Meettechniek bij Scheepsbouwkundige schaalproeven

SoheepshydrOmeCh.fli frrchlef

Makelweg 2,2628 CD DGft

ìao7aThFaa

Ø11WC

Drir W. P. A. VAN LAMMEREN

Meettechniek bij scheepsbouwkundige

schaalproeven

1)

SUMMARY

A review is given of the kind of tests and quantities to be measured with scale tests in the Model Basin. The accuracy of measurements is discussed. The main part of the paper deals with the description of measuring apparatus and testing technique applied in the towing basin, cavitation tunnel and on trial trips.

Inleiding

Het dod van deze voordracht is U, ter inleiding van Uw bezoek aan het

Scheepsbouwkundig Proefstation, een algemeen, zij het enigszins vluchtig beeld

te geven van onze meetmethoden en meetapparatuur, waardoor de demon-straties van de proefnemingen, die U straks zult kunnen bijwonen,

gemakke-lijker en met meer vrucht zullen kunnen worden gevolgd.

Eerst zal ik trachten U een overzicht te geven van de verschillende soorten proefnemingen, die worden uitgevoerd met de grootheden die daarbij moeten worden gemeten, orn daarna de voornaamste van de gebruikte meetapparaten de revue te laten passeren. 1k zal mij daarbij, in verband met de beschikbare

tijd, op enkele uitzonderingen na, beperken tot die proefnemingen, welke geacht worden tot het normale routinewerk te behoren. Het zelfde geldt voor de

meet-apparatuur.

A Overzicht van de proefnemingen en de te meten grootheden

1) Proefnemingen in het sleepbassin

l)e volgende proefnemingen behoreiì tot bet normale routinewerk, dat in het

sleepbassin wordt uitgevoerd:

a. Weerstandsproeven (fig. 1)

Hierbij bevestigt men een op een bepaalde schaal vervaardigd paraffine scheepsmodel aan de weerstandsdynamometer, die zich bevindt op de zgn. ,,sieepwagen" - een over rails op de langswanden van het sleepbassin zich electrisch voortbewegende meetbrug - en meet men de weerstand van het model bij een reeks van corresponderende modelsnelheden boyen en onder de

corresponderende dienst- of proeftochtsneiheid van het betrokken schip. Uit de modeiregel van FROUDE voigt, dat de corresponderende modelsnelheid gelijk ') Voordracht, gehouden voor de Afdeling voor Technisch Wetenschappelijk Onderzoek op 5 Juli 1949 te Wageningen.

1949 No. G

Fig. 1. Weerstandsproef.

is aan het quotient van de betrokken scheepssnelheid en de vierkantswortel uit de modelschaal.

De aldus gemeten weerstandskrachten worden op een bepaalde wijze herleid voor het schip en in dimensieloze vorm in een statistiekblad uitgezet, waarmede de beoordeling van de kwaliteit van de betrokken scheepsvorm mogelijk wordt.

Tegelijk met de weerstand worden met behuip van de nader te beschrijven trimapparaten de indompeling en de trim van het model voor alle sneiheden bepaald. De eerste run van het model, waarbij bet water in bet bassin nog niet

in beroering is gebracht, wordt benut orn het golfprofiel in het model in te

kras-sen. Dit geschiedt in de regel bij de van te voren geschatte dienst- of proef-tochtsnelheid. 0m turbulente stroming in de grenslaag langs het model te ver-zekeren, wordt op 1/20 van de modellengte van de voorsteven een zgn. tur-bulentiedraad van 1 mm dikte orn het model geslagen. De extra weerstand van

2 à 3%, die hierdoor optreedt, wordt niet afgetrokken doch als veiligheidsmarge aangehouden.

De nauwkeurigheid van de weerstandsmeting kan men voor slanke modellen op 1/2 à 1% stellen en voor vollere scheepsvormen op i à 2%.

De sneiheid tij dens de meetvaarten wordt bepaald met behuip van weg-contacten op één van de langswanden van het sleepbassin, die, op een

onder-Fig. 2. Voortstuwingsproef.

linge afstand van i m geplaatst, regermatig een stroomkring onderbreken, het-geen een uitslag van een registreerpen op een draaiende trommel ten gevolge

heeft. Gelijktijdig registreert een nevenliggende registreerpen een aantal

secon-den door onderbreking van een stroomkring door de slinger van een speciaal

daarvoor geconstrueerde kiok, die in een van de kantoorlokalen is opgehangen.

Deling van overeenkomstige stukken van de geregistreerde lijnen

_{- aantal}

afgelegde meters door aantal seconden - geeft de betrokken sneiheid met grote

nauwkeurigheid.

Na de meetvaarten, die steeds in een richting plaats vinden, rijdt de sleep-wagen langzaam terug orn aan het water de gelegenheid te geven tot rust te komen. Deze tijd wordt benut voor het uitwerken van de geregistreerde gege-yens. Afhankelijk van de snelheid kan men 4 tot 6 runs per uur maken.

De weerstandsmetingen kunnen zowel worden verricht met aan de opper-vlakte varende als ondergedompelde (onderzeeboot) modellen. Voor het onder-zoek van laatstgenoemde modellen is een inrichting nodig, die nader zal worden besproken.

Voor schepen, die op beperkt water varen, is het dikwerf noodzakelijk de diepte en breedte van het vaarwater op schaal na te bootsen. Dit geschiedt _met

aarigebracht en met behuip van op de sleepwagen te plaatsen lieren op elke

gewenste hoogte kan worden ingesteld. Normaliter rust deze beweegbare bodem

op de bodem van het bassin. Bij beperkte waterbreedte kunnen schotten op de beweegbare bodem worden geplaatst.

In fig. I is de bevestiging tussen weerstandsdynamometer en model goed te zien. De motor en schroefdynamometer zijn reeds ingebouwd voor de

voort-stuwingsproef, die meestal direct op de weerstandsproef voigt. Zij doen bij deze proef echter geen dienst.

b. Voortstuwingsproeven (fig. 2)

Bij deze proeven stuwt het model zich zeif voort door middel van een of meer

door electromotoren aangedreven schroefmodellen. De electromotoren zijn in het model gepiaatst.

Er bestaat tijdens de meetperiode geen contact met de sleepwagen, uitge-zonderd door de trimapparaten, die voorkomen, dat het op zichzel± niet koers-stabiele model zijdelings zai uitscheren. Door deze apparaten worden echter alleen zijdelingse krachten op het model uitgeoefend. De sleepwagen rijdt met het model mee met de zelfde snelheid.

Tijdens de meetvaarten worden met behuip van tussen de electromotor en schroef geschakelde dynamometer(s) de stuwkracht en het askoppel van de

schroef of schroeven geregistreerd. Op de reeds genoemde trommel van de

weer-standsdynamometer worden gelijktijdig de sneiheid van de sleepwagen ( =

sneiheid van het model) en het aantal omwentelingen van de schroef of schroe-ven geregistreerd. Voor het laatste doel is de motor voorzien van een inrichting, die bet mogelijk maakt elke 25 omwentelingen een stroomkring te sluiten,

waar-door een uitslag van een registreerpen wordt verkregen.

Door het aanbrengen van een bepaalde voorspanning aan het model, de zgn. wrijvingscorrectie, waarop ik hier niet nader zal ingaan, wordt verkregen, dat de gevonden stuwkrachten en askoppels bij corresponderende sneiheden voor

het schip kunnen worden herleid met de derde macht, resp. vierde macht van de modelschaal. Het aantal omwentelingen van de scheepsschroef vindt men door

het aantal omwentelingen van bet schroefmodel te delen door de

vierkants-wortel uit de modelschaal. Een en ander is op eenvoudige wijze af te leiden uit de modeiregels.

De nauwkeurigheid van stuwkracht en askoppelmetingen kan men op I à 2% stellen. Ze is dus vrijwel gelijk aan die van de weerstandsmeting.

