wl delft hydraulics - puc open data

5

Siuisprogrammatuur REN

decembcr 1997

Z3750

Q2317 WL delft hydraulics

Sluisprogrammatuur REN Q23I7 december 1997

Inhoud

1 Inleiding 1-1

2 Overzicht programmatuur 2-1

3 Beschikbaarheid programmatuur 3-1

3.1 Executables 3-1

3.2 Code 3-1

3.3 Documentatie 3-1

3.4 Beheer van de programmatuur 3-1

4 Beschrijving programmatuur 4-1

4.1 bdsb 4-1

4.1.1 Beschikbaarheid 4-1 4.1.2 Toepassing 4-1 4.1.3 Achtergronden en literatuur 4-2 4.1.4 Invoer en uitvoer 4-3 4.1.5 Aanbevelingen 4-3 4.1.6 Problemen 4-3

4.2 bodvul 4-4

4.2.1 Beschikbaarheid 4-4 4.2.2 Toepassing 4-4 4.2.3 Achtergronden en literatuur 4-4 4.2.4 Benodigde gegevens 4-5 4.2.5 Werkwij ze 4-6 4.2.6 Invoer 4-6 4.2.7 Uitvoer 4-9 4.2.8 Aanbevelingen 4-10 4.2.9 Problemen 4-10

4.3 bots 4-11

4.3.1 Beschikbaarheid 4-11 4.3.2 Toepassing 4-11 4.3.3 Achtergronden en literatuur 4-12 4.3.4 Benodigde gegevens 4-12 4.3.5 Werkwijze 4-12 4.3.6 Invoer en uitvoer 4-13 4.3.7 Aanbevelingen 4-14 4.3.8 Problemen 4-15

WL | delft hydraulics *

BIBLIOTHEEK Bouwdienst Rijkswaterstaat

Postbus 20.000 3502 LA Utrecht

BIBLIOTHEEK BOUWDIENST RIJKSWATERSTAAT

NR.

Sluisprogrammatuur REN

T.H.G. Jongeling / C. van der Schelde

WL delft hydraulics


4.4 botswand 4-16

4.4.1 Beschikbaarheid 4-16 4.4.2 Achtergronden 4-16 4.4.3 Werkwijze 4-16 4.4.4 Invoer en uitvoer 4-16 4.4.5 Aanbevelingen 4-19 4.4.6 Problemen 4-20

4.5 lockair 4-21

4.5.1 Beschikbaarheid 4-21 4.5.2 Toepassing 4-21 4.5.3 Achtergronden en literatuur 4-21 4.5.4 Aanbevelingen 4-22

4.6 lockdens 4-23


4.7 lockdim 4-26

4.7.1 Beschikbaarheid 4-26 4.7.2 Toepassing 4-26 4.7.3 Achtergronden en literatuur 4-26 4.7.4 Werkwijze 4-27 4.7.5 Invoer 4-27 4.7.6 Uitvoer 4-27 4.7.7 Aanbevelingen 4-28

4.8 lockfill 4-29

4.8.1 Beschibaarheid 4-29 4.8.2 Toepassing 4-30 4.8.3 Achtergronden en literatuur 4-31 4.8.4 Benodigde gegevens 4-32 4.8.5 Werkwijze 4-32 4.8.6 Invoer en uitvoer 4-32 4.8.7 LF SCI I AT 4-33 4.8.8 Aanbevelingen 4-34 4.8.9 Problemen 4-34

4.9 lockgate 4-35


4.10 schat 4-40

4.10.1 Beschikbaarheid 4-40 4.10.2 Toepassing 4-40 4.10.3 Achtergronden en literatuur 4-40 4.10.4 Benodigde gegevens 4-41

WL | delft hydraulics


4.10.5 Werkwijze 4-41 4.10.6 Invoer en uitvoer 4-42 4.10.7 Aanbevelingen 4-43 4.10.8 Problemen 4-43

4.11 spuis 4-44

4.11.1 Toepassing 4-44 4.11.2 Achtergronden en literatuur 4-44 4.11.3 Benodigde gegevens 4-45 4.11.4 Werkwijze 4-45 4.11.5 Invoer 4-45 4.11.6 Uitvoer 4-48 4.11.7 Aanbevelingen 4-49

4.12 straal 4-50

4.12.1 Toepassing 4-50 4.12.2 Achtergronden en literatuur 4-51 4.12.3 Benodigde gegevens 4-51 4.12.4 Werkwijze 4-52 4.12.5 Invoer en uitvoer 4-52 4.12.6 Aanbevelingen 4-54 4.12.7 Problemen 4-54

4.13 tros 4-55

4.13.1 Beschikbaarheid 4-55 4.13.2 Achtergronden en literatuur 4-55 4.13.3 Werkwijze 4-56 4.13.4 Aanbevelingen 4-57

4.14 vlkolk 4-58

4.14.1 Beschikbaarheid 4-58 4.14.2 Toepassing 4-58 4.14.3 Achtergronden en literatuur 4-58 4.14.4 Benodigde gegevens 4-59 4.14.5 Werkwijze 4-59 4.14.6 Problemen 4-59

4.15 waros 4-60

4.15.1 Beschikbaarheid 4-60 4.15.2 Toepassing 4-60 4.15.3 Achtergronden en literatuur 4-60 4.15.4 Benodigde gegevens 4-62 4.15.5 Werkwijze 4-62 4.15.6 Invoer en uitvoer 4-62 4.15.7 Aanbevelingen 4-63 4.15.8 Problemen 4-63

5 Overzicht programmatuur 5-1

i i i WL | delft hydraulics


OPDRACHTGEVER: WL I DELFT HYDRAULICS

TITEL: Sluisprogrammatuur REN

SAMENVATTING:

In het verleden is programmatuur ontwikkeld die dient als hulpmiddel in de advisering voor schutsluizen, spuisluizen en remmingwerken. De ontwikkeling heeft voor een groot deel in opdracht van Rijkswaterstaat, in het kader van Toegepast Onderzoek Waterstaat, plaats gevonden. Het gebruik van de rekenprogramma’s bleef beperkt tot een kleine groep van medewerkers binnen WL | DELFT HYDRAULICS. Door het vertrek van medewerkers is de kennis van het gebruik van de programma’s afgenomen. Bovendien zijn niet alle programma's makkelijk toegankelijk, o.a. wegens het ontbreken van een handleiding.

In dit speurwerkrapport wordt een overzicht gegeven van de programma’s, het doel en toepassingsgebied van de programma’s, en de operationele status van de programma’s. De programma’s zijn op de centrale schijf W:\RENSOFT geplaatst. Niet alle programma’s zijn klaar voor gebruik. Waar relevant zijn aanbevelingen gedaan voor verbeteringen.

REFERENTIES:

REV. AUTEUR DATUM OPMERKINGEN REVIEW GOEDKEUR NG .

FT 01 T.H.G. Jongeling en dec. 97 definitief rapport R.J. de Jong H.J. Opdam

C. van der Schelde

TREFWOORDEN INHOUD STATUS

Schutsluis, troskracht, vul- en ledigingssysteem, zout-zoet scheiding, straalwerking, spuisluis, rekenprogramma, botskracht, sluisdimensionering, vaarwegvemauwing.

TEKST: TABELLEN: FIGUREN: APPENDICES

68 □ VOORLOPIG □ CONCEPT M DEFINITIEF

PROJECTNUMMER: Q2317

Sluisprogrammatuur REN Q23I7.00 december 1997

I Inleiding

In het verleden is programmatuur ontwikkeld die dient als hulpmiddel in de advisering voor schutsluizen, spuisluizen en remmingwerken. De ontwikkeling heeft voor een groot deel in opdracht van de Rijkswaterstaat, in het kader van Toegepast Onderzoek Waterstaat (TOW), plaats gevonden. Het gebruik van de rekenprogramma's bleef beperkt tot een kleine groep van medewerkers binnen WL j DELFT HYDRAULICS. Door het vertrek van medewerkers is de kennis van het gebruik van de programma's afgenomen. Bovendien zijn niet alle programma's makkelijk toegankelijk, o.a. wegens het ontbreken van een handleiding.

Om de programma's voor gebruik binnen de afdeling Rivieren en Infrastructuur (REN) ter beschikking te stellen, zijn de volgende acties ondemomen:

• Er is een selectie gemaakt van PC-programma’s die binnen de huidige adviespraktijk nuttig zijn of de basis kunnen vormen voor verdere rekenmodel-ontwikkelingen.

