Rapport van de proeven gehouden met modellen van H.M. Fregatten met en zonder V-vormige aan de huid door-gestrookte dooskiel

TnCHNI HO.CHO(L

UB. t LTh Dart CHPBLA UND.

OF. i

J.

.

Rapport van de proeven gebouden met modelie

van Hr. M_. Preatten iet en

zonder V-vormi-ge aan de huid doorV-vormi-gestrookte

dooie1.

Door de Foofdafdelir Materieel .;oheepbouw van het

ini-terie van arine we.ì opdxcht gegeven aar de ub.afdeiing

der ;oheepsbouwkunde van de fechnische Hoge3choo i:

Aan de hani van slizerproeven met modellen een

ver-geUjke onlerzoek in te 3te lien naar de

3lingerei-genohappen van de betaande fregatten en de

fregat-ten, welke uit de eertgenoemde verkregen zijn door

toevoeging van een dooskiel.

Aan de ìanì van leepproven met modellen een

ver-gelijkend oriderzoelc in te stellen naar e weerdtand

van de betaande fregatten en de fregatten, welke

uit de eertenoernde verkregen zijn door toevoeging

van cen dookiel.

-o-o-L

I LI')I !TG,

1. 31inereigefl3chappeTi.

De moglijkheden orn aan de hand van modeiproeven de .lirereien3chappen vari een schip te bepa len, zijn

be-perkt door:

bet chaaleffect.

de apparatuur voor het riemen van

model-proeVefl.

Het scaaieffect.

vnneer op grand van modelonderzoek een voorpe11iri gedaan rnoet worden over de lixereigenschappen vari ceri schip, slirigerend evenwijdig aan de goiven, waarvan

de goiflente, de ;olfhoogte eri de golfsneTheid ten op-zichte van bet

htp beeni zijn, wordt geen Jui't bqeid

verkregen door een ,odei op schaal i ¡ n te onderzoeken

in golven naar dezefde sc'raal verk1irt1. Hoe kleiner bet model, des te groter ht schaaleffeet. De wetensohap

is nag niet in staat de invloei. van het sehaaleffeot

kwantitatief va;t te 3te lien. Vervaar lazing van het

sehaaleffect kan daarom bij 3Ungeren tot verkeerde

.ocn-c lus ie leiden.

en verelijkenJ onderzoek tussen beide modellen heeft

echter wel waarde, daar verwacht mag worden, dat bet

even-tuele schaaleffeot voor beide modellen van dezefde orde

van grootte zal zin.

e apparatuur year bet nemen van modeiproeven.

en ohip, met contant vermoen varend in viak, dlep,

tîlstaand water, heeft alleen een eenparige rechtli.j-fige beweing.

In golvend vater coznen hier 6 bewegingen bij, wellçe

tin bet algemeen tege1ijkertid optreden met kans opcn-derlinge binv1oe.ing. De 6 beveinGen zi3n

slincron (slingeron orn ceri langsscheepse as) stamen t.slingeren orn een dwarscheepe as),

gieren (slizeren orn een langscheepse as),

dompen (op een fleer gaande bewegirig tg.v.

pa3serende golveri),

schrikken ( versneilingen en vertragirigen in cìe

richtirig van de translatie t.g.v. bet

opstomen tegen en bet afglijden van de

golven),

zijaarte verzetten.

e qsteiiing in de tank is

zoclanig, dat de lerite-as

van het model evenwijdig is aan de golfkarnmen. Ret rnodel

kan dan vrij siiren, dampen un zijwaarts

ve'zettèn.

-3-onlerzocht vorden.

Het golfsysteem op zee is niet enkelvou.iig, maar complex.

In de tank i

bet met de voorhanden zijnde apparatuur

voorl;nog niet mogelijk een reproduceerbaar complex

golven-systeem op te wekken, zodat voor vergelljkende proeven vol--staan moet worden met een enkelvoulig golvenysteem.

Hieruit blijct, dat aan Lie waargenomen slingerhoeken geen

absolute waarde toegekend. mag vorden.

atar voor beide modellen de omstandigheíen gelijk zijn,

zijn de .lingerproeven voor vereUjkingsdoeleìnden echter

waardevo 1.

II.

leepproeveri.

