R a p p o r t no. ZZO-M.
P u b l i k a t i e n r . 3 8 . ., ^ ^ ' / '
LABORATORIUM VOOR
SCHEEPSBOUWKUNDE
TECHNISCHE HOGESCHOOL DELFT
HET PRAKTIKUM I N HET LABORATORIUM VOOR
SCHEEPS-BOUWKUNDE .
d o o r
P r o f . i r . J . G e r r i t s m a .
HET PRAKTIKUM I N HET LABORATORIUM VOOR SCHEEPSBOUWKUNDE. d o o r P r o f . l r . J . G e r r i t s m a . V a n a f 1937 h e e f t de O n d e r a f d e l i n g S c h e e p s b o u w k u n d e de b e s c h i k k i n g g e h a d o v e r e e n L a b o r a t o r i u m , w a a r i n o n d e r z o e k op h e t g e b i e d v a n de s c h e e p s h y d r o m e c h a n i c a v e r r i c h t k o n w o r d e n . I n d a t j a a r w e r d i n h e t t o e n m a l i g e museum v o o r s c h e e p s m o d e l l e n e e n p l a a t i j z e r e n s l e e p t a n k v a n 37 m e t e r l e n g t e geïnstalleerd. De t a n k h a d e e n h a l f c i r k e l v o r m i g e d o o r s n e d e e n e e n b r e e d t e v a n 2,7 m e t e r . B e t r e k k e l i j k k l e i n e s c h e e p s m o d e l l e n ( t o t o n g e v e e r 1,5 m e t e r l e n g t e ) w e r d e n g e s l e e p t d o o r e e n onbemand s l e e p -w a g e n t j e , d a t g e l e i d -w e r d d o o r e e n m o n o r a i l b o v e n de h a r t l i j n v a n de s l e e p t a n k . B i j de c o n s t r u c t i e v a n h e t w a g e n t j e was e e n r u i m g e b r u i k g e m a a k t v a n mecano o n d e r d e l e n . V o l g e n s e e n b e w a a r d g e b l e v e n r e k e n i n g w e r d h i e r w e l ƒ 17,12 a a n u i t g e -g e v e n l De s l e e p s n e l h e i d w e r d o n d e r m e e r -g e v a r i e e r d d o o r m i d d e l v a n e e n -g a n -g w i s s e l v a n e e n a u t o , d i e , g e z i e n h e t b e s t e d e b e d r a g a ƒ 4 , 5 0 , k e n n e l i j k a f k o m s t i g was v a n e e n s l o p e r i j . H e t k o s t b a a r s t e m e e t i n s t r u m e n t was de w r e e r s t a n d s d y n a m o m e t e r , d i e " i n c l u s i e f w i j z i g i n g e n e n v e r n i k k e l e n " ƒ 9 0 , - - k o s t t e V o l g e n s e e n r e k e n i n g v a n de i n s t r u m e n t m a k e r s . T e r v e r g e l i j k i n g m e t h u i d i g e o m s t a n d i g h e d e n mag d i e n e n d a t b i j v o o r b e e l d de m a g n e e t b a n d - r e c o r d e r d i e t h a n s i n h e t L a b o r a t o r i u m v o o r S c h e e p s b o u w k u n d e g e b r u i k t w o r d t e e n b e d r a g v a n ƒ 7 0 . 0 0 0 , - - v e r g d e . Het s l e e p t a n k j e m a a k t e i n o n z e o g e n e e n n o g a l p r i m i t i e v e i n d r u k e n v e e l m e e r d a n e e n v o u d i g e s l e e p p r o e v e n k o n d e n e r n i e t i n g e d a a n w o r d e n . B l i j k b a a r h e e f t men 5 6 k a a n g o l f p r o e v e n g e d a c h t w a n t l a t e r w e r d e e n g o l f o p w e k k e r i n o n t m a n t e l d e s t a a t a a n -g e t r o f f e n . De v o r m v a n de t a n k e n de m o n o r a i l c o n s t r u c t i e v j a r e n o n t l e e n d a a n e e n s o o r t g e -l i j k e i n s t a -l -l a t i e v a n h e t S t e v e n s I n s t i t u t e o f T e c h n o -l o g y t