Verslag van de reis naar de Verenigde Staten en Canada

MAART 1964

STUDIECTRtThI TNOO

\TOOR SCHEEPSBOTJW EN NAVIGkTIE APDELIIT G MACHINEBOLTW

VERSLAG V.AI

DE REIS

NALR DE VERENI GLE STATEN VAN AMERIKA

EN

CANADA

door

IrGA. de Mooy

pagina

Voorwoord 2

Maritime Administration ₄

Westinghouse Research LaboratoriS 11

Westinghouse Steam Division 19

Society of Naval Architects and Marine Engineers 22

United States Lines Company 23

The Cooper Bessemer Corporation ₂₄

Texaco Research Center 25

The Perolin Company 26

John J. Mc, Mullem Ass. Inc., Naval Architects and. 27 Marine Engineers

100 Gibbs & Cox, Naval Architects and. Marine Engineers ₂₉ Pratt and. Whittney Aircraft Division9 United Aircraft 30

Corporation

General Electric Company 32

Massachusetts Institute of Technology ₃₇

General Atomic, division of General Dynamics 40

15o Solar Aircraft Company 41

University of California ₄₃

University of Stanford.

₄₄

Nord.berg Manufacturing Company ₄₆

Wcodward Govanior Company

₄₉

General Motors9 Electro-Motive Division 51

University of Michigan 53

National Research Council, Shipbuilding Laboratory 57

23. Samenvatting van de overige bezoeken in Canada ₅₉

\Jh

i

Sa8katCheWfl

.

j

ftoba

Wuhinon

II II .

-

L

III

\

M on t a / J-,.

Montreal

\

j

I

N. Dakota

Minn..ota

/1

i

Oregoii

t'

I

L__

\

_\_

I

\7

-f

.--'I

.. -.-.-- -I

'_'; I

Wiecon3in

---,---.--I

Idaho

j I ; L __7_.-..-.---____ I I OIflifl ¡ S

Dakcta

.-&___ I

__I Mi1wjc

.

-I j.__.

f

---

I---i

-\ I I \_____ J

.- -.

-I I ...'

\

Iowa

-L'ievaJa

I ' i

iii.;s.i.s.

PennSy

I

L

i

Nebraska

,' I

r

-':Ia1

\

erLele

-I I

- -L

\ ' ti

Utah

I . 't ) ' i I II

Oo1orac

I

ml

I tndiana\

Ohio

I

-\

I1:inois

\ ç_j

t':

\\

I t_% I

r

I :

nnsas

\

7

Virg:tni&

Miaour

\

v__7 /4 I ' ¿

I

.

-I ,'

__j

c.ntucky

-r-I

'I

j

-I---'i

I

I.-.---.\

r--'

N. Carolina

. I i t I

-o1o9

I

_7

f

%

.

-,

Arizona

i i I

Oklahoma

I

/

OiLA1diS

,/

;' I i

Ark&ia8

I

-

r-' ,%

s.. Carolin'

w D1eo

i

New keiico

l_._

/

I \

- ,

I I

Taxas

I \ I I "i

inoi3Lppi

\

eore

.

\

.,

.,-i I !

IA1&bez&

i

.

- i I

___ _ ___j

f

t i .

-s'

/

'

I'

o

\.,

\

I L

__---.____-_---3

o

)

r--_i

(

florida

ç L3uieiia

GOLF VAI IllICO

FIG,1

REISROUTE

V p,

lix i e o

\_.

J_'____'

\-.

A ? L A I

I S C LE

Q C lIAI

\ N.W

\E8fl*p8k

Sreneàtady

J

Ontario

Queb.o

VOORWOORD

In. Je periode van ₇ mei tot 6 juli 1963 werd. een studiereis

gemaakt door de Verenigd.e Staten van Amerika en Canada

Het Joel van doze reis was door gesprekken mat gespecialiseerde

technici en bezoeken aan laboratoria en fabrieken9 eon indik te krijgen

van d.c ontwikkelingen in. Je Amerikaanse scheepsvoortstuwings- on verwante techniekon0

Gedurende de hoonrois met het s.s0 "Rotterdam" word de gelegen-heid go'ooden practische ervaring op te doan met cen moderne sboornturbine installatie

In hot hieuna volgendo verslag zijn de informaties die bij de gedachtenwisselingon en demonstraties tijdons do bezoeken ter "oeschikking

kwamcn, vernield.

Samenvattendo kan worden gesteld dat in de Verenigde Staten van Amerika de overheidsactiviteiton in de scheepvaart research zijn

gebundold in de Maritime Administration (MAD), con instantic gobaseerd

op de Merchant Marine Act ven 1936e

Hot particuliere initiaticf is verenigd in do Society of Naval Architects end Marine Engineers (SN'IE) eon instituut dat zonder

overheids-steun in stand wordt gohouden door do scheepvaartindustrien.

Dc uitvoering van de rcsoarchprojecten van beide lichamen

wordt uitbesteed aan do industrie, particuliere advieshurcaux on de

univor-siteitcn, terwijl do directie on cordinatio in eigen hand borust.

Hot research programma van de MARAD versohilt van dat van de SNME, d.00rdat hot eerste zich konmerkt door kostbaarder en moor geavan-ceerdo projocten, hotgeen verklaarbaar is orndat de overheid over ruimere middolen boschikt en orn politieko redenon "long term research" stimuleert

en rnogolijk rnaakt.

Uitoraard vinden do coonomische vorhoudingon in Jo Amerikaanse scheepvaart hun weersiag in do aard van de researchprojecten. Daze richten zich in hoofdzaak op tochniekon, die de exploitatic van hot schip minder arbeidsintensiof maken. Dit vindt niet alleen zijn oorzaak in do omstan-digheid dat de arboidskostcn zeor hoog zijn, doch cok in het foil dat zeer hoge en dus kostbare eisen gosteld worden aen accomodatie, bodioning, vooding c.d. Doze indirecte kosten zijn ongc-veer gelijk eon dc directe kosten betreffende salaris en sociale voorzioningen.

Orndat do brandstofkosten relatief lager zu. dan in do Europeso koopvaarclij, is hot verklaarbaa.r dat de eonvoudige, botrouwbare on

gemak-30

kelijk te automatiseren gasturbine als voortstuwingsmachine

_eii

hulpaggre-gaat aen 1elangstelling wint.

Aan het onderzoek van de economische mogelijkheden die door

gecentraliseerde bediening en automatische controle en - regeling gebod.en

worden, wdt veel aandacht besteed. Belanvekkende projecten zijn in

ont-wikkeling en uitvoering.

Ervaringen en technieken verkregen door de snelle ontwikkeling

in de ruimtevaart en reactortechniek, komen thans ter beschikking

veer

toepassing in de conirentionele scheepsinstallaties. Dit geldt niet alleen

voor de toegepaste techniek, doch evenzeer veer de theoretische benadering

van zieh voordoende problemen.

Een ernatige 1oelemmering voor de technische

en econornische

ontwikkeling van de scheepvaart in de Verenigde Staten

_{vorrnen de sociale}

verhoudingen in hei scheepvaartbedrijf. De scherpe belangentegenstelling

bussen werkgevers en werknerners in daze bedrij±'stak maakt

dat de

ontwikke-ling van economiach aantrekkelijke technieken9 die belangrijk zou kunnen

bijdragen tot sanering van de

_{nerikaanse koopvaardij, vaak zinloos is,}

omdat toepassing door maatregelen

_{van de werknemersorganisaties in de weg}

gestaan wordt. Tot vïelke excessen deze 1oolangenstrijd kan leiden werd in

de gevoerde besprekingen door talrijke voorbeelden gedemonstreerd. En

der meest recente voorbeelden wordt gevorud door d.c gebeurtenissen met het

at.omschip I'SAV.A1TNAEI', De in vergelijking met Europese

_{verhoudingen extreme}

productie en exploitatiekosten hebben ertoe

geleid dat de Amerikaanse

koopvaardijvloot zieh slechts door krachtige overheidssteun

_{en beschermende}

maatregelen op de wereldzeen kan handhaven.

De soheepvaartresearch in Cenada is

wegens het ontbreken van

de voor research op grete scheal nodige middelen

_{van beperkte omvang.}

Dit vindt enerzijd.s zijn oorzaak in de beperkte

_{grootte van de zeegaande}

handelsvloo±, enderzijds in de omstandigheid dat de scheepvaartindustrie

voor een niet gering deal in Amerikaanse handen is

_{en dus gebruik mackt}

van de ontwikkelingsresultaten in de llerenigde Staten.

Een belangrijke plaats wordt ingenomen door de National

Research Council, een overheidsorgaan, dot ten dienste van overheid en

industrie fundamentad

_{en toegepast onderzoek verricht. Het particulier}

initiatief is o.a. gebundeld in The

Institute of' Marine Engineers0

Uit de gevoerde gesprekken resulteert de indruk dat hat

zwaarte-punt van de Canadese scheepvaarbactiviteit

_{in de handolsvaart op do grote}

Maritime Administration Datum 16 mci

_1963.

Plaats: Washington D.C.

