Samenvatting lezingen van het 2e HISWA Symposium

P

Rapport No. 296

LABORATORIUM VOOR

SCHEEPSBOUWKUNDE

TECHNISCHE HOGESCHOOL DELFT

februari

1971

Saxnenvatting van de lezingen van

het HISWA Symposium 1971

door

J.B. Hadler en Nadine Rubble _{, beiden van het Naval Ship Research and} Development Centre te Washington bespraken in hun lezing: Prediction of the Power performance of the Series 62 Parent Hull, de schroef-voortstuwing van planerende motorboten. Een onderwerp waarvan ont-werpers weten dat betrouwbare gegevens uiterst schaars zijn. Hoogst-warschijnlijk varen vele van deze schepen _{ten aanzien van het}

schroef-rendement niet ontimaal, zodat informatie _{over bijvoorbeeld de juiste}

combinatie van toerental, diameter en spoed wel zeer welkom is. In feite presenteren de auteurs de resultaten van een computer ontwerp studie, waarbij systeTnatische weerstandsproeven met modellen van pla-nerende boten uitgevoerd door Clement (i), gecombineerd zijn met sys-tematische model schroef proeven van Gawn-Burril (2) en wel op een

manier zoals _{erder door Hadler was gepubliceerd}

(3).

Het 2e _{Hiswa-Symposium over ontwikkelingen van belang voor de}

jacht-bouw werd op 8 en _{9 maart}

₁₉₇₁

_{gehouden in het Internationaal}

Congres-centrurn RAI te Amsterdam.

In totaal zijn er negen voordrachten

gepresenteerd, door experts ult de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk, Noorwegen en Nederland. De internationale medewerking was nieuw, want men zal zich herinneren

dat op het 1e _{Hiswa-Symposium in}

₁₉₆₉

uitsluitend sprekers van eigen bodem optraden.

Het negental lezingen was verdeeld in drie groepen van drie, waarbij

elke groep, qua onderwerpen, _{een mm of meer homogeen karakter droeg.}

De eerste drie voordrachten

behandelden de voortstuwers en de motoren van motorboten, de tweede serie was gericht op aspecten van zeiljacht-en, zoals de vormgeving, de zeilen en het dynamisch gedrag bij het v66r de wind varen. De laatste groep tenslotte besprak het toezicht

op de bouw en de kwaliteitscontrole, de verbindingen _{bij polyester}

constructies en de bescherming tegen corrosie en aangroeiing.

In 't algemeen hebben de auteurs _{een vrij anzien1ijke technisohe}

ken-nis bij het gehoor en de lezers verondersteld, maar d.aar staat

tegen-over dat de meeste conclusies en vele ontwerp _{diagrammen op een}

duide-luke en cenvoudige wijze zijn _gegeven.

In dit overzicht wordt getracht _{een beknopte samenvatting te geven van}

2.

Daarbij is rekening gehouden met de interactie tussen boot en

schroef, de invloed van asuithouders, schuine assen en roeren e.d. Als resultaat van deze studie is een aantal ontwerpdiagrammen ontstaan, waarmee de ontwerDer van planerende motorboten, zonder dat hij beschikt over uitvoerige kennis van de hydrodynamische as-pecten van het probleem, in korte tijd de optimale schroef kan

bepalen voor schepen met een deplacement tussen 0,5 en 1000 ton

en sneiheden tot 38 knopen.

In het eerste hoofdstuk wordt een verantwoording gegeven van de wijze waarop de gegevens verzameld zijn en hoe deze "computer-rijp" zijn gemaakt. Daarna volgt een beschrijving van de criteria die als g-rondslag dienden bij het ontwerp van roeren, schroefassen, asuit-houders enz. Belangrijk hierbij is het cavitatiecriterium, dat de

toelaathare cavitatie aan de zuigzijde van de schroefbladen op

ongeveer 15% van het opperviak begrenst. Het gekozen roeropperviak, de schroefas diameter e.d. worden in formule vorm gegeven zodat de ontwerper, die de resultaten van deze studie gaat gebruiken, weet van welke veronderstellingen is uitgegaan.

In het laatste hoofdstuk worden de berekeningsresultaten voor

toepassing van één-, twee- of vier-schroef voortstuwing gegeven in ontwerpdiagrammen, die een sne] v6órontwerp noge1ijk maken. Bij gegeven sneiheid en schroeftoerental volgt direct de optiinale

schroefdiameter en de spoed. 06k kan het optimale toerenta]. bepaald worden ale de diameter gegeven is.

Als voorbeeld wordt het totale voortstuwingsrendement, dat in de

beschouwde range van deplacementen maximaal te bereiken is, ge.

geven in Figuur 1.

r kunnen ult deze studie de volgende concludes getrokken worden. De vrijslag van de schroeven ( dat is de miniinale afstand van de bladtippen tot de romp ) heeft een kleine invloed op het maximum rendement: het neemt jets toe als de vrijslag afneemt. De g'rootte van de rendementstoename is echter niet erg belangrijk.

Uit een vergelijking van in de handel verkrijgbare schroeven en de Gawn-Burrill schroefmodellen blijkt dat de eigenschappen van het conirnerciele product weinig afwijken van de gebruikte standaard-serie, zolang geen cavitatie optreedt.

veranderingen in het dwarsscheepse en langsscheepse plaatsing van schroef-as-uithouder-roer bij dubbelschroevers blijken weinig in-vloed te hebben op het totale voortstuwingsrendement. Bat geldt uiteraard niet voor het totale vermogen!

Verder blijkt dat de relatie schroefdiameter-schroeftoerental binnen vrij ruime grenzen gevarieerd kan worden zonder dat het

voortatuwings-rendement veel vermindert. Be variatie kan groter zijn

naarrnate

het

aantal schroeven toeneemt.

Be dubbelschroevers zijn het best bij hoge sneiheden en lichte

schepen. Be vierschroever heeft voordelen bij lage sneiheden en zware schepen. Tenslotte blijkt dat bij hoge sneiheden het rendement af-neemt oindat cavitatiegevaar een groter bladopperviak noodzakelijk maakt.

Be resultaten van deze interessante studie zijn in de ontwerp prak-tijk zeer bruikbaar. Hoewel zij gebaseerd zijn op 44n bepaalde

scheepsvorm, waarvan de gegevens in Figuur 2 zijn samengevat, kunnen zij toegepast worden voor andere planerende scheepsvormen, waarvan

de lengte-breedte verhouding ongeveer ₄ bedraagt en de verhouding

weerstand-gewicht vergelijkbaar is.

Met de reeds genoemde publicatie van Clement (1) staat de ontwerper thans een grote hoeveelheid gegevens ter beschikking bij de bepaling van het motorvermogen van planerende motorboten.

Be toepassing van normale scheepsschroeven begrenst in de meeste

ge-vallen de scheepssnelheid tot ongeveer

40

knopen. Daarboven neemt het Et',17

van de cavitatie erosie en van stuwkracht beinvloeding sterk toe, zodat daar gezocht rnoet worden naar andere typen voortstuwers, die dit probleem niet of minder kennen.

Be voortstuwing in het snelheidsgebied van

40

tot 80 knopen wordt

door J.D. van Manen en M.W.C. Oosterveld (Nederlandsch Scheepsbouw-kundig Proefstation) behandeld in hun lezing: High Speed Propulsion. Be schrijvers merken overigens op dat het golvende wateropperviak in feite geen geschikte plaats is voor het ontwikkelen van hoge

snel-heden. Er zijn drie scheepatypen waarmee sneiheden boven 40 50

knopen mogelijk zijn en wel planerende vaartuigen, draagvleugelboben en luchtkussenvaartuigen.

4.

Geen van alien behoort tot het deplacementstype.

Het luchtkussenvaartuig is gekozen voor het analyseren van vijf ver-schillend.e soorten voortstuwers. Deze keuze is arbitrair, doch werd gedaan omdat voor dit type voldoende gegevens over de weerstand in viak water en in zeegang beschikbaar bleken te zijn. De beschouwde voortstuwers zijn:

de supercaviterende schroef

de waterstraal voortstuwer of waterjet de water-lucht ramjet

de luchtschroef

de ommantelde luchtschroef.

