Schip en machine bepalend voor het karakter van de schroef

SCHESSCHROEF EI

,4ACIIThEVEROGEN

SCHIP Ei

ACHIIE BALEND VOOR RET 1(ARAKTER VAN DE SCHROEF

(uit de "Handels en Transport Cou.rant"dd. Zaterdag

_{27 September 1952)}

door

J.A. VAN AKEN

WERKWIJZE BIJ 3EREKEING IIOOR MOTORSCHIP

De keuze van de juiste echroef plaa.tst de betrokkenen

nog wel eerie

voor problémen, die lang niet ai.tijd onrniddellijk kunnen worden

op-eelost. Dit blijkt ook wel uit het gexperimenteer met in de vaart

zijnde schepen, waarvan de

chroeven na

n of na een aanta). reizen

door andere worden vervangen, net

_{zo lang tot men het juiste type}

heef t gevonden.

Vraagt men zieh s.f hoe de scheepeschroef moet

_{zijn in verhouding}

tot het machunevermogen van

_{een in de vaart te breiigen schip, dan}

dient men bij de berekenung van de voortetuwing met de volgende d.rie

belangrijkste factoren rekening te houden:

de 8cheopssnelheid te behalen

_{op de proeftocht, of de behouden}

diensteneiheid;

de voiheid van het sohip voor de berekenixig van het volgetroomtal;

het rnaohunevermogen met het

_{corresponderend aanta]. oniwentelungen}

per munuut van de scheepeechroef.

Voor de hier volgende beachouwing dient punt 1,

_{zoals vanzelf spreekt,}

als basis, terwiji in hoofdzaak punt

_{3 is behandeld.}

De voonnaamste werktuigen voor het voortstuwen

_{van de scheeps8chroef}

zijn de volgende:

de stoommachine, compound of triple;

de verbrandirigamotor, 4tact, of 2tact enkel

en dubbeiwerkend;

de turbine met tandwielkeat, direct de

_{echroefas aandrijvend;}

de turboeleotrische aandrijvung;

en voor de toekotnst:

de machine met atoo-onergie, in

_{Amerika reeds in aanbouw voor}

een onderzeeboot en volgens de

_{ìatste berichten ook voor}

_een

bovenwat ers chip.

gevolgde procedure als voigt:

Aan de sohroefontwerper wordt door de rnotorfabrikant opgegeven

het inachinevermogen in A.P.K. met het daarbij behorend aantai orn.

wenteiingen per rninuut van de motor. Wanneer er geen reductie tussen

motor en sohroefaa aanwezig is, kan dit aantal oniwezitelingen worden

aaxigehouden voor de scheopsechroef. Mj eventuele roductie moet

met het reductiegetal rekening worden gehouden.

Dit verrnogenomwentelingen verband is afkoìstig van de proefetand,

waabij dit vernogen gedurende korte tijd met onceveer l0

kan

wor-den over3chrewor-den.

et verband tussen verrnogan en aaata]. omwetelingen is vastgelegd.

in de volgende formule:

2r M.L.

hierin is

APK - oìitwikkeld vermogen aan de as (

i 'PK

75

kg.m/aec),

askoppel in kg.m.,

N

santal omwentelingen per minuut.

Vij zien due uit formule (1), dat bet vernogen recht everaredig is

met bet askoppel en santal ociwentelthgen. Dit vermogen kan door

iniddel van eon rem aan de aa worden gemeten, rnaar meestal wordt

op de proefetand het ge!ndiceerd vermogen (IPrc) gemeten, dat is

vastgelegd in do volgende formule:

1/4

t

D2.S.N.2.Pmi

Z

4500

4500

hierin is:

IPK

gerndiceerd ohtwikkeld veriziogen,

D

-

diameter

V81i

de cylinder in cm.,

-

aantal oznwenteli.agen per rninuut,

S

-

slag van de zuiger in in.,

Z

- aar.tal cylinders,

Pmi

-

_{getniddelde druk in de cylinder in kg/cm2.}

2--APYC

-

(1)

1/4 n.2 Stel nu

4500

IPK - f12'.Pmj.Z

Voor een gegeven motor is nu f 1.D2.SZ. f2 (constant getal)

due IPK f2 - (4)