e H o b o k e n ( U . S . ) , d i e t h a n s n o g i n g e b r u i k i s e n w a a r o n d e r a n d e r e o n d e r z o e k w o r d t v e r r i c h t a a n mo-d e l l e n v a n z e i l j a c h t e n . I n h e t L a b o r a t o r i u m was v e r d e r e e n k l e i n e r e c h t h o e k i g e p l a a t i j z e r e n b a k a a n w e z i g v o o r h e t o n d e r z o e k v a n F r a h m s e a n t i s l i n g e r t a n k s . D i t g e b e u r d e m e t b e h u l p v a n f r a a i e , u i t m e s s i n g p l a a t g e m a a k t e m o d e l l e n , d i e w a a r s c h i j n l i j k óók g e b r u i k t w e r d e n om de l e k s t a b i l i t e i t t e b e s t u d e r e n ,
u
u i t de t i j d vóór de t w e e d e w e r e l d o o r l o g z i j n w e i n i g d o c u m e n t e n b e w a a r d g e b l e v e n , w a a r u i t de a a r d e n de omvang v a n h e t v e r r i c h t e o n d e r z o e k i n d e t a i l z o u b l i j k e n . 2-2 Het i s o o k n i e t b e k e n d o f de s l e e p t a n k g e b r u i k t w e r d v o o r een s t u d e n t e n -p r a k t i k u m . Na 1945 kwamen de n o d i g e v e r a n d e r i n g e n t o t s t a n d : e r w e r d e e n n i e u w s l e e p w a g e n t j e g e c o n s t r u e e r d met e e n i e t s meer p r o f e s s i o n e e l u i t e r l i j k , de e l e c t r i s c h e a a n d r i j v i n g o n d e r g i n g een g r o n d i g e v e r n i e u w i n g , w a a r -d o o r -de m o g e l i j k h e -d e n t o t w e e r s t a n -d s o n -d e r z o e k v e r g r o o t w e r -d e n . U i t d e z e p e r i o d e s t a m t i n t e r e s s a n t r e s e a r c h w e r k op h e t g e b i e d v a n p l a a t -w r i j v i n g en h a l f o n d e r g e d o m p e l d e c y l i n d e r s . Ook -w e r d een s y s t e m a t i s c h e s e r i e s n e l l e m o t o r b o t e n o n d e r z o c h t . L a t e r w e r d e n d e z e p r o e v e n i n h e t N e d e r l a n d s c h S c h e e p s b o u w k u n d i g P r o e f s t a t i o n u i t g e b r e i d e n g e p u b l i c e e r d . V e r m e l d e n s w a a r d z i j n o o k de m o d e l p r o e v e n t e n b e h o e v e v a n z e i l j a c h t e n , w a a r o n d e r h e t b e k e n d e j a c h t " Z e e v a l k " . B i j d e z e p r o e v e n h e b b e n s t u d e n t a s s i s t e n t e n v a n de O n d e r a f -d e l i n g S c h e e p s b o u w k u n -d e m e -d e w e r k i n g v e r l e e n -d . O m s t r e e k s 1950 w e r d e e n b e g i n g e m a a k t met de e x p l o r a t i e v a n e e n n i e u w t e r r e i n v a n de s c h e e p s h y d r o d y n a m i c a , n . l . h e t d y n a m i s c h g e d r a g v a n een s c h i p i n g o l v e n . I n h e t s l e e p t a n k j e w e r d e e n g o l f m a k e r geïnstalleerd en h e t e e r s t e e l e k -t r o n i s c h e m e e -t i n s -t r u m e n -t , e e n g o l f h o o g -t e m e -t e r , d e e d z i j n i n -t r e d e . V o o r h e -t e e r s t w e r d i n N e d e r l a n d z e e g a n g s o n d e r z o e k u i t g e v o e r d en w e l met een m o d e l v a n een r e s e a r c h v a a r t u i g v o o r de V i s s e r i j - I n s p e c t i e . S p