In Lie sleeptank wordt de weerstand van modellen bepaald

in viaic water als functie van de sneiheid.

m minaire stroming ror.& het model te voorkomeri, wordt

op bet model op L. van de v.L.L. cen .5 cm. brode zandetrook aangebracht.

0m uit de gemeten weertand van een model een

kromme voor bet schip te voorspelien, is het noodzakelijk

de gemeten weerstand te splitsen in zijn componenten;

de ivrijvingsweer3tan. en de reetweerstani ( vocr het

groot-ste gedeelte bestaande uit golfweer3tand). Dit is siechte mo'elijk, door

de wrijv swcertanl van bet

model te

be-rekenen uit de aequivalente wrijvingsweerstan:i van een viak-Ice plaat met dezeifde lengte en rat opperviak ais bet model.

Voor de berekeni, van de wrijvingeweerstan'i wordt ge-bruik gemaakt van de methode van

.choenher, lie de

wrij-vingocoefficient van een plaat

geeft als

functie van bet

getal van Reynolds.

=

Qcià. (.L'qW-) , waarin:

wrijvingscoefficient volgens choertherr

= v.L. getci van eynolds, met:

y modelsnelheiu im m/51c.

L = modellsngte op de dL in m.

kinenatische vioositeitscoefficient in

m.oec.1, afhaniceik van Lie temperatuur van

het tancwater.

T)e wrivingsweerstand van le plaat (c.q. mOdel) is dan;

, waarin; F rit opperviak

dictbeid van het tankwater (zoet) = 102 kg.

4 see.2

wrijvirigsweerotand in kg.

"oxt de gemeten rnodelweerstanì verminderd met deze

rivingsweer-tand, dan kan de overgebleven "restweeretand' omgerekend worden voor bet schip met de formule:

:rei3t schip re3t model' waarin;

djChthti.A van bet zeewater = 1CL,5 c.

nCec.2.

= modeiscaa'.

De wrijvirsweerstcnI van hat ochip wordt op :ezefde :1jz

gevcn:en als die van bet model. Nu wordt

bruikt het getal

van ieyno ido year bet achip, waarbij d inematische

viscosi-teitecoefficient =

bepaa3d ordt bij een temperatuur van

bet zeewater van 150 C.

De wrijvinocoeffioient woNt gevozien door de coefficient

vari ohoenherr te vermeerderen met C.(j(L. orn de ruwheil van

bet .chip in reninß te brenflen.

UIt le totale weertari van bet schip = wrivi

ecrar +

+ reotwer.;tarl voigt de

¿.P.. van bet schip (zonJer tee]g

vocr lcb±'.'eer 'nd, stuureerstarìd en weerotand ver' kimkielen

uit:

* '1 _{, waarin} -fc

'4

icbeepsnelheid in rn.seo'.

= ;otaie weeretind in kg. T. 1 111 fTfl ' u. ¿_.)L CaIi 1

I.

lingerproeven.

Pig. i geeft ochematiech de singerappaztuur weer. De proeven werden genomen met stilliggend model,

evenwijdig aan de golven.

Bij een aantai golflengten werden, telkens bij een

vierta? galooter, le

ximale:lirerhoek

en de clThoogte h

grafisch geregistreerd. }ierbij b'eek bi

constante golfiengte de maximale ]ixerhoek

even-redig te zijn met de golfhoogte n we? zodanig, dat bi

een 2 x zo grate golfhoogte de maximale sllngerhoek t oak 2 x zo groot werd.

ft

bleek dus bïj contr1te golÍ

1ente constant te zijn.

'

Pig. 2 geeft een voorbeell van een waarneining hij con-tante olfiengte. A3jj vier golfhoogten werd de maximale

singerhoek bepaaicì en uitgezet in de grafiek op bais

van de goifhoogte. Hieruit werd de gemiddelde be-paaid zoalo aangegeven in de figuur.

Het resultaat van een gehele serie waarnerningen, dus hij versohillende golfiengten, werd op twee manieren

weer-gegeven:

door uit te zetten Op basis van

ilierin L.i:

rrxirna1e s1inerhoek van ht model.

maximale flefling van Iiet watroppe-viaìc = golfhoogte

A golfiengte

golfperiode

eigen slingerperiode van het model in water.

