Het zeegangsonderzoek in het Laboratorium voor Scheepsbouwkunde

ALLEEN VOOR

REPRQDUKTJE

_{Het zeegangsonderzoek in Nederland.}

Het zeegangsonderzoek in Nederiand

dpor Ir. J. GERRITSMA

I. Inleiding. De zeeeigenschappen van een schip zijn in het

ontwerpstadium thans nauwelijks te bepalen. De jarenlange

ontwikkeling van, de, scheepsvorm levert wellswaar een waar-borg dat men meestal niet voor al te onaangename verrassin-gen komt te staan, doch dit geldt riiet in alle gevallen.

Dat kentiis van de zeeeigenschappen van belang is, wordt hier, wellicht ten overvloede, aan de hand van enkele

voor-beelden in het kort toegelicht.

-Beschouwen wij bijv. de zeeeigenschappen in verband met

de veiligheid van het schip, dan zijn er vele situaties te

beden-.ken, waarbij gevaar voor het .schip en de bemanning

aan-wezig is.

Het o4qernemen van groen water (z.g. stortzeeën) kan tot

gevolg hebben, dat de luiken -inslaan: zeer grote hellingshoe-ken, zoals die bij. een kaaier voorkomen, kunnen de lading doen verschuiven, waardoor een gevaarlijke permanente slagzij kan ontstaan.

Het paaltjes pikken kan aanleiding geven tot zware plaatse-lijke deformaties van het viak in het voorschip. De daarbij op-tredende trillingen van het schip zijn de oorzaak van extra

spanningen in het materiaal van de scheepsromp, die fataal

kunnen zijn.

Ook zijn er gevallen aan te wijzen waarbij de scheepromp als geheel aan abnormaal grote krachten en momenten onder-worpen wordt, zodat gevaar voor breken aanwezig is.

Een andere belangrijke factor, die met de zeeeigenschappen

van een schip te maken heeft, is de bewooñbaarheid van het schip.

Te grote slingerhoeken en te grote versnellingen bij een slingerend schip kunnen het verblijf aan boord minder aange-náam maken om maar én voorbeeld te noemen.

Het is duidelijk dat voor passagiersschepen een goede

be-woonbaarheid van vitaal belang is. Een schip met een zeer

slechte reputatie in dlt opzicht, zal minder ,,klanten" trekken. Natuurlijk is ook voor vrachtschepen een goede

bewoon-baarheid gewenst, doch soms is dit moeilijk t verwezenlijken. Men denke bijv. aan ertsschepen, waarbij de lading vaak

oorzaak is van een te stijf schip. De wrede scheepsbewegingen die 'hieruit voortvloeien, kunnen uiterst onaangenaam zijn voor de opvarenden.

De economie van bet schip wordt eveneens beInvloed door

de zeeeige'nschappen. Zeegang geeft aanleidlng tot snelheids-verlies, of, indien het mogelijk is om de sneiheid uit nautische

ALLEEN VOOR

Het zeegar2gsonderzoek in Nederland. 3 het schip in regelmatige golven, hetgeen in verband met het bovenstaande toch een belangrijk onderdeel is van het gehele

probleeiii, doch de berekening van scheepsbewegingen in

on-regelmatige golven werd tot voor kort niet aangepakt. Een voor die tijd vergaande wiskundige behandeling van de scheepsbeweging in regelmatige golven werd reeds inde

jaren 1896 en 1898 door Krylov gepubliceerd, [2] al kwam de hydrodynamica bij deze studie enigszins in bet gedrang.

Vele van de latere onderzoekers .(Weinblum, St. Denis [3] e.a.) hebben de door Krylov ontwikkelde gedachtengang

ge-volgd. terwiji met deze theorie.en de intussen gevonden

mathe-matische beschrijving van een onregelmatig zeeoppervlak in

1953 de stap naar de theorie van het schip in een onregelmatige

zee werd gemaakt (Pierson. St. Denis [4]).

Het bleek daarbij dat, wanneer het mogelijk is om de

weging van een schip in regelmatige golven te bepalen, de

be-Iangrijkste eigenschappen van de beweging in elke zee, hoe onregelmatig ook, met goede benadering- gevonden kunnen worden. Dit achttn de beide onderzoekers aithans bewezen.

