Van Voorden Gieterij Onderwatergeluid zeescheepvaart
ir. Sjouke Sipkema
TNO Delft
1
INHOUD 1. Van Voorden Bedrijven Historie Activiteiten
2. geluid Bronnen Cavitatie vormen
3. Ontwerp & Analyse van scheepschroeven Structuur Design Analyse
4. Next Generation propeller Oorsprong Oplossing Resultaat 2
VAN VOORDEN BEDRIJVEN • Van Voorden Gieterij (VVR) • Van Voorden Reparatie (VVR)
Historie Activiteiten 1. Van Voorden Bedrijven
Productieproces VVG 4 2 3
3
VAN VOORDEN - HISTORIE • 1912 Gestart als ijzergieterij • 1912 Scheepsschroeven • 1956 Straalbuizen HODI toegevoegd • 1966 Industrieel Gietwerk • 1972 Mohard® • 1999 Introductie HODI Superior® straalbuis • 2001 Introductie ‘KOAS’ • 2008 Opening nieuwe gieterij • 2009 Lancering ‘Next Generation Propeller‘
Historie Activiteiten 1. Van Voorden Bedrijven
Productieproces VVG 4 2 3
4
INDUSTRIEEL GIETWERK (IGW) • • • • • •
Geproduceerd volgens klantspecificatie Advies in materiaalkeuze & produceerbaarheid Specialist in slijtvastheid Maximaal gietgewicht 30 ton (pomp Maxima) Maximale kastgrootte 5 m Gloeibehandeling
Historie Activiteiten 1. Van Voorden Bedrijven
Productieproces VVG 4 2 3
5
MARITIEM • Ontwerp en productie in eigen huis • Schroeven en straalbuizen
Megajachten Snelvarende schepen Offshore – OEM’s Visserij Binnenvaart Kustvaart
Historie Activiteiten 1. Van Voorden Bedrijven
2
3
4
6
Onderwatergeluid
• Extern Schroefcavitatie Uitlaatgeluid schroefas
• Intern
Trillingsbronnen aan boord Motor Hulpmotoren/ generatorsets stuurmachines hydraulica
2
3
4
7
Wat is cavitatie • Drukverdeling • Dampdruk • Imploderen gasbellen • Schokgolf
8
Frequenties schroefgeluid
• drukpulsen schroefblad (bladfrequentie) Toerental schroef X aantal bladen 100/60 X 5 = 8.33 Hz Zeer lage frequentie
• drukpulsen cavitatie X bladfrequentie tot 1000 kHz Mens 20kHz
9
Vormen van Cavitaie 1. Bellencavitatie 2. Vliescavitatie 3. Bladwortelcavitatie 4. Wolkencavitatie 5. Schroefrompcavitatie 6. Tipwervelcavitatie 7. Naafwervelcavitatie
10
ONTWERPSTRUCTUUR Propeller series BVIRT
Input
Virtual pitch SVIRT Radial Wake
Reports
Lifting line Profile generation Fairing the Camber
SPF(ile) Wake field
Visualisation
Lifting surface
Propeller optimalisation 1
Analyse Structuur Design 2. Ontwerp & Analyse van scheepsschroeven 3
4
11
VOLGSTROOMVELDEN • Modelmetingen • Computational Fluid Dynamics (CFD) berekeningen
Bron: Van Oossanen Wageningen 1
Analyse Structuur Design 2. Ontwerp & Analyse van scheepsschroeven 3
4
12
CAVITATIE VISUALISATIE P rojec t no.:
Cavitation overview
P ropeller no.: 54321
2,2
NON-DIMENSIONAL PRESSURE σn
2
1,8
1,6
1,4
1,2
↑ 1 0,17
0,19
0,21
0,23
0,25
Cavitatie visualisatie
0,27
THRUST COEFFICIENT K T
1
Cavitation f ree area (Bucket)
Suction side sheet cavitation
Pressure side sheet cavitation
Suction side bubble cavitation
Pressure side bubble cavitation
Design
Analyse Structuur Design 2. Ontwerp & Analyse van scheepsschroeven 3
← 4
Cavitatie bucket
13
NEXT GENERATION PROPELLER
Oorsprong 1 2
Resultaat Oplossing 3. Next generation propeller
4
14
WAARNEMING BIJ HOOGBELASTE SCHROEVEN Leading edge wervels Breedbandige trillingen ‘Hinderlijk’ geluidsniveau Vliescavitatie die oprolt
Bron: Marin Wageningen
Oorsprong 1 2
Resultaat Oplossing 3. Next generation propeller
4
15
MOGELIJKE OPLOSSINGEN • Skew verkleinen • Belastingsverdeling optimaliseren • Profieloptimalisatie
Oorsprong 1 2
Resultaat Oplossing 3. Next generation propeller
4
16
PROFIELOPTIMALISATIE Vliescavitatie vermijden door meer camber aan de ‘Leading Edge’ (LE)
Oorsprong 1 2
Resultaat Oplossing 3. Next generation propeller
4
17
PROFIELOPTIMALISATIE • Verplaatsen ligging maximale dikte
• Verplaatsen ligging maximale welving
Oorsprong 1 2
Resultaat Oplossing 3. Next generation propeller
4
18
Radiale verdeling 1
0.9
PITCH
0.8 MAXT
Radial distribution r/R
0.7 MAXF
0.6
0.5
CAM
0.4 CIR/MAX_CIR (=1,4366) 0.3 TH/MAX_TH (=2166,01)
0.2
0.1 Q/MAX_Q (=615,27) 0 -0.25
0
0.25
0.5
0.75
1
1.25
1.5
19
1.75
2
RESULTAAT UIT ANALYSES ‘ANPRO’ ↓
Geoptimaliseerde schroef zonder profieloptimalisatie
Met profieloptimalisatie ↓
Realisatie: halvering van het geluid
Oorsprong 1 2
Resultaat Oplossing 4 3. Next generation propeller
20
Resultaat profieloptimalisatie
Background noise level [dB] re uPa^2/Hz
85 80 75 70 65 60 55 50
Original propellers
45
Van Voorden propellers
40 0
500
1000
1500
Engine speed [rpm]
21
2000
2500
NEXT GENERATION PROPELLER
Oorsprong 1 2
Resultaat Oplossing 4 3. Next generation propeller
22
ANALYSE hoog belaste schroeven Voor profieloptimalisatie
Oorsprong 1 2
Resultaat Oplossing 4 3. Next generation propeller
Na profieloptimalisatie
23
VRAGEN ?
