Een vrijvarende proef met het model van de schroef van het s.s. Maasdam

VRIJVARENDE PROEF MET HET MODEL VAN DE : a x « s « = ! a a = = = s = = = s = = = 3 s = 3 = 3 s a 3 s s x : = = 3 = = = =

SCHROEF VAN HET S.S. MAASDAM.

3=333=3=33——=—==33=—33S33aSS

Rapport n r . 8k.

Ijaiboratorimn voor Scheepsbouwkunde, Door A.W. Ruys.

september 1 ? 6 2 .

INLEIDING.

OB een i n d r u k t e k r i j g e n van de m o g e l i j k h e d e n en de m o e i l i j k h e -den van de v r i j v a r e n d e boot en de e r b i j t c g e b r u i k e n a p p a r a t u u r i s een v r i j v a r e n d e p r o e f u i t g e v o e r d n e t h e t a o d e l vaj» de s c h r o e f van het S . S . Maasdam (diam. 23 cm).

O o r s p r o n k e l i j k l a g h e t i n de b e d o e l i n g a l l e V kwadranten van het -A. -K^/K^ diagram t e onderzoeken, z o a l s i n [l] u i t g e v o e r d , a a a r

door t i j d g e b r e k z i j n de proeven t o t h e t l e kwadrant ( p o s i t i e f A en pos. K en K ) b e p e r k t . I n d i t r a p p o r t worden a c h t e r e e n v o l g e n s bs-s p r o k e n : 1 ) , De i j k i n g van de a s k o p p e l m e t e r . 2 ) . De i j k i n g van de s t u w k r a c h t m e t e r . 3 ) . De u i t v o e r i n g van de v r i j v a r e n d e p r o e f . k). De u i t g e w e r k t e r e s u l t a t e n . H e t , a l s f i g . 1 , b i j g e v o e g d e vorraplan g e e f t de a f m e t i n g e n eu ds vorm van de s c h r o e f . 1) . De i j k i n g van de a s k o p p e l m e t e r . De askoppelmeter i s van h e t f a b r i k a a t - H o t t i n g e r - en h e e f t ssn b e r e i k van 1 k g m. De i j k i n g werd s t a t i s c h u i t g e v o e r d , d.w.z. de door een z u i v e r k o p p e l b e l a s t e as d r a a i d e n i e t . De b i j de i j k i n g g e b r u i k t e r e k m e t e r i s van h e t t y p s P s s k s l 5^0 DNH. B i j de zowel l i n k s o m a l s rechtsom u i t g e v o e r d e i j k i n g i s ds nulmethode g e b r u i k t en h e t r e s u l t a a t i s voor b e i d s b e l a s t i n g s r i c h -t i n g s n a p a r -t g e a n a l y s e e r d . De, me-t de me-thode van ds k l e i n s -t s kwad r a t e n berekenkwade, r e c h t e l i j n e n kwadoor kwade meetpunten geven a l s i j k f a c

2 -3 5 , 6 o gca/ r«k l i n k a o n , «n 3 5 * 7 1 gea/ r»k r e c h t s o m , • • 4 s t h e t v e r a n t w o o r d l i j k t a l s i j k f a c t o r voor b e i d e b e l a a t i n g s r i c h -t i n g s n -t e n s B S B -t 3 5 * 6 6 g o m ^ r e k = 2 8 , 0 ^ /u-ek/kg cm. ( z i e f i g , 3 ) .

l i e r b i j w o r d t met ^ ^ e k * ' s t e e d s de sohaalwaarde v a n de r e k a e t e r be-d o e l be-d .

2 ) , De i j k i n g van de s t u w k r a c h t m e t e r .