Voor enkele speciale gevallen is deze theorie reeds bevestigd door de resultaten van experimenteel onderzoek, dat zowel aan

boord van een schip als met scheepsmodellen is uitgevoerd.

De genoemde mathematische beschrijving van het zeeopper-viak leidt onder meer naar het z.g. energiespéct'rum. Dit spec-trum geeft de verdeling van de -energie over de samenstellende regelmatige golfsystemen, die tezamen bet onregelmatige

zee-opperviak vormen. Er is een verband tussen dit

energiespec-trum en de hoeveelheid energie die per oppervlakte eenheid in de golven aanwezig is.

Men kan aannemen, dat bij een mm of meer constante wind-kracht het spectrum slechts langzaam zal veranderen; het wordt dan ook bij benadering constant verondersteld over een niet te lange periode, bijv. 20 mm.

Hoewel het golfbeeld zeer onregelmatig kan zijn, is er dus

toch iets constants in de zeel Het bepalen van het

energiespec-trum is niet eenvoudig. In de eerste plaats moet men beschik-ken over een registratie van de golven. Deze registratie is op verschillende manieren te verkrijgen. De variatievan de

golf-hoogte op één vast punt is vrij gemakkelijk te meten, bijv. met een boei waarvan de verticale verplaatsingen geregistreerd

kunnen worden.

Een -dergelijk apparaat werd door Dr. Dorrestein van het K.N.M.I. ontwikkeld [5] voor het gebruik vanaf stilliggende schepen (bijv. weerschepen en Iichtschepen). Deze meting

Het zeegangsonderzoék in Nederland. - 5

uitbreiding en verbetering ervan is nodig om de resultaten van de theorie en van modeiproeven te kunnen vergelijken met

het gedrag van het schip op zee.

Het is echter gebleken dat bij dii gehele onderzoek een be-langrijke bijdrage geleverd kan worden door de opvarenden van zeeschepen: zonder kostbare meetinstrumenen kunnen veel interessante gegevens over het gedrag van het schip ver-zameld worden. Alvorens hierop verder in te gaan, willen wij in het kort meedelen op welke wijze het onderzoek naar de scheepsbewegingen in Nederland uitgevoerd wordt.

III. Het zeegançjsonderzoek in Nederland.

In Nederland zijn in de laatste jaren de faciliteiten voor het

experimentele onderzoek van scheepsmodellen in zeegang be-schikbaar gekomen.

Het Nederlands Scheepsbouwkunclig Proefstation te Wage-ningen beschikt thans over een z.g. zeegangstank waarin regel

matige en onregelmatige golfsystemen uit elke richting ten

opzichte van de koers van het model opgewekt kunnen

worden.

Daarnaast heeft de Subafdelinq der Scheepsbouwkunde

van de Technische Hogeschool te Delft de beschikking over het Laboratoriurn voor Scheepsbouwkunde waarin eveneens niodellen in regelmatige of onregelmatige golven beproefd

kunnen worden; men is hier echter beperkt tot golyen waarvan de kammen loodrecht staan op de vaarrichting van het

modeL-In deze laboratoria kan dus experimenteel vastgelegd vorden,

welke de bewegingen van het model in bepaalde golfsystemen

zullen zijn.

-Een gelukkige omstandigheid is hierbij dat bij dit soort on-derzoek meestal weinig schaaleffect optreedt, d.w.z. de resul-taten hangen weinig af van de grootte van het model en zijn direct bruikbaar voor het prototype als men rekening houdt

met de geldende modeiwetten. -Het spreekt wel haast van zelf dat de activiteiten op bet

terrein van de zeewaardigheid ook in Nederland niet beperkt zijn tot dit modelonderzoek. Ook bet theoretische onderzoek

-vindt hier plaats. Feitelijk is een scheiding tussen bet

theoreti-sche en- het experimentele onderzoek niet te maken. Immers:

elk experiment rnoet als het ware steunen op een bepaalde

tbeorie, die men- zicb gevormd heeft over bet te verwachten

gedrag van bet model.

-Deze theorie kan in wezen kwalitatief zijn, zodat ht experi-ment de kwantitatieve inforiiatie moet geven.

