P ~- i-,~ 1 1,9 l- "-, J' ILL L j.j tt

Transcriptie

1 P 960 a 1 ~- i-,~ 1 1,9 l- "-, J' ILL L j.j tt

2

3 nc GBT Fepaling var evenwlchtsroer- en drifthoêk n Oktober '974.

4

5 NEDERLANDSCH SCHEEPSBOUWKUNDIG PROEFSTATiON WAGENINGEN Rapport no GBT 1. RLZ. Bepaling van evenwichtsroeren drifthoeken. Trio-containerschip model no Tanker model no Modelschaal 1 55 N.S.P. opdracht no GBT. Opdrachtgever: Rijkswaterstaat Bouwbureau Schelde-Rijnverbinding Bolwerk Noord 85 Bergen op Zoom Rapportage: Ir. J.G. Rosink Gecontroleerd: I. G. van Oortmerssen

6 1

7 IEDLANDCH SCHEEPS8OUWKUNDT 1 B PROEfSTATION WAGENiNGEN Rapport no _GBTJ 2. Inhoud Inleiding Wijze van bepaling van evenwichtstoestanden 3.Analyse van de resultaten Invloed van taludhelling Conclusies Tabellen Figuren

8 1 :;. ;--i- --,.-ç; -' -:: , :. ::i.

9 IEDERLANDSCH SCI4EEPSOUWKUNDiG PROEFSTATION WAGENINGEN Rapport no GBT 3. SLZ. 1. Inleiding In dit rapport worden de resultaten gepresenteerd van de bepaling van de evenwichtsroeren drifthoeken voor een DWT tanker en een trio-containerschip bij vaart in een recht kanaalpand. De dwarsdoorsnede van het kanaal komt overeen met de dwarsdoorsnede van de ontworpen bochtafsnijding bij Bath. Door het samenstellen van gegevens uit deelrapport 3: ttm e. ting van langskracht, dwarskracht en giermoment aan vastgehouden tanker en trio-containerschipmodel" zijn voor vijf verschillende afstanden van het schip uit de kanaalas de evenwichtsroeren drifthoek bepaald. Het is daardoor mogelijk om een indruk te krijgen van het theoretisch bevaarbare gebied in het dwarsprofiel van het kanaal, bijvoorbeeld aan de hand van het 150 roerhoek criterium. De uit de resultaten van de dwarskrachtmetingen gevonden evenwichtstoestanden worden vergeleken met de gegevens van de proeven met vrijvarende scheepsmodellen, die gepresenteerd - zijn in deelrapport 2:"Meting van watersnelheden en golfhoogten langs het talud van de bochtafsnijding bij Bath". Eveneens is getracht de invloed van de talud helling op de oeverzuiging te bepalen.

10 j al -&- 1

11 NEDRLANDSCH SCI-IEEPS2OUWKUND!G PROEFSTATION WAGENINGEN Rapport no GBT 4. LLZ. 2. wijze van bepa1ipyan evenwichtstoestariden Indien een schip buiten het midden van een kanaal vaart, zullen er t.g.v. de asymmetrie van het omstromingspatroon krachten en momenten op het schip geïntroduceerd worden. Tengevolge hiervan zal het schip, om een aan de oever evenwijdige baan af te kunnen leggen, met een gemiddelde drift- en roerhoek moeten varen. De evenwichtstoestand wordt nu gevonden door die combinatie van drifthoek en roerhoek te bepalen, waarbij de resulterende krachten en momenten op het schip gelijk aan nul zijn. Gegevens over de verstorende krachten en momenten ten gevolge van de oever als functie van de drifthoek voor een roerhoek van 00 zijn vermeld in deelrapport 3, waarin ook de krachten en momenten als functie van de roerhoek en drifthoek op onbeperkt breed water zijn gepresenteerd. Doordat de krachten en momenten in het algemeen niet lineair van de roerhoek en drifthoek afhangen, zijn de evenwichtsroer- en difthoeken op de volgende wij ze grafisch bepaald. In figuur a is de dwarskracht t.g.v. de oeverzuiging als functie van de drifthoek voor een roerhoek van 00 gegeven. Figuur b geeft de dwarskracht als functie van de roerhoek voor verschillende waarden van de drifthoek op onbeperkt breed water. In deelrapport 3 is aangetoond dat dit verband ook geldig is op beperkt breed water. Uit figuur a en b samen is voor een bepaalde waarde van de bijbehorende waarde van 5 te vinden, waarvoor dwarskrachtevenwicht geldt: Y +Y =0 oever roer Door dit te herhalen voor andere waarden van wordt een lijn gevonden, die de verschillende combinaties van C en geeft, waarbij de totale dwarskracht 0 is (zie figuur c) De evenwichtstoestand wordt nu gevonden door op dezelfde wijze de -6 lijn voor het moment evenwicht te bepalen en te snijden met de lijn voor het dwarskrachtevenwicht. Het snijpunt van de twee lijnen levert de evenwichtsroeren drifthoek.

