 ZEIBEILa MC 8808 01488 Fig. 6.
Deze diagrammen geven de koerslijnee,aan,
ge-registreerd gedurende een half uur, van thet
Amerikaansche s.s. Norfolk" reap. voor en na
den inbouw van de contrapropeller. Zij spreken voor zichzelf.
heeft als over S.B. Dit komt, omdat met een Contrapropeller het water evenwijdig aan het roer naar adhteren stroomt. Ook
is het gemakkelijker, bet schip op den
koers te houden. In een geval heeft men
de ,koersafwijkingen geregistreerd en
claar-bij veel minder en veel geringere schom-melingen geconstateerd, na het aanbren-gen van de Contrapropeller. Echter
spe-len hierbij persoonlijke factoren natuurlijk
een groote rol.
Bij de tegen.woordige uitvoering blij ken ,dus de zijvleugels de optredende krachten
te kunnen weerstaan. Zij brengen deze over op de naaf en oefenen claarbij op
de geheele Contrapropeller een
draai-moment uit. Dit draaidraai-moment brengt .dus op de bevestigingsplaatsen van de mid-denstukken met de gietstalen hoofdvleu-gels oplegreacties te weeg.
Deze oplegreacties oefenen op den ver-ticalen arm van de eene middenstukhelft
dus een buigend moment uit, dat de
groot-ste waarde bereikt ter plaatse van de eer-ste rij boutgaten, die de beide hell ten met elkander verbinden. Daar ter plaatse is dus in verband met de toe te laten span-ning, een bepaald weerstandsmoment
ver-eischt. Hieruit volgt,
dat wanneer de
lengte van deze doorsnclee beperkt is, dit is dus de breedte van den hoofdvleugel van de Contrapropeller, ,deze hoofdvleu-gel een minimum dikte krijgt. Wanneer
dus -voor een Contrapropeller weinig
plaats is achter dc schroef, wordt daar-door de schoepvorm erg gedrongen, n.!.
verkort en bovendien verzwaard. Het
spreekt vanzelf, dat hiermede dus vrij spoedig een practische grens bereikt is en
men dus aan een bepaalde minimum
breedte van den Contrapropeller-hoofd-vleugel gebonden is. Aan dc zijContrapropeller-hoofd-vleugels
kan men vaak nog wel een behoorlijk
pro-fiel ,geven, desnoods door ze achter den achtersteven te laten uitsteken, dat is ale
regel
niet het
critieke punt bij decon-structie.
Vlak boven en onder de naaf is het
buigend moment in den hoofdvleugel na-tuurlijk grooter als verder van de as bij de boutgaten, maar het profiel, nu van beide helften tezamen, is daar, zelfs met uitsparingen veel sterker, .dan het halve
24
Bij ,deze berekeningen wordt aangeno-men, dat de Contrapropeller-naaf geen moment op het midden van den steven overbrengt, dat dus de verticale armen het geheele draaimoment moeten over-brengen. De berekening is tius hoogstens aan den veiligen kant, hoewel wel mini-maal zijn zal, wat de bevestiging van deze naaf, met een bout en pasplaten aan den steven, tot de sterkte, niet de stijfheid, van het geheelbijdraagt.
Bij het doorrekenen van de
weerstands-momenten van de verschillende
door-sneden blijkt in de zijvleugels, waar onder
invloed van het stampen de buigende
momenten in beide richtingen kunnen
op-treden, de neutrale
as ongeveer in hetmidden te liggen, terwiji op de gevaartijke
doorsnede van den 'hoofdvleugel, waar
het buigend moment slechts in een richting
optreedt, de neutrale vezel aan de trek-zijde ligt, zoodat de gevaarlijke trekspan-ning slechts ,ongeveer de helft is van de optredende drukspanning.
Uit een en ander volgt, clat de .oplos-sing, die men in Noorwegen als standaard uitvoeringswijze heeft ingevoerd,
inder-claad ook constructief een gelukkige greep geweest is.
Trouwens, dat men nog steeds in bijna
alle gevallen naar dit schema te werk gaat,
bewijst al het weldoordachte van deze uitvoering, die bij critische beschouwing steeds nog blijkt te winnen.
ZLIAA I T EL R L ASSCHEN [LIMA. LASSCHEN I,ACHTCRAANZIC t -.__STuKLUST. A SESTAANOE OF N IE UWE a 140ER C BO V N HOOFOVLEUSEL 0 SEMEN HIODENST S rn
GERUNCE BOUTIN ONDOILEGRO1
PASPL ATE ti
OOPMOE RE N
VERSTERKINO: -VAN. - .LASCHNATERIAAL
TOTAAL °iv:4CH T. C ON TR APROPELLER
Verslag van de vergelijkende proef
vaarten,
zonder en met
Contra-propeller, met de sleepboot Hunze"
van de N.V. Stoomsleepdienst v.h.
v. P. Smit Jr.
