S c h i p e n W e r f

Transcriptie

1 S c h i p e n W e r f 14 -D A A G S T I J D S C H R I F T, G E W IJ D A A N S C H E E P S B O U W, S C H E E P V A A R T E N H A V E N BEL A N G E N D E V E R E E N IG IN G V A N T E C H N IC I OP SC H E E P V A A R T G E B IE D D E C E N T R A L E B O N D V A N SCH EEPSBO U W M EESTERS I N N E D E R L A N D O R G A A N V A N H E T IN S T IT U U T V O O R S C H E E P V A A R T E N L U C H T V A A R T H E T N E D E R L A N D S C H S C H E E P S B O U W K U N D IG P R O E F S T A T IO N IN SCH IP E N W ERF IS O PG EN O M EN H E T MAANDBLAD D E T E C H N IS C H E K R O N IE K R E D A C T IE : ir. J. W. H E IL w.i., prof. dr. ir. W. P. A. V A N LA M M ER EN, ir. G. D E R O O IJ s.i., prof. ir. L. T R O O S T en G. Z A N E N Redactie-adres: Heemraadssingel 194, R otterdam, Telefoon ERE-COMITÉ: A. T. BR O N SING, O ud-directeur der N.V. Stuomvaart-Maacschappü Nederland", Am sterdam ; ir. M. H. DAMME, D irecteur der N.V. Werkspoor, Amsterdam; ir. M. EIKELENBOOM, Oud-Directeur Van N iev elt, Goudriaan ïc Co s Stoomvaart Mij., Rotterdam; J. W. B, EVERTS, Lid van de Raad van Bestuur der K oninklijke Paketvaart Maatschappij, Amsterdam; P. GOEDKOOP D zn., Directeur Nederlandsche D ok- en Scheepsbouw-Maatschappij ( v.o.f.), Am sterdam ; M. C. K O N IN G, O ud-lid van de Raad van Bestuur der Kon. Paketvaart Mij., Amsterdam; W. H. DE M O N C H Y, D irecteur der H olland-am erika Lijn, Rotterdam; C. POT, O ud-directeur der N.V. Electrotechn. Industrie v /h W. Sm it & C o., Slikkerveer; F. G. STORK, Directeur der N.V. Kon. M achinefabriek Gebr. Stork 6c Co., Hengelo; ir. H. C. W ESSELING, Commissaris der N.V. Koninklijke Maatschappij D e Schelde, VUssingen; S. V A N W EST, O ud-directeur der N.V. D ok- en Werf-Maatschappij W ilton-fijenoord", Schiedam. Jaar-abonnem enc (bij v ooruitbetaling) ƒ lfi,, buiten N ederland ƒ 20,, losse num m ers ƒ1,, van oude jaargangen ƒ1,2 5. U IT G E V E R S W Y T -R O T T E R D A M Telefoon (8 lijnen), Telex 21403, Postrekening 58458, Pieter de Hoocliwcg 111 MEDEWERKERS: J. BAKKER, ir. 'W. V A N BEELEN, prof. dr. ir. C. B. BIEZENO, W. V A N DER BO R N, ir. B. E. C A N K R IEN, P. F. D E DECKER, ir. C. A. P. DELLAERT, L. F. DERT, J. P. DRIESSEN, G. FIGEE, ir. W. G ERRITSEN, T H. V A N DER GRAAF, J. F. GUGELOT. F. C. H A A N E B R IN K, P. IN T V EL D, prof. ir. H. E. JAEGER, ir. J. JAN SZE N, ir. M. C. DE JO NG, ir. C. KAPSENBERG, J VAN KERSEN, prof. dr. ir. J. J. KOCH, ir. H. J. KOOY Jr., ir. W. KROP HOLLER, ir. W. H. KKiUYFF, prof. ir. A. J. TER LIN D E N, mr. G. J. LYKLAMA ä NIJEHOLT, dr. ir. W. M. MEIJER, ir, J. C. MILBORN, J. J. MOERKERK, ir. A. J. M OLLINGER, A. A. NAGELKERKE, ing. L. V A N OUWERKERK J.M.zn., ir. J. S. PEL, J. C. PIEK, ir. K. V A N DER POLS, B. PO T, mr. dr. ir. A. W. Q U IN T, ir. W. H. C. E. RÖ SING H, ir. J. RO TG ANS, ir. D. T. R.UYS, C. J. RIJNEKE, ir. W. P. G. SARIS, ir. R. F. SCHELTEMA DE HEERE, ir. A. M. SCHIPPERS, dr. P. SCHOENMAKER, Ir. R. SM ID, ir. H. C. SNETH- LAGE, dr. J. SPUYM AN, ing. C. A. TETTELA AR, prof. ir. E. J. F TH IE R E N S, ir. J. W. V A N DER VALK, C. VERMEY, C. VEROLME, ir, J. VERSCHOOR, ing. E. VLIG, A. H. H. VOETELINK, ir. G. DE VRIES, IJ. L. D E VRIES, J. W. WILLEMSEN, mr. J. WITKOP, prof. ir. C. M. V A N W IJN G A A R D EN. VIJFENTW INTIGSTE JAARGANG Overnemen van artikelen enz. zonder toestemming van de uitgevers verboden 21 MAART 1958 N o. 6 DE PETROLEUM -INDUSTRIE IN HET LICHT DER STIJGENDE WEST-DUITSE ENERGIE-BEHOEFTE De directeur der Mobil Oil S.A. in W est-d uitsland, de heer H ans H einrich M atthiesen, heeft in een der laatste publikaties van de Société Beige d Etudes & d Expansion, een beschouwing gewijd aan de olievoorziening in het licht der toenem ende energie-behoefte der Federale R epubliek. De schrijver wijst er in zijn inleiding op dat het economisch beleid, gericht op en zich bew ust van zijn plicht de levensstandaard der bevolking v o o rtdurend te verbeteren, slechts aan zijn doel kan beantw oorden indien men erin slaagt de energie-voorziening gelijke tred te doen houden m et de eisen die de industrie en het vervoer stellen. De energie-producenten dienen de daartoe benodigde middelen op lange term ijn ter beschikking te stellen resp. te investeren en de toekom stige energie-behoefte tijdig en zo nauw keurig m ogelijk te ramen. Zowel door de overheid als door het p articulier in itiatief zijn peilingen v erric h t w elker resultaten overigens gedeeltelijke verschillen aanwijzen, verschillen welke v erklaarbaar zijn gezien de o n zekerheid ten aanzien van de toekom stige gang van zaken. In de Federale R epubliek is de energievoorziening grotendeels afhankelijk van de beschikbare prim aire energie. Steenkolen en bruinkolen vorm en vooralsnog de voornaam ste bronnen, zij het dat de aardolie voortdurend aan betekenis w int. D e snel stijgende W estduitse energie behoefte, w aarin door eigen produktie onm ogelijk kan worden voorzien, m aakt groter aanvoer van elders noodzakelijk. Bij deze laatste spelen zowel de aardolie als de steenkool de belangrijkste rol. T o t dusver was de balans w at produktie en v erbruik betreft actief; k w an titatief was zij in voor het eerst echter passief. Ten dele w o rd t de noodzaak op groter schaal kolen en olie van elders aan te voeren verklaard dooide grote industriële bedrijvigheid, m aar zelfs bij norm ale uitbreiding der D uitse industriële p ro d u k tie en het d ientengevolge groter energie-verbruik, zouden de eigen hulpbronnen tw. kolen, p etro leum en w aterk rach t ontoereikend zijn geweest om in de behoefte te voorzien. N aast de eigen hulpbronnen verw acht m en dat de kernenergie, op zijn vroegst echter in 1965, een rol zal gaan spelen en dan nog aanvankelijk slechts v o o r nam elijk ten behoeve van de elek tric i teitsvoorziening. Van de toepassing ten behoeve van lu ch tv aart en w egvervoer is vooralsnog geen sprake. A llereerst is zij veel te duur, terw ijl bovendien de apparatuur m et h et oog op de voorzieningen tegen radio-actieve straling te zw aar w ordt. O p gro n d van h et onderzoek d at gem eenschappelijk door vertegenw oordigers der verschillende energie-sectoren is ingesteld, m oet w orden aangenom en dat de behoefte aan prim aire energie in 1965 in 'W est-d uitsland ongeveer 240 m iljoen to n SKE (Steinkohlen E in heiten) zal bedragen. Rekening houdend m et de van elders aan te voeren bruinkool en elektrische stroom, alsmede m et de u itvoer van steenkolen, die m et een geschat totaal van circa 2 5 miljoen ton geen w ijziging van betekenis zal ondergaan, zou men in 1965 over een eigen produktie van circa 180 miljoen ton SKE kunnen beschikken. U iteraard is dit een ruwe benadering, waarbij geen rekening is gehouden m et de invloed van eventuele prijsfluctuaties w at de grondstoffen betreft. Voorts is men ervan uitgegaan dat voldoende nieuwe middelen in de m ijnbouw worden geinvesteerd en dat de noodzakelijke u itbreiding der produktie niet door gebrek aan arbeidskrachten zal worden geremd. In dit verband dient er volledigheidshalve op gewezen dat de toestand op de arbeidsm arkt thans reeds gespannen is terw ijl m en, indien to t k o rter w erktijden w ordt overgegaan, het aantal arbeiders zal m oeten uitbreiden. T enslotte is de geraamde eigen produktie gebaseerd op een stijging der m an-produktie. Tussen n u en 1956 rekent men m et een mogelijke stijging der kolenprodu ktie m et 20 m iljoen to t 150 m iljoen ton, van die der bruinkolen-produktie van 7 to t in totaal 34 miljoen ton SKE en van die der inheemse petroleum industrie m et 2,9 to t 7,9 miljoen ton SKE. U it het voorgaande volgt dat men circa 180 miljoen der benodigde 240 miljoen ton SKE zelf zal kunnen leveren W 40707