Proeven werden gnomn met 2 modellen ( mode schaal( =5u). I overeenkomende met het oorspronkefljke fregat.

II overeenkomende met bet fregat met aange'bouwde d o os k i e 1.

'get elk der modellen werden 2 erie sllngerproeven nomen:

a. zonder dekballaut

o. met dekbaflat, overeenkom-riìe mt 50 ton

ba1ia:t op 9.95 m boyen de basis vcorhet ;chip.

OnderstaarAde tabel geeft de bijzonerheden van de vier

toe3tan..ìen Ia, Io, lia en lic.

-5-5u C ILl P

In de tabel is:

= eigen slinerperiode van het model in water

t' I' ti sCtLtp in water

I'= assatraagheidsmornent van het model inc.

meebe-wegend water.

I'= ma3satraagheidsmOrnent van bet schip inl. meebe-wegend water.

T'5=

_'rn/

s= 1'm' < , indien o( de modelschaal is.

e reu1taten van de vier

series slingerproeven zijn weergegeven in de figuren 3 en Li..

De figuren 5 t/m 11 geven enkele foto' e van de . liier-proeven met bet model.

ûPi.

dm3 MG cm T' sec kgcmsec2

I'

m3DPL. MG m T' ec kg msec

I'

la

11.7 2.59 i . 0.902 1L62,5 1.30 7,7 2819 x Ic 12.1 2.17 1. ¿7 1.083 1512,5 1.o9 9,0 338k io3

lIa

12.1 2.35 1.30 1.20 1512,5 1.18 9,2 3163 x

lo-II.

leeoroeven.

De 1eepproeven zijn uitgevoerd met twee modellen.

Het eerste model wa in overeensternmir mtt geval

Ia oorpronceUjke romp zonder deÀcballa3t. Het tweede

model was in overeenstemrning met g,eval lia: oorspronk

lijke romp met dooakie en zonder dekballast.

Het resultaat van de sleepproeven met de modellen is

weergegeven in fig. 12.

De uitkom3t win le herekeningen van de Pr van (le

chepen (exoluief luchtweerstand, roexeerstand en weer .;tanJ van de kinkielen) zijn weergegeven in fig. 13.

Voor de scheepssnelheden van 8,12 en 17 knoop wordt bet re:u1taat

c. a DLUJ.

lingrprceven.

Uit fig. 3, waarin voor de vier

gevale:o/

is wee

gegeven als funetie van de golfiengte A ,

biit, dat

Je reonantieg..bieen voor de toe.stanie lo, lia en li o

rraotisch bij dezelfde o1f1engte liggen. Het

resonantiege-bied van geval Ia ugt ÌDij c1inere golf lengte.

Het aanbrenen van een dookiel zowel ais bet plaatsen

van 50 Ton ballast op 9.95 m. boyen de

basis,veroorzast

dus geen ver3chuiving van bet reonantiegebied naar die go1flenten, welke op zee niet of seer zeiden voorkomen.

r,efl ver'elljkinr van de MG-aarden (tabel op blad )

1et zien, dat het aanbrengen van de ballast bij geval I

cen verk1eini van Jeze vaarde veroorzaakt van 1.10

-1.09 0.21 m, bij geval Ii echter siechte 1. 18 - 1.0

cm.

veneen3 blijkt uit Je tabel dat bij het aanbrengen van Je ballast het masatraagheidmoment bi geval I met

( 338L4. - 2819).]L' 565 x 1U-' kg t sec

enbi gval Il

met (3638 - 3763).X)3 = - 125 x ' kg m iec toneemt.

Te VerNzìchtefl zou zijn, dat zowel de veranderin in aanvangsmetacenterhoote ais in maseatraagheidsmomnt van .lezelfde grootte-orde ZOU zijn.

Dat dit niet uit .e proefnerningen blijkt, mcoet geweten worden aan de grand van nauwkeuriheii, die bij de

proe-ven bereikt kon worden. In de Appendix ordt op de nauv-keurigheid vari de proefnemirigen dieper irlgegaari en daaruít

moge blijken, dat deze nauwkeurigheid zodanig is, dat

de hieronder volgnde corlusies verantwoord zijn.

y Kn 1PK

Ia

i.PK

lIa

8 12 17 162 1656 162 538 1630

tjit de iingerproeven met de odelien kan du

gecon-c1ìeer, den, dat bet aanbrengen van een doozikiel of

mt piac en van dekballat practich geen versohuiving vtn ht r:oiantieebied te leeg zal brrien.