Deze proefvaarten zijn gehouden op 27 en 30 Januari j.l. Op 28 en 29 Januari is
de contrapropeller op de werf van P.
Smit Jr. aangebracht en daar ook
ver-vaardigd. Deze contrapropeller is in zooverre van afwijkende constructie, .dat
de hoofdvleugels, tot aan de konische
naaf uit .plaat vervaardigd zijn en wel wit twee stukken voor aan elkaar gelascht, en eveneens door lasschen achter aan den steven en aan de naaf bevestigd. De vier zijvleugels bestaan uit een enkele plaat, eveneens aan de naaf gelascht. Deze con-structie is gekozen omdat bij de normale uitvoering de verbinding van de
gietijze-ren en gietstalen stukken een veel grootere
dikte zou eiscben dan die van den steven zelf, en het geheel dus zoo ,een ongunsti-gen vorm zoulkrijongunsti-gen. Bovendien is even-tueele reparatie, die mogelijk in het
sleep-bedrijf eerder zal optreden .dan in de
zeevaart, zoo veel eenvoudiger
uitvoer-baar.
De verrichte waarnemingen hebben
betrekking op twee beproevingen, n.l.
sleepende met een bepaalden lichter, beide dagen dezelfde, en trekkende aan
een vast punt, een z.g. paalproef.
Orndat bij deze laatste ,proeven de
snelheid gelijk aan 0 is, .heeft men slechts met twee variabelen, trekkracht en ver-mogen, te maken en eenvoudigheidshalve ,moge de bepaling van de resultaten, bij
deze paalproef bereikt, voorop gaan. De waarnerningen gaven de volgende cijfers:
27 Januari zonder Contrapropeller. A
vol verm. gered. verm. halve kr.
omw. /min. 168 156.5 132
I.P.K. 136.5 107.2 61.9
Trekkr. in Kg 2675 2025 1350
30 Januari met Contrapropeller.
vol verm gered. verm.
omw./min. 1.65 148
I.P.K. 135 90.5
Trekkr. in Kg 2750 2025
De waarnemingen van Y gaven dus
een jets geringer vermogen en een jets grootere trekkracht dan A. Z gaf precies
dezelfde trekkracht ale
B, maar
15 %minder vermogen.
Om nu het juiste verschil, dus de be-sparing, te kunnen uitmaken, worden in een grafische voorstelling de punten A, B en C en ook Y en Z door een vloeiende kromme verbonden.
Men kan claarbij horizontaal de
trekkracht en vertikaal de bijbehoorende
P.K. uitzetten. De zoo gevonden lijnen
zeggen echter niet veel en daarom is op
de basis van de trekkracht niet P.K.,
maar de trekkracht per
dus een soort rendementscijfer, uitgezet. Aan de zoo gevonden krommen heeft men meer houvast, want over de nu ontstane lijnenvalt wel iets te zeggen. Het blijkt namelijk
uit allerlei proeven op dit gebied, .dat met toenemende belasting de verhouding
Trekkracht Paardekracht
steeds kleiner wordt, m.a.w. -dat de laatste
kilo's trek, evenals dc laatste halve mijI
snelheid bij een vrijvarend schip, gaan
27
Dr. K. Schaffran, van de Sleeptank te Berlijn, geeft aan in zijn Systematische Propeller-versuche-, dat bedoelde krom-me ongeveer een ,hyperhool is, wanneer men in pleats van de trekkracht den wor-tel uit de trekkracht als basis neemt, waar-door overigens aan het karakter van de kromme niets veranderd wordt. Om met de door hem gepubliceerde gegevens
ge-makkelijk te kunnen vergelijken, is fig. 1
ook zoodanig ingericht. Kromme s is
over-genomen van Schaffran en wel van een
schroef met spoed/diam. = 1
en'Wad-opp. = 60% van den cirkel. Dit klopt
ten naastebij met de maten van de schroef van de Hunze-. De laatste is echter een
4 hladschroef, die van Schaffran over-genomen (Serie A) 3 blad. De vorm van de Serie B4 van Schaffran (4 bladschroe-ven) is evenwel elliptisch en die van Serie
A .komt meer met de schroef van de
Hunze" overeen en is daarom gebruikt. Kromme s geeft. echter stuwdruk van
AatK .totttle 9LCEPBOOT OCT 27 COZIMMER EN 30 murizu PAALPROEf-FIGLILIR P 51117 CONTRAPROPELLER JANUAR! 192.5 . 1 f
1
Nit
.qlog
libillilis
toKS/PiTCCMIII3CM 111/REPLI J. OUIKER 91.105173 30 '2 13331/3004133
.