o e d i g v o l g d e s o o r t g e l i j k o n d e r z o e k n a a r de e i g e n s c h a p p e n v a n l a n d i n g s b o t e n v o o r de K o n i n k l i j k e M a r i n e . De g r o n d s l a g v o o r de t h a n s v e r o n t w i k k e l d e o s c i l l a t i e t e c h n i e k waarmee h y d r o -d y n a m i s c h e g r o o t h e -d e n a a n e e n b e w e g e n -d s c h e e p s m o -d e l b e p a a l -d w o r -d e n , w e r -d i n d i e t i j d g e l e g d d o o r e e n s e r i e p r o e v e n w a a r b i j een n a g e n o e g h a r m o n i s c h e e x c i -t a -t i e v e r k r e g e n w e r d d o o r i n h e -t m o d e l g e m o n -t e e r d e o s c i l l a -t o r e n . H e t o n d e r z o e k i n de s c h e e p s h y d r o d y n a m i c a had d e f i n i t i e f z i j n p l a a t s g e k r e g e n i n de O n d e r a f d e l i n g S c h e e p s b o u w k u n d e en i n t o e n e m e n d e m a t e w e r d d a a r a a n d e e l -genomen d o o r s t u d e n t - a s s i s t e n t e n . D a a r n a a s t w e r d i n a a n s l u i t i n g op h e t c o l l e g e W e e r s t a n d en V o o r t s t u w i n g e e n s t u d e n t e n p r a k t i k u m i n g e s t e l d ; i e d e r e s t u d e n t m o e s t e e n w e e r s t a n d s p r o e f u i t v o e r e n en de w e e r s t a n d v a n h e t c o r r e s p o n d e r e n d e s c h i p b e r e k e n e n m e t b e h u l p v a n de m e e t r e s u l t a t e n . Deze v o r m v a n h e t p r a k t i -kum i s i n p r i n c i p e t o t n u t o e o n g e w i j z i g d g e b l e v e n . De n i e u w b o u w v a n de T e c h n i s c h e H o g e s c h o o l i n de p e r i o d e na de t w e e d e w e r e l d o o r l o g r e s u l t e e r d e i n 1956 o n d e r m e e r i n e e n n i e u w L a b o r a t o r i u m v o o r S c h e e p s -b o u w k u n d e . H e t had t o e n nog n i e t z i j n h u i d i g e v o r m w a n t u i t financiële
o v e r w e g i n g e n m o e s t de l e n g t e v a n de g r o t e s l e e p t a n k b e p e r k t b l i j v e n t o t 96,8
-3 m e t e r . B r e e d t e en g r o o t s t e w a t e r d i e p t e z i j n r e s p e c t i e v e l i j k 4,28 m e t e r e n 2,5 m e t e r . B i j h e t o n t w e r p v a n d i t l a b o r a t o r i u m i s o o r s p r o n k e l i j k a l l e e n g e -d a c h t a a n c o n v e n t i o n e l e w e e r s t a n -d s - e n v o o r t s t u w i n g s p r o e v e n , -d o c h r e e -d s z e e r s p o e d i g i s h e t a c c e n t g e l e g d op o n d e r z o e k n a a r h e t d y n a m i s c h g e d r a g v a n s c h e p e n i n g o l v e n . Op d i t g e b i e d was h e t l a b o r a t o r i u m g e r u i m e t i j d u n i e k t e n a a n z i e n v a n de g e b r u i k t e e x p e r i m e n t e l e m e t h o d e n , met name d e r e e d s genoemde o s c i l l a t i e t e c h n i e k , e n sommige v a n de o n t w i k k e l d e m e e t m e t h o d e n w o r d e n t h a n s i n h e t b u i t e n -l a n d n a g e v o -l g d . H e t l a b o r a t o r i u m was v e r d e r v o o r z i e n v a n e e n s t r o m i n g s k a n a a l v o o r e x p e r i m e n t e n i n o n d i e p s t r