• Vervolgens is gekeken naar de beschikbaarheid van de code en de executables. • Per programma is daama aangegeven wat het toepassingsgebied is; zo mogehjk is

ook aangegeven welke de beperkingen zijn in het gebruik. • Per programma is een literatuurlijst gemaakt. De lijst geeft titels van rapporten met

relevante achtergrondinformatie en met voorbeelden van eerdere toepassingen, indien aanwezig. Een verdieping in de fysische achtergronden van het programma wordt sterk aangeraden, omdat het gebruik van het programma veelal een grondige kennis van de problematiek veronderstelt.

• Er is voorts nagegaan hoe het programma gedraaid moet worden, op welke wijze de invoer verzorgd moet worden en in welke vorm de uitvoer beschikbaar komt. Indien een handleiding aanwezig is wordt hier naar verwezen. Ook zijn de problemen op informatica-gebied aangegeven, die bij het opnieuw draaien van het programma aan het licht kwamen.

• Niet alle programma’s zijn thans operationeel. Met een beperkte inspanning kunnen de relevante programma’s naar verwachting wel operationeel worden gemaakt. Dit zou kunnen gebeuren op het moment dat een project zich aandient.

De programma's zijn op de centrale schijf W:\RENSOFT geplaatst. Wanneer men een programma wil gebruiken dient men volgens de aanwijzingen in dit rapport een kopie naar de eigen PC te maken. Het op de centrale schijf beschikbare programma is de officiele versie. Wanneer eventueel in de toekomst nieuwe versies beschikbaar komen, wordt dit aan de REN medewerkers bekend gemaakt. De officiele versie op de centrale schijf zal dan worden vervangen, waama de medewerkers de nieuwste versie naar hun eigen systeem kunnen kopieren.

Dit rapport is opgesteld door T.H.G Jongeling (REN) en C. van der Schelde (CSO).

I - I waterloopkundig laboratorium | WL


2 Overzicht programmatuur

De navolgende programma’s (in alfabetische volgorde) zullen in dit rapport worden besproken:

1 BDSB 2 BODVUL 3 BOTS 4 BOTSWAND 5 LOCKAIR 6 LOCKDENS 7 LOCKDIM 8 LOCKFILL 9 LOCKGATE 10 SCELAT 11 SPUIS 12 STRAAL 13 TROS 14 VLKOLK 15 WAROS

Bovenstaande namen duiden als regel niet een afzonderlijk programma aan. Veelal wordt een verzameling bij elkaar behorende programma’s bedoeld of een groep verschillende versies van hetzelfde programma.

Hoofdstuk 5 bevat een overzicht van alle programma’s. In bet overzicht is de operationele status van de diverse programmadelen aangegeven. Een deel van de besproken programma’s is (nog) niet (meer) operationeel. In een aantal gevallen geeft bet draaien van bet programma onder WINDOWS95 problemen. Bij de bespreking van de programma’s in Hoofdstuk 4 worden de problemen nader aangegeven.

2- I waterloopkundig laboratorium | WL


3 Beschikbaarheid programmatuur

3.1 Executables

De executables van de programma’s zijn beschikbaar op de centrale schijf W:\RENSOFT.

Voor installatie kan worden volstaan met bet kopieren van de directory-structuur van bet gewenste programma naar de eigen PC.

De structuur van de directories zieter als volgt uit: Onder de directory van bet programma bestaan twee sub-directories: 1. EXE deze sub-directory bevat alle executables 2. VB deze sub-directory bevat naast de bat-file, een set met invoer-

bestanden en de bijbehorende set met uitvoerbestanden.

De sub-directory VB bevat weer een sub-directory PLOTJES. Deze sub-directory bevat enkele voorbeelden van invoerfiles voor bet plotprogramma TEKAL.

3.2 Code

De code is niet op de centrale schijf van REN beschikbaar maar verkrijgbaar bij Tom Jongeling.

3.3 Documentatie

Alle paragrafen uit hoofdstuk 4 zijn beschikbaar op de diverse sub-directories in de vorm van een WORD-document.

3 . (3-oN-v ■

U) L \

waterloopkundig laboratorium | WL 3-1


4 Beschrijving programmatuur

4.1 bdsb

4.1.1 Beschikbaarheid

Het programma BDSB bestaat uit de versies BDS15 en BDS15a en enkele subroutines. De programma-code is beschikbaar. Executables kunnen niet opnieuw worden gegenereerd en zijn derhalve niet beschikbaar. Ook voorbeelden ontbreken nog.

4.1.2 Toepassing

Het programma BDSB (BergseDiepSluisBesturing) is geschreven als hulpmiddel bij de bediening van het zoutbestrijdingssysteem in de Bergsediepsluis. Een ‘nette’ versie is in 1993 aan de beheerder van de Bergsediepsluis geleverd. In 1994 is een gewijzigde versie geleverd (aanpassing in verband met de ingebruikname van een ander type afsluiter, zie hieronder). De heading van de programmacode (hieronder opgenomen) geeft een indruk van het doel en de functionaliteit van het programma.

PROGRAM BDSB15

C c c c c c c c c c c c c c c c c

c= c c c

- PROGRAMMA BDSB: BergseDiepSluisBesturing BESTURING ZOUTBESTRIJDING-SYSTEEM BERGSEDIEPSLUIS

- Berekenen van waterstandenf debieten, dichtheden en tijdstippen tijdens nivelleren en uitwisselen kolk bij Zoommeerdeur (ledigen naar kelder en vullen vanuit Zoommeer)

- Deel 0, voorprogramma van oorspronkelijk systeem, vullen of ledigen door Zoommeer-deur zonder zout-zoetscheiding

- Deel I, hoofdprogramma, gaat uit van: HOMOGENE DICHTHEID in KOLK met instelbare, constante menging beta

- Deel II, aanvullend programma, gaat uit van: GELAAGDE STROMING in KOLK met instelbare, constante entrainment alfa

- Via iteraties wordt voldaan aan max. 4 minuten extra tijd of max. 1 maal kolkvolume weggestroomd in kelder

- Waterloopkundig Laboratorium Delft - A. Vrijburcht, 22 juni 1993 TOELICHTING========================================

Gekoppeld Zoommeer, kolk Bergsediepsluis, naastliggend reservoir en pompsysteem

Verbinding Zoommeer / kolk met deuropeningen en schuiven Verbinding kolk / reservoir met buizen en schuiven Kolk initieel zout (rhol = 1022) en Zoommeer blijvend

zoet (rho2 = 1000) Dichte deuren, inclusief dichtheidsverschillen,

op te geven menging Beeindiging uitwisseling door sluiten buizen bij gewenst rendement,

eindtijd openen deuren bij .01 m3/s debiet door deuropening Bediening bij O.S. tussen GHW en NAP voor kolklediging naar Zoommeer: (eerst ledigen kolk, daarna uitwisselen)

1. start ledigen door openen buizen 2. einde ledigen bij gelijke drukken over deuropening 3. openen deuropeningen en uitwisselen 4. stoppen uitwisselen bij gewenste tijd met sluiten buizen 5. openen deur als buizen gesloten zijn en debiet deuropening



minder dan .01 m3/s is

Dcdicning bij 0.0. Lui^eii QLW en NAP voui kolRvullmg vanuit Zoommeer: (tegelijkertijd vullen kolk uit Zoommeer en uitwisselen)

1. openen buizen en deuropeningen en uitwisselen 2. stoppen uitwisselen bij gewenste tijd met sluiten buizen 3. openen deur als buizen gesloten zijn en debiet deuropening

minder dan .01 m3/s is

Oorspronkelijk systeem voor kolkvulling en -lediging door Zoommeerdeur: openen deuropeningen