12 -i 1

13 NEDERLANDSCH SCHEEPSBOUWKUND{G PROEFSTATiON WAGENINGEN Rapportno GBT f fllz. 5. Door het snijpunt dient ook de &-(3 lijn, verkregen uit het langskrachtevenwicht, te lopen. Indien dit niet het geval is moet door een snelheidscorrectie het krachten en momenten verloop worden aangepast m.b.v, de gegevens uit deelrapport 3, waar de verandering van krachten en monteriten bij constant toerental als functie van de snelheid is gegeven. De bovenstaande bepaling moet dan herhaald worden voor, een andere snelheid, tot die combinatie van drifthoek, roerhoek en snelheid is gevonden, waarbij zowel de langskracht, de dwarskracht en het moment nul zijn. dwarskracht t.g.v. oeverzuiging dwarskracht t.g.v. een roeruitslag op onbeperkt breed water Yoever t Pe FIG ci Fl6 b Fl6 c

14 .;--:Yv jam a (..T. :.--r' - r MocvsP jr jij. Jis rd.-r)(:..dr1.:-\- _i-:.- -:' --. :...H?i!T n ~001.11=0 010 na M -- sin lie p 50. ;-. '--- :s J r;::' :'-: i ene OM-- -r, s :, 15 j7 re l ;... eis. -. Sa jil, U0.iH :- '-.- r'-)!-:..-

15 IF.DELAIDSCH SCHEEPSBOUWKUND!G PROEFSTATION WAGENINGEN Rapport No GBT 6. BLZ. 3. Analyse van de resultaten De resultaten van de m.b.v. de dwarskracht metingen gevonden evenwichtsroerhoeken zijn tezamen met de resultaten van de gemeten waarden uit de proeven met vrijvarende modellen gegeven in de figuren 1 t/m 4 voor het trio-containerschip en in de figuren 5 t/m 8 voor de tanker. In tabel 1 en II is een overzicht gegeven van evenwichtsroerhoeken en bijbehorende evenwichtsdrifthoeken. In de figuren zijn grenzen van de in tabel 1 en II gevonden snelheden aangegeven. De resultaten van de proeven met vrijvarende modellen zijn vermeld in de tabellen III en IV, die overeenkomen met de tabellen II en III uit deelrapport 2. In de figuren is de bevaarbare kanaalbreedte, resulterend uit het 150 roerhoekoriterium aangegeven. De bevaarbare breedte is tevens vermeld in tabel V. Deze tabel laat zien dat b.v. op de kleinste waterdiepte voor de tanker een vaarbreedte van 270 m beschikbaar is bij een snelheid van 10.5 kn terwijl voor het trio-containerschip 120 m overblijft (ca. 4x de scheepsbreedte) bij een snelheid van 12.5 kn. De beschikbare breedte blijkt bij de tanker minder gevoelig te zijn voor de waterdiepte dan bij het trio-containerschip. Bij vergelijking van de grafisch bepaalde evenwichtstoestanden met de resultaten van de vrijvarende proeven blijkt dat de resultaten in het algemeen vrij goed overeenstemmen. Hierbij kunnen de volgende aantekeningen worden gemaakt: - de grafisch bepaalde lijnen in de figuren 1 t/m 8 gelden voor constante snelheden. Bij de vrijvarende proeven bleek de gemeten snelheid bij vaart langs het talud soms beduidend lager dan bij vaart in het kanaal met hetzelfde toerental (zie tabel III en IV) - op de middelste offset zou voor het dubbelschroefs containerschip uit symrnetrie overwegingen een roer- en drifthoek van ca. 0 graden verwacht mogen worden.