2 en dat er een geraamd tekort is van 60 m iljoen to n SKE, w aarin dan door in voer, voornam elijk van olie en kolen moet w orden voorzien, hetgeen in de p raktijk betekent dat de invoer van g rondstoffen praktisch m oet worden verdubbeld. U itgaand van de huidige prijsconstellatie betekent dit d a t de betalingsbalans m et enkele m iljarden DM zal w orden belast. H e t uitvoer-overschot, thans nog aanzienlijk, zal hierdoor verm oedelijk geabsorbeerd worden hetgeen overigens de sanering der betalingsbalans betekent. R ekening dient te worden gehouden m et hogere prijzen voor de voornaamste grondstoffen. Im m ers zal de m ijnbouw op den d u u r niet kunnen ontkom en aan de noodzaak een prijsbeleid te volgen w aardoor het m ogelijk w o rd t via de weg van zelffinanciering in een aanzienlijk deel der kapitaal-behoeften te voorzien, hetgeen in de prak tijk neerkom t op hoger prijzen. De olie-maatschappijen zullen, tenzij de rechten welke op petroleum -produkten geheven worden, aanzienlijk om laag gaan, eveneens to t prijsverhoging m oeten overgaan. Kolen zullen ook in de eerstvolgende jaren vrijwel uitsluitend u it N oord-a m erika worden betrokken, hetgeen betaling in U.S.-dollars im pliceert. D e aan te voeren olie zal ruw weg voor de h elft in dollars en voor de w ederhelft in zachte valuta betaald m oeten worden. Gezien de noodzaak dollar-uitgaven zoveel m ogelijk te beperken is de invoer van olie tegen zachte valu ta van belang. M et h e t oog op de stijgende energiebehoefte dient een zo economisch m ogelijk gebruik van de energie-grondstoffen te w orden gem aakt. D at dit aspect van h et probleem de aandacht heeft blijkt u it de aanzienlijke stijging van het verbruik van secundaire energie. O m schakeling v an prim aire op secundaire energie biedt inderdaad bezuinigings-m ogelijkheden. D oor doeltreffende m aatregelen zijn bijvoorbeeld de m ijnbedrijven erin geslaagd het eigen verb ru ik van 7,4% to t 4 % te verm inderen terw ijl de spoorwegen door elektrificatie en dieseltractie het kolen-verbruik m et ongeveer de h elft nl. van 10 to t 5 m iljoen ton hebben teruggebracht. N aar schatting zal in het tekort aan energie, dat zoals reeds vermeld in 1965 op circa 60 m iljoen to n SKE w ordt geraamd, w orden voorzien door invoer van circa 20 miljoen ton kolen en 40 miljoen ton (SKE) ruw e petroleum en petroleum -produkten. D it betekent dat de raffinage-capaciteit in 1965 toereikend m oet zijn om de grotere hoeveelheden ruw e olie te verwerken. In 1965 zal verm oedelijk meer dan de helft van W est D uitsland s verbruik van petroleum m oeten dienen voor de opwekking van energie. D e raffinaderijen zullen dan ook zowel k w an titatief als kwalitatief in staat m oeten zijn de produktie aanzienlijk te vergroten. T o t dusver viel het accent vooral op de produktie van m otorolie; de produ ktie van de zw aardere p roduk ten was betrekkelijk beperkt. Vergeleken m et steeg het olie-verbruik in 56 m et rond tachtig percent. In deze stijging kon slechts door groter aanvoer van elders worden voorzien. D e to t 1965 geprojecteerde, deels reeds onderhanden, uitb reid in g der ra f finage-capaciteit voorziet in een stijging van ongeveer 45 m iljoen ton. G edurende de achterliggende jaren heeft men de Duitse petroleum maatschappijen wel eens verweten de raffinaderijen te snel u it te breiden, m aar u it de snelle toename van het verbruik b lijk t hoe juist h et in dit opzicht gevoerd beleid is geweest. Verschillende tekenen wijzen erop dat de E urom arkt - noodzakelijk als deze is voor de toekom st van W est-europa de toekom stige industriële o ntw ikkeling zal beïnvloeden. O p het ogenblik is voor de produktie van één ton ruwe petroleum in W est-d uitsland een investering van 80/100 DM nodig. De ram ing der O.E.E.C. van $ 30 per ton gaat hier nog aanzienlijk boven uit. Zelfs indien m en aanneemt dat in de toekom st m eer gew icht zal w orden gehecht aan een grotere produktie van brandstof olie m.a.w. d at m et een geringere kraakcapaciteit k an w orden volstaan en dat de te investeren middelen derhalve m inder om vangrijk zullen zijn, m oet er nochtans rekening m ede gehouden worden dat to t 1965 rond 2,5 a 3 m iljard DM geïnvesteerd m oeten w o r den. Bovendien dient m en de beschikking te hebben over voldoende ta n k schepen, teneinde de benodigde hoeveelheden ruwe olie uit het M idden-oosten en Amerika aan te voeren. O ok hiervoor zijn belangrijke middelen nodig, tenzij de geprojecteerde inter-europese p ijp leidingen, waarover nader, inderdaad worden aangelegd. Blijkens de talrijke bouwopdrachten voor supertankers geeft m en er zich m et name sedert de Suezkanaal-crisis, in toenem ende m ate rekenschap van dat de exploitatie van grote schepen economischer is, zoals het ook noodzakelijk is de haven- en los-installaties aan te passen aan de eisen welke de behandeling dezer grote schepen stelt. De transportm iddelen welke nodig zijn teneinde de ruw e olie n aar de ra ffin a derijen voor zover deze niet in de loshaven zelve zijn gelegen te vervoeren, m oeten eveneens m et de te v erwachten stijgende aan voer gelijke tred houden. Een probleem op zich zelf vormen de plannen der verschillende olie-maatschappijen om in het R ijn- en R uhrgebied, naast de reeds bestaande, nieuwe installaties zowel voor de produktie der brandstofolie als essentiële produkten voor de petrochemie te bouwen. Reeds thans is de R ijnvaart ternauw ernood in staat het vervoer der ruw e petroleum van R otterdam naar de bestaande r a ffinaderijen adequaat te verzorgen en zij zal dit, tenzij de vloot verder w o rd t u itgebreid, nog m inder zijn indien de nieuw e raffinaderijen gereed en b e drijfsklaar zijn. D e aanleg van een p ijp - leidingnet is dan ook opportuun. E en der leidingen, nl. die van W ilhelm shafen naar het Ruhrgebied, k rijg t een lengte van meer dan 350 kilometer, een andere van Wesel naar Gelsenkirchen zal 47 kilom eter lang zijn, terw ijl de ev e n tueel aan te leggen leiding van R o tte r- dam /P ernis naar het R ijn- en R oergebied 280 kilom eter lang zal zijn. T e n slotte dient nog rekening te w orden g e houden m et de aanleg ener pijpleiding tussen Middellandse Zee-havens en h e t R ijnland. H e t voortdurend stijgend v e r b ru ik van petroleum produkten m a a k t ook u itbreiding van het d is trib u tie apparaat onvermijdelijk. T ankw agons, tan k au to s en tanküchters dienen in v o l doend aantal ter beschikking te staan, terw ijl het eveneens noodzakelijk is overlaadplaatsen in te richten. In d it verband dient erop gewezen dat ook de noodzakelijke outillage, m et nam e voor het toenem end verbruik van benzine, in de onm iddellijke om geving der v erbruikscentra aanwezig dient te zijn. M et het oog op een evt. in de toekom st teruglopend spoor- en wegvervoer zal zich vroeger of later de behoefte doen gevoelen aan pijpleidingen tussen de raffinaderijen en de voornaam ste v erbruikscentra, terw ijl voorts reken in g m oet worden gehouden m et belangrijke investeringen ten behoeve van h et v e r- koop-apparaat. De D uitse petroleum -m aatschappijen w orden dan ook in de nabije to ek o m st geconfronteerd m et niet te o nderschatten financierings-problem en. D e m id d e len, nodig voor intensieve exploratie, boringen op grote diepte, het tra n sp o rt der ruw e olie, de bouw van ra ffin a d e rijen en de uitbreiding van het v erk o o p apparaat, zullen in de kom ende jaren in totaal meerdere m iljarden m ark b ed ragen.w est-d uitsland dat niet over een ruim e kapitaalm arkt beschikt zal deze m iddelen zelf niet k unnen fo u rn eren. N aar ruw e schatting zal m en hoogstens een derde door middel van leningen kunnen financieren. D e olie-m aatschappijen zullen vermoedelijk de h e lft v a n h et ontbrekende kapitaal ter beschikking kunnen stellen, terw ijl de w e d erh elft m et behulp van buitenlandse g eld gevers k an w orden verkregen. D uitsland s petroleum -industrie zal, w il zij haar deel in de toekom stige b e hoefte aan energie bijdragen, de nodige initiatieven moeten ontplooien, m aar h et vertrouw en dat zij haar taak in n au w e sam enw erking m et de petro leum -m aatschappijen in de naburige landen m e t succes zal vervullen en daarmede tevens de belangen der Europese economie zal dienen, is alleszins gew ettigd. C. V e r m e y

