i i p e n w e r U - D A A G S TIJD SCH RIFT, G EW IJD AAN SC H EEPSBO U W, SCHEEPVAART EN H A V E N B E L A N G E N

A s c I, iiip

1 O v e rn e m in g v a n a r tik e le n e n z . z o n d e r to e s te m ­ m in g v a n d e u itg e v e rs is ve rb o d e n

J a a r-a b o n n e m e n t ( b ij v o o ru itb e ta lin g ) f 3 0 ,-, b u ite n N e d e rla n d f5 0 ,- , losse n u m m e r s f2 ,- , v a n o u d e ja a rg a n g e n f2 ,5 0

U -D A A G S

T IJD SC H R IFT ,

e n G E W IJD

w e r

AAN

SCH EEPSBO U W ,

f

SCHEEPVAART

VIERENDERTIGSTE JAARGANG 25 AUGUSTUS 1967

EN

NO 17

HAVENBELANGEN

ORGAAN VAN: NEDERLANDSE VER EN IG IN G V A N T E C H N IC I OP SCHEEPVAARTGEBIED

- CENTRALE B O N D V A N SCHEEPS­

BOUWMEESTERS IN N E D E R LA N D - IN S T IT U U T VOOR SCHEEPVAART EN LU C H T V A A R T -

N ED ER LAN D SC H

S C H EEP SBO U W KU N D IG PROEFSTATION UITGEVERS W Y T - ROTTERDAM 6 T e l. 25 45 0 0 * , P ie te r de H o o c h w e g T e le x 21408, P o stre ke n in g 58458

111,

R ED AC TIE: ir. J. N . Joustra,

p ro f. ir . J. H. K rietem eijer,

p ro f. d r. ir. W . P. A. van Lam m eren

en

J. G. F. W a rris

REDACTIE-ADRES: Burg. s’Jacobplein 10, Rotterdam-2, Telefoon 12 60 30

DE PHI LIP3-STIRLINGMOTOR V A N KLASSIEK IDEE T O T M O D E R N E K R A C H T B R O N

door

V o o r d ra c h t gehouden voor de a fd e lin g e n R o tte rd a m en A m s te rd a m

Ir. G. T. M. NEELEN

*)

van de N e d e r la n d s e V e r e n ig in g va n T e c h n ic i op Scheepvaartgebied r e s p e c tie v e lijk op 1 en 2 j u n i 1 9 6 7

S A M E N V A T T IN G N a bijna 30 jaar research en ontwikkeling in het Philips Natuurkundig Laboratorium te Eindhoven is uit de oude, door Robert Stirling reeds in 1817 geoctrooieerde heteluchtm otor, de Philips-Stirlingm otor geboren. Op het ogenblik zijn de principiële problemen overwonnen en kan een aantal goed werkende laboratorium m odellen van 10, 40 en 90 pk per cilinder getoond worden, terwijl voor 500 pk per cilinder metingen gedaan w orden. D e stirlingm otor h eeft een gesloten systeem m et een continue uitwendige verhitting, waar veel voordelen van deze krachtbron uit voortvloeien, echter ook enige nadelen. A ls belangrijkste eigenschappen van de huidige uitvoeringsvorm m ogen genoem d worden: om nivooreigenschappen, goed rendem ent (170-180 gr/epkh), geringe luchtverontreiniging door CO, N O , N O 2 en onverbrand, snelle verm ogensregeling, trillings- en geruisarme werking, geen sm eerolieverbruik. D e w arm teafgifte aan het koelwater is ongeveer tweemaal zo groot als bij een ver­ gelijkbare dieselm otor en m oet liefst bij zo laag m ogelijke temperatuur geschieden. A ls toepassingsm ogelijkheden voorzien wij scheepsvoortstuwing (jachten, sleepboten, passagiers- en vrachtschepen) en tractie (locom otieven, vrachtw agens, stadsbussen). O m dat de m otor uitwendige verhitting vraagt, kan hij in principe m et elke warmtebron van voldoend hoge tem peratuur sam enw erken. H ierdoor kunnen er in de toekom st toepassingsgebieden ontsloten worden die voor de motor m et inw endige ver­ branding onbereikbaar zijn, bijvoorbeeld opwekking van elektriciteit in een satelliet met behulp van kern- of zonne-energie. V oor alle genoem de en denkbare toepassingen zal vaak een nieuw aangepast ontwerp gemaakt m oeten worden. A lhoew el de motor in een vergevorderd laboratorium stadium verkeert, m oeten wij voor ogen houden dat wij voor iedere toepassing afzonderlijk pas aan het begin van de ontwikkeling van een praktisch bruikbare m otor staan.

W erking van de Stirlingm otor Als m en m et behulp van een therm odynam isch proces arbeid wil verkrijgen, m oet m en een m edium com prim eren bij lage tem ­ p eratu u r en laten expanderen bij hoge tem peratuur. Z o m aken diesel- en Ottomotor, stoom - en gasturbine alle ge­ bruik van dit principe. Bij de stirlingm otor zijn, evenals bij de dieselm otor, 4 fasen te onderscheiden (fig. 1): com pressie van een zekere hoeveelheid gas vanaf kam ertem peratuur; snelle toevoering van w arm te, w aardoor de tem peratuur en dus de druk stijgt; expansie bij hoge tem peratuur; koeling van het gas tot op k am ertem peratuur, w aarna de volgende cyclus beginnen kan. De voor het proces benodigde w arm tetoe- en afvoer geschieden echter van buitenaf d oor een w and heen. (Het koelen van het gas treed t bij de dieselm otor eigenlijk ook op. D aar vervangt men eenvoudig het geëxpandeerde, m aar nog warme gas door koude buitenlucht.) E xpansie en com pressie w orden verkregen door m iddel van een zuiger. De zuiger sluit ook de werkruim te naar buiten af. Om het gas op het juiste m om ent te verwarm en en af te koelen, voerde R obert Stirling een extra zuiger in, die wij verdringer ") N a tu u rk u n d ig L a b o ra to riu m N .V . P hilips’ G loeilam p en fab riek en E in d h o v e n -N ed e rlan d .

m

P

V Fig. 1. Geïdealiseerd p-V-diagram van de Stirlingmotor, zoals dat verkregen wordt m et de bewegingen van fig. 3.

type.

noem en en die de werkruimte in een hete en koude ruimte ver­ deelt (fig. 2). De 4 fasen van het proces worden beschreven in fig. 3. In positie 1 bevindt het grootste deel van het gas zich in de koude ruimte. De zuiger wordt verplaatst naar positie 2, w aar­ door het gas bij lage tem peratuur wordt gecomprimeerd. Als de verdringer dan naar links wordt geschoven tot positie 3, wordt het gas uit de koude ruimte verdrongen naar de hete ruimte en passeert achtereenvolgens de koeler, regenerator en verhitter. Aan de koeler geeft het gas nagenoeg zijn compressiewarmte af. In de regenerator (een poreuze massa met grote warmtecapaciteit ten opzichte van de doorstromende gasmassa), waarover een tem peratuurgradiënt staat, neemt het gas zoveel warm te op, dat het nagenoeg op expansietem peratuur komt. In deze fase is daardoor de door de verhitter overgedragen warmte klein. Bij het hierna volgende expanderen van het gas, bewegen zuiger en verdringer sam en naar beneden. De expansie in de hete ruimte gaat gepaard m et een temperatuurdaling. Daarom wordt tijdens de aansluitende verdringing van het gas uit de hete ruimte een hoeveelheid warm te die ongeveer overeenkomt met de geïndi­ ceerde expansie-arbeid, opgenomen uit de verhitter, waarna het gas vrijwel zijn gehele warmte-inhoud in de regenerator opslaat. Het gas stroom t nu verder door de koeler naar de koude ruimte, waar het weer gecomprimeerd kan worden, enzovoort. Bij nadere beschouwing blijkt dat de opgeslagen hoeveelheid warm te in de regenerator enkele malen groter is dan de warm te die per cyclus in expansie-arbeid kan worden omgezet. Een goed regeneratorrendem ent is dus zeer belangrijk voor een goed totaal­ rendement. Vergelijken wij het beschreven proces nogmaals met dat van de dieselmotor, dan blijken er enkele principiële verschillen te bestaan. Ten eerste werken wij met een volledig gesloten sys­ teem, waarin een werkmedium heen en weer stroomt en alsm aar opnieuw w ordt gebruikt. Hieruit volgt noodzakelijkerwijs het tweede verschil: de uitwendige verhitting. De warmtetoevoer wordt daarbij zodanig geregeld, dat de wandtemperatuur van de verhitter onder alle omstandigheden constant blijft: het derde ver­ schil. Ten vierde: de vermogensregeling vindt plaats door meer of m inder gas aan het proces te laten deelnemen. In feite dus door de gemiddelde druk in het gascircuit te regelen. D e hierboven geschetste discontinue zuigerbewegingen worden in de praktijk vervangen door nagenoeg sinusvormige bewegingen door middel van kruk-drijfstangmechanismes. Uit figuur 3 kun­ nen wij zien, dat de verdringer eerst in zijn bovenste dode punt aankomt en daarna pas de zuiger. Als wij de hoekige bewegingen van deze zuigers door ongeveer sinusvormige bewegingen willen vervangen, m oet de verdringerbeweging dus een fasevoorsprong

Fig. 3. Fase 1: H et gas bevindt zich overwegend in de koude ruimte. Fase 2: Zuiger is verplaatst, waardoor het gas bij lage temperatuur gecom­ primeerd is. Fase 3: Verdringer is verschoven en heeft het gas uit de koude naar de hete ruimte verdrongen. Daarbij werd de compressiewarmte aan de koeler afgegeven. In de regenerator nam het gas zoveel warmte op, dat het nagenoeg met expansietemperatuur door de verhitter stroomde op weg naar de hete ruimte. Fase 4: Zuiger en verdringer zijn samen verschoven. Het gas expandeerde in de hete ruimte, waarbij de temperatuur daalde. Fase I : Wederom uitgangspositie. Op weg van de hete naar de koude ruimte heeft het gas in de verhitter zoveel warmte opgenomen, dat het warmteinhoudsverlies tengevolge van de voorafgaande expansie weer goedgemaakt is. Daarna is de gehele warmte-inhoud weer in de regenerator opgeslagen.

hebben op de zuigerbeweging. In het ruitdrijfwerk (fig. 4) dat in 1953 door Meijer werd uitgevonden [11, 12] w ordt het fasever­ schil verkregen door het toepassen van excentrische drijfwerken. De symmetrische opbouw m et 2 krukassen heeft verschillende voordelen: 1. Men kan nu een aparte bufferruim te toevoegen om het drijf­ werk te ontlasten van blinde gaskrachten ten gevolge van de hoge gemiddelde druk (fig. 5). Bij vroegere constructies stond de krukkast onder druk. 2. M en vermijdt kruiskoppen, w aardoor een com pacte construc­ tie mogelijk wordt. 3. E r is geen lijbaandruk, w aardoor het gem akkelijker w ordt de zuiger- en verdringerafdichtingen de vereiste levensduur te geven. Een gevolg hiervan is ook dat de krukkast geen koppel aan de naastliggende cilinder doorgeeft.

Holle zuiger stang Jukken

(even lang)

Drijfstangen

teven lang)

Contra gewichten / Synchronisa tie tandwielen Fig. 4 . Ruitdrijfwerk. A ls liet gewicht van alle met de zuiger meebewegende delen gelijk is aan het gewicht van alle m et de verdringer meebewegende delen, kan men de contragewichten zó kiezen, dat het zwaartepunt van het geheel stilstaat gedurende een krukasomwenteling. De machine is dus ook voor de hogere ordes gebalanceerd.

4.

5.

In horizontale richting treden geen m assatraagheidskrachten op. Verder: als het gewicht van de delen verbonden met het zuigerjuk (fig. 5) gelijk is aan dat van de delen verbonden met het verdringerjuk, kan ook in verticale richting een volledige com pensatie v an m assakrachten optreden, door de contra­ gewichten aan te passen aan het totale gewicht van het ruit­ drijfwerk. H et kom t er op neer dat het gem eenschappelijke zw aartepunt van alle delen stilstaat. Als m en het te drijven werktuig via een torsieslappe koppe­ ling aandrijft, w ordt het door de m otor afgegeven en dus op de m otorfundatie terugw erkende m om ent nagenoeg constant. D e krukassen w orden door de drijfstangen m et gelijke m aar zeker niet constante m om enten aangedreven. Hoekversnellingen en -“vertragingen die hiervan het gevolg zijn, w orden voor beide krukassen ook gelijk als wij de m assatraagheidsm om enten van de krukassen aan elkaar gelijk m aken. O ok het kop­ pel op de synchronisatietandwielen w ordt constant, zodat geen kantwisseling kan optreden. Gyroscopische m om enten die eventueel door de krukassen worden uitgeoefend com ­ penseren elkaar bovendien volledig.

m odynam ica en w arm te-overdracht ontbrak. Overigens zou men toch nog tot 1935 hebben m oeten wachten, toen de eerste hitte­ bestendige staalsoort w erd gevonden. A doptie van het stirlingsysteem door Philips Toen Philips in 1938 n aar een kleine geruisarm e m,otor zocht om daarm ee batterijradiotoestellen te voeden, koos m en uit 3 system en -— te w eten therm oëlektriciteit, gesloten stoommachi­ ne, heteluchtm otor — het laatste systeem naar de ideeën van Ro-

Verhitterpijpen

Koe/vinnen

In de figuren 5, 6 en 7 ziet men nog eens de besproken onder­ delen. G E S C H IE D E N IS K lassieke ontw ikkeling In het begin van de 19e eeuw werden er pogingen gedaan om de vanwege talrijke ketelexplosies beruchte stoom m achine te ver­ vangen door heteluchtm otoren. E en gesloten systeem w erd uit­ gevonden en geoctrooieerd in 1817 door R obert Stirling, een Schotse dominee. F iguur 8 toont een tekening n a a r de octrooi­ aanvrage. E en overzicht van diverse heteluchtm otoren die ook volgens een open systeem konden werken — gecom bineerd met inwendige verbranding, zoals bij Cayley, of met uitwendige ver­ branding, zoals bij E ricsson — vindt men bij Finkelstein [1] en bij Flynn e.a. [2], D e concurrentiestrijd m et de stoom machine kon in de vorige eeuw niet gewonnen w orden, om dat de nodige kennis van ther­

■Regeneratorhuis

-Koelerhuis

Cilinder

Fig. 6. Verhitterkop van een 90 pk Philips-Stirlingmotor. Verhitterpijpen, koeler-regeneratorhuizen en cilinder uit roestvrij staal type A lS l 321 worden in een vacuüm oven aan elkaar gesoldeerd bij ongeveer J200 °C.

