Beschrijving van inhoud kennisbank ShipProp

(1)

Technische Universiteit Delft

Faculteit der Werktuigbouwkunde en Maritieme Techniek

Vakgroep Maritieme Techniek

Sectie OEMO/Maritieme Werktuigbouwkunde

ShipProP

(Ship Propulsion Program)

Beschrijving van inhoud kennisbank ShipProP

S.F. Sipkema

St.nr. 764430

Rapport fir. OEMO 95/19

31 augustus 1995

Rapport nr oemo 95/19

(2)

Rapport rfr oemo 95/19

Inhoudsopgave

AK,

'TU Delft ShipProP

4. Hoofdstructuur systeem

_23.

Literatuurlijst

₂₅

1. Inleiding

1

2. Inhoud kennisbank ShipProP

2

2.1 Indeling van parameters en relaties binnen ShipProP ₂ 2.2 Relaties (met eventuele constraints) en parameters in classes 3

2.2.1 Inhoud van class schip

2.2.2 Inhoud van class schroef ₄

2.2.3 Inhoud van class Weerstandberekening Holtrop!

2.2.4 Inhoud van class Ryenolds corr. K_T K 10,

2.2.5 Inhoud van class b_prop 11

2.2.6 Inhoud van class Trailendeschroef 13

2.2.7 Inhoud van class motor ₁₄

2.2.8 Inhoud van class def. motorbedrijfsveld 15

2.2.9 Inhoud van class brandstof-smeerolie verbruik ₁₆

2.2.10 Inhoud van class algemeen 16

2.2.11 Inhoud van class transmissie 17

2.2.12 Inhoud van class missies 18

2.2.13 Inhoud van class hulpwerktuigen 118

2.2.14 Inhoud van class economische aspecteit 19

3.. Beschrijving aanpassin'g externe programma's

₇₀

3.1 Holtrop en Mennen weerstandsberekenings programma en B-prop schroef

optimalisering

20

3.2 EPI en EPO Holtrop en Mefumerh ₂₀

3.3 EPI en EPO B-prop ₂₂

3

(3)

1. Inleiding

Ten behoeve van de onderhoudbaarheid van het kennissysteem wordt in dit verslag

een overzicht gegeven van het kennissysteem.

Hoofdstuk 2 bevat een overzicht van alle parameters, relaties en constraints opgenomen in de

kennisbank.

In hoofdstuk 3 is een beschrijving gegeven van de aanpassingen en de gebruikswijze binnen QUAESTOR van de externe programma's, opgenomen in het kennissysteem.

In het laatste hoofdstuk is een overzicht gegeven van de hoofdstructuur van ShipProP Rapport nr oemo 95/19

(4)

2.

_{Inhoud kennisbank ShipProP}

In dit hoofdsuk wordt een overzicht gegeven van de classes, parameters _{en relaties zoals die in}

de kennisbank zijn opnomen.

2.1 Indeling van parameters en relaties binnen ShipProP

Binnen QUAESTOR is de mogelijkheid gegeven relaties en parameters in te delen in classes

[Sipkema, 95A]. Voor ShipProP zijn classes als volgt ingedeeld

schip schroef weerstand holtrop Reynolds corr. K_T K_Q b_prop Trailendeschroef motor def motorbedrijfsveld brandstof-smeerolie verbruik algemeen transmissie Emissies Hulpwerktuigen Economische aspecten

In deze classes zijn relaties en parameters ondergebracht die betrekking hebben op de

class-naam en daardoor dus eenvoudig en snel te benaderen zijn. Zoekt

_{men bijvoorbeeld de}

diameter van de schroef,, dan is deze parameter te vinden in class schroef.

TU Delft ShipProP

(5)

2.2 Relaties en parameters in classes.

In deze paragraaf zal een overzicht worden gegeven van de relaties met de eventuele

con-straints die gekoppeld zijn aan relaties en parameters.

2.2.1 Inhoud van class schip

De class schip bevat de volgende parameters en relaties. In QUAESTOR is het mogelijk voor invoerparameters een "pick list" te maken waaruit de gebruiker een waarde kan selecteren (zie

bijvoorbeeld parameter DT_R)

Parameters:

etaTot etaH eta _R R_ontwerp

vs

T dienst

DT R

1 <EQ> geen diensttoeslag indien toeslag betrokken op vermogen

1.1 <EQ> minimale diensttoeslag 1.15 <EQ> medium diensttoeslag

1.2 <EQ> maximale diensttoeslag

Relaties:

etaTot=etaH*etaBt eta s*eta twk etaD=etaHt eta 0*eta

et aH=(1-0/(1 -w) T_dienst=R_ontwerp*1000*DT_R/(1-t) R_ontwerp=SPLINT(1,1,2,v_s) Totale voortstuwingsrendement Hull rendement Overgangscoefficient Zoggetal Scheepsweerstand in ontwerpconditie Scheepssnelheid Stuwkracht in dienstconditie

Diensttoeslag betrokken op de weerstand

v_s R_ontwerp

[Kn] [KN]

\SPLINTI\0,2 ( zelfte definieren curve )

Totale voortstuwingsrendement R voortstuwingsrendement

Hull rend ement

Scheepsstuwkracht in dienstconditie Handmatige invoer weerstandscurve

Let

ft

Rapport nr onto 95/19

(6)

2.2.2 Inhoud van class schroef

De class schroef bevat de volgende parameters en relatfes.

