Practicum mt512p Weerstand en Voortstuwing

Practicurn mt5l2p.

Weerstand en Voortstuwing

Ing. A. Goeman

Report 1137-M

April 1998

TU Deift

Faculty of Mechanical Engineering and Marine Technology Ship Hydroinechanics Laboratory

Inhoud.

Inleiding practicum rnt5l 2p

3

De meetopstelling

4

De aankondiging

De administratieve afhandeling

8

Titelpagina v.d."hand-out"

9

De openwaterschroefproef

10

De weerstandsproef

12

De voortstuwingsproef

16

De cavitatié-inceptieproef

119

InIeiding practicum rnt5l 2p.

In dit rapport wordt een beschrijving gegeven van het practicum mt5l2p.

Het practicum omvat een aantal proeven op het gebied van weerstand eh voortstuwing

(college mt5 12)

Openwaterschroefproef ter bepaling van de openwaterkarakteristieken van een model-schroef.

Weerstandsproef in vlak water met een kottermodel. Voortstuwingsproef in vlak water met een kottermodel. Cavitatie-inceptieproef in de cavitatietunnel.

De proeven worden uitgevoerd in vier dagdelen, bij voorkeur in één week, met een groep van 5 á 6 studenten en meteen op de wagen uitgewerkt. Een rapportage achteraf behoeft dan niet meer te worden gemaakt.

Dit rapport omvat:

de technische beschrijving van de

meetopstellingen, met een aansluitschema. de aankondiging aan de studenten

de administratieve afhandeling.

beschrijving, van de uitvoering van de proeven zoals ook de studenten die krijgen, aangevuld met gegevens voor de proefleider

(cursief gedrukt).

De meetopstelIing.

De Sleepwagen.

De kleine sleepwagen wordt voorzien van de "schrik"-balken. Daarboven worden drie tafeibladen klaargelegd ten behoeve van de studenten.

Waterdiepte kleine tank 1 .23 m (standaard). Gondel vóor openwaterproef.

Gondel klaarzetten op de sleepwagen.

Bevestigingspoten op de schrikbalken plaatsen, zodanig dat bij gemonteerde gondel de model-schroef bereikbaar is. Aansluitingen, zie schema i.

Kottermodel.

Kottermodel no SH 320 voorzien van ballast gewichten (onder bakdek en op roerkoning) Motor schroefdynamometer, inclinometer en loodballast onder dek dienen aanwezig te zijn.

Schroef en roer worden beschikbaar gehouden.

Dompgeleudesysteem monteren op schrikbalken liussen dompstang en scharnier een dynamometer van 5 kg te monteren (eventueel potmeters voor domp en stamp meting)

Weerstand dynamometer, stuwkracht en askoppel aan te sluiten op rekmeters registreren via A/D converter op PC.

Schroeftoerental via (4kanaals)-potmeterversterker naar teller.

Dornp en stampsignaal aansluiten via 4-kanaals-potmeter-versterker op AID-converter en PC. Massa model 53M9 kg1 diepgang T = .125 m, Ta = .i'82m.

(Als vaste ballast en uitrusting aanwezig zijn is het model gebruiksklaar) (zie schema I!). Cavitatietunnel.

Cavitatietunnel klaarmaken, voorzien van schroefas en schroef.

Toerenregeling via Ward-Leonard aanslüiten.

Manometers aanslúiten voor druk in de tunnelén stroomsnelheid. Stroomsnelheid regelen met PC, progr. CAVI.

Barometer klaarhangen.

Op de wagen zorgen voor: - Meetlijsten - A4-mm-papier - Kladpapier - Linealen - (reserve) Rekenmachine - (reserve) Potloden - Gum 4

Motor N e

JTeller E

AID-cony. Schema I: Openwaterschroefproef.

-0

Comp. Power-supp'y 4-kanaals. potmeter

-

versteflcer. unit. R/F Rekm. R/F T Rekm. T Rekm. Q Toerenreg. Delta-voeding

R/F Rekm. R/F Rekm. T Rekm. Q Toerenreg. Delta-voeding Teller Power-supply 4kanaais- potmeter- versterker-unit.

t

A/D-conv

Schema Il: Weerstand & Voortstuwing.