PROGRAM BDSBISa

C - PROGRAMMA BDSB: BergseDiepSluisBesturing C BESTURING ZOUTBESTRIJDING-SYSTEEM BERGSEDIEPSLUIS C C - Berekenen van waterstanden, debieten, dichtheden en tijdstippen C tijdens nivelleren en uitwisselen kolk bij Zoommeerdeur C (ledigen naar kelder en vullen vanuit Zoommeer) C - Deel O, voorprogramma van oorspronkelijk systeem, vullen of ledigen C door Zoommeer-deur zonder zout-zoetscheiding C - Deel I, hoofdprogramma, gaat uit van: C HOMOGENE DICHTHEID in KOLK C met instelbare, constante menging beta C - Deel II, aanvullend programma, gaat uit van: C GELAAGDE STROMING in KOLK C met instelbare, constante entrainment alfa C - Via iteraties wordt voldaan aan max. 4 minuten extra tijd of max. 1 C maal kolkvolume weggestroomd in kelder C C - Waterloopkundig Laboratorium Delft C - A. Vrijburcht, 22 juni 1993 C=====TOELICHTING======================================== c c Gekoppeld Zoommeer, kolk Bergsediepsluis, naastliggend c reservoir en pompsysteem c Verbinding Zoommeer / kolk met deuropeningen en schuiven c Verbinding kolk / reservoir met buizen en schuiven c Kolk initieel zout (rhol = 1022) en Zoommeer blijvend c zoet (rho2 = 1000) c Dichte deuren, inclusief dichtheidsverschillen, c op te geven menging c Beeindiging uitwisseling door sluiten buizen bij gewenst rendement, c eindtijd openen deuren bij .5 m3/s debiet door deuropening c Bediening bij O.S. tussen GHW en NAP voor kolklediging naar Zoommeer: c (eerst ledigen kolk, daarna uitwisselen) c 1. start ledigen door openen buizen c 2. einde ledigen. bij gelijke drukken over deuropening c 3. openen deuropeningen en uitwisselen c 4. stoppen uitwisselen bij gewenste tijd met sluiten buizen c 5. openen deur als buizen gesloten zijn en debiet deuropening c minder dan .5 m3/s is c c Bediening bij O.S. tussen GLW en NAP voor kolkvulling vanuit Zoommeer: c (tegelijkertijd vullen kolk uit Zoommeer en uitwisselen) c 1. openen buizen en deuropeningen en uitwisselen c 2. stoppen uitwisselen bij gewenste tijd met sluiten buizen c 3. openen deur als buizen gesloten zijn en debiet deuropening c minder dan .5 m3/s is c c Oorspronkelijk systeem voor kolkvulling en -lediging door c Zoommeerdeur: openen deuropeningen

4.1.3 Achtergronden en literatuur

De Bergsediepsluis vormt de scheepvaartverbinding tussen het zoete Zoommeer en de zoute Oosterschelde. Het zoute water dat de schutkolk binnenkomt, wordt zoveel mogelijk afgevoerd voordat de deuren naar het zoete Zoommeer worden geopend. De afVoer van het zoute water gebeurt via een zestal buizen onder in de kolkwand. Het zoute water stroomt daarbij onder vrij verval naar een laaggelegen zoutwaterkelder. Vanuit deze kelder wordt het



water vervolgens teruggepompt naar de Oosterschelde. Tegelijk met het afVoeren van het zoute water wordt zoet water via hooggelegen openingen in de Zoommeerdeuren binnengelaten (uitwisselen). Aan de zijde van de zoutwaterkelder is elke buis voorzien van een afsluiter, die volgens een bepaald programma wordt aangestuurd. Een goede sturing van de afsluiters van het zoutbestrijdings-systeem is belangrijk om te kunnen voldoen aan de eisen van zoutbestrijding en veiligheid van de scheepvaart. Het programma BDSB regelt deze bestunng (voor een beschrijving zie [1] en [2]). De besturing is zodanig dat het rendement van het zout- bestijdingssysteem zo hoog mogelijk is, terwijl tegelijkertijd gezorgd wordt dat de nivelleer- en uitwisselingstijd niet te hoog wordt en de zout- en zoetstromen geen onaanvaardbaar hoge krachten veroorzaken op de in de kolk liggende schepen. Naast het programma BDSB is een programma BDSR (BergseDiepSluisRendement) ontwikkeld waarmee het rendement van het zoutbestrijdingssysteem wordt berekend (dit programma is niet beschikbaar). Bij de Bergsediepsluis zijn in eerste instantie vlakke schuifafsluiters met een cirkelvormige onderrand ingebouwd; geplaatst in een cirkelvormige buis neemt de doorstroomopening bij dit type afsluiter vrijwel lineair in de tijd toe bij heffen met constante snelheid. Nadien zijn deze afsluiters vervangen door vlinderkleppen en is het besturingsprogramma aangepast (zie [3]).

Literatuur

1 Waterloopkundig Laboratorium Hydraulisch ontwerp zoutbestrijdingssysteem Bergsediepsluis. Rapport Q1472,juni 1992.

2 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijburcht. Besturing zoutbestrijdingssysteem Bergsediepsluis. Rapport Q1595, april 1993.

3 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijburcht. Aanpassing rekenmodellen Bergsediepsluis voor vlinderkleppen. Rapport Q1850, februari 1994.

4.1.4 Invoer en uitvoer

Alleen beschikbaar bij de code.

4.1.5 Aanbevelingen

De set programma’s onder BDSB is specifiek voor het operationale beheer van de Bergsediepsluis geschreven en niet direct toepasbaar op andere situaties. Aanbevolen wordt om deze programma’s te laten rusten. Mogelijk kan de set programma’s ooit dienen als voorbeeld voor operationeel-beheer programma’s voor andere sluizen op de scheiding van zout en zoet water.

4.1.6 Problemen

De compiler geeft een error i.v.m. foutief gebruik van de INTRINSIC function SIGN in het hoofdprogramma.



4.2 bodvul


Het programma BODVUL is de PC-versie van het vroegere Cyber programma BODVULSYS. De fortran code en de executable zijn beschikbaar. De oude handleiding [4] van de Cyber versie is nog steeds bmikbaar voor zover het de invoer van BODVUL betreft.

4.2.2 Toepassing

Het programma BODVUL berekent de debietverdeling in en de uitstroomdebieten van een leiding met een groot aantal zijspruiten voor een niet-permanente stromingssituatie. Het programma is ontwikkeld in het kader van TOW en kan o.a. worden toegepast bij sluizen met een bodem- of wandvulsysteem. Een eerste ad-hoc versie werd gemaakt in 1979; in 1984 werd een nette versie gemaakt (BODVULSYS), welke geschreven was voor de Cyber computer in het ENR rekencentrum. In 1992 is het programma herschreven voor de PC. De heading van de programmacode van de PC versie is hieronder weergegeven.

(-22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222

C 2 2 22

C22 DATUM : 13-04-92 22

C22 PROGRAMMEUR : M.WITTEVEEN 22

C22 SECTOR : RSK 22

C22 SEGMENT : HYDRODYNAMICA VAN CONSTRUCTIES 22

C22 DISCIPLINE : HYDRODYNAMICA KUNSTWERKEN 22

C22 BETREFT : CONVERSIE CYBER-VERSIE NAAR PC 22

£ 2 2 2 2

C22 PROGRAMMA BODVUL STAAT VOOR BODEMVULSYSTEEM. (HET OUDE BODVULSYS).22

C22 HET PROGRAMMA "BODVUL" IS AFKOMSTIG VAN DE CYBER. DIT PROGRAMMA 22

C22 WERD ONTWIKKELD DOOR A.W.J.KOSTER EN WERD DAARNA OVERGEDRAGEN 22

C22 AAN A.VRIJBURCHT (RSK). BIJ DIE OVERDRACHT WAS HET NIET DUIDELIJK 22

C22 WIE DE EIGENLIJKE BEHEERDER WAS VAN DIT PROGRAMMA. DE BRONCODE 22

C22 GING VERLOREN, ZODAT HET PROGRAMMA OPNIEUW GECODEERD MOEST WORDEN.22

C22 HET PROGRAMMA IS NU GESCHIKT VOOR PC. 22

C 2 2 2 2

£22222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222


Bij het vullen en ledigen van een schutkolk mogen de krachten op de schepen in de kolk als gevolg van het in- en uitstromende water niet te groot worden. Het vullen en ledigen mag daarom niet te snel gebeuren. Anderzijds mag het vullen en ledigen ook weer niet te lang duren, omdat anders de wachttijden onaanvaardbaar groot worden. Bij sluizen met beperkt verval worden veelal vulopeningen in de sluisdeuren aangebracht. Bij grotere vervallen en/of grotere sluizen voldoet dit systeem minder goed of is dit systeem niet bmikbaar vanwege de lange duur van de schutcyclus. Als altematief voor het deurvulsysteem is dan een systeem met vulleidingen in wanden of bodem mogehjk. Deze leidingen worden gevoed vanuit het bovenhoofd en hebben een groot aantal zijspruiten de kolk in. In het bovenhoofd bevinden zich de instroomopeningen met afsluiters. Het ontwerp van het multiport systeem dient er op gericht te zijn om een gelijkmatige instroming van water over de lengte van de kolk te verkrijgen, teneinde de krachten op de schepen zo klein mogehjk te houden. Bij vulling vanuit een kolkwand moet men erop bedacht zijn dat er grote dwarskrachten op het schip kunnen ontstaan.