Formule (4) is geldig

voor eon

dubbeiwerkende 2tact motor, voor eon enkelwerkende 2tact motor

wordt ip

- 1/2 f2.N.Pmi

-

₅₎ en voor een 4tact motor wordt IPK - 1/4 f 2.N.Pmi

-

(6)

APK

Stellen wij nu _{eohari:tach rezcIcnent, dan gaat} formule (2) over in:

3-0,000349 - f1, dan wordt APk formule (i) 4500 of f r

Pmi=M

3m

î

1/4

it

D2.3.i.2Pmi.Z

4500

)

_{7t _.. o}r r' zodat, 4500 1rn 1/4 it D203.i'.2Prni.Z 1/4 D2.S.Puii.Z M

_-

₍₇₎

3tel nu 1/4 D2.S.Z. - f dan wordt

2 Ma..' o

4500

terwiji volgene

-

(s)

Uit formule (a) zien wij due, dat het askoppel M recht evenredig is met de gemiddelde druk Pmi en het rechanisch rendement

_1).

_Wanneer wij dus in onze vordere beechouwing _{preken over L, kan hiervoor}

ook Fmi gelezen worden, vooropgeeteld, dat _{constant wordt gehouden,} hetgeen wel niet het geval is, doch orn de zaak niet al te ingewikkeld

4

te !naken, wr.ìt angenomerì.

VR:AciiT

'OSTiD

Vauneer nu het rnachineve'moen (.APK), aantal

_{owente1ingen per}

minuut (i.) en scheepsneleid _{V in kropen) gegeven zijr, rijst}

bij

ens dircct dc vraag, year

_{ele toestd oet de scheepsschroef}

ontworpon worden.

Er zijn nl. drie toost&idex, welke hiervoor in aanznerking koen: toestand I ;

MK

1OO

; L = 13O. ; M lOO;.

toestand

II

PK

_{90% ;}

_{90% ;}

_{M = 100,.}

toestand III

: LP

_{90" ;}

_{L = 100}

_{; M =}

90.

In toestand II en III

neinen wij hier als

_{uiterste aan 90% van}

API en reap. 90% van L en

_90%

van ¡ti;

dit

percentage kan

_{echter oak}

genonen

worden op 95%

of zelfa nag

_{hager. Hier is echter 90%}

aangenorierì oa _{e vorschulen duidolijker}

_{te doen apreken.}

1j willen nu achtereenvolens deze drie toestaìden bespreken ann

de hand van biJgevoegde

dia-rarnen.

APK = l00: ; L = 130% ; iJ = i00%. _{(zie diagram no. 1)}

íanrLeor de schroef or.tworpen wordt _{voigens de}

_gegevens

year toestand I, wordt de scheepssnelcid _{V, = 130%. Verrninderen wij}

de oriweiteli1Lgen (i) tot

dan

worden

_{dierovereenkomstig}

PK

_{= 73}

_;

81'

_{en V = 90. Verminderen wij}

_{de owentelingen} () tot 96,5%, dan worden _2t

_{= 90%, M = 93,3}

_en

_{V = 96,5%.}

i3 zion hier dus oi _{vernindering van oiwentelingen}

() een

regeirnatig teruglopen van hot

vcrogen (PK),

_{askoppel () en} sneiheid (y). Toestand I _{ordt dan oak regel:natig}

gebrikt veer

grate oiotoren voor

de

zeevaart.

Bij L = 103% wordt Aì( = 139% ; M 106% fl Vs w 103%.

Hier wordt dus hot askoppol (M) _{6% overbelast.}

rnr'-m_{4. .4.J 4.}

APK = 90% ; L 90t _{; M = 100%. (zie diagram nr.2)}

Wanneer de schroef ontworpen wordt volgens de

_{gegevens voor}

toestarid II, wardt de scheeps8nelheid _Vs

_{= 96,5%.}

Verrnoerderen

wij de ornwete1i.ugen (L) tot _{93%, dan worden AYK}

en Vs

l3O. Deze

toestand komt bij cheepsoìotoren zelden voor. In dat eval spreken wìj van een schroef, die te zwaar i (te

grete poed).