3 H YD R O D Y N A M ISC H E G R O N D SLA G EN VO O R H ET SC H EEPSO N TW ER P (Cursus gegeven voor de afdelingen Rotterdam en Amsterdam van de Vereeniging van Technici op Scheepvaartgebied) (V ervol g van pag. 123) Dee! B Voortstuwing en Proeftochtprog nose van Schepen door dr. ir. J. D. VAN M ANEN Hoofd van de afd. W.O. van het N.S.P. te W ageningen H oofdstuk V III E N IG E B IJZ O N D E R E T Y P E N V A N V O O R T S T U W IN G 5 5. H e t straal blussysteem voor schepen O n d e r de bijzondere schroef constructies en schroef opstellingen ter verbetering van de voortstuw ingseigenschappen van schepen, neem t de straalbuis, uitgevonden door K ort, zonder tw ijfel een belangrijke plaats in. H e t is algemeen bekend, d at in gevallen, w aarbij de scheepsschroef zw aar belast is (sleepboten), of indien de schroefdiam eter beperkt is (beperkte w aterdiepte), de toepassing van straalbuizen goede u itzich ten biedt. Toepassing van een straalbuis bij norm aal belaste scheepsschroeven (zeegaande vrachtschepen) leidde in som m ige gevallen ook to t een verbeterin g in voortstuw ingseigenschappen. In de loop der jaren zijn vele theoretische beschouw ingen over de w erk in g van de straalbuis gegeven. D e voornaam ste conclusies u it deze beschouwingen zijn als vo lgt te form uleren: schroef, is volgens de w et van actie en reactie, gelijk aan deze afnam e in stuw kracht van de schroef. 5. U it een recente ontw ikkeling van het straalbuisonderzoek op het N ederlandsch Scheepsbouwkundig Proefstation is gebleken, dat de meest aannemelijke verklaring voor de verbetering in rendem ent door de straalbuis w ordt gevormd, door het feit, dat een deel van de afgaande wervels van de schroef zich als gebonden wervels om de ring leggen. H ierdoor treedt een verm indering van de uittrede-verliezen op. Zolang deze verm indering van de uittredeverliezen groter is dan de w eerstandverliezen veroorzaakt door de straalbuis zal het systeem schroef + straalbuis to t een rendementsverbetering aanleiding geven. H et N ederlandsch Scheepsbouwkundig Proefstation heeft een zevental system atisch gevarieerde straalbuisvorm en in com binatie m et de B schroefserie vrijvarend onderzocht [69]. In onderstaande tabel zijn de onderzochte straalbuisvormen gegeven: 1. D o o r de o m m a n te lin g v a n de sc h ro e f is de w e r k in g v a n de sc h ro e f veel m e e r te v e rg e lijk e n m e t de w e r k in g v a n een axiale p o m p d a n m e t de w e rk in g v a n een sc h ro e f z o n d e r stra a lb u is. Im m e rs d o o r d e stra a lb u is w a n d w o r d t h e t o p tr e d e n v a n de a fg a a n d e w e rv e l aan de b la d to p p e n b e p e r k t o f bij v o ld o e n d k lein e v rijsla g tu ssen b la d to p e n stra a lb u is zelfs v e rm e d e n. D e k r a c h te n op de stra a lb u is w o rd e n d o o r de s c h ro e fs tra a l- c o n tra c tie en de sc h ro e fb e la s tin g v e ro o rz a a k t. In fig. 146 is een schematische voorstelling van het systeem schroef -(- straalbuis gegeven. H ierin is: d str.h V c V» d A d R p d-sstr.b f / l s /l circulatie om het straalbuisprofiel; intreesnelheid in het straalbuissysteem; snelheid ter plaatse van de schroef in de straalbuis; liftk racht van een ringelem ent van de straalbuis; weerstand van een ringelem ent van de straalbuis; stuw kracht van een ringelem ent van de straalbuis; w elving-lengteverhouding; dikte-lengteverhouding; hoek, welke de stand aangeeft van h et straalbuisprofiel ten opzichte van de asrichting. ve U it 1 en 2 z a l h e t d u id e lijk z ijn, d a t de s tra a lb u is en d e sc h ro e f een bij e lk a a r b e h o re n d systeem v o rm e n. B e sch o u w in g e n o v er de stra a lb u is z o n d e r in v lo e d v a n de sc h ro e f e n o m g e k e e rd h e b b e n g een zin. 4. D e s tu w k r a c h t op de stra a lb u is is geen o o rz a a k v a n d e v e r b e te rin g in re n d e m e n t d o o r de straalb u is. Im m e rs d o o r h e t a a n b re n g e n v a n een stra a lb u is o m de sc h ro e f n e e m t de sn e l h eid v a n h e t w a te r te r p la a te v a n de sc h ro e f to e e n d ie n te n g ev o lg e, bij g elijk a f g eg ev en v e rm o g e n, d e s tu w k r a c h t af. D e k r a c h t die op de stra a lb u is w e r k t te n g ev o lg e v a n h e t o p w e k k e n v a n de g ro te re w a te rsn e lh e id te r p la atse v a n de Fig Schematische voorstelling van het systeem schroef -f- straalbuis

4 D e resultaten van deze proefnem ingen zijn in K stotaai ~~ K m A diagram m en en K s straalbuis A diagrammen weergegeven. H ierin IS K s totaal -^-s schroef Ks straalbuis- In fig. 147a en b zijn de resultaten van de proefnem ingen m et straalbuis nr. 7 gegeven. In deze diagram m en w orden schroef en straalbuis dus als één systeem beschouwd. V oor de verschillende straalbuisvormen kunnen m et behulp van deze diagram men de opgaven, die zich bij het ontw erpen van een schroef m et straalbuis voordoen, w orden opgelost op gelijke wijze als bij de bekende schroefseriediagram m en. D e opgave bij het ontw erpen van de voortstuwer w ordt in de regel zodanig gesteld, d at de voortstuw er bij een gegeven aantal om w entelingen een bepaald vermogen m oet opnem en en daarbij het schip m et een bepaalde snelheid m oet voortstuw en. In d it verband zijn de resu ltaten van de uitgevoerde systematische proefnem ingen weergegeven in diagram m en, w aarin de d-waarden,?/-waarden en iï/d -w a a rd e n voor de optim ale schroef diameter en reducties van 5 t/m 20 % van de diam eter zijn uitgezet op B^-basis (zie fig. 148). M et behulp van deze diagram m en zal h et in de m eeste gevallen mogelijk zijn een antw oord te geven op de vraag, o f toepassing van een straalbuis u it rendem entsoogpunt te v e r kiezen is en zo ja, w elke vorm de straalbuis dan dient te hebben.. Bij berekeningen van de cavitatievrije schroef in de straa l buis, m et behulp van de werveltheorie, is het van belang h et volgstroom getal en h et zoggetal van de straalbuis te kennen. TABEL 31 straalbuis l/d s/l f/l ai profiel 1 1,00 axial 2 cirkelci] inder 2, 0,67 0,15 0,04' 12,7 N A C A ,50 0,15 0,04 12, ,83 0,15 0,04 12, ,50 0,15 0,04 15, ,50 0,15 0,04 10, ,50 0,15 0,05 12,7 opgebouw d N A C A ,50 0,15 0,03 12,7 opgebouw d N A C A 3415

5 Fig. 147b. Axiale krachten op de straalbuis, optredend bij vrijvarende straalbuissystemen Fig Bp ö diagram voor het straalbuissysteem