De merites van de diverse systemen zijn vergeleken ten anzien van het benodigd motorvermogen, het nuttig draagvermogen en de kosten per ton miji voor sneiheden tussen 40 en 80 knopen, laadvermogen tussen 20 en 180 ton en voor een traject van respectievelijk 100, 200 en 400 miji.

Om deze vergelijking mogelijk te maken is met behuip van een computer een zeer groot aantal voorontwerpen gemaakt binnen de hierboven aan-gegeven g'renzen. Een stroomdiagram van het computer programma is in Figuur 3 gegeven.

Aangezien voor supercaviterende scheepsschroeven nog geen systematische modeiproeven zijn gedaan is gebruik gemaakt van de berekenirigen vazi Barr (4), waarmee op basis van de maximaal toelaatbare bladspanning

en de stuwkracht het schroefbladoppervlak en de verhouding snelheid-toerentaldiazneter gegeven worden voor optimaal rendement. De grootte van dat rendement kan eveneens uit eenvoudige diagrammen afgelezen worden.

Aangenomen werd een opstelling met twee supercaviterende schroeven en een toeiaatbare bladepanning van 25000 p.s.i. (1800 kg/cm ).

Voor de waterjet kan het totale rendement berekend worden als bekend zijn: de diameter van de jet en de uitstroomsnelheid, het rendement van de pomp (hier gesteld op 80%) en een verliesfactor veroorzakt

door de instroomopening en andere inwendige verliezen. Met twee jets en een beweegbare uitlaat kan gestuurd worden, zodat hij deze

Evenais in het geval van de supereaviterende schroeven is blj de

dimensionering van de jets geen rekening gehouden met de

zoge-naamde "hump" in de weerstandskromme, die v66r de planerende

toe-stand een hoge belasting van de voortstuwers betekent.

De water-iucht ram jet is een toepassing van een zogenaamde

twee-fasen stroming. Het toestromende water wordt in een diffusor

ver-hoogd in druk en in een daarop voigend gedeelte van de ra.mjet

ge-mengd met een grote hoeveeIheid iucht, zie Figuur 4. Het mengsei

verl.aat met vergrote sneiheid de uitlaat van de voortetuwer en

produceert daarmee stuwkracht, een en ander geheel analoog met een

vi iegtuigstraalmotor.

De prestaties van de ramjet zijn berekend op grond van berekeningen

en experirnenten die in het Nederiandsch Scheepsbouwkundig Proefstation

zijn uitgevoerd.

Ontwerpdiagramrnen gebaseerd op deze onderzoekingen zijn in de lezing

opgenomen.

Dit is ook bet geval voor de iuchtschroeven, al of niet ommanteld,

waartoe gegevens ult de literatuur zijn samengevat. De vergelijking

van de diverse resu]taten leidt tot de voigende conclusies:

In het lage gedeelte van het besohouwde snelheidsgebied zijn de

super-caviterende schroeven en de waterjets de beste voortstuwers. In het

hoge sneiheidsgebied is de iuchtschroef beter, waarbij overigens

blijkt dat een ornmanteling van de schroef ult economisehe

over-wegingen niet gewenst is.

In het gehele snelheidsgebied is de water-lucht ramjet niet aan te

bevelen. Het relatief lage rendement van de luchtcompressie die nodig

is voor dit systeem, is daar de schuid van. Een voorbeeld van de

ver-geiijking van de vijf voortstuwers bij 60 knopen is gegeven in Figuur

6.

Een uitvoerige beschouwing over snellopende dieselmotoren en gas-turbines in de range van ongeveer 100 tot 1000 apk is gegeven door Prof. R.W. Etuart Mitchell (Technisohe Hogeschool Deift) in "High Sjeed Motors and Gas Turbines". Be lezing bevat veel gedetaillerde

informatie die in deze sarnenvatting niet wordt weergegeven. In het lage gebied van de gekozen vermogens (100-400 apk) is de ontwikkeling geschetst van de snellopende dieseirnotor die voor de

aandrijving van

vrachtauto's in zeer grote

_{aantallen wordt}

gepro-duceerd, bijvoorbeeld 7000 eenheden per week door én bedrijf. Dat

maakt een lage prijs, goede service en een snelle technische

ont-wikkeling mogelijk, wat 66k ten goede _{is gekomen aan de aagepaste}

versie die als scheepsmotor algemeen in gebruik is. Betrouwbaurheid en levensduiir zijn zeker verge1ijkbar met de langzaainlopende

scheepsmotor die 15-20 jaar geleden in zwang was. Dit is bereikt met een specifiek gewicht dat meer dan de heift kielner is.

Be automotor moet snel kunnen accelereren,maar _{het maximale} ver-mogen wordt slechts zo nu en dan gevraagd. Van een scheepsmotor wordt geen hoge versnelling gevragd, maar wel moet het voile _verinogen

ge-durende lange tijd beschikbaar

zijn. Er wordt

_{daarom gekort}

_in

maxi-maai vermogen en toerental ten opzichte van de automotor.

Zoetwaterkoeling in een gesloten circuit is thans gebruikelijk, waar-bij een warnite wisselaar of een kielkoeling de warmte afvoert, daar

bij geregeld door een thermostaat. Voordelen ten opzichte _{van de}

directe koeling met zeewater zijn: het snelle opwarrnen van de motor

na een koude start, waardoor minder slijtage van de cylinder en de zuigerveren ontstaat. Bovendien worden corrosie problemen en ver-iruiiing van het koelwatersysteeni vermindert.

Be snellopende scheepsdiesels tot 400 pk zijn meestal als 4 takt

motoren uitgevoerd, waardoor nogmaais hun afkomst

naar

voren komt.

Grote dieseirnotoren van koopva.rdij schepen zijn zonder uitzondering uitgevoerd als 2 takt motoren. Bij kielne motoren zijn de productie kosten van de 2 takt uitvoering hoger en een laag specifiek brand-stof verbruik dat vvor automotoren belangrijk is valt moeilijk te verwezenlijken. Toch blijkt dit trte in schepen te kunnen voldoen: de Britse Admiraliteit gebruikt met succes een kleine 2 takt diesel ( 210 apk, 1800 onw./sec) als scheepsmotor.

Ret lage specifieke brandstof verbruik dat zo belangrijk is voor de vrachtauto motor is oorza.k van het toepassen van de "directe" brand-stof inspuiting door Britse motorenfabrieken. Het indirecte systeem

wordt in Duitsiand en de USA toegepast; het geeft _{een wat soepeler}

lopen van de motor.

Hat directe systeem heeft een hogere injectiedruk _{en vereist een}

zorg-v1diger onderhoud; het is gevoelig'er voor de kwaliteit van de

brand-stof. Verder is er rninder warmteverlies, wat de koude start

verge-makkelijkt.

De opbouw van de snellopende dieselmotor maakt het nodig de gehele

motor uit de boot te nemen voor een grote onderhoudsbeurt. De _vele

ser-vice faciliteiten hebben dit schijnbare nadeel goed gemaakt en het

voordeel van de stijve constructie blijkt uit een betere olie

dicht-heid en een daardoor schoner bedrijf. Vooral na de 2e wereldoorlog is de 4 takt motor met oplading door middel van een turbocompresser verder ontwikkeld, voor de middelgrote verTnogens. Bij de zeer grote vermogens is er vrijwel uitsluitend sprake van 2 takt niotoren met oplading.

Bij de kleine motoren is olading van de 4 takt bij toepas3ing in

vrachtauto'a$ninder goed bruikbaar: de grotere traagheid

dor de

turbocompresser geft een kleinere acceleratie. Ook is d.e aaipáasing

I.!; _\'

aan de gevraagde koppel-toeren kromrne moeilijk en speelt de éconôçie en het v,lume van de gehele installatie een rol.

Toch is,in dit opzicht in de laatste jaren een ontwikkeling gaande n

ontweren met een output van 1160 pk/m3 blijken mogelijk te zijn.

Diese,lmotoren met een derg'elijk groot relatief vermogen zijn nog niet

in ,pchepen toegepast, maar zullen in de toekomst zeker ter beschlkking komen.

In het gebied van 400 tot 1000 apk is het beeld analoog, met dien

verstande dat hier de rail tractie motor mm of meer de rol speelt van

de vrachtautomotor. Be specifieke output is echter hoger omdat de op-lading door middel van de turbo compresser verder ontwikkeld is. Be

productie aantallen zijn geringer zodat hier minder sprake is van een

aangepaste versie voor scheepsgebruik, maar meer van een apart type voor toepassing op schepen.