6

De aankondiging.

Het practicúm wordt gehouden tijdens bet tweede dimester van het college: mt51 2, gedurende 5 â 8 weken, op de kleine sléepwagen.

Aañkondigingen worden tijdig verspreid:

opgehangen. op de publikatieborden.

geplaatst in de "Koppeling".

bekend gemaakt via het college mt512

Een inschrijvirtgsiijst wordt gelijktijdig met de aankondigingen neergelegd bij de studentenadminiL stratie. De groepsgrootte wordt bij de inschrijving beperkt tot 5 studénten. Er is :ruimte voor 6 man op de sleepwagen, maar... de ervaring leert dat altijd een paar studenten zich later aanmelden ômdat ze de aankondigingenhebben gemist o.i.d...Die studentenkunnen dan nog worden. ingepast. Bovendien zijn er meer practicaensoms "verplichte" colleges, zodat enige souplesse gewenst ¡S orn; de studenten bet bijwonen van mt51 2p mogelijk te maken.

Ongeveer 10 dagen voordat het practicum begint, wordt aan iedère deelnernende student een bundel toegestuurd met een beschrijving van de Uit te voeren proéven.

(pag 9 10, 12, 13 16, 17, 19 en 21 van dit rapport)

De. vorbeelden van de aankondiging en inschrijvingslijst moeten wat betreft tekst en data wel jeder

jaar :aangepast: worden i

De voorbeeldenkunneneventueelwordenvergroot (A4 -> A3).

Voorbeeld aankondiging:

Practicum mt512P

Weorstand en Voortstuwing

Het practicum Scheepehydromechanica mt5i 2p (Woerstand en Voortstuwing) wordt dut

cursusjaar ( -) gehouden in doporiode van

Hot practicum Staat OPOI1 voor atudonton die het college mt512 (Weer6tand en Voortstu

wing I) hebben govolgd of dit cursusjaar volgen hot us eon verplicht onderdeel van hot

studueprogrammal Hot practicum omvat eon aantal proeven op hot gobiod van gedwongen oscillatios en scheepsbowegingen in golvon enduurt per student vier halve dagen.

lnschrijving: uitorlijk bij

Onderwijs-adminjstratie WbMT. blok Ill, beg;grond.

lnschrijving

Practicum Weerstand on Voortatuwing mt5l2p

-Dit practicum Staat OPOl voor studenten die hot collego :mt51 2 .(Weerstand en Voòrtuwing I) hebbon ,gevolgd of dit collegejaar volgen en duurt per student vier halve dagon in hot dimester.

Bij de' inschrijving kan voorkeur opgogevon worden voor óén van deonderstaandoperioden

A tim ..; per .periode kunnen max. vijf studenten inschrijven, i.v.m. de grootte van de

sleepwagen

Periode: data:

A inde week van 11/11 tim 1:5/11 's morgens

B in.do week van 11/11 t/m 15/11 's middags

C in do week van 18/ill: tim 22/11 's morgens

D indo week van 18/11 tIm 22/11: 's middags E ¡n:do week van 25/11 t/m 29111 's morgens F indo week van 25fl 1. tim 29/11 's middags

G in de week van etcetc.

De administatieve afhandeIing

Na afloop van de proeven moet aan de studenten-administratje worden opgegeven welke studenten het practicum hebben gevolgd.

Daarbij moet het practicumnummer en per student naam en studienummer worden vermeld; indien van toepassing ook bijzonderheden vermelden, zie voorbeeld. Het verdiend aanbeveling deze gegevens ook zelf te bewaren, omdat ervaring heeft geleerd dat deze gegevens later nog wél eens worden geverifieerd door de studenten-administratie.

-0-o-o-o-o-o-o-o-.

Aan Studenten administratie WbMT.

Onderstaande studenten hebben in:. . .Cperlode).. het practicum mt5 1 2P gevolgd met voldoende resultaat.

(waardering 7)

met vriendelijke groeten,

(handtekening) R. v.Achteren 004558 W. Bruinsma 139277 T Buis 151662 H. Byleveld 153331 B. v.Cann 154602 J. Coenen 160034 M. Cornelisse 162575 D. Cramer (KIM) ...etc.