-DeriAunt ,,, ..te....3....k I.. KA, an Kc boa K4 itop Kr, a Kc.
V"'777 .10i...90.10.4..I'S . lbs 11'. '
de schroef,
gedeeld door as P.K. Om
vergelijkbare waarden te hebben, werd een .kromme t getrokken, die betrekking heeft op treklcracht en indicateur P.K.
onder aanname,
dat van den totalen
stuwdruk steeds 20% verloren gaat, door-clat de schroef aan de scheepshuid zuigt, ,hetgeen dus in mindering komt van den stuwdruk, die op het kraagiblok
uitge-oefend wordt. Stuwdruk Zuiging
Trekkracht (wind en stroom kunnen ook invloed gehad hebben en deze vergelij-king onvolledig maken; door dwars op den wind en op de rivier te trekken, met laag water, is getracht, zooveel 'mogelijk
den invloed daarvan klein te houden).
Verder is aangenomen een rendement
van de machine ( asleiding) van 85%
voor alle vermogens. Wellicht moet dit
machinerendement met toenemende ren, d.w.z. toenemend vermogen en toe-nemende trekkracht stijgen, waardoor de
kromme t dus jets vlakker zou moeten
loopen.
Uit de ingeteekende punten A, B, C, Y en Z blijkt:
1e. dat de schroef van de Hunze- veel gunstiger is dan de door Schaffran onder-zochte (ho-eyed l % is niet uit te maken, want de verschillen tusschen kromme s
en t zijn maar aannamen, hoewel rue
onwaarschijnlijk,
en hebben slechts de
bedoeling, een idee te geven).
2e.
dat de door Y en Z getrokken
kromme hetzelfde .karakter heeft als t. 3e. dat eveneens door B en C een
der-gelijke kromme te
trekken is, die dan praktisch evenwij dig loopt aan YZ.4e. dat clan A geheel buiten deze
krom-me BC valt, ja, dat A hooger
ligt dan B, hetgeen dus zou beteekenen, dat met toenemend vermogen de sleepboot hoe langer hoe economischer werkt en per P.K. steeds meer trekkracht ontwikkelt.29
alle reden, de gegevens van punt A nog-eens sceptisch te beschouwen.
A is het eerst gemeten, en wel ongeveer
met laagwater. Er
is zooveel mogelijk dwars op de rivier en dwars op den wind getrokken, maar de mogelijkheid bestaat, dat A jets meer door de eb beinvloed is .clan de daarna opgemeten punten B en C. Echter kan hieruit toch niet het groote verschil verklaard worden en, daar ookin de andere metingen van A: toeren,
manometerstanden, oppervlak van de dia-grammen, geen tegenstrijdigheden
voor-komen, is het toch niet geoorloofd om
waarneming A geheel buiten beschouwing
te laten en BC als kromme zonder Con-trapropeller aan te nemen. Het is echter wel zaak om de richting van de lijn BC
aan te houden, aangezien deze
waarschijn-lijk wel juist is wegens de overeenstern-ming met lijn YZ en met de kromme s en t van Schaffran. In ieder geval kan de
kromme CBA geen ,tijgende tendens
hebben.
Trekt men cius C1-131--Al ongeveer parallel aan CB en wel zoo, dat de ge-middelde hoogte van de 3 punten even
groot den kan men aannemen, dat
dit de :beste benadering is van de kromme
voor de paalproef zonder Contrapropeller. Kromme YZ geeft geen aanleiding tot
correcties.
Men krijgt dan als resultaat: Ie. zonder Contrapropeller.
voor 2700 Kg. Trek:
18.1 Kg./I.P.K. dus 149 I.P.K.
voor 2025 Kg. Trek:
19.6 Kg./I.P.K. dus 103.5 I.P.K. 2e. met Contrapropeller.
voor 2700 Kg. Trek:
20.5 Kg./I.P.K. dus 132 I.P.K.
voor 2025 Kg. Trek:
22.4 Kg./I.P.K. dus 90.5 I.P.K. (zooals ook gemeten).
,Dit geeft bij 2700 Kg. Trek een bespa-ring van 11.4 % van het vermogen, en bij 2025 Kg. Trek een besparing van 12.6%
van het vermogen, gemiddeld dus bij de
paalproef 12% besparing. Zie onderstaande figuur.