Factoren die van invloed zijn op de debietverdeling in de kolk zijn o.a. de bediening van de afsluiter (meestal een hefschuif) aan de instroomzijde van de koker, het aantal zijspmiten van de vulleiding en bun onderlinge afstand, het doorsnedeverloop van de koker en de grootte en vorm van de uitstroomopeningen, de vormgeving van het leidingsysteem en de wandruwheid.

Het programma lost een stelsel bewegingsvergelijken en continui'teitsvergelijkingen op. Berekend worden de debieten naar de kolk als functie van de tijd. Voor de wiskundige formuleringen en achtergronden van het programma wordt verwezen naar [1], De tijdsafhankelijke debietverdeling die werd berekend met de oude Cyber-versie van BODVULSYS, kon worden ingelezen in het rekenprogramma TROS (eveneens een Cyber programma). Met TROS kon vervolgens een berekening worden gemaakt van de krachten op het schip. Bij de huidige PC versie BODVUL zijn vervolgberekeningen met de PC versie van TROS of met LOCKFILL waarschijnlijk niet direct mogelijk. Dit dient nader uitgezocht te worden.

Literatuur

1 Waterloopkundig Laboratorium, D. LudiHiuize. Wiskundige fonnulering van het rekenprogramma BODVULSYS voor een niet-permanente stroming in een geperforeerd riool. Rapport R1229-III,juni 1983.

2 Waterloopkundig Laboratorium, C. Deelen. Hydraulische aspecten van in- en uitlaatkonstrukties; berekening van de stroming in een geperforeerd riool bij een niet-permanent debiet. Rapport R1229-II, februari 1978.

3 Waterloopkundig Laboratorium, P. van der Kuur. Sluizen met bodemvul- en ledigingssystemen; afleiding afvoeren regaincoefEicienten van een geperforeerd riool. Rapport R1222-III, maart 1982.

4 Waterloopkundig Laboratorium, A.W.J. Koster. Vullen en ledigen van een schutkolk met behulp van een bodemvulsysteem. Handleiding BODVULSYS (Cyber versie). Rapport C0005/R1229, mei 1984.

5 Waterloopkundig Laboratorium, K.L. Meijer. Koppeling BODVULSYS/TROS. Vergelijking met modelproeven Kreekraksluizen. Rapport R1229, december 1984.

6 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijburcht Het vulproces van een schutsluis met langsvulsysteem. Rapport Q176, delen I en II, augustus 1988.

4.2.4 Benodigde gegevens

Om een berekening te kunnen maken zijn de volgende gegevens nodig: de layout van het multiport-systeem en de kolk, verlies-, afVoer- en regaincoefEicienten, bediening van de afsluiters en waterstanden. Er kan een berekening voor een of twee riolen worden gemaakt. Aanbevolen wordt om literatuur [3] en [4] te bestuderen, met name in verband met de keuze van de verschillende coeflficienten.


Sluisprogrammatuur REN Q2317.00 december 1997

4.2.5 Werkwijze

Er is een tweetal batchfiles beschikbaar: een bat-file voor een systeem met een riool en een bat-file voor een systeem met twee riolen. De invoerfile naam.in dient eerst ge-edit te worden alvorens de bat-file wordt gedraaid.

4.2.6 Invoer

Hieronder wordt als voorbeeld bet invoerbestand voorbl.in voor een systeem met een riool getoond.

**************************

** Datum : 16-maart-l998 ** Naam file : VOORB1 ** Betreft : Invoerparameters voor programma BODVUL * *

** Programma voor het vullen en ledigen van een schutkolk met ** behulp van een bodemvulsysteem. * *

** De invoer betreft * * *• *

■k *

Algemene Gegevens Gegevens

invoerparameters m.b.t. riool 1 m.b.t. riool 2

** Opm : De regels die beginnen met "**" zijn comment-regels. ■k k

k-kkk-k-k-k-k-kk-k-kkk-kk-k-kkkkkkk-k-k-kk-k-kkkk-k-k-k-k-k-k-k-k-k-k-k-k-k-k-k-k-k-k-k-k-k-k-k-k-kkkk-k-k-k-k-k-k-k-k-k-k-k

•k k kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk

** Algemene invoerparameters ** k k kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk

k k

** Aantal riolen (1 of 2) * *

1 *

** Versnelling t.g.v. zwaartekracht ** kolkoppervlak ** print-tijdstap k k

9.81 , 5760.00 , 2.00 * *

** Algemene rekentijdstap ** Tijdstap in nuldoorgangsgebied ** Eindtijdstip in berekening *• k

0.50 , 0.50 , 500.00 * *

** Implicietheidsfaktor in teta-methode * *

1.00 *■ *

** Keuzeparameter i.v.m. buitenwaterstand ** = 1 : konstant ** = 2 : volgens invoertabel ** Keuzeparameter i.v.m. kolkwaterstand ** = 1 : konstant ** = 2 : volgens invoertabel

= 3 : aanpassing aan totaal debiet k k

1 , 3 * *

** Aantal tabelwaarden voor buitenwaterstand * *

1 k k

** Tijdstippen waarop buitenwaterstanden ** "h" gerealiseerd worden (aantal waarden = nh) k k

0.00 * k

** Invoertabel buitenwaterstanden ** (aantal waarden = nh)

nriool (I)

g (Ft) opp (R)

prstep (R)

dt (R) dtnul (R) tmax (R)

teta (R)

kh (I)

kz (I)

nh (I)

th (R)

h (R)



* *

2.00 * *

** Aantal tabelwaarden voor kolkwaterstand *

1 ■k *

** Tijdstippen waarop kolkwaterstanden ** M2„ gerealiseerd worden (aantal waarden = nz) ■k k

0.00 ■k -k

** Invoertabel kolkwaterstanden ** (aantal waarden = nz) ■k *

0.50 * k

kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk

** Gegevens m.b.t. riool 1 ** kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk

k k

** Aantal gaatjes k k

5 * *

** Oraloopriool: riool tot aan eerste gat ** Doorsnede omloopriool ** Hydraulische straal omloopriool ** Wandruwheid omloopriool ** Intree- en bochtverlieskoefficient omloopriool ** Uittree- en bochtverlieskoefficient omloopriool ** Lengte omloopriool * *

96.00 , 1.714 , 0.0010 , 0.10 , 2.50 , 60.00 •*r k

** Aantal "printgaatjes" •*: k

3 *

** Selektie van "printgaatjes" ** (aantal waarden = nkgatl) k k

1,3,5 k k

** Doorsnede geperforeerd riool ** Hydraulische straal geperforeerd riool ** Wandruwheid geperforeerd riool k k

96.00 , 1.714 , 0.0010 k k

** Gatdoorsneden ** (aantal waarden = nl) * *

8.00 , 9.00 f 10.00 , 11.00 , 12.00 * *

** Taklengten ** (aantal waarden = nl-1) k k

40.00 , 40.00 , 40.00 , 40.00 k k

** Aantal tabelwaarden voor schuifverlieskoefficient

13 * *

** Relatieve schuifopeningen waarvoor ** verlieskoefficienten "ksis" gerealiseerd worden ** (aantal waarden = nksisl) k k

-.05, 0.0, .05, .15, .25, .35, .45, .55, .65, .75, .85, .95 k k

** Invoertabel schuifverlieskoefficienten ** (aantal waarden = nksisl) * *

2600., 800., 150., 31., 12.5, 5.9, 3.4, 2.05, 1.3, .7, .3, k k

** Aantal tabelwaarden voor rel. schuifopening * *

6 k k

nz (I)

tz (R)

z (R)

nl (I)

al(0) (R) rl(0) (R) kl(0) (R) crinl (R)

cruitl (R) 11 (R)

nkgatl (I)

kgatl (I)

aid) (R) rl(1) (R) kl (1) (R)

agl (R)

dl (R)

nksisl (I)

ddksl (R)