Deze i j k i n g i s w e l A r n s a i s o h u i t g e v o e r d kunnen worden. De op-s t e l l i n g i op-s l n f i g , k g e op-s c h e t op-s t . De v r i j v a r e n d e b o o t werd i n h e t h a v e n t j e aan h e t b e g i n van ds s l e e p t a n k g e l e g d , Oa de e v e n t u e l e f o u t e n d i e kunnen o n t s t a a n d o o r d a t geen s c h r o e f aan de as beves-t i g d was, g e d e e l beves-t e l i j k beves-t e compenseren i s een v a l s e n a a f a a n g s b r a ^ ( f i g , 5 ) . B i j h e t ontwerp van deze v a l s e n a a f i s r e k e n i n g gehouden aet de o o r s p r o n k e l i j k s b e d o e l i n g h e t h e l e A-K /K diagram t e on¬ derzoeken, w a a r b i j dus de s c h r o e f i n twee s t a n d e n voor ds v r i j v a -rende boot moest kunnen worden gemonteerd. De v a l s e naaf en ds er« a e h t e r gelegen r i n g ( f i g , 5 ) «ijn n . l . 1 8 0 ° t e d r a a i e n en hebben dan neg een goede s t r o o m l i j n v e r a i g s overgang a e t de a u t s . Wordt de v a l s e n a a f dus vervangen door de a o d e l s c h r o e f dan h e e f t dezs i n b e i d e standen een goede s t r o o a d . i j n v o r m i g e muts ( f i g , 6 ) . Be s t u w k r a c h t m e t e r i s b i j v e r s c h i l l e n d e t o e r e n t a l l e n g e i j k t en f l g , 7 l a a t de i n v l o e d van h e t t o e r e n t a l op de i j k f a c t o r z i e n . Ook de i n v l o e d van t r e k - en d r u k b e l a s t i n g i s nagegaan en i s u i t f i g , 8 t e b e p a l e n .

T e n s l o t t e i s i n f l g , 9 de i n v l o e d v a n de d r a a i r i c h t i n g t e z i e n . B i j h e t v e r g e l i j k e n v a n deze f i g u r e n o n d e r l i n g moet w e l reken i reken g gehoudereken wordereken met h e t f e i t d a t b i j de b e r e k e reken i reken g e reken t e r w i l -l e van de v e r g e -l i j k b a a r h e i d s t e e d s e e n z e -l f d e m e e t b e r e i k i s aangs-koudsn,^Soaalge m e t i n g e n l o p e n t o t b i j v o o r b e e l d 7 ^ k g s t u w k r a c h t en andere weer t o t 2 2 ^ 0 kg s t u w k r a c h t . Zo z i j n i n f i g . 7 ( i n v l e e d t o e r e n t a l ) b e l d e i j k f a e t o r e n b e p a a l d a e t a e e t p u n t e n t o t 7 ^ 0 kg en i n f i g . 8 ( i n v l o e d van t r e k en d r u k ) b e i d e met meetpunten t o t 2 2 , 0 k g .

3

-3 )• D» u i t v o a r i u i g van de v r i . j v a r e n d e proef»

Het t o e r e n t a l w a a r b i j de v r i j v a r e n d e p r o e f u i t g e v o e r d werd i s berekend naar de gegevens van a u t s c b e j ^ z j d i e de ondergrens aangaf waafl

b i j nog geen l a m i n a i r e s t r o m i n g o p t r e e d t ( z i e Appendix A ) . De o p s t e l -l i n g van de a p p a r a t u u r v o l g t u i t f i g . 10.

A l v o r e n s e c h t e r de s c h r o e f t e p l a a t s e n werden met de v a l s e naaf meetvaarten ondernomen om de dynamische s t u w k r a c h t van de muts en de

a s- * r i j v i n g s c o r r e c t i e t e b e p a l e n . De s t a t i s c h e s t u w d r u k v e r o o r z a a k t door de w a t e r d r u k op de a«-voorsijde i s a u t o m a t i s c h v e r r e k e n d i n de n u l i n s t e l l i n g van de r e k a e t e r d i e met de s t u w k r a c h t m e t e r i s v e r b o n -den. Daar h e t opnemereleaent i n de g e b r u i k t e s t u w k r a c h t m e t e r t e s t i j f i s (de i j k f a c t o r i s ongeveer 40yi*rek/kg, d.w.s. I ^ a r e k 4 2 3 g r a a ) was de c o r r e c t i e voor de, op de muts a l l e e n , u i t g e o e f e n d e s t u w d r u k n i e t a e s t b a a r . Ds a s ^ w r i j v i n g was w e l a s e t b a a r en i s v e r d e r ook b i j de u i t w e r k i n g van de metingen i n r e k e n i n g g e b r a c h t .