Bij de andere sleepproeven is de zaak niet zoo eenvoudig, doordat er veel meer variabelen zijn en tot meerdere
duidelijk-heid zal eerst de motiveering volgen
waarom de proeven zoo ingericht .zijn,
,gevolgd door de opgedane ervaringen. Beide dagen werd den zelfden lichter, in den zelfden toestand gesleept. Daarbij
moest dus met contrapropeller dezelfde
IRK. 150 $
r
0r
e. cc a. In L., mSLEEPBOOT HUNZE" P SMIT
PAALPREF
MET CM zortnER EEINTRAPROPELLER
27 EN .30 1.14111.1ARI 1925 Jr 140 FIGUIJR a 130 e 4'
J
n 120 14i
4 + ..3' 0 (10 . 12 sesftinnu 0 4 a. 100 10 49 90 . 8 *./
4 806 , .t../ 70 4 / , / . SO 2 // TEEMIll SEM BUREAU J. DARKER
313 .SGRAL/ENIIAGE
50
' li:JIISTR
31
snelheid en dus dezelfde trekkracht be-reikt worden met minder I.P.K.
Nu is het niet eenvoudig de machine zoo af te stellen dat precies dezelfde
snel-heid en trekkracht geleverd worth en
daarom weld zoowel met de machine in den zelfden stand, als met de machine op ca. 20 % minder I.P.K. ingesteld, geme-ten. Tusschengelegen woorden kan men dan door strooken vinden.
Men had ook den tweeden keer een
zwaarderen lichter kunnen kiezen, zoodat met contrapropeller daarbij ten naaste bij dezelfde snelheid bereikt werd met het-zelfde vermogen als tevoren. Dan uitte zich het percentage besparing in I.P.K. in een evengroot percentage vermeerdering
van trekkracht, maar dan was het een
absolute eisch
dat de snelheid
uiterstnauwkeurig gemeten werd, hetgeen prak-tisch te veel bezwaren meebrengen zou, terwij1 het een toeval zou wezen als men werkelijk den lichter trof die juist het voorloopig onbekende
besparingspercen-tage grooter weerstand had. Om deze
redenen werd vastgehouden aan het slee-pen van denzelfden lichter. Hierbij uitte zich clan de vergrooting van het nuttig
effekt bij het zelfde vermogen in een
grootere trekkracht en in de daarmede samengaande grootere snelheid.
Aannemende dat de Paardekrachten evenredig zijn met de derde macht van de
snelheid, zal van het totale percentage besparing, dat is dus de vergrooting van het rendement bij dezelfde I.P.K., onge-veer I overeenkomen met de
snelheids-vermeerdering en met de
weerstaadver-grooting.
(Doord.at de eigen weerstand van de sleepboot wellicht in verhouding sneller stijgt met toenemende snelheid dan de
weerstand van den lichter, zal de
trek-kracht wellicht niet geheel met van het
Het is
dus aangewezen de geleverde trekkracht als maat voor de prestatie te gebruiken en niet de bereikte snelheid. Zelfs met dezelfde betrouwbaarheid van de metingen is de nauwkeurigheid in heteerste
geval ongeveer twee maal zoo
groot. Bovendien gaf het practisch te veel bezwaren om deze metingen op stilstaand water uit te voeren. Op binnenwater zoo-wel als in een van de groote havens was de kans om een bepaald traject, waarvan begin en einde nauwkeurig vaststonden, zonder stoornis te kunnen afleggen heel
gering. Daarvoor is
de scheepvaart te
druk en een en ander was clan hoogstens op twee Zondagen misschien uitvoerbaar
gebleken.
Zoodra men echter den weerstand als maat voor het nuttig arbeidsvermogen neemt vervalt de zware eisch dat een be-paald stuk weg met behoud van koers en
snelheid ,een- of meermalen afgelegd moet
worden. Wanneer men de trekkracht meet op een oogenblik dat de sleep met con-stante snelheid rechtuit vaart, dus niet pas een bocht .gemaakt heeft ten koste van eenige snelheid, en ook de lichter eenigen tijd recht achter de sleepboot ligt en niet veel roer vraagt, dan kan deze meting en de gelijktijdige meting van het machine-vermogen in een paar minuten afegloopen
zijn waarna men weer bochten kan maken,
kan uitwijken, vaart kan verminderen, enz. Men kan meestal wel zien aankomen of men een paar minuten rechtuit loopen kan zonder stoornis en meer worth niet
verlangd.