B.veiien blij.ct uit ie roefnemingen, dat ht aanbrengen van een doo.kie1 al' ht plaaen van iekbaiJat practich feen invloed heeft op de rootte van de axiraale

slinger-hoeen, welke bij de versohillende go1f1trten- en -hoogten

optreden. Dit bUjt bet duiuelij.it uit fis. 14.

II.

leeproevcn.

Uit fig. 12 blljat, dat de totale modeLv&ertanì voor beide model1n gelijk i.

De uitko7nten der bere1ceninen (fig. 13)

laten zien, dat

de totale weerstand van het oor.pronkeUjke schip (I a) let

hager zai zijn, dan die van ht 3chip voorzien van cell doo-kji (Ii a).

Daar ht nat opperviak van schip Ia kleiner i3 Jan iat vai.. 3chip lIa, zal iienteng,evole .ie wrijvingeweertand van schip

II a grater zijn dan die van 3chp I a.

Door het aanbrenen van een Joo3kiel wordt de

restweer-¿tani van schip lia echtcr kleiner Jan dIe van

chip I a.

ze al'narne van Je re.tweerstani i rotr Jan d. toenae

Je

ri1vinsertand, zodat trE1otte de totale weerstand

van 3chip I a grater zal zijn dan lie van

chip Ii e.

retvaarJig

i

Jn oak de conc1uie, dat het aanboer

-jn een dooskiel geen nade lige invloed zal hebben op ht nel-iJbereiic van het

chìp, mar in tegendeel ten, zij h't

zeer

erine, vergrotin, van Jit hereik tenevoLe zal hbben

bij ge1ijb1iverJe machino-installatie.

-o-o-1. raagheidgrootheden.

De bweirer van

chi.p en model in bewogcn water zullen

slechts dan "overeeniomitig" zijn, wanneer voldaan wordt

aan de betrei<king

TI

- T.

Het ?'lordt hpa..1d uit de 31ule

/

T' = V , waarin

I' = 'r1as9atraaeidsmoment van het schip

( resp. model) inclusief' het mee bewegende

water.

P = soheepsgewioht (resp. modeigewicht).

Vari het oorspronkelijke ¿chip zijn bekend: het gewicht,

de -waarde en de slingertijd.

P= 1)462,5 ton (zoet water)

MC = 1,30 m.

T'= 7,7 sec. Hieruit voigt vOOr model Ia:

p _1t162,5 c lOi ))462,5 x 11.7 kg.

125 X

1.3v x

= 1.3t x

= 2.60 cm.

jT =

1.88 sec.

\/'

V>

De i-waarUe van het model kan ingesteld worden :net

be-huip van verticaal verchuifbare gewichten en wordt gecon-troleerd met een heiingproef.

Bet t.raagheidsmoment van het model kan ingesteid worden

met behulp van dRarsscheeps verplaatsbare gewichten, waar-door de '-waarde niet wordt beinvloed. De grootte van het

rnaasatraagheidsmoment wordt bepaald door de slingertijd bij

sUmieren in water te meten en daaruit met behuip van de

for-mule T' =21\J_V

' het massatraagheidsrnoment te

bereke-nen.

Na enig proberen kan voor bet mode' dan de juiste G-waarde

en massatraagheidsmoment-raarde ingesteld worden.

Bij de modellen Ic, lia en lic is een directe in:Rteiling

van de -waarì.e en de massatraarheidsmoment-waarde niet move1ik. Bij deze gevaflen is een voorafgaande berekening van het iasiatraagheidsmoment nodi. liervOor wordt uitgegaan

van model Ia.

Daar de hoeveeTheid meebewegend water voor de vier ge-vallen niet

elijk i, wordt uitggaan van het

rnaJ3atraag-heidemomnt van model Ia zonder meebewegend water.

