noodzakelijke dwarsprofielen

(1)

M 1115

Aantasting van dwarsprofielen in vaarwegen

Informatie nr. 2

Het testen van de modelschepen

1 Inleiding

In het kader van het systematische onderzoek naar de aantasting van dwarsprofielen in vaarwegen z i j n een drietal modelschepen gebouwd of verbouwd, te weten:

1 " R i x t " , een model van een onderzoekingsvaartuig met een lengte van 27 m , een breedte van 7,5 m en een diepgang van 3 m, waarin een vermogen van c a . 700 pk is geïnstalleerd.

2 " O l i v i e r " , een model van een Ri jn-Hernekanaal-schip type "Johann W e l k e r " met een lengte van 80 m , een breedte van 9,5 m en een diepgang van 2,5 m, waarin een vermogen tot c a . 2000 pk is geinstolleerd. 3 "Superbrousse" , een model van een duwboot met een vermogen tot c a . 9000 p k ,

welke maximaal 6 Europa-I I duwbakken met een maximale diepgang van 4 m voortstuwt.

Teneinde de eigenschappen van deze schepen in het model vast te stellen is een aantal proeven verricht die niet direct bijdragen aan het systematische onderzoek maar wel een noodzakelijke voorbereiding z i j n om het systematische onderzoek optimaal te kunnen v e r r i c h t e n .

2 Resultaten van de proefvaarten

2.1 Algemeen

Bij de proefvaarten is een aantal grootheden zoals acceleratie-vermogen, vaarsnelheid, schroeftoerental en schroefkracht gemeten, met als doel tijdens het systematische onderzoek direct het juiste schaalbereik van de betreffende meetinstrumenten te kunnen instellen en tevens door vergelijking van de verkregen resultaten met de reeds bekende een eerste indruk te verkrijgen omtrent de betrouwbaarheid.

(2)

2

-Bovendien kan aan de hand van de thans gemeten grootheden worden bepaald of binnen het meetgebied sprake is van een constante vaarsnelheid e . d .

Daar het hier gegevens betreft welke voor het onderzoek z e l f van belang z i j n , z i j n de gemeten grootheden veelal in modelmaten weergegeven.

Tevens kan door berekening en v e r g e l i j k i n g met het prototype een globale benadering van het motorvermogen worden gevonden. Hierop zal in een latere informatie nader worden ingegaan.

2.2 Resultaten van de "Rixt"

De resultaten van de proefvaarten met de " R i x t " (figuur 1A) zi jn samengevat in de figuren 2 . . . 1 1 .

Voor de "Rixt" varend op respectievelijk O, 38.75 en 56.25 m uit het midden (deze plaatsen worden veelal aangeduid met de letters M , H en T ) , is het verband tussen snelheid, schroefkracht en schroeftoerental vastgelegd in de figuren 2 . . . 4 . De diepgang van het schip bedraagt 3 m t e r w i j l de totale waterdiepte 6 m (peil = N . A . P . ) bedraagt. Uit deze figuren valt op te maken dat de door de schroef op het water uitgeoefende kracht nagenoeg onafhankelijk is van de plaats van het schip in het dwarsprofiel. Dit is niet het geval voor de vaarsnelheid, deze neemt af naarmate het schip dichter langs de oever vaart.

In figuur 5 is voor dezelfde drie plaatsen in het dwarsprofiel bij dezelfde

randvoorwaarden het verband tussen vaarsnelheid en schroefkracht e x p l i c i e t weergegeven, In de figuren 6 en 7 is voor één plaats in het dwarsprofiel, namelijk het midden,

b i j een waterdiepte van 8 m ( N . A . P . + 8 cm) en 9,125 m ( N . A . P . + 12,5 cm) het verband tussen vaarsnelheid, schroefkracht en schroeftoerental vastgelegd. V e r g e l i j k i n g van deze grootheden b i j verschillende waterstanden (figuur 8) geeft te zien dat bij meer dan 1800 omwentelingen/minuut de snelheid d u i d e l i j k toeneemt bij grotere waterdiepte, z i j het dat de vaarsnelheid bi j 8 m resp. 9,125 m

waterdiepte nagenoeg g e l i j k is. De "Rixt" ondervindt dus b i j een waterdiepte van 6 m w e l , doch b i j grotere waterdiepten niet meer de invloed van de beperkte afmetingen van het dwarsprofiel. Met betrekking tot de schroefkrachten moet op grond van deze gegevens worden opgemerkt dat de schroefkracht niet of nauwelijks afhankelijk is van de beschikbare waterdiepte.