Fracticum'Weerstand en Voortstuwing mt51.2P.

Dit practiöum vindt plaats in het Lab. y. Scheepshydromechanica (kleine sleepwagen). hId: 's ochtends van 8.45 - i 1.45 uur

's middags van 13.45- 16.45 uür.

Benodigdheden: - deze bündel

- rekenmachine - geodriehoek - potlood en gum.

Alle practica beginnen op maandag en duren vier halve dagen.

In onderling overleg met de practicumleider kan het voorgestelde rooster wordén verandérd

U wordt verwacht: in de week van en begint op: maandag Naam: tot (datum) ochtend middag

De openwaterschroefproef.

Een rnodòl van een s heepsschroef is gernonteerd opeen lange schroefas vooraan een gondél, dieU een aandrijfmotor en een dynamorneter bevat. De schroefas bevindt zich minstens l de schroefdi-ameter onder het wateropperviak; uit praktijkproeven is gebleken dat daarmee een homogene ¡nstroomsnelheid ¡s gewaarborgd en dat niet aande wet van Froude behoeft te worden voldaan. Het schroeftoerental en de instroomsnelheid moeten nu zo hoog worden gekozen dat het Reynolds getal boyen een kritische waarde ligt om de resultaten van deze modelproef voor de ware grootte te kunnen gebruiken (Bu dit practicum zullen we dat niet altijd halen)

Gemeten worden de stuwkracht T, het askoppel Q het toerental N en de instroomsnelheid V waaruitkunnen worden berekend:

T KT = p D4 N2 ci p D8 N2 V. '10 10K0 N .D V * T rl0 = K0 * 2n

Deze resultaten worden in een grafiek gezet, waarbij de K, wel 10 keer zO groot wordt uitgezet orn een "redelijk plaatje" te verkrijgen.

Door de lagere J-waarden met verschillende lagere toerentallen te draaien is (sòrñs) de ¡nvloed van 0Reynolds aan te tonen.

io

K0 =

OPENWA TERSCHROEFPROEF

Voor de practicumleider.

Deze eerste proef in het practicurn mt512 (Weerstand en Voortstuwing) is nietzo uitgebreid en biedt daardoor gelegenheid wat aandacht te schenken aan het het uitvoeren van experimenten:

- schaal wetten

werking sleepwagenregeling

- apparatuur op de wagen

meten met rekstrookjes, een verplaatsingsopnemer etc.

nauwkeurigheid van een meetopstelí/ng, aantal significante c,jfers

- voortgangskontrole d.m.v. grafiek 'van' meetresultatem

De proef wordt uitgevoerd met één toerental (kotterschroef ± 15 ois) en oplopende sneiheden, daarb, het toerental zo kiezen dat de sne/heden gemakke/,jk in te stellen zijn (de wagen-regeling kent maar twee decimalen)

De toestand J='O gee ft geen éénduidige resultaten, kan beter worden benaderd met een l'age J-waarde b.v. J = .025 of.... overs/aan.

Doorgaan tot K negatief wordt.

Daarna flog een paar metingen doen met een duidel,k ander toerental (b. y. 5, 10 of 20 ois) 0m de invloed van Reynolds te laten zien (lukt niet erg bij de kotterschroef)

Na afloop van het expefiment kunnen de resulta ten vergeleken worden met berekeningen vig. polynomen van MARIN/Wageningen. Vanwege het schaaleffect (Re is veel te klein) zal dat niet overeenkomen. Bovendien heeft de kotterschroef ijsversterking. Wel is vergelijking rnogelijk met

een eerder gemeten diagram (gemeten met de K&R in de gro te tank).

De "MARlN-po/ynomen zIJn opgenomen in een GW-basicprogramma kTKQJ. Schroef no.30 B-4-56 D = 133.3

Pib = .66

Andere geschikte schroeven zijn no: 10, 17, 18, 20, 27 en 37.

De apparatuur frekmeters) worden eerst op nul" gezet met draaiende schroe fas zonder schroef (n 15 ois), de PC moet nu ook nul geven. Daarb,j de as gelegenheid geven orn' in te draaien op natte" lagers.,

Daarna wordt de schroef gemonteerd.