o m e n d w a t e r m e t a f m e t i n g e n 45 x 2,80 x 0,60 m e t e r . Ook d e z e s l e e p t a n k w e r d u i t g e r u s t m e t e e n s l e e p w a g e n e n de n o d i g e m e c h a n i s c h e e n e l e k -t r o n i s c h e m e e -t a p p a r a -t u u r . T e n s l o t t e b e s c h i k t e h e t l a b o r a t o r i u m o v e r e e n c a v i t a t i e t u n n e l v o o r o n d e r z o e k a a n c a v i t e r e n d e p r o f i e l e n e n m o d e l l e n v a n s c h e e p s s c h r o e v e n . D e z e w a t e r t u n n e l w e r d d e s t i j d s gebouwd a l s e e n m o d e l v o o r e e n g r o t e c a v i t a t i e t u n n e l , b e s t e m d v o o r Joegoslavië e n k o n d a a r d o o r g o e d k o o p g e k o c h t w o r d e n . De v e r b e t e r d e f i n a n ciële t o e s t a n d m a a k t e i n 1961 e e n v e r l e n g i n g v a n d e s l e e p t a n k m o g e l i j k , w a a r -d o o r -d e g r o t e s l e e p t a n k en h e t s t r o m i n g s k a n a a l t o t r e s p e c t i e v e l i j k 142 m e t e r e n 98 m e t e r v e r l e n g d k o n d e n w o r d e n . O s c i l l a t i e p r o e v e n b i j z e e r l a g e f r e q u e n -t i e s v o o r h e -t b e s -t u d e r e n v a n m a n o e u v r e e r e i g e n s c h a p p e n v a n s c h e p e n w a r e n n u m o g e l i j k . A l s r e c e n t e t o e v o e g i n g e n a a n de f a c i l i t e i t e n w o r d e n g e n o e m d : e e n s l i n g e r t a f e l v o o r h e t o n d e r z o e k m e t a n t i - s l i n g e r t a n k s e n e e n g l a z e n g o l f g o o t v o o r h e t b e s t u d e r e n e n d e m o n s t r e r e n v a n g o l f v e r s c h i j n s e l e n . H e t o n d e r z o e k i n h e t n i e u w e l a b o r a t o r i u m b r e i d d e z i c h s n e l u i t , w a a r b i j e e n b e l a n g r i j k e b i j d r a g e v a n s t u d e n t a s s i s t e n t e n e n a f s t u d e e r d e r s i n d e s c h e e p s h y d r o d y n a m i c a v a l t t e m e l d e n . G a s t o n d e r z o e k e r s , v o o r n a m e l i j k u i t de V e r e -n i g d e S t a t e -n e-n J a p a -n v e r l e e -n d e -n k o r t e r e o f l a -n g e r e t i j d h u -n m e d e w e r k i -n g a a -n h e t s p e u r w e r k . Om d e s c h e e p s b o u w k u n d i g e s t u d e n t e n v o e l i n g t e l a t e n h o u d e n m e t d e n i e u w e o n t w i k k e l i n g e n v a n h e t o n d e r z o e k i n de s c h e e p s h y d r o d y n a m i c a w e r d e n i g e t i j d g e l e d e n b e g o n n e n m e t h e t o r g a n i s e r e n v a n r o n d l e i d i n g e n i n h e t l a b o r a t o r i u m met e e n d a a r b i j b e h o r e n d e t o e l i c h t i n g op h e t o n d e r h a n d e n z i j n d e s p e u r w e r k . D i t g e b e u r t i n k l e i n e g r o e p j e s v a n + 10 s t u d e n t e n m e t e e n f r e q u e n t i e v a n 4