Uitlaat Brandstof verstuiver Voorverhitter Brander Voorverhitterpijpen

Verhitterpijpen

Ringvormig verbindigskanaal

Hete ruimte

Koelvinnen

Verbrandingsluch t inlaat Verdringer Koeler Koude ruimte Zuiger B uffer ruimte

Sokafdichtingen Verdringerstang Zuigerstang

Steekcirkel van de synchronisatie tandwielen Contragewicht

Verdringerdrijfstang Verdringerjuk--------

Zuigerjuk Zuigerdrijfstang Krukstraal

-Ru/tdrijfwerk

Fig. 5. Doorsnede van een Philips-Stirlingmotor. D e verhitter omgeeft de verbrandingskamer. Om bet schoorsteen verlies te beperken, wordt de verbrandingslucht opgewarmd tot ongeveer 600 °C door de nog hete verbrandingsgassen (800 °C) die de verhitter hebben verlaten. In de voorverhitter koelen deze gassen a f tot ongeveer 200 °C.

bert Stirling. D oor het weer invoeren van de regenerator, die in onbruik geraakt was, het toepassen van nieuwe kennis op het ge­ bied van de warm te-overdracht en stromingsleer en 'het gebruik van hitte- en oxydati©bestendige staalsoorten, gelukte het de oude heteluchtm otor op een hoger plan te brengen [3, 4, 5] (fig. 9). D oor de opgedane theoretische kennis werd het mogelijk om h et stirlingsysteem als koelmachine voor grote tem peratuurverhoudingen te gebruiken. De Philips-Cryogenerator is sinds 1955 in produktie [6, 7, 8]. In 1963 werd met dit systeem een tem ­ p eratu u r v an .12 °K bereikt [9] en momenteel wordt door Phi­ lips een heliumliquefactor op de m arkt gebracht [10],

Fig. 8. Stirlings eerste heteluchtmotor m ar de octrooitekening. D e boven­ kant van cilinder A wordt verhit door de rookgassen van de oven B. De verdringer C verdeelt de cilinder in de koude ruimte E en de hete ruimte F. De zuiger D sluit de werkruimte af. Er zijn geen uitwendig opgestelde warmtewisselaars zoals in de moderne motoren. De regenerator wordt gevormd door op de verdringer gewonden draad, dat de spleet tussen de verdringer C en de cilinder A opvult. De buitenwand van cilinder A fungeert als koeler.

.Hg. 9.

Generatorset van 200 W met Philips-Heteluchtmotor uit het jaar 1948.

M eijers stelling was, dat het alleen m aar zin had door te gaan m et de ontwikkeling indien het specifiek verm ogen en rendem ent van de m otor ongeveer gelijkwaardig zouden zijn m et dat van een dieselm otor. H e t nagestreefde doel w erd daarom 40 % ther­ misch rendem ent en 100 pk per liter zuigerslagvolume. In 1956 kon hij zeggen d aarin nagenoeg te zijn geslaagd m et een 40 pk m otor bij 2500 om w /m in [11, 12] (fig. 11b). Enkele m eetre­ sultaten zijn in figuur 13 weergegeven. Ook in het vermogen per cilinder was daarm ee een grote stap voorw aarts gedaan. D it werd mogelijk doordat een aparte bufferruim te werd toegevoegd, zodat het carter niet onder druk behoefde te staan. V oor nog grotere vermogens per cilinder was de weg nu ook vrij. V óór het echter zo ver was, m oest er heel w at worden geëxperim enteerd m et ver­ schillende configuraties van regeneratorhuis en verhitter om ther­ mische spanningen en w arm te-overdracht te beheersen (fig. 12), met branders, verstuivers, voorverhitters en diverse soldeertechnieken. D e m eetresultaten van deze m otor w aren zo veelbelovend, dat G eneral M otors in 1958 een licentie-overeenkom st m et Philips sloot. Op basis van de 40 pk m otor werd ten behoeve van Gene­ ral M otors een 10 pk m otor ontw orpen (fig. 11a). L ater kwam ook een groter m odel van 90 pk tot stand (fig. 11c). Uit deze laatste 1-cilinder is d e 4-cilinder van fig. 14 voortgekom en. Een 40 pk m otor w erd van hulpw erktuigen voorzien en inge­ bouw d in het dem onstratiejacht Johan de W itt (fig. 15 en 16). De opgedane ervaringen stellen ons nu in staat een boxerm otor speciaal gericht op geruisloze voortstuwing van kleinere jachten

Fig. 7.

Koeler-regeneratoreenheid uit de 90 pk m otor van fig. 6.

Verdere ontw ikkeling leidt to t heetgasm otor D e ontw ikkeling van de m otor kreeg een nieuwe im puls toen M eijer, de huidige leider van de Stirlingm otorgroep, in 1953 het ruitdrijfw erk uitvond, hogere cilinderdrukken toepaste en boven­ dien overging op w aterstof en helium als werkgas. V an toen af sprak m en over de heetgasm otor. Tegenwoordig zeggen wij ech­ ter liever stirlingm otor (naar de uitvinder) om een internationaal goed b ru ikbare naam te hebben. Figuur 10 toont het allereerste ruitdrijfw erk in een m odelm otortje.

10. Hete!lichtmotor m et ruitdrijfwerk uit het jaar 1953. H et motortje lg' drijft een fietsdynam o, die de stroom levert voor het radiotoestel.

Fig. 11.

Enige prototypes van Phil ips-Stirlingmo toren m et r uitdrijf werk. Van links naar rechts nominaal 10 p k bij 3600 om w /m in , 40 pk bij 2500 o m w /m in , 90 pk bij 1500 o m w /m in .

Fig. 12. Verschillende constructies van de verhitterkop met regeneratorhuizen voor de 40 pk m otor van fig. 11. Na de overgang van één groot ringvormig regeneratorhuis in de eerste twee modellen op meerdere kleinere regeneratorhuizen, vormden thermische spanningen geen probleem meer. H et probleem van de hoge temperaturen in de branderruimte werd opgelost door een kooi van verhitterpijpen rondom de brander te plaatsen. De warmte-overdracht van de rookgassen aan de verhitterpijpen werd o.a. verbeterd door het toepassen van vinnen.

Fig. 13. Vermogens- en rendementskrommen voor een 40 pk proef motor. De metingen gelden voor een verhittingstemperatuur van 700 °C en een koelwaterinlaattemperatuur van 15 °C.

Fig. 14. Experimentele 4-cilindermotor (360 pk bij 1500 o m w /m in ), voortgekom en uit de 90 pk 1-cilindermotor van fig. llc . Van deze m otor werd het drijfwerk dynamisch gebalanceerd, waarna later door de A m eri­ kaanse marine geluids- en trillingsmetingen werden verricht (fig. 36).

Fig. 15.

M otorkruiser „Johan de Witt”, uitgerust m et Philips-Stirlingm otor van 30 pk bij 1500 om w /m in (fig. 16).

te ontw erpen, waarbij de hiilpw erktuigen harm onisch zijn aa n ­ gepast (fig. 17 en 18). B erekeningsresultaten w orden getoond in fig. 19. Wij zien d at het therm odynam isch mogelijk m oet zijn met deze m otor 200 p k op te wekken, waarbij de m echanische belastingen ongeveer tw eem aal zo hoog worden. V oor eenzelfde drukvariatie en eenzelfde drijfwerk zijn echter de m ateriaalspanningen in een lijnm otor bijna tw eem aal zo laag als in. een boxerm otor. E en lijnm otor leent zich dus beter voor een experim ent m et hoge drukken. E en 200 pk lijnm otor m et zoveel m ogelijk boxeronderdelen toont fig. 20. H ierm ee hopen wij een specifiek gewicht van 2 kg/pk te bereiken. H erm etische stangafdichtingen E en zeer belangrijk pu n t bij de m otorontwikkeling was de af­ dichting v an de heen en w eer gaande zuiger- en verdringerstang. D eze afdichting m oet er voor zorgen dat er geen gas u it het sys­ teem lekt, m aar evenzeer dat er geen sm eerolie in het gascirouit terecht k o m t om op den duur de regeneratoren te verstoppen. Bovendien m oet er nog een groot drukverschil overbrugd w or­ den. E en goede oplossing w erd in 1961 gevonden in de vorm van een rolm em braan, genoem d rolsok [13]. H et principe van deze sokafdichting w ordt getoond in figuur 21. D e tw ee func­ ties van afdichten en groot drukverschil opnem en zijn daarbij gescheiden. De sok scheidt het werkgas van de smeerolie uit de krukkast, m aar is niet in staat de heersende hoge gasdrukken te w eerstaan. Als wij d an d e sok ondersteunen m et een incom pressibel m edium , bijvoorbeeld smeerolie, k an m en het eigenlijke drukverschil op­ nem en m et een afdichting van conventioneel type. G edurende het afrollen m oet in verband m et verm oeiing de lengte v an de sok constant blijven, terwijl ook de hoeveelheid olie onder de sok om

Fig. 16. Een 30 p k m otor, ingebouwd in het hek van de „Johan de Witt" (fig. 15). De m otor heeft een toerentalregeling door ntiddel van een centrifugaaireguiateur.

praktische redenen constant m oet blijven. A an beide voorw aar­ den kan gelijktijdig w orden voldaan door trapjes van gelijk opper­ vlak in geleiding en stang, w aarbij de diam eters dus aan de vol­ gende voorw aarde m oeten voldoen: d h* ~ d „ * = dm*— d * D e hoge-druk olie-afdichting w ordt gevormd door een z.g. pom pring, een m etalen ring, die m et speling om de stang gemon­ teerd is en door een veer aan de hoge-drukzijde tegen de stang w ordt gedrukt. D a ard o o r w erkt gedurende de neergaande slag van de stang de ring als een afschraper of terugslagklep, bij de

pelijk m et één ju k verbonden. Daardoor wordt de blinde kracht tengevolge van de hoge gemiddelde druk op de linker zuiger opgeheven door die op de rechter zuiger, de cilinders vormen eikaars buffervat. Ook de verdringers zijn m et elkaar vast verbonden. Synchronisatie van de krukassen geschiedt hier door m iddel van een wormkast. Daarbij verkrijgen wij tegelijkertijd een toerentalreductie en de gewenste schuine stand van de schroefas. De schroefas kan ontkoppeld worden m et een niet-getekende koppeling in de wormkast.

Vermogen P K 2Z0Verhittertemp. [7 0 0 "C

H - --------

Koeiwatertem p. 25°C

200

fto t

R en4 e m e n t 50%

Fig. 18. M odel van een 4-cilinderstirlingmotor in boxeruitvoering. Lengte X breedte X hoogte = 1,50 X 1,00 X 0,5 m. Berekend vermogen = 115 pk bij 3000 om w lm in, met helium als werkgas, pm = 110 atm., Tverhitter = 700 °C, Tkoelwater — 25 °C. Specifiek vermogen = 148 p k / m \ Geschat specifiek gewicht — 3 kg/pk, zonder tussenkoeler maar met re­ ductie kast en koppeling.

0

500

1000

1500 ► Toerental

2000

2500

3000

im w / m in

Fig. 19. Bcrekeningsresultaten voor de 4-cilinderboxermotor. O ok voor tweemaal zo lioge druk als gebruikelijk (p„, = 110 atm.), zijn berekeningen uitgevoerd. Het maximale vermogen zou daarmee stijgen van 115 naar 200 pk, waarbij het rendement maar weinig daalt. Dezelfde m o to r m e t H ‘> bedreven, geeft meer vermogen en een wat hoger rendement.

rubbers

regelklep

Fig. 20. Houten model van een 4-cilinderlijnmotor met veel boxeronderdeten. Een dergelijke motor hopen wij bij 220 atm. gemiddelde druk te bedrijven (fig. 19), 200 pk bij 3000 o m w l min, Xverhitter — 700 C, fkoelwater — 25 C. Geschat speci­ fiek gewicht = 2 kg/pk.

kroonveery-

/ / / % ///// Fig. 21. Sokafdichting met regelklep. Door de gekozen vorm van de ondersteuningsruimte (stapjes) alsmede door een constante hoeveelheid incompressibel medium (smeerolie) in deze ruimte zal bij voortdurend aan­ liggen van de sok op de vloeistof de sok/engte niet veranderen bij beweging van de stang. De pompring voert voortdurend wat olie op, zelfs tegen honderden atmosferen in; de regelklep laat juist zoveel olie ontsnappen als nodig is om een bepaald drukverschil over de sok te handhaven.

\ spat smering olieafvoer

opgaande slag w ordt er analoog aan bijvoorbeeld het M ichelllager een oliedruk in de wig opgebouw d, w aardoor olie in de ruim te onder de sok w ordt gepom pt. De sokken w orden gem aakt uit een speciaal soort polyurethaanrubber. E en van de voorw aarden om een goede levensduur te verkrijgen, is dat het ru b b e r een zekere voorspanning heeft, vóór het door buiging belast wordt. Deze voorspanning, kan m en instellen m et de regelklep, die een constant drukverschil over de sok h andhaaft. G em eten levensduren op speciale testm achines worden getoond in fig. 22, lijn 1. Wij zien dat bij hogere tem peraturen de levensduur van bij­ voorbeeld 10.000 uur bij 25 °C terugloopt to t 100 u u r bij 90 °C . D it k an ten dele verklaard w orden door het feit dat d e kruipeigenschappen van de toegepaste rubbersoort teruglopen bij h o ­ gere tem peratuur. V oorts blijkt de toegepaste rubbersoort ge­ voelig te zijn voor w ater. D e levensduur kan echter m eer dan een o rd e v erbeterd w orden door het toepassen van een droger, die alle w atersporen in de sm eerolie absorbeert (lijn 2 en 3 in fig. 22). O ok bij hogere cartertem peraturen, zoals die bij tractie zullen o p ­ treden, kunnen wij daarom een goede levensduur verw achten. H et is duidelijk, dat deze nieuwe herm etische stangafdichting ook voor andere werktuigen, zoals olievrije zuigercom pressoren, toepassing k an vinden [13],

ratuurregeling autom atisch voor de benodigde toevoer daarvan in overeenstem m ing m et hun verbrandingsw aarden. E en andere m anier van w arm te toevoeren verkrijgt m en door het toepassen v an een w arm te-accum ulator. D eze w arm tebuffer kan net als een accu w orden ontladen en herladen. D e figuren 25 en 26 tonen een schem a van zulke installaties m et resp. A l20 ;i en L iF als w arm te-accum ulerend medium. Waarom, juist deze twee gekozen zijn, blijkt uit figuur 27. Op gewichtsbasis kan men m et een A l2 0 ; r of LiF-systeem 8 resp. 10 m aal zoveel energie accum uleren als m et loodaccu’s. G eneral M otors heeft m et succes een A l20 :i-systeem beproefd [14].

Fig. 23.

Diverse vormen van uitgevoerde sokken.

