DUWVAARTSLU T ZEN RAPPORT MODELONDERZOEK DEEL II D E L F T M WATËRLOOPKUNDI(; LABORATORIUM

Transcriptie

1 DUWVAARTSLU T ZEN RAPPORT MODELONDERZOEK DEEL II WATËRLOOPKUNDI(; LABORATORIUM D E L F T M 8 3 8

2 de uirleentermijn loopt af op: openbare bibliotheek ' 1-1 c~c» NBLC 3345

3 BIBL!OTHEEK D.ECTE EN ÇTI vjj C \2JLS TLRSTAAT JATERL(OPtJNDIG LABORATORIU. DTJ1VJVAÂIT SLU IZL Deel II Bots ingsverschijnselen bij asymmetri sche invaart ven de sluis, Raort rnodelonderzoek, juli 1965V

4 ITiiOUD, blz..1r1. 1 Opzet. 6. s 1 Jandvoorwaarden... 2 Gebruikte symbolen.,..,..,,.. 2 Resultaten 5,1.Geleiding Het effect van een botsing met de constructie..., 4 5.3, Opmerkingen......,,,,...,...,,

5 FIC-IJRLï. Positie van de invarende duweenheid. Verband tussen de aanvaringshoek en de positie van het punt X1. Verband tussen de aanvaringsboek en de apstand tussen de raakpunten X1 en X2. Verband tussen de invaarhoek cw, en de op te nemen kinetische energie loodrecht op de constructie.

6 DUVARTSLUILIT :In 1 ejn. Voor de opdracht en de omschrijving van het modelonderzoek wordt verwezen naar het rapport Duwvaartsluizen deel I. Op de vergadering van 1 maart 1965 in het aterloopkundig Laboratorium "de Voorst', is overeengekomen dat het laboratorium enige berekeningen zou uitvoeren die een globale indruk geven over de plaats en de ernst van botsingen 5 wanneer een duweenheid onder een hoek met de sluisas binnenvaart en met zijn boeg de constructie aanvaart. en duweenheid die, langs het geleidewerk glijdend, onder een hoek de sluis invaart zal met zijn boeg de tegenoverliggende constructie raken 9 hetzij in de rechtstand - dit is de kolkmuur met de daarin aanwezige deurkas of een rechte geleidingsccnstructie in het verlengde hiervan - hetzij het tegenoverliggende geleidewerk. hit raakpunt is aangeduid met X1 (zie figuur i). De flank van de eenheid raakt het geleidewerk in A2. De plaats van X is gegeven als de afstand x1 tot het aansluitpunt van het gebogen geleidewerk aan de rechtstand, De afstand van X tot X2 zegt iets over de mechanische geleiding het is de arm van het corrigerende moment dat door de constructie op de duweenheid wordt uitgeoefend De kinetische energie die de eenheid overdraagt op de constructie in de richting loodrecht op de constructie, is een maat voor de ernst van de botsing.

7 , Ieandvoorwaarden Be berekeningen gelden voor een sluisbreedte van 24, m. Pe geloideconstructies zijn van de vorm y = x2/1 25rm De top van de parabool sluit aan op de kolkrnuur of op een constructie in het verlengde hiervan. De duweenheden bestaan uit een duwboot (lang 38 m) met een combinatie van 2 x 2 lichters, Brede eenheid Afmetingen 191 x 22,8 x 3,3 in3, 'aterverplaatsing 113 ton. Smalle eenheid fmetingen 176 x 19, x m. aterverplaatsing 2 85 ton. 12e toegepaste scheessnelhedon zijn: V = en 1,5 in sao, ian besoffe dat hiermee slechts een tweetal nogelijkhoden in eschouwing zijn genomen die evenwel een groot deel van de gangbare gevallen beslaan. Andere duweenheden, bijvoorbeeld bestaande uit twee achterelkaar gekoppelde lichters (breedte 1 1,4 in of 9,5 m), of normale binnenschepen zullen de constructie ook kunnen raken. De kans dat iets dergelijks gebeurt is echter veel kleiner. De vorm van de lichters is in de berekening als geheel rechthoekig aangenomen. JIlet afschuiningen of afrondingen bij de boeg is geen rekening gehouden. J. Gebruikte symbolen. b 5 breedte duweenheid. V : scheepssnelheid (in de richting van de scheepsas). punt waar de boeg van de eenheid de constructie raakt. punt waar de flank van de eenheid de para'l raakt.