Er worden diverse overbrengingen naar de schroef besproken: tand wielkasten, "Z drives', dieselelectriache systemen en ook wordt do

aanpassing van de schroef aan de voortatuwings installatie behandeld. Bij een schroef met vaste bladen is het rendement van de motor

slecht ale niet bij optimale ontwerp conditie wordt gevaren, zie Figuur 6. Onderbelasting geeft namelijk een slecht specifiek

brand-stof verbruik.

De rnerites van de schroef met verstelbare bladen worden in dit op-zicht belicht, zie Figuur 7.

Bij sornmige scheepstypen, zoais planerende boten en clraagv].eugelboten komt het belastingsprobleem stork naar voren door do z.g. "uzp" in do weerstandskromme, zie Figuur 8.

In verband met het gebruik van snellopende dieselmotoren worct aandaoht besteed aan hydrodynamische koppelomvormers,.\ waarmee een beter. aan-passing bereikt kan worden in bepaalde be1as$ingsgebieden.

In hot in de lezing beschouwde vermogensgebied zal de gasturbinN toe-passing vinden in kleine snelle vaartuigen. Deze ontwikkeling.wordtnog niet gosteund door de toepassing van de gasturbine in auto's, rnâar dM is misschien te verwachten voor vermogens van 300-400 pk.

Ale voorbeeld van een thans beschikbare scheeps gasturbine wordt e een genoemd met een vermogen van 620 pk bij 2200 ornw./min. Koude staçt is mogelijk tussen -45°C en 520C en vol vermogen wordt in 30 seconderi.. bereikt. De motor weegt 145 kg, is 1,57 lang en heeft een diameter van

0,48 m, zie Figuur

_9.

Problomen vormen de corrosie van en de aanslag op de compressor bladen

ale gevoig van de zeewater atmosfeer. Men zoekt naar corrosie boston-dige materialen of bescherinende lagen om hieraan het hoofd te kunnen bieden. Ook corrosie door de combinatie zwavel (ult de brandstof) en zout moet van de turbinebladen en de straalpijpen bestreden worden. In de naaste toekomst za]. de ontwikkeling van de snellopende diesel-motor voortgaan. Ook bij kleinere vermogens zal oplading meer voor-komen. Er zijn al motoren ontwikkeld met een specifiek gewicht van 2,3 kg/apk, wat enkele jaren geleden nog noet mogelijk leek te zijn.

In verband met de ruimte besparing is or een trend naar V motoren en mogelijk ook naar de H configuratie.

Research ten aanzien van de opalding van de kleinere snellopende 2 takt motoren wordt gemeld uit Groot Brittanië.

Voor de hogere vermogens van de beschouwde range geldt ongeveer

het-zelfde, met dien verstande dat hier de specifieke output als gevoig van een verder voortgeschreden technisehe ontwiki'eling al hoger is.

Alternatieve mogelijkheden worden geboden door de Wankelmotor en de

Sterling motor, zoals die door Philips ontwikkeld is. Deze laatste zou

succes kunnen hebben door zijn koppel-toeren karakteristiek en door zijn schone uitlaatgassen.

C.A. Marchaj (Yacht Research Group, Southampton University, Eigland) analyseerde het slingeren van zeiljachten in "Instability of Sailing.-Craft-Rolling". Het slingeren bij het v66r de wind varen en het soms dairmee gepaard gaande uit het roer lopen is een verschijnsel dat

blijkbair vooral ij somniige moderne jachten voorkomt. Een notoir

voorbeeld werd door Spens (5) gerapporteerd: een recent gebouwd Amerikaans jacht (29 ft waterlijn) vertoonde het instabiele uit de

koers lopen niet minder dan ₃₃ maal in ₃ uur varen

Het vóór de wind slingeren kan veroorzaakt worden door een dynamische instabiliteit, waarbij overigens de statische, dwarsscheepse stabi-liteit ruim voldoende kan zijn. Het probleem wordt door Narchaj op een sterk vereenvoudigde wijze mathernatisch geformuleerd. De slinger-beweging in stil water wordt da2rbij bepaald door de gewichtsver-deling (of anders gezegd: door het massa traagheids moment) van het jacht ten opzichte van een langsscheepse as, de demping van de romp door huidwrijving, golfvorming en de hydrodynamische demping door kiel en roer, en de statische stabiliteit van het jacht.

Ret uitslingeren wordt gekarakteriseerd door een grootheid S (het

zogenaamde logarithmische decrement) die positief is als de beweging zonder nieuwe impulsen uitsterft. Een negatieve Jbetekent een in-stabiel gedrag: de slingerbeweging wordt groter naarmate de tijd verstrijkt.

De krachten die het jacht bij het v66r de wind varen dben slingeren worden op een merkwaardige wijze door het slingerende zeil zeif veroorzaakt.

r

In Figuur 10 is de situatie getekend: als de boot door 44n of andere oorzak naar bakboord slingert dan ondervindt het zeil daardoor een dwarsscheepse windeneiheid, die, saengeste1d met de oorepronkelijke wlndsnelheld een totale kracht Ta veroorza.akt. De dwarasoheepae

component _a van die kracht wijst in het getekende geval naar

bak-board. Door de alingerbeweging wordt dus een kracht veroorzakt die het jaoht verder wil doen slingeren. Een geval van zeif-exoitatle. Blj het alingeren naar stuurboord doet zich lets dergelijks voor.

In 't algemeen is dit

opelingeren

afhankelijk van de lift., en de

d.riftkracht en van

de invaishoek van

de wind. In het artike]. wordt uitvoerig besproken hoe de onderlinge verhoud.ing van deze grootheden moet zijn om tot dynamisohe instabiliteit te geraken.

Voor de Finn is het instabiele gebied berekend met gebruik van ge-S

meten coëffieinten. Bij de bepaling van het inetabiele gebied, dat

in Piguur 11

is

aangegeven, is rekening gehouden met het u.itwaaien van

het bovenete deel van het zeil.

Om het Instablele slingeren te simuleren is een modeizeil van sen Finnjol (schaal 1:5), vrij om in een dwarssoheeps viak te slingeren, opgesteld in een windtunnel. De opstelling was voorzien van apparatuur om de demping door waterkrachten na te bootsen en de beweging van het

slingerende tuig te meten, zie Figuur 12. Het Finntuig word

gekozen

om de eenvoudige vorm en de reputatie van de Finnjol

ten aanzien van

het ilingeren v66r de wind.

Bij de proeven is rekening gehouden met het feit, dat van een slingerend zeil wervel afscheiding plaats vindt, zodat waarborgen moeten bestaan dat het wervelpatroon geometrisch gelijkvormlg is voor model en schip. In verband dau,mee zorgt men ervoor dat het zogenaamde getal van

Strouhal in beide gevallen gelijk ió, dat is: , wa.arin C- de

ge-middelde koorde van het zeil, V- de windeneiheid en P.- de periode 'Van het afacheiden van de wervels is.

Hoewel dit slingerverschijnsel dus duidelijk een instationnair karakter

heeft, blijkt de gegeven quasi-statische behandeling van het probleem een redelijk goede verkiaring te geven. Men moet daarvoor beechikken

over de zellkrachten als functie van de invaishoek , zoals gegeven

in Figuur 11 en 13. De proeven in de windtunnel bevestigen het bestaan van het instabiele slingerverschljnsel op modelschaal.

L

In het instabiele gebied ontleent het zeil energie aan de wind en bouwt daarmee de slingerbeweging op, de deniping door het

onderwater-schip werkt de zelfexcitatie door het zeil tegen. Het hangt van de

onderlinge grootte van beide factoren s.f bij welke slingerhoek

even-tueel een evenwioht gevonden wordt, 6f dat het slingeren uiteindelijk resulteerd. in kapseizen.

Aan de wind zeilend doet het verschijnsel zich niet voor: het zeil

werkt daar als een effectief dempend element (denk aan steunzeilen).

In 't algemeen zal opelingeren niet voorkomen in 't gebied

war de

liftkracht van het zeil toeneernt als de invalshoek groter wordt. De quasi-statische beschouwing kan het dynamisehe opalingeren niet geheel verkiaren. Door traagheid en de voorgesehiedenis van de slinger-beweging zal een soort achterstand of vooruit lopen van de liftkracht ten opzichte van de slingering kunnen optreden. Ook de grootte van de lift kan daardoor beinvloedt worden. Dit alles leidt tot een overigens kleine verschuiving van de voorspelde instabiliteit.

