Technische Universiteit Delft
Faculteit der Werktuigbouwkunde en Maritieme Techniek
Vakgroep Maritieme Techniek
Sectie OEMO/Maritieme Werktuigbouwkunde
ShipProP
(Ship Propulsion Program)
Beknopte Handleiding ShipProP
S.F. Sipkema
St.nr. 764430
Rapport nr. O E M O 95/19
31 augustus 1995
Inhoudsopgave
1. Inleiding 1
2. Opstarten QUAESTOR en Besclirijving van de velden op het scherm 2
3. Het oplossen van een design vraagstuk 5
4. Het oplossen van een off-design vraagstuk 8
1. Inleiding
In deze handleiding zal stapsgewijs aan de hand van een voorbeeld een opgave worden opgelost om inzicht te krijgen in het gebruik van ShipProP met daarbij enige uitleg van QUAESTOR.
De volgende afspraken gelden binnen dit rapport:
• Door de gebruiker in te voeren commando's worden cursief en vet weergegeven voorbeeld: /FR
• Speciale toetsen worden tussen punthaakjes weergegeven voorbeeld: <PgUp, PgDn>.
V o o r het gebruik van deze handleiding wordt de gebruiker geacht enige basiskennis van computers en scheepsvoortstuwing te hebben. Voor gedetailleerdere informatie aangaande het gebruik van QUAESTOR verwijs ik naar de handleiding van QUAESTOR [Hees, 94].
Deze handleiding is slechts een beschrijving van de manier waarop met ShipProP gewerkt kan worden. Meer informatie over de achtergronden van ShipProP is te vinden in [Sipkema 95 A, B, Cl
2. Opstarten QUAESTOR en Beschrijving
van de velden op het scherm
Quaestor opstarten:Dit kan door onder Dos QST m te toetsen o f door in W I N D O W S op het icoon van QUAES-TOR dubbel te klikken.
Hierbij is het vereist dat opgestart wordt vanuit die directory waarin zich de directories van de kennisbank bevinden.
Na het opstarten van QUAESTOR moet de kennisbank worden geladen met /FIL Nu ver-schijnt onder in het beeldscherm de lijst met beschikbare kennisbanken. Selecteer uit deze lijst de kennisbank ShipProP met behulp van de <pijItjestoetsen> en vervolgens <return>.
Nu is de kennisbank geladen en is het volgende beeld te zien.
ÏHIPPROP.RPF/ C ö n t r J ï " < HftRl Reference < Scheepsstuwl<i*ac}it l n d i e n s t c o n d i t l e ^ Data <..: Constraint< C o n t r o l < Reference < Data < -X T i n e : 1 6 : 0 2 H 9 d i e n s t = R _ o n t n e i ' p » 1 0 0 B ' ' D I _ R / < l - t ) - P R P&R C jP&C->nore - P R P&R C P&C-Paraheter < ABULB
C o n t r o l < COL 9 . FP 2 , NN, ÜR, OUT, UALUE Refarance < dwars doorsnede bulbboea
Data < Ualue QUB<
Dimension: | m'*2 CLASS: ueerstand holtrirj
> QPL >More >ÏNPUT >6S04B
T_dlon»t=R_ohtworp«»1000*»DT_R/'<i-t>
QUAESTOR Network Hanagewent V ' • M e n u M H iMSg [MB M E B ^
jm
faTtiia SiTiïTI Afbeelding 1Op dit scherm zijn boven de flinctiebalk (1-Help,2-Edit,...,lO-Rel) drie vakken te zichtbaar: Relaties
Constraints Parameters
De opgelichte balk kan door de <pijltjestoetsen> o f naar boven, naar beneden worden ver-plaatst. Op de plaats waar de opgelichte balk staat kan met de <PgUp en PgDn> door de betreffende objecten (relaties, constraints, parameters) worden gebladerd.