Gesproken met. Mr.R. Peterson, Office of Research and Development Mr.Ch. Kurz, Office of Research arid Development Mr.S. Feelding, Office of Ship Design

Mr.T.J. Chrwirut, Office of Shio Design Onderwerpen Gasturbine projecten

Stoomturbineproj ecten

De Maritime Administration is een overheidsinstantie die

krachtens de wet op de Koopvaardij (Merchant Marine Act) van ₁₉₃₆ is belast met de ontwikl:eling en handhaving van een koopvaardijvloot, geexploiteerd en bemand door Amerikanen) die in staat is een lelengrijk deel van de export

en de import te verzorgen en bestaat uit in de V.5,, gebouwde schepen van hei nicest economische en veilige type.

Besprekingen werden gevoerd met de afdeling voor research en ontwikkeling en de afdeling voor scheepsontwerp.

De activiteiten van hei "Office of Research and Development" zijn voomamelijk gericht op hei verbeteren van scheepsvoortstuwingsmachines9 teneinde een betete overall economie te realiseren,

De aanleiding tot de concentratie van activiteit op dit onder-werp is geweest een rapport van de National Research Council (verschenen

in

1960)

inzake het programma van de MARADO

Eón der methoden orn te geraken tot geringere investerings en bedrijfskosten is naar stellige overtuiging van de MARAD bet gebruik maken van de snelle ontwikkeling in de toepassing van gasturbines als prime mover.

Als een tweede methode wont 1oeschouwd de ontwikkeling van de stoominstallatie tot een compacte zeifregelende en afatand bediende

instal-latie.

Doze overwegingen hebben ertoe geleid. dat een ontwikkelings-programma is tot stand gekomen, bestaande uit twee gasturbine

installatie-en twee stooniturbine installatieontwerpinstallatie-en voor einstallatie-en asvermoginstallatie-en van 20.000 PK,

Bovendien is can iene gasturbineproject in hei stadium van practische

evaluatie,

De ontwikkelingsprojecten zijn varied in vier fasen, te weten

L Studie van de thermodynamische cyclus en ontwerp van de specificatie

en plannen voor fase II, Ontwerp van do installatie. Bouw van de installatie. Beproeving aan boord,

r-5

Gasturbineprojecten (i) (2)

(3

Ret eerste gasturbineproject is orgedragen aan Pratt and Whitney Aircraft, Division of United Aircraft Corporation en J,J.M0, Mullen Associates0 De opdracht luidde

De ontwikkeling van een "tailor-made gasturhine scheepsvoortstuwingsinstal-latie waarin de moderne technieken zijn verwerkt en die voldoet aan de eisen van eenvoud, 'oedrijfszekerheid veiligheid en lage investerings-, onderhouds-en bedicningskostonderhouds-en.

De ontwerp gegevens waren

Vermogen 20.000 APK

Levensd.uur 25 jaar (= 150.000 bedrijfsuren)

Bedrijf'sduur tussen de

overhauls 20.000 uran

Bedrijfsduur voor onderhoud.

dat minder dan 24 uur vergt 2000 uran Omgevingstemperatuur 24°C

Relatieve vochtigheid 85%

Achteruitvermogen 40%

Brandstof distillaat

Op grond van de succesvolle ervaringen met de

J-75

straalmotor werd 'oesloten het ontwerp op deze machine als gasgenerator te baseren.

Omdat hat ontwerp aengepast moest worden aan hat MARAD scheepsontwerp PD-i08 met een ver naar voran geprojecteerda machine kamer en in verband met de afstandsbediening en controle werd gekozen voor electrisohe overbrenging van het vermogen naar de achroef. De door de power turbine aangedreven generator voedt de electromotor die de schroef aandrijft. Tevens is hiermede het

omkeervraagstukt opgelost. De bediening en controle gesohiedt vanaf een

manoeuvreerpaneel dat op de commandobrug is geprcjecteerd0 Starten en stoppen van gasturbine, schroefmotor en noodaggregaat, alsmede de regeling, geschiedt vanaf dit paneel. Door de machinekamer onder de brug te plaatsen worden

lange bedienings- en controle wegen vermed.en0 Eon interessant aspect van daze installatie is dat de gasgonerator voor rovisie via het luchtinlaat-kanaal uit de inachinokanier vorwijderd kan worden met de boordkraan zonder demontage van de scheepsconstructie. Snelle vorvanging (6 uur) van eon generator door eon aan de wal gerevideerdc unit is hierdoor mogelijk. Fig0 2 goeft can beeld van hat schip.

''j

a

Figuur 2

Maritinte Administration scheepsontwerp

PD 108 met Pratt & Whittney gasturbine

voortstuwingsinstallatie

(ontleend aan reí',

6.

Het tweede gasturbineproject voor 20.000 PK is opgeclragen aan General Electric Co. en George . Sharp Inc.

Onderwerp ven d±± project is de landtype-gasturhine.

Waar bij de conceptie van Pratt and. Whitney het zwaartepun gelegd werd. op eenvoucl, wordt bij het General Electric voorstel de nad'uk gelegd op brandstofeconomie en toepassing van residuale 'orandstof. Dit brengt voor G.E. tevens met zich mee de ontwikkeling van eon verbeterd brandstofbehandelingssysteem.

De eis van lage investerings- en bedrijfskosten aismede hoge bedrijfszekerheid9 leidde tot de beslissing een matige maximale cyclus tern-peratuur van 790 °C te kiezen. Nadat een vijftal thermodynamische cycli onderzocht waren9 werd op economische grondcn een tweeta.l voor deze ontwik-keling gekozen9 te weten twee assig met regeneratie en twee assig met regeneratle en t.ussenkoeling.

Uit nadar onderzoek bleek dat de tussenkoeling een rendements-winst van slechts 4% opleverde en vrij aanzianlijke ontwikkelingskosten met zich meebracht. De definitieve keuze werd daaroin bepaald op een twee a.ssig systeern werkend met ean drukverhouding van

626.

Een interessant detail van het ontwerp is de brandstofverstuiving d.m.v. stoom, een teohnick die voor gasturbines ongewoon is. De filosofie die hiertoe geleid heeft is de overweging dat stoornverstuiving van residuale brandsiof goed voldoet en de aanwezigheid van stooni in de cyclus.

De power turbine drijft een verstelbare schroef acri waarmede het omkeerprobleem is opgelost. De uitlaatgassen worden na hat passeren van de regenerator via can uitlaatgassenketel afgevoerd. Deze ketel levert verzadigdo

van 14 kg/cm2. D0 hoeveelheid geproduceorde stoom is toereikend

do 'oehoefte van hat schip (verwarining en drinkwaterproductie), de verstuivers en de brandstofverwarmers; hot restant wordt goleverd aan de startturbine die star gekoppeld is acri de gasgenerator turbine.

Indien gewenst kan "take-home' vermogen geleverd worden door de turbogenerator5 door hat aanbrengen van eon as tussen eon tweede output koppelfiens aan de reductiekast van de turbogenerator en aen daartoc in de hoofdtandwielkast aangebrachte rondsel. D0 benodigd.e stoom wordt dan geleverd door de uitlaatgassenkotcl dio voorzien is van eon brander0 Op daze wijze kan een vermogen opgewekt worden van ca 1000 PK, hetgeen bij keime zee vol-doende is voor een sneiheid van ongeveer 8 knoop.

Fig. 3 geeft eon schematisch boold van de installatie. Voor eon meer ged.etaiileerde beschrijving van hot systeom wont verwezen naar ref. 2.

STA R T.

TURB.

GAS G E N E R ATOR E VA P _SHIPS SERVICE HEATING j FUEL OIL HEATERS

HEAT RECOVERY

BOILER

f L__J

FUEL

SHIPS

GEAR

SERVICE

GENERATOR

CONNECf/

FOR EMER.

PROPULSION

_{LO A D}

_TURBINE

ATMOS COND U R B I N E REDUCTION GEAR

TSTEAM

-- CONDENSATE

'

I

CONTROLLABLE

REVERSIBLE

I

PROPELLER

J BOILER

-KJ FEED

PUMP Figuur 3

Schema van de gasturbine voortstuwingsinstallatie volgens

General Electric ontwerp

(ontleend aan ref. i)

COMPRESSOR

7

Het derde gasturbineproject betre±'t de boproeving van oen

600 KW gasturbinegonorator set gecombineerd. met eon uitlaatgassenketel aan boord van hat United States Lines s.s."Pioneer Moor" ander zoecond.ities

Het dod van dit experiment is can te tonen dat can combinatie van cen hulpgas-turbine met eon uitlaatgassenketel can uitstekende

huip-installatie is voor havenbedrijf of voor zeebedrijf, indien toeassing van

stoomturbo- of diesolgeneratoren onpraktisch of om andere redenen ongewenst

is.

De gasturhine is ann 1100 APK Solar "Saturn" werkend op diesel-brsndstof, De generator levert 600 KW,

440

V, 60 perioden dracistroom en is

ontworpen. door Allis-Chalmers. De aandrijving geschicdt via can tweetraps tandwieloverbrenging. De turbine uitlaatgassen worden door een stoomgenera-for geleid, die ontworpon is door International Boiler Works of Stroudsberg. De maximale stoomprodudtie bedraagt ca

2,5

ton per uur Do installa-tic dio

aanvankelijk gobruik werd. als havenaggregaat, word.t thans ook op zee ge-brnikt en heeft aan boord reeds meer dan 1000 uur storingvrij gedraaid.