De moderne tendens om het lateraal oppervlak te reduceren beperkt de demping van de kiel. Anderzijds geeft de grotere aspectverhouding, die thans toegepast wordt, als compensatieeen grotere lift per vier-kante meter kieloppervlak bij dezelfde invaishoek.

Door de slingerbeweging van het jacht wordt de kiel onder wisselende invaishoeken aarigestroomd, die z6 groot kunnen worden dat de kiel "overtrekt": de stroming langs de kiel laat los en de vrijkomende wervels kunnen de werking van het roer nadelig beinvloeden, zowel ten aanzien van de koersstabiliteit als van de demping tegen slingeren. Ret instabiel slingeren kan gestart worden door periodiek loslaten van de wervels van het groctzeil: als aan 44n zijde van het zeil een wervel loslaat dan ontstaat een dwarsscheepse kracht die het sun-geren kan inleiden. Om dit proces te kunnen bestuderen zijn proeven met een licht gebogen oscillerende plaat in een stromingskanaal uit-gevoerd, waarbij de stroming zichtbaar werd gemaakt door aluminium-poeder op het wateropperviak, zie Figuur 14. De proeven bevestigen dat loslatende wervels de slingerbewegirig kunnen bevorderen.

Proeven in de windtunnel met het slingerende modelzeil leverden de volgende conclusies. De invloed van de koers/3a. geeft Figuur 15 (er

wordt aan herinnert dat positieve een dynamisch stabiel systeem

0 0 .

Pas 'bl.Jpa = 190 -200 houdt het slingeren op: een positie waarbij

gevaar voor gijpen bestaat

Be invloed van de giekstand

Lbij

wind pal achter, geeft Figuur 16.

Be meest spectaculaire slingerbeweging treedt op

bijS= 850,

up

intrek1en van de giek tot = 65° blijkt de slingerbeweging

uitge-denipt te worden; er is dan een dynamisch stable? systeem ontstaan.

Voorts blijkt uit de windtunnel proeven dat de

instabiliteit afneemt

bij toenemende windsnelheid. Dit verschijnsel zal verder onderzocht

worden ann de hand van een modeizeil van de Draak.

Uit de proeven kwarn

nog eens naar voren dat de demping door kiel,

roer

en romp belangrijk

is.

Marchaj stelt voor een antislingerzeil toe

te passen .De plaats van

dit

zeil blijkt uit Figuur 17.

Met Figuur 10 kan

men de

werking begrijpen; bij een slingering naar

bakboord wordt nil een dwarsscheepse tegenkracht ge!ntroduceerd,

die

het

slingeren inderdaad tegengaat. Een hoek =

_65°-70°

met de midsoheeps

gaf goede resultaten. Bij een model Draaktuig met spinnaker bleef de

mast rustig rechtop als gevolg van

het

antislingerzeil, er was geen

neiging tot slingeren.

Ret vervormen van Jachtzeilen werd behandeld door Prof. J.H. Milgram

(Massachusetts Institute of Technology, Boston) in "The Distortion

of sails due to fabric deforuiation".

Dc mechanisehe eigenschappen van jachtzeildoek, geweven van polyester

garens (zoals

T)acron,Terylene e.d.) lopen

zeer sterk ulteen, ook al

is het gewicht per m2 gelijk. Dit is onder meer een gevoig van de

verschil1en in het fabrikage proces. Jachtzeildoek heeft relatief

weinig weerstand tegen

trek

in diagonaalrichting en de rechtheekjes

gevormd door de garens

worcien

daarbij vervord tot kleine

parallelo-gramnien. Vulirateriaal dat soms tussen de garens wordt toegepast, kan

hierdoor plastisch vervorrnen zodat een blijvende verandering van het

zeil ontstaat. Dicht geweven doek heeft meer weerstand tegen

vervor-ming dan los weefsel, doch he-b is duurder omdat bij de fabrikage meer

draadbreuk en daardoor meer verlies optreedt.

Somn!ige fabrikanten en zelirnakers meten de rnechanische elgensehappen

van het dock om de kwaliteit meer objectief te kurinen vaststellen,

rnaar de gebruikte rnethoden zijn in 't geheel niet gestandaardiseerd.

Meestal doet men eenvoudige trekproeven cm de eigenschappen in 4n

richting (ketting, inslag, diagonaal) te bepalen. Be vorin en de

af-metingen van de proefstukkeyi varteeren aanzienlijk evenals de

inter-pretatie van de resultaten. Er is bovendien een zeer geringe kennis

over het verband tussen deze mechanische eigenschappen en de

vorm-verandering van jachtzeilen anderzijds.

Milgram maakt daarom gebruik van modeizeilen, die van hetzelfde

materiaal zijn gemaakt als jachtzeilen en hij belast die in een

watertunnel door waterdruk. De watersnelheid wordt z6 gekozen dat de

spanningen in het weefsel van het model in water en het werkelijke

zeil in lucht, gelijk zijn.

Proeven met modeizeilen hebben eerder aangetoond dat op kielne

schaal ( een factor 10 verschil in het getal van Enolds) slechts

weinig schaaleffect in de liftkracht optreedt.

Een model masthoogte van 50 cm en een watersnelheid van

0.14-0.44 naal

de wiridsnelheid bleek in dit opzicht voldoende te zijn.

Dc proefopstelling is gegeven in Piguur 18 en de afmetingen van het

modelzeil in Figuur 19. (schaal 1:30)

De vorm van het modeizeil onder belasting werd vastgelegd door foto's,

waartoe donkere lijnen op de modeizielen zijn aangebracht op _, -.en

3/4 hoogte van het voorlijk. De as van de camera was vrijwel evenwljdig aan de mast zodat de vorm van dwars boiling van het zeil niet per-spectievisch vertekend was. Wel moest voor elke doosnede eon

afzonder-lijke vergrotingsfactor ingevoerd warden als _{evoig van de verschillende}

afstanden tot de camera.

Orn een iridrak te krijgen van de belasting van het

modeizeil zij

ver-meld dat de kracht

in

_{het voorstag ongeveer 200 pounds bedroeg (}

over-eenkomend met 6000 pounds op ware grootte). Be opmetingen uit de foto's zijn in tabeilen verzameid voor de verdere analyse.

Orn een eventueel verband te kunrieri vinden met eenvoudige _mechanische beprceving zijn van elke gebruikte zeildoek soort tevens trekproeven gedaan, en wel met steeds vijf stuk

en van 3"

x 8" waarvan de lange

0

,-O

0 0

zi3de een hoek maakte van respectievelijk 0,

_{45 ,}

tTO , 80 en 90 met

de ketting van het weefsel. Het doek werd gerekt met

_een

sneiheid van

0.2 inch/mm _{en daarhij is het verband tussen rek en kracht}

geregis-treerd. Het proefstuk werd daarna ontiast om de hysterese van hot doek te bepalen. Daarna werd de proof herhaald tot do dubbele kracht, zie Figuur 20. De gegevens van de trekproeven zijn eveneens in tabellen verzameld.

Be analyse van de beide soorten proeven wordt in deel II van de lezing gegeven. Dit deel was niet op tijd beschikbaar bij het voorbereiden van dit overzicht.

Systernatiech modelonderzoek voor de bepaling van de vorm van

zee-schepen is al vroeg begonnen. In 1910 publiceerde

_{Admiraal Taylor}

uitvoerige weerstands gegevens

_{van een systematiach gevarieerde sen.}

scheepsmodellen in zijn beroemde boek "The Speed and Power of Ships",

dat ook flu nog door scheepsbouwkundigen

_{wordt gebruikt.}

In zijn lezing "Systematic Model Series

_{in the Design of the Sailinf}

Yacht Hull" merkt Pierre c3e Saic

(Chief Ship & Yacht Devision,

David-son Laboratory, Stevens Institute of Techno1or) dat

_op

vergelijk-baar systematisch onderzoek voor zeiljachten

_{niet bestaat, zodat de}

ontwerper zich moet behelpen met mm

of meer ad hoc adviezen van de

sleeptank, wardoor de technisohe ontwikkeling traag

_ii.