-Daarnaast blijkt in vele gevallen .dat de 'theorie ook kwanti-tatief redelijke voorspellingen kan leveren.

experimen-Het zeegangsonderzoek in Nederland. 7

deed en daar een dee! van zijr aangroeiing verloor. -Dit ver-oorzaakte een gemiddeld kleiner snelheidsverlies dan bij het

andere schip, dat deze rivier niet aandeed, niaar overigens dezelfde route bevoer.

b) Voor een tankschip kon de invloed van de aangroeiing en de invloed van wind en golven gescheiden worden

(B9ne-bakker [7]).

De benodigde vermogenstoeslag op het z.g. stitwatervermo-gen blijkt uit figuur 2.

De enorme invloed van zee op de kopof van zee die

voor-lijker dan dwars inkomt, is duidelijk te onderkennen.

Dezelfde resu!taten zijn door .buitenlandse onderzoekers verkregen (Aertssen [8] ).. Er werd daarbij gebruik gemaakt van minder gegevens, die echter met behuip van speciale

in-strumènten werden verzameld. -'

De overeenkomst tussen de resultaten van belde methoden heeft ons gesterkt in de overtuiging dat een groot aantal-

ge-gevens, verzameld met behuip van aan boord aanwezige

instru-menten (log, slagentel!er, brandstofmeter) of gebaseerd op schattingen (zee, windkracht, windrichting). na een

statisti-sche bewerking. betrouwbare conclusies kan opleveren.

De.bevordering van de hier geschetste gang van zaken bij het onderzoek naar de gedragingen van een schip in zeegang vormt mm of meer de taak van de ,,Werkgroep Zeegangs-onderzoek". Deze werkgroep is in het leven geroepen door het Nederlands Scheepsbouwkundig Proef station om de

onderzoe-kers van het Zeegangs!aboratorium van advles te dienen.

- Door de samenstelling van de werkgroep is tevens een zekere coordinatie in de werkzaamheden ontstaan. Zitting in

deze werkgroep hebben: vertegenwoordigers van

scheepswer-yen, rederijen. de Koninklijke Marine. het Koninklijk

Neder-landsch Meteorologisch Instituut, het Waterloopkundig Labo-ratorium, het Nederlands Scheepsbouwkundig Proefstation, de Technische Hogeschoo! te Delft.

De werkgroep is van mening dat de beide hierboven

ge-noemde methoden om gegevens van het gedrag van het schip op zee te verkrijgen, toegepast moeten worden. De voorbe-reidingen om op deze wljze onze kennis van het, gedrag van een schip. in zeegang te vergroten, bevinden zich dan ook in een vergevorderd stadium.

Ongetwijfe!d zal daarbij op ruime schaal een beroep worden gedaan op 'de medewerking van de gezagvoerders en de of ficie-ren van de Nëder!andse Koopvaardij en de Koninklijke Marine.

Op deze wijze zullen zij een be!angrijke bijdrage kunnen

160. 140 80 20 0 1 E 2 .s 3 4 Tankschip. 'I Beaufort

IIg. 2: Vermogenstoeslag 'als gevoig van zeegang en, wind voor een tankschip. (naar Bonebakker) .

Overdruh uc ,,De Zee", °. 11, November' 1958. I-let zeegangsonderzoek in Nedérland. 9

LAEORAToJI1jM VOOR SCHEBPSBOUWKUNDE iran 40 Teohni3che Hogescliool

to Deift

T ZEENG80NDERZoE

IN

_{LBQRQRI13M J0Q}

bC1EBOtJWKUNDE

3. Gerritsma,

Enige tijd na de inebruikname

_{van hot Labotorium}

voor Soheepebouwkl2n4e behandelde _{Proi. Ir.J . W,Bonebakke}

in "P.H.Mededeiinen"

_{no. 7 van 1955}

_{do algeuiene op}

zet en bet doel van djt laboratorjuin

Op verzoek van do Redactie _{wordt thane het eon en an's} der verte2d omtrent eon belangrtjk werkgebied ervani do bestuderinE van bet gedrag

van eon

_chip

_{in zeegang.}

Hot ulodelonderzoek in do seheepebouwkunde is ongeveer

90 jaaz cud, indian we incidenteje

_{preeven $ gedaan in}

de 18e eeuw,buiten besobouwing

_laten.,

TOt voor kort beperkte dit

_{onderzoek zich in lioofdzaak}

tot de bestudering iran de sobsepeweerstand en de voort'. etuwing van echepen in viak, otilstaand water. Het doe.