6 Fig Resultaten van de B 4-55 schroef serie omhuld door een axiale cirkelcilinder Fig Verband tussen de snelheid van systeem schroef -fcilinder33 en de snelheid in de cilinder Deze grootheden worden als volgt gedefinieerd: t'e Vp Wstr.b (volgstroomgetal van de straalbuis) Ve w aarin: v e v p snelheid waarmee het straalbuissysteem wordt aangestroom d ; = snelheid van het water ter plaatse van de schroef in de straalbuis; ^str.b ö (zoggetal van de straalbuis); ^schr w aarin: Ssc/ir stuw kracht van de schroef; Stot = totale stu w k rach t van het straalbuissysteem. O ok w o rd t wel de volgende grootheid gebruikt: Sschr Stot De berekening van b str.b of t biedt met de resultaten van de systematische proefnem ingen met straalbuizen zoals in fig. 147 weergegeven, geen moeilijkheden. H e t is voor straalbuisschroeven mogelijk het effectieve volgstroom getal voor de straalbuis volgens de methode van Froude (gelijke stuw krachtconstanten) te bepalen, indien de resultaten van proefnem ingen m et vrijvarende schroeven in een axiale cirkelcilinder ter beschikking staan. De B schroef serie is hiertoe onderzocht in een axiale cirkelcilinder, met een lengtediam eterverhouding van 1, terwijl de vrijslag tussen bladtop en cilinderw and 1 m m bedroeg. Bij de uitvoering van deze proeven is tevens m et behulp van een pitotbuis de snelheid op 0,7 van de schroef straal in de axiale cirkelcilinder gemeten. De resultaten van deze proefnemingen zijn weergegeven in fig. 149 en 150. Indien dus van een schroef met straalbuis de stuwkrachtconstante van de schroef bekend is, kan met behulp van de resultaten van de proefnemingen met de axiale cirkelcilinder de snelheidsgraad, betrokken op de snelheid ter plaatse van de schroef in de cilinder (straalbuis), worden berekend. M et behulp van de definities voor het volgstroomgetal en zoggetal voor de straalbuis is het totale rendement van het systeem v an schroef + straalbuis als volgt te splitsen: S;tot VB &schr Vp Stot Ve ^ tot 2 71 M. n 2 n M. n Sschr vp 1 $str.b Hierin stelt r]p het rendem ent van de schroef in de straalbuis voor. D it rendement is direct te vergelijken m et dat van een axiale pompwaaier en is v an de orde van grootte van 0,90. De invloedscoëfficiënt van de straalbuis: ^ 1 $ s t r.b str.b, 1 W str.b geeft aan welke verliezen er optreden om m et behulp van een straalbuis de schroef als axiale pom p te laten werken. Met behulp van de werveltheorie geldend voor axiale pom p- waaiers is het mogelijk een cavitatieberekening van de schroef in de straalbuis uit te voeren en de grootte van de bladoppervlak-verhouding Fa/F, die nodig is voor het verm ijden van cavitatie te bepalen. Enige opmerkingen over het cavitatie vrije ontw erp van de schroef in de straalbuis luiden: Indien de radiale verplaatsingen van de stroom lijnen klein zijn, kunnen wij bij benadering de stroomlijnen op cilindrische vlakken gelegen beschouwen.. Bij verwaarlozing van de inwendige w rijving en turbulentie kunnen de stroom lijnen dan op zichzelf w orden beschouwd. In fig. 151 is het snelheids- en krachtendiagram getekend, geldend voor een bladelem ent van de schroef in een straalbuis. N u is: waarin: ds = A p. 2 cz r. dr z. i QV2. I. dr. (Ca COS pi Cp sin $ ) A p =.1 gv. Ca. I.V.(cos Pi - 8, sin fi * 2 n r Fig Snelheids- en krachtendiagram geldend voor een bladelement va n de schroef in een straalbuis

7 is: en: z T D aar: N u is: A p = e z r = r 2 tl r ï V -Ca / COS (Pi H- Si) r. v. COS Ei 2 7i r cu (wrijvingloos) 2 7i r c u i _i_ B ft (m et invloed van de w rijv in g ), zodat: 1 p 8j CO S p i sin pi A p = Q. c u. V. tg (Pi + tg Pi = q. (co r i c u). c u tg (Pi 4- Indien w e: tg Pi 1 tg (Pi + ; 1 + k stellen, w ordt dit: (1 + k ). A p = Q (ci) r ï cu). Deze vergelijking v orm t het uitgangspunt van onze berekening. Im m ers verw aarlozen we voorlopig k dan is: H ierin is: co r ( o j r ) 2 A p theor A p theor A p vereist 4~ A p spleet verlies 1,02 A p Bij bekende c u 'is p i t e berekenen en bij een aannam e van een ;-waarde, afhankelijk van de profielkeus, is de /z-waarde te bepalen. H ierna kan c u nauw keurig w orden berekend. Bij bekende cvw aarden is het eenvoudig de Pi-w aarden en de grootte van V en s q V2 te berekenen. Een aantrekkelijke form ule voor de berekening van 'Qu. I w o rd t afgeleid uit: d us: A p = t a. l 2 tc r. 2 Q y 2. Ca. I (cos Pi Ei. sin Pi) (A p). n D / z J ^ y 2 COS Pi sin Pi w aarin x r /R. Indien de Ca. /-w aarden bekend zijn, kan overgegaan worden to t de bepaling van de afm etingen van de profielen en de cavitatieberekening. Bij de berekening van het cavitatiegetal kan bij bekende waterkolom boven h art as en bij bekende snelheid voor en in de straalbuis, de statische d ru k op hart as in de straalbuis worden berekend m et behulp van de w et van Bernoulli: Pschr (Pa e) + (I QVp2 2 Q V 2 s c h r ) Als correctie voor de onderlinge beïnvloeding van de bladen kan de traliecorrectie van G utsche [7 0], [1 5 ] w orden toegepast. Een berekening, uitgevoerd volgens deze m ethode m et de volgende gegevens leidt to t onderstaande resultaten: Gegevens: D = 6000 m m ; v e 5,412 msec- 4 n 1,75 sec- 1 ; Stot = k g; A = 0,515; IC, 0,2532. Bij toepassing van een bepaalde straalbuisvorm kan dan Ksstr.i) worden bepaald en A p worden berekend: a, LZpvereist Sscltr t t / 4 ( D 2 d 2naaf) - K s str.b. Ks n/ 4 0, Bij toepassing van straalbuisvorm no. 3 w ordt dan: A lp theor A p vereist ~1~ A\ps pleet verlies 1,02 A pvereist = 3400 k g /m 2. U it de verdere berekening volgens de besproken methode blijk t: 1. d a t de bladoppervlakverhouding van de schroef m et straalbuis ongeveer gelijk is aan de bladoppervlakverhouding van de schroef zonder straalbuis. Bij dit vergelijk is bij beide schroeven de diam eter optimaal, zodat bij de aanzienlijk kleinere schroefdiam eter bij toepassing van een straalbuis h et bladop pervlak ook aanzienlijk kleiner is; 2. dat de radiale verdeling van het ideële rendem ent rjp. van de bladtop to t 0,5 a 0,6 R vrijw el constant is-en daarna sterk afneem t. De m ethode van A p is constant over de radius levert dus slechts aan de n a a f verschillen m et de voorw aarde p pt = d:us- T en aanzien van de grootte van de vrijslag tussen bladtop en straalbuisw and v alt het volgende op te m erken: O m bij axiale pom pwaaiers een rendem ent van 0,90 te bereiken is het noodzakelijk de spleet tussen bladtop en pom p- huisw and zo klein mogelijk u it te voeren. Een gebruikelijke vrijslag voor axiale pompwaaiers is 1 n/oo van de diameter. Op deze wijze w orden de drukverliezen door de spleet to t een m inim um beperkt. Tevens w o rd t u it een oogpunt van cavitatie de bladtop breed uitgevoerd (Kaplan ty p e). H e t zal duidelijk zijn, dat de veelal bij schroeven in straalbuizen toegepaste ronde bladtop gecombineerd m et een grote vrijslag n iet to t die hoge rendem entsw aarden leidt als bij axiale pom pwaaiers het geval is. Boven een bepaalde grootte van de vrijslag tussen bladtop en w and zal het rendem ent zelfs sterker dalen. A angeraden w o rd t dan ook de schroef in de straalbuis m et een zo klein mogelijke vrijslag (bijvoorbeeld 1 / 0o van de schroefdiam eter) op te stellen en de bladtop breed u it te voeren. T er verm ijding van beschadigingen ten gevolge van cavitatieverschijnselen in de spleet is het raadzaam plaatselijk een roestvrij stalen strip in de straalbuis aan te brengen. Bij de door h et N ederlandsch Scheepsbouw kundig P roefstation uitgevoerde systematische m odelproeven m et straalbuissystem en bedroeg de vrijslag tussen bladtop en straalbuiswand 1 m m. H e t is hydrodynam isch aannemelijk, dat de spleetverliezen, die op tred en tussen bladtop en straalbuisw and afhankelijk zijn van de grenslaagdikte van het straalbuisprofiel ter plaatse van de bladtop. Teneinde bij m odel en w erkelijk object relatief gelijke spleetverliezen te verkrijgen zal voor model en w erkelijk object de verh ouding tussen spleet en grenslaagdikte gelijk m oeten zijn. De form ule 'van Von K arm an voor de dikte van een tu rb u lente grenslaag lu id t: grenslaagdikte = 0,37 l, Re~ -2 w aarin l de afstand van de intredende k an t is, welke waarde voor de berekeningen van R e m oet w orden toegepast. Bij uitvoering van de m odelproeven volgens de modelwet van Froude is de grenslaagdikte recht evenredig m et a0-7' (a = modelschaal). Im m ers de grenslaagdikte: a ( V a. a ) =2 : : a0 7 Dus m oet de spleet bij relatief gelijke spleetverliezen bij model en w erkelijk object zich ook verhouden als de modelschaal to t de m ach t 0,7. In fig. 152 is de spleetwijdte als functie van de schroefdiam eter gegeven. U itgegaan is hierbij van een spleet v an 1 m m bij een schroefdiam eter van 24 cm. T en slotte k an in het algem een nog w orden op gem erkt: a. D e optim ale diam eter van de schroef in de straalbuis is aanzienlijk kleiner dan de optimale diam eter van de schroef zond er straalbuis.

