Interactie tussen schip en kanaal

  • View
    123

  • Download
    1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Interactie tussen schip en kanaal met behulp van de theorie van schijf

Text of Interactie tussen schip en kanaal

  • HOGESCHOOL ROTTERDAM

    Havens & Kanalen

    Opdracht 3

    Theorie van Schijf

    06/05/2013

    Tim van Dam 0837296 Docent: Dhr. van Gelder

    Dhr. Dommershuijzen

    Opdrachtgever: Hogeschool Rotterdam

  • 1

    Inleiding

    Dit verslag is de uitwerking van een vraagstuk over de interactie tussen schepen en kanalen. Het

    vraagstuk betreft twee opdrachten en is gemaakt in opdracht van de Hogeschool Rotterdam voor de

    module Havens en Kanalen. Deze module wordt gegeven aan de tweedejaars studenten van de

    opleiding Civiele Techniek. De eerste opdracht is om bij twee schepen met verschillende afmetingen

    te voorspellen hoe deze zich gedragen binnen een kanaal. Bij de tweede opdracht moet worden

    bepaald wat de kanaalafmetingen zijn wanneer een roeiboot met gegeven afmetingen het zelfde

    gedrag vertoond als de eerder genoemde schepen. Deze opdrachten zijn in het kader van de Theorie

    van Schijf en zullen nader worden toegelicht en worden uitgewerkt.

  • 2

    Inhoudsopgave

    Inleiding ................................................................................................................................................... 1

    De Opdracht. ........................................................................................................................................... 4

    Uitgangspunten ....................................................................................................................................... 5

    Berekenen Model 1 ................................................................................................................................. 6

    Bepalen Vlim ......................................................................................................................................... 6

    Bepalen Ulim & Zlim ............................................................................................................................... 7

    Bepalen van de Retourstroom U ......................................................................................................... 8

    Bepalen van de Spiegeldaling Z ........................................................................................................... 8

    Bepalen van U en Z met behulp van Excel .......................................................................................... 9

    Overzicht van de Uitkomsten ............................................................................................................ 11

    Berekenen Model 2 ............................................................................................................................... 12

    Bepalen Vlim ....................................................................................................................................... 12

    Bepalen Ulim & Zlim ............................................................................................................................. 13

    Bepalen U en Z met behulp van Excel ............................................................................................... 13

    Overzicht van de Uitkomsten ............................................................................................................ 14

    Controle met behulp van Grafieken ...................................................................................................... 15

    Controle Model 1 .................................................................................................................................. 16

    Maximale Vaarsnelheid Vlim ............................................................................................................... 16

    Maximale Retourstroom Ulim ............................................................................................................. 16

    Maximale Spiegeldaling Zlim ............................................................................................................... 16

    Retourstroom en Spiegeldaling ......................................................................................................... 17

    Controle Model 2 .................................................................................................................................. 23

    Maximale Vaarsnelheid Vlim ............................................................................................................... 23

    Maximale Retourstroom Ulim ............................................................................................................. 23

    Maximale Spiegeldaling Zlim ............................................................................................................... 23

    Retourstroom en Spiegeldaling ......................................................................................................... 24

    Vergelijking van de uitkomsten ............................................................................................................. 30

    Model 1 ............................................................................................................................................. 30

    Model 2 ............................................................................................................................................. 31

    Conclusie ........................................................................................................................................... 31

  • 3

    De Roeiboot ........................................................................................................................................... 32

    Interpretatie van het vraagstuk............................................................................................................. 32

    Model 1 ................................................................................................................................................. 33

    Bepalen van de Kanaalafmetingen .................................................................................................... 33

    Berekenen Vlim en U en Z bij verschillende waarden voor Vs ............................................................ 34

    Vergelijking van het gedrag ............................................................................................................... 35

    Model 2 ................................................................................................................................................. 36

    Bepalen van de Kanaalafmetingen .................................................................................................... 36

    Berekenen Vlim en U en Z bij verschillende waarden voor Vs ............................................................ 36

    Vergelijking van het gedrag ............................................................................................................... 37

    Conclusie ........................................................................................................................................... 37

  • 4

    De Opdracht.

    a. Bereken voor onderstaande modellen duwbakcombinaties de retourstroom U en de

    spiegeldaling Z voor respectievelijk Vs = 20%, 40%, 60%, 80% en 100% van Vlim. Controleer

    deze analytisch berekende waarden met de grafiek.

    b. Bereken de afmetingen van het kanaal als een roeiboot met een breedte van 0,8 m en een

    diepgang van 0,2 m hetzelfde gedrag vertoont als de duwbakken van bovenstaand vraagstuk.

    Bovenaanzicht:

    Model 1:

    Dwarsdoorsnede:

    Bovenaanzicht:

    Model 2:

    Dwarsdoorsnede:

  • 5

    Uitgangspunten

    Gebruikte Symbolen:

    - B0 Breedte Kanaal

    - h0 Waterdiepte

    - b Breedte Schip

    - d Diepgang schip

    - Ac nat Oppervlakte Kanaal

    - As nat Oppervlakte Schip

    - Vs Vaarsnelheid Schip

    - Z Optredende Spiegeldaling

    - U Optredende Retourstroom

    - Vlim Maximale Vaarsnelheid

    - Zlim Maximale Spiegeldaling

    - Ulim Maximale Retourstroom

    - Fr Froude cofficient, is gelijk aan Vlim / g*h

    - Correctiefactor op de theorie van Schijf

    De volgende afmetingen gelden voor beide modellen:

    - Waterdiepte h 4,0 meter

    - Breedte Kanaal B0 75 meter

    - Zwaartekrachtversnelling g 9,81 m/s2

    - Diepgang Schip d 3,0 meter

    De volgende aannames worden gedaan voor het toepassen van de Theorie van Schijf:

    - Er vindt geen energieverlies plaats

    - Het schip ligt stil, de waterbak beweegt er onderdoor

    - Rechthoekige doorsnede kanaal blijft gelijk over gehele lengte en oneindig lang

    - Rechthoekige doorsnede Schip is gelijk over gehele lengte

    - De snelheid van het schip is constant

    - Uniforme stroomsnelheid naast en onder het schip

    - Uniforme waterstandverlaging naast het schip, over de gehele breedte van het kanaal

    - Inzinking van het schip gelijk aan waterstandverlaging

    - Het schip ligt horizontaal in het water c.q. geen trim

    - Geen invloed van golven dus ook niet door het schip veroorzaakte golven

  • 6

    Berekenen Model 1

    De eerste stap is het berekenen van de Maximale vaarsnelheid in het kanaal Vlim. Deze snelheid is

    afhankelijk van de verhouding tussen As en Ac. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van de volgende

    formule die door meneer Schijf is ontwikkeld:

    Bepalen Vlim

    Waarin:

    Deze formule heb omgebouwd en in Excel gezet zodat de waarde van Fr automatisch wordt berekend aan de hand van d