iran deze proeven, bet bepale

_{van bet benodigde machine..}

veruiogenomeen voorgescbreveu sneiheid op do _proeftocht te kunnen behalen, is over bet _{algemeen aiet een hoga}

raad van

per1ectie bereikt; bovendien zijn

_{in do loop}

der jaren do 8cheepevorinen en do Voortstuwera aanzien.. lijk verbeterd; d.w.z. dezelfde _{acbeepesnelheid wordt} rn bij eon kleiner machinevermogen bereikt,

Geekend over de laatte 25 A 30 jaar

_{bedraagt doze ver}

betering ongeveer 25%

Men heeft bet gevoel dat voor do thana gebruikelijke

sobeepavornien bet optimum vrtj diclit

_{benaderd is,}

LABO1MORXU VOO! SCIIEEPSBOUWKtJNDE

'.2-.

Ir tegexistelling tat deze stand

van zaken is ei. over'

hot, geda' van eon sobip in golven

_{betrekkelijk weinig}

bekend: bet is rnoeilijk

_{out in bet ontwerpstadiuut to}

voorepeUen oZ bet sohip eoede zeeigerischappen

_zaZ

bebben 02 niet.

De _{3arenjanBe evaring van de sobeepsbouwkunde}

_{zal in}

bet algerneen voorknien dat iuen voor a]. te onaanenwne

verraseir2en koint to Btaan, doob dit geldt niet

voor

aiLe geva11en

Hot gedrag van eon ccbip in go3.ven

ie out versohillende

redenen van belang:

Zn de eerste plaats veroorzaken

_{zeegolven ane1beids.}

verlias, doordat do weeretand die bet echip

_ondex'vindt

Broter wordt. Bovendien kunnende achaepebeweginen

ale gevo].,g van de zeegolven

_{zo betig worden, dat men}

verruogen oiindert out el to krttieke vereohijrieelen ta

veruiijden4 Ook bierdoor ontetaat

een sne1beidever1ie,

dat zeer sanzienhijk kan zijn.

Figuur I geeft bijvoorbeeld voor eon modern vraohtscbip

do "behoucteri vaart", arhaxikelijk _{van de toestand van}

de zee en van de koers van bet schip ten opzichte van

do doruinerende ricbtin van golven en

_wind4

Andere gevo1en van bet varen in golvon kunnen zijn:

hot water overnemen ovez' do boeg ot de zijden _{van bet}

schip, waardoor schade aan dek3.ading, _{deichuizen, dek-'}

werktuigen, sloepen enz. kan _ontetaan.

1en belangrijk aspect Is cok de bewoonbaarhetd van een schip. Te grote _{hellingeboeken en versnelliiigen maken}

hot verblijI aan boord utinder prettig en kunxien

go-vaarlijk zijn. Vooral voor paseagiereachepert _{is eon}

goode reputatie in dIM opzioht

van ree1 belang. Sohe'.

pen uiet stortlading (bijv. erte) kunnen

in eon gevaar.

BOIATOEIuM VOOR SCIIEEPBOTJKUNDE

ran to erote ver8nel1ingekrach

Baat ve1scbuiven.

Tena].otte zijn

ecbeepsbewegjngen belangrtjk in vex-band met do aterkte van bet acb&p. De scheepsromp ale _{ebee1 wordt in}

zeegang door wisoelende motnenten

belast, terwij]. vooral

in bet voorechip

_plaateelijk

grote belastingel) kunnen ontstaan.

Het modelonderzoek

_{naar de zeeienscbappen}

van eeri

ecbip dateert eieenlijk

paa van do leatate tien

vijftien jaaz. Waareehinitjk _{is bet ontbrekexi van}

een a1atbematjsch.satjetjache besc1ujjvjng van bet onregelmatige zeeopDervlak en de daaruit resulteren-de onregelnatjge sobeepebewegingen, én resulteren-der reresulteren-denen

geweest dat een doelniatig _{modelonderzoek tot voor}

kort niet mogolijic _{was. De inoidentele proeven in}

golven bepericten zich _{tot do gedragingen van een}

sobeepemodel in rege].tnatige _{golven. Zondex'}

meer ko men de resultaten van doze experimenen niet gebruj ken: er is een to groot versebil tueeri bet _onregel.. matige zeeoppervlak en bet regelniatige goUbee1d _dat men in 80 _{epsbouwkiudige 1aboratoj voor de}

proe-van gebruikte.