8 9 f ft - / 'Z 7. c 5 -o c 2 5 -o 2 3 ï -o 2 c s i. / / '!i in m e t e r s 6 Fig Spleehaijdte tussen bladtop en straalbumuancl als fu n ctie van de schroef diameter b. U it rendementsoverwegingen kan over de straalbuisvorm het volgende w orden gezegd: Bij hoge schroefbelasting (slepend) is een hoge //D -v e r- houding (l/d = 0,833 ) aan te raden, terw ijl bij lichte schroefbelasting (vrijvarend) de korte straalbuis (l/ D = 0,50) de voorkeur verdient. Een hoge w elvingsverhouding ( f / l = 0,05) van het straalbuisprofiel is gunstig. Voor de hoek a* van de straalbuis blijkt 12',7 een gunstige waarde. c. Bij Bp-waarden van circa 30 en hoger is toepassing van een straalbuis te overwegen. Recente systematische p ro efn e m ingen hebben aangetoond, d at een straalbuis van voldoende k o rte lengte ( l/d 0,3) zelfs bij zeer lage schroef belastingen ( Bp = 13) to t rendem entsverbeteringen aanleiding kan geven [7 1]. Bij de meeste dubbelschroef vracht- en passagiersschepen varieert de B7,-waarde tussen 10 en 13. Bij enkelschroef vracht- en passagiersschepen variëert de B ew aarde in de meeste gevallen tussen 20 en 3 3. Bij kustboten variëert de Bp-waarde tussen ca. 40 en 60. Alle slepende scheepstypen zullen B ew aarden hebben van 100 en hoger. Bij de huidige stand van het onderzoek van de schroef + straalbuis voortstuw er is h et duidelijk, dat h y d rod ynamisch gezien de toepassing van deze voortstuwer niet langer b ep erkt behoeft te blijven to t zwaar belaste schroeven. Als de constructieve moeilijkheden opgelost kunnen w orden, kan toepassing van een straalbuis in vele gevallen overwogen worden. D it is in het bijzonder van belang in die gevallen, waarbij het gaat om een reductie van het cavitatiegevaar in een ongelijkm atig snelheidsveld, het vermijden van tr illingen, opgewekt door de schroef van zeer volle schepen, het verm inderen van storend lawaai en mogelijk h et v e r beteren van het gedrag van het schip in zeegang. r Ra ; Fig Schoepenraderen M odel van een rad voor een sleepboot In hoofdstuk I is reeds besproken om welke redenen het schoepenrad omstreeks als voortstuwingsm echanism e van zeegaande schepen h et veld m oest ruim en voor de scheepsschroef. V oor de v aa rt op binnen w ateren en m eren, speciaal in gevallen van beperkte diepgang in verband m et de geringe w aterdiepte, hebben de raderen zich k u n n en handhaven bij scheepstypen, w aarvan de diepgang w einig varieert. TA BEL 32 Rad m e t beweegbare schoepen, voor een sleepboot Afmetingen m et betrekking tot R_; T h h n(1 h b e h l2 1,000 1,234 0,594 0,640 0,500 0,234 0,266 1,250 0,187 0,055 0,266

9 T o t voor k o rt w aren de gegevens, m et behulp w aarvan m en een rad zou kunnen ontw erpen, wel zeer schaars. R esultaten van system atische proefnem ingen m et vrij varende raderen u i t gevoerd door Gebers hebben hier onlangs grote verbetering in gebracht [3 ]. K rappinger [15] gaf deze resultaten in een zeer bruikbare vorm weer. Andere proefnem ingen van recente datum zijn die van V olpich [4 ], [72]. D e proefnem ingen werden uitgevoerd m et schoepenradm o- dellen voorzien van vaste schoepen en m et radm odellen voorzien van beweegbare schoepen. In lig. 153 en in tabel 32 zijn de afm etingen v an een schoepenrad voor een sleepboot gegeven. H e t is niet m ogelijk de resultaten van deze m odelproeven in de Ks K m A diagram vorm te geven. D e bij raderen o p tredende golfverschijnselen en dus het getal van Froude spelen hiervoor een te belanglijke rol. D iagram m en, die voor ontw erpdoeleinden zeer bruikbaar zijn, zijn in de publikaties van Volpich en K rappinger gegeven (zie fig. 154). De dimensieloze stuw krachtconstante: S r. R / w o rd t uitgezet op basis v e/ V g R s (het getal van F roude). Als param eter kom en in de diagram m en voor het rendem ent rj en de factor N. s/r 3/ g ( N. R s/ V g R z het getal Froude betrokken op de rotatiesnelheid van h et rad; N = aantal omwentelingen van het ra d ). Bij raderen w o rd t de stuw kracht ontleend aan de weerstandskrachten op de schoepen en w ordt de stuw kracht dimensieloos gem aakt door deze te delen door y. R A D it diagram k an w orden gebruikt indien, zoals bij raderen meestal het geval is, de stuw kracht S, de snelheid en de diam eter D van h et rad bekend zijn. H et aantal omwentelingen N en het rendem ent r] k unnen dan w orden afgelezen. Een dergelijk diagram w o rd t eveneens gegeven voor de askoppelconstante M / y R / (zie fig. 15 5). Bij deze diagram m en dient h et volgende te w orden opgem erkt: a. De diagram m en zijn opgesteld voor diep water. H et is niet uitgesloten, d at deze diagram m en voor beperkte waterdiepte verschillen zullen vertonen. Im m ers het door de schoepenraderen opgew ekte golfsysteem zal door de beperkte w aterdiepte w o rden beïnvloed. b. H e t blijkt, dat bij een slip van ca. 3 5 % een breakdow n o ptreedt, zowel in stu w k ra ch t als in askoppel, welke to e neem t n aarm ate het aantal om w entelingen stijgt. D it is Fr diagram voor sleepboot-rad

10 waarschijnlijk het gevolg van de verliezen, die met de in- en uittrede van de schoepen gepaard gaan, en van de b e ïn vloeding van de schoepen onderling. c. H et rendem ent van een rad met beweegbare schoepen kan in bepaalde gevallen volgens Volpich 80 % bedragen. H et rad m et vaste schoepen heeft een ca. 10 % kleiner rendement. d. Gebers heeft vastgesteld, dat de stuw kracht en het askoppel van een rad bij gelijk aantal omwentelingen en gelijke snelheid recht evenredig zijn met de schoepbreedte. Voor een schoepenrad, dat afw ijkt in breedte van de onderzochte raderen kunnen dus op eenvoudige wijze de stuw kracht en askoppel w orden berekend. e. Gebers heeft eveneens vastgesteld, dat de stuw kracht en het askoppel van een rad zich verhouden als de oppervlakken van de cirkelsegmenten, gevormd door de buitenom trek van het rad en het wateroppervlak. Met behulp van deze stelling kunnen stuw kracht en askoppel benaderend worden berekend voor indompelingen van het rad, die afwijken van de indompeling, waarbij de systematische modelproeven zijn uitgevoerd. Ten aanzien van het volgstroomgetal en zoggetal bij raderschepen kan het volgende w orden opgemerkt: Voor schepen uitgevoerd m et raderen midscheeps in de zij is het Volgstroomgetal door de potentiaalstromingsverschijnselen negatief. Bij hekraderen is het volgstroomgetal, evenals bij enkelschroefschepen, positief. Bij afnem ende, beperkte w aterdiepten nemen zowel h et volgstroom getal als het zoggetal in absolute grootte toe. 57. Breedbladige schroeven Bij schroeven van oorlogsschepen en Kanaal -boten is voor het vermijden van hinderlijke cavitatieverschijnselen een groot bladoppervlak noodzakelijk. Bij het ontwerpen van deze schroeven met een bladoppervlakverhouding Fa/F > 0,60 zal men als regel een berekening m et behulp van de w erveltheorie uitvoeren. H et ontwerp van breedbladige scheepsschroeven waarbij het optreden van cavitatie to t een minimum beperkt w ordt, is geheel gelijk aan een werveltheorie-ontwerp van een normale scheepsschroef. Fig Ks Km A diagram voor 3-bladige schroeven: F JF = 0,80 Zoals bij het w erveltheorie-ontw erp van schroeven voor n o r male zeegaande koopvaardijschepen de experim entele gegevens van standaardschroevenseries dikwijls als onm isbare vergelijkingsbasis nodig zijn bestaat ook bij h et o n tw erp van breed bladige schroeven volgens de w erveltheorie behoefte aan v e r gelijkingsm ateriaal. De resultaten van m odelproeven gepubliceerd door G aw n [73] vorm en op dit gebied zeer waarde volle gegevens. Gawn heeft 37 schroef modellen onderzocht, elk m et drie bladen variërend in spoedverhouding van 0,4 to t 2,0 en in bladoppervlakverhouding van 0,2 to t 1,1. De diameter van de schroefmodellen bedroeg 50,8 cm. D e resultaten zijn in de bekende K s K m A diagram vorm gegeven. Voor breedbladige schroeven zijn enige van G aw n s resultaten in fig. 156, 157, 158, 159, 160 en 161 gegeven. H e t ontw erp van breedbladige schroeven, w aarbij het o p treden van cavitatie w o rd t toegelaten, gaat m omenteel nog m e t grote m oeilijkheden gepaard. Een dergelijk ontw erp kan vereist zijn bij zeer snelle boten of voor oorlogsschepen voor de toestand,,vol vermogen. I n het laatste geval bereikt m en bij toelating van cavitatie bij v o l vermogen aanzienlijke rendem entsverbeteringen voor de k ruisvaart-condities. Fig Ks Km A diagram voor 3-bladige schroeven: F JF = 0,65 Fig. 158, Ks Km A diagram voor 3-bladige schroeven: F JF = 0,95