Parameters:

K T

Stuwkrachtcoefficient K_Q Koppelcefficient

T_schroef Stuw1cracht per schroef Snelheidsgraad

P D

Vermogen geleverd aan de schroef

M D

Aandrijvende moment schroef

Koppel schroef 0 N_schroef Schroeftoerental

eta VerstSchr Rendement verstelbare schroef tov B-serie

1 <EQ> als vaste schroef

0.95 <EQ> voor verstelbare schroef

eta_O Openwater schroefrendement

D schroef

Diameter van de schroef

Pip

Spoed/Diameterverhouding

EAR Bladoppervlalcverhouding schroef

zb _{Aantal schroefbladen}

h_as Afstand schroef as wateroppervlak v_a Intredesnelheid schroef

Volgstroomgetal

,kcor Correctiefactor voor schip van Kellercor,

0 <EQ> voor snelle dubbelschroefschepen

0.1 <EQ> voor overige dubbelschroefsschepen 0.2 <EQ> voor enkelschroefsschepen

zp _{aantal schroeven}

zp_nb aantalschroeven niet in bed'rijf

MethodeSchroefberekening methode van optoma. B-propen en Q-prop

I<EQ> schroefoptimalisering D bij gegeven ns en T 2<EQ> schroefoptimalisering ns bij gegeven D en T 3<EQ> schroefoptimalisering D bij gegeven ns en P_D 4<EQ> schroefberekeningen in Quaestor "off-design'''

Relaties:

eta_ 0=K_ T*J/(K Q*2*pi) _{Berekening openwaterrendement schroef}

T_schroef=(T_dienst+Tts)/(zp-zpith)

_{Berekening stuwkracht per schroef in dienst}

conditie

Rapport nr oemer95/1311 Aft,

TU Delft ShipProFt

(7)

Rapport nr oemo95719 P_D=2*pi*M_D*N1schroeU(eta_VerstSchr*1000*60) M_D=Q_O/eta_R K_T=T_schroef/(rho*(N_schroef/60)^2*D_schroef^4) K_Q=Q_0/(rho*(N_schroeU60)^2*D_schroeN) v a=(1-w)*v_s*0.5128 E-AR=((1.3+0.3*zb)*T_dienst/((P_0+(rho N_schroefr-(v_a*60)/(PD_schroef) K_Q=POL(2,J,PID,EAR,zb)+DELTA_K Q The Wageningen B-Screw serie (1975)

0.00880496

-0.204554

0.166351 0.158114

-0.147581

0.481497 0.415437 0.0144043 0.0530054 0.0143481 0.0606826

-0.0125894

0.0109689

0.133698

0.00638407 0.0013272 0.168496 0.0507214 0.0854559 0.0504475 0.010465 0.0064827 0.0084173 0.0168424 0.001023 0.0317791

0.018604

0.004108 0.0006068

-0.0049819

0.0025983 0.0005605 0.0016365 0 2 1 0 0 2 1 a. 2

a

0. 2 3 1 Op 1 1 1 2' 3 1. 0 0 Po Op 1. 3 6 to 0 3 3 3' 3 2 0 104;

TU Delft

Ship ProP

Berekening geleverd vermogen aan de schroef Perekening schroefkoppel van openwater naar'

Achterschip

Berekening stuwIcrachtcoefficient Berekening koppelcoefficient Berekening intredesnelheid schroef

has

v)*D schroer2))+kcor

Berekening bladoppervIalcverhouding Berekening snelheidsgraad

Berekening koppelcoefficient mbv polynomeff

5' EAR

a

TOL21/2p 0 op "Poi 1 ,0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 o 1 2 2, 2' i0i 1 1. 1 1 2' 1 2 1 0, 2 2 2 2 2 Constant

_PP

1-11 J [-] L-1 t-1 0 1 ₀ ₀ 1 0 2 0 0 1 0 2 0 1 0 0 0 ₀ 0 0 6 0 0 0 0 2 0 2 6 2 6 0 0 3 ₀ 0 ₁ 0 0 0 0 0 0 2 0

(8)

K_T=POL(1 ,J,PID,EAR,zb)+DELTA_K_T _{Berekening stuwkrachtcoefficiera mbv} polynomen

The Wageningen B-Screw serie (1975)

Constant,

[-1

PR),

[-]

EAR

[-]

zb 0.00379368 0, 0 o 0 0.00886523 2 0 0 0

-0.032241

1 1 0 0 0.00344778' 0, ₂

₀

-0.0408811

13 1 .1; 0

-0.108009

1 1 1 0,

-0.0885381

2 1 1

0'