8 -3- x1 afstand van X1 tot het nulpunt. afstand van tot het nuluunt, hoek die de duweenheid maakt met de sluisas. hoek die de parabool met de sluisas maakt t.p.v. X1. :./+ E kinetische energie. m massa van de duweenheid. konstante afhankelijk van de massa van het, door de duweenheid, meegezogen water, (Ie massa van het varende systeem is de massa van de duweenheid plus de massa van het meegesloepte water). 1. Resultaten. Ie resultaten van de beekeningen zijn neergelegd in grafieken die weergegeven worden in de figuren 2, 3 en 4. in figuur 2 is het verband weergegeven tussen de waarde van x1 en de grootte van da invaarhoek voor het geval dat de duweenheid de constructie raakt in de punten X1 en Komt de duweenheid bij een scheve sluis-invaart in een positie zoals getekend in figuur 1 dan zal het schip slaags raken door het moment dat door de constructie in de punten X1 en X2 wordt uitgeoefend. IDe lengte van de momentarm, die ongeveer gelijk is aan (x 1 - x2), is dus medebepalend voor het mechanisch geleidend vermogen van de geleidewerken. Het verband tussen de grootte van de hoek en de lengte van de momentarm, (x1 - x2), is weergegeven in figuur 3.

9 5.2. effect an een botsing met de constructie. Het effect van de botsing is afhankelijk van de grootte van de kinetische energie die de duweenheid bezit in een richting loodrecht op de constructie en die door de constructie moet worden opgenomen. De grootte van die kinetische energie is berekend met de formule mfv sin (+ waarbij een constante is en v sin ( o' + r 1 ) de snelheidscomponent loodrecht op de constructie. Voor een vergelijking van het effect van een botsing met de constructie, tussen de twee verschillende duweenheden is de kinetische energie, loodrecht op de constructie, uitgedrukt in procenten van L1 als functie van n' Hierbij is E1 (= 1 ) de kinetische energie die de smalle duweenheid in een richting loodrecht op de constructie bezit als cotgp =8 zodat het raakpunt X1 nog juist op de rechtstand ligt. De hoek waaronder de rechtstand wordt aangevaren is dan maximaal zie figuur 2). De resultaten zijn weergegeven in figuur 4 3,merkingen 1. De hoek waaronder de rechtstand geraakt ken worden is maximaal in het punt k waar x1 =, Voor de brede eenheid (b = 22,8 n) is in dat geval cotg 'X= Voor de smalle eenheid is cotg c/ = 8. Door dit verschil is de kinetische energie bij een botsing op de overgang van rechtstand naar parabool, gemeten op de constructie, voor een brede duweenheid kleiner dan voor smalle eenheid, ondanks het verschil in massa

10 -5-2, ide kans d&t een smalle duweenheid de rechtstand in x1 = onder 16 aanvaart is kleiner dan de kans dat een brede duwec-nheid in x1 = de rechtstand raakt onder 116,5 hen koershoek van 18 zal in het algemeen minder vaak voorkomen dan een van 116,5 terwijl bovendien de smalle eenheid wendbaarder is en neer speelruimte heeft dan de brede eenheid, 3. De energie beschouwing staat los van de mechanische eleidingseigenschappen waarop het geleidewerk gebaseerd is Deze zijn, zoals bekend, voldoende voor de brede eenheid en meer dan voldoende voor de smalle eenheid wat geillustreerd wordt door de respectievelijke lengtes van de arm van het corrigerende moment (figuur 5).

11 LM x I 6 I X ê-x m i X(m) (rechtstand) (parobool y XYA 2 51n11 DE DUWEENHEID RAAKT IN X2 AAN DE PARABOOL, IN X1 RAAKT DE BOEG DE RECHTSTAND ONDER EEN HOEK u. V sn o< IS DE SNELHEIDSCOMPONENT LOODRECHT OP DE WAND. DE DUWEENHEID RAAKT IN X2 AAN DE PARABOOL. IN X 4 RAAKT DE BOEG DE PARABOOL ONDER EEN HOEK (+o) WAARBij o(. DE HOEK IS DIE DE PARABOOL t.p.v. X1 ME1a DE SLÜISAS MAAKT. v srn (+ o) IS DE SNELHEIDSCOMPONENT LOODRECHT OP DE PARABOOL. POSITIE VAN DE INVARENDE DUWEENHEID. SCHAAL 1:i WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM 1 M FIG. 1

12 o en cm (1 ' x1 (m) Xi(m) VERBAND TUSSEN DE AANVARINGSHOEK < EN DE POSITIE VAN HET PUNT X1 WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM M. 838 t FR:;. 2

13 (1 c'j j;i in ' N x 2 ) (in m) In (V) in VERBAND TUSSEN DE AANVARINGSHOEK < EN DAFSTAND TUSSEN DE RAAK- PUNTEN kl EN X WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM M. 838 FIG. 3

14 «b 2-' LLJ CL iit1 4 Ô-J j j CL A Ln Mi 1 22 W WW ZZ II WW L*J W uj < UW ûww - :< - Ln in in In =c. /2 m o to.2 sin,3 -- M FIG VERBAND TUSSEN DE INVAARHOEK. EN DE OP TE NEMEN KINETISCHE ENERGIE LOODRECHT OP DE CONSTRUCTIE WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM 1 2 o vb 19 c 1-1 J-_vb - t, 4u /.1 - '1 DL', OItn ggl II >1>1 In 1 -t Ir --- / t-- ki l L1' In in (IN PROCENTEN E= 1% ALS cotgo= 8 en v 4' m/sec VOOR DE DJWEENHEID MET b= 19,m EN WATERVERPLAATSING= 85 ton

15