Stùwkracht: range 1000 calib: Niv Askoppel: range 1000 cafib: Ncrniv

(let ap: antwoord in Ncm i. v.m. significante cii fers, maar bij berekening Q invoeren in Nm) Proefrun: met schroef 30 ,'kotterschroefl

Ve(mis) M'ois) T(NÎ 0(Ncm) 0.8 15 9.76 15.96

De weerstandsproef:.

Bij het bepalen van het benodigde machinevermogen van een schip is de weerstand een belangrijk

gegeven. Deze scheepsweerstand wordt in het ontwerpstadiurn geschat; daarvoor zijñ diverse methoden beschikbaar (Lap/AuVm 'Keller, Holtrop, Guldhammer etc.).

Met de zo "geschatte" scheepsweerstand wordt het benodigd vermogen bepaald, waarbij de reder meestal wat meer vermogen laat unstalleren zodat de voortstuwingsunstallatue bu rustuge zee nietop

vol vermogen hoeft te draaien. Voor de definitieve. keuze van de schroefafmetingen wordt een

weerstands- en. voortstuwingsproef uitgevoerd orn diverse parameters (t, w, flr) wat nauwkeuriger te bepalen, teneinde een zo hoog mogelijk voortstuwingsrendement te krijgen. Dat kan over de :levensduur van het schip aardig wat brandstof sparen en dus geld waarmee zo'n' düûr oflderzoek zich zelf snel terugverdient.

De weerstandsproef wordt uitgevoerd met een model (zonder schroef en roer). De bij deze proef gevonden modelweerstand'moet worden omgerekend naar de scheepsweerstand

Daartoe wordtdemodelweerstand gesplitst in een wrijvingsdeel en een "rést"-deel.

Het "rest"-deel kan eenvoudig worden omgerekend met a3. Voor omrekening van het wrijvingsde& wordt gebruik gemaakt van de resultaten. van sleepproeven met platte platen, die alléen wrijving en geen (nauwelijks) golfweerstand ondervinden.

Tiijdens de 14e ITTC un 1978 is deze methode gestandaardiseerd, gebaseerd op ervaringen van diverse sleeptanks.

De weerstandsdélén worden uitgedrukt in een weerstandscoëfficient:

C.. =R../Y2SV2

Volgens de flTTC is nU: Cte = (1 + k)(Cf0 - C) + Cr,,

_{H- C+ CÂA)}

waarin: - Cf = .075 I ((log Rn)-2)2 en Rn = VL / V - C,, = R / ¼ p Sm Vm2 (Sm = nat opp.model) - (1 +k) = vormfactor -

= C.

* 1/2 p S, V2 (S = nat opp.schip)

De aldus verkregen is de weerstand in tanktoestand, dûs eigenlijk de weerstand van een model van plastic op ware grootte in een reusachtige sleeptank; deze waarde wordt gebruikt bij de voortstuwingsproef in de sleeptank.

Ten 'behoeve van de voortstuwingsproef kunnen we nu nog berekenen:

RA = Rtm - - of:

RA = (1 +k)*(C

_{- Ç)}

* (¼ _{p Sm Vm2)}

a3

De eventueel toe te voegen termen .Cf en CAA zijn bedoeld orn vanuit tanktoestand de weerstand van het echte schip te berekenen en zijn voor dit practicum. nièt van belang. Wel moet die weerstand van het echte schup worden gebruikt bu de berekening van het benodugde motorvermo gen en schroefafmetingen. (Denk daarbij ook aan de juiste p env van.zeewater)

De ITTC geeft CAA = .001 *A TIS (waarin A_Tis het frontaal oppòrvlak boyen water) en

Cf

Voor het berokenen van de waarde (i +k) 'bestaan diverse methoden; aangezien de resultaten daarvan voor dit kottermodel' nogal varieren wordt voor dit .practicum gesteld (1 + k)

= i.