De Saix bespreekt de resultaten van twee kleine

_{modelsenies, zonder}

daarbij te letten op de invloed van de meetformules.

Be resultaten van de proeven worden gegeven in de vorin van

weerstands-krommen, rechtop en met helling varend,

_{en in eerste instantie zonder}

dwarskracht. Be weerstand met helling

_{en dwarskracht (dus varond met}

drifthoek) is verwerkt tot de te bereiken

sneiheid in de wind (speed

made good) bij diverse koersen t.o.v. de werkelijke

wind.

Taylor toonde aan dat voor zeeschepen de

_{weerstand in hoofdzaak}

be-pa1d wordt door de langsscheepse pnismatisohe

_{cofficiënt, de}

breedte-diepgang verhouding en de deplacement-lengte

_verhouding

_{L/(o oiL)3}

(4 in tons

van 1016 kg, L in Engelse voeten).

Be twee series modellen van Be Saix hebben eveneens deze

verhoudings-getallen als vaniabelen.

Be breedte-diepgarig serie gaat uit

van Olin Stephens ontwerp NY 32

(uit 1947) als basismodel (A). Daaruit zijn vier andere modellen

af-geleid door respectievelljk

_{voor model B alle breedte maten en voor}

model C alie diepte maten met 4/3 te vermenigvuldigen.

Daarna werden

de modellen D en E verkregen door de spanten

_{van de modellen B en C}

gelijkvoruiig te venkleinen totdat hetzelfde deplacement als

van hot

basisrnodel werd bereikt, zie Figuur 21. Brie van de vijf modellen

hadden due hetzelfde deplacernent, de twee andere

waren

inaal zo

zwaar.

Be pnismatische cofficint C van zeiljachten vanieert tussen 0,40

en 0,70; de meest voorkomende waarden ligg.n in het gebied tussen

De tweede serie modellen bestond uit drie modellen met respeotievelijk

C

= o,43, 0,53 (baslsmodel) en 0,61. Be spantvormen werden door

ver-groten of verkleinen verkregen uit het basismodel, dat een moderne

versie is van de NY 32, tie Figuur 22.

Binnen het ram van de gegeven eoëfficinten zijn de waterlijnen wat

gefatsoeneerd door extreem hoile of bolle vormen wat reoht te trekken,

zodat nogeens tweet modellen met C

= 0,43 en 0,61 ontatonden. Be

resul-taten van de sleepproeven zijn orngerekend tot waarden die gelden voor

een jaoht met waterlijn lengte van 32 ft.

Uit de proeven met de breedte-diepgang eerie valt het volgende te

conoluderen:

iBij gelijk deplacement heeft het jacht met de grootate

breedte-diepgangs-verhouding (2,07) de kleinste weerstand bij het rechtop varen. Bij het

breedtste model is de weerstandstoename het g'rootst ala het

deplace-ment toeneemt. Ook de weerstandstoenarne ale gevoig van een te leveren

dwarskracht bij het varen met een drifthoek is voor dit model het

grootst.

Desondanks is voor het breedtste model de sneiheid in de wind het

grootst zoals ult Figuur 23 blijkt. Het smalle model is aanzienlijk

.lechter, rnaar geeft betere prestaties te zien als het deplacement

toeneemt.

De eerie met de gevarieerde prismatisohe coff1cinten geeft het

vol-gende resultaat. Be weerstand neemt toe met de hellirigehoek ale de

dwarskracht nul is, behalve voor C, = 0,61, wan.r de weerstand juist

afneemt in het belangrijke snelheids gebied tussen 6 en 8 knopen.

Be toename van de weerstand als gevoig van dwarskraeht is een aat

voor de effectiviteit van romp, kiel en roer ale dwarskracht

leveran-ciers: hoe groter de weerstandstoenarne bij dezelfde dwarskracht, hoe

tinder effectief het jacht is om de dwarsscheepse zeilkraoht te

coinpenseren.

Omdat de kielen in deze serie dezelfde waren, lopen de resultaten in

dit opzicht weinig uiteen. Wel is duidelijk dat de gebruikte kiel

beter 18 dan die van de breedte-diepgang eerie.

Hit model met

_{= 0,61 heeft, rechtop varend de kleinste weerstand}

bij snelheden groter dan 7,4 knopen, en het

ode1 Cp - 0,43 blijkt

Aan de

wind is

= 0,53

de beste van de drie over een groot gebied

van wiridsnelhederi, doch C

0,43 is beter als de windsnelheid

kleiner is dan 8 knopen. Bij harde wind (meer dan 24 knopen) is

Cp

0,61 beter.

Samenvatterid

zegt

De Saix dat aan te tonen is dat systematisohe

proeven nuttig zijn om

de gevolgen van

veranderingen van de vorn van

een zeiljacht

te

bepalen. Beide series zouden

aangevuld

moeten

worden

met lichtere schepen

(/(0,01L)3 = 250) om aan te

sluiten bij de

moderne tendens en met andere typen. De prismatiache coëfficiënt is

een zeer belaxigrijke parameter doch de gekozen range was

waarechijn-lijk wat

groot:

tussen gelegen waarden moeten 66k beproefd worden.

Zeer interessant is de opmerking

dat vrij

drastieche veranderingen

in de lijnvoering bij constante prismatische eoëfficint nauwelijke

van invloed zijn op de prestatie van het zeiljacht, zowel reohtop

De rol van de klaesificatie maatschappijen, zoals _{Lloyds Register,} Gertnanische Lloyd wordt belangrijker naarmate de eerie productie van

polyester jachten toeneemt. Det Norske Veritas (DNV) is een

klasifi-catie maatschappij die bij de scheepabouwinduetrie bekend is door de fundamentele basis van zijn voorschriften. Begin 1969 heeft DNV voor-schriften uitgegeven voor de bouw van polyester jachten: "Rules for type approval of G.R.P. crafts

J. Saethre (Research and Development Section, Det Norske Veritas) _geeft

in "Exyerience with GRID yacht Construction", _{een overzicht van de} problemen die zich bij de bouw en het gebruik van polyester jaohten kunnen voordoen.

De controle van de klassificatie maatschappij atrekt zich niet alleen

uit tot het eindprodukt, het jacht, maav

_00k

de werkplaatsen moeten

aan bepaalde eisen voldoen, tekeningen moeten gekeurd worden, proef-tochten worden uitgevoerd, de stabiliteit en eventueel het drijfver.. mogen in volgeslagen toestand worden beproefd. De controle tijdens het productie proces is incidenteel, maar onverwacht.

In verband met de sterkte van de bodem van snelle Dianerende motorboten

zijn proeven met drie jachten met lengten tussen 15 en 30 ft en snela'

heden tussen 10 en 30 knopen in diverse zeetoestanden uitgevoerd. Daarbij zijn drukken in de bodem gemeten. Zij bleken het grootst viak voordat de boot gaat planeren.

Uit de gemeten d.rukken werd een verband afgeleid tussen sneiheid en

rnaximale druk voor een jacht dat in zeegang varieerende golflengten ontmoet. De gevonden maxima komen goed. overeen met die welke de voor-schriften van DNV eisen, als basis voor de sterkte van de constructie.

Voor schepen met geringe tilling (

_15°)

moet de maximale ontwerp druk

verhoogd worden. Een verdere exploratie van dit probleem vergt uit-breiding van de proeven met grotere boten en andere vormen van het or4erwaterschip.

In 't algemeen is de sterkte van de romp als geheel niet in 't geding: constructie details zijn veel belangrijker.

Vaak blijkt de bouwer geen rekening te houden met de specifieke eigen-schappen van het materiaal. In dit verband wordt gewezen op het ge-vaar van "hard spots", bijvoorbeeld de verbinding tussen schot of vloer aan de huid.

Bij belasting kunnen daar hoge spanriingen optreden en omdat glasver-sterkt polyester bij belasting niet vloeit, zoals staal, kan dat tot breuk leiden. De kronnning van de huid zorgt voor een zekere stijfheid die relatief minder wordt ale de afmetingen van het jacht toenemen. Het gevaxr van hoge epanningen bij de "hard spots" neemt dan toe. Volschuimen van een dubbele bodem of andere ruimten gebeurt vaak niet op de juiste wijze. Indien de hechting met het polyester loslaat kan onvoldoende sterkte ontstaan.