Beneden Rotterdam was de mogelijk-heid niet uitgesloten dat het weer en de toestand van het water op de beide dagen
aanmerkelijk verschillen zou. Bovenwaarts
heeft een verschil in windkracht in veel mindere mate invloed op den toestand van het water. Met het oog op het verkeer werd derhalve de Lek voor deze metingen
33
gekozen. De stroom die daar staat ,bleef dan in zooverre een bezwaar dat met en tegen stroom een verschil in trekkracht te verwachen was, hoofdzakelijk tengevolge van het verschil in stroomsnelheid aan de oppervlakte en op zekere ,diepte. Ook de bij ieder toerental behoorende gemiddel-de druk zou daardoor met en tegen stroom
kunnen verschillen.
Men kon derhalve het kenteren van de stroom voor de metingen afwachten, maar _clan was het een eisch dat men op beide dagen Met het kenteren van 'het tij juist op dezelfde plaats wezen zou, terwijl de' beschikbare tijd dan wellicht ook te kort
zou zijn.
Besloten werd echter am met het begin
van de eb naar boven te stoomen, na zeke-i
ren tijd om te keeren, om ongeveer met het eind van de eb weer terug te zijn, der-,
halve eerst tegen en dan met het tij
te varen. Van de opgemeten waarden kon: dan het gemiddelde genomen worden ;I door bij den tweeden proeftocht hetzelfde tij af te wachten, .dus n X 50 minuteni later te vertrekken, kon de invloed van' mogelijke fouten nag belangrijk vermin-, derd worden. Verschil in wind en water: en in waterstand .kon dus nu nog als bronvan verschil optreden, benevens moge-'
lijke onvoorziene omstandigheden. Besloten werd de trekkracht te meten zoowel met den dynamometer als volgens
de ,,i:iethode ,gepubliceerd door Dr. 0. Kempf, den directeur van de .Hamburgeri Sleeptank, in Werft, Reederei, Hafen '24, No. 9 en overgenomen in P.W.- 1924, No. 29, ,blz: 524.
Volgens ,deze method e plaatst men een gewone bascule, overbrenging 1 op 10, op
het achterschip, zet daarop paaltjes van verschillende lengte die den tros daar on, dersteunen en weegt deze oplegdrukken. Uit het verschil in lengte van de paaltjes en het verschil in den oplegdruk die door
wegen bepaald wordt, vindt men. iloetrek-' eenvoudig de trekkracht.. Dat de doorhanging hierbij verwaarlOosd, wordt
isi aleChts schijnbaar, verwaarloosd *omit
slech ts het Verschil in doorhangen
overpen
hoog en :een laag paaltje, en: de
trim-verandering die de sleepboot door de:
hOogere oplegging krijgt. Beiden veroor-zaken een ,betrekkelijk kleine fout,
trim-verandering seheelt 1 70. Boyendien ache--len beide fa.ctoren met en zonder
contra-pfopeller naar den zelfden kant, zoodat in dit geval .dit negeeren ;eel. zeker
rnOtiveerd was. Wel is crop gelet dat,er.
niet Keen en, weer gelo open werd in
langs-sicheePsche richting tusschen de .weging met een kort en met een lang
'paaltje.-HBehalve de trekkracht werd ook de
snelheid nog zoo goed m:Ogelijk
35
geen zin aangezien men .dan eenige malen
heen en weer varen moest over den zelf-den afstand, om de stroomsnelheid uit de meting te kunnen elimineeren, en
aange-zien het clan waarschijnlijk te veel verschil
maken zou of men mid-den in of dichter bij den oever voer.
Ergo moest de snelheid rechtstreeks ten opzichte van het water .gemeten worden.
Dit werd gedaan door het te waterwerpen
van .drijvers vanaf de sleepboot, waarvan het tijdsverloop waarop deze twee punten op den lichter passeerden, werd gemeten. Meten met de handlog stond ook op het
program, door een misverstand kwam
men echter met een patentlog opdagen,
die voor het maken van moment
opna-men- ongeschikt was.
Verder is nog gepoogd, de snelheid te
meten met een door het water aangedre-ven schroefje, eigendom van de Techni-sche Hoogeschool te Delft, waarvan de
omwentelingen electrisch werden gemeten
en waarvan het verband tusschen toeren en snelheid geijkt was. Dit voor den voor-steven te bevestigen dorfden we met om
het manoeuvreeren dat noodig was .om
den lichter op te pikken en een andere Opstelling voldeed ook niet. Bovendien bleek het te riskant, om een dergelijk fijn instrument bloot te stellen aan het drij-vende vuil op de rivier.