Stoomturbineprojecten (

De uitwerking van ho-t ears-to stoomturbineproject is opgedragen ann Newport News Shipbuilding end Dry Dock.

Het betroft de ontwikkeling van een vereenvoudiging van de bostaande voortstuwingsinstallatie van hot

C-4

schip. Uitgegaa.n werd van do gedachte dat het rnogelijk moot zijn de installatie zodanig te vereenvoudigen dat een bedrijfszekerhoid verkregen wordt die het toopassen van hulpimits in tweevoud of drievoud. onnodig maakt, Ui-t ervaring met

C-4

schepen is reeds gebleken da.t van dc reserve za zelden gebruik word. gernaakt, dat de investoringskoston woinig vorantwoord geacht werden.

De stooncyclus werd zodanig gewijzigd dot do hoofdturbine ken worden ontworpen als eon énhuizige machine zander aftap, voorzien van een

achteruitbcschoeping en uitgerust met eon condensor met eon zo gering mogolijk aantal aansluitingen am hot vacuumverlies zo klein mogelijk te houdan.

De stoomcondities van de gokozen cyclus zijn 460 °C en

42

kg/cm2 aan de oververhitter. De afgeworkte stoom van do huipturbine en de ketelvoedingomp -turbines wordt voor verwarmingsdooloinden gebruikt

Ofschoon dit enigszins conservatieve ontwcrp een ca 3-4% hogar

brandstofverbniik heeft t.ov. de C-4 plant, blijkt de sparing op

inves-terings-, hedienings-, onderhouds- en reparatiekosten za groot, dat dit gorekend met een lovensduur van 25 jaar racer dan gecompenseerd worcìt0

De keuze van hot keteltype werd, nadat diverse systemen waren

overwogen, bepaald op een twee-dnms ketel met natuurlijke circulatie

De

voornaamste argìmenten voor deze keuze waren geringe investerings- en

onderhoudskosten, op eenvoudige wijze te automa.tiseren en grote

bedrijis-zekerheid

Verbeterde voedingwaberbehandeling en automatische beveiliging

werden voldoende waarhorgen geacht orn met één ketel te volstaan.

Emn hulpgasturbine generator set met een electromotor gekoppeld

aen de hoofdtandwielkas-b, voorziet in geval de ketel uitvalt,

in voldoende

vermogen voor een sneiheid van ca 6 knoop.

eze hulpunit levert tevens samen

met de noodgenerator voldoende electrisch vermogen voor het schip.

Orn de ketel oak in de haven in bedrijf' te houclen9 hetgeen

gunstig geacht wordt voor de lDedrijfszokerheid, wordt het benodigd vermogen

voor havenbedrijf opgewekt met behuip van een stoornturhogenerabor.

De zeewaterverdamper capaciteit is groat, n.l0 ca 40 ton per

dag. Een belarìgrijk deel viordt gebruikt voor de roetbiazors en de

stoom-vorstuivers van de ketel1randers.

Voor het regeisysteem is gekozen voor een sypteem waarbij de

keteidruk als stuurgroothoid

de branders regelt9 zodat do ketel de

belas-tingsvariaties voigt.

D0 voedingwatorregeling is van het type dat drie grootheden

t.w. drurnniveau, stoarn- en voedingwater hoeveelheid controleert.

De vuurhaardboveiiiging omvat een groot aental automatisch

werkende mechanismen ora aan elke storing die de ketel in gevaar kan brengen,

het hoofd te 'oieden, waarbij de gedachte dat eon veilig hedrijf van de

branders hoof'dzaak is voor bedrijfszekerheid van do ketel. tot uitdrukking

is gebracht.

De conbrolekamer is gedacht naast de machinokamer op hot tweede

dei:, waardoor eon vrij uitzicht over de machineinstallatie gewaarborgd is,

hetgeen visueel waarneembare ahnormaliteiton als lekkages en brand

onmid-dellijk onder controle stolt.

De afstandscontroie en -bediening is za ontworpen dat indien

andere ±'actoren tegen visuele controle apwegen, de controlekamer naar hot

brugdek verpiaatst kan worden.

SOOT

'

BLOWERS

I

I

I

I

L.

MAIN BOILER

FO HEATER F O TANK HTG. L O HEATING

MAIN

TURBINE

MAIN FEED PUM

SHIP'S HTG. GALLEY 8 LAUNDRY _{HOT WATER}

RECI RCULATION

r

VE N T

t-MAIN

>-0

I M U F EVAP

L_

-MAIN GOND. PUMP

MAIN AIR EJECTOR

-

I

I

I

I

t

I

I

I

MAKE-UPS[TMOS DRAIN TANK FEED

-<f)ATMOS DR.TK.DR. PUMP

Figuur 4

Schema van de stoomturbine voortstuwingsinstaliatie

volgens

ewport News Shipbuilding end Dry Dock

ontwerp

TURBO -GEN GLAND LEAKAGE

I

/

L

RECIRCU LAI ION

Opdracht to de ontwikkoling van hot tweodo stoomturbinoproject

word. verband aan oen team bestaando uit Allis-Chalmers Manufacturing CO3

J0J. Henry Co en Combustion

ginoering.

Typerond voor dit ontworp is hot streven de &n-handle bediening

van de moderno dieselmotor, de eenvoud van de gasturbine en het

brendstof-aanpassingsvermogen van de stoommachina te combineren0 In de

én-hcndbo

bediening is mon geslaagd. door het ontwerp van een kotel dio zieh automatisch

aan de belasting aanpast, door toepassing van can ón-traps turbino tuneen

de tweedo en do darde passage van de oververhitter0 Doze turbino dio dus in

serie staat niet de belasting, d.rijft de zuig-trek ventilator en de

brandstof-pomp aan0 Aanvankelijk werd overwogon ook de ketolvoedingbrandstof-pomp door deze

turbine te laten aandrijvon, maar uit nadere beschouwing bleek dit weinig

zinvol te zijn, daar de ketebinstablatio ook zonder gekoppebde voedingpomp,

ovar can inhaerente brandstofrogeling beschikt en zieh dus aen de belasting

aanpast

0m d.azelfde reden als Mj het Allis-Chalmers ontwerp zijn do

stoomcond.ities conservatief gehouden.

De installatie is vordeold. in twee basiseanheden, n.b. do

stoom-productie cenheid, bestaande uit do ketel met tussengeschakelde turbine,

ventilator, brsnclstofpomp, voedingpomp, brandare met stoomverstuiving en

roetblazers, en de voortstuwingseonheid. bestaande uit turbine, tandwielkast,

condenser, smeeroliepomp, koebor9 luchtejecteur en zecwaterverdexnper.

Elk der eenheden is gebouwd op eon gerneenschappelijke fundatie.

Eon interessante bijzonderheid is nog dat de oververhitte stoom

sonder afsluitors te passeren, naar dc nozzlekast wordt toegevoerd, De

nozzlekast fungoert als centrale stoom verdeelkast, van waaruit ook de

turbogenerator en de twee trappen van d.c bucht stoomstraalpomp de bonodigd.e

stoom afnemen. Doze uitvoering maakt het mogelijk de ketel

en de turbines

tegelijk op te warmen, hetgeen de hoofdturbines als het

ware automatisch

gereed maakt voor bedrijf.

Voor een meer gedetailleerde beschrijving van doze installatie,

LI

-ç»-FUEL OIL METERING PUMP

FORCED DFAN

(-;j:-z7

\

SERIES ¡ r TURBINE FUEL OIL J HEATER URO GO

MAIN FEED PUMP (2)

1

LI

L

DEA( RATING FEED HEATER

-_---

I-(P TURBINE $ LP. TURBINE

-I

EXCESS SEAL STEAM CONO.

LEGEND

SUPERHEATED STEAM LOW PRESSURE & 8LEED STEAM FEED & CONDENSATE DRAIN GLAND LEAKOFF & VENT

Figiiur

5

Schema van de stoomturbine

voortstuwingsinstallatie

volgeris

Allis-Chalmers ontwerp

(ontleend aan ref.

i)

EXHAUST FAN

DRAIN

CO OL E R

2ND STA& _{AIR EJECTOR & GLAND CONO}

DIS TILL AT E

CONO.

DISTIL LING PLANT

-o--.

BRINE PUMP

MAIN CONDENSER T 1

-H

--- ---u

M LO COOL IR

MAIN COND PUMP

iST STAGE AIR EJECTOR B OIL E (sooT 01F FERNTt ST E A M VALV E ATOM.

D0 in het voorgaand.e 'oeschreven voortstuwingsinstallaties verkeron nog in de eerste van de in de aenhef gonoernde fasen Zodra de

opdrachten zijn u±tgevoerd zal oen kritische evaluatie van elk d.er projec-ten plaats vinden Hierbij zal vooral gelet worden cp investeriaigskosten, bedrijfskosten in de haven en op zee9 'oedrijfszekerheid en geschiktheid. voor de routes die door schepen onder Amerikaanse vlag 'aovaren worden,

alsmeda hot aanpassingsvermogon van hot ontwerp voor wijzigingon Lie tot verbeterin' leiding. Van hat tonslotto voor praktische uitvooring gekozen

ontwerp zal getracht worden hot rendemant te vorbeteren act zo gering mogelijko concessios aan eenvoud en 'oedrijfszekerheid

Westinghouse Research Laboratorium Datum: 17 mei 1963e

Plaats Pittsburgh - Pennsylvania.