E IG E N S C H A P P E N V A N D E P H IL IP S -S T IR L IN G M O T O R IN Z IJN H U ID IG E U IT V O E R IN G S V O R M N atuurlijke om nivoor eigenschap pen A an de stirlingm otor m oet w arm te toegevoerd w orden. H oe dat gebeurt, is in principe onverschillig. D e gem akkelijkste m a­ nier is het plaatsen van een gasbrander op de verhitterkop. E e n goed ontw orpen b rander en verstuiver kunnen echter een hele reeks fossiele brandstoffen m et zeer uiteenlopende eigenschappen verw erken. In figuur 24 zien wij een multifuel dem onstratiem o­ del v an een 10 pk m otor. D e m otor kan direct op een van de vol­ gende brandstoffen w orden overgeschakeld: bu taan, aardgas, loodbenzine, kerosine, H B O I, H B O II, dieselolie, sm eerolie, ru ­ we olie, olijfolie, slaolie, alcohol, en dat zonder enig effect op ge­ leverd verm ogen of rendem ent. O ndanks de grote verschillen tussen deze brandstoffen, bijv. in hun viscositeit, zorgt de tem pe10 '

Levensduur in uren

1

tja « * 10

Fig. 24. Stirlingm otor van 10 pk waarmee de omnivooreigenschappcn gedemonstreerd kunnen worden. E r kan zonder meer van het ene brandstoftankje op het andere worden overgeschakeld. Brandstoffen: butaan, aardgas, loodbenzine, kerosine, H BO l, HBO II, dieselolie, smeerolie, ruwe olie, olijfolie, slaolie, alcohol.

AA

-IN — X,

X N

A

cis

■< M L

\

& A

P x * ! ‘" X

£

;

A

10-

X

80 100 °C ■Soktemperatuur Grafiek van de levensduur van sokken van speciaal potyurethaanrubber als functie van de temperatuur.

20

Fig. 22.

A

40

60

Lijn 1: Resultaten van de eerste beproevingen onder de volgende condities: drukverschil over sok tussen 4 en 6 atm.; sokdikte 0,5 mm; spleet tussen stang en bus 2 mm; slag 65 mm; diameter 28 mm; toerental 1500 om w /m in; olie Shell X-100. Lijn 2: Ongedoopte olie + droger, drukverschil 4,5 atm. Lijn 3; Idem, m aar lagere axiale spanningen en een drukverschil van 1,5 alm.

Fig. 25. AloO-s-warmteaccuinulatorsysteem m et Stirlingmotor. H et warmtetransportmedium is een gas. De pijlen geven de stromingsrichting aan gedurende laden en ontladen. De werking van de buffer is vergelijkbaar m et de werking van de regenerator in de Stirlingmotor.

-l 500

Gecomprimeerd

Fig. 26. LiF-warmtebuffersysteem. LiF is een zout dat bij 848 °C smelt en een zeer hoge smeltwarmte bezit. Er kan dus veel warmte opgeslagen worden bij een constante temperatuur. Vloeibare metalen verzorgen het warmtetransport naar een Stirlingmotor.

Deze w arm tebuffersystem en zijn geschikt voor toepassingen waarbij men tijdelijk onafhankelijk wil of m oet zijn van de buiten­ lucht, bijvoorbeeld voor onderw atertoepassingen. V oor andere toepassingen, bijvoorbeeld ruim tevaart, kan m en de vloeibare­ natrium kringloop m et zonne-energie of radio-isotopen verwar­ men. E e n m et vloeibaar natrium -kalium verhitte 3 kW generator­ set voor ruim tevaart heeft bij de Allison Division van G eneral M otors een 1000 u ur proef doorstaan [14], Als er hoge-tem peratuurreactors, bijvoorbeeld van het type D ragon [16], beschikbaar kom en, zou de stirlingm otor daarm ee een geschikte com binatie vorm en, die vooral voor scheepsvoort­ stuwing interessant is, om dat de stirlingm otor het verm ogen kan leveren bij dezelfde toerentallen als de dieselm otor, of desgewenst nog lager. Schone uitlaatgassen Bij de stirlingm otor vindt de verbranding v an fossiele brand­ stoffen continu plaats onder nagenoeg atm osferische druk. De branderlucht w ordt voorverhit tot ongeveer 600 °C. D e wandtem peratuur van de vuurhaard ligt bij 700 °C . Bij de daardoor optredende hoge verbrandingstem peraturen (2000 °C) w orden er behalve de norm ale oxides van koolstof (C Ó 2), w aterstof (H 20 ) en zwavel (S 0 2) ook stikstofoxides (NO en N Ó 2) gevormd. T a­ bel 1 geeft een overzicht van uitlaatgasverontreiniging voor di­ verse krachtw erktuigen in ppm .

Vliegwiel

3as

Fig. 27.

Lood

A g -Z n

accu

aecu

L iF

AI2 02|

Warmtebuffer + Stirlingm otor ( t\= 36 % )

Vergelijking van het energie-accumulerend vermogen van diverse systemen op gewiekts- en volumebasis.

bracht wordt. Tabel 2 geeft voor vollast de specifieke uitlaatgas­ verontreiniging in milligram per epksec, waarbij aangenom en is dat de stikstofoxides, als N O , en de verbrande koolwaterstoffen, als C ,;H 14, voorkomen. Uitlaatgasverontreiniging in m gr/epksec Tabel 2 NO stirlingmotor gasturbine (regen.) dieselmotor ottom otor

0,1— 0,2 0,7— 2,0 0,4— 2,0 0,6— 2,0

CO 0,1— 0,3 2,0— 3,6 0,2— 5,0 40,0— 100,0

C0H 14

0,003— 0,006 0,04 0,6— 12,0 15,0— 120

NOx Concentratie in ppm

Uitlaatgasverontreiniging in ppm Tabel 1. NO, stirlingmotor gasturbine (regen.) dieselmotor ottom otor Calif. eisen 1966 Calif. eisen voorstel

100— 200 90— 250 400— 2.000 6C0— 2.000 — •

355

CO 70— 300 250—450 1.000 40.000— 100.000 15.000 10.000

CA 1— 2 1,5 200— 4.000 5.000— 40.000 275 180

Uit tabel 1 blijkt d at stirlingm otor en gasturbine lage concen­ traties aan schadelijke bestanddelen in de uitlaatgassen hebben. D e gasturbine levert echter p er p k een ongeveer 8 m aal zo grote hoeveelheid rookgas, vanwege de zeer grote luchtoverm aat en het lagere rendem ent, zodat de absolute luchtvervuiling toch w eer aanzienlijk is. E en betere vergelijking verkrijgt men daarom door voor diverse m otoren van gelijk vermogen uit te rekenen hoeveel m illigram van elk bestanddeel per seconde in de atm osfeer ge-

Branderintredetemperatuur

°C

Fig. 28. Concentratie van N O x in ppm in de uitlaatgassen van een PhilipsStirlingmotor als functie van de voorverhitte-luchttemperatuur. A ls deze daalt, dan daalt ook het rendement en m oet men per pk meer brandstof verbranden. De gestippelde lijn houdt daar rekening m ee en geeft de relatieve verbetering weer.

motorkoppel kgm 15

5%

MECHANISCH VERLIES

5 ° /°

U/TLAAT + STRALING

W

44

KOEL WATER

19

NETTO VERMOGEN rmax~3U lv laagste druk waarbij gemeten werd

JOOO

1500

*- toerental

2000

2

STIRLING

omw/ mln

Fig. 29. Lijnen van constant brandstofverbruik (gr/epkh) als functie van koppel en toerental. H et diagram wordt aan de bovenkant niet begrensd door de rookgrens doch door de maxim aal toelaatbare cyclusdruk (hier 140 atm.), dus door de sterkte van de constructie. pe is op dezeljde manier gedefinieerd als bij m otoren m et inwendige verbranding.

D e getallen van de stirlingm otor zijn gebaseerd op m etingen aan een 90 p k m otor. D oor d e branderlucht niet zo hoog voor te verhitten, k an m en de verbrandingstem peratuur verlagen, zodat m inder N O x gevorm d w ordt (fig. 28). D oor deze m aatregel zal echter de uitlaatgastem peratuur (norm aal tussen 150 en 300 °C , afhankelijk van belasting en voorverhitterontw erp) iets stijgen en dus ook het brandstofverbruik. D oor speciale m aatregelen aan de voorverhitter w ordt het echter mogelijk, geheel n a a r wens öf m et hoog rendem ent te w erken of m et uiterst lage luchtveront­ reiniging. Bij het voortdurend in- en uitrijden van gesloten ruim ­ tes als m agazijnen k an zo’n voorziening groot nut hebben.

Fig. 30.

DIESEL

Representatieve warmiebalansen van Stirling- en dieselmotor.

Goed rendement H et therm isch rendem ent van een 40 p k stirlingm otor w ordt getoond in figuur 13; het brandstofverbruik in gr/epkh als functie van koppel en toerental in figuur 29. De vorm van de krom m en is zodanig, dat een nog hoger vermogen en rendem ent verw acht mogen worden bij verder opvoeren van de w erkdrukken. Bij de nog te bespreken optimalisatie kom en wij hierop terug. Relatief veel warmte wordt door het koelwater af gevoerd Bij een vergelijking van representatieve warm tebalansen voor diesel- en stirlingm otoren (fig. 30) blijkt dat bij de dieselm otor de meeste w arm te door de uitlaatgassen wordt weggevoerd (38 % ), bij de stirlingm otor daarentegen door het koelw ater (44 % ). D e stirlingm otor voert ongeveer tweemaal zo veel w arm te door m id ­ del van het koelwater af als een overeenkom stige dieselmotor.

Fig. 31. Vermogen en rendement van een Stirlingmotor: a. als functie van de verhittertemperatuur bij pmax = 140 atm. en 1500 om w /m in; b. als functie van de koelwaterinlaattemperatuur onder gelijke condities. Voor beide gevallen is ter vergelijking het verloop van het Carnot-rendement weergegeven: Vcarnot —

T verhitter — F koeler ---------- ----------- ---------r verhitter

R endem ent en vermogen dalen bij hogere koelwatertemperatuur en lagere verhitlertemperatuur ln figuur 31 zijn metingen aan de 40 pk motor van figuur 11 weergegeven. Uit deze figuur blijkt dat wij bij voorkeur koud koelwater gebruiken. Dit past goed bij scheepsvoortstuwing, waar meestal voldoende koud w ater voorhanden is. De vrijkomende warm te kan men gebruiken voor de zoetwaterwinning of voor verwarmingsdoeleinden. V oor tractie ligt het wat anders. Omdat wij ongeveer tweemaal zo veel warmte moeten afvoeren als bij een gelijkwaardige dieselinstallatie, hebben wij met koelwatertemperaturen zoals bij die­ selmotoren minstens een tweemaal zo groot radiateuroppervlak nodig. D oen wij daar nog 50 % bij, dan krijgen wij de zo gewenste verlaging van de koelwatertem peratuur. V erder moet men nog voor ogen houden, dat men juist bij tractie zelden het vollastvermogen lange tijd achtereen nodig heeft, zodat men gedeeltelijk gebruik kan maken van de warmtecapaciteit van het koelwater­ systeem. Relatieve ongevoeligheid voor stof in de verbrandingslucht Eventueel stof in de verbrandingslucht kom t nooit met bewe­ gende delen, zoals zuigers en afdichtingen, in aanraking. De gas­ snelheden zijn verder zo klein, dat er ook geen erosie van de hete delen op kan treden. Betrouwbaar starten van de motor D e m otor start altijd direct als er maar voldoende gas in het circuit aanwezig is en de verhitterpijpen op de juiste tem peratuur staan. Starten wordt dus helemaal afhankelijk van de overigens hoge m ate van betrouw baarheid waarmee een brander ontstoken kan worden. Daarvoor gebruiken wij een laagspannings-kruipvonkontsteker, die met de verstuiver is gecombineerd. Geen smeerolieverbruik De afdichtingen in het gascircuit op zuiger en verdringer be­ staan uit speciaal gevormde zuigerveren van Teflon-houdende drooglopende materialen, zodat hier geen smeerolie nodig is. De sokafdichting zorgt verder voor een absolute scheiding tussen

Fig. 32. Vergelijkende p-V-diagrammen van een Stirlingmotor bij vollast (I), halflast (2) en vollast m et gedeeltelijk geopende kortsluitschuij (3). Bij het kortsluiten ontstaat door een faseverschuiving van de drukvariatie ten opzichte van de zuigerbeweging een geheel ander diagram. Men zou dit kunnen vergelijken met het geven van teveel voorontsteking bij motoren met inwendige verbranding. D e kortsluitschuij kan zelfs zo ver geopend worden, dat de hoogste druk reeds voor het bovenste dode punt optreedt. Er ontstaat dan een diagram met een „negatief oppervlak”, hetgeen betekent dat men „op de motor” kan remmen (4). Ter vergelijking is ook nog een diagram van een dieselmotor getekend.

Fig. 33. Schema van de vermogensregeUng. Bij het openen van kraan 1 stroomt gas uit het regelvat 5 naar de motor, waardoor het af gegeven koppel stijgt. Voor het verminderen van het koppel wordt kraan 2 geopend, zodat compressor 4 het werkgas in het regelvat terug kan pompen. Kraan 3 is de kortsluitkraan, die dient om het vermogen ogenblikkelijk tot nu te kunnen reduceren.

gascircuit en krukkast. D e krukkast kan niet door verbrandingsprodukten worden verontreinigd en er is geen enkele reden voor smeerolieverbruik. De krukkast kan dus precies zo w orden be­ handeld als een tandw ielkast of versnellingsbak. De tem peratuur van de smeerolie behoeft niet te worden geregeld, de smeeroliekoeler wordt zo bem eten, dat de cartertem peratuur niet hoger wordt dan bijvoorbeeld 60 °C . In verband m et het tegenwoordig toegepaste sokkenm ateriaal m ag de smeerolie geen w atersporen bevatten en daarom m oet er in de smeerolietank een droger w or­ den aangebracht. VermogensregeUng is snel Het vermogen w ordt geregeld door de hoeveelheid gas te veranderen die het kringproces doorloopt, w aardoor het om schre­ ven oppervlak in het p-V -diagram verandert (fig. 32, diagram 1 en 2). Figuur 33 toont een schema van de vermogensregeUng voor een 1-cilindermotor; m en kan echter even goed over drukrege­ ling of koppelregeling spreken. H et vat 5 staat op hoge druk (200-300 atm.). Bij het openen van kraan 1 stroomt de m otor vol. Dit kan in ongeveer 0,2 sec. gebeuren. Deze tijd is afhankelijk van m otor- en buffervolum e, leidingdoortocht en drukverschil tussen regelvat en m otor. Z o d ra de motor op zijn gewenste druk is aangekomen, w ordt ook di­ rect het daarbijbehorende draaim om ent geleverd, onverschillig of het m otortoerental laag of hoog is. Bij het omlaag regelen van het vermogen w ordt kraan 2 geopend en de com pressor 4 perst het gas terug n aar het regelvat 5. Deze compressor is echter m aar klein en heeft ongeveer een halve minuut nodig om de m otor leeg te pom pen. In veel gevallen kan men zo lang niet w achten en daarom kan tegelijk m et de afblaaskraan 2 de zogenaam de kortsluitkraan 3 geopend w o r­ den. Hierdoor ontstaat een strom ing van gas in en u it de cyclus, waardoor de m aximum e n m inim um druk in de cilinder ten op­ zichte van de zuigerbeweging naar een vroeger tijdstip verschoven worden en het p-V -diagram kleiner w ordt (fig. 32; 3). D e d ru k ­ variatie wordt hierbij m a a r weinig beïnvloed. D aarom blijft de warmtebehoefte van de verhitter grotendeels gehandhaafd. D it betekent dat de kortsluitregeling een verliesregeling is. D aar staat tegenover dat zij zeer snel ingrijpt en m aar korte tijd in werking is. Het bedienen van de kran en kan door een centrifugaalregulateur geschieden, zodat dan in feite het toerental geregeld wordt. Nu moeten met de d ru k in de werkruimte ook de drukken in bufferruimte en holle verdringer evenredig meegaan. Dit is een groot nadeel, want het betekent dat er 10 tot 15 maal zo veel gas gesuppleerd of afgeponipt m oet worden als eigenlijk nodig is. Ondanks dit nadeel heeft de 40 pk m otor van figuur 11 slechts 1,5 sec. nodig om van nullast 'bij 500 om w/m in op volle druk (140 atm.) bij 1500 om,w/min te komen. N a 0,2 sec. geeft de m otor reeds zijn m axim ale koppel af.

plaats. E r kunnen dus afgezien van lagerspelingen geen trillingen ontstaan, ook niet van hogere harmonischen. D e 4-cilinderm otor van figuur 14 is op eigen kracht lopend, dynam isch gebalanceerd, m et dezelfde graad van nauwkeurig­ heid als bij roterende schijven (fig. 34). A an de hand van figuur 35 kunnen wij dit laten zien. De gem eten eerste harm onische (onbalanstrilling) is uitgezet tegen de frequentie of h et toerental (zie sterretjes). O ok de totale trilling V,,,r overeenkomstig de „V D IRichtlinien” [L5] is uitgezet tegen het toerental. De ingeschreven beoordelingsgrenzen gelden voor star op ge­ stelde kleine elektrom otoren. N iet onverm eld m ag blijven, dat de balancering behouden bleef na herhaalde dem ontage en montage, waarbij alle onderdelen zorgvuldig gem erkt waren. D oor een torsieslappe koppeling tussen gedreven werktuig en m otor bereikt m en een nagenoeg constant m om ent op de synchronisatietandwielen en ook op de fundatie. Wij rekenen dit ook to t de balan­ cering.