De voortstuwingsproeven worden over het zelfde gamma van sneiheden

uit-gevoerd als de weerstandsproeven. Indien men voor een bepaalde sneiheid de uit de weerstand W berekende weerstands-pk (EPK = W x vi75) deelt door de

overeenkomstige, uit het askoppel M en aantal omwentelingen berekende as-pk

(APK = 2 r Mn/75) vindt men de zgn. ,,coefficiènt van de voortstuwing".

Deze coëfficiënt van de voortstuwing, uitgezet in daartoe geschikte

statistiek-bladen, geeft ons een idee omtrent de kwaliteit van de voortstuwing.

Evenals de weerstandsproeven kunnen deze voortstuwingsproeven ook op beperkt water worden uitgevoerd.

De voortstuwingsproeven geven ons, behalve een inzicht in de kwaliteit van

de voortstuwing, het machinevermogen dat nodig is orn een bepaald schip met een bepaalde sneiheid voort te stuwen. Orn deze sneiheid te vinden, geven we een

bepaalde toeslag op de APK-waarden, die we uit de tankresultaten hebben be-rekend ter compensatie van de invloeden van grotere ruwheid van de scheeps-romp, wind, zeegang, eventueel niet aan het model aanwezige aanhangsels en

wrijving in de kussenblokken en pakkingbus van de schroefas. Deze toeslagen, die uiteraard verschillend zijn voor de proeftocht en het bedrijf, berusten op er-varirig. Zij hangen in sterke mate af van de route, die het schip zal bevaren.

c. Vrijvarende schroefproeven (fig. 3)

De weerstandsproef en voortstuwingsproef worden dikwij is gecompleteerd

met een zgn. ,,vrijvarende schroef"-proef. Bij deze proef wordt de karakteristiek van de schroef zonder model, dus in vrijvarende toestand, bepaald. Bij een

con-stant aantal omwentelingen van de schroef worden over een gamma van snel-heden, variërend van nul tot een waarde, waarbij de stuwkracht = ø is, as-koppel en stuwkracht gemeten. Uit deze grootheden kan het rendement van de

Fig. 4. Stuurproef in bassin.

schroef in vrijvarende toestand worden bepaald. Dit geeft ons een inzicht orn-trent de kwaliteit van de voortstuwer. Deze proef is tevens een middel orn de coëfficiënt van de voortstuwing te splitsen in een aantal voortstuwingscompo-nenten, waarop ik thans echter niet nader kan ingaan.

Indien deze proeven worden uitgevoerd met schroefseries, waarbij aantal bladen, bladoppervlakverhouding, spoedverhouding e.d. systematisch worden gevarieerd, kan men kornen tot de constructie van de bekende vrijvarende schroefdiagrammen, waarmede het ontwerpen van schroeven op gemakkelijke

en doeltreffende wijze kan geschieden.

De nauwkeurigheid van deze proeven is gelijk aan die van de voortstuwings-proeven.

d. Stuurproeven (fig. 4-5)

Het sleepbassin leent zich ook voor proefnemingen ter bepaling van de initiale stuureigenschappen van modellen. Hierbij gebruikt men zichzeif voortstuwende

modellen, die door bevestiging aan twee dwarsscheeps geplaatste dynamo-meters ter plaatse van het voor- en achterschip op koers worden gehouden. Pe modellen kunnen een kleine beweging uitvoeren orn hun natuurlijk draaipunt,

Fig. 5. Stuurproef in vijver.

kan men het koppel meten, dat op het scheepsmodel wordt uitgeoefend tenge-volge van het leggen van het roer onder een bepaalde hoek. Tevens kan _men

daarbij bet roerkoningkoppel of de op bet roer uitgeoefende krachten in

langs-en dwarsscheepse richting metlangs-en.

Hoewel deze proeven slechts een ogenblikkelijke reproductie zijn van de toe-stand, die bij het schip op ware grootte onmiddellijk na het leggen van het roer optreedt en dan nog alleen, indien bet leggen van het roer in zeer korte tijd

ge-schiedt, zijn zij toch zeer nuttig voor bet vergelijken van de stuureigenschappen

van verschillende roeren en bij verschillende roeropstellingen aan bet achter-schip. 0m deze redenen worden deze proeven dan ook veelvuldig uitgevoerd,

tegenwoordig ook bij op beperkt water varende modellen van rivierschepen met een of meer roeren.

Fig. 4 toont het achterschip van een dubbelschroefschip tijdens een

stuur-proef. T)e dwarsscheeps geplaatste, aan het frame van de sleepwagen bevestigde

dynamorneter van bet achterschip is duidelijk te zien. Het trekstangetjevan de dynamometer is scharnierend bevestigd aan een verticale hefboom, die draaitorn een punt van het frame, dat zich ongeveer ter hoogte van de kiamp van het model bevindt. De onderkant van de hefboom is bewegelijk bevestigdaan een verticale stang, die vast in het model is gegoten.

Indien men het zig-zag varen of het varen van draaicirkels wil nabootsen, moet dit geschieden in speciaal daarvoor geconstrueerde manoeuvreerbassins

of vijvers. Verschillende proefstations beschikken over een dergelijk bassin. Het N.S.P. benut een stuurvijver. Een bezwaar hierbij is dat de vijver slechts bij goede weersomstandigheden gebruikt kan worden en slechts een globale meting van draaicirkeldiameter en derivatie-hoek toelaat. De hiervoorgebruikte

modellen worden in de regel van hout gemaakt en bemand met een roerganger.

De voortstuwing wordt verkregen met electromotoren door een accu-batterij gevoed. De modelsnelheid wordt niet gemeten doch za goed mogelijk uit het aantal omwentelingen afgeleid. Ook deze metingen worden in hoofdzaak uit-gevoerd ter vergelij king van de kwaliteit van verschillende roeren. De hierbij gereproduceerde foto (fig. 5) geeft het nemen van draaicirkelproeven weer,

uit-gevoerd in een vijver van het Nationale Park ,,De Hoge Veluwe", daartoe voor

dit speciale geval welwillend ter beschikking gesteld. Het betrof proefnemingen met een model van een torpedoboot-jager, die vanwegede beperkte afmetingen

van de stuurvijver van het N.S.P., daarinniet konden worden uitgevoerd. e. Slingerproeven (fig. 6)

Het dod van deze proeven is meestal het bepalen van de uitputtingskromme

van het dwarsscheeps slingerend model bij een zekere translatiesneiheid, die ook nul kan zijn.

Uit de formule voor de slingertijd T van het schip bij dwarsscheeps slingeren,

T

= 7rimIg.

MG, met m = traagheidsstraal in m, g = versnelling van de zwaartekracht in m sec2 en MG = metacenter-hoogte in m, voigt door

een-voudige dimensiebeschouwingen, dat bij mechanisch gelijkvormig verloop van de slingerbeweging bij het schip en bet model de slingertijd van het schip gelijk is aan die van bet model, vermenigvuldigd met de vierkantswortel uit de model-schaal.

Bij bekende slingertijd van bet schip wordt die van bet model ingesteld door het systematisch verplaatsen van de ballastgewichten in hoogte en in

dwars-scheepse richting en wel zodanig, dat de metacenterhoogte de gewenste waarde

behoudt. Dit kan men al proberende vaststellen door een heliingproefje. Niet in alle gevallen slagen wij er in zowel slingertijd als metacenterhoogte op de juiste waarde in te stellen. Wij trachten dan echter bij de juiste metacenter-hoogte de slingertijd zo goed mogelijk te benaderen. Nadat de gewichten zo-danig zijn geplaatst, dat de verlangde slingertijd wordt verkregen, geeft men het model door het dwarsscheeps verplaatsen van een gewicht een zekere hei-ling, neemt dit plotseling weg en laat het model uitslingeren. De slingeringen worden door een verticale slinger die, al proberende (door na te gaan of een

enkelvoudige slingering wordt verkregen), in het metacenter wordt opgehangen,

op een draaiende trommel geregistreerd.

Dergelijke proeven zijn zeer nuttig orn de invloed van slingerdempings-middelen, zoals kimkielen en slinger-vinnen, te bepalen.

Tij dens deze proeven wordt bet mo-del aan de weerstandsdynamometer

bevestigd en in de koers geh ouden

door de trimapparaten, waarvan de

aangrijpingspunten op gelijke hoogte met het metacenter worden gebracht. Indien er geen translatiesnelheid is, heeft men de sleepwagen niet nodig (fig. 6).