Het accelerafie-vermogen is b i j een waterdiepte van 6 m en een diepgang van 3 m vastgelegd voor de reeds genoemde drie plaatsen in het dwarsprofiel, bij verschillende toerentallen In de figuren 9 . . . 1 1 , waarin tevens de grenzen van het meettraject z i j n aangegeven. In het algemeen kan worden gesteld dat er binnen d i t gebied sprake is van een nagenoeg constante snelheid.

(3)

2.3 Resultaten van de " O l i v i e r "

Met het model van een Ri jn-Hernekanaal-schIp " O l i v i e r " (figuur 12) is nagenoeg dezelfde serie proefvaarten verricht als met de " R i x t " , echter met beperking tot een v^'oterdiepte van 6 m. De diepgang van de " O l i v i e r " bedraagt 2 , 5 0 m. Er is weer op di-ie plaatsen in het dwarsprofiel gevaren n a m e l i j k :

a O m uit het midden (midden)

b 30,35 m uit het midden (1 m model uit teen talud) c 55,25 m uit het midden (teen t a l u d ) .

Het verband tussen schroefkracht, vaarsnelheid en schroeftoerental is weergegeven in de figuren 13 . . . 15. Ook hier is te concluderen dat de door de schroef op het water uitgeoefende kracht onafhankelijk is van de plaats van het schip in het dwarsprofiel en dat de vaarsnelheid afneemt naarmate het schip dichter langs de oever vaart. Dit verschijnsel wordt nog eens d u i d e l i j k geïllustreerd door figuur 16 waarin het verband tussen snelheid en schroefkracht voor de drie situaties is

weergegeven. Bij een waterdiepte van 5 m (figuur 16A) b l i j k t weer de schroefkracht nagenoeg g e l i j k te b l i j v e n t e r w i j l de maximale snelheid afneemt.

Het onderzoek naar het acceleratie-vermogen geeft resultaten (figuren 17 . . . 19) die hetzelfde beeld geven als de overeenkomstige proeven met de " R i x t " :

binnen het meetgebied is een nagenoeg constante vaarsnelheid haalbaar. Hierbij moet worden opgemerkt dat het meetgebied is ingekort tot 2 0 , 5 m en zover mogelijk naar het einde van het model is verschoven om binnen dit meetgebied niet p l a a t s -afhankelijk te z i j n met betrekking tot het meten van de waterbeweging.

2.4 Resultaten van de "Superbrousse"

Met de "Superbrousse" met 4 Europa-ll bakken (76.50 * 11 .40 * 4 . 0 0 m^) met een diepgang van 4 m (figuren 20 en 21) is b i j een waterdiepte van 6 m ( N . A . P . ) gevaren in het midden (M) en op 2 4 , 6 0 m uit het midden ( H ) . Proefvaarten langs

teen talud z i j n met bovenstaande randvoorwaarden nog niet v e r r i c h t .

Uit de figuren 22 en 2 3 , waarin het ver-band tussen vaarsnelheid, schroefomwentelingen per minuut en schroefkracht voor genoemde twee plaatsen is gegeven, valt op te

maken dat zowel de vaarsnelheid als de door de schroeven op het water uitgeoefende kracht nauwelijks a f h a n k e l i j k is van de plaats van het schip in het dwarsprofiel.

(4)

4

-Onder schroefkracht wordt hier verstaan de totale kracht die de drie schroeven van de "Superbrousse" op het water uitoefenen. De voorgaande conclusies wordt bevestigd door figuur 24 waarin het verband tussen vaarsnelheid en schroefkracht is vastgelegd.