Fig. 34. M otoropstelling tijdens het dynamisch balanceren. D e gehele m otor is in slappe veren opgehangen, on: een zeer lage eigen-frequentie in alle richtingen te verkrijgen.

Toekom stige 1-cilinderm otoren kan m en van kleinere bufferruim tes en massieve verdringers voorzien, zodat de regelsnelheid nog aanzienlijk opgevoerd kan worden. M eercilinderm otoren heb­ ben reeds van nature een kleinere buffer, dus een hogere regel­ snelheid. V ier-cilinderm otoren hebben geen vliegwiel m eer nodig en versnellen dus veel gem akkelijker dan een 1-cilindermotor. E en boxerm otor (fig. 17) is nog voordeliger om dat de bufferruim te geheel ontbreekt.

Geruisarm D oordat de stirlingm otor m et een continue uitwendige ver­ branding werkt, is er slechts een zeer zwak in- en uitlaatgeruis. H et meeste geluid kom t direct van de hulpwerktuigen, terwijl ook de lagerspelingen in het drijfwerk nog een bijdrage leveren. dB

Tertsfilteranalyse

Volledige dynam ische balancering mogelijk Bij toepassing van het ruitdrijfwerk kan de balancering van m assatraagheidskrachten niet alleen in theorie, m aar ook in de praktijk verwezenlijkt worden (fig. 4). Bij het drijfwerk blijft het gem eenschappelijke zw aartepunt van alle bewegende delen op zijn Verticale m otortrillingen

Fig. 36.

Contact- en luchtgeluid van de 4-cilindermotor van fig. 14, ver­ geleken m et dat van een dieselmotor.

D e A m erikaanse m arine heeft de 4-cilinderm otor van figuur 14 onderzocht op lucht- en contaotgeluid. D e resultaten zijn in fi­ guur 36 vergeleken m et die van een dieselm otor [14]. Eigen me­ tingen aan de 40 p k m otor van figuur 11 w orden getoond in figuur 37. Gunstige koppelkarakteristiek H et vlakke verloop van h et m otorkoppel als functie van 'het toerental is w eergegeven in figuur 38. Deze is gemeten aan de 40 pk m otor van figuur 11.

F re q u e n tie --------- —

Fig. 35. Gemeten snelheidscnnplitude van diverse harmonischen resp. totale trilling, tegen hun frequentie uitgezet. Overeenkomstig [75] zijn de beoorde­ lingsgrenzen, die eigenlijk voor kleine elektromotoren gelden, aangegeven. D e lijn voor 100 c m /s- kom t overeen m et 100 dB in fig. 36.

G unstig tangentiaai-krachtdiagram Een 1-cilinder stirlingm otor heeft een tangentiaai-krachtdia­ gram dat veel lijkt op dat van een 4-cilinder 4-takt ottom otor (fig. 39). Als 4-cilinder uitgevoerd, krijgt m en een zeer constant koppel met m aar 5-10 % variatie ten opzichte van het gemiddelde. Vliegwielen kunnen bij een 4-cilinder dan ook weggelaten wor­ den.

G rote overbelastbaarheid O m dat diverse onderdelen van de m otor o p hoge tem p eratu u r staan, zijn zij zodanig geconstrueerd, dat gevaarlijke therm ische spanningen worden verm eden. D e levensduur van deze delen w ordt dan geheel bepaald d o o r de kruipw eerstand van de toege­ paste m aterialen. W ordt de m o to r nu overbelast d o o r hogere gem iddelde drukken toe te passen bij constant gehouden verhittertem peratuur, dan stijgt de kruipsnelheid en d aa lt de levens­ duur. In bepaalde noodgevallen kan m en deze v erk o rtin g v an de levensduur accepteren. V o o r tractie zou m en er aan k u n n en den­ ken de verhitter-w andtem peratuur te laten d alen , zo d at m en een behoorlijke levensduur behoudt, m a a r met w at lager ren d em en t (fig. 31). E en m erkw aardig aspect is, dat h e t v o o r de levensduur geen verschil m aakt of m en herh aald kortstondig overb elast of dit eenm aal langere tijd achtereen volhoudt. In het algem een zal herhaalde kortstondige overbelasting to t 150 % van h e t nom inale koppel toelaatbaar zijn. A fstandsbediening Bediening en bew aking op afstand vorm en geen ex tra com pli­ catie en w orden in het lab o ra to riu m steeds toegepast.

1000

2000

4000

8000

Middenfrequentie

Fig. 37. Geluidsmetingen in het vrije veld op diverse afstanden van de van hulpwerktuigen voorziene 40 pk motor van fig. 11. Tijdens deze m etin­ gen dreef de motor een generator hij een toerental van 1500 om w /m in. Op 120 m afstand kon geen motorgeruis meer bespeurd worden.

*»

Fig. 38.

Toerental

o m w /m in

Koppelkromm en van de 40 pk Stirlingmotor van fig. 14.

OTTOMOTOR

1cil. 26 pk 3800 omw/min

4 cil. 106 pk 3800 omw/min

STIRLINGMOTOR

6,15mkc

1cil 26pk 3000 omw/min Fig. 39.

4 cil. 106 pk 3000 omw/min

Tangentiaalkrachtdiagrammen van diverse motoren.

M otor is niet direct om keerbaar In het algemeen is het wel m ogelijk drijfw erken te bedenken, w aarm ee m en een direct o m k eerb are m otor zou verkrijgen. M et behoud van de exacte balancering, dus van h et ruitdrijfw erk, kan dit echter niet. M en m oet dan of een om keerkoppeling öf een verstelbare schroef toepassen. O P T IM A L IS A T IE In de loop der jaren heeft de theorie van h e t stirlingsysteem een stevige basis gekregen, niet in h e t m inst d o o r de ervaringen die m en m et de koudgaskoelm achine heeft opgedaan. E en theoretische beschrijving van het p roces is m oeilijk o m d at tem peratuur en druk verschillend zijn in ieder p u n t v an h e t gas­ circuit. G aseigenschappen zijn w eer tem p eratu u r- en d ru k afh an kelijk. Wij mogen dus niet m et een ideaal gas rekenen. C om ­ pressie en expansie vinden overal in het gascircuit plaats. In de cilinderruim ten is weinig w arm te-overd rach t m et de w an d en te verw achten, zodat het gas zich daarin m in of m eer ad iab atisch gedraagt. In verhitter, koeler en regenerato r vindt u ite ra a rd veel w arm te-overdracht plaats. T enslotte beschrijven n iet alle deeltjes een volledige cyclus tussen ko u d e en hete ruim te; er zijn deeltjes die halverwege de verhitter w eer van richting v eran d eren , andere doen dat in regenerator of koeler. O m dat m en dus n iet w eet w elke gasm assa welke kringloop beschrijft, is het niet m ogelijk v o o r de verm ogensberekening een T -S -diagram te gebruiken. Met behulp van de theorie m oeten er ec h te r z o ’n 20 h o o fd d i­ mensies w orden vastgelegd voor m en de m o to r k an gaan con­ strueren. M en denke bijvoorbeeld aan drijf-stanglengte, zuigerslag, zuiger- en verdringerdiam eter, aantal koelerpijpjes en hun lengte, regeneratordoortocbt en vulfactor, enzovoort. V oor het vaststellen v an deze hoofdafm etingen m o est m en vroeger ongeveer 14 dagen rekenen. M et h e t b esc h ik b a ar kom en van. de elektronische rekenm achine is het nu m ogelijk h e t ver­ mogen en rendem ent v an een m o to r bij gegeven afm etingen bin­ nen 1 sec. te bepalen. D eze berekening k an d an vele m alen ach­ ter elkaar herhaald w orden m et slechts kleine verschillen in afm e­ tingen. O p die m anier k an m en bijvoorbeeld zoeken n a a r een com binatie van afm etingen die het hoogste ren d em en t geeft bij een gevraagd verm ogen p er liter slagvolum e en gegeven o m stan ­ digheden, zoals bijvoorbeeld 700 °C v erh ittertem p eratu u r, 4 0 °C koelw atertem peratuur, 110 atm . gem iddelde d ru k en een b ep aald werkm edium . H erhaalt m en zo ’n optim alisatieberekening voor steeds andere slagvolum ina, d an verkrijgt m en zoals in figuur 40, een lijn van optim ale, allem aal verschillende m o to re n die alle hetzelfde verm ogen leveren. In deze figuur zijn o o k lijnen aangegeven voor m o to ren die m et andere gassen geoptim aliseerd werden. Wij zien nu geheel in overeenstem m ing m et de v erw ach­ ting, dat hoog specifiek verm ogen een hoog to eren tal vraagt, m aar

Totaal rendement

Toerental Totaalrendement % o.p.m.

Fig. 40. Berekend optimaal rendement als functie van het specifiek ver­ mogen. Ieder punt op de lijnen stelt een m otor m et andere afmetingen voor. O mdat het totale m otorvolum e ongeveer evenredig is m et het slagvolume, is de m otor m et het hoogste rendement (A ) het grootst en die m et het laagste (C) het kleinst. Totaal rendement

Condities

220 k%m2 eoo°c 220 kg/ c m 2

700° C

ItD ^ /c m 2

S0 0 °C

IIO k3/c m 2 700° C (huidige stan d aa rd )

D ie s e lm o to r 900 PK 6 -c ilinder S tirling m o to re n A 900 PK 4-ciltnder B Helium pm = 110atm C Verhitter 700°C Fig. 41.

1 m

h m

b m

400

~ 40

3.5 2,7 1.65

525 810 1260

43.5 39 31

2.8 2,7 1.1 2.3 2.4 1,0 2,1 2.3 035

Vergelijking van een 900 p k dieselmotor m et 900 pk Stirling­ m otor, corresponderend m et A , B en C in fig. 40.

Conclusie D oor de vele bijzondere eigenschappen van de Philips-Stirlingm otor zijn er zoveel toepassingsm ogelijkheden, dat een op­ somming altijd onvolledig zal zijn. Twee grote groepen willen wij echter noem en. In de eerste plaats scheepsvoortstuwing. H ier zijn goed rendem ent, laag toe­ rental, geen sm eerolieverbruik of -verversing, laag geruisniveau, lage uitlaatgastem peratuur en geen rook aantrekkelijke eigen­ schappen. In de tw eede plaats noem en wij tractie. H ier is de 'grote w arm te-afvoer n a a r het koelw ater een nadeel. Geen schadelijke uitlaatgassen, snelle regeling, gunstige koppelkrom m e en overbelastbaarheid vorm en echter zeer positieve voordelen. B IB L IO G R A F IE

W

20

30

40

50

S0

70

SO

Specifiek vermogen

Fig. 42.

E ffect van gemiddelde druk en verhittertemperatuur op het optimale rendement.

tegelijk een lager rendem ent geeft. V oor de 3 m otoren A, B en C op de H e-lijn zijn in figuur 41 de kistvolum ina weergegeven en vergeleken m et een dieselm otor van hetzelfde vermogen. Bij de­ ze Berekeningen kunnen wij ook n aar m inimaal volum e of m ini­ m ale lengte of zo laag mogelijke kosten optimaliseren. Stelt het rendem ent van deze optim ale m otoren n u een abso­ luut m axim um voor? Nee, de berekeningen gelden in de eerste plaats v o o r de uitvoeringsvorm zoals wij die nu toepassen en die in de loop der jaren is uitgekristalliseerd. V erder is h et bereikbare rendem ent ook sterk afhankelijk van de verhittertem peratuur en de to elaatbare druk. Figuur 42 toont optim alisatieresultaten voor verschillende uitwendige om standigheden. H et blijkt dat tem peratuurverhoging voornam elijk een verbetering van h e t rendem ent geeft en drukverhoging voornam elijk een verhoging van het spe­ cifiek verm ogen m eebrengt. Com binatie van deze twee (220 atm. bij 800 °C ) leidt ons tot de overtuiging dat de stirlingm otor in de toekom st nog eens het hoogste rendem ent van alle door w arm te gedreven krachtw erktuigen zal bereiken. D oor toepassing van kruipvaste legeringen die voor gasturbi­ nes ontw ikkeld w erden, is een ontwerp voor 220 atm. gem iddelde druk bij 800 °C verhittertem peratuur zonder m eer mogelijk. Om d aar ervaring m ee op te doen, w ordt voor de verhitterkoppen van de boxerm otor (fig. 18) m et het oog op hun latere toepassing in de 4-cilinder lijnm otor van figuur 20 reeds geëxperim enteerd m et precisiegegoten cilinders en regeneratorhuizen van H aynes Stellite 31 (G -X 55 C o C r Ni 55 25 10) en verhitterpijpen van M ultim et (X -10 C r Ni Co 20 20 20).