Zn 1950

geluicte bet tweo _{Mierikaanae onderzoekers}

(St. Denie en Pierson)

een

_{mathernatiach model op to}

etellen van

_{de bewegingen van een schip in een}

on-regelmatigo zeeo Z1 _{gingen daarbij uit van do volgen.}

de veronderste].3.jngen

a. Iet onregelmatige

_{zeeoppervla ken men zioh}

op-gebouwd denken ala

_{eon lineatre auperpositje}

_van

vole regelmatige etnusgolven,

_{waaruan de leugte,}

boogte, voQrtp1$nttngrjcbttng en -snelbeid

on-derling versobliZen. Hot zo to conntrueren

_o].f..'

LAORATORITJM VOOR CCflEEPSBQTmKflE

aen werkelijite ze, doch

bepaalde

_{grootheden bll,jvexi}

daarbjj constant,

_{bijvoorbeejd do gerniddelde energie}

per oppex!vlakteenj, en bepaalde statiotiache

waar-den, zoals da kane

_{dat een zekee gol1hoogte}

_wordt

overschreden,

liet sobip kan ten

_{aanzien van zijn beweingen}

_opga.

vat worden als

_{eon lineair ayeteem, d,w,z,,}

_{do he}

wegirigen in regelmatige sirniavormige golven zijn,

af-gezien van

_{ir1schakelverscbjjae1en, ale}

_{Amctie van}

do tijd ook einusvormtg,

c, De bewegjngen van eon sobip in onregelmatige golven

kunnen beacbtd wcrden ala bet reBuitsat

_{van een}

lineajre euperpo3jtje van de beweginen in cia regel-matige go1fcoinponenten,wa,j _{do onregelniatige} goi-von zijn opgebouwd4

Bij do uitwerkjng van hun verondersteujngen, _waarbij

duü onregeirnatig £luctuezende

_{verscbijxiselen}

(goUop-perviak, ?icheepBbewestngen)

_{een ro3. spelen, maaktan}

St. Denie en Piercon

_{gebruilc van niethode welke reede}

lang bij de theorie

_{van hot geluid en}

_{bet licht}

be-kend zijn, nawelijk

_{die van}

_{do spectaj.e}

_analyse,

Zeegolven en

_{scheepsbeweginen kunnen in}

_etGtjStjcbe

zin beschrei,-en worden door bun enezgieepeetra. Daa.v..

b1

_{geldt, zoals cok bij vele regelteobujsce proble}

nen, dat bet "output"apectru

_{( de 8cbeepabeweginen)}

via een lineair

_{systeem (bet schip) verbandt}

_houdt

met bet

_{(do zeegolvexi),}

Deze beocbouwixiwt3ze

heeft inderdaad hot _modelonder.. zoek in golven eon grote stoot

_gegeven,

LABORATORTUM VOOR saHEpL3BouWxmDE

riuni voox, Scbeepsbouwkunde

_{beeft een steente bij.-'}

edraen tot dit onmisbare

_{onderdeel van bet}

onder-oek, waarover straks

meer,

In enke1e aevallen

_{werd reeds}

_{oede overeenstemming}

gevonden tusseu theorie en experiment,

_{zodat eon}

basis voor verder speurwark

_{tbaflB aanwezig is, Eén}

intoressante toepaseizig ken bier

genoeuid worden:

Indian men bet gedrag

_{van eon sohip in regelmatige}

golven kent (door mocielproeven

_{ot berekeningen),}

dan is hat gecLrag in

_{eon bopsalde onregelmatige}

_zoo

to bep1en indien bet energiespectruni

_{van die zee}

bekend is.

Stewiend, op go1faietingen en/or bepealde hipotbeaen,

hebben oceanog'aren methoden

_{ontwikkeld om bet enez'.}

giespectrum van de zoo to berekenen

_{Indian do wirw}

aterkte, de tijd die do wind waait

_{en do lengte van}

bet aangrijpingsvlak tuasen

_{water en wind, bekend}

zijn. Niet a1.le bestaande

_{theorien ].everen kwantj..}

tatter betze]fde reaultaat, doch

_{vorderingen op dit}

gebied kunnen zeker irerwacht

worden,

In de toekomst za]. hat

_{daardoor mogelijk worden ow}

bet gedrag van bet achip op eon bepealde route te

voorspellen, waaz'bij 66k tatietieche gegevenB

ow-trent bet weer een rol

gaan spelen.