Fig. 7. Volgstroommetingen met behuip van een tuwbuis van GEBERS.

/. Volgstroommetingen (fig. 7)

Voor bet maken van schroefbereke-fingen met behuip van systematische schroefserie-diagrammen en bet bepa-len van de voortstuwingscomponenten dient men het gemiddeide

voigstroom-getal jt met y = modelsnelbeid en Ve = gemiddelde intreesnelheid van

het water in de schroef te kennen. Men kan dit getal volgens de methode van

FROUDE bepalen, indien men beschikt over de gegevens van de voortstuwings-proef en de vrijvarende schroefvoortstuwings-proef van het betrokken model.

Wenst men echter de verdeling van de volgstroom te kennen, b.v. voor het met behuip van de werveitheorie berekenen van schroeven die aan de radiale volgstroomverdeling zijn aangepast, dan moet men andere middelen te baat nemen. Achter het model worden dan vaste ringen of draaibare vleugelraadjes aangebracht, die in vrijvarende toestand op weerstand, respectievelijk aantal

omwentelingen, zijn geijkt. Door meting van de weerstand van de ringen of het

aantal omwentelingen van de vleugelraadjes achter het model kan voor elke diameter van ring of vleugelraadje het over de betrokken cirkelomtrek

gemid-delde volgstroomgetal worden bepaald.

Wenst men de waarde van de volgstroom in elk punt van het snelheidsveld

achter het model te kennen, dan moet men de bekende stuwbuizen van PRANDTL of GEBERS gebruiken en het gehele veld systematisch aftasten. Bij de bespreking van de apparatuur korn ik hierop terug. Fig. 7 laat een dergelijke opstelling zien.

De nauwkeurigheid van deze snelheidsmetingen kan men op 1/2 à 1% stellen.

2) Proefnerningen in de cavitatietarik (fig. 8 n 9)

In het bestek van deze voordracht is het niet mogelijk een gedetailleerde

be-schrijving te geven van de werking van de cavitatietank. Deze vindt men op een

andere plaats in dit tijdschrift 2). 1k moge hier volstaan met de volgende be-schouwing. De cavitatietank, bestaande uit een luchtdicht gesloten, verticaal opgesteld, ringvormig kanaal, waarin door de, in het benedenste horizontale been gelegen, impeller water wordt rondgepompt, bevat in het bovenste hori-zontale been het bronzen schroefmodel, waarvan de cavitatie-eigenschappen en de schroefkarakteristiek onderzocht moeten worden. Ret aantal omwente-lingen van het door een electromotor aangedreven schroefmodel en de trans-latiesneiheid van het water in de meetbuis worden zodanig gekozen dat de slip van het schroefmodel en de schroef op ware grootte het zelfde is. Dit is in dit geva! de enige essentiële voorwaarde voor de toepassing van de regel van

NEWTON bij het herleiden van de resultaten van model naar de schroef op ware

grootte. Verder wordt de statische druk ter plaatse van hart schroefas met behulp van een vacuumpomp, die is aangesloten op de ruimte boyen het vrijc vloeistofoppervlak, zodanig ingesteld, dat het quotient van statische en dyna-mische druk, het zgn cavitatiegetal a - de voorwaarde voor gelijkvormigheid van de cavitatieverschijnselen - voor het schroefrnodel en de schroef op ware

grootte hetzelfde is.

I)e cavitatieverschijnselen kunnen door stroboscopische belichting, syn-chroon met het aantal omwentelingen van de schroefas, worden waargenomen en fotografisch worden vastgelegd. Dit geschiedt ter plaatse van de schroef

Fig. 8. Bovengedeelte cavitatietank.

door de waarnemer, die tevens de watersnelheid en de statische druk instelt en constant houdt.

De karakteristiek van de schroef wordt door de andere waarnemer bepaald

door aflezen van het aantal omwentelingen, de stuwkracht en bet askoppel van

de schroef. De proeven worden steeds uitgevoerd bij een constante water-sneiheid en een veranderlijk aantal omwentelingen. Dit in tegenstelling tot de

methode toegepast bij de vrijvarende schroefproeven in het sleepbassin (welke

echter met betrekking tot het bepalen van de schroefkarakteristiek in wezen hetzelfde is) orn te bereiken dat bet cavitatiegetal bij het veranderen van de slip constant blíjft. De eerste waarnemer behoeft dus slechts te zorgerl, dat de

eenmaal ingestelde statische druk constant blijft.

Indien de randwervel en de cavitatie binnen bepaalde grenzen blijven, zodat

geen stuwkracht- en askoppelbeïnvloeding optreden, is het niet noodzakelijk de schroefkarakteristiek te bepalen. Men kan dan volstaan met hetwaarnemen

van de cavitatieverschijnselen. Dit heeft het grote voordeel, dat men het

schroefmodel dan met 3 of 4 bladen van verschillende constructie kan uitrusten en deze afzonderlijk kan bekijken door bet contact op de schroefas, aangebracbt

ter synchronisatie van de flitsen van de stroboscooplampen, langs de omtrek van de schroefas te verdraaien. Men bespaart zodoende het maken van 2 of 3

Fig. 9. Ondergedeelte cavitatietank.

omwentelingen van 300 tot 3000/min I tot 0,1%. De snelheidsmeting is tot

extra schroefmodellen, die door hun

grote afmetingen tot 50 cm diamegroter -vrij duur zijn.

In de regel worden de proeven

uit-gevoerd in een homogeen snelheidsveld.

Het horizontale gedeelte voor de meet-plaats biedt echter gelegenheid tot het

inbouwen van lichamen, die een variabel snelheidsveld ter plaatse van de schroef

verwekken, waarmede de invloed van

de ongelijkmatigheid van het sneiheids-veld op de cavitatie-eigenschappen onderzocht kan worden. Het sneiheids-veld wordt met behuip van stuwbuizen op de gebruikelijke manier afgetast.

De nauwkeurigheid van de appara-tuur varieert met het meetgebied. Voor het askoppel en de stuwkr acht varieert zij van 2 à 3% in het laagste meetge-bied tot I à 2% in het hogere gemeetge-bied

(S tot 1270 kg, M tot 110 kgm). De

orn-wentelingen worden tot op 3

nauw-keurig geteld. Bij variatie van het aantal

betekent dit dus een nauwkeurigheid van 1 % nauwkeurig.

3) Proeftochtmetingen (fig. 10)

Van groot belang voor de verificatie van de tankresultaten zijn metingen verricht op de proeftocht of in het bedrijf. Ze zijn onontbeerlijk bij het vast-stellen van de reeds besproken toeslagen op de tankresultaten, waarmede wij in staat zijn het z.g. proeftochtprognose-diagram te vervaardigen.

Zeer bekend zijn de z.g. ,,gemeten-mijl" vaarten, waarbij gedurende een serie

runs heen en terug langs bekende merken op de kust - meestal speciaal daar-voor aangebracht - de sneiheid, het vermogen en het aantal omwentelingen

worden gemeten. Het vermogen wordt meestal bepaald door middel van indica-teurs, doch in sommige gevallen ook door middel van op de as of assen

aange-brachte torsiemetels, wat betrouwbaarder is. Deze laatste metingen behoren echter niet tot ons arbeidsterrein en zullen buiten bespreking blijven.

Men kan ook proeftochten organiseren op de volle zee mits men over een

be-trouwbare snelheidsmeter of log beschikt. Wij bezitten een door KEMPF ont-wikkelde zelfregistrerende log, waarmede behoorlijke resultaten verkregen kunnen worden. Tegelijk met de sneiheid meten wij dan het aantal omwente-lingen van de schroefas of -assen, de windsnelheid en de windrichting. Deze

Fig. 10. Proeftochtprognose-diagram.