1. T. Finkelstein: A ir Engines, The Engineer, 1959, vol. 207, p. 429-497, 522-571,720-723. 2. G. Flynn, W. H. Percival, F. E. H effner: G M R Stirling Thermal Engine, Part of the Stirling Engine Story, SAE Transactions, 1960, vol. 68. 3. H. Rinia, F. K. du Pré: Heteluchtmotoren, Philips Tech. T., 1946, 8, p. 129-136. 4. H. de Brey, H. Rinia, F. L. van Weenen: D e grondslagen voor de ontwikkeling van de Philips heteluchtmotor, Philips Tech. T., 1947, 9, p. 97-104. 5. F. L. van Wee/ten: De constructie van de Philips heteluchtmotor, Philips Tech. T „ 1947, 9, p. 125-134. 6. J. W. L. Kohier, C O. Jonkers: Grondslagen van de koudgaskoelmachine, Philips Tech. T., 1954, 16, p. 33-43. 7. J. W. L. Kohier, C. O. Jonkers: Constructie van een koudgaskoelmachine, Philips Tech. T., 1954, 16, p. 61-71. 8. A . A . Dros: Een koudgaskoelmachine met hydraulische zuigeraandrijving voor industriële toepassingen, Philips Tech. T., 1964/65, 11/12, p. 355-367. 9. G. Prast: A Philips G as Refrigerating Machine for 20 °K, Cryogenics, 1963, 3, p. 142-150. 10. /. A. Rietdijk: D e smoorejecteur, een nieuw element voor het bereiken van zeer lage tem peraturen, Philips Tech. T., 1967, 5, p. 145-147. 11. R. J. Meijer: D e Philips heetgasmotor met ruitdrijfwerk, Philips Tech. T., 1958, 20, p. 325-342. 12. R. J. Meijer: The Philips Stirling Therm al Engine, nov. 1960, Proef­ schrift T.H . Delft. 13. J. A . R ietdijk, H . C. J. van Beukering, H. H . M . van der Aa, R . J. Meijer: Een hermetische stang- en zuigerafdichting voor grote druk­ verschillen, Philips Tech. T., 1965, 26, p. 345-354. 14. F. E. H effner: Highlights from 6500 Hours of Stirling Engine Operation, paper 949D, presented at SAE Congres, Detroit, Jan. 11-15, 1965, SAE Journal. 15. F. Federn: Erfahrungswerte, Richtlinien und Giitemasstabe ftir die Beurteilung von Maschinenschwingungen, Konstruktion, 1958, 10, p. 289-298. 16. L. R. Shepherd e.a.: Review of Research and Development Work for the D ragon Project, III G enfer Atomkonferenz, p. 122 (1964).

NIEUW E MOGELIJKHEDEN OP HET GEBIED VAN

door

ASG EN ERA T O REN A an boord van kleine schepen neem t voor de opwekking van elektrische energie de asgenerator een belangrijke plaats in. H et gebruik van de schroefas als aandrijver biedt verschil­ lende financiële voordelen; het betekent vooral een vermindering van investerings-, onderhouds- en bedrijfskosten. H e t economisch gunstigste bedrijf wordt bereikt door gedu­ rende de vaart de asgenerator als energiebron te gebruiken en onder alle andere omstandigheden een hulpaggregaat of een bat­ terij. D e variatie in het toerental van de schroefas m aakt het gebruik van een goed en snel werkend spanningsregeltoestel m et een groot regelbereik noodzakelijk. In het verleden werden hiervoor uitsluitend elektromechanische regelaars toegepast. Deze zijn onderhevig aan slijtage en gevoelig voor trillingen, terwijl de regelsnelheid aan de lage kant is. Afhankelijk van het gebruikte type is regelmatig onderhoud noodzakelijk. H et grote regelbereik brengt met zich mee dat een eventuele regelweerstand een ruim e bespanning moet hebben, hetgeen bij verschillende fabrikaten bezwaren oplevert. V oor zover in deze regelaars energie gedissipeerd w ordt dient speciale aandacht be­ steed te w orden aan het probleem van de warmteafvoer. D e ontwikkeling van de laatste jaren op h et gebied van halfgeleider-elementen biedt thans nieuwe mogelijkheden m et be­ trekking to t asgeneratoren en hun spanningsregeling. Alvorens op verschillende details in te gaan zullen eerst enkele eigenschappen van een drietal halfgeleiderelementen besproken worden. D e nieuwe elementen verschaffen enerzijds de mogelijkheid regelaars te construeren die de bezwaren van de elektrom echa­ nische regeltoestellen missen, terwijl anderzijds de problem en die uit aandrijving van een asgenerator door een om keerbare diesel­ m otor ontstonden eveneens m et deze elementen kunnen w orden opgelost. Desgewenst kan zelfs de aanwezigheid van een com m utator in de machine vermeden worden. D e diode D it ook wel gelijkrichtcel genoemde element laat de elek­ trische stroom slechts in één richting door. Schematisch wordt dit element weergegeven als in figuur 1. Diodes werden veel gebruikt voor het gelijkrichten van wissel­ spanning en voor'sperfuncties. E en belangrijke schakeling m et diodes is de brug van G raetz (fig. 2a). Een wisselspanning aangesloten op de ingangsklemmen

M. J. RÏNGELBERG

*)

a

E u it

Fig. 2b:

Uitgangsspanning bij ingangssp cinning.

simisvormige

geeft over de belastingsweerstand R een gelijkspanning w aarvan het verloop als functie van de tijd in figuur 2b is weergegeven. Deze schakeling laat zich uitbreiden tot een driefasenbrug. Figuren 3 a en 3 b tonen daarv an de schakeling en het verloop van de uitgangsspanning. M omenteel worden diodes gefabriceerd m et een sperspanning van 3000 volt en voor strom en to t enige honderden am pères. D e verliezen die bij gelijkrichting optreden zijn zeer gering, zodat de afmetingen van diodes relatief klein kunnen zijn zonder dat de warm te-afvoer een bezw aar oplevert. De transistor

*)

Elektronisch Laboratorium, Smit Slikkerveer.

anode

kathode

d oorlaatrichting

sperrichti ng Fig. 1:

Schematische voorstelling van de diode.

D e transistor is een halfgeleiderelem ent d a t ontw ikkeld is uit de gelijkrichtcel. H e t bezit drie elektroden, te weten de basis, de em itter en de collector. Opgenomen in de schakeling van figuur 4 vertoont dit elem ent de volgende eigenschappen: Zolang aan de basis-em itterketen geen stuurstroom w o rd t toe­ gevoerd kan in de collectorketen eveneens geen stroom, vloeien. In dit geval staat dus geen spanning over de w eerstand R . Stuurt men daarentegen een geringe stroom v an basis naar em itter dan zal er wel een collectorstroom I gaan vloeien. D eze laatste is een veelvoud van de basistroom , bijvoorbeeld het vijftigvoudige. (Deze verhouding tussen collectorstroom en basisstroom noem t men de stroom versterkingsfaotor van de tra n ­ sistor). D e spanningsval over de w eerstand R bedraagt nu I.R volt. E en verdere toenam e v an d e basisstroom heeft vergroting van de spanning over de w eerstand to t gevolg.

a

Fig. 3b:

Uitgangsspanning bij ingangsspanning.

sinusvormige

T enslotte kan deze spanning nagenoeg gelijk aan de voe­ dingsspanning E worden en dus niet noem ensw aardig verder toe­ nem en, zelfs niet bij een veel verdere vergroting van de stuurstroom . D eze laatste toestand en die waarbij de stroom door de basis gelijk nul was vertonen veel overeenkom st m et resp. een ge­ sloten en een geopende schakelaar. In beide gevallen is het in de transistor gedissipeerde verm ogen gering, in tegenstelling tot de dissipatie in tussentoestanden, die zeer groot kan zijn. Z oals uit het volgende nog zal blijken is m en m et een tra n ­ sistor in schakelbedrijf in staat om met een vrij gering stuurverm ogen een tamelijk groot uitgangsverm ogen praktisch verliesvrij te regelen. De overgang van de ene extrem e toestand n aar de andere m oet zeer snel tot stand kom en om dat tijdens deze overgang de dis­ sipatie groot is.

Hoewel er tegenwoordig transistoren gefabriceerd w orden voor spanningen to t enige honderden volts, is het gebruik van transistoren bij dergelijke spanningen niet aan te bevelen; er moeten dan speciale maatregelen getroffen worden om bepaalde effecten, die vernietiging van de inwendige structuur der tra n ­ sistor tot gevolg zouden hebben, te voorkomen. Bij grote collectorstromen treedt een ander bezw aar op de voorgrond; de versterkingsfactor neemt dan snel af, w aardoor het benodigde stuurvermogen ten behoeve van een gedecideerd schakelbedrijf groter wordt. Uit deze overwegingen blijkt dat de transistor het m eest ge­ schikt is voor de regeling van kleine vermogens bij relatief lage spanningen. De thyristor Een belangrijke stap vooruit op weg n aar verliesarm e bestu­ ring van grotere vermogens was de verschijning van de thy­ ristor. Deze heeft evenals de transistor drie elektroden, nl. de anode, de poort en de kathode. Figuur 5 toont het schema van een thyristor, evenals de beschreven transistor opgenomen in een eenvoudig circuit. Zolang aan de poort geen stuurstroom w ordt toegevoerd spert de thyristor in beide richtingen, zodat de belastingsstroom I dan nul is. Een kleine stroom impuls van de poort naar de kathode resul­ teert echter in blijvende stroomgeleiding van anode n aa r kathode, onafhankelijk van het al dan niet verder voortduren v an de stuurstroom.

R

T

/ Fig. 6: Principeschakeling van vermogensregeling m et een schakelend elem ent bij ohmse belasting.

Principe van vermogensregeling m et een schakelend element Als in figuur 6 schakelaar S periodiek gesloten w ordt en tussen twee inschakelm om enten steeds dezelfde tijd T = ! / ƒ ( ƒ = = schakelfrequentie) verloopt en voorts na een voor variatie vat­ b are tijd T i (T i
Fig. 7:

Principeschakeling van vermogensregeling m et een schakelend element bij inductieve belasting

De spanning over de weerstand R in figuur 5 bedraagt dan nagenoeg E volt; een tussentoestand zoals bij de transistor is hier in het geheel niet mogelijk. D e thyristor blijft geleiden zolang de stroom I groter is dan een zeer kleine karakteristieke waarde, de z.g. houdstroom . H et opheffen v an de geleidbaarheid van een thyristor is slechts m o­ gelijk door de stroom tenm inste gedurende een zekere korte tijd, de dooftijd, beneden zijn houdstroom te doen dalen. H et uitstekend bistabiele karakter van de thyristor m aakt dit element bijzonder geschikt voor grote strom en en hoge sperspanningen, vergelijkbaar m et w aarden die reeds voor diodes zijn vermeld.

a. de spanning op de veldwikkeling. b. de veldstroom. de bron.

c. de stroom uit

Ua = - ^ - E .............................. .........

(1)

D e belastingsstroom volgt bij zuiver ohmse belasting exact de im pulsvormige spanning; zijn gemiddelde w aarde Ia bedraagt: Ti E ( 2) T R A nders w ordt de situatie als de belasting een zelfinductie bevat zoals dat bijvoorbeeld het geval is bij de veldwikkeling van een m aohine (fig. 7). H e t verloop van de veldspanning U, de veldstroom I en de stroom B uit de bron als functie van de tijd is hier in figuur 8 geschetst. G edurende de tijd dat schakelaar S gesloten is groeit de veldstroom volgens een exponentiële functie -met tijdconstante r = L / R aan (L is de zelfinductie, R de weerstand van de veldwikkeling). Bij geopende schakelaar w ordt de veldstroom niet n-ul (fig. 8b) m aar vloeit tengevolge van de zelfinductie over de diode D (de z.g. vrijloopdiode) en neem t daarbij expo-netieel m et de­ zelfde tijdconstante r af. D e veldspanning is daarbij gelij k aan de drem pel spanning van de diode D (ca. — 1 volt). D e gem iddelde w aarde van de veldspanning w ordt w eer b e ­ schreven door (1), terwijl voor de gemiddelde veldstroom in een stationaire toestand (T-J'T = constant) de uitdrukking (2) geldt. D oor de inschakeltijd T, te variëren is de gem iddelde veld­ stroom regelbaar van n u l tot E / R ampère. U it figuur 8c blijkt tenslotte dat de stroom B u it de -bron telkens gedurende de inschakeltijd gelijk is aan de veldstroom en gedurende de overige tijd gelijk is aan nul. In de veldketen vloeit bij een impulsvormige spanning een variërende gelijk­ stroom. en de energiebron m et constante spanning E w ordt m et im pulsvorm ige strom en, ter grootte van de veldstroom belast. D e schakeling w erkt hierbij dus niet als een voorschakelw eerstand w aarin verliezen optreden doch als een soort tran s­ form ator voor gelijkstroom, waarbij het uitgangsvermogen p rak ­ tisch gelijk is aan h et opgenom en vermogen.

Fig. 10: 1 = regelversterker.

Blokschema van de regelinrichting.

2 = pulsverschuiver. 3 = oscillator. 4 = thyristorcircuit. 5 = smeltveiligheid. 7 = generatoranker. 8 = startrelais. 9 = overspanningsbeveiliging.

De am plitude van de veldstroom rim pel is afhankelijk van de tijdconstante r van de veldwikkeling en van de schakelfrequentie ƒ• A angezien deze stroom rim pel zich bij een generator zal m a­ nifesteren in de ankerspanning is het noodzakelijk hem klein te houden. D it w o rd t bereikt door T klein ten opzichte van r te kiezen, w at tevens een ondergrens van de frequentie ƒ stelt. E en w aarde tussen 50 en 4 00 H z is voor ƒ aanvaardbaar. H e t is duidelijk d at een zo hoge schakelfrequentie m oeilijk d o o r m echanische schakelaars gevolgd zou kunnen w orden. Pas de toepassing v an contactloze elektronische schakelaars, zoals de tran sisto r en de thyristor, m aak t het gebruik van deze soort schakelingen aantrekkelijk. De w erking van een transistor als statische schakelaar zal reeds voldoende uiteengezet zijn; zijn m ogelijkheden beperken zich to t lage spanningen en kleine strom en, zodat voor ver­ m ogens boven enkele honderden w atts bij hoge spanningen de th y risto r w ordt gebruikt.

6 = veldwikkeling.

In dit stadium bevindt het thyristorcircuit zich in dezelfde toe­ stand als waarvan is uitgegaan. Resum erend kan gesteld worden dat na het ontsteken van T H de veldspanning U een tijdlang gelijk is aan E en dat n a het ontsteken van Th deze spanning enige tijd gelijk is aan de lage drem pelspanning van de diode D. H et hier beschreven thyristorcircuit kan, mits op de juiste wijze bestuurd, met voordeel worden toegepast bij de spanningsregeling van gelijkstroomgeneratoren. De besturing zal uiteraard geheel langs elektronische weg plaats m oeten vinden. Volgens het blokschem a van figuur 10 w ordt het verschil tus­ sen een referentiespanning en de generatorspanning in de regel­ versterker 1 versterkt en daarna toegevoerd aan de pulsverschui­ ver 2, die gesynchroniseerd wordt door oscillator 3 en ten doel heeft de tijd T ; te vergroten als de generatorspanning te laag is.