Vornivariattee van hot sobip, do

_{gewiebteverdeling}

en dergelijke, ku,nnen beoordeej

_{worden naar bun In-.}

vioed op bet gedrag van bet sobip in bepealde

zee-omatandigheden, weardoor bet zoeken

van een optimum

uiogelijk wordt.

Alvorens iota to zeggen

_{over do onderzoekixien met}

LABORATOIIUM VOOR 3CHEEPSBO1JWKUNDE

-6-een korte besohrijvin

van do apparatuur waarmee

de golven in de sleeptrk geproduceerd worden.

Piguur 2 geert, sehematiach, eon langadoorenede

van de sleeptank.

A is eon plaatstaleri dom, die aan de onderzijde

open is, Door middel van do pijpleidingen B en eon

kleppernaechanieine C, ataat do doni aIWiBseleIId

in verbinding met do zuig.. en met da perszijde

van de lucbtpoinp fl.

Do capaciteit van de luchtpomp, die met een

con-stant toerental

wordt aangedreven, kan gevariê'erd

worden door in bet pomphuis eezi ].osse bodeniplaat

over do echoepen to verplaataon. Door daze regeling

blijft bet rendemant van do lucbtpomp vrij

con-stant bij verechillende belastingen; dit in

tegen-stalling tot hetgeen bIJ de meer

algemeentoegepas-to algemeentoegepas-toerenregeling wordt ondervonden

Do harmoriische

beweging van de kiep wordt ingeleid door een

elec-troniach geregelde geltjkstroomniotor, Door de

be-weging van de kiep ontstaat boven bet wateroppexvlak in do dom aXwise1end overdruk en onderdruk, zodat daar de waterspiegel afwis5elend daalt en rijet, D1.t resulteert tenslotte in eon zich

voortplanten-de golrbewegin.g

van bet water in do

sleeptank, Ale do periode van de kieppenbeweging constant Is, dan vomit zicb eon regeirnatige go].r, waarvan de lengte aXbangt van doze periode; de goUhoogte hangt af van do luchtopbrengst van de lucbtpomp. Zowel lengte ale hoogte van do golven zijn daardoor binnen bepaalde grenzen te regelen, zodat sen heel gamma van golven geproduceerd kan worden.

BIj watergolven bangt do voortplantingsenelheid

ar

van do periode: neetut deze toe, dan worden de

LABORATORIUM VOOR SOKEP8BOtIWKUNDE

-.7-Van dit verachijnsel wordt gebuuik geivaakt ocu sen onxege1matig oLfopperv1ak op ta wekken. Daartoe is do electroniache regelizag van de kleppenbewe-. ging voorzien van sen programmering, waardoor de perlode steeds kan variren vo].gene een bepaalde, in te stelleu volgordo.

Achtereenvolgens worden golven uitgezonden die on-derling verachillen in lengte, hoogte en voort'. plantingesnelbeid.

Op enige af stand van de go]iopwekker ontstaat door hit verachil

in voortplantingssnetheid sen

opeenetapeling van de regelmatige componenten, en dit resulteert in sen onregelmatig golf opperviak.

In verbaiid met de beperkte braedte van de sleeptarik kunnan alléén golven opgewekt worden waarvan do kaminen loodrecht staan op de lengteaa van hot baa-.

sin.

Aan di andere, Icorte zijde van do eleeptank bevinct

zich bet

strand E; dit is eon paraboliach gevorm-di construotie van hoeketasi. met sen houten bedek-king, waarop do aankomende golven zoveel mogelijk

uitgedempt wordon.

ScheepBmodellen inst

eon lengte van

twee tot drie

meter kunnen in regelmatige of onregelmatige

gd-von beproefd worden.

Do modellen bevinden zich onder di sleepwagen, wasrop da benodigde meetapparatuur is opgeateld. Behalve eon aantal electriache rneetkabels en een

inriobting die

het uit do koers lopen van bet scheepBulodel verhindert, is er geen contact met

do eleapwagen: de niodellen zijn vrij din in sen

verticaal viak to bewegen.

Ook wordt er wel eens een autoniatisobe piloot toe-gepast.