Met de <pijltjestoetsen> kan men naar links en naar rechts springen om in de aan liggende velden te komen. Een voorbeeld hiervan is naar Rechts bij QPL (QUAESTOR Parameter List) uit afbeelding 1.
Het volgende beeld (afbeelding 2) verschijnt dan op het beeldscherm.
Undefined! fttininiiiiwiiiii'lilill!^^ •.. a *p « _ s c h r o e f Rj/enolds c o r r . K_T K_Q 'b_prop T r e i l e n d e s c h r o e f • notor d e f . i w t o r b e d r i j f s v e l d brandetof-eMeerolie u e r b r u l k algevieen t r a n s n i s s i e ; E n l s s i e s i Hulpworktulffén •^•üi^iH^iiiii^l^i': Economische aspecten
3UftËstÖR t e x t Screen Manager , <3m j f i a J
Afbeelding 2
In afbeelding 2 is de lijst met classes van ShipProP te zien. Door nu nog verder met de <pijltjestoetsen> naar rechts te gaan komt men in de parameterlijst (afbeelding 3)
P a r a n e t e r BULB a s b r assen a s u i t h a s u i t h b r fil BR CflFT CflPP CBTI CM CRÜD CWP DBTT dame DROFI Uolue e f e r e n c e deg m*2 m ^ m ^ m ;• «*2 m ^ 33 not
duars doorsnede bulbboeg i n t r e d e hoek w a t e r l i j n nat o p p v l . asbroek nat o p p v l . assen :nat o p p v l . asuitbouder nat o p p v l . a s u i t h o u d e r b r ó e k é n Oppervlak ondergedompelde a c h t e r s p l e g e l - Breedte
Geef aan de worm wan het a c h t e r s c h i p gemmiddelde c o e f f i c i e n t appendages weerstands c o e f f i c i e n t b o e g s c h r o e f t ü h h é l Grootspant c o e f f i c i e n t
Roer c o e f f i c i e n t W a t e r l i j n c o e f f i c i e n t
Diameter van boegschroef t u n n e l nat oppvlL doPte
Diencrana mIdschKRns >More >More ;>Morè ;>More >Mor« >nore >More >More >Hore >nore
l - H e l p . ^ - l i t U t . 3 - S c r H i p . 4 - U v > P i c t - b - C o n b . 6 -S t r i n y , V-Pu 1 1 , ö -Co uu 1 . V-Re f Da t . 10-NiWe
RBULB ABULB
These Parameters a r e present in C l a s s : weerstand h o l t r o QUflESIOR Parameter L i s t V ' - M e n u m ï T m H m a faiJll Afbeelding 3
In deze lijst zijn de parameters in alfabetische volgorde gerangschikt met daarbij de eenheid en de parametemaam. Wordt hier nog verder naar rechts gegaan (achter >More) dan ziet men parameterwaarden in een PICKLIST (afbeelding 4). Uit deze lijst kan een waarde geselecteerd worden. D i t gebeurt door met de <pijltjestoetsen> door de lijst te lopen om vervolgens met <retum> de gewenste waarde te selecteren.
