Metingen aan boord van S.S. Fina Brittania

Rapport No. 314

July 1971

LABORATORIUM VOOR

SCHEEPSBOUWKUNDE

TECHNISCHE HOGESCHOOL DELFT

Metingen aan boord van

S.S. "Fina Britannia

door

Samenvatting.

In dit rapport worden resultaten gegeven van enige stuurproeven en golfhoogtemetingen tijdens de eerste uitreis van S.S. "Fina Britannia" ter hoogte van Portugal.

Inhoud.

1.0 Lijst van figuren en symbolen. 2.0 Inleiding.

3.0 De "Weave Manoeuvre". 3.1 Instrumentatie.

3.2 Resultaat.

4.o

Roercommando's bij het varen op de automatische piloot. 5.0 Pull-out manoeuvre.

6.0

Eindconclusies van de manoeuvres. 6.1 Instrumentatie.

6.2

Meetresultaten 7.0 Golfhoogtemeting.

7.1 Meetresultaat.

7.2 Afstandsbereik van de meetboei. 8.0 Naschrift.

Stuurwiel indicator voor "Weave Manoeuvre".

2 Run 1. "Weave Manoeuvre".

3/3

ballast diepgang

39'06745'00".

3 Run 1. Vergelijk tussen stuurwiel indicator en de roerhoek.

4 Run 2. "Weave Manoeuvre"

3/3

ballast diepgang

39'06745'00".

5 Run

3.

"Weave Manoeuvre"

1/1 ballast diepgang

43'00749'00".

6 Run

4.

"Weave Manoeuvre"

1/1 ballast diepgang

43'00749'00".

7 Run

5.

Histogram van de roerhoeken, varend op de automatische piloot.

8 Run

6.

"Pull-out Manoeuvre"

15°

bakboord.

9 Run

6.

Snelheidsverlies tijdens "Pull-out manoeuvre" 15° bakboord.

10 Run 7. "Pull-out Manoeuvre" 150 stuurboord.

Run 7. Snelheidsverlies tijdens "Pull-out Manoeuvre"

150 stuurboord.

12 Run 6 en 7. Koershoeksnelheid tijdens de Pull-out manoeuvres (berekend).

13 Resultaat van Dieudonné spiraalproef voor beladen- en ballasttoestand van een 200.000 tons tanker.

14 Golfhoogte spectra behorend bij de tweede en derde snelheidsrun.

6 = roerhoek in graden.

tP = koershoek in graden.

U = scheepssnelheid in mijl per uur. = koershoeksnelheid in graden per sec.

S(w)

= energie spectrum van de golfhoogte in m2 sec. JJ

= in radialen per sec.

2.0 Inleiding.

Zowel van de zijde van Petrofina als van Verolme-Rozenburg is aan het Laboratorium voor Scheepbouwkunde het verzoek gericht om naast enige manoeuvreerproeven, golfhoogtemetingen te verrichten tijdens de offici6le snelheidsproeven van een nieuw op te leyeren supertanker. Op 10 februari j.l. zijn vertegenwoordigers van Petrofina en Verolme ontvangen voor een gesprek in het Laboratorium voor Scheepsbouwkunde, waarbij het meetprogramma in details doorgenomen is.

Het meetprogramma is te splitsen in 2 gedeelten n.l.:

het onderzoek naar de koersstabiliteit waarbij alleen gebruik gemaakt wordt van de bij het schip behorende meetinstrumenten.

De metingen zouden bestaan uit het uitvoeren van de

weave-manoeuvre en de pull-out weave-manoeuvre.

3.0 De weave-manoeuvre.

3.1 Instrumentatie

Omdat het oplossend vermogen van zowel het stuurwiel als de roerhoek indicator te klein was om de weave manoeuvre met kleine roerhoeken uit te voeren is op het stuurwiel een wijzer ge-monteerd met een lengte van 65 cm.

Met behulp van een kistje dat achter de wijzer op degrond stond

is een schaalverdeling gemaakt voor roerhoeken tussen 50 stuur-en bakboord. (Zie fig. I)

Op de bestaande grove schaalverdeling op de stuurmachine is een lineaal aangebracht met eveneens een onderverdeling tussen 50 stuur- en bakboord.

Het aanbrengen van een dunnere wijzer gaf een goede aflees-nauwkeurigheid.

3.2 Het meetresultaat

Bij het varen op rechte koers is de gemiddelde roerhoek ge-schat op 2° S.B.