De lTTC beveélt voor de volgstroom w ook nog een korrektie aan voor schaaleffect1 te berekenen met data uit de weerstandsproef.

w = (t+04) ± (w'-t-.04} *

(1 +k)CFs/(1+k)CFM

Die correctie 'is voor dit 'kleine kottermodel aanvechtbaar en wordt voor het practicum achterwege gelaten.

Weerstandsproef.

Gegevens: Schaal a = 19; p 999 kg/rn3; V = 1.139 x 108 rn2/s (bij t i5°C) ILm = 1.608 m; Sm = .775 m;

S,

Rekenschema:

(bij dit rekenschema zijn (1 -4 k), CAA en _{weggelaten en w ordenalleen p en V van}

zoetwater gebruikt. Vm = = Rm/Y2PSmV2 = Rnm = VL,/v = .075/((Log Rn,)-2)2

V,a =

= V,L,/v = C, = .0751((Log Rn,)-2)2 = Cte = Ct., - m + Cf , = R, = C.*Ikpsv,2 = RA = - R,/a3 =

WEERSTA'NDSPROEF

Voor de practicumleider.

Bu deze proef wordt het model gesleept zonder schroef en roer. Het gewicht daarvan wordt gecompenseerd door een (messing) ballast-gewicht op het achterdek te plaatsen. Let ook op het

compensa tiegewicht onder het bakdek op de. mastkoker.

8,7 geringe sneiheden en echt stil water bestaat de kans op làminaire strorning dus na koffie-pauze en lunch e.d. eerst een wat snel/ere run 1> 1 mis) doen.

Per groep studenten een snelheid kiezen voor de voortstuwingsproef en bq die snelheiddan ook de

weerstand omrekenen naar scheepswaarden.

Eventueel is ter il/ustratie de inzinking en de trim te metenj de inzinking is aanzienh,7k. Weerstand meten met 5-kg-dynamomete,

(eventueelj tot 0.8 rn/s - range ca/ib: N/v

verder - range ca/ib: N/v Proefruns: 5.5 kn Vm .65 rn/s R 1.06N

8.5kn

1.00 2.63

1'5kn

1.24 5.19

Opmerkihg:

Een twee tal korrelstroken rnaakt de strorning langs het model turbulent, door one ffenheden (kleine putjes) blijft die stroming .aardig turbulent en komt de omgerekende scheepsweerstand ongeveer overeen met de weerstand volgens diverse methoden.

Hierbij ihn Lap en Auf'm Keller toegepast met speciale grafieken voor kleine schepen.

Weerstand: range calib: N/v 0-stand peekei

NB In het rekenschema is p en vgegeven voor een watertemperatüur van 15 °C. Voor andere temperaturen ge/dt:

De dichtheid van Iùcht is gegeven voor 1013 mbar, dat is 76 cm Hg-kolom.

14 Temp. °C zoetw. kg/rn3 Dich theid zeew. kg/rn3 lucht kg/rn3 Kin. visc. zoetw. m2/s zeew. m2/s lucht m2/s 13.00 999.4

i0264

L240

12Q2 *106 1.25710-6 1.435 *105

14.00 999.3 1026.2 1.236.

L 170 *106 1.225 *106 1.444 *10,5

15.00 999h1 1026.0 1.231

1.138*106 1.193

10-6

1.453 *105

1600

999.0 1025.8 1.227

1.108 106 1.163*106 L463 *105

17.00 998.8 1025.5 1.223

1.080*1.06

1.134 *10.6

1.472 *105

1&00 998.6 1025.3 1.219

1.Q52*106 1.107106 1;481*105

19.00 998.4 1025.0 1.214 1.026:*10.6 1.Ó80*106, 1.491 10-5 Vi'kn) 5 6

Lap

AufmK

Oortm.

3.69 5.95 Uoltrop 3.66 5.22 Gu/dh. 7 7.51 7.38 8.50 7.29 7.89 8 10.90 10.34 11.43 10.36 11.77 9 13.65 14.50 15.08 15.35 16.85 10 22.69 21.38 23.93 24 14 24.64 11 31.82 30.41 33.32

3422

32.04 12 _{47.84 49.86 45.48}

De invloed van de tank-a fmetingen op de mee tresultaten.