V eld vo ed in g m e t een schakelende thyristor In figuur 9 stelt F nogm aals de veldwikkeling van een m a­ chine voor en fungeert thyristor T H als schakelaar. H e t gebruik van thyristoren in gelijkstroom -circuits is slechts m ogelijk in com binatie m et een bijzondere voorziening om een geleidend gem aakte thyristor w eer in de niet-geleidende toestand teru g te brengen. D it laatste w ordt hier bereikt door gedurende ko rte tijd de anode van de thyristor T H een negatieve polariteit ten opzichte van de kathode te geven. De stroom door de thyristor zal d an kunnen afnem en tot beneden zijn houdstroom w aardoor de thyristo r gedoofd zal w orden. H et reverseren van de spanning is de taak van een hulpthyristorcircuit, dat eveneens in figuur 9 is weergegeven. Als een negatieve lading op condensator C aanwezig nadat T H door een stroom puls aan de po o rt is ontstoken zal n a het ontsteken van de hulpthyristor Th deze negatieve spanning aan de anode van T H gelegd worden. De veldstroom vloeit nu niet langer over T H (deze w ordt dus stroom loos), m aar kiest zijn weg over condensator C en hulp­ thy risto r Th. Bij een juiste dem onsionering van C zal het doven van de ho o fd h y risto r T h het gevolg zijn. D e con d en sato r C is inm iddels opgeladen tot de positieve spanning E en de veldstroom vloeit thans over de vrijloopdiode D . Als in deze toestand thyristor T H weer ontstoken wordt laad t con d en sato r C zich om gekeerd op over TH , diode D 1 en sm oorspoel L I tot een spanning — E, waarbij diode D l het terugvloeien van de condensatorlading verhindert.

sMrr

w-an;

Fig. 11:

Elektronische regelaar voor asgeneratoren.

Fig. 12. a. b. c.

Oscillogrammen.

Oscillogram van de ankerspanning E en de veldstroom I bij het op spanning komen van de generator tijdens het onbelast aanlopen. Oscillogram van de ankerspanning E en de veldstroom I bij het op- en afschakelen van de nominale belasting. Oscillogram van de ankerspanning E en de veldstroom I bij werking van de overspanningsbeveiliging na bet simuleren van een defect aan de regelaar.

D e uitgang van de pulsverschuiver 2 is verbonden met een thyristorcircuit 4, dat uit de ankerspanning van generator 7 gevoed wordt. D e uitgang van 4 voedt over de smeltveiligheid 5 de veldwikkeling 6 van de generator. O m een zeker en snel op spanning komen van de generator te bereiken is tijdens het aanlopen een relaiscontact 8 gesloten, w elk contact in beginsel een overbrugging van het thyristorcircuit teweegbrengt totdat de generatorspanning bijvoorbeeld de helft van de nominale waarde bereikt heeft. Tenslotte is in de regelaar een onafhankelijk van de overige onderdelen gevoede elektronische overspanningsbeveiliging 9 aangebracht. Als de nominale generatorspanning met m eer dan zeker bedrag, b.v. 30 % , overschreden wordt spreekt deze beveiliging aan en m aak t de gehele apparatuur snel en definitief spanningsloos. Voor deze beveiliging is eveneens gebruik gem aakt van een thyristor, die in geval van een te hoge generatorspanning ontstoken wordt. E r ontstaat dan nagenoeg een kortsluiting in een circuit waarin o o k de reeds genoemde smeltveiligheid 5 is opgenomen. Deze laatste smelt door en onderbreekt zodoende de veldvoeding. D e overspanningsbeveiliging vorm t een zeer essentieel onder­ deel van de spanningsregelaar daar de veldwikkeling van een as­ g enerator voor het laagste toerental uitgezet m oet worden en er als gevolg daarvan bij hoog toerental aanzienlijke spanningsverhogingen kunnen optreden bij een eventuele storing aan re­ gelaar of machine. Beschadiging van gevoelige gebruikers, zoals radarapparatuur, w ordt hierdoor onder alle omstandigheden uitgesloten. De toepassing van een elektronische regelaar heeft diverse voordelen ten opzichte van het gebruik van een elektrom echa­ nisch regeltoestel. De regelsnelheid i.s bijzonder hoog, zodat de spanningshersteltijd bij belasting praktisch alleen afhankelijk is van de tijd­ constante r van de veldwikkeling.

jpannin gsregela ar

spannmgsregefaar

Fig. 13: Enige praktische mogelijkheden. a. Gelijkstroomgenerator zonder bruggelijkrichter (één draairichting). b. Gelijkstroomgenerator met brug van Graetz (twee draairichtingen). c. Draaistroomgenerator met bruggelijkrichter (twee draairichtingen).

E en in het oog springend voordeel is tevens het grote regelbereik; de verhouding tussen m axim ale en minimale uitsturing kan 1 : 20 bedragen. E ventuele overtoeren van het aandrijvende werktuig hebben derhalve geen spanningsverhogingen tot gevolg. A angezien de regelaar uitsluitend uit statische com ponenten is opgebouw d en dus geen bew egende delen bevat die onderhevig zijn aan slijtage, is de noodzaak voor regelmatig onderhoud niet aanwezig. D aar een verm indering van de veldstroom niet verkregen w ordt door h et voorschakelen van een w eerstand doch door gebruik te m aken van een interm itterende veldspanning w ordt de dissipatie in het toestel zeer gering. Figuur 11 toont een foto van een elektronische spanningsregelaar voor asgeneratoren (nom inale spanning 220 V, m axim ale veldstroom 10 A). Figuur 12 toont een drietal oscillogrammen. Toepassing van verm ogensdiodes in brugschakeling B estaat het aandrijvend werktuig uit de as van een diesel­ m o to r m et 'keerkoppeling dan k a n de elektronische regelaar ge­ bru ik t w orden bij de schakeling die in figuur 13a schem atisch is weergegeven. Als de as van een om keerbare dieselm otor als aandrijving fun­ geert zou de generator slechts bij één draairichting spanning le­ veren. D it is natuurlijk ongewenst. D aarom w ordt in dit geval het generatoranker aangesloten op een bruggelijkrichter (fig. 2a), w aardoor de schematische voor­ stelling v an figuur 13b ontstaat. A an de uitgangsklem m en van de brug wordt nu steeds de­ zelfde polariteit verkregen, onafhankelijk van de draairichting van d e generator. D e voeding van de elektronische spanningsregelaar en dus ook van de veldwikkeling w ordt ook aan de uitgang v an de polariteitsbrug ontnom en.

De veldwikkeling voert derhalve steeds in dezelfde richting stroom , zodat hierdoor tevens een blijvend rem anent m ag­ netism e in de generatorpolen gewaarborgd is. H et gebruik van de driefazige bruggelijkrichter (fig. 3a) m aakt zelfs de toepassing van een draaistroom generator als asgenerator mogelijk (fig. 13c). De door de generator opgewekte wisselspanning w ordt door de bruggelijkrichter omgezet in gelijkspanning voor het boordnet. In bepaalde gevallen kan de com binatie draaistroom generatorbruggelijkrichter goedkoper zijn dan een gelijkstroom generator van het zelfde vermogen, terwijl de afwezigheid van een com m,utator het noodzakelijke onderhoud reduceert. Deze laatste oplossing heeft eveneens het voordeel dat de boordnetspanning zonder verdere voorzieningen, bij beide draai­ richtingen gehandhaafd blijft. De uitgangsspanning van de bruggelijkrichter vertoont uiter­ aard een rimpel (fig. 3b), waarvan de frequentie afhankelijk is van het toerental. In de meeste gevallen is deze rim pel echter geen bezw aar voor de verbruikers. Conclusies H et gebruik van halfgeleiderelementen opent een aantal nieuwe perspectieven met betrekking tot de energievoorziening v an kleine schepen niet een gelijkstroomboordnet. D e ontwikkelde elektronische spanningsregelaar bezit onm is­ kenbare voordelen ten opzichte van. conventionele elektrom e­ chanische regelaars. M et de hulp van bruggelijkrichters is m en in staat, ook bij twee draairichtingen van de generator, de boordnetspanning o n ­ gewijzigd te onderhouden. De toepassing van een draaistroom generator als asgenerator vorm t hierbij een interessant alternatief.

Literatuur 1. Bekink, prof. ir. J.: De groeiende betekenis van de halfgeleiders in de techniek van de elektrische energie. Elektrotechniek (1967) (1) 1. 2. Ringelberg, M . L: Automatische elektronische spanningsregeling voor zelfbakrachtigde gelijkstroomgeneratoren. Holecpost nr. 3 (1966) pag. 34-37.

3. Wagner, R.: Elektronischer Gleichstromsteller als Feldsteller für elekIrische Maschinen. Siemens-Zeitschrift. Bd. 39 (1965) pag. 731-735.

M.S. „S C H O U W E N DUIV ELA N D ” bestem d voor de R .T .M . te R otterdam Eilige tijd geleden kwam op de werf van Peters Scheepsbouw N .V . te D edem svaart het ms Schouw en Duiveland gereed. D it dubbeldeks passagiersschip dat in opdracht van de R .T.M . te R o tterd am werd gebouwd, zal worden ingezet voor het m aken van to ch ten in de Zeeuwse wateren. H et schip is uitgerust m et twee Scania-Vabis DS 11 diesel­ m otoren van elk 205 p k en heeft twee in rubber opgestelde schroe­ ven. D e Schouw en D uiveland kan 300 passagiers vervoeren en beschikt daartoe over een bar, keuken en twee salons die als dan­ cing of tentoonstellingsruim te kunnen worden ingericht. H e t schip is gebouwd onder klasse A van de scheepvaart­ inspectie.

D e Schouwen D uiveland vaart door het nieuwe Zw olle-IJsselkanaal. Op de achtergrond de fabriek en haven van Scania-Vabis Nederland N .V .

NEDERLANDSE VEREN IGIN G V A N

T E C H N IC I OP SCHEEPVAARTGEBIED

V O O R LO PIG PR O G R AM M A V O O R L E Z I N G E N , E X C U R S I E S EN Z . V O O R HET NIEUWE SE IZ O E N

21 sep tem b er 1967 te R otterdam 22 sep tem b er 1967 te A m sterdam

Dwarsscheepse tewaterlatingen, door P ro f. ir. J. H. K rietem eijer, hoogleraar Scheepsbouw kunde aan de T echnische H ogeschool, D elft.

13 o k to b e r 1967 te U trech t

D iscussie ov er instrumentatie aan boord van schepen, te houden in de Ire n e Hal. A anvang: 10.00 uur.

25 o k to b e r 1967 te G roningen 26 o k to b e r 1967 te R otterdam 27 o k to b e r 1967 te A m sterdam

Inertgas-generatoren voor gebruik aan boord van schepen, d o o r dipl.-ing. R. Sarnes, T e c h ­ nisch d irecteu r van de F irm a J. F. M a h ler te E sslingen (D uitsland).

15 n o v em b er 1967 te G ro n in g en 16 n o v em b er 1967 te R o tterd am 17 n o v em b er 1967 te A m sterd am

D e ontwikkeling van zelflossende cem enttankers, in Nederland, d o o r ir. J. J. J. C ru l, H o o fd S tudiebur., p ro cu ratieh o u d e r E erste N ed. C em ent Ind. (E N C I) N .V ., M a astrich t.

13 d ec em b er 1967 te G ro n in g en 14 d ecem b er 1967 te R o tterd am 15 d ecem b er 1967 te A m sterd am

Stuurmachines, door ir. W . A . K o u m an s en de h eer N . B. Lansink, resp. h o o fd in g en ieu r en ch ef tek en k am er N .V . M a ch in efab riek S tork-Jaffa, U trecht.

B o v en staan d p ro g ra m m a zal steeds in „Schip en W e rf” w o rd e n h e r­ h aald. W ijzigingen o f aanvullingen kunnen hierin v o o rk o m en . B o v en ­ dien zal van elke v erg ad erin g of andere bijeenkom st aan leden en b e­ g unstigers een co n v o catie gezonden worden.

N IE U W S B E R IC H T E N

V ereist quorum is bereikt

P E R S O N A L IA

N ie u w e laadlijnconventie gaat op 21 ju li 1 968 in

75-jarig jubileum E. M. Electrostoom N .V ., Rotterdam D e E lectriciteit M aatschappij E le ctro ­ sto o m N .V . te R otterdam , voortgekom en u it h et elektrotechnisch in stallatiebureau van ir. H u ib e rt D oyer, bestaat op 2 septem ­ b e r 1967 75 jaar. C om m issarissen en directie recipiëren v rijd ag 1 septem ber a.s. in de B alzaal van R o tterd am -H ilto n (ingang K ruiskade) te R o tterd am , van 15.00-17.30 uur. K oninklijke onderscheiding P. Barkmeijer D e h e e r P. B arkm eijer te H oog k erk is b en o em d to t rid d er in de O rde van O ranjeN assau. D e m an, die in 1938 in H oogkerk een oude scheepsw erf to t bloei ging b ren ­ gen (de huidige scheepsw erf Barkm eijer, w a a r 35 m ensen em plooi vinden, w erd 15 juli 1967 zeventig jaar. H ij ontving zijn onderscheiding u it h an ­ den v an burgem eester G. N ijm an, niet al­ leen vanw ege zijn econom ische verdiensten, m a a r o o k en vooral vanw ege zijn inzet v o o r h e t sociale en m aatschappelijke leven in zijn w oon- en w erkplaats. D e onderschei­ d en e w as lange jaren voorzitter v an de A R -kiesvereniging in H oo g k erk en diaken en lid v a n de G enerale Synode van de G e­ refo rm eerd e K erk. N ieuw bedrijfspand Rrinkmann & Niem eijer N .V ., Zutphen Op donderdag 7 septem ber 1967 vindt de o fficiële opening plaats van h et nieuw e be­ d rijfsp an d van B rinkm ann & N iem eijer N .V . a a n d e P ollaan 50 te Z utphen te 13.00 uur, w elke v errich t zal w orden d o o r de heer ir. J. W. W ellen, directeur-generaal van de L andbouw . Op genoem de d ag zal een receptie w orden g eh o u d en van 16.00-17.30 uur.

