Waarnemingsverslag van de experimenten met een eenvoudige verankering van een wegwerp golfmeetboei

)

e

TECHNISCHE HOGESCHOOL DELFT

AFDELING DER SCHEEPSBOUW- EN SCHEEPVAARTKUNDE

LABORATORIUM VOOR SCHEEPSHYDROMECHANICA

Rapport No. 441

-M. Buitenhek

WAARNEMINGSVERSLAG VAN DE EXPERIMENTEN MET EEN EENVOUDIGE

I . Inleiding

De opzet van de uit te voeren experimenten was, orn een indruk te krijgen over de rnogelijkheid orn de in (1) en (2) beschreven "wegwerp't golfboei in bepaalde gevallen te voorzien van een eenvoudige verankering.

De vraag moest beantwoord worden op welke plaats de verankering aan de golfrneet boeíbevestigd moest worden orn een zo gering mogelijke beinvloeding door stroorn

op de stand van de golfmeetboei te verkrijgen.

De beinvloeding betreft in de eerste plaats de vertikale stand van de rneetboei. Ter vergelijking van een aantal situaties zijn voor zover rnogelijk gelijktijdig

een tweetal golfmeetboeien geobserveerd, respectievelik verankerd via de eigen

stabilisatiestaart en veranderkd via een ankerboei.

Met behulp van foto-en filmopnarnen is getracht enige waarnerningen vast te

leggen.

2. Bijzonderheden

Datum : 7 mel 1976

waarnerning : tussen 9.45 en 10.45 uur

waterdiepte : 17 m

plaatsbepalingscoordinaten : Hifix 195 - 735

Weer- en zeegangsgegevens te Hoek van Holland.

12 hoogwater : 8 uur windrichting : 133 windsnelheid : 6 rn/sec. zeegang : 0.60 m verwachte stroomsnelheld bij aanvang bij aftrap : ± 2mijl/uur : ± 0.7 rni]l/uur. 1

3. Verankeringsmethoden

3.1. De golfmeetboei verankerd via de eigen stabiljsatjestaart

In fig.

is de situatie geschetst.

3.1.1. Gegevens

ankerkabel

1=50 meter

stabilisatiestaart d1.5 mm

1= 10m.

Markeringsboei

; kleur

oranje.

kabel van markeríngsboei

125 meter.

dreg

parapluieanker 3.5. kg.

Ter onderscheiding van de andere uitgezette go1fmeetbj is op de antenne

een driehoekig wit vlaggetje bevestigd.

3.2. De golfmeetboei verankerd via een ankerboei

3.2.1. Situatie volgens fig. 2.

3.2.1.1. gegevens

ankerkabel

1=50 meter

drijvende verbindingskabel

kleur

rood

1=15 m.

ankerboei

kleur

geel

stabilisatiestaart

1=10 meter

dreg

:verstelbare anket-dreg 5 kg.

aangrij pingspunt

van de verbindingskabel

in hoogte op de middelljjn van de bol

op de golfmeetboei

3.2.2. Situatie volgens fig. 3

3.2.2. 1

gegevens als bij 3.2. 1 . I.

De waarneming

Getracht is orn de waarnerning van de 2 golfboeien, die zich ± 30 rneter van elkaar

)

stroom-richting.

In de aangegeven positie zal de afwijking van de vertikale stand van de

golf-rneetboei, ten gevolge van de stroorn, het duidelijkst waarneembaar zijn.

De resultaten

Bi] de volgens fig. I verankerde golfrneetboei werd de gerniddelde

evenwichts-toestand geschat op een positieve hoekverdraaiing van 7 graden.

Hieromheen werden oscillerende bewegingen waargenornen waarvan de arnplitude + 8 graden bedroeg. Geconstateerd is, dat de rnaxirnale hoekverdraaiing t.o.v. de vertikaal, veroorzaakt door de stroornsnelheíd van water en de golfbe-weging, een waarde van + 15 graden niet overschreden heeft.

Bij de volgens fig. 2 verankerde golfrneetboei werd een gerniddelde evenwichts-toestand geschat op -7 graden.

Geconstateerd is, dat de maximale hoekverdraaiing t.a.v. de vertikaal,

in-clusief de verdraaiing ten gevolge van de golfbewegingen, een waarde van

-15 graden niet overschreden heeft.

Verankering volgens de situatie van fig. 3 gaf een duideli.jke verslechtering aan.