^ ) . De u i t w e r k i n g van de m e e t r e s u l t a t e n .

De u i t w e r k i n g van de g s a s t e n waarden g a f geen b i j z o n d e r e moei^ l i j k h e d e n . f l g . 11 l a a t de berekende punten en de e r d o o r g e s t r o o k t e k r o a a e n i H r X sn 10 K z i e n . HetisaÉ* a a t é m o g e l i j k gebleken om voor de punten a e t p o s i t i e v e s t u w k r a c h t en p o s i t i e f a s k o p p e l l i j n e n t e berekenea a s t b e h u l p van de methode van de k l e i n s t e kwadraten en d i e

f u n c t i e s z i j n van de volgende gedaante: _yL= a K ^ + b K + c, r e s p .

A = d K ^ + f K + g .

(üit e r v a r i n g b l i j k e n krommen van de gedaante K = aA^ + bA + c zeer s

s l e c h t t e voldoen.) De punten met een n e g a t i e v e s t u w k r a c h t en askop-p e l v o l d o e n h i e r a a n zo s l e c h t , hoewel ze i n de b e r e k e n i n g van boven-genoemde krommen g e b r u i k t werden, d a t h i e r v e r d e r van a f g e z i e n werd sn de kroaaon voor en 10 op h e t g e z i c h t g e s t r o o k t ? i i j n .

U i t deze b e i d e krommen i a de '1^ ^ kromme berekend en g e t e k e n d . De v o l l e d i g e k a r a k t e r i s t i e k e n z i j n i n f i g . 12 t e z i e n .

V e r g e l i j k e n we deze s c h r o e f k a r a k t e r i a t i e k e n met de gegevens d i e h e t N.S.P. t e Wageningen ( t e k e n i n g n r . 4 l - l 6 3 0 ) dan z i e n we van enks>| l e b e l a n g r i j k e p u n t e n h e t volgende b e e l d t

~ k -JL . 0 N.S.P. - E - • K =. 0 , 0 5 8 8 T.H. - K s K - 0,^+06 = 0 , 0 5 ^ ^ K - 0

A

A

A

A

E*t hog* schroefrendement I s dus t e w i j t e n aan een t e l a g * s t u w k r a c h t en een t e hoog a s k o p p e l . D i t kan gelegen hebben aan h e t f e i t d a t h e t t o e r e n t a l w a a r b i j de p r o e f i n Wageningen i s u i t g e v o e r d hoger l i g t dan d a t van dese p r o e f , n. l . 7^ 1 1 oao/sse. tegen 3^3 oaa/seo. i n h * t L a b o r a t o r l u a t e D a l f t c

L i t t e r a t u u r ^

[ 1 ] . N o r d s t r o m , H.F. "Screw P r o p e l l e r C h a r a c t e r i s t i c s " ,

Medd. n r . 9 - S t a t e n s S k e p p s p r o v n i n g s a n s t a l t - Qoteborg - 1 9 ^ 8 ,

[ i l j • van Laaaeren, W.P.A. e.a, " R s a i s t a n c e P r o p u l s i o n and S t e e r i n g o f S h i p s "

I 9 V 8 . f i g . 9 1 - p. 1^ 2 ,

[ 3 ] , T r o o s t , L, "Open Water Test S e r i e s w i t h Modern P r o p e l l e r Forms' HECI, Volo 6 7 - 1 9 5 0 < .