Gegevens van het schip Gegevens van de schroef

L77 = 140.205 m Diameter r4724,0 mm

Lwi = 144875 m Spoed ean de neaf = 28255 mm

B = 17,983 in ., ,, de omtrek = 3353.0 mm Ta = 8.331 m op 0.7 R = 3353.0 mm = .. m Fe/F r = .. m =00504 D = 16447 m3 Aenfal Uaden = 4 3j =reductie op APK

als gevoig van

.08% 13% overbe/asting

= foes/ag voor vo!gstroomverschil 1.5 %

6000 _____________ 150

G

Omwentel'i7geJ? per minaut

5000 I 100

I L

4000 3% aswrijv;ng q3

3750 AP/( aan de machine 'ç3638A P1( aan de schroef

A

3000 139 200'

4P 4PK

40 1000 30 A PK EPK Sfuwkracht 0 20 11 12 13 14

Fig. 11. Weerstandsdynamometer (schematisch).

metingen zijn noodzakelijk orn eventuele correcties voor extra windweerstand te kunnen maken.

Bij sleepboten is het soms gewenst de trossentrek aan de paal of in varende

toestand te meten. Hiervoor gebruiken wij sedert korte tijd de Uns ten geschenke

gegeven Amsier trossentrek dynamometer, die tussen sleephaak en tros wordt

geschakeld. Het is een nauwkeurig werkend instrument, dat zeer goed voldoet. B. Meetapparatuur

1) Apparatuur gebruikt bij proeven in het sleepbassin

a. Weerstandsdynamometer

De weerstandsdynarnorneter, waarvan fig. 11 het schema toont, bestaat in hoofdzaak uit een grote balans D, aan de onderzijde door middel van een trek-stang Z aan bet model verbonden (ter plaatse van het punt, waar geacht kan worden, dat de stuwkracht aangrijpt) en aan de bovenzijde van de verticale balansarm met een kleine balans E, die op zijn heurt aan een met de hand of electrisch verstelbare veer F is verbonden. Nadat de sleepwagen zijn constante

sneiheid heeft verkregen, worden zowel de kiem S, die het model, als de nokken K,

die aan de bovenzijde de verticale arm van de balans aanvankelijk omsloten houden, geopend. Het aanvankelijk aan de grote balans gehangen gewicht P, waarvan de grootte werd geschat in verband met de verwachte snelheid, wordt eventueel gecorrigeerd door opleggen van kleinere gewichten op de schaaltjes van de kleinere balans of door het verstellen van de veer en wel zodanig dat de balansen ongeveer orn hun evenwichtsstand schommelen. Zodra deze even-wichtsstand bereikt is wordt de registreertrommel T aangezet en kan de gedu-rende de vaart uiteraard enigszins variëgedu-rende veerspanning worden geregi-streerd. De som van de gewichten en de spanning van de tevoren geijkte veer

Fig. 12. Weerstandsdynamometer met trimapparaat.

vormt dan de weerstand van het model bij de betrokken snelheid. Een olie-demper Y, die instelbaar is, houdt de slingeririgen _{van het systeem binnen} toelaatbare grenzen. De gehele apparatuur is zowel in hoogterichting als in

lengterichting instelbaar. De schets, evenals de foto van de apparatuur (fig. 12),

toont de trimapparaten, die aan de voor- en achterzijde aan het model zijn

be-vestigd. Deze apparaten, die geheel zijn uitgebalanceerd, laten bewegingen

toe in verticale en langsscheepse doch niet in dwarsscheepse richting. Zij

voor-komen het zijdelings uitscheren van het model en dienen tevens orn de in-dompeling van het model voor en achter te bepalen. De apparaten zijn door middel van een tandheugel en rondsel in hoogte verstelbaaren kunnen zodoende van te voren op de nul van de schaalverdeling worden ingesteld.

b. _{Schroefdynamometer, systeem Gebers}

Fig. 13 en 14 geven een beeld_{van de schroefdynamometers volgens het} systeem van GEBERS. Zij worden, evenals de hierna te bespreken

dynamo-meters van GUTSCHE, bij de voortstuwingsproeven _{en de vrijvarende}

schroef-proeven gebruikt.

De motor A, voorzien van een tachometer B,_{een verwisselbare}

aan-Fig. 14. Schroefdynamometer

systeem GEBERS.

Fig. 13. Schroefdynamometer systeem GEBERS (schematisch).

tal omwentelingen, drijft de

dynamo-meter aan, die op zijn heurt met de

schroefas is verbonden.

Het askoppel wordt nu in principe gemeten door het bepalen van de tand-druk tussen twee conische tandwielen. Een van deze tandwielen bevindt zich in een balans L, die door middel van een hefboom a de tanddruk overbrengt op de balans G. Het grootste gedeelte

van de tanddruk wordt nu opgenomen door een verschuifbaar gewicht op de

horizontale arm van de balans. De

bovenarm van deze balans is verder

door middel van een hefboomstelsel en een as d verbonden aan een geijkte veer

e die, afhankelijk van de

aanraking

van de hefboom a met de contactpunten

b, door de contactmotor f wordt ge-spannen of ontge-spannen. De balans G zal zodoende orn zijn evenwichtsstand schommelen. Aan de beide uiteinden van de veer zijn schrijfpennen

beyes-tigd, die de veerspanning op de

draai-ende trommel g registreren.

De schroef wordt aangedreven via de verwisselbare tandwielen M door de tussenas N, waarop zich het stuwblok O bevindt. De door de schroefas op O

uitgeoefende kracht wordt ten slotte voor het grootste deel door het verschuif-bare gewicht op de balans Q opgenomen en voor het overige deel door de

ge-ijkte veer i, die op dezelfde wijze als bij de meting van het askoppel door twee electi-ische contacten i en electromotor k wordt bediend.

mede, haar kussenblokken en het onderste tandwiel van de overbrenging M

laten die toe.

Het meetgebied van deze dynamometers is betrekkelijk klein in verliouding

tot het gewicht van de apparatuur. De motor weegt ca. 30 kg; de dynamometer,

inclusief de verschillende schuifgewichten. 37,5 kg. De max. stuwkracht be-draagt 7 kg, bet maximale askoppel ca. 25 kgcm. Het maximale aantal orn-wentelingen beperken we tot 30 à 35/sec.

Het gemeten askoppel wordt gecorrigeerd voor de inwendige wrijving van de apparatuur, die daartoe op een speciale bank wordt geijkt. 1k kom hierop terug.

Bij de dubbel- en drieschroef-schepen kunnen 2 of 3 dynamometers aan een electromotor worden gekoppeld. Bij vierschroef-schepen werkt men met twee motoren en vier dynamometers.

Fig. Il toont de dynamometer met een mechanische ijkinrichting (Prony-rem), die echter niet meer wordt gebruikt en vervangen is door een electrische

rem (zie sub e).

c. Schroefdynamometer, systeem Gutsche

Met deze dynamometer, die belangrijk minder weegt dan die van GEBERS

- ca. 19 kg - kunnen

belangrijk grotere stuwkrachten en askoppel worden

gemeten. Maximaal kan men hiermede een stuwkracht van 30 kg meten en een product van askoppel en aantal 0mw/sec van 1800 kgcm/sec. Bij het maximale

aantal omwentelingen van 50/sec betekent dit dus een koppel van 36 kgcm.

Een voordeel van het geringe gewicht van deze sterke dynamometers is, dat zij

kunnen worden toegepast bij scherpe slanke modellen met betrekkelijk kleine waterverplaatsing en relatief groot machinevermogen.

De voortstuwingsmotor A is als onderdeel van de dynamorneter verticaal daarin aangebracht (fig. 15 en 16). Hij doet tevens dienst als meetinrichting

van bet askoppel. De stator B, die daartoe draaibaar is uitgevoerd, is verbonden

met een daaronder liggende brede veer C, waaraan door verdraaiing over een bepaalde hoek een bekende voorspanning kan worden gegeven, die de hoek-verdraaiing van de stator tegenwerkt. Het electro-magnetische koppel tussen rotor D en stator B, dat overeenkomt met het te meten koppel, zal nu de stator tegen de veerspanning in doen draaien en de grootte van de hoekverdraaiing is dan een maatstaf voor bet koppel en wordt geregistreerd op de buitenkant van de stator, die daartoe van speciaal geprepareerd papier wordt voorzien. Een

koperen rolletje E, dat zich tijdens de meting verticaal langs de stator beweegt, zorgt voor de registratie.