In het boek: Wydrodynamics in Ship Design van H. E. Saunders is Chapter 61 getiteld: 'The Prediction of Ships Behavior in Confined Waters".

De inv!oed van (beperkte) sleeptank-afmetingen op de weerstand van modellen kan met deze methode ook worden geschat, zeker als de modellen klein i/in t.o.v. de tankafmetingen en dus de invloed niet groot (enkele procenten).

B/i de waterdiepte van 1.2 m hoort een kritische (ondiep water.) golfsnelheid waarvoor geldt

1Cnh =

i/gh = 1, dusC

v'gh = 49,81*1.2) = .a47rn/s.

In fig.61.E is af te lezen dat als Vm / /gh <.50 is de ondiepwaterinvloed verwaarloosbaar. Voor het kottermodel SH320 geldt, dat b/i pas een snelheid van meer dan 1 74 rn/s (Fn = .44) enig ondiep-water-effect za! optreden.

In fig.6 1.G is de inv/oed aangegeven van de tankafmetingen op de snetheid die het schip "voelt". De hydraulische radius van de kotter in de kleine tank is:

bh-A

2.75*1.23.056

Rh

b + 2h + G

VAX/Rh =

¿056/.570

= .313

Daarbij hoort vig. Schlichting een Vb / V, van .9945. Dat betekent dat het model t.o. y. het water

Y2 % sneller vaart dan de wagensnetheid aangeeft.

Deze correctie is voor het practicum verwaarloosbaar.

Tabo! imodeisneiheid

2.75 + 2*1.23 + .63

= .570

V5(kn) - Vm(m/s) - Fn -

Vjm/s)

3.0 .354 .090 .352 3.5 .413 .411 4.0 ;472 .119 .470 4.5 .531 .528 5.0 .590 .148 .587 5.5 .649 .646 6.0 .708 .704 6.5 .767 .763 7.0 .826 .207 .822 7.5 .885 .881

80

.944 .939 8.5 1.003 .252 .998 9.0 1.062 1.056 9.5 1.121 1.115 10.0 1.180 .297 1.174 10.5 1.239 1.233 11.0 1.298 1.282 11.5 1.357 1.350 12.0 1.416 .356 .1.409 12.5 1.475 1.468 13.0 1.534 1.526 wagensneiheid

De voortstuwingsproef.

Het doel van een voortstuwingsproef is een aantal bij voortstuwing behorende grootheden te bepalen zoals volgstroorn, zog,, voortstuwings-rendement etc., teneinde een nauwkeurig schroefont-werp te kunnen maken Daartoe wordt het model uit de weerstandsproef voorzien van schroef en

roer.

Er kunnen nu twee meetmethoden wordeh tégepast:

Voor extrapolatie naar scheepswaarden wordt via een sleepdraad eon extra RA aang-ebracht ter correctie van hot verschul in weerstandscoethcuent tussen model en schip Het schroeftoerental wordt nu zo geregeld dat het model de jüiste snelheid krijgt (self propulsi on point of ship). Deze RA is al bij de weerstandsproef üitgerekend.

Hot model wordt aan de sleepwagen.bevestigd met eon dynamometer zodat de modelsnel heid gelijk is aan de wagensnelheid Hot schroeftoerental wordt nu gevarieerd De kracht F tussen model en wagen wòrdt gemeten met dezelfde dynamometer waarmee oók dè weerstand werd gemeten Langs grafische of rekenkundige weg kan nu het "self propulsi on point of ship" worden bepaald. Dit kost meer runs maar werkt gemakkelijker en de overbelastingstoestand wordt ook meteen gemeten.

In beide gevallen worden gemeten: Stuwkracht Tm, askoppel Q , toerental J , SnelheicV en

eventueel sleepkracht Fm Bovendien moet eon openwaterdiagram van de gebruikte schroef be schikbaar ziji.

Hieruit worden berekend groòtheden als: het zoggetál t, het volgstroomgetal w, hot vermogen D en

het rendement flD.

Al doze grootheden kunnen worden uitgezet op basis vande schroefbelasting X:

R.+F

X

Re

NB Hierbij worden alle naarvoren.gerichte krachten positief en naar achteren gerichte. krachten

negatief genoemd, zie .00k bijgevoegd berekeningsschema.