Het acceleratie-vermogen is voor beide plaatsen (M en H) weergegeven in de figuren 25 en 2 6 . Ook hier is binnen het meetgebied een v r i j w e l constante vaarsnelheid bereikbaar z i j het dat b i j hoge toerentallen steeds meer a f w i j k i n g wordt geconstateerd, reden waarom het meetgebied later tot 2 0 , 5 m is beperkt. Voorts z i j opgemerkt dat de grootste vaarsniheid b i j hoge toerentallen bereikt wordt c a . 15 m na de start. Vervolgens neemt de vaarsnelheid weer a f . Dit verschijnsel wordt veroorzaakt door het vormen van een systeem van waterspiegel-veranderingen en stroomsnelheden rondom het schip. In het beginstadium ondervindt het schip daardoor minder weerstand, maar naarmate het gehele systeem z i j n

evenwicht bereikt stijgt de weerstand en daalt dus de vaarsnelheid totdat de weerstand en de schroefkracht aan elkaar g e l i j k z i j n .

De benodigde w a c h t t i j d tussen twee vaarten met de "Superbrousse" is bepaald door de waterstand gedurende c a . 30 minuten te registreren (figuur 2 7 ) . Het b l i j k t dat na c a . 15 minuten de oorspronkelijke waterstand weer wordt b e r e i k t , dus is een interval van 15 minuten n o o d z a k e l i j k . Tevens schijnt de gereflecteerde g o l f sterker te z i j n dan de oorspronkelijke g o l f , doch dat verschijnsel werd veroorzaakt doordat simultaan met de retourgolf werd teruggevaren naar het beginpunt.

In de figuren 28 en 29 z i j n de resultaten samengevat van een onderzoek naar de s t a b i l i t e i t van de waterbeweging rond het schip als functie van de afgelegde w e g .

Het b l i j k t dat zowel voor 875 o m w . / m i n als voor 1275 o m w . / m i n de waterbeweging binnen het meetgebied in lengterichting niet plaats afhankelijk i s , hetgeen het

voordeel biedt dat In lengterichting meerdere instrumenten kunnen worden opgesteld, t e r w i j l de resultaten na correctie voor de afstand toch direct vergelijkbaar z i j n , temeer daar de meetraaien B halverwege het meetgebied A z i j n g e l e g e n .

(5)

X - — teen ta ud I 4.80m midden I 7.A cm Stortsteen 5 0 / 2 0 0 Onderzocht dwarsprofiel 2.40m I I 4 0 c m Ligging meetraaien 20cm 20cm 20cm 1 ï 1 M I M M I I 24cm

Meetpunten boven het talud

S I T U A T I E

Informatie 2

(6)

S P A N T V O R M E N H Q O F D A F M E T I N G E N L e n g t e o v e r a l l e s 3 1 , 7 5 m L e n g t e t u s s e n de l o o d l i j n e n 2 7 1 0 m B r e e d t e 7,50m Diepgang 3.00m W a t e r v e r p l a a t s i n g 3 2 . 5 m " B O V E N A A N Z I C H T L e n g t e l a n g s de w a t e r l i j n 2 9 m 31,75nn

SPANTVORMEN EN HOOFDAFMETINGEN VAN HET ONDERZOEKINGSVAARTUIG „ R I X T "

I n f o r m a t i e 2 SPANTVORMEN EN HOOFDAFMETINGEN VAN HET

ONDERZOEKINGSVAARTUIG „ R I X T " s c h a a l 1:100

s c h a a l 1 : 200

(7)

Snelheid in m/s P O O O *<r> O O go O ö O K J O p p p ^^^^i-Schroefkrachten (kg) O p V E R B A N D T U S S E N S C H R O E F K R A C H T E N , S N E L H E I D E N S C H R O E F O M W E N T E L I N G E N V E R B A N D T U S S E N S C H R O E F K R A C H T E N , S N E L H E I D E N S C H R O E F O M W E N T E L I N G E N _{I n f o r m a t i e 2} W A T E R L O O P K U N D I G LABORATORIUM M. 1115 FIG. 2