Het meten van den tijd, die de flesschen
noodig hadden, ern de 74 m van de lich-terlengte te passeeren, was op zich zelf voldoende nauwkeurig te doen. Twee waarnemers, voor en achter op den lich-ter, keken juist dwars over een lijn van
het schip, staken een vlag op tegen .dat de flesch naderde en sloegen die neer op
het oogenblik van ,passeeren. Dit werd
vanaf den lichter met een stophorloge
op-genomen, controle wees uit, dat de hierbij
optredende waarnemingsfouten zeer klein waren.
De flesschen waren zoowat anderhalf maal de scheepsbreedte van den .lichter
verwijderd, de invloed van den
volg-stroom zal dus waarschijnlijk klein ge-weest zijn. Wel was de snelheid van het water aan de oppervlakte natuurlijk niet de gemiddelde snelheid, en tweernaal de
scheepsbreedte buiten 'het midden van den
sleep kan de watersnelheid ook wel
ver-schillend geweest zijn, vooral bij bochten.
Deze snelheidsmeting was in zekeren zin een contrOle op de trekkrachtmeting, immers behoort bij een bepaalde snelheid
van den lichter een bepaald.e weerstantl,
dus trekkracht, onverschillig of deze nu door een sleepboot met of zonder
contra-propeller geleverd worclt, althans wanneer
men de troslengte niet te kort maakt. Het is nl. mogelijk dat de roteerende
water-straal van een normale schroef niet zoo ver
achterwaarts merkbaar is als de krachtiger rechtlijnige stroom die de contrapropeller geven moet. Bij de gebruikte troslengte
van 83 M. (beide dagen
dezelfde) zal deze invloed wel niet merkbaar geweest zij n.Helaas werkten de omstandigheden niet mede tot het doen slagen van deze metingen. Daar het weer in de
tusschen-dagen geheel veranderde, was het
na-streven van zooveel mogelijk dezelfde
conditien illusorisch.
De verschillen waren:
.27 Januari: helder weer met een oostelij-ken wind; windkracht 3, later 2.
30 Januari: buiig weer met een langzamer-hand aanwakkerenden westelijken wind;
windkracht 4, later 6 (volgens opgave Meteorologisch Instituut te Rotterdam) Dit veroorzaakte:
27 Januari: betrekkelijk vlak water. 30 Januari: tamelijk woelig water.
Vercler was volgens opgave van den
Waterstaat :
27 Januari: de waterstand den geheelen dag beneden het gemiddelde.
57
30 Januari: vrij hoog door de westelijke stormen van de voorafgaande dagen.
Verschil gemiddeld ruim 1 M. (Zie
figuur 3).
In hoeverre deze hoogere waterstand
ook grootere of kleinere ebsnelheden
ver-oorzaakte, is onzeker.
Automatisch 'het gemiddelde bepalen van de waarnemingen en iriterpoleerende,
als boven aangegeven, vindt men, dat
met Contrapropeller dezelfde snelheid
bereikt werd met ongeveer geringer
vermogen, en dezelfde trekkracht
gele-verd werd met ongeveer
geringervermogen. (Zie figuur 4).
-.4 rn ui
I
II
II
I
I
I
1
SLCEPSOOT HUN ZE " P 51111 Jr5LEEPPREF
MET EN ZOIIIIER EENTRAPROPELLER
27 EN 30 JANLJARI 1925 FIGLJUR 3 11v.m. 2 1ttm. ta 20 JAN. MT COMTAAPROPCLLCA 2 1AS ..._...s.iwn9v..rn. "4-- -1-0 10 11 11.30 IRWIERSTANISEM
27 WAN =ROCA COM LLLLLLLLLL
-n.m.
11.50
1230-1wrn
L.01-0Er15 OPSAL/E LUATERSTAAT
PEILING 1923
tral-an
...Finn' rtliNkii46°1
RIIAE"---Eri 1 TEcHrilsrm BUREAU i.l. =MEW
RON5TA.20 'ACRAUCMNROC
RIMPEM 5TREEFKERH scnaonit
Onder gelijke omstandigheden had de lichter vcior dezelfde snelheid op beide dagen denzelfden weerstand gehad, dus dezelfde trekkracht verlangd; had clus op beide wijzen een gelijk percentage gevon-den moeten worgevon-den.
Nu de omstandigheden op .beide dagen lang niet overeenkwamen, is ,dit geringe verschil niet te verwonderen.
Een andere waarneming is hiermede
echter niet zoo gemakkelijk te vereenigen.