-4 o n g e v e e r v i e r k e e r p e r j a a r . H o e w e l d e z e i n f o r m a t i e a a n e e n b e h o e f t e b l i j k t t e v o l d o e n w e r d de i n s t r u c t i e a a n de s c h e e p s b o u w k u n d i g e s t u d e n t e n t e n a a n z i e n v a n h e t e x p e r i m e n t e e l o n d e r z o e k t e g e r i n g g e a c h t . E r w e r d b e -s l o t e n e e n g e h e e l n i e u w p r a k t i k u m t e o n t w e r p e n , met e e n omvang v a n t i e n h a l v e d a g e n , w a a r i n z o v e e l m o g e l i j k de n i e u w e o n t w i k k e l i n g e n op h e t g e b i e d v a n h e t e x p e r i m e n t e e l o n d e r z o e k e e n p l a a t s z o u d e n v i n d e n . De t o e g e n o m e n b e -l a n g s t e -l -l i n g v o o r h e t a f s t u d e r e n i n de s c h e e p s h y d r o d y n a m i c a h e e f t d a a r n a a s t e e n d u i d e l i j k e b e h o e f t e g e s c h a p e n v o o r h e t z e l f s t a n d i g e x p e r i m e n t e r e n d o o r 5e j a a r s s t u d e n t e n en a f s t u d e e r d e r s . Om a a n d e z e w e n s e n t e g e m o e t t e komen i s d i t j a a r h e t s t r o m i n g s k a n a a l omgebouwd t o t e e n v o l w a a r d i g e s l e e p t a n k met v o l d o e n d e w a t e r d i e p t e . D a a r t o e z i j n de w a n d e n v e r h o o g d t o t 1,5 m e t e r d o o r m i d d e l v a n e e n s t a a l c o n s t r u c t i e . De v e r b o u w i n g g e s c h i e d d e v o o r e e n g r o o t d e e l d o o r de C e n t r a l e W e r k p l a a t s v a n de T e c h n i s c h e H o g e s c h o o l e n d o o r de i n s t r u m e n t m a k e r i j v a n h e t L a b o r a t o r i u m . De s l e e p w a g e n z a l a f g e r e m d w o r d e n d o o r m i d d e l v a n w a t e r r e m m e n , v a n e e n t y p e d a t op v l i e g d e k s c h e p e n w o r d t g e -b r u i k t . Op d i t moment i s de h y d r a u l i s c h a a n g e d r e v e n g o l f o p w e k k e r n o g n i e t g e c o n s t r u e e r d . De h y d r a u l i s c h e p l u n j e r , d i e h e t g o l f s c h o t h e e n e n w e e r m o e t b e w e g e n k a n e l e k t r o n i s c h g e p r o g r a m m e e r d w o r d e n , z o d a t d i v e r s e g o l f c o n d i t i e s , a l o f n i e t b e s t a a n d u i t e n k e l v o u d i g e g o l f c o m p o n e n t e n , o p g e w e k t k u n n e n w o r d e n . De m o g e l i j k h e i d v a n s t r o m e n d w a t e r b l i j f t b e s t a a n , h o e w e l , b i j g e h e e l g e v u l de t a n k de w a t e r s n e l h e i d n i e t m e e r d a n o,5 m/s z a l b e d r a g e n . G r o t e k i j k v e n -s t e r -s maken h e t o b -s e r v e r e n v a n h e t o n d e r w a t e r -s c h i p m o g e l i j k . Hoev/el de i n s t a l l a t i e n o g n i e t g e h e e l v o l t o o i d i s , z a l i n h e t c u r s u s j a a r 1968/ 1969 e e n b e g i n g e m a a k t w o r d e n met h e t n i e u w e p r a k t i k u m . G e t r a c h t w o r d t d i t p r a k t i k u m zo i n t e r i c h t e n d a t i n de b e t r e k k e l i j k k o r t e t i j d d i e t e r b e -s c h i k k i n g i -s , e e n m a x i m a l e k e n n i -s o v e r d r a c h t w o r d t v e r k r e g e n . H e t u i t v o e r e n v a n l a n g d u r i g e b e r e k e n i n g e n en h e t s c h r i j v e n v a n t e u i t g e b r e i d e v e r s l a g e n z a l v e r m e d e n w o r d e