Gaten in polyester moeten zorgvuldig afgescherrnd worden tegen inwateren,

bijvoorbeeld door een laagje hare, zo mogelijk met een matje.

Be inspectie van het bouwrnateriaal is niet gemakkelijk omdat het materiaal als het ware ter plaatse wordt gemaakt. Dikte meting is wel mogelijk, maar de sterkte en de kwaliteit kunnen alleen bepaald worden ale men een proefstuk ult de romp snijdt. Een afzonderlijk proefetuk

maken heeft twee bezwaren. Ten eerste zal men daar extra zijn best op

doen en ten tweede brengt de kromming van de huid andere sterkte eigenschappen met zich mee, bijvoorbeeld door het inknippen van weef-eel om de gebogen delen te kunnen volgen.

Be veiligheids voorschriften betreffen het drijfvermogen, de atabiliteit en het voorkornen van brand en explosies.

Kleine boten (lerigte kleiner dan _{5 meter) moeten onzinkbaar zijn. Be}

plaats en de grootte van het reserve drijfvermogen zijn belangrijk. Pc vaak wordt alleen in de bodem reserve drijfvermogen aangebracht,

hetgeen gevaarlljk kan zijn. 00k bovenin moet ter compensatie een

reserve aanwezig zijn. In volgeslagen toestand moet de boot

gelijk-lastig blijven drijven en het moet mogelijk zijn over de

spiegel in de

boot te klimrnen, zonder dat kapseizen optreedt.

Tegen brand en explosie-gevaar is de beste remedie: voorkomen van lek-. kage van brandbaar gas en brandstof. Voldoende ventilatie van de motorkamer is nodig v66rdat een elektrische starter gebruikt wordt. Het blijkt voor te komen dat direct na het inschakelen van de venti-lator gestart wordt, hetgeen Saethre de uitsprak ontlokt dat voor-schriften alleen niet voldoende zijn om ongevallen te voorkomen. Zij mogen nooit de waakzaamhejd aan boord doen versiappen,

20.

Ir. R.J. Sohliekelmann van Fokker-VFN n.y. toont in zijn lezing:

"Jointdesign in the construction of fibreglass reinforced yachts"

_aan,

dat het ontwerp van verbindingen van grot belang is

voor de sterkte

van polyester jachten. 1-loewel de sterkte eigenschappen van glasversterkt

polyester (GRP) over 't algemeen zeer goed te

_{noemen zijn, kan een}

onoordeelkundig ontwerp van de verbindingen oorzaak zijn dat

ulteinde-lijk een slecht product ontstaat. In de eerste p1ats speelt

het

materiaal een rol en wel in 't bijzonder de verhouding hars-glas

en het

type van de wapening ( mat, weefsel enz.) Tabel I geeft

en inzicht

over de invloed van deze factoren op de sterkte van het laminn.at.

Twee regels dienen als leidraad bij het ontwerp van verbindingen:

verinijd verbindingen zoveel mogelijk

ontwerp verbindingen zodanig dat de delen die verbonden

worden niet verzwakt worden.

Bouten geven een veilige verbinding voor statieche

_{en dynamische}

be-lastingen; onderieg plaatjes (2* diameter bout) zijn vereist. Schroeven

zijn lang zo goed niet en hebben het nadeel dat de bevestiging niet

her-haa.lde malen los en vast gemaakt kan worden. Bij trek in de asrichting

van de aohroef moet een aanzienlijke veiligheidsfactor in rekening

gebracht worden. Klinknagels zijn ook goed bij dynaxnische belasting,

Laar hebben als nadeel dat de verbinding niet meer los te maken is.

Geijmde verbindingen moet men toepaen als water- of oliedichtheid

vereist is, of ale spannings-concentraties, zoals die bij nage].s en

bouten optreden, niet gewenst zijn. Deze verbinding is gebaseerd op

een betrekkelijk zwakke lijm- of harslaag zodat de las zich over een

groot opperviak moet uitstrekken.

Indien in een verbinding metalen zijn opgenomen, bijvoorbeeld

alurni-niuni of staal, dan moet rekening gehouden worden met het onderlinge

versohil in eigenschapnen. Aluminium en staal hebben elasticiteits

moduli die respectievelijk * 7 en 20 maal zo groot zijn ale van een

GRP laminaat. Bij een bepaald spannings niveau zal het la.minaat

aan-2ienliJk meer vervorinen dan deze metalen. Be elasticiteits modulus van

het bindingsmateriaal zeif, de hare, Is zeer gering .

Be sterkte van

het laminaat hangt 66k af van de belastingsrIchting: bij een

roving-weefsel kan de sterkte tot 25% gereduceerd worden bIj belasting onder

450

Ook deze eigenschap heeft invloed op het ontwerp van verbindingen. Hoewel de elastische deformatie groot is, treedt breuk op na slechts geringe plastische deformatie, met alle kenmerken van de "brosse" breuk.

Dit in tegenstelling tot aluminium _{en staal war de zogenaamde plastisohe}

deformatie l5-4O kan bedragen, zie Figuur 24. Bij een verbinding waar. in metaal is opgenomen heeft dit tot gevoig dat tot een bepaalde

span-ning de rek in het GRP laminaat groter is, dan in het metaal, _{maar boven}

een bepaalde spanning is het omgekeerde het geval!

De sterkte van het GRP tegen schokbelasting is in verband met het brosse

karakter bij een hoog spannings niveau betrekkelijk gering, _bijvoorbeeid

15% van de normale brenkbelasting.

Verbindinge die op trek en/of druk belast worden moeten bij schokbelas-ting dan ook ± 7 man]. zo sterk uitgevoerd worden, zie Tabel II. Uit deze tabel blijkt tevens dat vermoeidheid als gevoig van wisselende belasting de toelaatbare spanning anzienlijk kan verniinderen. Bij bout-, schroef-, en nagelverbindingen is comoensatie nodig in verband met de gaten in het materiaal. Verder zijn spanningspieken dicht bij de gaten te verwachten die nogmaala een vergroting van de materiaal dooranede vereisen.

Een bout of nagelverbinding is op de juiste wijze ontworpen ala de schuifsterkte in de metalen steel ongeveer even groot is als de sterkte van het dragende opperviak in het gat.

Aangeraden wordt het draagvlak te vergroten door buajes om de steel van de bout toe te passen. Lijmverbindingen zijn gekarakteriaeerd doordat de lijm

(hars) v441 zwakker is dan het lazninaat. Hare heeft _{een breukspanning}

van niet meer dan 4-8 kg/mm2 en men moet daarom voorzichtig zijn met ge-lijmde verbindingen als "peel off" trekkrachten op de verbinding niet te vermijden zijn. Schuifapanningen zijn nog hat beste te verdragen.

Het verschil in rek en elasticiteit tussen GRP en metaal beinvloedt _het

ontwerp van verbindingen: niet alleen de sterkte is belangrijk, maar ook de etijfheid van deversohillende onderdelen.

De beste krachtsoverbrenging vindt plaata als op de eontactplaats de beide componenten een ongeveer gelijke deformatie hebben. Als bijvoorbeeld

aluminium met een laininaat is verbonden (elasticiteitsmodules respectieve-lijk 7000 kg/mm2 en 1000 kg/mmn2) dan moet de dikte van het aluminium 1/7 zijn van de laminaat-dikte, afgezien van correcties voor gaten enz. Bij gelijmde verbindingen kan afschuiving van de overlap nuttig zijn in ver-band met een betere spanningsverdeling, zie Figuur 25.

Als besluit zegt

Lr.

_{Sohltekelmann dat de ontwerper rekening kan en}

moet houden met de typische sterkte _{en stijfheidseigenschappen van GRP}

laminaat om 66k in onderdelen en verbindingen een goed schip te kunnen ontwerpen.

Anti fouling and Prevention of Corrosion is het onderwerp dat behandeld werd door dr.ir. F.J. Kieits (Royal Netherlands Navy).

Be grondregels om corrosie bij jachten te vermijden _{zijn: het kiezen van}

de juiste rnaterialen en het kiezen van de juiste combinatie van materi-alen. Danrnaast is kennis vereist van de uitwendige omatandigheden waar-aan de materialen zijn blootgesteld om eventueel beachermende maatregeien te kunnen nemen. Dit geldt onverkort voor nieuwe materialen, zoals glas-versterkt polyester en titaan.