Dit wordt bepaald door model Ia in lucht te laten slingereri ort. een a door ht modeizwaartepunt. en einde dit mogelijk

-9-te 1oen zijn, is het model verzwaard dor cen ma;a, waarvan

afrnttingen, a93atraalìeidLOmerLt en af' tanJ

gev;ichtzwnarte-punt tt gewichtazwaarteunt model beìni zijn.

Uit Je

iingetijJ gemetn in lucht volt ht e1gn

rna;a-trageidsrnont v' he model vermeerderLi et bet

massa-traabeid3mornent van de vrzwaren1e naa t.o.v de

ßlinger-a met bhuip van de formule;

T =\/ . , ;aarin:

I gemeten

'ir:tLjc1

in wucht eigen ma3 atraagheidrnoment van

model Ia

= Tia3satraagheid:mornent van Je ver-zwarenJe casa t.c.v. de lineras.

P, rncdeiewicht + gewicht verzraren1e rna sa

x aftìM vn bet

model aartnint

tot

het zvaartepunt van model

verzva-rende massa.

Il

bekeri, zedat I gevonJen wcrdt ui;

1rn + 1

Daar vor Je Vniflii Io, i.a Lic de p1aat en grootte

van de bijkorende ;ic1tn benJ zjí, kunn hie'voor

de verchuiviren van Je

ewicht3zzaartepunten benever.

'ier masatraaghidgrotheden er: daarmee de

lireti

in lucht reken

worden, zoit or slinFeren in

lucht de

jui5t irt lir. n piaatvinien.

De -aaz'.!en Norder bepaald met bhu1p

ran

heilirproe-ven in wat'.

er verIuí.

lijki van bovenstawde vOiefl nu de herele-ningen nadie -door --en juist instellinß van eval lia.

-La

2

Gr = gewic'tszvaartepunt

La _{model I a; de 3lirer}

as gaat loor

it punt

ewicht'zwartepunt rnolel la - verzarer.-de mnasa. X .3O x(8.fl________ 12.7 _{+ 3.3} = 3.3C x 2.93 O.65 cm

= geneten s1inertijd = 1.93 sec. (gemiddeLi uit

waar-ja

nemiiefl)

Hierutt vo1i,t

1.932 _{x 15- x C.6L5}

= 0.913 1g.cm.ec.

De vrzarende ;ewichtn btan uit 2 gelI

e c-1in1ertes

et en ezain1ijk gewicht

k, en

een gezaen1ik

ei-ren traghi:crnent

kj cm ec2.

c.ua C.oai ₊ x (3.33

- 5.'.)

= k cm. zo1at: I

(i

I) -

= 0.913 - C.01.9 = (..86L. k cm 011e. ,.1oL 11 C. +

8.)

_- L.!. x ₌

_{.0 cm.}

+

L.)

zcdat I

(C/

e32

- (1.7+.)

OEa m,-

91

= 36! C.Ì x 8932 12.1 x 0.3 + 0.L3J - ..U01 =u.b96 k _e ecd.

1ixern in lucht van

ode1

lia

orn word nu:

I_Q ± o.oa + x (B.o3.L.o)2

II

lIa

= 0.896 0.020 0.Ú4t L.960 g m

=2i\J

'Q

volt:

3.3

(°3 -

_{C.TT8 cï.} 21 = _1.T79

sec.,

rede door 1inn in lucht orn een

S9 doo1 G - , et (IC

ren10

e juite 'm

iresteid word

I la

'ïn Ic en

TIc

esohiecIt Ie jÏtl1lnjÎ

I op ie il. e

i'ir'et

VO]4jt

-11--f. Upste11in van de modellen.

oa1s reeds eerUer verineld, worden e modellen evenwi-dig aan de golfkarnrnen opgesteU, vaarbij het model dan vrij

kan fl.ngeren, dornpen en zijaarts verzettene

De 3lingerbewegingeri worden lan mechanische weg op een

regístreerapparaat overgebracht (zie fig. 1).

De wrijviri

ten gevoe van de geleidir

van het model

is zeer gerin, daar hiervoo' kogellagers toeepat zijn.

Door de çeid1r kan bet moJel niet cm een verticale a3

raa len.

'epalin van de afrnetinen van i.e kun3trnatig opgewekte

o1ven.