De metingen zijn den tweeclen deg
begonnen ca. 200 M. hoogerop 'dan den eersten dag en 2 uur later. Er is gekeerd
ca. 2 uur later dan
den eersten clag enca. 2 K.M. hoogerop. Afvarende werd
de peilschaal tegenover Slikkerveer 2 uur 5 minuten later dan den eersten dag
be-reikt. Op het traject van 2 X 15 K.M.
geeft deze grootere afgelegde weg een verschil in snelheid van ca. 10%,
reke-fling houdende met de 200 M. en de 5
minuten verschil, en aannemende, dat het
iPIS iPN ISO .. - --- Otto -cm ... 150
E.
1 45 : 45SLEEPOSoT HUN E" P SMrr
f
SLEEF'PROEF
MET EN ZOMINER E NTRAPROPELLER 77 EN ao JANUAI5 I92$ FIGUUR 4 140 4, e , 4,
'
. Pr A1
35TECIVIISCH fill/RE4U a ".511INER
30 RUMWR20 ,GRAVENMAZIC
131
39
draaien den tweeden dag een paar
minu-ten sneller ging.
Deze 10% grootere snelheid komt in het geheel. niet tot uiting in de verrichte snelheidsmetingen onderweg, die aange-ven, dat de gemiddelde snelheid beide
dagen practisch hetzelf de geweest is,
doordat den tweeden dag de helft
vanden tijd met gereduceerd vermogen
ge-varen is.
Om deze 10 % te verklaren, moet men
aannemen, dat beide dagen een geheel verschillend verloop van de stroomsnel-heden opgetreden is, met name, dat den eersten dag de tegenwerkende begin-eb veel starker en de meewerkende na-eb veel zwakker geweest is dan den tweeden dag. Echter scheelclen de uren van hoog-en laagwater te Krimphoog-en, Streefkerk hoog-en
Schoonhoven op beide dagen volgens
op-gave van den Waterstaat gemiddeld juist twee uur, hetgeen dus precies
overeen-komt met het tijdsverschil waarmee op
beide dagen de proeftochten gehouden
zijn. Dus is het niet zeer waarschijnlijk
dat op .beide dagen het tij zoo'n geheel verschillend verloop had.
Een andere verklaring is de grootere
diepte, die voor dezelfde snelheid den
tweeden dag minder weerstand
veroor-zaakt zal hebben, ,dus dezelfde trekkracht pas bij grootere snelheid deed bereiken. De verrichte trekkracht-meting kan dan wel juist geweest zijn, de snelheidsmeting is clan eater niet zuiver geweest en door wind en golven of andere factoren bein-vloed. De laatste waarnemingen bij de grootste windsne1heid leverden ook, met elkander en met de trekkracht van het
oogenblik vergeleken, geen rationeele uit-komsten.
Waarschijnlijk is dit verschil van 10% in de uitkornsten van beide metingen wel aan beide.opgenoemde factoren te wijten; hoe groot ieders aandeel is, valt niet ge-makkelijk uit te maken.
De tweede factor brengt mee, ,clat de Contrapropeller meer .gespaard heeft dan de metingen op het eerste gezicht aange-yen, want terwijl de diepgaande lichter
met hoog water bij een hoogere snelheid
pas weer denzelfden
eerstand krijgt,
ondervindt de kleinere, scherpere en min-der diepgaande sleepboot niet dien
gun-stigen invloed van de waterdiepte en heeft wel degelijk bij een grootere snelheid een
grooteren weerstand, die een deel van den
stuwdrirk van de schroef vraagt. De
be-sparing is dan in werkelijkheid grooter
geweest clan de metingen aangeven.
De meting van de trekkracht volgens de methode Kempf is in de praktijk niet bevallen. Het was .bezwaarlijk te consta-teeren of de trekkracht ook jets veranderd was tusschen twee afmetingen van den oplegdruk, .welk constateeren in dit geval
met den dynometer gebeurde. ,Maar ook
indien oogenblikken van dezelfde trek-racht werden afgewacht, was de
opleg-druk nooit nauwkeuriger dan op 1
a 2
ons op bet gewichtschaaltje af te wegen,
dus hoogitens op
1 Kg. nauwkeurig.Waarschijnlijk hebben kleine trimveran-deringen door wind- of .golfstootjes bier-op invloed gehad, en ook de trillingen en de extra weerstand, die deze stootjes te
weeg brachten. Ook de
dynamometer-naald schommelde soms sterk, zoodat een gemiddelde stand door een poosje oplet-tend waamemen geschat moest worden. Dat de weegmethode dus geen behoor-lijke resultaten gaf valt achteraf dus niet te verwonderen. Wanneer in plaats van
de gebruikte norrnale decimaalbascule een
registreerende weegschaal toegepast was, had dit dc betrouwbaarheid wellicht
gum-stig beinvloed.