L_

LABORATORIUM VOOR SCflPSBOUVIKUNDE

De voortstuwin van bet scbeepsfnodel geechiedt

uieestal door een in bet model ep1aatate elec-.

trornotor, dte da propeller(s) aandriJZt. Het

toerentai. is z6 in te stellen, dat bet model

zich ten opzicbte van de sleepwagen zo weinig

niogelijk verplaatst.

1)oor nu de snelbeid van de aleepwagen en cia re-i

latieve snelbetd van bet model ten opztcbte van

do eleepwaen te meten, wordt de anelbeid van

bet model ten o:pziohte van bet water bekeud, D1.b

procos veriQopt automatisob en do resultaten

worden digitaa.

ereistreerd.

Andere

rootheden, zoale verplaatsingen,

hoek-verdraatingen, veronellingen, askoppel,

atuw-kracht, enz, enz., kunnen gemeten worden met

bebuip van opnemere in bet model en de

electro-niache meetapparatuur op de sleepwagen. Pa

fi-guron

en 4 geven aen voorbeeld van eon

bepaal-de ineetopotelling. Tot dusver is bet

gebruike-lijk de metingen met bebuip van pensohrijvera

vast to leggen, doch voor drie ineetaignalen is

een digitale barnonaterinE met eon eneTheid van

vijf ruetingen per seoonde nogelijk. Uitbreiding

van deze mogelijkheid staat op bet prograinma.

Eon aantal onderzoekingen op bet gebied van do

zeewaardigbeid is met do beschreven installatie

u it gevoerd,

In de eerste plaats Ia nagegaan in hoeverre de

scheal 'v-an bet model van invloed is op de

bewegin-gen in golven.

roterole-LAB01ATORIUM VOOR SCH!EPSB0UWKtJNDE

speeld btj bet experinienteel acbeepsbouWkundig

onderzoek. BIj het bepalen van da weeretand en de voortatuwin in viak water biJvoorbeeld is

bet getal van Reynolds belangrijk: eon gr'oot ge deelte van de weerstand die eon sohip in viak water ondervtndt, wordt door wrijvin bepauld

(O

80 %), en de wrijvinecofficiöntexi zijn

athaxikeiijk van bet etal van Reynolds, dat voor

model en schip aterk verscbilt Ret gevoi. is,

dat do uietingen san scheepaniodellen in dit geval niet zonder weer toepasbaar zijn voor bet achip. .Anders list do zaak bij bet bestuderen van do echeepabewegingen. liter epeelt do golvormin

welke ontstaat door do scheepsbewegingen,een

dominerende rd

ten opzichte van d.e wrijvings.

versohtjnselo1a, aithans in do meeste gevallen.

Mt is eon gelukkige oEnstandigheid, want Indian

men bij deze proeven voldoet san do wet van

?roude, dan zijn de ditnensteloze meetwaarden

met voldoend grote nauwkeurigheid. 66k voor bet sobip to gebruiken. Metingen san drie geoo triach gelijkvormige snodellen van verschillende grootte hebben dit aanneineltjk gemaakt.

BIj een tweede onderzoek is nagegaan In hoeverre

do soheepebewegingen besobreven kunnen worden

door eon stelsel lineaire differentiaalvergeiij-kingen van de tweede orde, zoals doze gelden voor eenvoudige lizieaire veerayetemen.

De coXtidnten in doze vergalljkingen worden

gevornid door de inassa (messatrasgiietdanionient)

'iran bet schip inclusief de hydronamieche

massa-vrroting,dedepingie &a

reaotie-LABORATORIIJiVI VOOR SCIIB1PSB0UWKUND

-.10

teSen atatistioche verplaatsinen uit do even-.

wichtsatand.

00k zijn or koppelingseecten tuasen de

ver-schillende beweginen moelijk.

Do experimente.e bepalin

van de

rootte van doze

coffici'dziten, die soms stork

aXhanen van de

requentie van de bewegtnen, is mogelijk met eon

scheepamodel dat gedwonen osoillatiea in viak

water uitvoert.

¶1ens].otte ken nieu de krachten en niomenten die bet

model in

ulven ondervindt, meten, zodat

ultein-delijk de bewegtnsverge].ijktngen op to loosen

zitin,

Do oplos8in

eeft

do bewegingen van 1et ocheepo-model, en do toepaabaarbetd van do g.noemdo d.±'-Zerentiaal vergelijkingen ken Betoetet warden door do berekendo bewegingen to

verelijken met

direct gemeten

_{modelbewegingen}

in regelniatige

golven.