Gesproken met Mr.W.E. Chamber president representative

Dr0 S. Way, Dr.W.E. Young, Dr.D0H, cher, Mr.R. Wilson, Mr.E. Mullam, Mr.N. Weeks, consulting engineer M.110D0 manager heavy fuel research manage' fuel cell research

manager seawater conversion research manager superconducting magnet research manager high speed compressor research

Onderwerpen Magneto Hydre Dynamische energie conversie

Corrosieve aantasting in gasturbines Brandstofcellen

Supergeleidende magneten

Zoetwaterbereiding uit zeewater

Sneldraaiende centi'ifugaal compressoren

In hei laboratorium van Westinghouse Electric Corporation worden voor een niet onbelangrijk deel ten dienste van ruirntevaart en militaire toepassingen, zeer geavanceerde technieken ontwikkeld.

De onderzoekingen waarvan de resultaten vrijgegeven zijn, zijn niet zelden in regeringsopd.racht verricht0 Veel ontwikkelingswerk is in verband met de toepassing die wordt beoogd. Tclassifiedfl.

Met laboratorium is zeer modern ingericht en voorzien van kost-bare expeririientele opstellingen waarmede door een groot aantal specielisten wordi gewerkt.

Magneto rdro mamische energie conversie (4)(5)(6)(7)(s)()

110

De directe omzetting van in can brandatof aanwezige chemische of nucleaire energie in electrische energie, dus zonder toepassing van de verlies gevende tussenfase van mechanische energie, is door de ontwikkeling van de hoge temperatuur technologie en de kennis van de plasmafysica in de naoorlogse jaren weer in hei middelpunt van de belangstelling kamen te stasm,

Tot nu toe echter blijken de MOHOD. generatoren nadelen te bezitten die hat voordeel van de directe omzetting ovorireffen. En van de hoofdproblemen is dat de in een M.H0D, generator opiredende hoge temperatuur

oS-1

en snelhed.en van het verbrondingsgas (ca

3500

resp.

900

m/sec) zeer hoge eisen stellen aan het materlaal (5).

Hierdoor is de materiaalkeuze 1eperkt

ot oxiden9

oriden9

nitriden en enige hoge temperatuur bstendige inetalen.

.aadere vraagstukken waarvoor nog geen afdoende oplossing

evon-den is, zi.jn "seedingtt kosten, kosten voor opwekking van hei magnetisch

veld, kosten verbanden aan hat opwekken van de hoge gastemperatuur

Do seeding kosten worden bepaald door de hoeveelheid. seeding

materiaal nodig orn de vereiste ionisatiegraad. van het plasma te realiseren

en de fractie van het materiaal dat economisch verantwoord

teiiig gewonnen

kan worden. De hoeveelheid materia.al is op zijn heurt a±'hankelijk van

soort

plasma temperatuur en plasma samenstelling.

De kosten verbondon aan de opwekking van eon magnetisch veld.

in de sterkte orde van 30,000 gausz2 worden bepaald door bouwkosten van

de

veldspoelen en de onergiekosten.

De ontwikkeling van de sujpergeleidende magneten betekonen eon

belangrijke stap voorwaarts bij de pogingen eon economisch aanva.arclbare

oplossing voor dit vraagstuk te vinden. Dezo beperken immers in sterkó

mate het benod.igde vermogon (slechts is enige energie nodig otri

de spoelen

op de vereisto lage temperatuur te

lioudon) en bovendien zijn de afnietingen

voor veldsterkten van moor dan 50,000 gausz zo gering dat eon generator voor

een gegeven ontwerp vermogen zodanig beperkt ken blijven dat een

aanzion-lijke reductie in wrijvings- en warnte verliezen optreedt.

De kosten die verband houdon met de productie van hot hoto gas

betreffen, bij niet nuclenire verhitting, behalve de brandstofkosten, de

hoge temperatuur voorwarmor en de vorbrandingskamer. Bij gasteniperoturen

haven de 2500

O

dient bovendion zuurstofverrijking van de

verbrandings-lucht te worden toegepa.st, hetgoen extra invosteringskosten en

energie-kosten van de hiortoe nodige koolinstallatie mot zieh meebrengt0

Dc huidige stand ven zaken in de IT,S. bij do ontwikkeling van

M.H.D. generatoren geeft hot volgendo beeldt

Voor grote (500 MW) tact convontionolo brandstof gevoede eenheden toegepast

als

topper', d.w,z. voorgesohakeld aan eon stoominstallatie, varieren de

geschatte totale productiekosten van electrische energie in een margo van

20% orn de totale kosten van eon gewone centrale (6).

Het thermisch rondement en dus het warmteverbruik van do M.HOD,

centrale is aenzienlijk gunstiger don von eon gewone centrale, n,l.

6200 Btu/KWh tegen 8200 Btu/(Wh. Hot is te verwechten dat de ontwikkeling

van materialen en technieken zou leiden tot eon economisch aantrekkelijke

13

Combinatie met een atoomreactor is een voor de hand. liggende

Toepassing voor scheepsvoortstuwing biedt wegens de kleine vermogens die hierbij in hot geding zijn nog weinig perspectieven. Voor militaire vaartuigen7 waar d.c economie geen beslissende factor is zijn

interessante proposities gedaan. Voor de Amorikaanse Marine is een theore-tisch ond.erzoek gaande inzake magneto dynamische voortstuwing van

onderzee-boten Hierbij is gedacht san com'oinatie niet een M.H.DO generator on een

atoomreactor.

Eon dcrgeìijke installatie zal met een minimum aan bewegende delen (in principe alleen een turhoconipressor) en geen bewegende delen buiten boord zeor geruisarm zijn.

Hot principe van de M.D. voorstuwing is het opwekken van eon electrische inductie stream in het omringende zeewater door middel van eon magnetische flux tewoeggebracht door spoelen dio in kransen orn hot schoeps-lichaara zijn aangebracht.

Do oorzaak van hot sledhte rendement van dz methode is de

geringe electrische geleidbaarhaid. van zeewater.

Door seeding met bepaalde materialen is dit to verbeteren. Deze oplossing schept echter weer problemen van andere aard. De bovenge noemde studie heeft echter inmiddels geresulteord in een theoretisch

ren-dement van ca 40% Meer gedetailleorde informatie over deze

voortstuwings-methode was niet beschikbaar.

Corrosieve aentasting in gasturbines (ío)(11)

De vervuiling en corrosieve aentasting van gasturbineclelen die bloot gestolcl zijn aan de vorbrandingagassen van residuale hrandstoffon, is in do gastur'oino werold een probloem waarvoor nog goen9 in elk opzicht

aanvaardbare oplossing werd gevonden.

In die gehieden van de gesturbine toopassing waar de overall economie stork beinvloed. wordt door de brandstofeconomie, is hot gebruik van residualo brandstof evenwel vereist. Daarom wordt long verschillende wegen near eon oplossing van dit probleem gezocht.

De twoe nicest aggressieve bestend.delen van hot verbrandingsgas zijn vanadiumpentoxid.e en sodiumsulfeat, waarven de zich bij hoge

tempera-turen vormendu vloeibare vorMnding als de oorzaak van de corrosie moot

Door het Westinghouse labora±oriurn werd in hot kader van de

ontwikkeling van de industri1e gasturino eon onderzock gedaan naar de

mogelijkhoden de hinderlijke ver'oindinen door toevoeging ven bepaalde stoffen te neutraliseren0

Een theoretisch thormochemisch onderzoek werd ingesteld near het ged.rag van inengsels van venadiumpentoxido en socliumsulfaat met ver-schillende me±aeloxidon en su1±'aten waarbij voorol de thermische stabili-tait van de sulfaten onderzocht werd0

Geconcludoerd. werd dat de oxiden van calcium, magnesium en aluminium effectiof zouden zijn indien doze bij de optredende temperatuur stabiel waren. Echter 'block onder dc in do gasturbine gegeven omstandi haden bij de nicaste stoffen hat sulfaat de stabiele vorm, cen verbinding die niet effectiof is, oerder zeif efzetting vont,

Do nicest veolbelovende additive black oen aluminium varbinding te zijn. Het sulfaat blijkt bij 800 0C en a.tmosferische d.ruk en Mj

920 °C en ₅ atm, druk volladig n oxyde te w±dÓn omgezet (io).

Sonimige van deze longs theoretische weg gevonden resultaten

werden door proeven met gasturbines bevestid. 0m echter in korte tijd meer

gedctailleerde gegevens te verkrijgen, werd eon methode ontwikkeld9 waarbij gebnìik gemaakt wordt van de ruwheidsvorandcning van hot opperviak van eon in eon proeftoestol man d.c ver'brandingsgasson geexposeerd. proofstuk (ii), Eon meetbare ind.icatie van d.c tweeggobrachto corrosie kan op deze wijze vorkregen worden in eon fractie van de tijd,die nodig is voor hot teweeg-brengen van oen meetbaar gewichtaverlies. Fig, 6 geoft eon beold van de proefopstelling. Do gewichtsverliesmethodo blijkt zeer goed met de

appen-viakte analyse inethodo overeen te kamen. De smelttomperatuur van de as is gebloken een betrouwbaar criterium te zijn 'bij de beoordeling von do potentiele corrosivitoit van do brands'tof. Uit de prooven met hei in

ref. 11 'beschreven toastai is o.a. goblekon dat vanad.iumpentoxide bij temperaturen tussen 650

°c

en 700 °C en sodiumsulfaat bij temperaturen tussen 870 °C en

₉₃₀

°C hot meest corrosief is.