Dr. Kempf heeft deze methode toege-past bij .een veel hanger schip, waardoor de trimveranderingen en de o trillingen tengevolge van wind- en golfstooten
min-Tijd P.K. Sleepboot HUNZE Lichter TITIAAN Snelheid Toeren Slip % P.K./toer Troskracht Diept e 9.24 9.40 9.53 10.10 11.18 12.15 12.30 12.50 1.07 11.30 11.40 12.- 12,15 1.- 1.15
2.-
2.10 2.20 2.35 245 2.55 3.05 151 150,5 151 150 153 150 150 151 148 149,5 149,5 151,5 133,5 135 132,5 132 130,5 133 153 151 133 150 8,2 8,3 8,32 8,57 8,32 8,25 8,32 8,5 8,39,-
8,55 8,8 8,3 g,3 8,2 8,3 8,45 8.05 8,3 8,4 7,8 ? ? , 27 30Januari zonder contrapropeller. 192
55,5 7,86 192 55 7,84 193,5 55,3 7,80 192,5 53,7 1 7,79 191 54,7 8,01 1 192 55,3 7,82 192 55 7,82 193 54,2 ! 7,82 193 55.3 7,67
Januari met contrapropeller. 96
52 7,63 96 54,5 . 7,63 96 53,2 7,73 87,5 54 7,11 89 54,3 7,13 87 54 7,08 84 53 7,18 85,5 525 7,04 / ! 84,5 54,5 7,21 I 96 56 7,81 97 55,5 85 56 57 7,67 7,19 94 7,74 1875 1750 11778837 1762 1 91195307 1950 1950 1913 1925 11796083 1713 1725 1737 1713 1 1683 { 11992652 1737 1925 ! 5,60 5," tegen eb -5'2°
5,-tegen wind 4,20 4,20 4,20 met eb 4,70 met wind 4,80 6,80 6,60 6,30 tegen eb 6,-met wind 5,20 5,20 4,90 5,30 5,50 5,50 met eb 5,80 tegen wind 5,80 5,90der geweest zullen zijn, terwijl daarbij ook
de lengte van den tros binnen den opleg-stut aanzienlijk grooter was dan in (lit geval, (ruim 5 M.), hetgeen mede waar-.schijnlijk een gunstigen invloed 'heeft
ge-, had.
Tot grondslag van de analyse zijn dan
ook alleen de dynamometer-aflezingen
gebruikt. Deze dynamometer werd van te
voren op de
trekbank van een nieuweempirische schaalverdeeling voorzien,
eventueele miswijzing zou trouwens op
beide dagen in denzelfden zin gewerkt
moeten hebben.
De resultaten
van de
vers'chillendemetingen zijn in de tabel vereenigd, de
kolommen: Slip- en ,,P.-K. per
toer-geven een eenvoudige contrOle, .enkele
opvallende cijfers zijn van een 1 of
voorzien. Het blijkt dat onder
invloedvan den aanwakkerenden tegenwind de
waarnemingen van de laatste groep (met contrapropeller afvarende) nogal uiteen
loopen.
Getracht is nog een andere contrOle toe
te passen en wel nit
de trekkracht den weerstand van den lichter op ieder oogen-blik af te leiden. Dit moest clan in staat stellen den invloecl van de waterdieptena te gian; de
rivierdiepte staat tot datdoel ook in figuur 3 vermeld. De
trek-kracht moest dan telkens
gecorrigeerd worden voor den vrinsdweerstand van denlichter en voor den invloed van de
zwaar-tekracht, immers de lichter beyond zich
steeds op een hellend vlak en
de naar
beneden werkende zwaartekrachthad clus
een component evenwijdig aan dat vlak
die soms nog een grootte van ruim 100
Kg. bereikte. Echter blijftvooral de
wind-weerstancl-toch slechts een globale
schat-ting en deze contrOleberekening gaf .dan
ook geen positieve resultaten.
In figuur 4 zijn dan .00k de gegevens
43
dat de verschillende fouten in de
waar-nemingen of in de varieerende
omstan-digheden elkander wel zoowat zullen compenseeren. Het blijft natuurlijk een
feit dat de toestand van wind en water
de resultaten met contrapropeller
ongun-stig heeft beinvloed.
Resumeerende kan men dus zeggen
dat de paalproef e'en besparing van circa 12% aantoonde, en wel vrij nauwkeurig,
aangezien hierbij weersomstandigheden geen groote rol speelden; dat de sleep-proef onder veel ongunstiger