N.B. De lTTCbeveelt voor de volgstroom ook nog een korréktieaan i.v.rn. schaaleffect. Die correctie iS. mode afhankelijk van (.1 + k). Voor dit kleine kottermodél is die correctie echter niet betrouwbaar en wordt voor het practicum achterwege gelaten

N.B. De zo gevonden resultaten gelden voôr eenplastic model van scheepsgrootte in een reusachtige sleeptank.

Volgstroom, zoggetal, nH, en nR mogen ook gebruikt worden voor hot ware. schip, het

gevonden vermogen D moot voor het ware schip worden gecorrigeerd voor de extra

weerstand (C en CAA) en

KT = pD,'N,2

J

= (zie grafiek)

Ve =

JN,D. = W

= 1(Ve/V,) =

no = zie grafiek)

nh =

(1-t)/(1-w) =

PE =

-(R+F,)V, = PD = 2riQ,N, = liD = PE/PD = flR = flD/(flO*flH) =

R,+F,

T, T. Voortstuwingsproef: Geqeven:

Tekenafspraak: Krachten, die "near voran" werken op het model, noemen we positief

(dus T, Q, R,.)

Krachten, die "naar achteren" werken op :het model, noemen we negatief

(dus R, F bu overbelasting.) = m/s; R, = N; RA = N; D,, = .1333 rn. (D1 = 2.53 rn) = (Ñ) Tm = (N) 0m = (Nm) Nm = (ois) Rekenschema:

(bij dit rekenschema wordt.alleen p van zoetwatergebruikt)

F, = (Fm_RA)*3 = T, = T,*a3 = Q, = = N, = N,/Ta = V, = VmiX = - (R,+F,)

t =1

VOOR TSTUWINGSPROEF Voor de practicumleider;

Deze proef wordt.uitgevberd vig. methode b, dus met vastgehouden mode/en te meten kracht F. Ook hier is de kans op laminaire stroming aanwezig, dus bij lage snelheden eerst een "sne/I&' run

maken.

Rekmeters afregelen met draaiende as zonder schroef, daarna schroef monteren.

8,7 vrijvárende snelheid, 1,2 á 1,3 rn/s. is het benodigd sçhroeftoerental ong. 15 oIs; zoek een paar toeren tallen er omheen aan de hand van F1 zodat het "selfpropu/sion point of ship' gevonden kan worden. Het is ook interessant orn een flinke onderbelasting te maken, zeilen omet de motor bij", wat is dan het zoggetal? de volgstroom?

8,7 vissnelheid; .6 é .7 rn/s. is de vrijvarende toestand niet interessant en moet een flinke overbelas-ting worden ingevoerd (net s/epen).

Ta bel

Va(kn) - Vm(m/s) - Fn - V,jm/s) (zie tabel bu weerstandsproefj

Eventueel is ook bij :deze proef de inzinking en de trim te rneten, ter verge/,jking met de weerstands-proef.

Sleepkracht: range ca/ib: N/v Stuwkracht: range ca/ib: N/v Askoppel: range ca/ib: Ncrn/v

let op: Q in Ncrn voor de significante cijfers,

voor de berekening in. Nm omzetten.

Toerenta/ afnemen van 4-kan-po trn. verst.set. (of van rege/kast, maar let dan

op toerenverschillen). Proefruns:

V frn/s) N (o/sl F (N)

T (N) Q (Nm) .70

14o/s -9.04

11.37 .167 1.18 14 - .62

634

.108 18

De Cavftatie-Inceptieproef.

Het doel van de proof is het bepalen van de omstandigheden waarbij aan een schroef bepaalde cavitatieverschijnselen optreden.

Daartoe wordt in de cavitatietunnel eon schroef gemonteerd in een (bij dut practucum homogene) stroming.

In vele cavitatietunnels kan cok eon volgstroomveld worden ingesteldr zoals achter een schip optreedt.