D e in te rn atio n a le laad lijn co n v en tie v an 1966 zal v an k ra c h t w o rd en op 21 juli 1968, zo h ee ft d e IM C O b ek en d g em aak t. D eze h o u d t een v e rg ro tin g v an h e t officiële d raag v erm o g en d e r sc h ep e n in, die v o o ral bij grote tan k ers aa n zien lijk is. T o t verlaging v a n de la ad lijn w erd vorig ja a r besloten op ee n co n fe re n tie die d o o r de IM C O (In te r-G o v e rn m e n ta l M a ritim e C onsultative O rg an isatio n ) g ehouden w erd v a n 3 m aart to t 5 april. O vereen g ek o m en w erd toen, d e nieuw e reg elin g te laten in ­ g aan tw aalf m a a n d e n n a h e t ogenblik, w aa r­ op vijftien reg erin g en erm ee ak k o o rd ge­ g aan waren. H ie ro n d e r m oesten er zeven zijn m et m eer d a n een m iljo en to n scheepsru im te in h u n h an d elsv lo o t. A a n deze v o o r­ w aard en w erd v o ld a a n op 21 juli jl., to e n N ed erlan d (m ede v o o r S u rin am e en de N ed erlan d se A n tillen ) zich bij de v o o r­ standers voegde. V ijftien D e conventie is n u aa n g en o m en d o o r de regeringen v an P a n a m a (op 15 m ei 1966), d e Sovjet-U nie (4 ju li 1966), T u n esië (23 augustus 1966), T rin id a d en T o b ag o (24 augustus 1966), d e V eren ig d e S taten (17 novem ber 1966), F ra n k rijk (30 n o v em b er 1966), Z u id -A frik a (14 d ec em b er 1966), R e ­ publiek M alagasy (16 ja n u a ri 1967), P e ru 18 jan u ari 1967), S o m alilan d (30 m a a rt 1967), L iberië (8 m e i 1967), D e n e m ark en (28 ju n i 1967), Isra ë l (5 juli 1967), G ro o tB rittan n ië en te n slo tte N e d e rla n d (21 ju li 1967). O nder d eze v ijftien staten zijn er a c h t m et een h an d e lsv lo o t v a n m eer d an een m iljoen brt, z o d a t h e t v ereiste q u o ru m b e­ re ik t is. D e nieuw e co n v en tie k o m t in de p laats v o o r die v an 1930. In g ro te tre k k e n k o m t de nieuw e regeling n e e r op ee n k lein er vrijb o o rd bij g ro te sch ep en , w a a r stren g ere b e ­ palingen v o o r o p en in g en in d e d ekken en

de opbouw tegenover staan. V o o r gro te tan k ers bed raag t de w inst to t 15 p ro ce n t, en droge-lading schepen m e t stalen w a te r­ d ichte luiken k u n n en 10 p ro ce n t m e er la a d ­ verm ogen krijgen. V o o r kleine sch ep en is het vrijboord echter verhoogd, als ze n ie t zijn uitgerust m et stalen w ate rd ich te luikdeksels. „N ieuw Amsterdam” blijft in de vaart D e N ieu w A m sterd a m blijft in de v aa rt. D e directie v an de H o lla n d -A m e rik a L ijn h e e ft 10 augustus jl. m eegedeeld d a t h e t o n d erzo ek n aar de to estan d v a n de ketels v an h et s.s. N ieu w A m ste rd a m h e e ft g e­ leid to t de beslissing de ketels te v erv an g en . D e rep aratie zal w ord en u itg ev o erd d o o r W ilton-Fijenoord-B ronsw erk N .V . te S ch ie­ dam , en zal ru im drie m aan d en in beslag nem en. D e nieuw e ketels zijn afk o m stig v an een A m erikaans b edrijf aan de w estk u st v an de V erenigde S taten. Zij zu llen p e r tre in n a a r N ew Y o rk w o rd en v erv o e rd en d aa rn a p er schip n aa r R o tterd am . H e t gevolg van deze aan zienlijke re p a ra ­ tie is, d at de N ieu w A m ste r d a m zijn tra n s ­ atlantische reizen uit R o tterd am op 17 o k ­ to b e r en 8 novem ber a.s. niet zal k u n n e n m aken. D e eerstvolgende afv a art n a a r N ew Y o rk zal volgens schem a p la atsh eb b en op 11 decem ber a.s., de zo g en aam d e „sp ecial C hristm as sailing” . N a aa n k o m st in N ew Y o rk zal de N ieu w A m ste rd a m zijn reeds geruim e tijd geleden vastgestelde cru isep ro g ram m a beginnen op vrijdag 22 d ecem b er m et een reis n aa r de W estindische A rc h i­ pel. In de volgende m aan d e n to t 2 2 april 1968 zal het schip nog een ac h tta l cruises m aken in deze w ateren. N u deze beslissing is gevallen k a n de H o llan d -A m erik a Lijn te n spoedigste h e t tran satlan tisch e v aarsch em a v o o r de zo m er en h et n ajaar 1968 b ek e n d m ak en , w a a rin de N ieu w A m serd a m w eer is o p genom en. Bij het besluit to t rep a ra tie is m e d e rek e­ n in g gehouden m et de m ogelijkheid h et schip ook n a 1968 in exploitatie te h o u d en .

Uitbreiding der dienstverlening door Lloyd’s Register of Shipping Als een logisch gevolg op het feit dat spe­ ciale „containerschepen” onder Lloyd’s Re­ gister of Shipping-classificatie worden ge­ bouwd, verleent dit bureau nu ook zijn dien­ sten voor de inspectie en het certificeren van de containers. Lloyd’s Register of Shipping-inspectie kon al geruime tijd op ver­ zoek worden verkregen op het los- en laadgerei van de schepen. Door samenwerking met de „Non-m arine”-afdeling is het nu ook mogelijk alle kade-inrichtingen voor het hijsen en/ of verplaatsen van de containers onder inspectie van Lloyd’s Register of Shipping te brengen. Deze inspectie strekt zich niet uit over het weg- of railvervoer van de containers. Zoals het geval is met alle Lloyd’s Register-service is bovenstaande regeling ook wereld-omvattend en het toezicht kan wor­ den uitgeoefend volgens iedere erkende na­ tionale of internationale code of specifi­ catie. V ergadering van classificatiebureaus te H am burg, uniform e sterkteberekeningen bepleit

Op de vergadering van de classificatie­ bureaus, waarvan Germanischer Lloyd de gastvrouwe was en werd gehouden op haar hoofdkantoor te Hamburg op 6 en 7 juli 1967, waren vertegenwoordigd behalve Ger­ m anischer Lloyd, Am erican Bureau of Ship­ ping, Bureau Veritas, Det norske Veritas, Lloyd’s Register of Shipping, Nippon Kaiji Kyokai, Register of Shipping of the U.S.S.R. and Registro Itaiiano Navale. De hoogtepunten van het besprokene wer­ den gevormd door het gelijkschakelen der sterkteberekeningen van de verschillende bureaus en een program ma tot samenwer­ king van allen die betrokken zijn bij ont­ werpen voor „supertankers” met speciale aandacht te besteden aan de zich kortge­ leden voorgedaan hebbende ongelukken. E r werd een werk-comité samengesteld met als opdracht dit jaar een voorstel tot voor­ lopige gelijktrekking van de langsscheepse sterkteberekeningen, de afmetingen, van de bovenbouw, schotten en dekhuizen. Dit werk-comité zou het gehele jaar werkzaam zijn teneinde er op toe te zien dat de voor­ gestelde uniforme berekeningen aan de laat­ ste eisen zouden voldoen met het oog op de wetenschappelijke ontwikkeling en ver­ zamelde ervaringen. D e classificatiebureaus zullen in de toekomst met kortere tussenpozen dan tot nu toe bijeenkomen, teneinde de voorstel­ len te bespreken en eventuele uitbreiding te geven aan het werk van het tegenwoordige of toekomstige werkcomité. Alle overeenge­ komen voorschriften zullen worden gepu­ bliceerd en voor iedere geïnteresseerde toe­ gankelijk zijn, maar zullen ook onderhe­ vig zijn aan tussentijdse veranderingen om soepelheid te verkrijgen. D e noodzaak tot een gezamenlijk optreden, teneinde de ge­ volgen van ongelukken op „supertankers” tot een minimum te beperken, werd diep­ gaand besproken. Gedurende de afgelopen 30 jaar hebben de voornaamste classificatiebureaus meerde­ re malen vergaderd, om de gemeenschappe­ lijke problemen te bespreken. Teneinde de dienstverlening door de bureaus aan de scheepvaartsamenleving te verbeteren zijn er

reeds gemeenschappelijke voorschriften voor belangrijke zaken. Zo zijn er in de loop der jaren werk-comité’s geweest die o.a. regelingen hebben getroffen om trent sterkteberekeningen, scheepsconstructiestalen, machines, uitwate­ ring, uitrusting en elektrodes. De volgende bijeenkomst zal te Oslo plaats­ hebben in het voorjaar van 1968, waarbij Det norske Veritas als gastvrouwe zal op­ treden. Instituut voor Scheepvaart en Luchtvaart, Rotterdam

In juli 1967 bedroeg het aantal bezoe­ kers aan het museum 1904 en aan de bi­ bliotheek 320. Voorts werden er 1020 boe­ ken uitgeleend en 242 inlichtingen verstrekt. N ieu w e opdrachten

N.V. Baggermaatschappij „Holland” teH ardinxveld heeft aan de N.V. Scheepswerf Gebr. Suurmeijer te Foxhol de opdracht verstrekt voor het bouwen van 2 elevatorklepbakken van elk 740 ton. De afmetin­ gen luiden: lengte over alles 45 m, breedte 7,75 m, holte 2,87 m. De N.V. Scheepswerf „W aterhuizen” J. Pattje te W aterhuizen heeft van Britse zijde opdracht verkregen tot de bouw van een gemotoriseerde tanklichter van 800 tdw. Deze werf was volgens de opdrachtgever, John H arker Ltd., Knottingley, onder de Britse, Duitse en Nederlandse werven die offertes hadden gemaakt, de enige die een acceptabele prijs vroeg. Het vaartuig wordt 165 voet lang en 31,5 voet breed. De motor wordt een Rus­ ton AP2M van 720 pk bij 750 om w /m in. N a de oplevering in februari a.s. zal het geraffineerde olie vervoeren in het Kanaal van Bristol. T ewaterlatingen

5 Aug. heeft op de scheepswerf „De Amstel” in Ouderkerk a.d. Amstel mevrouw M. H. van de Poll-Van Dijk, de echtgenote van een der commissarissen van de cementrederij „Vitesse” in Amsterdam het bulkcementtankschip Cementexpres 3 gedoopt en te water gelaten. Het schip heeft een laad­ vermogen van 340 ton en meet 47,50 x 6,50 meter. In de Cementrederij „Vitesse” nem en deel de Internationale Bagger-Scheepvaart en Handelmaatschappij te Amsterdam en de Cementwarenindustrie en Bouwmaterialen­ handel Cementbouw te Heemstede. D e re­ derij houdt zich bezig met het transport te water van cement, kalk, tras, vulstof, che­ micaliën etc. ten behoeve van de bouwnij­ verheid en de wegenbouw en heeft reeds twee schepen van elk 260 ton laadverm o­ gen in de vaart. De Cementexpres 3 is voorzien van in­ gebouwde druktanks met volledig geautoma­ tiseerde laad- en losinstallaties. De laadtijd bedraagt ca. 2 uur, de lostijd ca. 5 uur. Bij de N.V. Scheepsbouwwerf en lasbedrijf v /h J. C. Slob te Sliedrecht heeft de tewaterlating plaatsgevonden van de zelfvarende elevatorklepbak vH en Bt 5501. De opdracht voor de bouw van dit vaar­ tuig werd verstrekt door van H attum en Blankevoort’s Transportmaatschappij N.V. te Beverwijk. D e hoofdafmetingen zijn:

lengte op de loodlijnen 51,50 m, breedte op de spanten 9,25 m, holte in de zijde 3,45 m, inhoud. laadbeun 500 m3. De voortstuwing geschiedt door twee stuks Schottel-Navigatoren met roerpropeller, welke ieder wordt aangedreven, door een Deutz-dieselmotor met een vermogen, van 200 pk bij 1800 omw/ min. Voor de bediening van de bodemkleppen is deze elevatorklepbak uitgerust met een hydraulische installatie. Ten dienste hiervan is er in het voorschip een door „Hydraudyne” te Boxtel geleverde pompeenheid ge­ ïnstalleerd, bestaande uit een gecombineer­ de hoge- en lagedrukpomp, welke wordt aan­ gedreven door een Armstrong-Siddeley diesel­ m otor van 15 pk bij 1450 omw/min. De hy­ draulische cilinders, welke nodig zijn voor het openen en sluiten van de bodemklep­ pen, staan opgesteld in het gangboord. De bediening van zowel het hydrauliek als de Schottel-Navigatoren, geschiedt vanuit het stuurhuis op het achterschip. Binnen korte tijd zal een tweede elevator­ klepbak, die voor dezelfde opdrachtgevers bestemd is, bij werf Slob te water worden gelaten. P roeftochten

Op 7 augustus 1967 heeft met goed ge­ volg proefgevaren het motorvrachtschip Niobe, bouwnummer 687 van Scheeps­ werf „D e W aal” N.V. te Zaltbommel, be­ stemd voor de Société Navale Caennaise te Parijs. Hoofdafmetingen zijn: lengte 70,00 m, breedte 12,40 m, holte 4,10/7,50 m. In dit schip werd geïnstalleerd een 4-takt, enkelwerkende Smit-MAN motor van het type RBL 669 met een vermogen van 3000 p k bij 280 omw/min. H et motorvrachtschip Niobe werd ge­ bouwd onder toezicht van Bureau Veritas voor de klasse: * I 3/3 L 1.1. Transport de vin en vrac. Glace III. A. & C. P. ^ R.M.C. Indienststellingen

Op de werf van de N.V. Koninklijke Maatschappij „De Schelde” te Vlissingen is 9 augustus jl. het onderzeebootbestrijdingsfregat Van N es officieel in gebruik gesteld. De Van Nes is het derde fregat van de Van Speykklasse, dat gereedgekomen is. D rie andere fregatten van dit type zijn nog in aanbouw. Zoals bekend zijn de fregatten van de Van Speykklasse oorspronkelijk op­ gezet volgens Brits ontwerp. E r zijn ech­ ter zoveel wijzigingen in het ontwerp aan­ gebracht, dat er volgens de Koninklijke M arine van een eigen Nederlands ontwerp gesproken kan worden. Bij de indienststelling van de Van N es wer­ den korte toespraken gehouden door o.a. de staatssecretaris van defensie (marine) A. van Es, commandeur R. M. Eibers, chef staf van de commandant zeemacht en de president-directeur van de KMS, de heer J. W. Hupkes. De technische gegevens zijn: standaard waterverplaatsing 2,850 ton, grootste lengte 113 m, grootste breedte 12,5 m, gemiddelde diepgang 4,25 m, machinevermogen 30.000 apk, maximum snelheid 28,5 zeemijlen per uur. De bemanning bestaat uit 253 koppen.