ine= 1 o f Buffei«= 1fi4
Jjeef aan de vort* van het a c h t e r s c h i p 18 <iËQ> U-wom net Hojgner a c h t e r s c h i p e <EQ> Normale vorM
- 1 8 <EQ> U - v ó m
Praam uormisr a c h t e r s c h i p - 2 5 . . . . 1 8
I.Rft/Fr.r/'Ci* - r e t u r n t o QNM o r Ql'l.j
lOUflEStÖR Text Screen Manager Afbeelding 4
3. Het oplossen van een design vraagstuk
B i j een design vraagstuk is de vraag hoeveel vennogen (P MCR) in het schip geïnstalleerd moet worden. In QUAESTOR moet de te berekenen parameter de waarde '?' krijgen. Dit kan door met de verlichte balk met de <pijItjestoetsen> naar het vak Parameter te gaan, zodat de balk achter "Parameter' oplicht. Met <PgUp en PgDn> kan door de parameters worden gebla-derd tot de Parameter P MCR zichtbaar wordt. Verplaats de verlichte balk nu naar 'Value QWB' en t i k een ? gevolgd door een <retum>. Door nu dubbel te klikken (2 maal snel achter elkaar op <return> drukken) wordt de oplos-sessie opgestart. N u wordt er gevraagd o f u invoer uit een reeds bestaande QUAESTOR database wilt gebruiken. Kiest u hier 'y' dan wordt u vervolgens gevraagd welke datafile u wilt gebruiken. De selectie hiervan gebeurt op dezelfde manier als de selectie van een kennisbank. Kiest u 'n' dan zal QUAESTOR tijdens de oplos-sessie om invoer vragen als er geen relatie is waarmee de betreffende parameter bepaald kan worden (in dat geval komt er 'REQ' op de 'Value QWB' regel te staan). Het is niet altijd noodzakelijk dat u zelf de waarde invoert. Als op de regel 'Value Q W B ' achter de balkstaat 'Ctrl>Menu' staat, zoals in afbeelding 5, kan met <Ctrl-pijltje naar rechts> de waarde uit een PICKLIST worden gekozen.i l e < s > : SHIPPROP.RPF/ R e l a t i o n C o n t r o l ; Reference D a t ^ _ Constraint< C o n t r o l < R e f e r e n t * < Data <¬ •X-PJBM-<PJB«Dr_P*PHgen*PHponp>«zp_«
HORD, TU, AND, PHVSICflL, CLOSS: t r a ï i s n i s s i é Motor wemogren
- P R P8rR C
P&C-- P R P&R C PKÏP&C-- PKÏ-P a r a n e t é r s < DT JPKÏ-P
C o n t r o l :< COL 9 . F F 2 , NM, UF, ÖÜTi ÜALUE Reference < D i e n s t t o e s l a g betrokken op Mernogen
U a l u é QWB< Diwenslon I - Ctrl>MENU > QPL >More REQ >INPÜT >€37S4 2 - E d i t , 3 - S c i « H l p , 4 - U u t ' i r . t , 5 - C o i n b l n . , 6 - S t i - i n c f , 7 - t . i N o , 8 - K e v d f . V - P a i ' . . i n HR I .
G o a l parapwter 'PlfiM' of 2 — - > l r e l a t i o n < s > haue been s e l e c t e d .
H^''"'' f "^^^ P a r a n e t e r s , re j e c t anyway? [CLICK - proceed]
QUftEStOR Retwork Management V ' - M e n u ifnfiTM iTrfftïl SBTWT iinfel fTya ^IKl *^ ig!TÏTgggjl7| Afbeelding 5
In afbeelding 6 is de PICKLIST van de methode van schroefberekeningen weergegeven. Voor de design berekeningen heeft men 3 mogelijkheden van optimaliseren (optie 1 t/m 3 in afbeel-ding 6). B i j deze methoden van optimalisering worden naast diameter 'D' o f schroeftoerental 'ns', ook de optimale bladoppervlakverhouding 'EAR' en spoeddiameterverhouding 'P|D' bepaald. L i n e = 2 o f k C o l - 1 B u f f e r - 247 byte
t
echode van o p t o M 2<EQ> 3<EQ> 4<EQ>RETURN - S e l e c t Ont ion fi-on L i s t B-nroDen en
tQ> i;ctii>oefoiitiinlii;erinii D bi.i «ie«ieuen ns en T s c h r o e f o p t i n a l i s s r i n g ns b i j gegeven D en liji;:; s c h r o e f o p t l n a l l s e r l n g D b i j gegeven ns en P_J) schroefberekeningen i n Quaestor " o f f - d e s i g n "
W f l m O R Text Screen Manager THmH "SSM WlTTa flTCT I[IC1 n m « Afbeelding 6
Als een parameterwaarde niet bekend is maar wel een relatie om die waarde te berekenen, dan zal QUAESTOR vragen o f deze relatie toegepast mag worden (de relatie is dan in het boven-ste vak op het scherm te zien). Met dubbel klikken kunt u de betreffende relatie accepteren. Als u op <ESC> drukt verwerpt u de relatie.