Van de onderzochte go'bn.iikolijko materialen bleek Inconel-x hot nieest resistent tagen vanadium mear siocht bestand tegen sodium. Toe-voeging van manosium oxyde man de 'orandstof zal de corrosieve contesting van beide stoffen vorminderen. Bij de keuze van additives is hot gebod.en zeer voorzichtig to work te gaan, omdat vole toevoegingen veelbelovend lijkon b±j laboratorium onderzook of konto duur proevon, echter bij prak-tische toepassing ornstige afzotting op d.c 'beechooping teweegbrongen.

Exhaust

Gas

Oufl el

Diesel

OiÌi

Test

Fuel

Heat Exchanger

Air

_1net

Test Section

Figuur 6

Schema van het toestel voor het onderzoek

naar de corrosiviteit van verbrandingsgassen

(ontleend aan ref. ii)

DWG. 52-O- 3783

Een tweede bezwaar van het gebruik van additives9 dat vooral geldt voor installaties die brandstoffen van verschillend.e herkomst gebrui-ken (schepen)9 is de noodzaak van een kostbare9 onderhoud7 bediening en toezicht vergende brandstof'behandelingsinstallatie.

In het ontwikkelingsprograrnma van de industriële gasturbine wordt ook aandacht besteed aan de toepassing van steenkool als brandstof. In dit verband werd eon monster getoond van een vloeibare brandstof,

bestaande uit anthracine olio waarin poederkool is opgelöst. De anthracine olie is eveneens uit steenkool gewonnen. De brandstof die wordt

vervaar-digd door Spencer Chemical 009 Merriam Kaus9

₉₀₀₉

W. 67th street, maakt het mogelijk steenkool te gebruiken als brandstof in motoren en turbines die ingericht zijn voor het gebruik van vloeibare brandstoffen.

Brandsofce]lçn (12)

Door hot laboratorium van Westinghouse wordt eon uitgebreid ond.erzoek verricht voor de ontwikkeling en toepassingsmogelijkheden van de brandstofcel.

De brandstofcel is eon generator van het batterijtype voor directe conversie van chemische- in olectrische energie,die interessante perspectioven biedt, omdat hot proces niet onderworpen is aan de verliezen van eon thermodynamisch proces. Theoretisch is 100% rondement mogelijk 98% is onder laboratorium conditias boreikt; ca 60%

iS

thans praktisch bereikbaar.

De theoretische benadering van hot proces dat zich in do col afspeelt, is thons zover gevordord dat van een ontwerp voor een gegeven vermogen de oloctrolyt oppervlakken en de rendementen vrij exact te bere-kenen zijn. Eon voorboeld van de hiorbij toegepaste methode betreffende aen serie schakeling (zowel olectriech als chemisch) van ecu aantal cellen met een totale capacitoit van 68.000 amp. geschikt voor eon aluminium plant is gepublicoerd in ref. 12.

Dc problemen waarvoor mon zich bij de ontwikkeling van dit type

energieconvorsgesteld ziet zijn voor eon belangrijk d.eel van

metallur-gische aard, De in de col toegepaste materialen moeten aon mechanische-9 electrische-9 thermische- en chemische eisen voldoen. Er zijn inmiddols verschillendo typen brandstofcellcn ontwikkeld elk met eon eigen

toepas-singagebied, Zo hunnen bv. ondorscheiden worden de zuurstof-waterstof 0019 de methanol-zuurstof ccl on de sodium amalgaam-zuurstof ccl. Doze laatsto

16.

bied.t wegens gewichts- en volume eigenschappen goee vooruitzichton voor

e ruimtevaarb. Over de jongsbe vordoringen op

dit geied konden geen

mededelingen worden gedaan

Spergeloidend.e magneten (j3)(14)(1

Do door aflige onderzoekers van het Bell Telephone laboratorium

ontdekte eigensohap van niobium-tin orn b±j eon bepaalde zeer lage

tempera-tuur supergoleid.ond voor oleotrische stroom ta worden, heeft in de j aren

die

sedert dien zijn verlopen in vole lahoratoria eon stormachtige activiteit

ontketend. Dit hoeft ertoe geloid dat thans reeds eon aental materialon

die d.eze eigenschap vertonen, bekond zijn.

De tot nu toe bereikte veldsterkten liggen tussen de 40.000 en

70.000 gausz. De stroomdichtheden liggen in de buurt van

amp/cm2.

Het benodigd verinogen is uitsluitend bosternd voor do koelinstallatio

werkond

met helium en bedraagt ca 10 kilowatt. Figuur 7 goeft eon vergelijkend

beeld van do vormogens nodig voor do opwokking van eon bepaalde magnetische

veldsterkto van supergoloiclendo on gowone electromagneten. Behalve do

energiewinst heeft de supargeleidendo magnoot hot grote voordeel van can

relatief klein volume on gewicht (±. 8). Bij do ontwikkeling van doze

magneten doen zieh can aental interessante on soma onverwachte

technolo-gische problemen voor (13).

In de loop der ontwikkeling is een broed toepassingsgobiod

ontstaan2 voornainelijk door de eigonschappen van de supergeleidendo magneet

betreffende volume, gewicht, energiegebhoefte en hanteerbaarheid (14).

Technische toepassingon vinden we bij hot magnetisch vervormen,

het vorwijderen van magnetisch matoriaal uit erts e.a.

In ontwikkoling

zijn toepassingon in de ruimtevaart2 h.v. afscherniing tegen electrisch

geladen atoomatraling van ruimtevaartuigen of ala magnetische koppoling

van delen van een ruimte station. In raketrnotoren ken can stark

magneet-veld gebruikt worden orn hat uitstromondo gconisoordo gas te sturen2

waar-door verbranding van de straalbuizen voorkomon wordt. Cok is denkbaar het

rogelon van hat vorbrandingsproces indien do thoorien inzake do invloed

van magnetismo op chemische roacties juist blijken te zijn.

Ontwikkeling van kristal masers niet behuip van supergeloidende

magneten biedt interessante perspectioven.

Magneto hydrodynamische voortstuwing en -onergieopwekking konien

in een ander licht to steen omdat do nodige magnetische velden op

200

u) V)

o

o

_-

_-o

340

_u-

C-) a)

c2

o

I0

Present

-2Tonlron

-"

Electro-magnet

-..---Alnico Permanent Magnet

Copper

Solenoid

Cuøv 5II2

I0

lOO

(000

Total Power (kilowatts)

Figuur 7

Geschatte energiebehoefte

van normale en supergeleidende maeten met hoge

veldsterkte

(ontleend aan ref. 13)

:-Possible

M.I.T Goal

Present Maximum

Superconducting

Steady Field

Magnet

Figuur 8

Supergeleidende maieet met een veldsterkte van 58.000 gauss

(ontleend. aan ref. 13)

Ook voor do ontwikkeling van cryogeno Leclinieken zeif is in de

magneet can belangrijk hulpmiddel govonden, Met behulp hiermede zijn tern

-6°

peraturen van 10

K opgowekt.

In do kernonergiewerelci. ugt eveneens con rijk

toepassings-gebied (fusie reactor).

Een interessante toepassingsmogelijkheid worclt nog geboden voor

de opwekking van zoor sterke inductiestromen. Deze rnogolijkheid berust op

hot fait da.t de overgang van suporgoleiding naar normale geleiding bij een

bopaalde kritische tomperatuur plaats vindt. In een zoor korte tijd

(mliii-secondon) verdwijnt dus hot starke magnetische void waardoor een

zeif-inductio van honderdon kilovolts wordt opgewekt.

De kostprijs van doze magneten waarvoor zieh in de Ver. Staten

in snel tempo een markt ontwikkelt9 is nog hoog.

Ter iilustratie

een spool geschikt voor opwekking van 50.000 gausz

(afmetingen 10 cm diem.

bij 21 cm lengte) kost 8400 dollar. Hlerbij komen nag de kosten van hat

dewar vat9 de helium do voodingsappaThtuur en gauszmeter die tot aal ca

6000 dollar bedragen. De prijzen varieren echter stork met magnetisch

vermogen en afinetingen (15).

Zoetwaterbereiding uit zeewater (16)

Door Westinghouse wordt een nieuwe techniek ontwikkeld voor de

boreiding van zoetwator uit zeowater, die near word.t vorwacht de kosten op

minder dan

én dollar por duizend gallon zal brengen. Do methode die wordt

aengeduid met de naam: d.unne-film damp compressie9 is eon destillatie, die

crop gericht is de fabricagekosten van het verdampend opperviak en de

warmte investering za laag mogelijk te houden.

Als verdamperlichaam

fungeert can zig-zag gevouwen plaat ca 0.75 mn dik en vervaardigd van

normaal koud gewaist staal of aluminium. De werktemperatuur wordt laag

gehoudon nl. ca 45

O

_{toneinde de corrosie door hot warme zeowater te}

beporken. Het drukvorschii over hat oppervlak is za laag gekozen (ca 0,01

kg/cm2)

dat de storkte van de constructie slechts goring behoeft te zijn,

waarmede dus bereikt is eon good.kope constructie van eenvoud.ig materiaal en

geringe afmetingen heLgeen de wammteoverdrachtseigenschappen ten goede kamt.