De genoemde veer kan men gemakkelijk ijken door orn het bovenste gedeelte

van de stator een draad te slaan en deze te belasten met bekendegewichten. De motor werkt door middel van een stel conische tandwielen F (overbrenging

I : 2) op een horizontale tussenas G en vandaar met een gewone tandwiel

over-brenging op de hoofdas H van het apparaat.

De stuwkracht wordt gemeten door het uitwijken van een met veren J be-laste balans, die met de bovenarm K een kleine verticale registreertrommel L

Hfl

L

door middel van een tandheugel M een

hoekverdraaiing geeft. Op gelijke wijze

als bij de askoppelmeting kan men aan

de veren een bekende voorspanning

ge-ven. Op het trornmeltje wordt dus

slechts een klein gedeelte van de

stuw-kracht geregistreerd. Twee

oliedemper-tjes zorgen voor een beperking van de

optredende schommelingen.

Bij gebruik van twee dergelijke

dyna-mometers kan men met behuip van een

speciale schakeling zorgen,

dat de

motoren absoluut synchroon lopen. d. Apparatuur voor vrijvarende

schroefproeven

Bij de vrijvarende schroefproeven wordt een van de boyen beschreven dynamometers met motor in een

daar-toe speciaal vervaardigde slanke houten boot geplaatst, die op de vereiste

diep-gang vast aan de sleepwagen word t bevestigd (fig. 17). De schroefas, die door een ca. 1,25 m naar voren

uitste-kende schroefaskoker wordt geleid,

be-vat aan het uiteinde de te onderzoeken

naar voren orn te voorkomen, dat zij

bootlichaam werkt.

Fig. 16. Schroefdynamometer

systeem GUTSCHE.

schroef. Deze bevindt zich zo ver in de potentiaalstroming van het

e. IJkapparatuur voor de dynamometers

Vroeger geschiedde het ijken van de dynamometers met behuipvan een wrijvingsrem, waarbij echter bezwaren werden ondervonden. Bij de

dynamo-meters van GUTScHE werd een electrische rem geleverd, die aan de hoogste eisen

voor bet ijken voldoet. Fig. 18 toont het schema van het apparaat, fig. 19 is

een foto van de opstelling achter een dynamometer van GÙTSCHE. De andere dynamometers kunnen echter op dezelfde wijze worden geijkt.

Bij deze rem wordt bet door de dynamometer afgegeven askoppel opgenomen door gewichten G aan de balansarmen A, die_{aan de draaibare stator B van een}

dynamo zijn bevestigd. Het anker C van deze dynamo wordt door middel van

regelbare schuifweerstanden kortgesloten. De evenwichtsstand leest men af op

een schaalverdeling D met wijzer E, die door middel van een rondseltje F door de tandheugel H aan het einde van de verticale arm I van de stator wordt be-wogen. Het apparaat is door middel van contra-gewichten P aan de onderzijde

Fig. 17. Apparatuur voor vrijvarende schroef.

C

Fig. 18. lJkapparatuur voor dynamometers.

s-Vig. 19. IJkapparaat voor dynamometers.

door het zijdelings verdraaien van een gewichtje L langs een schaalverdeling,

waarop ijkstreepjes zijn aangebracht voor diverse aantallen omwentelingen. Het op deze wijze ontstane koppel maakt dan evenwicht met het wrijvings-koppel van de blokjes. Het kan geschieden voor beide draairichtingen. Het aantal omwentelingen leest men af op een tachometer M. Het verschil tussen

het aan de electrische rem opgelegde askoppel en het met de dynamometer ge-meten askoppel is het inwendige wrijvingskoppel van de dynamometer.

f. Ceritrifugaaldynamometer

Bij de reeds besproken apparaten voor het meten van stuwkrachten en

weer-standen wordt gebruik gemaakt van veren, die door servomotoren op een be-paalde spanning worden gebracht en gehouden, terwiji de rek van de veren als

basis dient voor de krachtmeting. Deze systemen hebben een vrij ingewikkelde

constructie van de apparatuur ten gevolge, terwiji ook steeds eenmechanische

demping nodig is orn de slingeringen in het systeem te beperken. De

meet-nauwkeurigheid heeft hieronder te lij den.

Deze bezwaren worden grotendeels ondervangen door de centrifugaal-dynamometer, ontworpen en gefabriceerd door onze chef instrumentmaker

/

Fig. 20. Centrifugaaldynamometer.

I-

-4WW

LIL

D C

Fig. 21. Centrifugaaldynamonieter van LUTEYN.

LUTEYN. Op de constructie is octrooi verkregen. Het principe _{van de werking} berust op het feit, dat indien men de te meten kracht evenwicht laat maken met

een met een centrifugaalkracht corresponderende kracht het aantal omwente-lingen een directe maat is voor de te meten kracht. De_{krachtmeting wordt} dus herleid tot de zeer eenvoudige meting van een aantai omwentelingen. De constructie en het principe van de werking worden duidelijk _{uit de figuren}

20 en 21.

Een electromotortje A van gering vermogen (1/20 pk) bevat _{aan het uiteinde}

van haar as B een verwijd en hoi cylindrisch gedeelte C, dat de centrifugaal regulateur bevat. Deze bestaat uit 2 of meer tuimelaars D, _{draaibaar orn de}

punten E. De gewichtjes F aan het uiteinde van deze tuimelaars zijn wegneem-baar of verwisselwegneem-baar. De korte arm van de tuimelaar rust met een rol G tegen het draaiende gedeelte van het drukbiokje H. Het zich in rust bevindende ge-deelte van het drukblokje is bevestigd aan de stilstaande _{as P, waarop de te} meten kracht K werkt. De met deze as verbonden tuimelaar maakt een kleine heweging en opent of sluit het electrische contact L, dat direct of door

tussen-komst van een relais M de hoofdstroom van de electromotor bij _{gesloten stand} sluit, of bij geopende stand, door een instelbare weerstand N leidt.

De werking is nu als voigt. De te meten kracht K zal_{het contact L sluiten en}

de motor vol aanzetten. Daardoor zullen de gewichten F uitslingeren en via de tuimelaar D en de rolletjes G een _{aan K tegengestelde reactiekracht op het} drukblokje H, geiijk aan de centrifugaalkracht, uitoefenen. _{Indien het aantal}

omwentelingen zo hoog oploopt dat de reactiekracht groterwordt dan K zal bet contact L worden geopend en zullen de omwentelingen dalen. Er zal dan automatisch een zeker evenwicht worden ingesteld, waarbij bet aantal orn-wentelingen, dat door bet gebruikelijke electrische teiwerk O kan worden ge-meten, orn een gerniddelde waarde schommelt. Het apparaat kan met grote nauwkeurigheid voor het meten van zeer uiteenlopende krachten worden

ge-bruikt. Zo kan men by. met een motortje van 1/20 pk bij 45 V klemspanning en

0,8 A bij weglating van de gewichten F krachten meten van enkele grammen tot 5 kg, bij toepassing van 2 aluminium gewichten van 8 gr elk, krachten tot

12,5 kg, en bij toepassing van 2 messinggewichten van 23 g elk, krachten tot

25 kg, een en ander bij een maximum aantal omwentelingen van 2800-3000/ min. Indien men 4 i.p.v. 2 tuimelaars toepast, kan men het dubbele van de ge noemde krachten meten met dezelfde apparatuur.

Door bekende gewichten via een schijf op de trekstang P te laten werken kan

men het apparaat op een eenvoudige wijze ijken. De ijkkrommen hebben een

kwadratisch karakter en men kan nu dom een passende keuze van de gewichten

steeds in het steile gedeelte van de krommen werken. De meetnauwkeurigheid bedraagt liz - 1%.

De apparaten zijn zeer geschikt gebleken voor het meten van dwarskrachten

en roerkrachten bij stuurproeven enwij zullen ze nu ook gaan gebruiken bij het meten van stuwkrachten in onder watervarende onderzeeboot-modellen.