n : h e t g e h e e l z a l e n i g s z i n s h e t k a r a k t e r k r i j g e n v a n e e n d e m o n s t r a t i e met z e l f w e r k z a a m h e i d v a n de s t u d e n t e n . De c o m b i n a t i e v a n s l e e p t a n k , c a v i t a t i e t u n n e l en g o l f g o o t m a a k t e e n g e v a r i e e r d p r o g r a m m a m o g e l i j k . E r w o r d t n o g e e n s op g e w e z e n d a t de g o l f o p w e k k e r i n de k l e i n e s l e e p t a n k n o g n i e t g e r e e d i s z o d a t i n h e t c u r s u s j a a r 1 9 6 8 / 1 9 6 9 n o g n i e t a l l e g e p l a n d e p r o e v e n d o o r de s t u d e n t e n u i t g e v o e r d k u n n e n w o r d e n . U i t de v o l g e n d e p r o e v e n z a l e e n k e u z e g e m a a k t w o r d e n : 1. e e n o p e n w a t e r p r o e f met e e n m o d e l s c h e e p s s c h r o e f v o o r de b e p a l i n g v a n de a s k o p p e l - en s t u w k r a c h t s c o n s t a n t e n . 2. e e n s o o r t g e l i j k e p r o e f i n de c a v i t a t i e t u n n e l , w a a r b i j c a v i t a t i e v e r s c h i j n s e l e n o p t r e d e n . 5
-5 3. een w e e r s t a n d s p r o e f m e t e e n s c h e e p s m o d e l . 4. v o o r t s t u w i n g s en o v e r b e l a s t i n g s p r o e v e n v o o r de b e p a l i n g v a n e e n a l g e -meen v e r m o g e n s d i a g r a m , 5. o s c i l l a t i e p r o e v e n met een s c h e e p s m o d e l t e r b e p a l i n g v a n de h y d r o d y n a m i s c h e d e m p i n g en massa en v a n de k o p p e l e f f e c t e n d i e b i j h e t s t a m p e n en h e t dompen o p t r e d e n , a l s f u n c t i e v a n de b e w e g i n g s f r e q u e n t i e . 6. h e t b e p a l e n v a n de s t a b i l i t e i t s a f g e l e i d e n v o o r de b e o o r d e l i n g v a n de k o e r s -s t a b i l i t e i t en h e t m e t e n v a n r o e r k r a c h t e n e n r o e r m o m e n t e n . 7. h e t s l i n g e r e n v a n e e n s c h e e p s m o d e l m e t en z o n d e r a n t i s l i n g e r t a n k ; h e t m e t e n v a n h e t u i t s l i n g e r e n v a n e e n s c h e e p s m o d e l a l s f u n c t i e v a n de v o o r w a a r t s e s n e l h e i d e n de i n v l o e d v a n h e t v e r z e t t e n . 8. h e t m e t e n v a n de domp- e n s t a m p b e w e g i n g e n e n v a n de v e r m o g e n s t o e n a m e v a n e e n v a r e n d s c h e e p s m o d e l i n e n k e l v o u d i g e e n o n r e g e l m a t i g e g o l v e n . 9. m e t i n g e n a a n g o l v e n i n de g o l f g o o t . T i j d e n s en na v o l t o o i i n g v a n h e t p r a k t i k u m z u l l e n de p r o e v e n e n de m e e t r e s u l t a t e n o n d e r l e i d i n g v a n s t a f l e d e n b e s p r o k e n w o r d e n . De s t a f v a n h e t L a b o r a t o r i u m v o o r S c h e e p s b o u w k u n d e h o o p t d a t h e t n i e u w e p r a k -t i k u m a a n de v e r w a c h -t i n g e n z a l v o l d o e n e n d a -t d a a r d o o r óók e e n b e -t e r i n z i c h -t w o r d t g e g e v e n i n de nieuv/e m e t h o d e n v a n de s c h e e p s h y d r o d y n a m i c a . *
X)