De bescherming kan bestaan uit een natuurlijke laag van metaal ionen en

ionen uit de ornringende vloeistof, in bijzonder: zuurstof ionen. _Dit

doet zich voor bij koper en roestvast staal. In andere gevallen moet

een besoherinende metallische of niet metailisehe laag aangebracht _worden.

Een sohip vorint een systeem ten aanzien van de corrosie beacherming

(namelijk: materiaal-bescherming-vloeistof), dat stabiel is zolang geen

verandering optreedt in de parameters van dat systeem. Corrosie

be-scherining van een voortdurend veranderend systeem is moeilijk; men denke bijvoorbeeld aan een schip dat met verschillende sneiheden in zout, brak of vervuild water met verschillende temperaturen vanrt.

Er zijn bij een schip een aantal gebieden te onderscheiden die uit het oogpunt van corrosie van belang zijn, zie Figuur 26.

Bij jachten vormen het bovenwaterschip _{en de tuigage, onderworpen aan de}

agres-ieve zee atmosfeer en buiswater, één van die gebieden. Roestvast materiaal en geanodiseerde aluminium legeringen vereisen in dit opzicht

een nadere beschouwthg. Roestvaat staal is gevoelig voor corroeie _in

holten en spleten. Er is juist gebrek _{aan zuu.rstof in holten en voldoende}

zuurstof is een voorwaarde voor het herstel van de natuurlijke besóher-mende laag ala deze beschadigd wordt. Daarom gaan ijzer ionen in oplos-sing in de spleten en holten, die bijvoorbeeld aanwezig zijn tussen de samenstellende draden van st&aldraad, in want _{spanners en bij bouter, zie} Figuur 27. Galvanische corrosietreedtt op bij aluminium legeringen wan-neer zij in contact komen met staal, dat edeler is.

Er moet due veel zorg beste:d worden

_{aan de isolatie van bouten en}

contact vlakken als beide materialen

_{op een schip toegepast worden.}

Opeenhoping van zouten is mogelijk in

_{een iridustrieel klimaat en dat kan}

"pitting" corrosie veroorzaken bij

_{aluminium legeringen ale de}

be-schermende laag beschadigd is.

Spannings corrosie speelt een rol bij aluminium legeringen waarvan het

magenisium gehalte groter is dan

3 a

% en die een warmte behandeling

hebben ondergaan. Hiertegen is geen remedie bekend, behalve de keus

van een in dit opzicht betere legering.

Zelfopofferende anoden van maginesium of

_{zink worden gebruikt in bilges}

die moeilijk droog te houden zijn. Zij moeten

_{goed kontakk maken met het}

te beschermen materiaal (en niet geverfd zijn!).

_{Bij de anoden}

ont-wikkelen zich aikalleche condities, 7odat

_{daar een alkali resistent}

verf-systeem nodig is.

De machinekamer en de huid vorinen het derde

_{belangrijk gebied. Zeewater}

koelsystemen en schroefbla.den werken in

_{een omgeving met hoge water-.}

sneiheden. Vooral voor de koelsystemen is een juiste keuze van de koper-.

legering, in verband met de physieche en chemische condities die van

plaats tot plaats kunnen verechillen,

_{van belarig. Er is een uitgebreide}

ervaring op dit gebied. J3escherming

_{van de huid tegen corrosie en}

aa.n-groeiing hangt eveneens af van de physisohe

_{en cherilache en biologische}

omstandigheden.

Er

zijn onder meer verechillen in chloorgehalte,

tern-peratuur en chernische bestanddelen

van het water.

Dr. Kievits citeert een historiech geval waarbij

_{de koperen beplating}

van een ijzeren schip verwijderd moest worden omdat ernstige corrosie

optrad. Verrneld werd dat "she

_{was only kept afloat by her barnacles".}

Hit anticorrosie verf systeem op de huid moet het staal bescherinen

tegen het indringen van agressieve lonen ult het

zeewater. Het anti

aangroei-verfsysteern sta.t toe dat giftige lonen ult

_{de verflaag}

weg-lekken. De sneiheld waarrnee dit gebeurt

_{is belangrijk in verband met}

de werking over langere tijd. Gaat het weglekken te snel dan is de

anti-fouling laag snel uitgeput

_{en biedt geen bescherming meer tegen}

aangroeiing. Dit is een nadeel

_{van de verven met koperoxyden. De}

nieuwere verfsysternen die in de laatste 10

_{jaar ontwikkeld zijn}

be-vatten tinverbindingen (tributyl tinoxyde).

_{flet weglekken van het gif}

Voorbehandeling van het materiaal,

het opbrengen van de verf en het syeteer zeif beinvloeden de

duurzaainheld van de bescheriiiende laag. Dr. Kievits what _{erop dat voor corrosie bescherm.ing}

kennis noodzake-lijk is van de veranderende

omstaridigheden; dit is aotueel geworden door de toenernende vervuhling van het water.

Lit eratuur

(i) Clement, E.D. and Blount, D.L.

Resistance Tests of a Systematic Series of Planning Hull Forms,

Vo3 71. Society of Naval Architects

and Marine Engineers Transactions

_(1963).

Gawn, R.W.L. and Burrijl, L.C.

"Effect of Cavitation on the Performance of a Series of 16 Inch Model Propellers",

Vol

_99,

Transactions of the Institute

of Naval Architects, London

_(1957).

Hadler, J.B. "The Prediction of Power Performance on Planning Craft".

Vol

_74.

_{The Society of Naval Architects}

and Marine Engineers, Transactions (1966).

Roderiok A. Barr;

"Super-cavitating and super-ventilated propellere".

Transactions Society of Naval Architects and Marine Engineers(1970).

Spens, P.C., De Saix, P. and Brown, P.W. Some Further Experimental Studiss of the Sailing Yacht.

Transactions, The Society of Naval Architects and Marine Engineers, Vol

_75,

_(1967).

70 .65 .60 max .55 .50 .70 .65 D _.60 max .55 50 figure 8

Maximum Propulsi%e Coefficient Charts as Con-tours of Absolute Speed for Model 4667-1 with One,

Tvo, and Four Propellers

uit: Hadler and Hubble

Figuur 1.

uiiii

35 knOt5

ill

______

aillill!__

-

20kr\O5 V - kno knotS = 35

-

-V _kfl =S _1I1 n0 max .70 .65 .60 .55 .50 V = 20 knots V = 25 = knOtS 30 knOtS 0 0 ooc 000

p

Model 46671

Model Scale in Inches

0 I 2 3 4 5 6 7 8 9 _{II 12} Meon buttock Centroid of of 48.8 7. L1 80 90 40 30 .-1 6 20 0 0 (00 C 0 (2 8 2 0 C figure 1

Body Plan and Form Characteristics of Series 62 Parent, Model 4667-1

uit: Hadler arid HubbJ-e

Figuur 2.

0 Oa 160 40 20 00 80 63 40 20 0 (0 = 3.9! ft fwd of transom Centroid of 80 ₁₍₆ 70 -1(4 60 50 11I0

I-I

70 20 30 40 50 60 Percent of Lp P = 8.00 fT 2.80 sq ft .600 ft BPx = .956 ft B1 = .250 ft Lp/BPA = 5.00 Lp/E3px 4.09 BpX/BPA 1 .22 Bpi/Bpx = 0.64

p

p

L_

r_-=

I r V -th ty f

--figure 1

Flov diagram of computer program

uit: v.Manen and Oosterveld

Figuur

.

p

a

3

/

mixing section figure 3

Scheme of water-air ramjet

uit: v.Manen and Oosterveld

Figuur

14. exhaust nozzle o

0

o

0

0

0

0

0

0

0

0

0

S

p

p

19 2.5 1.5 1.0 0. 0 figure 19

Economics of a hovercraft fitted with different pro-pulsion devices designed for a speed of 60 knots

uit: v.Wianen and Costerveld

Figuur

5.

speed V-GOknots supercavitating airscrews waterjets water-air airscrews ramjets propetters

--ducted

--(Hft/tonnm)

\t

0 50 100 _Wp(ton) 150 200 2.0 RFR/nm

I

I

80 a: w 60

0

Iii a:

o

40 20 Q40 40 60 80 ENGINE

R.P.M.- %

100 -J w U-U35 a-8

uit: Stuart Mitchell

Figuur 6.

figure 8

Engine/propeller performance for fixed pitch

operation. At part load engine horsepoer is not

fully utilised and resulting fuel consumption is high

(Yachts and yachting 1956)

-I---,

/

4

_r_±

/

-/

/

ENGINAT

I

p

p

10

uit: Stuart Mitchell

Figuur

7.