V erk o ch te schepen D e H o lla n d -A m e rik a Lijn te Rotterdam h ee ft h et 7.548 brt m etende vrachtschip S o estd yk verk o ch t aan M a rp a re d Com pan ia N a v ie ra S.A. te P an am a. D e Soestdyk w e rd gebouw d d o o r H a rla n d & W olff te B elfast en kw am in 1948 in de vaart. O or­ sp ro n k elijk was het een stoom schip doch in 1960 w erd h et op de w erf van W iltonF ije n o o rd te S chiedam to t een motorschip om gebouw d. D e o v e rd ra c h t v a n de S o estd yk zal in de loop van de m a an d septem ber te R otterdam p laatsv inden. V an de vier schepen die de V .N .S. in de W aalh av en h eeft opgelegd, te weten de Iv o o rk u st, P eperkust, Jagersfontein en O ra n jefo n tein is het laatste schip verkocht aa n S p aanse slopers. D e verkoop van de O ra n jefontein k w am to t stand door bem id­ deling van N .V . C astricu m & Co. te Rot­ terd am . H e t schip w erd gebouw d in 1940 op de w e rf v an M a ch in e fa b riek & Scheeps­ w erf van P. S m it Jr. N .V . te Rotterdam . D e O ra njefontein m eet 10.549 b rt en zal als F o n tein n aa r B ilbao vertrekken, begeleid d o o r N .V . Redw ijs, uitbrengbedrijf van Wijs­ m uller te B aarn. D o o r bem iddeling van S upervision Shipp in g & T ra d in g C o m pany te R otterdam is de k u stv aard er E m m a p o ld er toebehorende aa n d e S to o m v aa rt M aatschappij W estpold er N .V . te R o tterd am n a a r Israël ver­ kocht. H e t ms. E m m a p o ld er w erd in 1958 gebouw d, m eet 850 to n dw t en zal onder de n aam B at-G alim in ballast m et een N eder­ landse b em an n in g n aa r E ilath vertrekken. V olgens L loyd’s List h eeft de Koninklijke P a k e tv a a rt M ij. het ms. K eerkrin g (ex Van R iem sd ijk), b o u w jaa r 1948, m etende 3797 d w t en 4963 b rt, n a a r L iberia verkocht. H e t schip is in 1960 verbouw d. D o o r bem iddeling v an M ar. bureau D en B rave te A m sterdam w erd het ms. Gerry S (500 b rt, gebouw d in 1952), van de Rotterd am sch e K o len C entrale, n aa r Italië ver­ kocht. D e k u stv a ard er Joost v an N .V . Reederij „ Jo o st” te Z aa n d am is v erkocht n aar N as­ sau, B aham as. H e t schip is gebouw d in 1952. H e t m e e t 500 b rt en h eeft een draagver­ m ogen van 851 ton. B innenkort zal het schip w o rd en overgedragen, w aarna het o n d er dezelfde naam n a a r N assau zal ver­ trek k e n . D e verkoop kw am to t stand door b em id deling v an S upervision Shipping & T ra d in g C o m pany te R otterdam en H. J. M elle m a’s M a ritiem H andelsbureau N.V. te A m sterd am .

nidad, het c o n tin e n t v an d e V eren ig d e S ta­ ten en H aw aii en bestrijkt zow el de N o o rd atiantische O ce a a n als de Z u id elijk e P aci­ fic. W anneer vier aan v u llen d e stations zu l­ len zijn voltooid, zal het v o o r h et eerst in de geschiedenis m ogeiijk zijn de navigatie over de gehele w ereld in de h a n d te houden. M alta d ro ogdok v erk rijg t g ro te o p d ra c h t O ndanks zw are in te rn atio n a le c o n c u rre n ­ tie is het M a lta D ry d o ck s gelukt een contract af te sluiten v o o r een zeegaande pijpeniegger. D eze p o n to n , die 140 v o et lang, 50 voet b ree d en 12 v o et holte heeft, vergt ongeveer 300 to n staal en is bestem d voor Bechtel In te rn a tio n a l te S an F ran cisco. De gespecialiseerde m ach in erie en dekwerktuigen, w elke d o o r de o p d rach tg ev ers worden geleverd, zu llen d o o r d e M a lta D ry ­ docks w orden g eïnstalleerd. De zeer snelle levertijd v an 9 w eken, w el­ ke w ordt g eg a ran d ee rd , g af uitein d elijk de doorslag. H ierm e d e w o rd t d o o r de M alta D rydocks d e slapte, o n tstaan d o o r de Suezkanaalcrisis, w ee r v o o r d ie tijd ov erb ru g d . Laatste van vier snelle sc h e p e n v o o r Blue F unnel Line H et 13.500 b rt m eten d e 21-m ijls v ra c h t­ schip Protesilaus is d o o r V ick ers L im ited overgedragen aa n B lue F u n n el L ine Ltd. D e Protesilaus is de laatste ee n h eid van een se­ rie van vier sch ep en v o o r de d ien st op h et V erre O osten.

staafvorm en zijn vervallen om d at deze m a­ ten nu in de tekeningen o n d er h et h o o fd „V o rm van de staven” w o rd en aangegeven. D e nieuw e norm N E N 6138 kan m en bij h et N N I, Polakw eg 5 te Rijsw ijk (Z H ), bestellen tegen de prijs van ƒ 1,75 voor co n trib u an ten N N I, onderw ijsinstellingen en stud eren d en , en van ƒ 7 , — v o o r o v eiig e bestellers. N orm alisatie van kerfnagels N a d a t het N ederlands N o rm alisatie-in stitu u t de kerfpennen n o rm aliseerd e (de b e tre f ­ fen d e n o rm en N E N 2601-2606 zijn te r p e r­ se), heeft het hetzelfde ged aan v o o r de kerfnagels. D e n o rm o n tw erp en luiden: N E N 2460 Bolkopkerfnageis, N E N 2461 P latv erzonken kerfnagels. Toelichting: H oew el v ersch illen d e ty p e n k erfnagels bestaan, zijn v o o r de in N e d e r ­ lan d te norm aliseren ty p e n slechts tw ee h ierv an gekozen en wel dezelfde tw ee d ie ook in D uitsland zijn g en o rm a lise erd (D IN 1476 en D IN 1477). D e o p b o u w en de red actie van deze o ntw erpen sluiten vrijw el geheel aan bij die v an de n o rm e n v a n kerfp en n en . K ritiek op deze n o rm o n tw erp en k a n w orden ingediend bij h et N ed e rlan d s N o r ­ m alisatie-instituut, P oiakw eg 5 te R ijsw ijk (ZH ) vóór 1 oktober 1967, a lw a ar m en deze n o rm o n tw erp en k a n b estellen tegen de prijs van ,ƒ 1,— p e r stuk v o o r c o n ­ trib u a n ten N N I, o n derw ijsinstellingen en stud eren d en . V o o r overige b estellers b e ­ d raa g t de prijs ƒ 4,— p e r stuk.

D roogdok in S p an je voor 2 0 0 .0 0 0 -to n n ers Op de B azan sch eep sw erf in E l F erro l w ordt een d ro o g d o k gebouw d d a t h et g ro o t­ ste van Spanje w o rd t. M e t een g rootste in ­ wendige lengte v an 312 m eter, een b reed te op de blokken v a n 50 m eter, een bo v en w ijd ­ te van 55 m e te r en een diep g an g boven de blokken v an 9,5 0 m eter zal h et schepen to t 200.000 to n w aterv erp laatsin g k u n n en opnem en. D e p o m p in stallatie k rijg t een zo ­ danige cap aciteit d at h et d o k in tw ee u u r kan w orden v o lg ep o m p t en in vier k a n w o r­ den geleegd. D e to tale b o u w k o sten b e d ra ­ gen 712 m iljoen p eseta’s (ƒ42,7 m iljoen). Toho Line o o k o p R o tterd am De T oho L ine, die een nieuw e dienst zal openen tussen d e V o lk srep u b liek C h in a en Europa, w o rd t in N ed e rlan d v erteg en w o o r­ digd door P ak h u ism eesteren . R o tte rd a m zal mede in deze m aan d elijk se d ien st w o rd en o p ­ genomen; h e t eerste schip, de K o h k a M aru, w ordt 5 o k to b e r in R o tte rd a m verw acht. N ederlands N o rm alisatie-in stitu u t, Rijswijk (Z H )

V eiligheid op zee opnieuw verbeterd

Een nieuw e n o rm voor d e buigstaat

E en zeer laag frequentiesysteem van rad io zen dstations en een nieuw ontwikkelde d aa ro p afgestem de ontvanger, die in staat is signalen over een afstand van 9600 kilo­ m eter op te vangen, hebben het „gissen” bij de navigatie v an oceaanschepen overbodig gem aakt. D it O m ega navigatiesysteem be­ ru st o p principes ontw ikkeld in deze ruim tev aart-eeuw . D e ruim 11 kg wegende ont­ v an g er, die slechts een in h o u d heeft van on­ geveer 0,3 m i1, kan op elk oceaanschip w or­ den geplaatst. H ij k a n signalen opvangen van O m ega-radiostations in N oorw egen, Tri-

Een algehele h erzien in g v a n de v ero u ­ derde norm N 140, w a a rv a n de zesde en laatste d ru k uit 1951 d atee rd e , is th an s d o o r het N e d e rla n d s N o rm alisatie-in stitu u t (NNI), g ep ubliceerd als N E N 6138 „T e­ keningen v o o r g ew ap en d b eto n co n stru cties. Buigstaat” . D eze h erzien in g is in feite een aanpassing a a n w at m o m en teel in de p ra k ­ tijk wenselijk en g ebruikelijk is. D it h eeft o.a. geleid to t h e t gescheiden aan g ev en van totale lengten v o o r v erschillende staafm id dellijnen. K o lo m m e n voor h aak len g te, h o o g ­ ten en sch u in e lengten v a n verschillende

A anv u llen d e n o rm o n tw erp en v o o r lagers T e r k ritiek zijn gepubliceerd een d rietal n orm o n tw erp en t.w. O ntw erp N E N w entellagers

5584

D ru k b u ssen

voor

O ntw erp N E N 5585 In b o u w a fm etin g en v o o r hoekringen voor eenzijdige cilin d erlagers O n tw erp N E N 5586 T rek b u ssen w entellagers m et m oer en b o rg rin g

voor

D eze n o rm o n tw erp en b eh o re n to t de reeks v an op te stellen n o rm e n v o o r de afm etingen, toebehoren en n o m e n c la tu u r van verschillende so o rten w en tellag ers (N E N 5587 t.m. N E N 5596, reed s v e r­ schenen). D eze n o rm o n tw erp en zijn in o v e r­ eenstem m ing m et de IS O -aan b ev elin g en en m et de D IN -n o rm en v o o r gen o em d e o n d e r­ delen. O ok h ier w erden w ed ero m d e ISO aanduidingen voor lagers en to e b eh o ren to e ­ gepast, w aardoor de zo b elan g rijk e m o g e­ lijkheid van de u itw isselb aarh eid v a n id e n ­ tieke toebehoren voor de p rak tijk w o rd t vergem akkelijkt. D eze IS O -aan d u id in g en verschillen van die, w elke nu n o g w o rd en toegepast. K ritiek op deze n o rm o n tw erp en w o rd t gaarn e ingew acht vóór l.X . 1967 bij h et N e ­ d erlan d s N o rm alisatie-in stitu u t, P o lak w eg 5 te Rijswijk (ZH ), alw aar ook ex em p laren v an deze n o rm o n tw erp en k u n n en w o rd en besteld tegen respectievelijk ƒ 1,— , ƒ 2 , — en ƒ 2,— voor co n trib u an te n N N I, o n d e r­ w ijsinstellingen en stu d eren d en . V o o r o v e­ rige bestellers bedragen deze p rijz en resp ec­ tievelijk ƒ 2,— , ƒ 4,— en ƒ 4,— . Bij aankoop van 10 of m eer ex e m p laren v an deze n o rm ontw erpen, k u n n e n g etalsk o r­ tingen w orden verleend van 5 to t 30 % .

Bespaar kosten met de kraan die alles doet: de PAOECO Combinatie Portainer Kraan* Deze speciale Portainer kraan hanteert laadkisten van 6 - 1 2 meter, lost gestorte lading met schalengrijper, zorgt voor het laden van bulklading, laadt of lost schroot met magneet of met open bak en verwerkt stukgoed met een hijshaak die een hef­ vermogen van 60 ton heeft. Neem de besparingen uit bedrijfsoogpunt in aanmerking : snelle verwisseling van de voor het verwerken van gestorte lading en van laadkisten vereiste apparatuur; een losmethode voor b ulk­ lading die 30% doelmatiger is dan de gebruikelijke systemen met bakken; bij het verwerken van

materialen een veelzijdigheid, die een intensiever gebruik gedurende een groter aantal uren per dag mogelijk maakt, zodat een snellere amortisatie van de kosten en gunstiger bedrijfsresultaten mogelijk zijn. Vele toepassingen in één constructie verenigd! Natuurlijk spreekt het vanzelf dat deze kraan door PACECO is ontw orpen - niet voor niets geeft PACECO sinds 1 958 de toon aan op het gebied van hefinstallaties voor laadkisten. Vraag onze materials handling brochure aan. De technische staf van PACECO dient ook U graag van advies. * O C T R O O !E N V O O R DE V . S . EN A N D E R E LA N D E N A A N G E V R A A G D .

PACECO-VICKERS LIMITED

V icke rs H ouse iWillbank T o w e r M illb a n k

ru i lamci o

London SW 1

T A T e G a lle ry 7777 T elex 27921

VOOi ELK OSJEGT h ef juiste m ate ria a l O n tw e rp en uitvoering v an elk plan v o o r b ra n d ­ beveiliging. V raag ons advies voor m o d ern e beveiliging van geb o u w en , fabrieksinstallaties, sch ep en e n alle an d e re objecten.

ruim zichtbrillen die niet beslaan

n y l-p ro te ct brillen

bedrijfsbrillen m et geharde plan- of correctie glazen

Hoofdkantoor: AMSTERDAM

Cruquiusweg 118 Tel. 54001

f IL I A L E H : EINOHOVEH ENSCHEDE GRONINGEN R O T T ER D A M S N E E K

alle brille n v o o r las-, s lijp - en chem ischw e rk v in d t U in onze speciale brochure

GROENEVELD-DORDRECHT NV M IJLW E G 9

-

DORDRECHT. POSTBUS 86 - TEL.

3 8 4 44'

A. K O N I N G S SCH E EPSON DER H O U D W E R K E N AMSTERDAM K A N A A L D I J K 97 LANDSMEER v.m. S C H E E P S W E R F „ D E D O L L A R D ” T E L E F O O N 02902 -356 M A G A Z I J N N. D. S. M. 0 2 0 - 6 00 1 8 N A K A N T O O R U R E N 0 2 9 0 2 - 356 02990-4027

* STAALSTRALEN * C O A T IN G S * P N E U M A T IS C H O N T R O E S T E N * FLAME CLEAN IN G * AIRLESS VERFSPUITEN * V E R H U U R COMPRESSOREN * R E IN IG E N V A N T A N K S * ZEEVAST Z E T T E N V A N L A D IN G

meerwandige uitvoering

enkelwandige uitvoering

Pompen van eetbare olie en

N.V., T E C H N I S C H E M A A T S C H A P P I J

V e tte n

P O S T B U S 752 - R O T T E R D A M

-

capaciteit

150 m 3 p l u u r .

WERKEN WORDEN DOOR GEHEEL NEDERLAND UITGEVOERD

K a n to o r e n m a g a z ijn : Berkel en R o d e n rijs In d u s trie w e g 47-49. T elefo o n 0 1 8 9 1 -3 9 4 4