11 OXti th* «ad Fig Blad contour van de schroef m odellen van G awn Fig K s K m A diagram voor 3-bladige schroeven: Fa/F = 1,10 D it soort ontw erp w o rd t voornam elijk bem oeilijkt door bet o ntb rek en v an gegevens van profielen in caviterende strom ing. De breedbladige schroeven voor zeer snelle schepen worden als regel ontw orpen in het gebied van supercavitatie. D at w il zeggen de zuigzijde van de schroefbladen is geheel overtrokken m et cavitatie. De onderdruk aan de zuigzijde is dan Fig D iagram voor het voorontw erp va n schroeven

12 Fig Grenslijn voor begin van shnokrachtbeïnvloeding van driebladige schroeven volgens D e G root c o n sta n t en gelijk aan de dam pspanning e. Voor twee dim ensionale profielen in supercaviterende strom ing kunnen de gegevens nodig voor het schroefontwerp worden berekend [74]. H e t schroefontw erp volgens de werveltheorie, waarbij in zekere m ate een bepaalde vorm van cavitatie w ordt toegelaten, bevindt zich nog steeds in het research -stadium. Berekeningen en m etingen aan profielen, waarbij een zekere m ate v an cavitatie optreedt, worden weliswaar uitgevoerd, doch gegevens van een profielfamilie, waarbij systematisch de cavitatie-con dities zijn gevarieerd, ontbreken to t op heden. B elangrijk bij het ontw erp van dit soort schroeven is de bladopper vlak verhouding Fa/F te kennen, waarbij stuw krachtbeinvloeding begint op te treden. E en bru ik b aar criterium bij h et ontw erpen van laatstgenoem d schroeftype w ordt dan ook gevormd door de grenslijn voor begin van stuw krachtbeïnvloeding voor driebladige schroeven van De Groot [75] (zie fig. 162). D eze grenslijn geeft het verband weer tussen (1 sv) en o(). Fa/F. H v/d, waarin: A öo virtuele slipverhouding A H v/d Ve nd po ' en nh, Schroeven, die vrij zijn van stuw krachtbeïnvloeding liggen boven de grenslijn. Schroeven onder de grenslijn gelegen w erken m et stuw krachtbeïnvloeding. Tevens geeft De Groot grenslijnen voor het optreden van verschillende graden van stuw kracht- en askoppelbeïnvloeding (zie fig. 163 ). A an de hand van deze diagram men kunnen tevens schroeven m et behulp van de systematische schroefseriediagrammen van G aw n w orden ontworpen. 58. X egengesteld draaiende schroeven V a Tegengesteld draaiende schroeven vormen één van de bijzon dere schroefconstructies, die een verm indering van de ro tatieverliezen in de schroefstraal beogen. O nder tegengesteld draaiende schroeven w o rd t verstaan twee co-axiale schroeven, die op korte afstand van elkaar zijn geplaatst en w aarvan de draairichting tegengesteld is. Voor de bestudering van deze onderlinge beïnvloeding der schroeven is het noodzakelijk eerst het geïnduceerde snelheidsveld van de enkele schroef te beschouwen. In fig. 164 is voor een eindig vleugelprofiel de verdeling in de translatierichting van de snelheden welke door de gebonden wervels en de vrije w ervels w ord en geïnduceerd, gegeven. V oor een inzicht in het karakter van de verdeling in de schroefstraal van de axiale en de tangentiale snelheden, welke door de schroef w o rd en geïnduceerd, kan m en zich voorstellen, dat: a. de gebonden w ervels van de schroefbladen elkaar, w a t b e tre f t de axiale inductie-snelheden, tegenw erken. D e v e r deling van de axiale inductie-snelheden in de schroefstraal zal dus qua k arak ter m eer overeenkomen m et de verdeling van de snelheden, welke alleen door de vrije wervels van een eindig vleugelprofiel w orden opgew ekt (zie fig ). b. de tangentiale inductie-snelheden in de schroefstraal zowel door de gebonden wervels van de schroefbladen als door de vrije afgaande wervels w orden opgewekt. H e t k arak ter van de verdeling van deze tangentiale inductiesnelheden zal overeenkomen m et de verdeling van de snelheden, welke zowel door de gebonden als door de vrije wervels van een eindig vleugelprofiel w orden opgewekt (zie fig. 164). U it deze overw egingen zal h et duidelijk zijn d at de v o o r schroef ter plaatse van de achterschroef een tangentiale storingssnelheid cu of bij eindig aantal bladen x cu opw ekt, welke gelijk is aan de tan g en tiale storingssnelheid van de v o o r schroef oneindig ver achter deze schroef. Tevens b lijk t d a t deze voorschroef niet beïnvloed zal w orden door de tangentiale snelheden, welke door de achterschroef w orden opgew ekt. De onderlinge beïnvloeding van de schroeven w at de axiale storingssnelheid b etreft, is niet zo eenvoudig. Theodorsen [7 6 ] veronderstelt eenvoudigheidshalve de axiale afstand tussen de voor- en achterschroef als zeer klein. H ieruit volgt, dat de axiale snelheid, die door de achterschroef ter plaatse van de voorschroef w o rd t opgew ekt gelijk is aan i ca, of bij eindig aantal bladen i x ca.

13

14 aantal om w entelingen gelijk zijn. H e t schroefseriediagram is in een B p d vorm w eergegeven. In d it diagram k a n dus bij een bekende B ^-w aarde d irect a f gelezen w o rd en : 1. de gew enste ó-w aarde, w elke b etro k k e n is op de d iam eter van de voorschroef; 2. h et te behalen ren d e m en t )],> v an h e t systeem tegengesteld draaiende schroeven; 3. de spoedverhoudingen v a n v o o r- en ach tersch ro ef, o p d a t beide schroeven bij een gelijk aan tal om w en telin g en een gelijk askoppel h ebben. Fig. 165a. Snelheidsdiagram van de voorschroef In fig. 167 is de d iam eter v e rh o u d in g v an v o o r- en ac h te r schroef en de b la d o p p erv lak v e rh o u d in g v an de ac h te rsc h ro e f als fu n c tie van de sp o edverh o u d in g van de achte rsc h ro e f gegeven. D e gegeven w aard en v o o r de spoed v erh o u d in g v an de a c h te r schroef zijn reeds b e tro k k e n op de diam eter v a n de a c h te r schroef. M et behulp van fig. 166 is h e t v erb a n d tussen de spoedverh o u d in g v an de v o o r- en achtersch ro ef n a te gaan. V oor een beoordeling v a n de rendem entseigenschappen v a n h et systeem tegengesteld draaiende schroeven is in fig. 168 een vergelijk g em aakt m e t een n o rm ale driebladige scheepsschroef, die bij gelijke intreesnelheid v a n h e t w a te r in de schro ef (v e) en gelijk aantal o m w en telin g en h etze lfd e asverm ogen h e e ft als h et systeem teg en gesteld d raaiend e schroeven. T ev en s is een Fig. 165b. Snelheidsdiagram van de achterschroef In d ien, zoals in w erkelijkheid v o o rkom t, de twee schroeven o n d erlin g een zekere afstan d hebben, zal de axiale snelheid, 'die door de achterschroef te r plaatse van de voorschroef w o rd t geïnduceerd, kleiner zijn d a n h x ca. D e gem iddelde snelheden, die door de achterschroef te r plaatse v an de vo orschroef w o rd e n geïnduceerd, zijn dus, axiaal: C i * tangen tiaal: 0 D e co ë ffic ië n t C i g eeft aan w elk deel van de geïnduceerde snelheid x ca oneindig ver achter de schroef, op een bepaalde plaats heerst. D e gem iddelde snelheden, die door de voorschroef ter plaatse v an de achterschroef w o rd en geïnduceerd, zijn: axiaal: tan g en tiaal: (1 C i) * cuf x cuj D e snelheidsdiagram m en v an de voor- en achterschroef zijn dan te construeren, w aard o o r een ontw erp m et behulp van de w erveltheorie m ogelijk w o rd t (zie fig. 165a e n b ). D e optim ale diam eters v an h et systeem tegengesteld draaiende schroeven k u n n e n m e t goede benadering bepaald w orden u it de gegevens voor norm ale scheepsschroeven (B p <5d iag ram m en ). In' d it geval d ie n t de B p n iet berekend te w orden m et de in treesnelheid (Ve) en de om w entelingen ( n ) } m aar m et ( v e + + Ci. x cn ) voor de voorschroef en [ v (, -f- (1 [n x c u /.7i 0,7 D ] voor de achterschroef. Ci jc ca/ 1 en In d ien w ij uitg aan v an de voorw aarde dat de diam eters van h e t stelsel tegengesteld draaiende schroeven optim aal gekozen k u n n e n w orden, dan k u n n e n w ij gebruik m aken van de gegevens v an de schroevenseries, die, zoals in h o o fd stu k V II is aangegeven, m e t behulp v a n de w erveltheorie zijn berekend [7 7 ], In fig. 166 zijn de resu ltaten van de system atische p ro e f n em ingen m e t tegengesteld draaiende schroeven w eergegeven, w aarb ij de askoppels van voo r- e n achterschroef bij h etzelfd e Fig Resultaten van systematische proefnemingen m et tegengesteld draaiende schroeven