In figuur 2 is het resultaat gegeven van run I, waarbij de roerhoekverandering + en -30 bedroeg.

Als roerhoek is de op het stuurwiel ingestelde waarde uitgezet.

Het weglopen uit de beginkoers kan enerzijds veroorzaakt zijn

doordat de run te snel begonnen is nadat vooraf _{een grote}

roeruitslag gegeven is (t 25°) en anderzijds doordat de gemiddelde roerhoek (20 S.B.) verkeerd gekozen is.

Gedurende run I is ook de werkelijke roerhoek afgelezen van de

stuurmachine.

In fig. 3 zijn de ingestelde waarde van het stuurwiel en de daar-bij verkregen roerhoek volgens de stuurmachine uitgezet.

Uit figuur 3 kunnen de volgende 2 conclusies getrokken worden: de waarde van de op de brug ingestelde roerhoek dient met een faktor 7/6 vermenigvuldigd te worden om de werkelijke roer-uitslag te verkrijgen.

de reprod uceerbaarheid van de op de brug ingestelde roerhoek is beter dan 0,5 graad.

Op vrijdag 9 april is run 2 opgenomen.(Zie fig.)4) De twee veranderingen t.o.v. run 1 zijn:

het nulpunt van de roeruitslagen is gelegd op 00.

er is voldoende tijd gewacht om te kunnen vaststellen dat de hoeksnelheid C°/sec bedroeg alvorens de manoeuvre in te

zetten.

Bij run 3 en run 4is getracht de "weave manoeuvre" uit te

voeren met 1 graad roerverandering.

De resultaten zijn weergegeven respectievelijk in figuur 5 en in figuur 6.

Run 3 is afgebroken i.v.m. een te grote koersafwijking. Tijdens run 4 zijn extra roermanoeuvres gemaakt om de koers-afwijking niet te groot te maken.

4.0

Roercommando's bij het varen op de automatische piloot.

Bij volle beladingstoestand is tijdens één van de snelheidsmetingen gedurende 25 minuten de roerstand opgenomen.

De instelling van de automaat was als volgt:

In figuur 7 is het histogram weergegeven van de op de stuurmachine afgelezen waarden.

rudder : 3

counter rudder : 3

5.0

Pull-out Manoeuvre.

Direkt na de snelheidsmetingen is de eerste "pull-out manoeuvre" uitgevoerd.

Het roer werd op 150 B.B. gelegd en nadat de koersverandering 110° bedroeg op 1° S.B. terug gebracht.

Deze 1° S.B. zou de gemiddelde roerstand moeten zijn bij rechtuit varen.

In figuur 8 is de koersverandering tegen de tijd uitgezet bij de

150 B.B. "pull-out manoeuvre".

Het bijbehorende snelheidsverlies is uitgezet in figuur

9.

Nadat het schip opnieuw op snelheid gebracht was is de manoeuvre naar stuurboord uitgevoerd.

In figuur 10 is de koersverandering uitgezet tegen de tijd bij de

150 S.B.-manoeuvre.

Figuur 11 laat het bijbehorende snelheidsverloop zien.

In figuur 12 is voor beide manoeuvres de uitgerekende hoeksnelheid uitgezet tegen de tijd.

Omdat aan boord direkt na de 150 B.B.-manoeuvre de koersverandering tegen de tijd uitgezet is, kon een indruk verkregen worden over de kwaliteit van de opname.

De indruk bestond dat de hoeksnelheid bij het beeindigen van de manoeuvre nog niet constant was. De S.B.-manoeuvre is daarom langer

aangehouden.

6.0

Eindconclusies van de manoeuvres.

6.1

De instrumentatie

Het is mogelijk om met enige improvisatie en met gebruik van de aan boord reeds geTnstalleerde apparatuur een aantal een-voudige manoeuvres uit te voeren.

Er moet echter van uitgegaan worden dat het oplossend vermogen van de aanwezige instrumenten te klein is.

Met een fijnere verdeling en een dunnere naald op de lineaal van de stuurmachine is een goede aflezing mogelijk op

t 0,10.

Op de brug moet een oplossing gezocht worden om de aanwijzing

van de roerstand te vergroten.

Hiervoor dient of de originele roerstandaanwijzer uit het huis

genomen te worden om de wijzer te verlengen of er moet een

lange wijzer bevestigd worden aan de helmstok of het stuur-wiel.