1.0

ksisl (R)

08, 0.0

ddal (I)

waterloopkundig laboratorium j WL 4-7


** Tijdstippen waarop rel. schuifopeningen ** "ddal" gerealiseerd worden (aantal waarden = nddal) * *

0.0 , 20.00 , 60.00 , 100.00 , 140.00 , 500.00 * *

** Invoertabel rel. schuifopeningen (hefprogramma) ** (aantal waarden = nddal) * -k

0.00 , 0.05 , 0.25 , 0.50 , 1.00 , 1.00 * * ** Keuzeparameter i.v.m. zijleiding ** = 0 : korte zijleiding ** = 1 : lange zijleiding * * ■k k

0

** Koefficient ** Koefficient

in afvoerkoefficient alfa in afvoerkoefficient alfa

0.7 , 2.4 * k

** Intreeverlieskoeff. in afvoerkoefficient alfa ** Uittreeverlieskoeff. in afvoerkoefficient alfa

0.00 , 1.00 * k

kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk

** Gegevens m.b.t. riool 2 Alleen indien nriool =2 !!!! kkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkkk

k k

** Aantal gaatjes * *

k k

** Doorsnede omloopriool ** Hydraulische straal omloopriool ** Wandruwheid omloopriool ** Intree- en bochtverlieskoefficient omloopriool ** Uittree- en bochtverlieskoefficient omloopriool ** Lengte omloopriool

k k

** Aantal "printgaatjes”

k k

** Selektie van "printgaatjes" ** (aantal waarden = nkgat2) k k

k k

** Doorsnede geperforeerd riool ** Hydraulische straal geperforeerd riool ** Wandruwheid geperforeerd riool k k

k k

** Gatdoorsneden ** (aantal waarden = n2) k k

k k

** Taklengten ** (aantal waarden = n2-l)

k k

** Aantal tabelwaarden voor schuifverlieskoefficient k k

k k

** Relatieve schuifopeningen waarvoor ** verlieskoefficienten "ksis" gerealiseerd worden ** (aantal waarden = nksis2)

k

k k

tddal (R)

ddal (R)

kleidl (I)

acoefl (R) bcoefl (R)

ksinl (R) ksuitl (R)

k k k

k k

kkk

n2 (I)

a2(0) (R) r2(0) (R) k2(0) (R) crin2 (R)

cruit2 (R) 12 (R)

nkgat2 (I)

kgat2 (I)

a2(1) (R) r2(l) (R) k2(1) (R)

ag2 (R)

d2 (R)

nksis2 (I)

ddks2 (R)

waterloopkundig faboratorium | WL 4-8


** Invoertabel schuifverlieskoefficienten ksis2 (R) ** (aantal waarden = nksis2)

*■ *

** Aantal tabelwaarden voor rel. schuifopening * *

*• *■

Tijdstippen waarop rel. schuifopeningen ** "dda2M gerealiseerd worden (aantal waarden = ndda2)

ndda2 (I)

tdda2 (R)

** Invoertabel rel. schuifopeningen (hefprogramma) ** (aantal waarden = ndda2) ■k -k

•k -k

** Keuzeparameter i.v.m. zijleiding ** = 0 : korte zijleiding ** = 1 : lange zijleiding •k -k

■k -k

•k k

Koefficient in afvoerkoefficient alfa ** Koefficient in afvoerkoefficient alfa

dda2 (R)

kleid2 (I)

acoef2 (R) bcoef2 (R)

•Jr k

** Intreeverlieskoeff. in afvoerkoefficient alfa ** Uittreeverlieskoeff. in afvoerkoefficient alfa

ksin2 (R) ksuit2 (R)

4.2.7 Uitvoer

De uitvoer bestaat uit een vijftal files met de volgende benamingen en inhoud:

• naam.uit Deze file geeft een overzicht van de invoergegevens en daamaast als fiinctie van de tijd bet berekende instroomdebiet en de berekende debieten van de uitstroomopeningen (de laatsten zowel absoluut als relatief in % van het instroomdebiet).

• naam.afv Deze file geeft als fimctie van de tijd de toegepaste afVoercoefficienten voor de verschillende uitstroomopeningen.

• naam.reg Deze file geeft als fimctie van de tijd de toegepaste regaincoefficienten voor de verschillende uitstroomopeningen.

• naam.sth Deze file geeft de verhouding van stijghoogtes aan begin en einde van de verschillende leidingdelen

• naam.ril Deze file bevat plotinformatie voor riool 1.

Wanneer een berekening wordt gemaakt voor een systeem met twee riolen wordt ook de file

• naam.riZ Deze file bevat plotinformatie voor riool 2.

aangemaakt.

waterloopkundig iaboratorium | WL 4-9


4.2.8 Aanbevelingen

Na gebruik van het programma BODVUL zullen als regel vervolgberekeningen nodig zijn om de krachten op het in de kolk liggende schip ten gevolge van het vullen/ledigen te berekenen. Aanbevolen wordt om het programma LOCKFILL (of TROS) zodanig aan te passen dat de uitvoergegevens van BODVUL kunnen worden gebruikt als invoer ten behoeve van berekeningen van de optredende krachten op het schip.

4.2.9 Problemen

De compiler gaf een error i.v.m. verkeerd gebruik van de functie ALOGIO in de routine tNlT.FOR. Dit is veranderd in DLOGIO.

- I 0 waterloopkundig laboratorium | WL 4


4.3 bots


De oorspronkelijke versie van het rekenprogramma BOTS is geschreven in Fortran 77 voor de UNIVAC 1100/80 computer van de DIV-RWS en gereed gekomen in 1983. Later is het programma zodanig aangepast dat het met wat kunst en vliegwerk op een PC gedraaid kan worden. Veel elementen, zoals de oude WL banner en een plotprogramma voor de Sperry, herrinneren nog aan de oorspronkelijke BOTS versie. In 1990 is een haalbaarheidsstudie uitgevoerd naar de mogelijkheden om BOTS om te zetten naar gebruik op de PC [5], De omzetting heeft evenwel nooit plaats gevonden.

BOTS bestaat uit de programma’s: HYDCO, BOTS01, BOTS03, BOTS05, BOTS07, BOTS09 en CONYER. De code en de executables zijn volledig beschikbaar. BOTS09, het oorspronkelijke plotprogramma voor de Sperry, is evenwel niet meer bruikbaar. Het programma HYDCO voor de bepaling van hydrodynamische coefficienten is later toegevoegd en is een altematief voor BOTS01 van het oorspronkelijke programma.

De fiinctie van de verschillende programma’s is:

HYDCO: dit programma berekent hydrodynamische coefficienten met behulp van een lange- golf benadering en strip theorie. Het schip wordt daartoe opgedeeld in zestien ‘plakken’ waama voor alle ‘plakken’ massatraagheids- en dempingscoefficenten worden berekend. Dit is een 2D benadering: er vindt geen stroming om het schip been plaats; wel kan water onder het schip door stromen. De randen van het water liggen oneindig ver weg. BOTS01: doet hetzelfde als HYDCO, maar gebruikt de potentiaalstromingstheorie. BOTS 03: berekent impuls-responsie functies. BOTS05: simuleert de botsing van het schip met een enkele fender in het tijdsdomein. BOTS07: simuleert de botsing van het schip met een twee-fender systeem in het tijdsdomein. BOTS09: leest de resultaten-files en maakt een plotje met gebruikmaking van routines voor de Univac (niet meer mogelijk). CONVER: conversieprogramma: leest files (a80 en a53) en schrijft inhoud naar nieuwe file (al33).