0.188561 0 2 1 0

-0.0037037

1 0 0 1 0.00513696 0 1 Oi 1 0.0209449 1 1 0 1 0.00474319 2 1

0

1

-0.0072341

2 0 1 1 0.00438388 1 1 ₁ ₁

-0.0269403

0 2 1 1 0.0558082 3 0 1 0 0.0161886 0 3 1 0 0.00318086 1 3 1 0 0.015896 0 0 2 0 0.0471729 1 .0 2 o 0.0196283 3 0 2 0 -0.0502782 0 1. ₂ ₀

-0.030055

3 1 2 0 0.0417122

-0.0397722

2,

a

3 2 2 a 0 -0.0035002 0

6

2 0

-0.0106854

3

0

₀ ₁ 0.00110903 3 ₃ ₀ ₁

-0.0003139

0

6

0 1 0.0035985 3 a 1 1 -0.0014212 0 6

_'1

₁

-0.0038364

1 0 2 1 0.0126803 o ₂ ₂ ₁

-0.0031828

2 3 Z 1 Rafrport nr oemo 95/19

TU

Delft SMInvIroP

-0.0003288

1 6 _0' 2 C.0001165 2 6 0

0.0006909

0, 0, _1: _Z 0.00421749 0 3' ₁ 2, 5.6523E-05 3 6 1 2

-0.0014656

0 ₃ 2 2 2 2

(9)

2.2.3 Inhoud van class Weerstandberekening Holtrop

Declass Weerstand berekening Holtrop bevat de volgende parameters en Relaties

Parameters:

SLPP _{Lengte tussen de loodlijnen}

SLWL _{Lengte waterlijn}

BR Breedte

DRAFT Diepgang mid scheeps

TRIM Trim

VOL Volume

LCB _{Aangrijpingspunt opdrijvende kracht voor LPP/2}

CWP _{Waterlijncoefficient}

CM Grootspantcoefficient

SHULL Nat oppervlak romp

0 <EQ> als onbekend

CAFT Vorm van het achterschip TO <EQ> U-vorm met Hogner achterschip

0 <EQ> Normale vorm

-10 <EQ> V-vorm

Praam vormig achterschip -25....10

SRLTD _{Nat opppervlak roer}

CRUD Roercoefficient

Roer achterscheg 1.5 - 2.0

Roer achter achterschip 1.3 - 1.5

2.8 <EQ> balansroer met dubbelschroever

SAPP _{Nat oppervlak appendages}

CAPP _{Gemiddelde coefficient appendages} ABULB _{Dwarsdoorsnede bulbboeg}

0.0 <EQ> als geen bulb aanwezig

ShipProP Rapport nr Immo95/19 1441

TU Delft

0.00334268 o 6 2 1 -0.0018349 1 1 _o 2 0.00011245 3 2 o 2 -2.972E-05 3 6 0 2 0.00026955 1 o 1 2 0.00083265 2 o 1 2 0.00155334 o 2 1 2 0.00030268 o 6 1 2 -0.0001843 o o 2 2 -0.0004254 o 3 2 2 8.6924E-05 3 3 2 2 -0.0004659 o 6 2 2 5.5419E-05 1 6 2 2

(10)

I-I:BULB DBTT CBTT 0.000 <EQ> 0.003 <EQ> 0.012 <EQ> AT SLR

0 <EQ> als onbekend ALFA

0.0 <EQ> als onbekend asuith 3 <EQ> scheg range 1.5 - 2.0 asuithbr 3.0 <EQ> asbr 2.0 <EQ> assen range 2.0 - 4.0 stabivn 2.8 <EQ>

Hoogte van het zwaartepunt van de dwarsdoorsnede van de boeg

Diameter van boegschroef tunnel

Weerstandscoefficient boegschroeftunnel

Geen boegschroef

Boegschroef in cilindrisch gedeelte van de boeg Boegschroef op slechtste locatie

Oppervlak ondergedompelde achterspiegel Lengte van voile breedte tot achterschip Intrede hoek waterlijn

Nat oppvl. asuithouder Nat oppvl. scheg

Nat oppvl. asuithouderbroeken

Nat oppvl. asbroek Nat oppvl. assen

Nat oppvl. stabilisatorvinnen Rapport sir oemo 95/19

TU Delft Ship ProP

dome Nat oppvl. dome

2.7 <EQ> als dome aanwezig

0 <EQ> als geen dome aanwezig

kimkl Nat oppvl. kimicielen 1.4 <EQ>

NV Aantal snelheden Holtrop en M. (1,..,25)

Vmax Maximale snelheid

MethodeWeerstandsberekening _{Methode voor het berekenen van de scheepsweerstand}

1 <EQ> methode Holtrop 2 <EQ> handmatige invoer

Relaties: R_ontwerp=SPLINT(0,v_s,EXECUTE HOLTROP(1,2,SLPP,SLWL,BR,DRAFT, TRIM,VOL,LCB,CWP,CM, SHULL,CAFT,SRUD,CRUD, SAPP,CAPP,ABULB,HBULB, DBTT,CBTT,AT,SLR,ALFA, zp,D_schroef,EAR,PID,NV,Vmax)) weerstandsberekening mbv Holtrop en Mennen