Deze laatste oplossing is te zien in figuur 1. In alle gevallen moet de overdracht bepaald worden tussen het afleesinstrument

en de stand van de stuurmachine.

Opmerking:

Tijdens de manoeuvres is de aanwijzing van de koersgyro elke 10

seconden afgelezen.

6.2

De meetresultaten

Uit de resultaten kan de conclusie getrokken worden dat de beschreven manoeuvres nog goed uitgevoerd kunnen worden onder condities

waar-bij de windkracht 4 B.F. en de zeegang 4 bedraagt.

Voor de nauwkeurigheden van de opgenomen signalen kunnen de volgende waarden gehanteerd worden:

roerhoek : 0,5 graad

koershoek : 0,5 graad

koershoeksnelheid : 0,05 graad/sec.

Uit de "weave-manoeuvre" bij ballast blijkt dat het schip ook bij kleine roerhoeken goed reageert, zodat verondersteld mag worden dat het schip onder deze condities stabiel is.

Voor de beladen toestand zijn de "pull-out manoeuvres" beschik-baar.

Hoewel, zoals in figuur 12 te zien is, de bakboord-manoeuvre te wensen overlaat, kan de hoogte van de hysteresis-lus, die het verband aangeeft tussen de roerhoek en de koershoeksnelheid,

be-paald worden op + en -0,17°/sec.

Van de breedte van de lus zijn door het ontbreken van "weave-manoeuvres" in geladen toestand, geen gegevens bekend.

Als vergelijking zijn in figuur 13 de waarden gegeven van een

eerder gemeten supertanker.

Met het nodige voorbehoud kan een gelijkenis van het gedrag

7.0 De golfhoogtemeting.

7.1 Het meetresultaat

Tijdens de eerste officiële snelheidsrun op 10 april 1971 is om 9.51 uur de golfhoogteboei gelanceerd.

Doordat tijdens de opname van het meetsignaal de marconist van de Fina Britannia veelvuldig van de scheepszender gebruik maakte, waardoor de ontvangst van de meetboei onmogelijk werd,

zijn van de eerste snelheidsrun geen gegevens beschikbaar. Radiostoring is ook geconstateerd bij het begin van de tweede snelheidsrun.

Een bruikbare registratie werd gemaakt tussen 11.30 en 12.15 uur.

Het energie spectrum van deze run is weergegeven in figuur 14.

De waarde van de bijbehorende significante golfhoogte is 2,48

meter.

Gedurende de derde snelheidsrun kon een bruikbare opname ge-maakt worden tussen 14.20 en 15.05 uur.

Het resultaat is eveneens weergegeven in figuur 14.

De significante golfhoogte gedurende deze run was 2,12 meter.

Om 16.50 uur werd de boei opnieuw ontvangen maar uit het resul-taat moet geconcludeerd worden dat de batterijen in de golf-boei uitgeput waren.

Uit het resultaat van de opnamen tijdens de tweede en derde snelheidsrun moet geconcludeerd worden dat de verbinding van de stabilisatie-staart met de boei kort na het lanceren verbroken is.

Het gevolg hiervan is dat de voorflank van het energie spektrum

niet uit de meetgegevens bepaald kan worden.

In figuur 14 is i.v.m. bovenstaande de voorflank _{van het spektrum} als onderbroken lijn aangegeven.

7.2 Het afstandsbereik van de meetboei

Bij het wegvaren van de meetboei waarbij de positie op de

Decca kaart geplot is, bleek dat het ontvangst bereik 8 mi ji

9.

Na de uitloop van de eerste snelheidsrun en een koersverandering van 1800 was een goede ontvangst mogelijk op een afstand van t 15 mijl.

Het verschil in bereik moet verklaard worden uit de plaats van de ontvangantenne en de schoorsteen van het schip t.o.v. de meetboei.

In het geval dat de schoorsteen zich tussen de ontvangantenne, die zich op het dak van de navigatie brug beyond, en de meetboei

beyond is de afscherming zodanig dat het afstandsbereik nagenoeg

gehalveerd wordt.

In voorkomende gevallen dient met de plaats van de ontvang-antenne i.v.m. bovenstaande rekening gehouden te worden.

8.0 Naschrift.

De schrijver is erkentelijk voor de assistentie voor en tijdens de metingen van de heer R. Onnink van het Laboratorium vcor Scheeps-bouwkunde en de prettige samenwerking die ontvangen werd van de

vertegenwoordigers van Petrofina, van Verolme Verenigde Scheeps-werven en van de officieren aan boord van de Fina Britannia.