13 eon drieta utteenlopende sobeepovornien bleak

eon goode overeensteuiining to beztaan tussen

be-rekende en genleten waarden, zodat d.e dirrerenti-.

aalvergelijkingen met vertr.uwen gehanteerd kunneu

worden.

Ala laatete voorbeeld wordt genoemd hot onderzoek

naar do geldigheid van hot lineaire auperpoattie.

prinoipe voor golven en acheepBbewegingen.

Daar-toe is voor eon aantal gevallen nagegaan, of ult

proeven in nree1matige go2ven do bewegingen van

bet scheepsuiodel in regelniatige golven to bepalen

zijn.

H

LABORAPORItJM VOOR SCILEEPSBOUWKIJNDE

toogd, is bet super'poeitieprincip. onder meer

van be].axi _{in verband met do voorspelling van}

bet edrag van eon achip in _egeven weereom-standigheden.

De volgende proeven zijn uitgevoerd in _{do eleep..} tank: Ben onregelmatig golfbeeld werd in do

eleeptank opgewekt, op do wijae zoale bierboven

ie besobreven, en de bewegingen van eon

soheepe-model in doze "zoo" zijn geregistreerd,

tezamen

met bet golfprofiel. Met behuip van di method.

van de epectrale anal,ee zijn do energiesp.otra

van do golven en di bew.gingen bepeald. Ptgvur

5*

toont eon dir resulteten. Do grote

ho.v..l-heid rekenwerk hieraan verbonden werd uitg.'

voerd door do ZEBRA van do Afdeling Wiekund.. Do combinatie van doze spectra levert di meg.-lijkheid om do amplitude- en phasekaraktertstiek van 1et scheepamodel to bepalen, _{ardoor bet} gedrag in regelinatige golven bekend wordt. Ver. gelijking met direct geineten bewegineamplitu..

den en phasen toont eon zeer redelijke

overeen-BtemuliIig (zie figuuz, 5b), zodat

voor bet

be-echouwde geval aangetoond is dat bet euperposi..

tieprincipe goode resultaten geeft. Ht is

go-bleken dat bet bepalen van do aniplituue.. en

pbosekaraktexistiek op doze wiJze snellez"

ult-gevoerd ken worden dan door metingen in regol-.

mnatige golven, mite de meetgegeva

in eon go-.

makkelijk verteerbare vorm ean do ZEBR.&

gepre-.

senteerd kunnen worden,

Tezanien met do reaultaten van andere onderzoe-.

LABORATORItJM VOOR SCHEEPSBOUWXUDE

12

-voeren.

Miaschien ken bet toekonistie speurwerk een

aritwoord geven op vragen ala bijvoorbeeldz

hoe vaak komt het voor dat een schip in een

bepaalde zee water ovarneemt, een "paaltje

pikt", een zekere veranelling

overschrijdt?

en: hoe moeten wij de vorni van achepen

kiezen,

op4at dergelijke verschijn8elen tot een mini-muci worden beperkt?

Het ziet er near uit dat dergelijke vragen de

eta! van bet Laboratoriuni nog geruinie

tijd

bezig zullen houden, zodat

nog vele bezoekers (al of niet vakgenoten) een scheepernodel in golven zullen zien varen.

GETAL VAN FROLJDE= 0.20 GETAL. VAN FROUDE 0.20

I 'I I I E T I I I I I - 1 1 _I I F

0 1 2 3 4 5 & 7 8 9 10 11 12 0 1 2 3 4 5 6

CI R.KEL FREQUEI4TIE 4ii CIRKELFWEN11E

ti

GOLFSPECTRUM 0rr (1UADRAT UUR SPECTRUM Qrp I I I F I -125 t50-125 1.00 0.75 GOLFLENGTE _GOLFLENGTE

LENGTE SCHIP _{LENGTE SCHIP}

EPERGIE SPECTRA VAN DE BEWEGINGEN IN -ONREGELMATIGE LANGSSCHEEPSE GOLVEN

VAN EEN SCHEEPSMODEL (LENGTE 2.44 m)

DOMPEN Z GOLFSPECTRUM G_rr l.751.50 1.25 tOO {175

0

1.0W 1.0 0.5 0.5

11 C, 0 D m I- 0,

0

m

z

7-a

J

1

C) w

1)