(11)

eta_R=SPLINT(0,v_s,EXECUTE HOLTROP(1,5,SLPP,SLWL,BR,DRAFT, TRIM,VOL,LCB,CWP,CM, SHULL,CAFT,SRUD,CRUD, SAPP,CAPP,ABULB,HBULB, DBTT,CBTT,AT,SLR,ALFA, zp,D_schroef,EAR,PID, NV,Vmax))

berekening overgangscoefficient mbv Holtrop en Mennen

t=SPLINT(0,v_s,EXECUTE HOLTROP(1,4,SLPP,SLWL,BR,DRAFT,

TRIM, VOL,LCB,CWP,CM, S HULL, C AFT, S RUD, CRUD, SAPP,CAPP,ABULB,HBULB, DBTT,CBTT,AT, SLR, ALFA,

zp,D_schroef, EAR, P ID,

NV,Vmax))

berekening zoggetal mbv Holtrop en Mennen

w=SPLINT(0,v_s,EXECUTE HOLTROP(1,3,SLPP,SLWL,BR,DRAFT, TRIM,VOL,LCB,CWP,CM, SHULL,CAFT,SRUD,CRUD, SAPP,CAPP,ABULB,HBULB, DBTT,CBTT,AT,SLR,ALFA, zp,D_schroef,EAR,P1D, NV,Vmax))

berekening volgstroomgetal mbv HOLTROP/MENNEN

SAPP=asuith+scheg+asuithbr+asbr+assen+stabivn+dome+kimk1

Somrnatie opppervlak appendages

Constraint:

MethodeWeerstandsberekening=1 Methode voor het berekenen van de scheepsweerstand Rapport nr oemo 95/19

(12)

Rapport nr oemo 95/19 pkt,

TU Delft

2.2.4 Inhoud van class Reynolds corr. K_T K_Q

De class Reynolds corr. K_T K_Q bevat de volgende parameters en relaties.

Parameters:

c_0.75 Koordelengte op 0.7 R

C_D_model Weerstandscoefficient van bladsectie model

C D schip

Weerstandscoefficient van bladsectie schip

Cfs

Weerstandscoefficient onafhankelijk Reynoldsgetal t_0.75 Dikte op bladsectie op 0.75 R

DELTA K_ T Correctie op het stuwkrachtcoefficient voor Reynolds

0.0 <EQ> geen correctie voor Reynolds

DELTA_ K_ Q Correctie op de koppelcoefficient voor Reynolds

0.0 <EQ> geen correctie voor Reynolds

DELTA C D

Verandering weerst.coef. van een profiel

Maat voor ruwheid bladoppervlak 30E-6

Re 0.75 Reynoldsgetal op 0.75 R

2E6

Relaties:

DELTA C D=C

_{_}D _model - C_D_schip

Berekening toename weerstandscoefficient van model naar schip c_0.75=2.073*EAR*D_schroef/zb

Koordelengte van schroefbland op 0.75R

Cis-0_{.89+(1 .62*LOG(c_0.75/KJ)))^-2.5}

Weerstandscoefficent schroef onafhankelijk van Reynolds

R_e_0.75(v_a^2+(0.75*pi*(N_schroef/60)*D_schroef)^2)^0.5*c_0.75/nu

Berekening Reynoldsgetal op 0.7Rvan schroef t_0.75--(0 0185-0.00125*zb)*D_schroef

Dikte van schroefblad op 0.75 R

C D schip=2(1+2(t_0.75/c_0.75))*Cfs

Weerstandscoefficient schoef op ware grootte

C _{model=2*(1+(2*t 0.75/c_0.75))*((0.044/(R_e_0.751\0.1667))-(5/(R_e_0.75^0.6667)))}

Weerstandscoefficient van schroef op modelschaal

DELTA_K_T=DELTA_C_D*0.28*PP*c_0.75*zb/D_schroef

Correctie stuwkrachtcoefficient voor Reynolds

DELTA_K_Q=-1*DELTA_C_D*0.248*c_0.75*zb/D_schroef

Correctie koppelcoefficient voor Reynolds

(13)

Rapport nr oemo95/19 re,oi

TU Delft

2.2.5 Inhoud van class b_prop

De class b_prop bevat de volgende relaties, parameters en constraints

Parameters:

D max

Maximale schroefdiameter

MethodeSchroefberekening

methode van optomalisering B-prop en Q-prop

l<EQ> schroefoptimalisering D bij gegeven ns en T 2<EQ> schroefoptimalisering ns bij gegeven D en T 3<EQ> schroefoptimalisering D bij gegeven ns en P_D 4<EQ> schroefberekeningen in Quaestor "off-design"

Relaties:

Zoals aangegeven in [Sipkema, 95A] zijn er drie mogelijkheden voor optimalisering. Voor elke methode van optimalisering zijn de daarbij behorende relaties gekoppeld aan een constraits. Na het selecteren van de methode worden dan automatisch de juiste relaties geselecteerd.