Apparatuur voor proeven met onderzeeboot-modellen

Fig. 22 en 23 laten ons de opstelling zien van de apparatuur voor bet bepalen van de weerstand en de trim van onderzeeboot-modellen. Het model hangt aan de voor- en achterzijde aan speciale trim-apparaten, die aan de

middenlangsligger van de sleepwagen worden opgehangen. De apparaten bestaan

uit een raam R, draaibaar orn de as O en een arm L, aan het ondereinde voor-zien van een gestroomlijnde york B, waaraan het model wordt bevestigd. De arm L draait orn de puntenC. Met de schuifgewichten Lg kan van te voren de

gewenste trim worden ingesteld en gedurende de vaart door verschuiven worden behouden. Uit de verschuiving kunnen de verticale componenten van de

weer-standskracht worden berekend. De insnelheidsrichting werkende weerstands-kracht wordt gemeten door de weerstandsdynamometer in Wo met de voorste arm te verbinden. De weerstand van de vorken wordt afzonderlijk gemeten en

zodoende geelimineerd.

Apparatuur gebruikt bij stuurproeven

I)e reeds besproken meting van de tengevolge van het leggen van het roer

op het model uitgeoefende dwarskrachten geschiedt steeds met de beschreven

centrifugaaldynamometers. De op het gelegde roer in langsscheepse en

dwars-scheepse richting uitgeoefende krachten worden eveneens met behuip van deze

dynamometer gemeten. 0m dit te kunnen doen, moet echter bet roer vrij

Fig. 22. Apparatuur voor beproeving van onderzeeboot-modellen (schematisch).

Fig. 24. Apparatuur voor het meten van roerkrachten en roerkoppels. Dit geschiedt met behuip van het in fig. 24 getoonde apparaat, dat in principe bestaat uit een wagentje, dat zich op 3 als kogelblokjes uitgevoerde wieltjes vrijwel zonder wrijving in een richting kan bewegen en waarin de roerkoning met behulp van een Amerikaanse tang is ingeklernd. Het wagentje wordt ver-bonden met de centrifugaaldynamometer, welke zorgt, dat de roerkoning orn zijn evenwichtsstand blijft spelen. Door een extra haakse overbrenging bestaat de mogelijkheid zowel het apparaat als de dynamometer in langsscheepse of

dwarsscheepse richting te plaatsen en zodoende de op bet roer in beide richtin-gen uitgeoefende krachten te meten.

Voor het meten van roerkoningkoppels kan het wagentje worden

gearrê-teerd en kan de roerkoning, die dan draaibaar is, worden voorzien van een schijf met graadverdeling. 0m de schijf wordt een draad geslagen, die, geleid over een

katrol, van bepaalde gewichten wordt voorzien. Bij constant roerkoningkoppel kan men dan de roeruitsiag meten. Ook kan de schijf direct worden verbonden met de trekstang van de centrifugaaldynamometer, zodat men

i. Apparatuur voor slingerproeven

Fig. 25 toont de slinger, die met haar draaipunt in het metacenter van het model wordt aangebracht. Aan het boveneinde van de slinger is een schrijfpen aangebracht, waarmede de slingeringen op een aan het model bevestigde re-gistreertrommel worden opgetekend. De omwentelingensnelheid van de trom-mel, die door een veermotor wordt aangedreven, is instelbaar.

k. Apparatuur voor volgstroommetingen

Fig. 26 toont de reeds besproken vleugelraadjes, die bestaan uit een naafje

met 4 spaakjes, waarop 4 vlakjes van 1 cm2 opperviak onder een hoek van 45°

zijn bevestigd. Wij beschikken over een reeks vleugelraadjes met diameters variërende van 4 tot 30 cm. Het aantal omwentelingen van deze raadjes is tot een bepaalde grens evenredig met de intreesnelheid. Boyen deze grens is de toestand, als gevoig van de wervelaflossing achter de spaakjes, niet stabiel en zijn de metingen onbetrouwbaar. Voor raadjes tot 24 cm diameter ugt deze

grens boyen de normaal voorkomende snelheden (1,5 à 2 m/sec).

Op theoretische gronden kan men aantonen, dat meting van de sneiheids-verdeling met behulp van de ringmeter (fig. 27) betere resultaten moet geven dan die met vleugelraadjes. Bij de ringmeter berust het bepalen van de

Fig. 27. Opstelling ringmeter voor

volgstroommeting. middelde sneiheid op meting van de

weerstand van de ring, die daartoe in het onder h beschreven wagentje wordt ingeklernd. Wij beschikken over een aantal ringen van verschillende dia-meter, die in vrijvarende toestand zijn

geijkt. De weerstand van de drager

wordt geelimineerd door afzonderlijke meting. In verband met de wervelaf-lossing achter de ring is ook hier de diameter c.q. de sneiheid beperkt.

Fig. 28 toont tenslotte de constructie

van de stuwbuis van GEBERS in verge-hiking met die van PRANDTL. De

eer-ste heef t het voordeel, dat de statische opening en de stuwdrukopening zich dichter bij elkaar bevinden, zodat zij met succes kan worden gebruikt in ge-vallen, waarbij de sneiheid in

langs-scheepse richting sterk variabel is. Voor

een dergehijke stuwbuis is het verschil in hoogte van de vloeistof-kolom in de beide benen van de manometerbuis ca. 1,5 maal de snelheidshoogte. De

meet-nauwkeurigheid bedraagt ca. 0,02 rn/sec. Fig. 7 toont opstelling van een stuw-buis achter een model. De graadverdeling op de schijf en de mm-verdeling op

de stuwbuis maken het mogehijk een bepaald veld nauwkeurig af te tasten. 2) Apparatuur gebruikt in de cavitatietank

. Stuwkracht en askoppelmeting

Een schema van de stuwkracht en askoppelmeting vindt men in fig. 29 en 30, een foto van de apparatuur in fig. 31. De stuwkrachtmeting is zeer

een-voudig. De stuwkracht van de schroef, die zich uit in een trek in de schroefas A,

wordt opgenomen door een stuwblok B, dat in C draaibaar bevestigd is aan de balans D, die in E orn een vast punt scharniert. I)e stuwkracht veroorzaakt steeds een trek in de verticale stang F, die met de automatische weegschaal G is verbonden. Deze meter wijst aan tot 270 kg. Het meetgebied kan echter met

behuip van voorschakeling van veren in trappen van 250 kg tot 1270 kg worden

opgevoerd. De waarnemer kan de meter, die speciaal verlicht wordt, met

be-hulp van een toneelkijker aflezen. De horizontale speeiruimte in de as van enkele millimeters, die voor de meting nodig is, wordt opgenomen door een beweeglijke koppeling tussen aandrijfmotor en schroefas.

-r,»

Stuwbuis van PRANDTL.

A_A

A

Stuwbuis van GnBERS.

Fig. 29. Stuwkrachtmeetinrichting.

wrijving van de pakkingbus in onbelaste toestand van de apparatuur beneden het percentage van de algemene meetnauwkeurigheid te brengen. De electro-motor drijft een hohe as A aan, die tot het voorste schroef-draagblok reikt. In

deze hohe as is de eigenlijke schroefas B drie maal gesteund, aan het vooreinde

in een waterbestendig kogelbiok C, aan het achtereinde in een ingeslepen blok I), dat tevens als afdichting dient. I)e middeiste ondersteuning E werd later aangebracht. Het door de schroef uitgeoefend askoppel vi1 nu de binnenas ten

opzichte van de buitenas verdraaien, welke verdraaiing wordt opgenomen door een torsiestaaf F, die de binnenas aan de buitenas verbindt. De hoekverdraaiing

van de geijkte torsiestaaf, welke een maat is voor het askoppel, wordt gemeten door middel van een electrische zender met een potentiometer G van ca. 500

schakeltrappen over de maximale verdraaiingshoek van naar beide zijden.