16 C ) - - -;. ;-_.. t.:j _.-t -- -, - -. '. -.. '-- - :--.3 -:?i -- - : j... 'J ynd -: t :.ï::t ;_..---:.-:-.- ene 1 e -:..i:-t M

17 NDELP.NDSCH SCHEEPSOUWKUNIG PROEFSTATION WAGENINGEN Rapport No. 720O2BT7. Het kanaalprofiel is weliswaar niet symrnetrisch, doch de oeverzuiging in het midden van het kanaal blijkt ver- waarlooshaar klein. Bij de vrijvarende proeven zijn echter in deze conditie gemiddelde roerhoeken gemeten tot ca. 10 graden, zowel naar SE als naar BB. Dit is te verklaren door het feit dat de dwarskracht en het moment bij het containerschip erg klein zijn voor roerhoeken tot ca. 10 graden. - bij de grootste waterdiepte is de overeenstemming van de evenwichtsroerhoek bij het containerschip langs het steile talud minder voor de hoogste snelheid. In deze situatie zal door het sterk niet-lineaire verloop van dwarskracht en moment met de roerhoek het gemiddelde van het dynamische roerhoeksignaal (de evenwichtsroerhoek) niet overeen kunnen stemmen met de statisch bepaalde evenwichtsroerhoek. Ook de beperking van de maximale roeruitslag kan de gemeten gemiddelde rocrhoek beïnvloeden.

18

19 NEDERLANDSCH SCHEEPSBOUWKUNDIG PROEFSTATION WAGENINGEN rapport no GET 8. Bil. 4. Invloed van de talud helling Omdat twee verschillende kanaaloevers zijn beproefd, is het mogelijk een indruk te krijgen van de invloed van de talud helling op de oeverzuiging. Wanneer verondersteld wordt, dat bij vaart dicht langs het éne talud, de invloed van de andere kanaaloever verwaarloosbaar is. In de figuren 9 en 10 zijn de dwarskracht en het moment die op het schip werken wanneer dat onder de evenwichtsdrifthoek met roerhoek nul langs het talud vaart uitgezet op basis van de tangens van detaludhoek. Deze krachten en momenten geven een indicatie van de grootte van de roerhoek die nodig is om de oeverzuiging te compenseren. De krachten en momenten zijn voor de verschillende waterdiepten dimensieloos uitgezet. Omdat (figuur 9 en 10) slechts drie punten beschikbaar zijn (de gemeten waarden voor tg a = 0.1 en tg a = 0.25, terwijl Y' en N' gelijk nul moeten zijn bij tg a = 0) moeten deze diagrammen met de nodige voorzichtigheid gehanteerd worden. Over het algemeen lijkt er een lineair verband te bestaan tussen oeverzuiging en talud helling in het onderzochte gebied, behalve bij het trio-containerschip op de grotere waterdiepten.

20 :'..

21 NEDERLANDSCH SCHEEPSOUWKUNDG PROEFSTATION WAGENINGEN Rapport no. 72_0023I9. 1Z - 5. Conclusies De resultaten van de proeven met vrijvarende modellen stemmen vrij goed overeen met de evenwichtsdrift- en roerhoeken die grafisch bepaald zijn uit de resultaten van de proeven met vastgehouden modellen. Het trio-containerschip heeft in vergelijking met de tanker vrij weinig manoeuvreerruimte ter beschikking, als wordt uitgegaan van, een maximaal toelaatbare evenwichtsroerhoek van 150. Ten aanzien van de 150 roerhoek grens kan aangemerkt worden dat deze, zeker voor het trio-containerschip, vrij arbitrair is, omdat hij dit schip het roer pas bij grotere uitslagen effectief wordt. Wageningen, Oktober NEDERLANDSCH SCHEEPSBOUWKUNDTG PROEFSTATION Dr t 0 derdirecteur

22 j.,. -.-,-..: 1.:j -''' :; j ,, - t

23 NEDERLANDSCH SCHEEPBOUWKUNDG1 PROEFSTAflON WAGENINGFN jaidport BLZ. no GBTJ_10. Tabel 1 Evenwichtsroer- en drifthoeken T a r1k c r 1,3 Offset V = 13,7 kn V = 10,2 kn 6e 6e 6e 6e SB -1,0 10 SB 2-0, ,1 2 13B 0 1 BB 4 +0,5 6 +0, , , WD/T = 1,2 offset v 1.2,2 kn V = 9 k r e 6e 1 -'1,3 14 S13-1,0 9 SB 2-0, E 0 1BB 4 +0, , ,5 20 WD/T = 1, 1, Offset V = 10,5 kn V = 7,5 kn 6e,e 6e 1-0,5 15 SB -0,5 8 SB 2-0, ,1 3 BB 0 2 BB 4 +0, , , Een drifthoek naar stuurboord is positief.