Methode 1

M DFUNCTION B_prop(8,N_schroef,

0,0,0, zb,

vs,

eta_R, w, 1 ,T_schroef, h_as, kcor, rho, con-_meth,D_max)

berekening schroefkoppel mbv B-prop

PpFUNCTION B_prop(4,N_schroef,

0,0,0,zb,v_s,eta_R,w, 1 ,T_schroef,h_as,kcor,rho,corr_meth,D_max) optimalisering spoed diameter verhouding mbv B-prop D_schroeF--FUNCTION B_prop(2,N_schroef,

0,0,0,zb,v s,eta_R,w, I, T_schroef,h_as,kcor,rho,corr_meth,D_max) Optimale schroefdiameter bepaling mbv Bprop EAR=FUNCTION B_prop(3,N_schroef,

0,0,0,zb,v_s,eta_R,w,l,T_schroef,h_as,kcor,rho,corr_meth,D_max)

Optimalisering blad oppervlak verhouding mbv B_prop

(14)

Rapport nr oemo,95/19

Methode 2

PID=FUNCTION B_prop(4,0,D_schroef,

0,0,zb,v_s,eta R,w,l,T_schroef,h_as,kcor,rho,corr_meth,D_max)

optimalisering spoed diameter verhouding mbv B-prop

EAR=FUNCTION B_prop(3,0,D_schroef,

0,0,zb,v_s,eta_R,w, I ,T_schroef,h_as,kcor,rho,corr_meth,D_max) optimalisering bladoppervlak verhouding mbv B-prdp

Nschroef=FUNCTION B_prop(1,0,D_schroef,

0,0,zb,v_s,eta_R,w,l,T_schroef,h_as,kcor,rho,corr_meth,D_max)

Optimale schroeftoerental bepaling mbv Bprop

M D=FUNCTION B_prop(8,0,D_schroef,

CO,zbi,v_s,eta_R,w, 1 ,T_schroef,h_as,kcor,rho,corr_meth,D_max) berekening schroefkoppel mbv B-prop

Methode 3

P1D=FUNCTION B_prop(4,N_schroef,0;0,0,zb,v_sjeta R ,w,3,P_D,h_as,kcor,rho,corr_meth,D_max)

optimalisering spoed diameter verhouding mbv

EAR=FUNCTION B_prop(3,N_schroef,0,0,0,zb,v_s,eta R ,w,3,P_D,h_as,kcor,rho,corr_meth,D_max)

optimalisering blad oppervlalcverhouding ruby B-prop

D_schroef=FUNCTION B_prop(2,Nschroef,0,0,0,zb,v_s,eta R ,w,3,P_D,h_as,kcor,rho,corr_meth,D_max)

optimalisering diameter schroef mbv B-prop

LschroefFUNCTION B_prop(7,N_schroef,0,0,0,zb,v_s ,eta_R,w,3,P D,h_as,kcor,rho,corr_meth,D_max)

BerekeningstuwIcracht per schroef

constraintsz

MethodeSchroefberekening=1 Optimalisering diameter MethodeSchroefberekening=2 Optimalisering van toerental

MethodeSchrotherekening=3 Schroef optimalisering D bij geg. P it*

(15)

2.2.6 Inhoud van class trailendeschroef

De class trailendeschroef bevat de volgende relaties, parameters en constraint

Parameters:

n ts

Toerental trailende schroef

J_ts Snelheidsgraad trailende schroef

K_Q_ts Koppelcoefficient trailende schroef

K T _ts Neg. stuwkrachtcoefficient trailende schroef

T_ts Stuwkracht trailende schroef

0 <EQ> indien er geen trailende schroeven zijn

zp_nb Aantalschroeven met in bedrijf

Relaties:

n ts=v a/(J ts*D schroef)

Toerental van de trailende schroef

K_Q_ts=POL(2,Lts,PID,EAR,zb) Berekening koppelcoefficient van de trailende schroef K_ T _ts= ,POL(1 J ts, PID EAR,zb) _{Stuwkrachtcoefficient trailende schroef}

T ts=-1K T tsrhon ts^2D schroef`4

Berekening extra stuwkracht door trailende schroef

Constraint:

zp_nb>0 Berekening trailende schroef (gekoppeld aan alle relaties in deze class)

13

Rapport or oemo 95/19

(16)

2.2.7 Inhoud van class motor

Declass motor bevat de volgende parameters en relaties

Parameters:

MCR Maximum continu vermogen motor

B Motorvermogen

MCR Maximale continuvermogen

CSR Vermogen benodigd voor dienstsnelheid

BM Motorvermogen

n_motor Toerental motor

MM Marge op het motorvermogen

1 <EQ> geen toeslag

0.9 <EQ> minimale motormarge 0.85 <EQ> medium motormarge 0.8 <EQ> maximale motormarge

Rela ties:

P_MCR=P_B M/MM Maximum continumotor vermogen MM=CSR/MCR Berekening MotorMarge

II

(17)