De geconstateerde maximale positieve hoekverdraaiing bedroeg 30 graden.

Een goede evenwichtstoestand werd gevonden bij de situatie volgens fig. 4, waar-bij het aangrijpíngspunt zich 33 cm onder de rniddellijn van de meetboei be-vond. De hoekverdraaiingen waren symmetrisch t.o.v. de vertikaal, waarbij een maximale waarde geconstateerd werd van 8 graden.

Ter illustratie is in fig. 5 een foto afgedrukt waarbij rechts in het beeld een meetboei zichtbaar is volgens de in fig. I aangegeven verankering en

links een meetboeí volgens de situatie van fig.2. In fig. 6 is de situatie

weergegeven volgens de in fig. 4 geschetste verankering.

6. Berekeningen

Ter vergelijking van het in 5 empirisch gevonden evenwichtspunt is getracht

orn met behuip van de vergelijking voor het bepalen van de weerstand van orn-stroornde lichamen, het evenwichtspunt te berekenen.

Uitgegaan is van de vergelijking

w=

pV2CF

waarin soorteiijke dichtheid p= 101 kg/rn3 watersnelheid v 0.75 rn/sec.

weerstandscoefficient

C1 .0

frontaal opperviak F

Hoewel de weerstandscoefficient afhankelijk is van zowel de vorm van het

lichaarn als van het Reynoldsgetal is ter vereenvoudiging voor alle gevallen

cw=1 .0 aangehouden.

Uitgegaan is van het feit dat in de evenwichtstoestand de sorn van de momenten nul moet zijn.

De mornenten zijn bepaald doorhetprodukt van de berekende weerstand en de

af-stand van het gewichtszwaartepunt tot het evenwichtspunt.

De uitkomst wijst uit, dat de berekende plaats van bet evenwichtspunt ± 5cm

verschilt met de empirisch gevonden waarde.

Bij deze goede overeenkomst, dienen echter de volgende opmerkingen betrokken te

worden:

De keus van de weerstandscoefficient C1.0 voor alle onderdelen is nogal arbitrair. Zoals reeds eerder bekend, is de coefficient afhankelijk van

het Reynoldsgetal en van de vorm van het omstroomde lichaarn.

Ook de wederzijdse beínvloeding tussen by. de bol en de

stabilisatie-staart is niet in rekening gebracht.

7. Conclusies

Rekeninghoudend met het feit, dat de gebruikte golfmeetboei ontwikkeld is

orn als "wegwerpboei" dienst te doen, kan aan de hand van de waarnemingen steld worden dat een tijdelijke verankering d.m.v. een hulpboei zoals ge-schetst in figuur 4, zeer wel mogelijk is.

Hoewel de verplaatsing van de verankerde boei niet gerneten is, kon wel vast-gesteld worden, dat met het gebruikte eenvoudige verankeringssysteern, een zeer lage driftsnelheid verkregen werd.

8 . Slotoprnerkingen

8.1. De keus van de gebruikte ankers is vrij willekeurig tot stand gekomen. Onder andere is geen onderzoek gedaan naar het "krabben" van de ankers.

Dit laatste houdt ook verband met de grondsoort die in hettemeten gebied

aangetroffen wordt.

8.2. Gelet op het gestelde in 6 kan het zinvol zin orn, ter ondersteuning van de berekening, enige eenvoudige sleeproeven uit te voeren.

9. Dankbetuiging

Ten behoeve van de uitvoering van het experiment is de medewerking verkregen

van de Heer Kamerrnans van het Bureau Havenmonden Hoek van Holland en van de bemanning van de "Pavo".

De opsteller van dit rapport spreekt bij deze hiervoor zijn erkentelijkheid

uit.

lo. Referenties (1)Buitenhek, M.

A disposable wave buoy, rapport no. 397 Laboratorium voor Scheepshydromechanica

(2)Buitenhek, M.

A disposable wave buoy, Part II rapport nr. 407 Laboratorium voor

s cheep shydromechanica.

s troomrichtíng markeringsboe i s t ab i i i s at i e -staart golfmeetboei + draairichting

dreg

O

stroomrichting __

Figuur 2 : Verankering via een markeringsboei, situatie A

O

markeringsboei golfmeetboei

stabiiisatie-staart

stroomrichting înarkeringsboe i stabilisatie-staart

D

Figuur 4 : Verankering via een rnarkeringsboei, situatie C markerings boei stroornrichting - stabilisatie-staart

-D

O

O