Met gefiltreerde, gechlaorde, ontluchto on verwarade zeewator

wordt op

n zijde van de pleat gesproeid. waar hat verdampt. De compressor

zuigt de damp af on comprimeert hat in de ruimte aen de andere zijde.

Hier-door condenseert hot zoote water. De waterfilm die zich aarì beide zijden op

hot plaatlichaam vorort is zeer dun (ca. 09075 mm) waardoor een gaode

18.

1-k- °C is voldoende voor de verdamping. Dit hetekent dat het

compressor-verrnogen laag ken zijn en dus oak de energiekosten. Ongeveer de helft van

het ingebrachte zeewater verdampt, de rest vloeit af en wordt door een

pomp via een warmtewisselaar afgevoerd.

In het laboratorium werd een "full scale" opstelling in

gereed-held. gebracht voor exeriinenteel onderzoek. Een bijbehorende tank bevatte

meer dan 100.000 L zeewater. Fig.

9

geeft een schematisch beeld van

de instailatie.

Snelclraaiende centrifugaal compressoren

Door het laboratorium voor ontwikkeling van apparatuur met hoog

prestatievermogen wordt gewerkt aan zeer enel roterende compressoren en de

aandrijving daarvan. Dit werk wordt voor een belangrijk dccl verricht ten

behoeve van de ruimtevaart en militaire projecten. Gedetailleerde

gevens

konden daarom niet ter beschikking worden gesteld.

Met de centrfugaal compressor9 die bij meer dan 100.000

omwen-telingen per minuut onderkritisch draait, werden per trap drukverhoud.ingen

van 2

3

bereikt. De rotor is of precisie gietwerk of gesmeed.. De

compres-sor, die zeer klein en licht is, wordt aengedreven door een direct

gekoppel-de hoogfrequent electromotor (1600 periogekoppel-den) met afmetingon: lengte 100 mm,

diameter 100 mm. Het ontwikkelde verniogen is

5

PK, De lagering geschiedt

met kogellagers Proeven mat glijdlagers gesmeerd. door eon combinatie van

cile en lucht zijn in gang. Deze sneiroterende motor geeft evenwel nog wat

moeilijkhe den.

Voor toepa.ssing van kleine lichte snelroterend.e werktuigen zag

men een goede markt o.a. in huishoudelijke apparaten.

Men achtte de bedrijfszekerheid van snellopende hulpwerktuigen

aengedreven door hoogfrequente motoren thans ruimschoois voldoende voor

toepassing aan board. van schepen en voorspelde dat daze techniek, die

voor-naineiijk door de eisen die de ru.imtevaart en iuchtvaart stelt werd

ontwik-keld, ook in de scheepvaart eon toepassingegebied zal vinden. Kleine,

lichte voortstuwingsinstallaties met eon grate vermogensdichtheid zijn

DEAERATOR

4BRINE

Schema van een installatie voor de bereiding van zoetwater uit zeewater (ontleend aan ref. 16)

FIRED

HEATER

SEA WATER

BRINE HEAT

EXCHANGER

MOTOR

BRINE PUMP

-J-- PI.67 NIA

EA WATE R SPRAY

L

FRESH WATER

HEAT

EXCHANGER

.-:.79 PSIA

EVA PO$tATI NG SIDE EVAPORATING

FILM

CONDENSING FILM CONDENSING SIDE

FRESH WATE R PUMP

19.

Westinghouse Steam Division

Datum: 20 mei 1963.

Plaats Philadelphia, (Pa)

Gesproken met: Mr.J.W

Snijder

- Resident Representative

Mr,H.VQ. Semar

- Head of Department of Marine Engineering

Mr,P.A. Berman

- Ga.sturbine department

Mr0R.L. Colt

- Engineering department of heat transfer

divi cian

0nderwerpen

Stooniturbines

Tandwielreductiokasten

Gasturbines

Stooniturbines

De ontwikkeling van de stoomturhine is voornamelijk gericht

op verfijning van details die kostenbeperkend werken.

Als econornische grens van de stooriicondities voor

scheepsvoort-stuwingsinstallaties wordt beschouwd: loco °F en 800 lbs per sq.inch

(540 °C en 56 kg/cm2), De grootste vermogens die tot nu toe voor

koopvaar-dijschepon geleverd zijn liggen in de grootte orde van 22.000 APK,

Omvengri.jke opdrnchten voor de houw van turbines voor nucleaire

onderzeeboten zijn ander hand.en. Gegevens on bijzonderheden van dezo

instal-laties bleken niet beschikba.ar,

Tandwieireductiekasten (17)(18)

Over do ontwikkeling van tandwielreductiekasten geschikt voor

transinissie van grate vermogens, in opdracht van de Navy, kan weinig worden

me dege decid.

De vraagstukken die zieh hierbij voordoen zijn o.a. de

nauwkeu-rige bewerking ven de zecr harde materialen in airconditionod. ruimten en het

vorschijnsel van thermische instabilitcit. Dit verschijnsel leidt snel

(ca 6 uur vollast) tot tandbreuk. De oorzaak is gelegen in de

omstandigheid

dat de onvermijdelijke kleine afwijkingen van hot ideale draagbecld t.g.v.

bewerkings- en montagofouton versohil in warrateontwikkeling in de

wielheif-ten teweegbrengen. Hierdoor treden temperatuurverschiilen op dio

vormver-anderingen tengevolgo hobben, waardoor hot draagbeeld ongunstig beinvloed

wordi. Een sterker verschil in warmteontwikkeling en dus groter

tempera-tuurverschil is hiervan eon gevolg.

Hot verschijnsel heeft eon curnulatiof karakter. Hot rondsel

per tijdeenheid grater is m.a.w. hei vermogen per tand groter is, dus ook de wa.rmteontwikkeling. Bovonclion is de wa.rmteafvoer van hat wiol door de vorm en a1netingen ginstiger.

Na intensief laboratoriunionderzoek zijn middelen gevonden orn

aan dit cuvel hei hoofd. te 1oioden.

Voor zwaar belasto overbrongingon 1lijki plaatselijkc koeling vold.oendo te zijn orn de temporatuur in de hand te houden. Zoor zwaar

belasto overbrengingen eisen echter cen dusdanige vormgeving en bewerking van de tandprofielen dat hot vermogenoverlies en dus de warmteontwikkeling za gering mogelijk is.

A.S.M.E. paper No. 59-A-118(17) geeft een interessante beschrij-ving ven hei Probleern, do experimenten en dc oplossing.

Ref. (18) geeft eon boeld van do opstelling en montage. volgorde van een Westinghouse voortstuwingseenheid (turbine - condensar - iandwiel-kast - stuwbiok) in hei schip met de scheepafimdatic.

Gasturbinos (19)

De ontwikkeling van de gasturbine wordi nag niet voldoonde gevorderd geacht orn deze een econornisch verantwoorde propositie te doen zijn voor de voortstuwing van een koopvaardijschip.

Een interessante mogelijkhoid voor toepassing ven d.c beschik-'care gasiurbine aan boord van schepen wordt ge'oodon in do cornbinatie met eon stoorninstallaiie. Door Westinghouse is een oniwerp gemaakt voor een asvermogon van 22.000 PH (fig. io). Hiervan leven de gasturbino 15.000 PK en do stoomiurbine de resterende 7000 PH. Do installatie bestaat uit een éénassige gastur'oine waarven de uitlaatgassen door eon niet gesiookte stoornketol worden geleid orn claarna via een ketelvoedingwatervoorwarmer in de schoorsteen te verdwijnen. Dc in de uitlaatgassenketel goproduceerde

stoorn wordt geleid. naar eon nassige stoomiurbine die met de ga.sturbine

aan eon tandwielkast is gekoppoid. De gastur'oine die geschikt is voor hot gebruik van residuale brandstof heeft eon gasintredeternperatuur van 760 °C bij 500% luchtovermant de uittredetemperatuur is 418 °C. De uitlaatga.sson-ketel lavori stoom van 17,5 kg/cm2 en 330 °c. De hoeveelheid is voldoende voor 7000 PH voortstuwingstur'oine en voor opwekking van hei hulpvermogen voor schip en machine.

Een hulpketel leven stoorn voor hei starten aen d.c stoomiurbine en kan ingeval d.c gasturbine uitvalt, voldoonde vermogon levaron voor

(D pi BOILER FEED PUMP L 1400 F

GAS TURBINE CYCLE STEAM CYCLE BURNER

CONDENSER STEAM TURBIN i ! IN HG CONDENSATE PUMP CO MPR ES SOR 14 7 PSIA

80 F

REDUCTION GEAR 240 F DE AE RAT ING

r----o o pi c+(J)

wo

'.---.-, FEED HEATER W(D -.' ç+ (V

op,1

ÇD (D (D c-f O

(DHO

f

-(D "---_----.J

çi3Oi

:: _pi

'---i

WASTE HEAT (V

-BOILER

pip O

'---.---S' 'S.---- '---S.-147 PSIA 370 F IO PSIG j'---- S - '---5-___5 s.--(D

geschiodt door middol van eon vorstoibare schroef.