2.2.8 Inhoud van class def. motorbedrijfsveld

De class def. motorbedrijfsveld bevat de volgende parameters en relaties

Parameters:

const_P_MCR Vermogen gebied constant vermogen

ConstConM Constante gebied Const Koppel

nmin Toerental mimimaal (stationair) nsteun Toerental tussen nmin en nocM nocM _{Toerental overgang const Koppel} nMCR Toerental maximum continuvermogen nmax Maximum toerental motor

Pmin _{Motorvermogen stationair toerental} Psteun Vermogen tussen nmin en nocM

PocM _{Vermogen overgang cont Koppel}

Relaties met bijbehorende constraints:

P MCR=SPLINT(0,n_motor,Pmin,nmin,Psteun,nsteun,PocM,nocM)

constructie van deel van motorbedrijfsveld

n motor>nmin AND n motor<nocM

toerental definitie motorbedrijfsveld

P MCR=ConstConM*n motor

constructie motorbedrijfsveld

n_motor>nocM AND n_motor<nMCR

toerental definitie constructie motorbedrijfsveld const koppel

P MCR=const P MCR

_

constructie motorbedrijfsveld met const. vermogen gedeelte n_motor>nMCR AND n_motor<nmax

toerental definitie motorbedrijfsveld constant vermogen

P MCR=((const P MCR/(nmax-(nmax+10)))*n motor)+

_{_ _}

(const P MCR*(1-(nmax/(nmax-(nmax+10)))))

constructie motorbedrijfsveld maximum toerengrens n_motor>nmax

toerental definitie motorbedrijfsveld maximumtoeren Rapport nr oemo 95/19

(18)

Rapport nr oemo95/19

2.2.9 Inhoud van class brandstof-smeerolie verbruik

De class brandstof-smeerolie verbruik bevat de volgende relaties en parameters.

Parameters:

FC Totale brandstofverbruik

SFC _{Specifiek brandstofverbruik}

FCM Branstofverbruik per motor

LOC Smeerolieverbruik

SLOC _{Specifiek smeerolieverbruik}

Smeerolieverbruik bestaat uit cilinderolie- en systeemolie welke motor afhankelijk is.

Gebieden voor:

cilinderolie 0.9-1.4 g/KWh

systeemolie 0.07-0.114 g/KWh

FCO% Brandstofverbruik stationair vermogen FC50% Brandstof verbruif bij 50% vermogen FC100% Brandstofverbruik 100% vermogen PO% Motorvermogen stationair

P50% Vermogen 50% van PMCR

Relaties:

SFC=FC/(P_B*(zm-zm_nb)) Specifiek brandstofverbruik FC=FCM*(zm-zm_nb) Totale brandstofverbruik

LOC=SLOC*P B _{Berekening smeerolieverbruik}

P50%=P_MCR/2 motor vermogen 50% Tbv brandstofverbruik

FCM=SPLINT(0,P_B,P0%,FC0%,P50%,FC50%,P_MCR,FC100%)

berekening brandstofverbruik per motor

2.2.8 Inhoud van class algemeen

De class algemeen bevat de volgende parameters met de waarden

_{opgenomen in de}

kennisbank

Parameters:

Zwaarte kracht

9.81

Pk,

TU Delft Ship ProP

nu

1.20E-6

Pi

(19)

3.14159

P0

Atmospherische druk

10 13 00

P_v

Dampdruk

1700

rho

Soortelijke massa water

1000 <EQ> zoetwater

1025 <EQ> zeewater

2.2.10 Inhoud

van class

transmissie

De class transmissie bevat de volgende parameters en relaties

Parameters:

n motor

Toerental motor

Overbrengingsverhouding tandwielkast

S Asvermogen

eta_sal Rendement schroefaslager eta_s Rendement schroefas

eta twk

Tandwielkast rendement

et a_sb Rendement stuwblok

etatwp Rendement tandwiekkastpomp

etatw Rendement tandwielkastgenerator DT _P _{Diensttoeslag betroklcen op vermogen}

1 <EQ> geen toeslag ivm toeslag betrokken op de weerstand

1.1 <EQ> minimale toeslag 1.15 <EQ> medium toeslag

1.2 <EQ> maximale toeslag

Relaties:

n_motor=N_schroef*i _{Koppeling motor- schroeftoerental (transmissie)}

BM=(P_B*DT P+PHgen+PHpomp)*zp_m

Motorvermogen

S=eta twk*P B

Schroefasvermogen

P S=P Dieta _s _{Berekening vermogen aan de schroef} Rapport nr oemo 95/19

(20)

Rapport nr oemo 95/19 ow,

TU Delft

2.2.11 Inhoud van class 'missies

Declass emissies bevat de volgende parameters en relaties.