IX A,

D« b e p a l i n g v a n h e t B i n i m u i n t o e r e n t a l v o l g e n s a u t s c h e f a j , z i e

ook b i s .5 V g s e f t a l s voorwaarde d a t h e t g s h s l * s c h r o e f b l a d b u i

-t e n 0 . 3 R w e r k t i n h e t b o v e n k r i t i s c h g e b i e d . F i g . A 1 g e e f t de graa zen van e l k g e b i e d voor 2 s o o r t e n p r o f i e l e n , w a a r b i j de a b e l s k e t door Gutsche g e d e f l n e e r d e Reynolds' g e t a l i s . De f o r a u l e h i e r v o o r

- 2 1 n o D. l _ n D w a a r i n : B > a a n t a l o n w e n t e l i n g e n p e r s e c . D « s c h r o e f d i a a e t e r i n a. 1 B g e a l d d e l d e b l a d e l e a e n t l e n g t e i n a. ^ 3 k i n e a a t i s e h e v i s c o s i t e i t i n a / s e c . U i t f i g . A 1 b l i j k t d a t , i n d i e n aen v o l d o e t aan h e t m i n i B « i

Reynolds' g e t a l voor de s t r a a l 0 . 3 H, ook de r e s t van h e t s c h r o e f -b l a k i n h e t -b o v e n k r i t i s c h e g e -b i e d w e r k t . I n f i g . A 2 i s op -b a s i s van h e t s e l f d e Reynolds* g s t a l dese a i n i a i u waarde u i t g e s e t a l s f u n c t i e van de b l a d d i k t e v e r h o u d i n g s./, . H i e r i n i s s. de t o t h a r t aa i o o r f e s t r o o k t e b l a d d i k t e .

Hoewel dese gegevens e i g e n l i j k u i t s l u i t e n d g e l d e n v o o r s c h r o e i | b l a d e n a e t een e l l i p t i s c h e o m t r e k , z a l v o o r andere bladvormen geen g r o t e a f w i j k i n g o p t r e d e n .

Voor de Wageningen B s e r i e schroeven i s de g e a l d d e l d e b l a d -e l -e a -e n t l -e n g t -e t -e v i n d -e n m-et d-e f o r m u l -e :

B- 5 s e r i e 1 - 0 , 3 7 7 0 . D . F /F

B-V s e r i e 1 - 0 , ^ 7 1 2 . D . F /F

B- 3 s e r i e 1 ^ • 0 , 6 3 8 5 . D . F^/F.

D i t i s voor de B-V s e r i e a l s v o l g t a f t e l e i d e n : De n a a f d i a m e t e r v e r h o u d i n g voor deze s e r i e i s d/D « 0 , 1 6 7 3 . Het o n t w i k k e l d

2 -g e s t r e k t b l a d - o p p e r v l a k w o r d t bepaald over h e t s t u k s c h r o e f b l a d van de n a a f t o t de t o p , dus o v e r : ( D/ 2 - d/ 2 ) - i ( D - d ) » I D ( 1 - 0 , 1 6 7 ) - 0 , i f l 6 7 D . Het t o t a l e o n t w i k k e l d g e s t r e k t e b l a d . o p p e r v l a k I s 'a " V • T' o f p e r s c h r o e f b l a d I 9* g e a l d d e l d e bladeleaentleagté i s n u t a b l a d h o o g t s = i 2 a ^ 0 , V 7 1 2 „D. T /T 0 , V l 6 7 D

U K O P S T E L L I N G A S K O P P E L M E T E R M r 2 X a r m x P O O O O o o o P KG R E K M E T E R F I G . 2

U K O P S T E L L I N G S T U W K R A C H T M E T E R O O T O E R E N T E L L E R h a r t as l i g t 1 schroefdiameter onder water opp.

r e g e l i n g t o e r e n t a l

valse naaf

V A L S E N A A F e n M U T S . S C H R O E F Nr. 15 M O D E L Nr. 27 S c h a a l 1:1 borgen

T

spie boon over-^ n e m e n v.d. as _20J_ ///•'// y ' A

4////:///.

# deze maten controlen aan de

D E N A A F B ü V E R S C H I L L E N D E S C H R O E F M O N T A G E

intree s n e l h e i d

W a g e n s n e I h e i d

F I G . 6

w a g e n s n e l h e i d V ' " / s e c M E E T O P S T E L L I N G V R U V A R E N D E S C H R O E F hart as l i g t 1 s c h r o e f d i a m e t e r onder w a t e r o p p . toerental Vsec a s k o p p e l o o o o o o s t u w k r a c h t o o o o o o regeling t o e r e n t a l FIG.IO Ml- Aug '62 I