4.3.2 Toepassing

Het rekenprogramma BOTS berekent de krachten en verplaatsingen die optreden bij het aanvaren door een schip van een fender, dukdalf, remmingwerk of aanlegsteiger. De invloed van het water wordt meegenomen door middel van hydrodynamische coefficienten. Het programma is vrij algemeen van opzet. De aanvaring kan plaats vinden tegen een enkele verende fender, tegen een systeem van twee verende fenders of tegen een doorgaande, verend ondersteunde ligger. Het programma kan worden gebruikt ten behoeve van het ontwerp van een nieuw te bouwen fender-systeem.

waterloopkundig laboratorium | WL 4- I I



Het programma BOTS is een tijds-simulatieprogramma: het varende schip wordt in de tijd gevolgd tot na het tijdstip van de botsing. Op het moment van botsen beweegt het schip met een voorgeschreven snelheid; de snelheid kan in langsrichting van het schip zijn en / of in rotatierichting (gieren). Op het schip kunnen exteme krachten worden aangebracht (voortstuwingskracht, weerstandskracht in het water, windkracht, stromingskracht). De hydrodynamische coefficienten worden bepaald als functie van de ffequentie met een tweedimensionale potentiaalberekening of een eendimensionale langegolfberekening. BOTS werkt met impuls-responsiefuncties. Deze functies geven het verband tussen een eenheidsimpuls (bijvoorbeeld van de fender) op het schip en de snelheids- en richtingverandering van het schip. Bij gegeven beginvoorwaarden voor nchting, snelheid en massa van het schip kunnen de snelheidsveranderingen van het schip en daarmee de optredende botskrachten en verplaatsingen van de fender als functie van de tijd berekend worden. Voor een beschouwing over de berekeningsmethode wordt verwezen naar [1], [2] en [3], Alvorens het programma BOTS te gebruiken wordt aanbevolen de beschikbare literatuur goed te bestuderen.

Literatuur

1 Waterloopkundig Laboratorium, G.J.H. Lindijer Rekenmodellen voor het botsen van schepen tegen remmingwerken; theoretische benaderingen voor de invloed van water. Rapport M1374-m/R1401-I, 1981.

2 Waterloopkundig Laboratorium, G.J.H. Lindijer Wiskundige formulering van het rekenprogramma ‘Botsen van schepen tegen remmingwerken- BOTS’ Rapport R1401-II, 1982.

3 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijer. Belasting op remmingwerken en dukdalven door varende schepen. Rapport M1374-V/R1401-III (in drie delen), 1983.

4 Waterloopkundig Laboratorium. Belasting op remmingwerken door varende schepen. Handleiding rekenprogramma BOTS. Rapport C0052,juni 1983.

5 Waterloopkundig Laboratorium, R.W.V. Timmerman en M. Hogeweg. De omzetting van BOTS naar PC. Haalbaarheidsstudie en definitiestudie. Rapport Q1073, februari 1990.


Als invoer voor het programma zijn vereist de eigenschappen van het fendersysteem (stijfheid, demping en eventueel massa), scheepsgegevens (afmetingen, massa, massatraagheids-moment en positie van het massa-centrum, vaarsnelheid, vaarrichting) en de eventueel op het schip werkende exteme krachten.

4.3.5 Werkwijze

Schematisch weergegeven worden de programma’s als volgt gebmikt:

waterloopkundig laboratorium | WL 4-1 2


HYDCO -— -— BOTS05 -— } BOTS03 { }— CONVER - plottcn

BOTSOl -— -—BOTS07-—

Er zijn batchfiles en voorbeeld invoerfiles beschikbaar.


4.3.6.1 HYDCO (invoer)

Hieronder wordt een voorbeeld van de invoerfile gegegeven.

5, 1020, .05, 24, 4, 8, 24, 24, 4, 8, 24, 24, 4, 8, 24, 24, 4, 8, 24, 24, 4, 8, 24, 24, 4, 8, 24, 24, 4, 8, 24, 24, 4, 8, 24, shipl rechte

20 4, 8

4, 8 4, 8 4, 8 4, 8 4, 8 4, 8 4, 8 bak

h, rho, dw, n b_i d_i l_i b_j d_j

met: h = waterdiepte (m) rho = dichtheid (kg/m3) dw = maximale frekwentie stap (1/s) n = aantal stappen (geheel getal) (-) b(index) = breedte sectie (m) d(index) = diepgang sectie (m) l(index) = lengte sectie (m)

index tellen van midden schip tot voorschip 1 tot 8 index tellen van midden schip tot achterschip 11 tot 18

schip in 16 secties

4.3.6.2 HYDCO (uitvoer)

De uitvoer behorend bij bovenstaande invoerfile ziet er als volgt uit:

. 000

. 000,

. 045,

. 090,

. 136,

. 181,

.226,

.271,

.316,

. 362,

. 407,

.452,

.4 97,

. 542,

.588,

. 633,

. 678,

.723,

.769,

. 814,

. 859,

12533760. , 12533760. , 12533760., 12533760., 12533760., 12533760., 12533760. , 12533760., 12533760., 12533760., 12533760. , 12533760., 12533760. , 12533760., 12533760., 12533760., 12533760., 12533760., 12533760., 12533760. ,

4.0000, 3.3798, 2.3069, 1.5087, 1.0163,

.7159,

.5259,

.4004,

.3139,

.2522,

.2067,

.1724,

.1459,

.1250,

.1082,

.0946,

.0834,

.0740,

.0662,

.0595,

.0000,

.0801,

.2186,

.3216,

.3852,

.4240,

.4485,

.4647,

.4759,

.4838,

.4897,

.4941,

.4976,

.5003,

.5024,

.5042,

.5056,

.5068,

. 5079,

.5087,

17045910000., 17045910000., 17045910000., 17045910000., 17045910000., 17045910000., 17045910000., 17045910000., 17045910000., 17045910000., 17045910000., 17045910000., 17045910000., 17045910000., 17045910000., 17045910000., 17045910000., 17045910000., 17045910000., 17045910000.,

4.0000, 3.3798, 2.3069, 1.5087, 1.0163,

.7159,

.5259,

.4004,

.3139,

.2522,

.2067,

.1724,

. 1459,

.1250,

.1082,

. 0946,

.0834,

.0740,

.0662,

.0595,

. 0000

. 0801

.2186

. 3216

. 3852

. 4240

. 4485

. 4647

. 4759

. 4838

. 4 897

. 4 941

. 4976

.5003

.5024

. 5042

.5056

.5068

.507 9

.5087

waterloopkundig laboratorium | WL 4- I 3


Niet duidelijk is welke gegevens en hydrodynamische coefficienten in deze uitvoerfile worden geprescntcerd Dit dient nader te worden uitgezocht.

4.3.6.3 BOTS01, BOTS03, BOTS05, BOTS09 (invoer; uitvoer)

Wanneer de executables worden gedraaid, wordt om filenamen gevraagd.

Dit gaat als volgt:

BOTSOl opstarten BOTSOl unitnrs. 95 testll.dat (input-file)

12 irp01.txt 96 botsOl.vax (output-file) 7 hydco**

(** = operation number, staat in le record input-file, bijv. 01) Na het runnen staat de verbruikte tijd in botsl.log

BOTS03 opstarten BOTS03 unitnrs. 95 testl3.dat (input-file)

12 irp03.txt 96 bots03.vax (output-file) 8 imprs** 7 hydco** 8 imprs**

Na het runnen staat de verbruikte tijd in bots3.log


12 irp05.txt 96 botsOS.vax (output-file) 9 reslf** 8 imprs** 9 reslf**



12 irp07.txt 96 bots07.vax (output-file) 9 res2f** 8 imprs** 9 res2f**


Niet duidelijk is welke gegevens in de verschillende in- en uitvoerfiles worden gevraagd c.q.

gepresenteerd. Waarschijnlijk biedt de oude handleiding [4] uitkomst.

4.3.7 Aanbevelingen

Het programma BOTS kan nog steeds worden gebruikt, zij het dat de gebruiker goed bekend

moet zijn met de achtergronden van het programma en zij het dat de voor de PC aangepaste

BOTS-versie niet eenvoudig te gebruiken is. De fimctie van het programma CONVER is niet

geheel duidelijk; mogelijk dient dit programma als voorbereiding op het plotten van resultaten.

Plotten van resultaten kan worden gerealiseerd door de uitvoerfiles van BOTS05 of BOTS07

te editen en het gewenste deel te plotten met behulp van TEKAL, Delft-GPP of Excel.

Aanbevolen wordt om de gehele rekenprocedure te stroomlijnen en eenvoudiger te maken.

Nagegaan moet worden welke gegevens nodig zijn in de invoerfiles en welke resultaten door

middel van de uitvoerfiles worden gepresenteerd.