Parameters:

HC&CEmissie Geproduceerde emissie HC&C HC&Cconst Constanten voor HC met C produktie

0.0023 <EQ> Nominale waarde

NoxEmissie Geproduceerde emissie Nox

Noxconst Constanten voor Nox produktie afhank.van motor

0.110 <EQ> voor langzaam lopende diesel motoren 0.050 <EQ> voor snel lopende diesel motoren Co2Emissie Geproduceerde emissie CO2

Co2const Constanten voor Co2 produktie afh brandstof

3.180 <EQ> Lichte brandstoffen C/H verhouding van 6.5 3.250 <EQ> Marine diesel brandstoffen C/H verhouding van 7

3,165 <EQ> Zware brandstoffen C/h verhouding van 8 met 1-3% Zwavel

Relaties:

HC&CEmissie=FC*HC&Cconst Emissie van onverbrande koolwaterstoffen en koolstof

NoxEmissie=FC*Noxconst Emissie van nitraatoxiden Co2Emissie=FC*Co2const Emissie van cooldioxide

2.2.12 Inhoud van class hulpwerktuigen

De class hulpwerktuigen bevat de volgende parameters en relaties.

Parameters:

npomp Toerental pomp

imp

Overbrengingsverhouding motor pomp Phpomp Vermogen hulpwerktuigpomp

Mpomp Aandrijvend moment pomp

etatwp Rendement tandwiekkastpomp Phgen Vermogen hulpwerktuiggenerator

Pgen Vermogen generator

etatw Rendement tandwielkastgenerator

(21)

Relaties:

npomp=n_motor*i_mp/60 Overbrenging motor pomp Phpomp=2*pi*Mpomp*npomp/etatwp Bepaling vermogen pomp

Phgen=Pgenietatw Generatorvermogen met tandwielkastrendement

2.2.13 lnhoud van class economische aspecten

De class economische aspecten bevat de volgende parameters en relaties

Parameters:

BBVG Brandstofvoorraad Beoogd VaarGebied Traject Lengte van het traject

KEM _{Brandstofkosten per etmaal} KNM Kosten per zeemijI

FuelPrijs Brandstofprijs

Lub0

Smeerolieprijs LOC _{Smeerolieverbruik}

Relaties:

BBVG=(FC*IE-3*Traject*1.1)/v_s Brandstofvoorraad Beoogd VaarGebied

KEM=24*KNM*v s Kosten per etmaal

KNM=(FuelPrijs*FC*1E-3+Lub0Prijs*LOC*1E-6)/v_s Kosten per zeemijl Rapport nr oemo 95/19

(22)

3. Beschrijving aanpassing externe programma's

3.1 Holtrop en Mennen weerstandsberekeningsprogramma en B-prop

schroef optimalisering

Het originele programma Holtrop en Mennen en B-prop hebben de mogelijkheid om via een menu de invoer voor het hoofdprogramma samen te stellen. De uitvoer bestaat uit een file met daarbij de behorende invoer gegevens.

Voor het koppelen van deze programma's

_{aan QUAESTOR zijn de invoersubroutines}

verwijderd en is het inlezen van de invoerparameters uit de EPI file zo aangepast dat het

hoofdprogramma deze kan inlezen (REALS, INTEGERS, naam in- en uitvoerfile).

Naast deze aanpassing van de invoer voor beide programma's, is voor Holtrop en Mennen ook

de invoer van de snelheden waarvoor de berekening wordt uitgevoerd,

_{aangepast. Bij het}

originele programma moest voor elke te bereken weerstand de snelheid worden opgegeven. Omdat het programma veel invoergegevens vraagt zouden hierdoor maximaal voor 6 snelhe-den de berekeningen kunnen worsnelhe-den uitgevoerd (overschreiding van maximale aantal invoer-waarden van SPLINT EXECUTE functie in QUAESTOR). Dit probleem is _{ondervangen door} het programma uit te breiden met _{een berekening waarbij een maximum snelheid en een aantal} snelheden wordt opgegeven. Hieruit worden de snelheden bepaald waarvoor berekeningen

worden gedaan.

Voor de uitvoer van beide programma's zijn de uitvoersubroutines herschreven zodat deze

aan de EPO-file standaard voldoen, zodat QUAESTOR deze kan inlezen.

3.2 Beschrijving EN-files

_{en EPO-files ten behoeve van Holtrop en}

Mennnen

In [Sipkema, 95A] is de algemene structuur besproken van de EPI-en EPO-files. Hieronder is de EPI-file gegeven zoals QUAESTOR die

aan maakt uit de SPLINT EXECUTE functie

[flees, 94]. Achter elke waarde is de bijbehorende parameter weer die in de aanroep van de

SPLINT EXECUTE functie wordt gebruikt.