Als QUAESTOR evenveel relaties heeft geselecteerd als dat er onbekende parameters zijn zal QUAESTOR de onbekende parameters in dit stelsel van vergelijkingen oplossen. Na het oplossen van het stelsel van vergelijkingen is de gevraagde paramete P_MCR, bepaald. De gevonden resultaten worden getoond in de QUAESTOR WORKBASE, zoals te zien is in afbeelding 7.
EAR
far
N_scKpoef PHgen PJBM P_8 PID R_Dntuei>p t T_di0hst T ^ c h r o e f M e.9S 6.42E+05 148.28 700.08 1.89E*84 1 . 1 6 E « 8 4 1.87E*04 1.408 9.23E*02 i; 0.109 1.19E*06 5:.96E«85 B.895 l - H e l p , 2 - E d i t , 3 - S c r c e n H e l p . 4 - U i e w P i c t m ' e . 7 - F i i l l . B - C o u p l e , 9 - R e p o i ' t . l 0 - C o n t i ' o l Derived Ualue<s> e t a J J i1-1
eta_RetaJR hv: BtaJR-SPLIHT<0,g_s,EXECUTE HOLTROP<i,5,SLPP,SLWL,BR,DRflFI INl 1.8H, COL 9 , VV 2 . NN.
Ouergangs c o e f f i c i e n t s y s , OUT, UflLUE, NO PAR
QUAESTOR Workbase -^lenu Afbeelding 7
mm taaai aBga onai ocs im
De oplos-sessie kan worden beëindigd door op <ESC> en vervolgens <'y'> te drukken. Dit kan ook met /SQ worden gedaan. QUAESTOR zal nu vragen o f u de invoer van de sessie wilt bewaren. Als u hier 'y' kiest wordt u gevraagd een filenaam in te voeren waarin de invoer-gegevens opgeslagen zullen worden. Als u 'n' kiest worden de invoerwaarden niet bewaard.
4. Het oplossen van een off-design
vraag-stuk
In dit hoofdstuk zal worden beschreven hoe off-design berekeningen uitgevoerd kunnen worden. B i j deze beschrijving wordt gebruik gemaakt van de resultaten en de invoer van de in hoofdstuk 3 uitgevoerde sessie.
De vraagstelling in de off-design conditie is de scheepssnelheid 'v s'.
Om een off-design sessie op te starten dient u /SG in te toetsen. QUAESTOR zal dan om een bestand vragen waarin de invoerwaarden zijn opgeslagen. De selectie van dit bestand gebeurt op dezelfde manier als de selectie van een kennisbank.
We gaan nu een aantal invoer waarden veranderen. Daartoe gaat u met de <pijltjestoetsen> naar de 'Parameter' regel (zie afbeelding 1). Hier gaat u met <pijltje rechts> naar de lijst met dassen. Kies hier class 'Schroef. Toets vervolgens weer <pijltje rechts> om in de lijst van parameters te komen die tot declass 'Schroef behoren, In de class 'Schroef moeten voor 'EAR', 'P|D' en "N schroef o f 'D schroef de waarden, berekend in de design fase (hoofdstuk 3) worden ingevoerd, In deze class moet ook de waarde van 'MethodeSchroefBerekening' wor-den veranderd in de waarde '4' (de waarde voor off-design schroefberekeningen in QUAES-TOR),
We gaan nu de vraagstelling veranderen, In de class 'Ship' moet het vraagteken geplaatst worden bij de scheepssnelheid 'v_s'. In de class 'Motor' moet het vraagteken bij 'P_MCR' worden verwijderd.