(8)

S n e l h e i d in m/s O c-0 c-0 O

>

iij lu O 3 4' S c h r o e f k r a c h t e n ( k s ) V E R B A N D T U S S E N S C H R O E F K R A C H T E N , S N E L H E I D E N S C H R O E F O M W E N T E L I N G E N I n f o r m a t i e 2 W A T E R L O O P K U N D I G LABORATORIUM M.1115 FIG.3

(9)

S n e l h e i d in m / s O O

>

ft» 3 O 3 3 S c h r o e f k r a c h t e n (kg) V E R B A N D T U S S E N S C H R O E F K R A C H T E N , S N E L h Ê i b E N S C H R O E F O M W E N T E L I N G E N _{I n f o r m a t i e 2} W A T E R L O O P K U N D I G LABORATORIUM M.1115 FIG. 4

(10)

(11)

^ i - S n e l h e i d in m/s V

>

Oi CU 3 ^ - S c h r o e f k r a c h t e n (kg) VERBAND T U S S E N S C H R O E F K R A C H T E N , S N E L H E I D E N S C H R O E F O M W E N T E L I N G E N VERBAND T U S S E N S C H R O E F K R A C H T E N , S N E L H E I D E N S C H R O E F O M W E N T E L I N G E N I n f o r m a t i e 2 W A T E R L O O P K U N D I G LABORATORIUM M.111 5 FIG.6

(12)

(13)

- S S - Snelheid in m / s

>

Oj 3

1

t> <Jt S c h r o e f k r a c h t e n (kg) V E R B A N D T U S S E N S C H R O E F K R A C H T E N , S N E L H E I D E N S C H R O E F O M W E N T E L I N G E N I n f o r m a t i e 2 W A T E R L O O P K U N D I G LABORATORIUM M.1115 FIG. 8

(14)

X in •S ai Z < 2J 5 z e c D C71 Q. O O O. Verband t u s s e n s n e l h e i d en afgelegde w e g I n f o r m a t i e 2 W A T E R L O O P K U N D I G LABORATORIUM M.1115 FIG. 9

(15)

Snelheid in m/s *j e => X p a _ -a; < z C7> c D C7I Q. O — Verband t u s s e n s n e l h e i d en afgelegde w e g I n f o r m a t i e 2 W A T E R L O O P K U N D I G LABORATORIUM M.1115 FIG. /O

(16)

Snelheid In m/s O CM O Q O S O «O SL

i

D Verband t u s s e n s n e l h e i d en afgelegde w e g Verband t u s s e n s n e l h e i d en afgelegde w e g I n f o r m a t i e 2 W A T E R L O O P K U N D I G LABORATORIUM M.1115 FIG. >1

(17)

H O O F D A F M E T I N G E N Lengte o v e r a l l e s : 7 9 . 9 5 m L e n g t e t u s s e n de l o o d l i j n e n •.76.92m L e n g t e s p a n t 0 - 2 0 : 7 7 . 4 2 m S p a n t a l s t a n d . 3 . 8 7 m B r e e d t e op b k t s p a n t e n : 9 . 4 5 m H o l t e i n de z i j d e : 2 . 5 0 m D i e p g a n g : 2.50m W a t e r v e r p l a a t s i n g : 1 5 9 8 m -9.50 m L e n g t e o v e r a l l e s 7 9 . 9 5 m L e n g t e l a n g s de w a t e r l i j n 7 9 . 2 0 m 2 . 5 0 m W a t e r v e r p l a a t s i n g 1 6 5 0 nn^ SPANTVORMEN E N H O O F D A F M E T I N G E M VAN HET R U N - H E R N E K A N A A L S C H I P „ O L I V I E R " I n f o r m a t i e 2 SPANTVORMEN E N H O O F D A F M E T I N G E M VAN HET R U N - H E R N E K A N A A L S C H I P „ O L I V I E R " s c h a a l 1:125 s c h a a l 1:500 W A T E R L O O P K U N D I G LABORATORIUM M.1115 FIG. 12