De hieronder genoemde parameterwaarden komen uit een berekeningsuitvoering van ShipProP

2.750000E+02 SLPP 2.800000E+02 SLWL 4.700000E+01 BR 1.577000E+01 DRAFT 0.000000E+00 TRIM Rapport nr oemo 95719 TU Delft ShipProP 28 '"3"

(23)

1.500000E+05 VOL 1.000000E+00 LCB 9.390000E-01 CWP 9.960000E-01 CM 0,000000E+00 SHULL 1.000000E+01 CAFT 0.000000E+00 SRUD 1.400000E+00 CRUD 0.000000E4-00 SAPP 0.000000E+00 CAPP 0.000000E+00 ABULB 0.000000E+00 HBULB 0.000000E+00 DBTT 0.000000E+00 CBTT 0.000000E+00 AT 0.000000E+00 SLR 0.000000E+00 ALFA 1.000000E+00 zp 8.152000E+00 D_schroef 6.440000E-01 EAR 7.440000E-01

_PP

2.500000E+01 NV 1.600000E+01 Vmax

Hieronder is de EPO-uitvoer file van Holtop en Mennen gegeven. De desbetreffende parameter

kan opgelost worden door in de SPLINT EXECUTE functie op te geven binnen welke kolom

geinterpoleerd moet worden.

0 5

"vs"

" It" "t"

"etajt"

0.64 3 0.403 0.224 1.005 1.28 11 0.393 0.224 1.005 1.92 24 0.387 0.224 1.005 2.56 40 0.384 0.224 1.005 3.20 61 0.381 0.224 1.005 3.84 87 0.379 0.224 1.005 4.48 116 0.378 0.224 1.005 enz. Rapport nr oemo 95/19 TU Delft ShipProP "IS"

(24)

3.3 EN en EPO B-prop

Hieronder is de EPI-invoerfile

gegeven zoals die door de FUNCTION aanroep wordt

aan-gemaakt. Achter de idesbetreffende waarde is de naam van de bijbehorende parameter gegeven.

15

7.900000E+01 Nschroef (=0 als geoptimaliseerd,wordo

0.000000E+00 D_schroef _17, 0.000000E+00 EAR 0.'000000E+00 PID P,5 6.000000E+00 zb. 1.500000E+01

vs

1.005000E+00 eta _R 3.'670000E-01

1.000000E+00 Methode van In uitvoer (1,2,3)

1110" 1.746581E+06 T_schroef "111" 6.100000E+00 h_as 2.000000E-01 kcor 1.025000E+03 rho 1114" 2.000000E+00' corr_meth

95" 1.000000E+01

D_max

Hieronder de uitvoer van B-prop. De Ite berekenen

_{parameter wordt verlcregen door ;in, de}

FUNCTION aanroep de rij aan te geven van de desbetreffede _parameter trt ot IF 10 79.000 N_schroef' 8.466

_Dschroef

'lilt 0.677 EAR 0.754 PID

"" 6

z_b. 15.000

vs

1746581

Tschroef

1978282 16366 0.521

_{eta tot}

22

1 Rapport nr oemo 95/19 TU Delft Shipl:toP

"

(25)

4. Hoofdstructuur systeem

In figuur 1 is de globale hoofdstructuur weergegeven

_{van de manier waarop QUAESTOR}

tijdens het oplossen van een parameter, bijvoorbeeld v_s of bij otnkering van het probleem P MCR, de relaties geselecteerd (de koppeling legt tussen de parameters in het systeem). De

koppeling van deze parameters bestaat in het kennissysteem rdus uit de relaties. In Figuur I

Weerstandskromme

R_ontwerp

T_dienst

Tschroef

K_T(DP

ID,EAR,J)

'N.,chroef

lsIjnotor

TU Delft

M oto rbe d rifts velld Figuur II: Globale structuur van 'hoofd systeem.

worden deze relaties aangegeven door pijlen De pijlen met twee punten stellen relaties voor die omkeerbaar zijn. Alle relaties op een na (verband tussen J en v_a/N_schroef ) zijn TWO WAY (dubbele pippunt) ONE- ea TWO WAY relaties worden besproken in [IMES, 94] en

P_MCR

Kil)(13 ,P ID,EAR ,J)

D

PD

Pfi

P 113

PBM

ShipProP

Vs

V_a

(26)

[Sipkema, 95A]. Dit houdt in dat binnen dit hoofdsysteem de oplosweg altijd omkeerbaar is. Links in de figuur zijn de snelheden en toerentallen gekoppeld, rechts de krachten _en verrno-gens. De koppeling tussen de parameters rechts en links is, zoals te zien in de figuur, mogelijk via de weerstandskromme, het motorbedrijfsveld of de koppeling van v_a en N_schroef via de

parameter J.

De overige berekeningen in het kennissysteem zijn ONE WAY, bijvoorbeeld berekening _van

brandstofverbruik en emissie uitstoot. Dit is gedaan om onzin berekeningen te voorkomen. Het is hierdoor met mogelijk om bijvoorbeeld bij een bepaalde emissie uitstoot de diepeangvan

het schip te bepalen. Rapport nr oemo 95/19

(27)

Literatuurlijst

Sipkema, 95A

S.F. Sipkema:"Onderzoek naar mogelijkheden voor het berekenen van

scheepsvoortstuwingsinstallaties met behulp van een kennissysteem"; rapportnummer:

TU-Delft,

OEM095/18 !lees, 94

M.Th. van Hees: "User guide QUAESTOR"; Raport No. 410795-1-s Mann. Rapport nr oemo 95/19