Vergelijking met do stoomturbineinstallatie laat aflige

duide-lijke voordelen zion0 Gricht en volume zijn aanzienlijk kleiner (30-40%).

Het brandstofver'oruik is vergelijkbaar met dot van aen moderne

stoominstal-lotie (ca 220 gr/APKh).

De regoling en 'oeveiligingen zijn zoer eenvouclig oraclat geen

'oranders bij of afgezet bohoevon te worden en geen gevaal' 'oöstaa.t voor de

ketel bij droogstoken.

Vergelijking mot do gasturbine toont aan dat hot rondement

vergelijkbaar is met dat van een gasturbine uitgerust met regone:ator,

tus-senkooling en herverhitting0

Doze complicatios zijn voor scheepsbedrijf bezwaarlijk wegens

de gecompliceerde regeling en de geringere manoeuvreerbaarhoid. Bovendien

is eon dorgelijke installatie nog 10-15% zwaarder. Door Westinghouse

wordei

vier van doze eenheden gebouwd. De installatie bent zich zoer good voor

afstcnd'oediening en centrale controle,

De regeling is zeer oenvcudi

wegens

de grete mate van zeifregoling. Meer gedetailloordo gegevons zijn vermeld

in ref. 19.

Inzake de ontwikkeling van de gasturbine ken woinig worden

medegedeeld. omdat dit work geschiedt in opdra.cht van de Navy0

Stoornoon dens ors

In opdracht van dc marine wordt door de Heat-transfer division

van hot Engineering department een onderzoek verricht

inzake

drappelsatic in stoonicondensors. Aonvankelijk word getracht doze vorm van

conden-satie to realiseren door hot aanbrengen van eon teflon bekloding op de

pijpon. Doze laag dient echter zeer dun te zijn omdat de warmtoweerstand

bij te grete d.ikte van ile laag hot effect van de druppeleondensatio te

doct. Het project is opgogeven. Meer perspectief wordt geboden door

pijp-materiaben die van nature d.rappelcondensatie voroorzaken. Thans wordt

go-experimenteerd met titean. Dit is woliswaar seer dui

mear cok zeer stork.

De wcnddikte kan daardoor kleiner gekozen worden dan bij toepassing van dc

gebruikelijke materiaben waardoor eon dubbel gunstig effect op do

warmt--ovordracht verkregen wordi.

Gegevens kond.en nog niet worden verstrekt. Tezijnertid. zrll

22.

Society of Naval Architects and. Marine Engineers (SNME) Datum: 21 mel 1963.

Plaats: New York

G-esproken met: W.1T. Launders capt.ret.IJ.S.Navy - secretary

M.H. Gluntz capt.ret.U.S.Navy - technical administrator Ond.erwerpen: organisatie en activiteiten (20)(21)

In eon interessant gesprek werd een uitoonzetting gegeven van de organisatie on werkwijzo van de Society.

De SNME is organisatie van redors, scheepsbouwers en

specia-listen op scheepvaartgebied, die zich ten dod stelt de ontwikkeling von de scheepvaart te 'oevorderen, door op initia'tiaf van de loden ontwikkelings-projecten te entaineren en te bekostigen. De financiele middelen worden ver-kregen door subsidies van de leden Overheidsstoun wordt niet genoten.

Do organisatie wordt geleid. door een bestuur (Steering Committee) dat door twee doskimdige ledon in hot bestuur van elk der research commit-tees vertegenwoordigd is Doze research committees zijn: Hydrodynamics-, Hullstructure-, Ship's machinery- en Ship technical operation committee. Onder biding van doze committees zijrì eon aantal panels en taskgroups op het betreffende gebied werkzaam.

Eon -ta.skgroup is eon werkgroep met eon zeor bepaalde opdracht voortkomend uit het onderzoek iran de panel. Elk jaar verschijnt de

"Directory" waarin de namen van de loden van bestuur, cor"aittees, panels en taskgroups zijn vermeld (20), Hioruit ken tovons een indruk verkregen worden van de in behandeling zijnde onderwerpon.

De resultaten van de onderzoekingen worden gepubliceerd in de Journal of Ship Research.

Tijdens het bezoek werd een panel vergadering die het rapport "Recommended. Practices for Preparing Marine Steam Power Plant Heat Balances" (21) behandelcle, bijgewoond. Hierbij werd gelegenheid geboden een korte

uiteenzetting t geven van de organisatie en activiteiten van het

United States Lines Company

Datums 21 mci 1963.

Plaats: New York, N.Y.

Gesproken met: Mr.N. Bachko, Manager teolinical services.

In de namidiag werd eon bezoek gebracht aan

én der grootate

Amerikaanse rederijen5 de United States Lines Company.

Door deze rederij wordt in opdracht van de MRAD cen praktisch

experiment verricht mat can 600 kW Solai' Aircraft gasturbine als

haven-aggregaat, waarvan sprake was in het verslag van hat bezoek aan de MARAD.

Nadat zich in hat begin enige moeilijkheden met do compressor voordeden,

is de -tedhnisohe dienst von de rederij tharis zeer tevreden over de tot nu

toe bereikte resultaten.

Het aggregact dat volled.ig geautomatiseerd is heeft can

brand-stofverbruik van 0,6 - 07 lbs/PKh (270 - 315 gr/PK uur). Als bezwaar worcit

gevoeld de noodzaak van aparte brandstof.

De ervaringen die daze rederij met de machineinstallatie van

hot gasturbineschip de John Sergent heeft opgodaan, worden gunstig genoernd.

Emstige moeilijkheden werden ondervonden met de versteibare schroef,

hei-geen toegeschreven wordt aan de omstandigheid dat doze schroef ontworpen en

gomaakt werd door eon onderneraing die niet over voldoen "know how" beschil:te,

hetgeen een gevolg is van politieke invloeden bij de keuze van de

leyeran-ciers, Overigens wordt het gehele John Sergent project beschouwd als eon

volkomen onjuiste wijze orn can nieuw type voortstuwingsmachine op zijn

merites te beoord.elen. Schip en machine eisen aanpassing voor bet verkrijgen

van optimaal econoniisch effect. Het schip is opgelegd omdat het te klein

en te langzaam is.

Betreffende de toepassing van automatisering aan boord. van

schepen merkte de heer Bachko op dat de belangstelling van de Amerikaansa

reders stark gorernd wordt door de scherpe belangentegenstellingen tussen

24.

The Cooper-Bessemer Corporation Datum 22 mci 1963.

Plaats New York, N.Y.

Gesproken mete Mr.Ch.G. Cooper, vice president en international director. Onderwerp: Gasturbinevoortstuwing.

Hat productieprograrnma van het Cooper-Bessemer concern omvat tweetakt gasmotor compressoron von 265 PK tot 5500 PK, dieselmotor-compres-sor sets van loo PN tot 1600 PN; zuigeroompressoren van 220 PK tot 20.000 Pl<, grote centrifugaal compressoron; gas-, diesel-, dual fuel- on tri-fuel

o

viertakt motoren tot 5450 Ph; exparisie koelmachinos tot -250 C

luchtvaart-type ga.sturbines tot 15.000 PN on electronische regelapparatuur.

Gasturbinevoorts tuwin

Sprekende over gasturbinevoortstuwing voor koopvaard.ijschepon geeft de hear Cooper als zijn mening te kennen, dat de ontwikkeling van gasturbines gesckikt voor gebruik van residuale brandstof voor do meri-kaanse koopvaardij onjuist is. Veeleer dient gestreefd te worden naar lage

investerings-, onderhouds- en bemanningskostan. Hat brandstofvor1nñk van

een middelgroot Amerikaans vrachtschip bedraagt slechts 10% van d.c totale exploit atiekosten.

Een voortstuwingsinstallatie bestaando uit snel uitwisselbare componenten met hoge bedrijfszekerheid binnen een economisch verantwoorde levensduur, acht de hear Cooper hat macst efficiente. Als een zodanige installatie wordt voorgestald de luchtvaartgasturbine zoals omschroven in hat verslag van hat bezoek ann d.c MLRAD. Deze machines zijn reeds met groot succes toegepast in vele lanclinstallaties voor opwekking van electrische energie en als pijpleiding boosters. Combinatie met can stoonicyclus heeft tot rendcnientswinsten van 25% goleid.

TEXACO Research Center (21) Datum: 23 mel 1963.

Plaats: Beacon, N.Y.

Oesproken met: Mr.R.K, Gould, manager assistant Mr.E.W. Cole2 technologist

Mr,V.A.Mc,Ïiiil1am manager technical service.

Onderwerp: Laboratorium faciliteiten.

Het Laboratorium (229

De laboratoria van het TEXACO Research Center maken deel uit van het Research en Technical Department dat eveneens is gevestigd in Beacon (ca loo IOVI ten Noorden van New York city).

In hei research centrum wordt zowel fundarnenteel onderzoek als trouble shooting gedaan. Tevens worden nieuwe producten en productiemeihoden ontwikkeld. De lahoratoria zijn zeer modern ingericht en beschikken over een uitstekende outillage. Het stralingslaboratorium b.v. 'oeschikt over

60

Co gamma bron met een sterkte van 30.000 curie0 Dit is op de Co bren van de AEC na de sterkste in de Verenigde Staten. Tevens zijn opgesteld een 8.000.000 volt lineaire electronen versneller en een 3,0000000 volt Van de Graaff generator veer neutronen bestraling. Deze apparatuur wordi gebruikt veer onderzoek van het effect van ioniserende straling op hei gecirag van smeermiddelen en chemische reacties.