24

25 NEDERLANDSCH SCHEEPSEOUWK(JND!G PROEFSTATON WAGENINGEN Rapport no rp-c1 TT Eveniichtsroer- en drifthoeken Trio - containers ch i WD/T = 1,4 öffset V 17,3 kn V = 12ikn V = 8 kn - 1-1,0 20 SB -1,0 17 SB 0 15 SB 2-0, ,5 20 BB 0 16 BB 0 12 BB 5 +1, , ,0 22 WD/T = 1,2 Offset V15 kn V = 11 kn V = 7 kn 1-1,0 22 S13-2,0 18 SB -1,0 15 SB 2-0, , ,5 22 BB +0,3 17 BB 0 14 BB 5 +1, , WD/T = 1,1 Offset V = 12,5 kn VTTT 6e 5e - 6e 1-1,5 30 SB -0,5 26 SB , E 0 19 BB 5 +1, ,2 30 Een drifthoek naar stuurboord is. positief.

26 T.., t' t... t '..'.-,. c -. t : t t j or - _ ) - J_ ) :: e 1 let. - :,

27 NEDEiLANDSCH SCHEEPSB0UwKUNDgG PROEFSTATION WAGENINGEN Rapport no GBT 12. BLZ. TTT Gemeten evenwichtsroeren drifthoek uit vrijvarende modelproeven. Tanker (Model 3699) Proef WD/T Offset Toeren Gemeten Gemeten - Gemeten No. omw./mifl. snelheid evem'iichts evenwichts kn. 1 7T drifthoek roerhoek S.S M 1313 SB 1313 SB , ,3 0, , ,4 0, , , , ,8 0, , ,2. 0, , ,0 0,83-0, , ,0 0,83-0, , ,4 0, , , ,0 0,83-0, , ,4 0, , , ,8 0, , ,8 0:74 0, , ,8 0,61-0,1 18, , ,7 0,67 0, , ,8 0,74-0, in ,8 0,74 0, , ,2 0,63 -_-. 0,9 2 - WD/T = 1,3; waterdiepte model 0,303 m, in werkelijkheid 16,67 m. WD/T = 1,2; waterdiepte model 0,280 m, in werkelijkheid 15,38 m. WD/T = 1,1; waterdiepte model 0,256 m, in werkelijkheid 14,08 m.

28

29 NEDFRLANDSCH SCHEEPSBOUWKUNDIG 1 rblz. PROEFSTATION WAGENINGEN Rapport no GBT 1: Tabel IV Gemeten evenwichtsroeren drifthoek uit vrijvarende modelproeven. Trio-containerschip (Model 3978) oef WD/T Tfset Toeren Gemeten Gemeteni Gemeten No. omw. /min. snelheid even 7ichts1 evenwicht kn. r7 drifthoek oerhoek , ,.0 0,96 0, » ,9 11,0-0,4 1, , ,9 1, , , ,4 0,92-3, , ,92 0, , ,4 0, , , , , ,1 0,90-0, , ,9 1,03-0, , ,1 0,90-0, , i 14,4 0,99-1 0, , ,5 0,86-1, , ,1 1 t , ,0 0,96-0,5 7 11,4 0,79-0, -- 12,3 0,85 0, , ,0 0,96-0,5-7 ij 1, L2 0J 12,0 0,83 WD/T = 1,4; waterdiepte model 0,292 m, in werkelijkheid 16,10 m. WD/T = 1,2; waterdiepte model 0,251 m, in werkelijkheid 13,80 m. WD/T = 1,1; waterdiepte model 0,230 m, in werkelijkheid 12,65 m.