15 59. Verstelbare schroeven Zoals in hoofdstuk II is behandeld kan een schroef m et vaste bladen niet het volle vermogen benutten bij verschillende schroef belastingen. Schroeven m et verstelbare bladen ondervangen dit bezwaar. Bij wisselende schroefbelastingen (losvarend, slepend, zwaar slepend) kan bij toepassing van deze schroef constructie steeds het volle machinevermogen worden opgenomen. Verdere voordelen van de verstelbare schroef zijn: 1. D e mogelijkheid om gebruik te m aken van niet-om keerbare voortstuwingsm achines, die w erken bij h u n gunstigste aantal om wentelingen. 2. D e mogelijkheid om de snelheid te veranderen, te stoppen en achteruit te varen bij onveranderd aantal om w entelingen en ongewijzigde draairichting van de machine, door verandering van de spoed der schroefbladen. 3. Snelle m anoeuvreerbaarheid van het schip doordat de schroef van de com m andobrug af k an w orden bediend. Fig D iam etervcrhouding van voor- en achtcrschroef en bladoppervlakverhouding van achtcrschroef als fu n ctie van de spocdverhouding van de achtcrschroef vergelijk gem aakt m et twee driebladige schroeven, die elk bij gelijke v e en gelijk aantal om wentelingen het halve asvermogen opnem en van h et systeem tegengesteld draaiende schroeven. U it dit vergelijk, d at geldt voor de vrijvarende toestand blijk t: 1. dat het rendem ent van het systeem tegengesteld draaiende schroeven bij een gelijke B^-waarde aanzienlijk hoger is dan het rendem ent van de vergelijkbare norm ale scheepsschroef. Bij dit vergelijk is, zowel voor het systeem tegengesteld draaiende schroeven als voor de normale scheepsschroef, de diam eter optim aal gekozen. D aar de optimale diam eter van de normale scheepsschroef aanzienlijk groter is (hogere $opt waarde) dan de optimale diameter van het systeem tegengesteld draaiende schroeven zal het rendem entsvergelijk bij gelijke diameters nog ongunstiger voor de normale scheepsschroef uitvallen. Bij dit vergelijk heeft de normale scheepsschroef een bladoppervlakverhouding Fa/F = 0,80. Deze Iv/F -w a ard e is u it cavitatieberekeningen zodanig bepaald dat de norm ale scheepsschroef ongeveer een gelijk cavitatiegevaar heeft als het systeem tegengesteld draaiende schroeven m et Fa/F = 0,65. De optimale % -w aarden voor deze 3-80 serie zijn verkregen door de optimale rjp-waarden van de B 3-65 schroevenserie m et 0,04 te reduceren; 4. Besparingen in ruim te, gewicht, personeel en onkosten door het wegvallen van een omkeermechanisme of een achteruitturbine (bij stoom- of gasturbine voortstuw ing) en de bedieningsm ogelijkheid v an de com m andobrug af. Als bezw aren tegen de verstelbare schroef noem en w ij: 1. gecompliceerde b ouw ; 2. hoge fabricage- en onderhoudskosten; 3. grotere gevoeligheid voor beschadigingen. Verstelbare schroeven kunnen m et succes worden gebruikt in de volgende gevallen: 1. als goede versnellings-, stop- en manoeuvreereigenschappen worden gewenst of als bij verschillende belastingsgraden een constante stuw kracht w ordt geëist. Voorbeelden: sleepboten, kustvaartuigen, visserij vaartuigen, brandblusboten, ijsbrekers en veerboten; 2. dat het rendem ent van het systeem tegengesteld draaiende schroeven aanzienlijk lager ligt dan het vergelijkbare paar norm ale scheepsschroeven, dat een gelijk vermogen opneemt. O ok in dit geval zijn de schroef diameters bij een vergelijk optim aal gekozen. Voor dit vergelijk is n u de B^-waarde van de tegengesteld draaiende schroeven V l m aal de B p- ^ w aarde van een van de twee norm ale scheepsschroeven. Bij d it rendements ver gelijk dient echter te worden opgem erkt, dat het vergelijk van de voortstuw ingscoëfficiënten van het dubbelschroef systeem en het systeem tegengesteld draaiende schroeven veel m inder gunstig voor het dubbelschroef systeem zal uitvallen. Im m ers de h ull-efficiency v an h et dubbelschroef syteem zal veel lager zijn terw ijl tevens bij een vergelijk m et gelijke scheepssnelheid de intreesnelheid v e bij het dubbelschroefsysteem hoger zal zijn dan bij h et systeem tegengesteld draaiende schroeven. H e t rendem ent v an het dubbelschroefsysteem dient dus bij een lagere Bp- w aarde af gelezen te w orden dan volg t u it de Bp-w aarde van h et systeem tegengesteld draaiende schroeven gedeeld door \/2. Fig R endem ent svergelijk van een systeem tegengesteld draaiende schroeven, een driebladige schroef en twee driebladige schroeven

16 2. als in het scheepsbedrijf naast zeer verschillende belastingen ook zeer uiteenlopende vaarsnelheden voorkomen. Voorbeelden: sleepboten, onderzeeboten in de vaart aan de oppervlakte en onder w ater, visserij vaartuigen tijdens de reis van en naar het visgebied en tijdens het vissen; 3. als van tijd to t tijd m et kleine snelheden moet w orden gevaren. V oorbeelden: binnen varen van havens en het varen in k a nalen en door sluizen. In al deze gevallen w orden de m otoren en assen in hoge m ate ontzien, doordat zowel de draairichting als het aantal om w entelingen kan w orden gehandhaafd, terwijl dit bij een schroef m et vaste bladen niet m ogelijk is. Bij het ontw erpen van verstelbare schroeven doet zich het probleem voor m et welke spoed de schroefbladen m oeten w orden geconstrueerd om een zo rendabel m ogelijk scheepsb ed rijf te verkrijgen. H e t feit, d at de schroef, die het m inst behoeft te worden d ich tg ed raaid te r bereiking van de voor een bepaalde toestand vereiste spoed, het beste rendem ent geeft, leidt to t de volgende richtlijnen: Voor schepen die alleen los m oeten varen, m aar die zowel bij kleine als bij grote snelheden een zo groot mogelijk rendem ent m oeten hebben, m oet m en eerst de spoed vaststellen voor de meest voorkom ende diensttoestanden en daarna m et behulp van een rentabiliteitsberekening de gunstigste spoed vaststellen [78]. Evenw el voor schepen die zowel los moeten varen bij grote snelheid als m oeten slepen of duw en bij een kleine snelheid, kan m en eep verstelbare schroef construeren met de spoed die men bij het ontw erpen vindt voor vol vermogen, losvarend, daar de bladverstelling naar lage spoedwaarden weinig nadelen heeft ten aanzien van de grootte v an de trossentrek. In fig. 169 is een vergelijk gegeven tussen de trossentrek en de aspaardekrachten van een schroef m et vaste bladen en een schroef m et verstelbare bladen voor alle belastingen van de paaltoestand to t losvarend. Voor een beschrijving van de constructie van het verstelmechanisme in de holle schroefas moge verwezen w orden naar de bestaande literatuur [7 9 ], [8 0 ], 60. D e V oith-schneider propeller D e V oith-schneider propeller is de voornaamste u it de groep van voortstuwers, die bestaan u it een om een verticale as w entelend aantal schoepen. De stand van de draagvleugelvorm ige schoepen ten opzichte van h u n baan is zodanig dat ze gedurende een gehele om wenteling stu w k rach t leveren. D it w ordt bereikt doordat bij elke stand van de schoepen de loodlijnen hierop steeds door een vast excentrisch gelegen p u n t gaan. De ligging van dit excentrische p u n t bepaalt behalve de grootte tevens de richting van de stuw kracht. Enkele belangrijke eigenschappen, die hieru it volgen zijn: 1. D oor de m ogelijkheid de grootte van de stuw kracht bij gelijkblijvend aantal om w entelingen van de m otor door de grootte van de excentriciteit te regelen, heeft m en als het ware de beschikking gekregen over een voortstuw er m et verstelbare spoed en alle voordelen hierm ede verbonden. 2. D oor de richting van de excentriciteit te veranderen k an de richting van de stuw kracht w orden geregeld en dus de richting van de voortbew eging van het schip. H ierdoor kan het roer vervallen en is een vereenvoudiging van h et achterschip mogelijk. -«**- Speed in percents Fig Vergelijk tussen de trekkrachten van een schroef m et vaste bladen en va n een schroef m et verstelbare bladen