Waterloopkundig laboratorium | WL 4- I 4


4.3.8 Problemen

Run problemen zijn opgelost door aan de programma’s BOTSOl t/m BOTS07 “open- statements’ toe te voegen in code.



4.4 botswand


BOTSWAND bestaat uit de programma’s. BOTSLG, BOTSLG3, BOTSWA2, BOTSWA3, BOTSWA5. De code en de executables zijn beschikbaar.

4.4.2 Achtergronden

De programma's onder BOTSWAND zijn ontwikkeld als aanvulling op bet programma BOTS. De programma’s zijn in feite nog in bet experimentele stadium. Verondersteld wordt dat bet schip parallel aan een afmeerkonstruktie ligt en een horizontale beweging dwars op de langsas van bet schip maakt. Er wordt gebruik gemaakt van 1-dimensionale vergelijkingen. Het programma BOTSLG rekent de botskracht direct in bet tijdsdomein uit zonder gebruik te maken van impuls-responsiefimcties. In plaats daarvan wordt gebruik gemaakt van lange-golf vergelijkingen. Het programma BOTSLG3 gaat een stapje verder en neemt lokale vertragingsverliezen en wrijvingsverliezen ten gevolge van de omstroming rond de onderzijde van het schip mee. Bij de programma’s BOTSWA2, BOTSWA3 en BOTSWA5 wordt verondersteld dat het schip parallel aan een gesloten wand ligt (gesloten afmeerkonstruktie). De invloed van deze wand op de hydrodynamische coefficienten wordt meegenomen, bijvoorbeeld een opstuwingseffect (vertikaal bewegen van het water tussen schip en wand) bij bewegen van het schip naar de wand.

4.4.3 Werkwijze

Er zijn batchfiles beschikbaar.


Hieronder worden ter illustratie enkele invoeren uitvoerfiles getoond van de verschillende programma’s.

4.4.4.1 BOTSLG (invoer)

file: botslg.in 04.10.1991 1

22.80 12850000. 3.90 2000000. 650000. 0.40

5.00 1000.00 0.00 0.10 7.50 0.00 0.00 0.00

-1.35 0.00 0.00 0.00

15.00 0.00 0.00 70.94 30.81

Invoer van botslg, voor 3 hor. rekenen in tijddoraein, voorb.

153.00 0.

bew.richtingen, lange van M1374, biz. 105

golf theorie zonder wand,

Verklaring ' datum:',A20,1 berekening: ',A10///)

1,E10.4/ 1,E10.4/

* '0 1-10 E10.4 breedte schip: * ' 11-20 E10.4 massa schip:



21-30 E10.4 31-40 E10.4 41-50 E10.4

0 1-10 E10.4 11-20 E10.4 21-30 E10.4

0 1-10 E10.4 11-20 E10.4

0 1-10 E10.4 11-20 E10.4 21-30 E10.4

0 1-10 E10.4 11-20 E10.4 21-30 E10.4

0 1-10 E10.4 11-20 E10.4

0 1-10 E10.4 11-20 E10.4

0 1-10 E10.4 11-20 E10.4 21-30 E10.4

0 1-10 E10.4 11-20 E10.4

diepgang schip: lengte schip: fnpgpvnsfgHo watormacaa achrikl'ichLiny.

veerstijfheld remmingwerk: demping remmingwerk: wrijvingscoefficient:

waterdiepte: dlchtheid water:

begintijd: tijdstap: eindtijd:

externe kracht in xl-richting: externe kracht in x2-richting: extern moment in x6-richting:

langssnelheid op t=t0: versnelling op t=t0:

dwarssnelheid op t=t0: versnelling op t=t0:

hoek schip op begintijdstip: hoeksnelheid op begintijdstip: hoekversnelling op begintijdstip:

x-coordinaat zwaartepunt: y-coordinaat zwaartepunt:

,E10.4/ ,El 0.4/ tE10.4)

, El 0.4/ , El0.4/ ,E10.4)

,E10.4/ ,E10.4)

,E10.4/ ,E10.4/ ,E10.4)

,E10.4/ ,E10.4/ ,£10.4)

,£10.4/ ,E10.4)

,E10.4/ ,E10.4)

,E10.4/ ,E10.4/ ,E10.4)

, El 0.4/ , El 0.4 )

4AA.2 BOTSLG (uitvoer)

uitvoerfiles: botslg.out en botslg.tmp

4AA.3 BOTSLG3 (invoer)

file: invoer (vaste naam) 04.10.1991 12850000.

5.00 9.81 0.00 0.00 .70

153. 0.

1000. 1.05

10.00 50.00

1 3.90 1.00 0.00 0.50 0.00 1.00

22.80 2000000.

2 1.00

Invoer botslg3 (zonder wand)

Verklanng * '0 datum:1,A20,' berekening:',A10///)

90 FORMAT ('OKOL FMT === RECORD 1 ==='/ * '0 1-10 E10.4 massa schip: ',E10.4/ * ' 11-20 E10.4 lengte schip: ',E10.4/ * 1 21-30 E10.4 diepgang schip: ',E10.4/ * 1 31-40 E10.4 breedte schip: ',E10.4)

100 FORMAT ('OKOL FMT === RECORD 2 ==='/ * '0 1-10 E10.4 waterdiepte: ',E10.4/ * ' 11-20 E10.4 dummy ' / * ' 21-30 E10.4 x fender: ',E10.4/ * ' 31-40 E10.4 veerstijfheid: ',E10.4/ * ' 41-50 E10.4 demping: ’,E10.4)

110 FORMAT ('OKOL FMT === RECORD 3 ===' / * '0 1-10 E10.4 gravitatie: ',E10.4/ * ' 11-20 E10.4 dichtheid water: ',E10.4/ * ' 21-30 E10.4 externe kracht: ',E10.4)

120 FORMAT ('OKOL FMT === RECORD 4 ===' / * '0 1-10 E10.4 begintijd: ',E10.4/ * ’ 11-20 E10.4 tijdstap: ',E10.4/ * ' 21-30 E10.4 eindtijd: ',E10.4/ * ' 31-40 110 printen om ... stappen ’,110)

130 FORMAT ('OKOL FMT === RECORD 5 ===' /



* '0 1-10 E10.4 dummy ' / * ' 11-20 E10.4 positie schip op t=t0: ',E10.4/ * ' 21-30 E1Q.4 .snelhpid ■sohip op t-tOi ,,E10.'i/ * ' 31-40 E10.4 watersnelheid onder schip op t=t0: ',E10.4)

14 0 FORMAT ( ' OKOL FMT === RECORD 6 ===' / * '0 1-10 E10.4 contractiecoefficlent: ',E10.4/ * ' 11-20 E10.4 Chezy-waarde bodem: ',E10.4/ * ' 21-30 E10.4 weerstandscoeff cksi: ',E10.4)

4.4.4.4 BOTSLG3 (uitvoer)

file: uitvoer (vaste naam) .1050E+01 .9898E+01-.8156E-01 .9025E+00 .OOOOE+OO .1117E+01 .9634E-01

Niet duidelijk is welke resultaten hier worden uitgevoerd.

4.4.4.5 BOTSWA2 (invoer)

file: invoer (vaste naam) 04.10.1991

12850000. 5.00 9.81

0. 0. . 7

153.00 0.

1000.00 .2

2.50 50.

1 3.90 1.00 0.00

10.00 -0.25

.5

22.80 2000000.