340 320

o

o

to

8 280 4 260 0 240

0000

o HELM

3° (W1EL)

o o 0 o 0 o 2 4 o o o o o o o o o o o o o KOERS 3 o o o 0 o 13

12

Item 2. Bin 1. atisavomissosuvre"

3/3

ballast, dlepitaniff

39/06"/43600,*

minuten

o o o o O o o o o o o o o o o

2

JI

ROER HELM (WIEL)

-

t--6 ____

L

Flour 3. Run 1. Vougolift tugs= stuurviel ludisator en de resthoft.

10

L

o

4

alinden

ilwar 4. RUIN 2. Nosve-manoeuvre" 3/3 balaste dimmag 39'06"/45'OOP.

220 cja. lh 200

o o o o

o o o o o

..

KOERS

so

o o o o o

_{o o o o o o o}

_o

.

o 10 e 4 o 10

4 220

o o

to .9.

0 200

4 180

8 160 mi nut en

Nam 5. Rms ). '41save-mmioeuvre" 1/1 ballast, dioxin* 4)00°/49'00".

,

_

_{1° HELM}

I I I I

1..1

_o o I 0 0 0

-0 0 0 0 _ 0 KOERS

0

o oo 000

minuten

rigs= 6. Rea 4. islissimimosem. 1/1 asilagia ainsers 43001/4900's

:2

0 4 8 200 180 160

r1°

HELM 0000 o o o o 12 16 o o

o.

o

o o o ° oKOERS o

0o

6° B.B.

N=180

0

10

2.0

10

-el-

60

S.B.

ileums 7. Run 5. Histogram an de roorhooken varsnd op do antosatiedbe

20 320

op %-240 160 80 o o o o 1. 4111 11== o o o. o

L..

HELM o o o o o o o 12 o o o KOERS 20 24 2 o o o

f

Flom 8. Run 6. elitill.out misawouvre" l5h1P bakboord

minuten

8 o _o o _o o o

12

8

o

nanuten

liguur 9. Run 6. 8nolhoidaverlies tijdona oPull.out ammeemin*

lebildment.

000

o os 0 0 00 0 o 0 000 40

o

₀

.0

000

_00"

0 00 o

"0°000

e e 00

00 0 000 0

0

0 0

00

o 0 i v I I I I I I I 0 4 6 12 16 20 24 28

0 360

so

160

240

320

40

111.

F15° HEW

o o o o ,KOERS o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o 3 o o

Ileum 3.0.. Run 7. "PoUolit manoinmea 150 stataboord.

nuten

2

2 6 24

2

o

16

z 1 2

4

o

----.r. minuten

Pipar 11. Run 7. enelheideverlias tijdons "Pull.out minonive

1,0 stuurboord.

0000

O

00

0 0 00 a

_

0 00 o o 0

10

o 0 0 o o po o oo

o o

0°

0

..

0

0

09

00

00 i

o°

°Oo

0.00)o

o o O

0.0

O e o 100 O O

_

_

1 I I I I .I l I 0 4 8 12 - 16 _{20 24}

i-0.4 0.2 o O o o o o o o o o 0 0 o 0 o o 0 _o O

Plasm 12. Run 6 en 9. Roerehoetandhold tljdons "Pall.out manoeuvres minuten

(berekend)s o 4 0.2 o o

-04

o 4

o o

O D (1.6

e

12 0 0 0 O 0 0

O00

0 o o o 24

e

O o o

o o

o o o 6

SPIRAL TEST FULL CONDITION.

SPIFIAL TEST BALLAST CONDITION.

Meer

13. Resultant van Diendonnd epirealproet roar baled's-

on

ballast tosetand van een 200.000 tons tanker.

o

--....

DL_

00.

O

r

i "sec _____I 0.1 0 _. -12 -10 S. B. -9 -6 -4 1-2 i I I 4

9

ID PORT 12, I 1

o

-a2

I I I

0

o

lo

00

-0.4 O

o

0.4 03 r 1:12 Vsec.

o

O

a

0.1 o 12 -19 S.13. -9 -6

-4

-2 0

o 2

4

6 649

PORT 1i1

-03

-Oh

0.10

o

snelheidsrun 2

H1h= 2.48 m

3 H343 = 2.12 m

04

08

1.2

16

2.0

24

flour U. Oolthooite spectra bohemia bij di tweeds en duds

inelheidarun.

2.8

W sec -7