Door nu bij een konstant toerentalen konstante stroomsnélheid dé druk in de tunnel langzaam te verlagen kan êenbeginnende cavitatie worden opgewekt. Bij die omstandigheden worden gemeten:

- stroomsnelheid - toerental

- drúk in de tunnel

- stuwkracht V

Uit daze grootheden is te berekenen de schroefbelasting K,. en een cavitatiegetal o: K,. = T / p.D4.n2'

PO _{- Pv}

0=

/2. p [VA2 + (xnnD)21

Deze proof wordt bij verschillende schroéfbelästingen herhaald.

Door nu o uit te zetten op basis van J of K,. en in degrafiek telkens hot begin van cavitatie aan te geven wordt eon cavitatie-inceptie-diagram verkregen. Ook het begin vah de

stuwkracht-beinvloe-ding kan in hot diagram, worden aangegeven.

Het gebruik van de snelheidsgraad J als basis heeft als bezwaar dat de stroornsnèlheid (in doze tunnel) niet zo goed te meten is Bujidit practucum wordt o daarom uitgezet op basis van K,.

ß&?i Cs3vir,c,7-,,

1N .srdR4ekr

VhF21 i ¿OES

o,

Ca.vitatie-/ncep tieproef.

Voor de practicùmleider.

Deze proef is niet zo zeer een meet-proef a/s we! een 'demonstratie 'proef. Daarbij wordt we! aan cavitatie gemeten maar de nauwkeurigheid is niet zo hoog.

Allereerst wordt een hoog toerenta! fr 40 oIs) ingesteld, zonder stroomsne/heid. Daarbij wordt de druk in de tunne/ Iangzaam verminderd, totdat er een begin van cavitatie optreedt. Dan wordt de druk in de tunnel en de. stuwkracht gemeten. De druk wordt verder verminderd, en bU een paar toestanden wordt opnieuw de druk en de stuwkracht gemeten, totda,t de stuwkracht duideli7k is verminderd; dat is stuwkrachtverlies t.g.,v. cavitatie.

De resultaten van de meting worden doorgerekend met het G W-Basic-programma av dat berekent het cavitatiegetal a en de .KT of met de zakjapanner/

Als tweede proef wordt hetze!fde gedaan stroomsnelheid, daarbij moet nog we! wat

stuw-kracht over zs'fn, te kontro!eren door na de eerste meting meteen KT te berekenen. Waarnemingen bU schroef no13 (Groenlandschroef,I:

- Qok a/s de stromingspomp stilstaat za! de draaiende mode!schroef nog een geringe stroomsne/heid opwekken in de cavitatietunnel; (.J= Ois dus niet haalbaar).

- Bij een geringe stroomsne/heid en een schroeftoerenta! van ongeveer 40 0/s za! er eerst een tip werve! een vervo!gens vhescavitatie optreden naarmate de druk in de tunne! daa!t - Bij een redehjke stroomsnelheid (2.5 mIs; komt o vereen met 250 rpm voor s de schroef onderin) en een toerental van ong. 45 0/s za! er bellencavitatie optreden bs'j een lage druk in de cavitatiettinnel.

- Bij een !aag toerenta! (200/s bij 2.5 mIs) za! er drukzijde-cavitatie optreden.

- Bij een lage druk zullen er spoedig storende belletjes optreden in de stroming; Die zijn te verwijderen door, na de proef1 de gehe!e zaak even stil te zetten en de druk weer te laten toenemen. Daartoe moet even de i '-!uchtkraan (links naast het bureau) worden

openg-edraaid.

Andere geschikte schroe.ven voordeze proef zijn:

schroef 34, diameter 150 mm, .8-serie, 4bld, A/AE =

schroef 32, diameter 170 mm, drie verschillend caviterende bladen.

Studenten (en soms ook docenten) hebben vaäk moeite de griekse letters goed te schrijven. Daarom hierbij een voorbeeld van het griekse alfabet.

Griekse letters vlg. WP-5.1

(zie file "Charácter.doc").

A a alpha B ß beta B 6 beta

r

y gamma ö delta E epsilon' Z zeta H q eta

o

e theta I i iota K K kappa A A 'lambda M p mu N y nu E xi O o omicron

fl

n pi P _p rho O Ç sigma T T _tau Y u 'upsilon phi X _X chi psi