Een geheel automatisch werkende emissie spectograaf geeft in

een onwaarschijnlik korte tijd een chemische analyse van een elle of vet

monster.

Een electronenmicroscoop (17.000 x) is in het gebruik veer het enderzoek van vetten alsmede additives, verontreinigingen en vrije

koolatof-verdeling in smeerolin.

Veel research wordi verricht op hei terroin van de straalmotor-brandstoffen. Hiertoe is de beschikking ever een preefopstelling, met behuip waarvan de bedrijfscondities van verbrandingskamers zowel voor

vliegtuig-motoren als veer tractievliegtuig-motoren kunnen worden gesimuleerd. Er kan

gexperi-mented worden met drukken tot 20 kg/orn2 en luchttemperaturen tot 760 °C. Eon grete compresser en luchtverhittingsinstallatie is hiertoe opgesteld.

Overigens beschikt hot laboratorium over de nodige proefmoteren en opstellingen veer chemisch onderzoek.

De biding van hei centrum beschikt voor de besluitvoi'ming over een afdeling veer economische evaluatie van de research projecten. In deze afdeling is eon mathematische groep opgenomen die de beschikking heeft ever

The Perolin Company Inc.

Datunii 24 mci 1963.

Plaats New York, NY.

Gesproken met Mr.J.F. Scott - vice president.

Onderwerp Bestiijding van corrosie en vervuiling in gasturbinos bij gebruik van residuale brandstoffen. (23)(24)

Door The Perolin Company Inc. wordt ter 1oestrijding van corro-sie en vervuiling in gasturbines bij gebruik van residuale brandstoffen een additive op de markt gebracht van hat silicon type, waarvan gesteld. wordt d.at het volled.ig in de brandstof oplost, asvrij is en niet uitzakt.

(23). Ben brandstofbehandelingsinstallatio is overhodig. Voldoende nienging

treedt op tijdens het vullen van de tank wanneer hierin tevoren cia

benod.ig-de hoeveelheid. additive is ingebracht. Met product dat benod.ig-de hanbenod.ig-delsnaan' perolin Fuel Oil Treatment No, 602-Gt draagt, wordt gepropageerd als een

afdoende oplossing van het asprobleern in gasturbines werkend. met gastempera-o

turen tot 680 C.

Bij hogere temperaturen is te rekenen met de omstandigheid dat de stof enige vluchtige bestanddelen bevat.

Toepassing in dieselmotoren en stooniketels heeft tot opmorke-lijke successen geleid. B±j de cerate ter voorkoming van uitlaatpoort- en

verstuiver vervuiling, Mj de laatste ter voorkoming van

oververhitterver-viii lin g.

Er bestaat bij do ontwikkeling een nauwe samenwerking met a.B.C. en Sulzer in Zwitserland. en De Laval in Zweden.

Mot een 1800 KW gasturbine werd can uitgebreid research pro-gramma uitgevoerd, waarbij verachillende additives werden toegepast, waar-onder ook het Perolin product. Do resultaten werden samengevat in can ge-nieenschappelijke bijdrage van B.B.C., Escher Wyss en Sulzer aan het Vijfd.e Wereld Petroleum Congres

1959 (24).

Uit dit experiment is gebleken dat het product goede resultaten geeft tot can ga.sintrcdetemperatuur van 650 0C en bevredigende resultaten bij cen gasintredetemperatuur van 680 °C. Bij deze laatste temperatuur nicest de turbine van tijd tot tijd gereinigd worden, hetgeen evenwel zeer eenvoudig door waterinjecties.1 dus zonder demontage, gedaan ken worden, Een bezwaar van silicone compound additives voor toe-passing op rote schaal is da pris.

John J0Mc0 Mullern Associates Inc0

Naval Architects and Marine

igineers

Datiim

24 niai 1963e

Plaats

Nen York9 N.Y.

Gesproken nieto Dr.J.J.M0, Mullem - president

Onderworp

Scheepsvoortstuwing door midd31 van luchtvaartgasturbines.

Voornamelijk in opdracht van de reders wordt door

dit

ingenicurs-bureau9 dat leid.ing gevend. is in de

iierikaanse scheepvaartworeld, veci

ontwikkelingswerk gedaan.

Scheepsvoortstuwin

door middol van luchtvaartasturbinos

Een groot project dat juist gereed kwani in sanienwerking

niet de

red.erij Ishrandtsen en Co. betreft de ontwikkeling

van can

scheepsvoort-stuwingsinstallatic uitgerust niet Pratt and Wittney luchtvaartgasturbines

in opdracht van de MAHAl), Hicrever werd. bij het versiag van hot bezoek aan

de MAPLAD uitvoerig bericht.

De heer Mc, Mullem is een groot voorstander van doze techniek,

omd.a.t dit type voorts-Luwingsinstallatie zeer bedrijfszeker ±5

weinig

ondor-houd vergt en gernakkelijk te automatiseren en op afstond te bedienen

is.

Hat brandstofverbruik is te vergelijken niet dat van eon stooniturbine

instal-latie. De ongeschiktheid veer toepassing van zware brandstoffen wordt niet

als een enastig bezwaar erkond

omdat gesteld word.t dat er cen overschot

aan d.estiilaat brandstoff'en bcstaat en hot prijsverschil dus

kunstmatig is.

Daar dit gemakkelijk kan vereinderen, worden de ontwikkelingskosten verband

houdende met de toepassing van zware brandstoffen, onverantwoord goacht.

In verband niet dc hogere onderhoud.skosten door vervuuling en corrosie word.t

zeifs voor stoomketels het gebruik van rosidualo olio niet economisch

ver-antwo ord ge acht.

Als de technisch- on economisch nicest geschikte oplossing van

het onikeervraagstuk wordt d.c electrische overbrenging beschouwd. en wel orn

de volgende red.eneng

lo. De investeringskosten zijn gelijk aan die van can tandvïielka.st en een

omkeerbare schroef'.

2o. De raenocuvreerbaarheid is seer goad o.a. omd.at onder alle condities het

maximale askoppel beschikbaar is.

3e. Grete bedrijfszekerheid on vieinig ondorhoud

28.

Hot geringe rendenientsverlies t.g.v. ijzor en koperverliezon

wordt vorwaarloosbaar geacht (ten hoogste

acer d.an oen

tondwielkast),

De verstolbaro schroof biodt nadelen waarvan als de voornaaniste

beschouwd worden:

lo. In de V.3. bestaat goon onkele ervaring met schrooven voor groot

verrnogen.

2o

De voorts-tuwer kost ca 5 x zoveel als een vasto schroef

30. Kwetsbaarheid

4o. Het "windailling" effect.

Cok do omkeerliare tur1ino of tandwiolkast konden geen genade

vinden bij de heer McMullem.

Gevraagd naar zijn mening inzake het nicest economische zeegeande

vaartuig gaf de hoer Mc.Mullem als zijn mening te kennen dat bij do huidige

economic het opperviaktoschip met een dienstsnelheid van ca 20 knoop en

voorzien van "quick cargo handling equipment" het meest concurrerend is.

Noch voor d

ondorwatorachepon, noch voor do zeegaande lichtors.

noch voor snelvarende opperviakteschopen, word in do na1oije tookomst cen

kans op oconomisch succos aanwozig geacht. Doze meningon dienen uiteraard

boschouwd te worden in het licht van de huidige situotic in de Amerikaanse

koopvaardij.

Gibbs & Ccx, Naval Architects and. Marino Engineers.

Datums 24 niai 1963.

Plaats New York, NY.

Gesproken mete Mr,EeE.M0 Loish9 vice president Mr.W.0 Ba.cbnian, chief engineer

Onderwerp Automatisoring on sociale problemen in do erikaanse Scheepvaart.

Door dit ingenioursbureau werd ton tijde van hot bezoek geon ontwikkelingswerk in eigen boheor verricht.

In do discussie over do autoriatisering werd. als mening to kennen gegeven dat hiorvoor door de Arnerikaanse redors weinig belangstel-ling zal worden getoond, onidot do bomsnningsstorkte va.stgolegd is in over-eenkomston met de warknomorsorganisatios, dio eon zodanigo starre houding aannemen dat reeds iiu een aanzienlijko achtorstand. bestaat in de aanpassing van de bemanning aen do aen boord toegopaste tecbnioken.

Zonder automatisering zou de bemanningssterkte reeds vorminderd kunnen worden.

Ter illustratie van gebeurtonisson waartoc de verhouding tusson werkgevers en werknomors in de schoopvaartindustrie ken leiden, werden cen aental voorvallen verteld, waarvan de nicest recente de gebeurtenissen met het n.s. Savannah waren,

Verwacht wont dot in doze toostand slechts door interventie

van de rochtorlijke macht veraridoring te brengen is. In de landindustrie is dit reeds enige malen go'oleken, terwijl in de spoorwegbednijven eon struven gaande is naar eon geforceerde oplossing vari hot stokerprobleeni,