De golfboo:te word t ernten et behuip van een lieht

dvijvertje, warvar de verticale ve!p1Lat.sìr Op een

regi-treerapparaat wori.t weerteven (zie fir'.

il).

e olfiengten worden bepaaid aan de hand vari een

dia-gram, waarin de

o1flente

gegven ic als fmctie van

i.e

o]íptriode.

)it i.iararn

£.3 experimnentctl bpaaJd .ioor bij

verchil-1nJe waz.rien vn i.e

nJeii. van de

clvn ts be alen

uit de titi, ;vaarin een goiftop een bepaade aftani aft,

waarria ie

olflezt

bereei

k&n worden uit ie algerneen

LÁerde forule;

'tc..

, waarin

go 1f engte

goLfperiode

e = olf3neTheid.

4. rauwkeuriheid van i.e etin-cn. a. Bepa lin van ;iaarde:

eze waaiJe "orJt bcpaald uit de foule:

pxa

-

j)

L

Berderin: van

e nauwurithei

vai

rnodel.

p

'warchee:

te verplaat en evicht.

a = aftand, waarover p verpi&itt tordt.

P = totaal rnode].geicht

'= hellirighoek, be'

T

p

J

T

I r i r

or:te vari rooLte

abolte ft.

p _5,-

r.

«-.5

..0 cm. LX.,.L2 !...,8

. cm.

.,c C. C:

re or

von rotte van

G

2.3c cm, zodat de at'c1?

fout br.agt ¿.L. x 2.0 = L.U6 orn (rrode1.'.

loo

et

ci'

:o:dt dit 50 x

.o6 = 3 cm.

.1..

e ri;eurihei1 vari eze t-rn i.. rit be1ngrij, daa'

orde var Eroott

1ect

cm. birc.t.

:ì;

ce'rtJ:ci1 is bet vercIi1 in da1ir: vn

-war rde y. e mcde11n I

n II bij ahrnrer. vci ball.a3t verk1aarba.i'

tabel op Ykd 5).

i.. L L

theid:rcoth.e.

¿

1

1.5

eimec2

riiuweurighe.i van model.

.',,

JL,J a ..

1_i..

o ' ec

15 .. gr.

'. .3(1 ci. u.L orn

1. kcgcec' *. . i 1 -, ,$ II U _4.A.i5 "rn=

T'xPxG

(. c(.)5'zgcrnicc2

rde i-. '-"ootte ab3olute fout

1.5 sec.

.02 'iec. 1a

r.

Î gr. 2.3L1 1.15 0.05. f o ìt 0.L3 ¿o 5¼. 3.58

i

I

e. Go1fiertt

?

Ljt na

eriheii \i't vo'igt ui

v

't tïee'

erL ru-ckeurih'id van C.C2 eeft voor ?

een r

rkeuribeid vn

i.

DLt i; bi ee. iuidd1c1e v ii een procentuele rout van

2.3.

-L

'9.

:.I\it

opg.met.n, tut

de reu1tìten van ht

reiteer-met ceri nuw uribeU vn ongeveer

.1

Dt

eft eon procentuele fout van Oneeveer

o

- I

orde van ¿rootte

abo1ute ftut

h 3.5 cm. 2. r e neTheid L - lengte op de v'ater1ijn. kixmmatiche vicciiteitscoefficient. P Jiohtbid F - nat opperv1i -r weertand = lingzhoek = max. Urerhoek

- ]'iciUn van wateropprv1aic

max. helling van wateroppervkk

= o1fienete

= o1fhoogte

golfperio'ie

iircrperioìe in lueht.

-2' = eigen slingerperiode ir iater

edrorier lincrp.rioìe in weter

-= eigen traagheidsrnornent.

P =

traheirornent mcl. meebeweg.

water T'' taaeiT .:oment meebewegei water.

» s'out

ie fout zal hebben van - .1 2.6

vn4t'1arIe rrrideri vai: flak ri'he1 verilarer. de

vr-3chillen ìn verjehuivin! van bet ronnties'ehjed

bi Je

RA\L 2 5LEEPW4EÑ , C\S 'A.T\ PRAA 4 Vc'o SL1 cE <E4 5 7 a \cSLDL' k

4/

=4

=

44cE.

F\'

7 = \o3w. = ₌

?=

\p4'

'\7w,

-r

FUU

_{x=e'2wi.1::\\gc,,}