(18)

Verband t u s s e n s c h r o e f k r a c h t , t o e r e n t a l c n snelheid

W A T E R L O O P K U N D I G LABORATORIUM

I n f o r m a t i e 2

(19)

C>4 — S c h r o e f k r (kg) O 0 0 »0 N I M ^ ' O O C> O c > 50 0 200 0 50 0 200 0 50 0 200 0 Schroefkrachte n Snelhei d 100 0 1 tomw./mi n Olivie r lm ui t t.t . X lOc m N.A. R 100 0 1 tomw./mi n Olivie r lm ui t t.t . X lOc m N.A. R c c 1. J C (. { / 1 > » i Olivie r lm ui t t.t . X lOc m N.A. R O / —» (n c ^ m • - H Q . — l/) Q . Q 0.

•\

in O o q to >i. cg c O Ö O O S n e l h e i d ( m / s )

Verband tussen schroef k r a c h t , snelheid en t o e r e n t a l

Verband tussen schroef k r a c h t , snelheid en

t o e r e n t a l 1 n f o r m a t i e 2

(20)

Schroefkr. (kg) c OJ *-• e. u m I , . « i>j o •., c O ay c. c tn i n X • E a; > u

_<

O 0 c« c Q , JZ ( ! J o . « tn E E o O u tn S n e l h e i d ( m / s ) Verband t u s s e n s c h r o e f k r a c h t , t o e r e n t a l en s n e l h e i d _{I n f o r m a t i e 2} W A T E R L O O P K U N D I G LABORATORIUM M . n i 5 FIG. 15

(21)

0.5 1

S c h r o e f k r a c h t e n (kg)

S c h r o e f k r a c h t e n als functie van de snelheid

W A T E R L O O P K U N D I G LABORATORIUM

n f o r m a t i e 2

(22)

Verband tussen s c h r o e f k r a c h t , t o e r e n t a l en s n e l h e i d

(23)

(24)

(25)

in s 5 O c q; < z O» c O O) O . O — Q Q. Q. Verband t u s s e n s n e l h e i d en afgelegde w e g I n f o r m a t i e 2 W A T E R L O O P K U N D I G LABORATORIUM M.1115 FIG. 19

(26)

Z i j a a n z i c h t a c h t e r s c h i p Z i j a a n z i c h t v o o r s c h i p — ~ — J — 0.5 L C f 4.5 k 1 V _{6 0} V — 1 2m lm O p s t e l l i n g r o e r e n en schroeven L I J N E N P L A N VAN D E DUWBOOT " S U P E R B R O U S S E I n f o r m a t i e 2 S c h a a l I : lOO W A T E R L O O P K U N D I G LABORATORIUM M. 1115 FIG. 2 O

(27)

|8 8.50m H T I4.30m i 35 5 0 m I 2 x 7 6 . 5 0 n )

Hoofdafmetingen van de duwecnheid ^^Superbrousse" met 4 E u r o p a n bak!<en.

Informatie 2

W A T E R L O O P K U N D I G LABORATORIUM M.1115 FIG. 2 1 22.80m

(28)

1 TL O» V E R B A N D T U S S E N T O E R E N T A L ^ S N E L H E i D EN S C H R O E F K R A C H T P E I ' L N A P midden D i E P G A N G 0 . 1 6 M S U P E R B R O ü S S E - i - 4 W A T E R L O O P K U N D I G LABORATORIUM M . W 5 FIG. 22

(29)

fTHS/^^^^^) rOUANUMMdU U I ^ H I ^ N E " V E P B A N D T U S S E N T O E R E N T A L ^ S N E L H E I D EN S C H R O E F K R A C H T P E I L N A . P l m uit t.t. DiEPGANG 0.16M S U P E R B R O U S S E 4 4 W A T E R L O O P K U N D I G LABORATORIUM M . 1 1 i 5 FIG. 23

(30)