FIXED BLADES COMPROMISE VP PROPELLER

-t

FIXED - I BLADES FOR - FREE RUMMIP4G -J 30

4

_{FIXED BLADES}

LU

FOR HEAVY TOWIN +

5-'

i\'

0 0 20 30 0 SO 0 70 BOAT SPEED-% 9 figure9

Typical performance curves for propellers designed

for tugs and traIers show that only the V.P.

propeller meets every condition

(Yachts and yachting 1956)

'0

70

I

I

3000 2000 '1000 1O0

Ui: Stuart Mitchell

Figuur 8.

HYDROFOIL PROPELLER _*- TUE YERTER OUTPUT HYDROFQft PROPELLER OUTPUT OUTPUT MOMENTUM TOROUE CONVERTER figure 12

Power and torque characteristics of a hydrofoil

esse1

(adapted from Pickert 1970)

1L C4VERTER OUTP'JT ED

RO0

-SI

S

I

uit: Stuart Mitchell

Fiuur

9.

Flexible coupling

Light-weight, air-cooled reduc-tion gear

High pressure hydraulk pump Propeller pitch control box Propeller shaft flange

Super-cavitating, controllable

propeller 10

figure 10

Aero-deried gas turbine and transmission system (Gas turbine catalog 1965)

I

I

J

7 Wind Apparent wind

uit

Marchaj

Figuur 10.

Port Swing L V

a

TA VA Starboard

/

U _{;± (Wind due to sail swing)}

VR (Resultant wind)

figure7

Diagram of forces and speeds; running before the wind, iithout and with swinging motion

L,D, - dl lbs d 8

6-

4--2 200 Instability I 80° 1000

-4- Wind velocity UA = 726 rn/sec = 25 ft/sec Re(based on mean chord C=0.39m)= 20510

Drag-D

Lift-L

S

figure 5

Run VII. Small model, 1/5 Scale (Melinex)

uit: Marchaj

3 Sail x 1:2gm Wind direction Differential transducer

Rotary pick off Airbearing

Center of gravity G

Aluminium disc Electromagnet Switch

The whole model can rotate about

Zo axis

zo

Weight of the rig W= 3.49981 (N) =34.2 N.

Distance OG = 0.115m

Moment of inertia relative to 0.

12

2

Ix =W:OG () = 3/.2 0115 (

) = 0.1.1. N m.sec.

2Tt 21t

figure 3

Wind tunnel model of dynamic system

uit: Marchaj

'I

I

II

U, C 0) 0 1.1. 0 U

0

U 1.2 0, (0 L

a

0 C 0.8 U 0.6 0 - 0.1. C U, 0.2 U) 0 U 5° 10° 15° 200 25° 300 35 1.0° 1.50 Angle of incidence

-a

Run Nb Distance X figure II

Close hauled force characteristics of "Finn" rig

with different vertical positions of the boom

uit: Marchaj.

Figuur 1.

'U Ii X -¶

44_V

/P Cp V 131/2 VI 12" VII 10" VIII 8h/2

)

3

uit: Marchaj

Figuur 14.

Vetoeity distribution

within the vortex

16

figure 16

Water channel experiments; wake behind the

oscillating plate and vortex distribution in

)

2

.E -0-2

/

/

/

figure 17 - 17 f

Recorded oscillations of the 15 scale "Finn" rig,

PA variable, VA 3,05 msec = 10 ft/sec.

S 0.55 (based on mean chord of the sail);

85, magnetic damping 1.0

uit: Marchaj

Figuur 15.

>, ' 0.1 VA: 3.05 rrVs

}

_constant

/

3m: 85°

/

U, c

/

/

E C 1 1 150 160 170' 180'

/

200' U

/ Heading

Apparent 17f wind

)

uit: Marchaj

Figuur 16.

02

11

0: >' 01 o-= -02 19c 60 VA:3.O5m/s _cstart

N

80 90 Trim angIe m figure 19a d

Recorded oscillations of the 1/5 scale "Finn" rig;

variable,

VA = 3.05 m1sec = 10 ftsec, S = 0.55, flA = 18O, Magnetic damping = 1.0

)

22

Axis of rotation

Angle of trim of the

anti rolling

sail

Angle of trim of the mainsail

-Apparent wind

figure 22

Anti rolling sail configuration

uit: Marchaj

I

)

uit: Milgram

Figuur 18.

I figure 1 Test rig Q(5 FOq FC M.D FT ADJUSThNT OF OB QEW

1)

)

)

)

uit: Milgram

Figuur 19.

2 figure 2

)

uit: Milgram

Figuur 20.

5 002 004 002 004 006 008 010 STRAIN (INChES/INCH) 50 45 40 35 2 30 25 20 £2 SLOPE "I SL0P /

/

-I

)

)

9 8 7

uit: DeSaix

Figuur 21.

/4 B 6 5 /4 B figure 3 Beam-draft series MO0!L C S/H Ill /.OIL0). 411 50011. 1 S/H 107 £4011.11. $47 500(1. t S/H I.17 /cI1.11. $47 FP 0 OWL

I

)

-V

ODEL 2 ORIGINAL

uit: DeSaix

Figuur 22.

___WWADJJ

OWL figure 4 Prismatic series MODEL 3 ALTERED Cp O RI AP FP I I I 4 2 .0 8 7 4 3 0 -I

)

)

uit: DeSaix

Figuur 23.

figure 11

)

)

uit: Schliekelmann

Figuur 24.

4 6 7 El ONOA 7/ON

)

)

uit: Schliekelinann

Figuur 25.

I

AVx<<. rAV11 15

)

uit: Kievits

Figuur 26.

(AGRESSIVE ATMOSPNERE SEAWATER INDUSTRIAL

SEAWATER INDUSTRIAL

figure 2

Corrosive conditions in _{ship's construction and} machinery

U AGRESSIVE CARGO

)

uit: Kievits

Figuur 27.

S

figure 5

Crevice corrosion in a wire tensioner fitting in Gipsy

Moth IV (4)

Corrosion products exuding from crevices

)

uit: Schliekelmann

Tabel I.

/WR/AL L4SZ

r--

----

E

SOJI?CE

I

Ay//z

R7LYE.cT

0

3-9

9-/S //-/& 2i3

EA7%/

₀

4-9 6 -/

_{9-2 $}

_{Oô -7J}

//4T 25

&,5

/2.7

-

₆₃₅

iZ0

D...5

30

/,Q /.55

_-

₈₅₇

30

/OO /5O

-

&?O

_,vs,'v-,a.

'S-35

d?/ /2

_{1/2 595}

tI.S./VAVY

5-4'S

9,8 /,/ //9 7o

#1

/5/ /42,0 2'7

///,,7 /0/6

P0L/VQ 5:

23

/9a

-

_/275

'>

535

&-5

22,5

/9

22,42

259

/2,

/?',S

//5

//Oo

7-

259 35c 23,1 t?50

4xA4, 4'/.7

_{c?,7 /7 28,0 9'}

AX/i-S/LE4'&4

3A7W4'.

_39.3

_.9.1

_39.2

_{.22.5 /1/0}

2'MtW,2

39

357

.4' /&o

23.f

-45

/2.6

2,5 /8.cP

94'

4/,q,L y,lf

,/

_94,

₂

_/426/

AL Ot//4'/cifrf

606/T3

2/.o

2/,O

2q,a 2c700

SAAL

)

IMPACT

i

T/YJE

60

50

35-25

20

c/#ena

t//29

f66

2,00

2,86

4',00

5.00

30

25

25

25

60

60

55

50

uit: Schliekelmarin

Tabel II.

3,33

z/.00

ting

75

1,33

fJ"

1,82

2,00

25

erne,,t/ac6or I/'TPACT

,,

ALTERNAT/NGLOAD

FLUCTUATING' LOAD

4o

67

-f,.

_{_j___o/Q___jc-.}

6.7

3,

12

=4'

12 =/0

72

12=107

/:LII

Ff-7 table 3