De aanwijzing van de electrische zender wordt door loopborstels H naar buiten

doorgegeven en afgelezen op een kruisspoelgalvanometer I, die naar behoefte door weerstanden gedempt kan worden. De wrijving in de asbiokken en de

pakkingbus van de hohle buitenas komt op deze wijze niet in de meting, evenmin

als die van de borstels, terwiji de weh in de meting begrepen wrijving van de

blokken tussen de binnen- en buitenas verwaarloosbaar klein is.

Vier geijkte torsiestaven voor max. 5, 20, 40 en 110 kgm kunnen naar be-hoefte worden ingeschakeld.

b. _{Stroboscopische heiichtingsinrichting}

Hiervoor wordt gebruikt de Philips stroboscoopGM 5500, zichtbaar in fig. 32. Voor ons doel is de stroboscoop voorzien van twee lichtwerpers, die de schroef

aan de boyen- en onderzijde van de tunnel belichten. De korte fhitstijd van de kwartslampen (ca. l0- sec) en de grote intensiteit (in 10 sec wordt maximaal

Fig. 31. Stuwkracht- eri askoppelmeetinrichting.

een hoeveelheid licht van 200 lumensec uitgestraald en een energie van 2

Wat-sec verbruikt), veroorloven een zeer goede waarneming van het cavitatiebeeld. Zoals gezegd kan men door verdraaiing van het contact op de schroefas, dat

nodig is voor de synchronisatie van de flits, elk blad van de schroef afzonderlijk en in alle mogelijke standen bekijken. Een speciale inrichting maakt het moge-lijk bij het fotograferen, dat met een enkele flits geschiedt, het beeld steeds in de

zelfde stand te belichten. Dit is van belang met het oog op het vergelijken van het cavitatiebeeld van vergelijkbare bladvormen.

Eloewel met een enkele flits van de stroboscoop behoorlijke foto's kunnen

worden gemaakt, indien het water schoon is, is toch de wenselijkheid gebleken

van nog sterkere lampen. Op ons verzoek heeft PHILIPs nu een speciale flits-lampenapparatuur voor het maken van foto's ontwikkeld, waarbij de intensi-teit van de flits een veelvoud is van dat van een enkele flits van de strobos-coop (fig. 33). Proeven, die hiermede aan de gang zijn, zijn veelbelovend. Een groot voordeel hierbij is, dat we met kleinere lensopeningen kunnen werken waardoor meer diepte-scherpte wordt verkregen.

c. Meetinrichting voor sneiheid en druk

Fig. 34 laat de meetplaats zien met de kwikzilver manometers voor het meten van de sneiheid en de statische druk. De druk wordt gemeten ter plaatse van de

propeller. De sneiheid bepalen we uit het drukverschil voor en na de contractie van het bovenste horizontale been van de tunnel, stroomopwaarts van de meetplaats.

3) Apparatuur gebruikt op proeftochten a. Log-apparaat, systeem Kempf

Dit apparaat is geschikt orn de sneiheid van het schip t.o.v. het omringende water te meten. Men moet hierbij zorgen, dat men niet in de grenslaag van de scheepsromp meet en buiten de schroefstraal blijft.

Bij de onderhavige log (fig. 35 en 36) wordt de sneiheid afgeleid uit de

weer-stand van een niet wentelend kegelvormig loglichaam met afgeplatte kant dat

aan een 1/2 mm dikke staaldraad naast en achter het schip door het water wordt getrokken. De log, die 180 gram weegt, wordt nu door de sleepkracht, de

weer-stand, het eigen gewicht en de opwaartse druk op ongeveer 2

m onder het

wateropperviak in evenwicht gehouden. De stroming orn het lichaam is stabiel tot ca. 20 kn. De sleepdraad wordt over een hoekrol, die zich bevindt aan het einde van een 7 m lange, dwars op het boord gezette spier, naar het meetappa-raat geleid. 1)it bevat een geijkte veer

en een aantal gewichten, die tezamen de weerstand van het loglichaam op-nemen. Gelijktijdig worden op het ap-paraat, behalve de weerstand van de log, het aantal omwentelingen van de voortstuwers en dat van een anemo-meter benevens de tijd in seconden

ge-registreerd.

De log wordt van te voren in dc

sleeptank geijkt bij verschillende snel-heden, hoogten van de hoekrol boyen de waterspiegel en draadlengten, die door middel van een teiwerk bij het

uitvieren kunnen worden gecontroleerd.

Dit laatste is nodig omdat men aan

boord ook verschillende draadlengten moet gebruiken vanwege het feit, dat de weerstand van het loglichaam vari-eert met de ligging in het golfsysteem, dat door het varende schip wordt op-gewekt. Men bepaalt dus de weerstand

Fi g. 33. Flitslampenapparatuur van Philips.

Fig. 35. Logapparaat systeem KEMPI1.

Fig. 37. Anemometer met

\viudrichtlng-meter.

hiermede corresponderende sneiheden en bepaalt tenslotte hieruit de

gemid-delde sneiheid. Anemometer

Dit apparaat (fig. 37) dient ter bepa-ling van de windsnelheid tij dens de proeftochten. Het aantal omwentelin-gen van het apparaat wordt gedurende een zekere tijd met behuip van peno-dieke onderbreking van een stroom-kring geteld en met behuip van een

ijk-kromme is dan de gemiddelde windsnel-heid gemakkelijk te bepalen. De

momen-tele windsnelheid laat zich ook aflezen

op een geijkte voltmeter, die aangesloten is op een met de anemometer verbonden

dynamo. Het apparaat is tevens voor-zien van een inrichting voor bet bepa-len van de windrichting.

Amsier trossentrek dynamometer

Dit instrument, waarvan fig. 38 een

overzicht geeft, bestaat uit 3 delen nl. een met olie gevulde cylinder, die tussen

de tros en de trossenhier of sleepbeting wordt geschakeld, een automatische door een electromotor aangedreven oliepomp met oliereservoir en schakelaar voor de twee meetgebieden resp. van O-10 ton en O-20 ton, en de voor beide

meetgebieden zeifregistrerende manometer met aandrijving van de meetband. Een door een benzinemotor aangedreven generator zorgt voor de benodigde 110 V gelijkstroom voor de aandrijving van de pomp.

De pomp zorgt ervoor, dat de zuiger ongeveer in de middenstand blijft en dat de tengevolge van de hoge druk in de ruimte voor de zuiger onvermijdelijke larigs de zuiger van de cylinder naar de ruimte achter de zuiger lekkende olie, die naar

bet reservoir terugvloeit, van daar naar de ruimte voor de zuiger wordt

terug-gepompt. Zij schakelt zichzeif automatisch in en uit met behuip van electrische contacten, die in de cylinder zijn aangebracht. De oliedruk, die een maat is voor

de ontwikkelde trossentrek, wordt geregistreerd door de manometer, die is in-gericht voor twee meetgebieden. De schakelaar in de pompkast zorgt voor de inschakeling van het verlangde meetgebied van de manometer. In de nuistand van de schakelaar is geen meting mogelijk, de olietoevoer naar bet registreer-apparaat is dan verbroken. Electrische contacten in de cylinder zorgen er voor, dat bij een te grote uitwij king van de zuiger uit de middenstand, hetgeen ge-vaar zou kunnen opleveren, een zoemer in de pompkast in werking treedt. Zij

vormen dus de practische begrenzing van de beweging van de zuiger.

Het apparaat is eerst sedert korte tijd bij ons in gebruik. Het voldoet echter

uitstekend en heeft een nauwkeurigheid van enkele procenten.

Beraadslaging

Ir Y. A. KuIPERs: Gaarne zou ik prof. TROOST willen vragen, waarom des-tijds de keus op Wageningen is gevallen voor de bouw van het Proefstation.

Prof. ir L. TRoosT: Bij onderzoek in bet Westen van bet land bleek de bodem aldaar ongeschikt. De onderbouw zou te kostbaar zijn geworden. De Gemeente Wageningen bood een geschikt terrein gratis aan, waarvan de bodem zich

uiter-mate goed leende voor het doel.