SCHROEF KRACHT ALS

F U N C f l E V A N D E

SNELHEID

PEILNAP

DIEPGANG 0,16M

SUPERBROUSSE+4

(31)

Snelheid in m/s O CM O Q 00 O SL

+

Tl Verband t u s s e n s n e l h e i d en afgelegde w e g W A T E R L O O P K U N D I G LABORATORIUM I n f o r m a t i e 2 M.1115 FIG. 25

(32)

tl in VI O L. J 3 t-«I Q. 3 O) u o: _< ^ B z O) c O Q- O — O 10 Verband t u s s e n s n e l h e i d en afgelegde w e g Verband t u s s e n s n e l h e i d en afgelegde w e g I n f o r m a t i e 2 W A T E R L O O P K U N D I G LABORATORIUM M.1115 FIG. 2 6

(33)

(34)

r

^ N

O/fs ,^ y? c /y s

/y>Ay^^

(35)

E

5

m £ c O 'Ji: O O • — •»— Q . (V O) cr A f s t a n d v a n s t a r t p u n t schip t o t m e e t r a a i S c h r o e f t o e r e n t a l : 1275 / m i n . — . .— Scheepssnelheid ( m / s ) __o 0 - - M a x i m a l e r e t o u r s t r o o m (cm/s) _..x X - . - Maximale s p i e g e l d a l i n g ( m m )

A : meetgebied voor scheepssnelheid

B : m e e t r a a i v o o r r e t o u r s t r o o m en spiegeldaling

Invloed van de p l a a t s van de m e e t r a a i op de

m e e t r e s u l t a t e n . Invloed van de p l a a t s van de m e e t r a a i op de

m e e t r e s u l t a t e n . _{I n f o r m a t i e 2}

(36)

14 12 A 0.7 0.6 14 12 0.7 0.6 14 12 - B 0.7 0.6 14 12 0.7 0.6 14 12 0.7 0.6 14 12 0.7 0.6 14 12 0.7 0.6 14 12 ) 0.7 0.6 Spiegeldalin g (mm ) Retourstroo m (cm/s ) T — 1^ ' 1 ( • ( 1 \ >- — ( 1 > 0.5 0/, 0.3 Spiegeldalin g (mm ) Retourstroo m (cm/s ) ^ * ? \ > i ; j > > 0.5 0/, 0.3 Spiegeldalin g (mm ) Retourstroo m (cm/s )

/

) / • / 0.5 0/, 0.3 Spiegeldalin g (mm ) Retourstroo m (cm/s )

/

'

/ ' t 0.5 0/, 0.3 Spiegeldalin g (mm ) Retourstroo m (cm/s ) 1 1 0.5 0/, 0.3 Spiegeldalin g (mm ) Retourstroo m (cm/s )

/

\ . > " J — — - A -0.5 0/, 0.3 Spiegeldalin g (mm ) Retourstroo m (cm/s )

/

'^^ ~ i r ; „ 0.5 0/, 0.3 4 2 n

•

L- ^ 1

? J

c 02 01 4 2 n \ ^ -* •A hei d 02 01 4 2 n ssne l 02 01 4 2 n L = 7 55m _:hee p 02 01 4 2 n Dl U A / e t o n h o _d usse' 0 4 2 n " S u p e r b r o d usse' 0 L 2L 3L 4L 5L 6L 7L ^ A f s t a n d v a n s t a r t p u n t s c h i p t o t m e e t r a a i S c h r o e f t o e r e n t a l : 8 7 5 / m i n . — . .— Scheepssnelheid ( m / s ) — o 0 - - M a x i m a l e r e t o u r s t r o o m (cm/s) X - . - Maximale s p i e g e l d a l i n g ( m m ) A ; meetgebied voor scheepssnelheid

B ; meetrddi voor r e t o u r s t r o o m en spiegeldaling

0

Invloed van de p l a a t s van de m e e t r a a i op de

m e e t r e s u l t a t e n . Invloed van de p l a a t s van de m e e t r a a i op de

m e e t r e s u l t a t e n . _{I n f o r m a t i e 2}