17 Fig Schematische voorstelling van de werking van de Voith-Schneider propeller In fig. 170 is een en ander schematisch weergegeven. D e Kirsten-Boeing propeller is hydrodynam isch gezien een bijzonder geval van de Voith-Schneider. De grootte van de excentriciteit (en dus de spoed) is hierbij nam elijk constant. In fig. 171 is schematisch de w erking van de Kirsten-Boeing propeller gegeven. D o o r de eenvoudige v o rm v an h e t achterschip k u n n e n gunstige voortstuw ingscoëfficiënten m et deze om een verticale as wentelende propellers worden behaald. De beschadiging door cavitatie w o rd t grotendeels vermeden door de schoepen uit roestvrij staal te vervaardigen, a b c Fig Schematische voorstelling van de werking van de Kirsten-Boeing propeller Literatuur 69. M anen, J. D. van: Open water test series with propellers in nozzles. Jahrbuch S.T.G en Int. Shipb. Progress, nr. 3, Gutsche, F.: Einflusz der G itterstellung auf die Eigenschaften der im Schiffsschraubenentw urf benutzten B lattschnitte. M itteilungen der Preuszischen Versuchsanstalt fü r Wasserbau und Schiffbau, Berlin 193 8, H eft 34. Zie ook: Jahrbuch S.T.G., 193 8, p Manen, ]. D. van: R ecent research on propellers in nozzles. Journal of Ship Research S.N.A.M.E., n r. 2, Volpich, H. en Bridge, I. C.: Paddle wheels. Part II: Systematic model experim ents. Insti E. Shipb. Scot., paper read 13 March Volpich, H. en Bridge, I. C.: Paddle wheels. Part. Ila: F urther model experiments. Part III: Ship/m odel correlation. Inst. E. Shipb. Scot.,. paper read 26 February Gaivn, R. W. L.: E ffect of pitch and blade width on propeller perform ance, T.I.N.A., W u, T. Yao-tsu: A free streamline theory for two-dimensional fully cavitated hydrofoils. Reports nos of the California Institute of Technology. 75. Groot, D. de: Onderzoek naar de mogelijkheid van rendementsverbetering van cavitatie bij schroeven voor oorlogsschepen. Schip en W erf, Theodorsen, T.: Theory of propellers. MacGraw-Hill Book Company Inc., Manen, J. D. van en Sen tic, A.: Contra-rotating propellers. T.I.N.A., Tasseron, K.: Resultaten van systematische proefnemingen m et enkele verstelbare scheepsschroeven. Schip en W erf, Publ. nr. 103 of the N.S.M.B., Wageningen, Holland. 79. Rupp, L. A.: Controllable-pitch propellers. T.S.N.A.M.E., Bossow, G.: Theorie, Konstruktion und Anwendung vón Schiffsverstellpropellern. Schiffbautechnik, H eft 2, (W o rd t'vervo lg d ).

18 DOOP EN OVERDRACHT MOTORTANKSCHIP LO RRAIN E Op 1 m aart werd op de w erf van de N.V. D ok- en W erf Mij. W ilton-fijenoord te Schiedam het m otortankschip L o rra in e gedoopt en aan de eigenaren, Société Française de T ransports Pétroliers (SFTP) te Parijs overgedragen. De doop geschiedde door Miss Jen nifer Clive. O nder de genodigden bevonden zich de president van de rederij, de heer W orms en de Franse Ambassadeur in N ederland, baron de B auverger en èchtgenote en verscheidene N ederlandse autoriteiten. H et schip werd gebouwd onder de hoogste klasse van Bureau Veritas en het A m erican B ureau of Shipping. De voornaamste bijzonderheden zijn: lengte over alles 191,80 m, lengte tussen de loodlijnen 180,00 m, breedte op spanten 24,50 m, holte 13,62 m, diepgang (zom er) 10,24 m, w aterverplaatsing ton (1016 k g ), deadweight ca ton. Behoudens enkele gebruikelijke u itzonderingen is het schip geheel elektrisch gelast, waarbij sectiebouw op ru i m e schaal toepassing vond. H et aantal ladingtanks bestaat u it 10 m idden en 20 zij tanks. De hoofdpom p- kam er bevin dt zich achter de ladingtanks en in een pompkamer daarvóór zijn de tran sfer- en ballastpom pen opgesteld. De viër turbine-lading-oliepom - pen hebben elk een capaciteit van 500 to n /u u r. De ladingolie w ordt m et stroom verw arm d door verw arm ingsspiralen van alum inium -brons (Y orcalbro). De dekw erktuigen om vatten, behalve de ankermachine, twee stoomlieren op het hoofddek en twee stoom kaapstanden op het kam pagnedek. D e stu u rin rich ting is van het stoom -hydraulische type. De Lorraine is uitgerust m et vier reddingsboten onder zw aartekrachtdavits, waarvan één m et m otor. De m achinekam er bevindt zich zoals gebruikelijk in het achterschip. De d u b bele bodem onder de m achinekam er is bestemd voor zoetkoelwater, smeerolie en dieselolie. D e voo rtstuw in g geschiedt door een 6-cilinder, tw eetakt W F -D oxford dieselmotor type 75LBD6 m et drie spoelpompen, cil. diam. 750 m m, gecom bineerde slag m m, die bij 110 o m w / min. een verm ogen van 9750 rp k o n t wikkelt, waarm ede de snelheid van het geladen schip ca. 16 m ijl bedraagt. E r is op gerekend, d at de m otor eventueel op zware olie kan lopen. D e koeling van de m otor geschiedt m et gedestilleerd w ater, waartoe een destilleerinstallatie aanw e zig is. De benodigde stoom w ordt geleverd door twee m et olie gestookte cilindrische ketels en een uitlaatgassenketel. De elektrische stroom w o rd t opgew ekt door twee generatoren van 330 kw, 220 volt gelijkstroom, gekoppeld aan M A N dieselmotoren en door een stoom aggregaat van 150 kw. Voor v erlich tin g w ordt de stroom getransform eerd van 110 volt. De navigatiem iddelen om vatten m agnetische en gyroscopische kompassen m et automatische piloot, echolood, rad ar, radiorichtingzoeker, enz. O p de kam pagne bevinden zich de m essroom en de rooksalon voor de o ff i cieren. De w erktuigkundigen en h et civiele personeel zijn op hetzelfde dek gehuisvest, waarop zich ook de accom m odatie voor de bem anning en de ee t zaal voor de officieren bevindt. De b e m anning is ondergebracht op het hoofddek onder de kam pagne en elke o p varende beschikt over een eigen hut. O p de onderbrug bevinden zich de salon, het kantoor en de h u t van de gezagvoerder, benevens de doktershut. Een verdieping lager op het bakdek zijn de dekofficieren en de chef-hofm eester gehuisvest. Aldaar b evindt zich ook een salon, die ook als eetzaal voor de gezagvoerder dient. D e kombuis is in het achterschip m et de w ijnkuipen en de koelkamers, die gekoeld w orden door tw ee elektrisch aa n gedreven freon-compressoren. Zoet en zout w ater w ordt gedistribueerd door een hydrofoorinstallatie. NIEUW E UITGAVEN Thermocontrole, Huisor gaan van H oneyw ell N.V. Verschenen is het eerste num m er van het huisorgaan Therm ocontrole,> v an -H o n ey well N.V., een tweemaandelijkse uitgave op h et gebied van de regeltechniek. Deze in het N ederlands uitgegeven periodiek is bestemd voor installateurs op het gebied van w arm te- en luchtbehandeling in Nederland en België en om objectieve in fo r matie te verstrekken o m tren t de technische problemen, welke zich op h e t gebied v an autom atisch geregelde centrale verw arm ing, ventilatie en luchtbehandeling voordoen. E r is ook een rubriek voor het beantw oorden van vragen. D e redactie van d it nieuwe orgaan is W i- b au tstraat 12, A m sterdam, (postbus ).

19 Behoort bij Schip en W erf, 25e jaargang, no. 6, 21 m aart 1958 P A S S E R E L L E I N F E R I E U R E k J è 0 PQMT PRIPiGIPAL ARRIERE A lgem een plan m otortankschip L orrains, geb ou w d door de N.V. D ok- en W erf Mij. W ilton-f ijenoord Schiedam, bestem d voor de Société Française de T ransport P étroliers Parijs

20 M.T.S. LO R R A IN E Fig. 2. Salon Fig. 3. Bureau van de kapitein Fig. 6. Top D oxfönhw tor Fig. 7. Hoofdscbakelbord