30

31 NEDERLANDSCII SCHEEPSUOUWKUNDJG PROEFSTATION WAGEN;NGEN Rapport no GBT 14. ELZ. Tabel V Tanker WD/T V in kn Bevaarbare breedte 1 : 10 1 : 4 Totaal 1,3 13,7 153 in 127 in 280 in 10,2 153 in 153 in 306 in 1,2 12,2 153 in 122 in 275 in in 137 in 290 in 1,1 10,5 153 in 118 in 271 in - 7,5 153 in 140 in 293 in Trio-containerschip WD/T V in kn Bevaarbare breedte 1: 10 1 : 4 Totaal 1,4 17,3 108 m 56 in 164 in 12,5 125 in 73 in 198 in in 100 in 253 in 1, in 53 in 130 m in 67 in 162 in in 85 in 198 in ,5 74 in 50 in 124 in 10,5 81 in 65 in 146 in De bevaarbare breedte is aangegeven uit de as van het kanaal tot de desbetreffende talud helling.

32 rç..... :..;.. 1. Ij.-...ç -- L ---.,'-,... - j..r t.- t.:: -.1

33 Hw/T SNELHEID BEREKEND UIT - IN KNOPEN DWARSKRACHTMETINGEN 1,30 13,7 1,20 12,2 + 1,10 10,5 o Hw/ T SNELHEID UIT PROEVEN MET IN KNO PEN VRIJ VAREND MODEL 1,30 10,8-12, ,8-12,0 1,10 9,2-10, LIJN 100 I1 r j1 OFFSET m - 2O0 127rn 15 LIJN m 1 76,5 rn 76,5 76,5m 76,5 m 372 m

34

35 SNEL HElD BEREKEND UIT UIT PROEVEN MET IN KNOPEN OWARSKRACHTMETINGEN VRIJ VAREND MODEL 10,5 0 7,5 - X LIJN 10 0 OFFSET IOCI 15 LIJN BB

36

37 SNEL HEIO BEREKEND UIT UIT PROEVEN MET W KNOPEN DW.RSKRACHTMETINGEN VR/JWRENO MODEL SB 30` ,0 X T LIJN 10 OFFSET LIJN

38 L. -

39 SNELHEID 8EREKEND UIT IN KNOPEN OWARSKRACHTMETINGEN UIT PROEVEN MET VRIJ VA RENI? MODEL SB -i-30 13,7 0 10,2 X LIJN OFFSET LIJN

40

41 HwITI SNELHEID BEREKEND UIT IN KNOPEN DWARSKRACHTMETINGEN Hw/T SNELHEID IN KNOPEN UIT PROEVEN MET VRIJ VAREND MODEL 1,40 17,3 1,4 13,4-15,9 99 1,20 15,0 + 1,10 12, m 90m SB _300 1,? 12,5-14,9 1,1 12,0-- 14,0 Eg 108m LIJN - 10 / 00 OFFSET LIJN -' 20 50m 53m BB

42 . i H () 2

43 58 T 40, SNELHEID BEREKEND UIT UIT PROEVEN MET IN KNOPEN DWARSKRACHTMETINGEN VR.'J VAREND MODEL 12,5 0 10,5 -x 12,0-74, LIJN OFFSET 1 2 0' ~l\ LIJN BB I,1'

44

45 Q0 SNELHEID BEREKEND UIT - UIT PROE VEN MET W KNOPEN D WARSKRA CH TME TINGEN VRIJ VAREND MODEL 15, ,0 7,0 0 12,5-14, rr LIJN L70 OFFSET LIJN

46 HTT

47 SNELHEID BEREKEND UIT UIT PROEVEN MET SB IN KNOPEN DWARSKRACHTMETINGEN VRIJ VAREND MODEL 17,3 X 6 12,5 0 5,0 -.3Q0 13,4-15,9 E LIJN 1.j OFFSET LIJN ` E'B

48

49 [ NEDERIANDSCU PROEFSTAflON WAGENINGEN Rapport no GBT 9. INVLOED TALUDHELLING TRIO CONTAINER SCHIP (Y. 12,5 kn) II (V 1.5,0 kn) (Vr 17,3 kn) 0 0,1 0,2 o 0, tçjx Vr 12,5 kn) (v =15,0 kn) 1 Vr 1Z.3kn) 0 0,1 0,2 0,3 tgx

50 -; \' ':._.'-\ ' ''- -' c

51 NEDERLANDSCH SCHEEPSBOUWKUNDIG Fig. PROEFSTATION WAGENINGEN Rapport no GBT 10. INVLOED TALUDHELLING TANKER (V10.5kn) (V:12,2kn) 0 ( V. 137kn) " l" ) c 0 0,1 0,2 0,3 tg x E. 0 0,1 0,2 0,3... tgx

52