Aan de hand van de berekende 'P_MCR' uit de design-berekening moet een motor keuze worden gedaan. Van de gekozen motor moet vervolgens een motorbedrijfsveld worden samengesteld. In QUAESTOR worden de verschillende gebieden van het motorbedrijfsveld gegeven door relaties opgebouwd uit punten en twee
constanten. De parametervoorstelling van deze pun-ten zijn gegeven in afbeelding 8. De constante P MCR const P M C R is gelijk aan P M C R en de constante ConstConM is gelijk aan P_MCRynMCR. Door de ""^ parameter waarden in te voeren in de class motorbe-drijfsveld is de motor gedefinieerd.
Pdtoun
De oplos-sessie kan nu opnieuw gestart worden door dubbel te klikken op regel 'Value QW' en de
benodig-de relaties te selecteren, P„,I. nmIn na«aui nocM nMCR n n »
Als QUAESTOR evenveel relaties heeft geselecteerd als dat er onbekende parameters zijn zal QUAESTOR de onbekende parameters in dit stelsel van vergelijkingen oplossen. Na het oplossen van het stelsel van vergelijkingen is de gevraagde parameter 'v s, bepaald.
Naast deze berekening kunnen er ook nog andere berekeningen worden uitgevoerd zoals: voortstuwingsrendement, 'eta_D'
openwaterschroefrendement, 'eta_0' totaal voortstuwingsrendement, 'etaTot' hullrendement, 'etaH'
brandstof- en smeerolieverbruik emissies
economische aspecten
Deze parameters kurmen bepaald worden door in de parameterlijst de onbekende parameters te voorzien van een vraagteken waarna een nieuwe oplos-sessie opgestart kan worden.
Overige ofF-design berekeningen zijn bijvoorbeeld:
Het verhogen o f veriagen van de scheepsweerstand. Dit kan gedaan worden door de parameter, 'DT R', (diensttoeslag ) te vergroten respectievelijk te verkleinen.
• In geval dat het schip in het ontwerp twee schroeven heefl kunnen er berekeningen worden gedaan waarbij één schroef gaat trailen. Dit wordt gedaan door de parameter 'zp nb', (het aantal schroeven niet in bedrijQ 1 te stellen en de parameter 'T_ts', (stuwkracht trailende schroef) geen waarde te geven.
Het inschakel van een hulpwerktuigen (generator, pomp) geschiedt door de betreffen-de parameterseen waarbetreffen-de ongelijk O te geven. Uitschakelen geschiedt door betreffen-de waarbetreffen-de O toe te kennen.
Op minder motoren varen gaan. Dit kan door de parameter 'zm nb' (het aantal moto-ren niet in bedrijf) te verhogen met het aantal niet in bedrijf zijnde motomoto-ren.
Om een vermogenskromme te creëren kan er een parametervariatie worden uitgevoerd. D i t kan door de desbetreffende parameter in één keer van een aantal invoerwaarden te voorzien. Daartoe moet u een startwaarde, een stapgrootte en een eindwaarde opgeven,
voorbeeld:
startwaarde: 3 stapgrootte: 2 eindwaarde: 12
3(2)12 -> invoerwaarden: 3,5,7,9,11
Het afsluiten van de oplos-sessie gebeurt op dezelfde manier als bij de designfase. QUAESTOR wordt afgesloten m e t / g F .
Literatuurlijst
Hees, 94
M.Th. van Hees: "User guide QUAESTOR"; Rapport No. 410795-1-s Marin.
Sipkema, 95A
S.F. Sipkema: "Onderzoek naar de mogelijkheden voor het berekenen van scheepsvoortstu-wingsinstallaties met behulp van een kennissysteem"; Rapport No. TU-Delfl, OEM095/18
Sipkema, 95B
S.F. Sipkema: "ShipProP, kennissysteem voor het berekenen van scheepsvoortstuwingsin-stallaties in design en ofF-design condities"; Rapport No. TU-Delft, OEM095/19
Sipkema, 95C
S.F. Sipkema: "Beschrijving van inhoud kennisbank ShipProP"; Rapport No. TU-Delfl, OEM095/19