Ir KUIPERs: Kunt U mij een indruk geven van de onderlinge

grootteverhou-dingen van het Proefstation te Wageningen en buitenlandse inrichtingen? Prof. ir TR00sT: In Rome en Madrid zijn Proefstations met jets grotere

afmetingen dan het onze. De doorsnede van de tank is aldaar ca. 121/2 x 61/2 m2 tegen 101/2 >< 51/2 m2 bij ons. De Amerikaanse Marine beschikt over een

sleep-tank van gigantische afmetingen (lengte van grootte-orde 2 km): economisch verantwoord lijkt mij dit niet voor ons land, daar de in onze ,,kleine" tank ge-nomen proeven o.i. alleszins betrouwbaar zijn. Wel is thans een grotere lengte dan iGømnodig.

Ir KUIPERS: Kunt U mij tenslotte enig idee geven van de onderlinge ver-houdingen van model t.o.v. tank, en van de invloed van de temperatuur op de

Prof. ir TRoosT: Voor normale proeven is de natte doorsnede van het model ten hoogste 1/100 van die van de tank, de verhouding van de breedte van het model tot de breedte van het kanaal ten hoogste 1/10. Voor bet verrich-ten van modelproeven voor zeer snelle schepen wordt de diepte ongeveer

gelijk aan de lengte van bet model genomen.

Wat Uw vraag over de temperatuurs-invloed betreft: De resultaten worden herleid op de temperatuur van 15° C met behulp van bekende correcties.

Ir G. P. ITTMANN: In 1873 bezat Nederland reeds een tank, die omstreeks

1900 in onbruik raakte. Aan welke omstandigheid is het toe te schrijven dat het nog ruim 25 jaar geduurd heeft voor Nederland er weer een had?

Prof. ir TRoosT: Het Nederlandse volk was, en is misschien flog, onvol-doende research-minded. De oorlog 1914-1918 is ten dele aan ons voorbij gaan, waardoor wij de grote stimulerende invloed daarvan op de research

ge-mist hebben. Er waren omstreeks dit tijdstip wel overtuigde voorstanders van research, doch hun aantal was te gering. Met name mag hier genoemd worden prof. LORENTZ, die na 1916 zeer waardevolle en stimulerende stukken heeft

geschreven.

Ir J. A. SCHEPERS: Gaarne zou ik willen vernemen of bij de stuurproeven met een model van een dubbelschroefschip de beide schroefassen precies het.-zelfde toerental hadden.

Dr ir W. P. A. VAN LAMMEREN: Inderdaad was dit het geval. De assen zijn

gekoppeld met tandwielen en worden gezamenlijk door I motor aangedreven.

Ir SCHEPERS: Bij de cavitatie-tunnel wordt het proces door subjectieve

waar-fleming gevolgd en er wordt geen gebruik gemaakt van registratie-apparatuur.

Zou dit geen voordelen hebben?

Dr ir VAN LAMMEREN: I)e metingen worden inderdaad niet geregistreerd,

doch alle aflezingen geschieden door persoonhijke waarnemingen tijdens de meting. De waarnemers krijgen echter wel een goed overzicht van wat er zich afspeelt, doordat het waargenomene onmiddellijk tijdens de proef in grafiek wordt gebracht. De gang van het onderzoek kan daardoor worden aangepast aan de waargenomen verschijnselen. Het onderzoek is daardoor zeer soepel.

Ir P. PERDIJK: Bij verschillende dynamometers gebruikt men zowel veren als gewichten. Waarom maakt men van beide gebruik en niet uitsluitend van

veren?

Dr ir VAN LAMMEREN: De veren worden slechts gebruikt voor het meten van een rest-bedrag van de stuwkracht en het askoppel. De gewichten nemen dus het hoofdbedrag voor hun rekening. Het voordeel van het gebruik van gewichten is dat de hiermee overeenkomende kracht met zeer grote precisie kan worden berekend, daar het gewicht alsmede de overbrengingsverhouding

vrijwel exact bekend zijn.

Ir P. PERDIJK: Ondervindt men bij het gebruik van gewichten geen hinder van traagheidseffecten?

Dr ir VAN LAMMEREN: Inderdaad treden traagheidseffecten op in de vorm van slingeringen. Dit gaan wij tegen door het gebruik van olie-demping.

F. C. VAN ASPEREN: Het lijkt me dat ook bij Uw Proefstation bet fabriceren, aanschaffen en onderhouden van instrumenten alle zorg vereist. Mag ik vragen

hoe deze kwesties bij U zijn geregeld? Wat doet U b.v. aan het onderhoud van de apparatuur?

Dr ir VAN LAMMEREN: Inderdaad kost bet onderhoud van apparatuur

door-lopend veel zorgen. De ijking geschiedt op gezette tijden in de werkplaats. Wat betreft de fabricage van apparatuur: wij zouden deze bet liefst zelf

maken, doch onze werkplaats is dermate bezet met werkzaamheden, die

nood-zakelijk door ons zelf moeten geschieden, dat noodgedwongen moet worden overgegaan tot gedeeltelijke uitbesteding van speciale apparatuur. 0m U een indruk te geven van de werkzaamheden, die wij beslist zeif moeten verrichten:

modellen van scheepsschroeven worden door ons zeif gemaakt, de fabricage van een bronzen schroef kost ca. 5 à 6 man-weken. Die van een witmetalen schroef kost ca. 11/2 man-week. In 1948 fabriceerde men 115 witmetalen en 6 bronzen

schroeven, in de eerste zes maanden van 1949 bedroegen deze getallen 60,

resp. 6.

Ir TH. N. HELLEMANS: Worden in Uw Proefstation proeven genomen met

het sturen van 2-schroefsschepen door verschil in omwentelingen per sec der

beide scheepsassen?

Dr ir VAN LAMMEREN: Neen. Er worden wel draaicirkelproeven genomen met 2-schroefsschepen waarbij de schroeven afzonderlijk worden aangedreven

door 2 parallel geschakelde electromotoren. De binnenschroef zal daarbij automatisch wat minder omwentelingen gaan maken dan de buitenschroef, doch bij de start is het aantal omwentelingen gelijk.

Ir R. LEvIsoN: Gaarne zou ik van dr VAN LAMMEREN nog enige details willen vernemen betr. de electrische askoppelmeter. Hoe is de potentiometer

uitgevoerd?

Dr ir VAN LAMMEREN: De potentiometer heeft 500 schakeltrappen _over een maximum hoek van 25° naar beide zijden. De aanwijzing van de elec-trische zender wordt naar buiten doorgegeven door middel van loopborstelsen afgelezen op een door weerstanden gedempte kruisspoel-galvanometer, die door

statisch belasten van de schroefas met bekende koppels kan worden geijkt. Ir J. G. BAA5: Verricht bet Proefstation ook metingen omtrent

spannings-onderzoek?

Dr ir VAN LAMMEREN: Neen.

Prof. ir L. TRoosT: Er bestaat natuurlijk wel belangstelling voor dit soort

problemen, doch wij beperken ons principieel tot stromings-problemen. De be-doeling bestaat wel t.z.t. sommige problemen in samenwerking met

spannings-deskundigen van T.N.0. of T.H. aan te pakken.

Ir J. P. SIMoN THOMAS: In het Proefstation wordt het model bewogen_t.o.v.

bet water, doch men zou feitelijk evengoed het water kunnen laten bewegen

t.o.v. het stilstaande model. Heeft dit laatste geen voordelen?

Prof. ir TROOST: In Amerika is inderdaad een opstelling _{op deze basis}

succes gering. Het vereiste vermogen is zeer groot, terwiji het bovendien zeer

moeilijk is een homogene stroming te bewerkstelligen.

De Vice-Voorzitter ir C. KONING dankt tenslotte namens de aanwezigen de

inleiders voor hun interessante heldere voordracht. Persoonhijk heeft hij wel

critiek op de lezing van prof. TROOST. Deze sprak over de medewerking van de

regering, de industrie en andere instanties.

Spreker weet uit ervaring wat er komt kijken orn research op gang te krijgen. Dit is geen kwestie van steun vragen en ontvangen. Ontbreekt de man, waarvan

de stuwkracht uitgaat, dan bereikt men niets. Het Proefstation mag zich ge-lukkig prijzen, dat het in de persoon van prof. TROOST en zijn medewerkers