Bij stoomriachii:es echter, vocra]. bij de oudere tripleexpansie tcomrnachiries, wolke niet meer aa hun vclle ver'ogen

kunnen

kernen bij lOO (tengevolge vari een te lage stoo.iidruk in de

ketels),

wordt deze toestand

veelildig toegepast. In dit geval wordt er echter niet tneer dazi 1 _{= 9O} gedreaid.

TOEST!D III

= 1OO ; M

9O.

(zie ciiram

_no.5)

'Vanneor de sc1roef ontorpen wordt volges de

_gegevens

veer toestand III, wordt de scheepssLolheid Vs

96,5.

'Terrneerderen

wij de onwe;teligen () tot l33,5, dan worden APK l3O

= 96,7

en Vs = lCQ. Deze toeutard is zeer aantrekkelijk

en wordt door ors veelvuldig

toegepast voor kleinere

scheeps-izo toren,

ij zier. hier nl., dat, wanneer

het sehip onige

jaren in bodrjf is en zodoende een grotere scheepshuidruwheid

krijgt, terwijl ook

de motor niet hot

volle

vermogen

meer kan

leyeren,

een

schroef berekend voigens toestand I te zwaar zou

worden

(to grete spoed.

Door nu de scheepsschroef to berekenen

_volgens

_{toestand III,}

spnrt roen de motor, daar roen rustig ¡' = lOO kan blijven draaien

waarbij het askoppel (M) hoogstens kan oplopen

tot 1OÜ.

Gek is deze toestard (iii

zeer ann te bevelen year g;ote en kleine sleepboten, waarbij men slepend een

niet te groat

askoppel verkrijgt,

ter.vljl men vrijvarend

tot =

_lO3,5

kan gaan orn APK = lOO te verkrijgen.

WiLKE FLEID.

Reede in de inleiding is onder 1) gesproken over

praeftochtsnel-heid of behouden dierìstsnelpraeftochtsnel-heid. Hierover lepen de rneniigen

zeer uiteer, vooral in de scheepsbouwwereld _{voor de}

_{binnenvaart en}

de kustvaart De grete redorijen en scheepsbouwers voor de zee-vaart contracteren meestal een behouderi dier.tsnelheid,

_raari

het iachineveroger. en aantal

omwenteliigen is vaatgelegd.

I-au..'

uauu.

.uiuia

i uuiauu

u....

u'iva'

msmMo t

UflU&)D vOs P%I.. N wo% ,Ptco%

lo 73 I z s

6

op de proeftocht met schoon schip en moci weer,

la8t,

f in niet geheel beladen toe3t.nd wordt held behanid,

die gernicideld 1/2 - 3/4 knoop

dienstsnelheid..

echter bijna alle van te vorerA in een sleeptank het verband tassen verriogen, omente1ingen en innen zeer enge grenzen is vastgelegd.

t altijd het geval

bij schepen

voor de binrienvaart Als gevoig hiervan wordt nogal vaak het volle ormale omwezttelingen geist op de proeftocht, ouwer aan de garantie sneiheid kan voldoen. Bere-e achroBere-ef voor dBere-ezBere-e toBere-estand, dan vBere-ervalt men

ienatsnelhejd

automatisch in toestand II, met

e hieraan verbonderi zjjn.

wij voor de kleinere motoren de voorkeur aan oor de grote motoren de voorkeur aa.n toestand I.

tOÇSTaNO t uIrrJaI.or s 90%, I. r90%, l 100%

0

o

Do too l4MR$1-9 0MW. PEP. P1*4 'o 10 ut1GAMsAN z

z

i

Ito O 100 Ito IIAwmLoMw. 9E M'I. .tt%

Meesta]. wordt dan waarbij f in bal gevaren, sen snel hoger ugt dan de Deze sohepen zijn onderzocht, zodat scheepasneiheid b Dit i echter nie en de kustvaart. vermogen met de n zod.at de scheepab kent men echter d voor de norroale d a]. de nadelen, di Persoonlijk gevon toestand. III en y puMr4 loO '30 _{g 90} O IO.S loo 100 3á1 0*1141 14% v'%i % O '00 tOO lOo 90 1] _9010%

t

9,S 90 9b.Sj9 loi 109 _1031100 .h41 M '6% ci

.10 o

lOO

o 13,i IDO lOO 7s

"o "o PNTt. pE MUI N 'a OO 80

z

s o s Ir Mo *4 w 10 loo

o