1.00

Invoer botswa2

Verklanng * '0 datum:',A20

90 FORMAT ( ' * '0 1-10 El 0.4 * ' 11-20 E10.4 * ' 21-30 El0.4 * ' 31-40 El0.4

100 FORMAT ( 1

* '0 1-10 E10.4 * ' 11-20 E10.4 * ' 21-30 E10.4 * ' 31-40 E10.4

110 FORMAT (' * '0 1-10 E10.4 * ' 11-20 El0.4 * 1 21-30 El0.4

120 FORMAT ( ' * '0 1-10 E10.4 * ' 11-20 El0.4 * ' 21-30 E10.4

130 FORMAT ( 1

* '0 1-10 El0.4 * ' 11-20 E10.4 * ' 21-30 E10.4 * ' 31-40 E10.4

14 0 FORMAT { ' * '0 1-10 E10.4 * ' 11-20 E10.4 * ' 21-30 E10.4

berekening:1,A10///) OKOL FMT === RECORD 1 ==='/ massa schip: lengte schip: diepgang schip: breedte schip: OKOL FMT === RECORD waterdiepte: x wand: x fender: veerstij fheid: OKOL FMT === RECORD gravitatie: dichtheid water: externe kracht: OKOL FMT === RECORD begintijd: tijdstap: eindtijd: OKOL FMT === RECORD epsilon op t=t0: positie schip op t=t0: snelheid schip op t=t0: watersnelheid onder schip op OKOL FMT === RECORD 6 ‘ contractiecoefficient: Chezy-waarde bodem: weerstandscoeff cksi:

2 ==='/

5 ==='/

t=t0:

,E10.4/ ,E10.4/ ,E10.4/ ,E10.4)

,E10.4/ ,El 0.4/ ,E10.4/ , El 0.4 )

, E10.4/ ,E10.4/ ,E10.4)

,E10.4/ ,El 0.4/ ,El 0.4)

,El 0.4/ , El 0.4/ , El0.4/ ,E10.4)

,El 0.4/ , El 0.4/ ,E10.4)

4A.4.6 BOTSWA2 (uitvoer)

Uitvoerfiles: uitvoer (vaste naam) en botswa2.tmp (vaste naam)

- I 8 waterloopkundig laboratorium | WL 4


4 4.4.7 BOTSWA3 (invoer)

file: botswa3.in 04.10.1991 1

12850000. 153.00 3.90 5.00 0. 1.00 9.81 1000.00 0.00

0. .2 10.00 0. 2.50 -0.25 .7 50. .5

Invoer botswa3

22.80 2000000.

1.00

Verklaring 80

90

100

110

120

130

140

FORMAT

' '0 datum FORMAT

' '0 1-10 ' ' 11-20 ' ' 21-30 ' ' 31-40 FORMAT

' '0 1-10 ' ' 11-20 ' ' 21-30 ' ' 31-40 FORMAT

' '0 1-10 ' ' 11-20 ' 1 21-30 FORMAT

( '0 1-10 ' ' 11-20 " 1 21-30 FORMAT

* '0 1-10 ’ 11-20

' ’ 21-30 ' ’ 31-40 FORMAT

' ’0 1-10 '

1 11-20

' 1 21-30

(

: ’,A2

(

E10.4 E10.4 E10.4 E10.4

( E10.4 E10.4 E10.4 E10.4

( E10.4 E10.4 E10.4

( E10.4 E10.4 E10.4

( E10.4 E10.4 E10.4 E10.4

( E10.4 E10.4 E10.4

0, '

*** EOTSWA ***'/ *** V.3 ***•/

berekening:',A10///) OKOL FMT === RECORD 1 ==='/ massa schip: lengte schip: diepgang schip: breedte schip: OKOL FMT === RECORD 2 ==='/ waterdiepte: x wa nd: x fender: veerstij fheld: OKOL FMT === RECORD 3 ==='/ gravitatie: dichtheid water: externe kracht:

OKOL FMT === RECORD 4 ==='/ begintijd: tijdstap: eindtij d: OKOL FMT === RECORD 5 ==='/ epsilon op t=tO: positie schip op t=t0: snelheid schip op t=t0: watersnelheid onder schip op t=t0: OKOL FMT === RECORD 6 ==='/ contractiecoefficient: Chezy-waarde bodem: weerstandscoeff cksi:

,E10.4/ ,El 0.4/ ,El 0.4/ ,El 0.4)

,E10.4/ ,E10.4/ ,El 0.4/ ,El 0.4)

,E10.4/ ,El 0.4/ ,E10.4)

,E10.4/ ,E10.4/ ,El 0.4}

,E10.4/ , El 0.4/ , El 0.4/ ,E10.4)

,E10.4/ ,E10.4/ ,E10.4)

4.4.4.8 BOTSWA3 (uitvoer)

Uitvoerfiles: botswa3.ui en botswa3.tmp (vaste naam).

4.4.4.9 BOTSWA5 (invoer)

Invoerfiles: botswa3.inv (vaste naam); dit is de invoerfile van BOTSWA3 botswa3.uit (vaste naam); dit is de uitvoerfile van BOTSWA3

4.4.4.10 BOTSWA5 (uitvoer)

Uitvoerfiles: botswaS.uit en botswaS.tmp (vaste naam).

4.4.5 Aanbevelingen

De programma’s onder BOTSWAND zijn experimentele programma’s. Ze zijn niet gevalideerd en bet is niet duidelijk hoe betrouwbaar ze zijn. Mogelijk kunnen ze dienen als basis voor verdere ontwikkelingen. Dan moet ook goed uitgezocht worden wat er in de invoerfiles



staat en welke resultaten gepresenteerd worden in de uitvoerfiles. Aanbevolen wordt om geen gebruik te maken van dezo programma’s in bet advieswerk.

4.4.6 Problemen

Om potentiele problemen voor te zijn, zijn enkele veranderingen doorgevoerd in de toegeleverde code.

4.4.6.1 BOTSLG

Statement: OPEN (1, FILE-PRN:') vervangen door OPEN (1, FILE-botslg.tmp')

4.4.6.2 BOTSWA2 Statement: OPEN (1, FILE-PRN:') vervangen door

OPEN (1, FILE-botswa2 .tmp')

4.4.6.3 BOTSWA3

Functie KSI was in de subroutine OVERIGEGROOTHEDEN niet als REAL*8 gedefinieerd. Statement: OPEN (1, FILE-PRN:') vervangen door

OPEN (1, FILE-tmp') in hoofdprogramma BOTSWA.

Er is geen zekerheid omtrent de versie van de code, omdat de namen van de in- en uitvoerfiles als CHARATER* 10 waren gedefinieerd. Het effect hiervan is dat de filenamen zijn: 'botswaS.in' en 'botswaS.ui'. Dit i.p.v. 'botswa3.inv' en 'botswa3.uit' zoals in de toegeleverde voorbeelden.

4.4.6.4 BOTSWA5 Statement: OPEN (1, FILE-PRN:') vervangen door

OPEN (1, FILE='botswa5 .tmp')



4.5 lockair


LOCKAIR bestaat uit de volgende vier programma’s: NUI, NUU, NUR en NURS. De code en de executables van alle vier programma’s zijn beschikbaar.

4.5.2 Toepassing

Schutsluizen die zich op de scheiding van zout en zoet water bevinden zijn oorzaak van een veelal ongewenste zoutbelasting op bet zoete binnenwater. Een reductie van de zoutlast kan worden verkregen wanneer een luchtbellenscherm wordt toegepast aan een of beide zijden van de sluis. Het programma LOCKAIR is ontwikkeld als hulpmiddel bij de beoordeling van bet effect van een luchtbellenscherm voor de schutsluis in de afsluitdijk te Den Oever. De vier verschillende programma’s onder LOCKAIR betreffen verschillende operationele stadia. De programma’s kunnen niet zonder meer worden toegepast op andere sluizen. Een grondige bestudering van de achtergronden van LOCKAIR [1] wordt aangeraden alvorens het programma te gebruiken.

De heading van de programmacode (hieronder opgenomen) geeft een indruk van het doel en de ftmctionaliteit van de programma’s onder LOCKAIR.

PROGRAM NUI

C Chloride-belasting van de binnenvoorhaven C - Nivelleren en uitwisselen door binnenhoofd van een schutsluis C - Nivelleren en uitwisselen zonder en met menging C - Uitwisselen zonder en met luchtbellenscherm

PROGRAM NUU

C Chloride-belasting van de schutkolk C - Nivelleren en uitwisselen door buitenhoofd van een schutsluis C - Nivelleren en uitwisselen zonder en met menging C - Uitwisselen zonder en met luchtbellenscherm

PROGRAM NUR

C Nivelleren en uitwisselen van de schutkolk C - Nivelleren en uitwisselen C afwisselend door buitenhoofd en binnenhoofd C - Vullen en Uitwisselen C zonder en met menging en C zonder en met luchtbellenscherm

PROGRAM NURS

C Nivelleren en uitwisselen van de schutkolk C - Nivelleren en uitwisselen C afwisselend door buitenhoofd en binnenhoofd C - Nivelleren en uitwisselen C zonder en met menging en C instelbaar luchtbellenscherm


Bij scheepsschuttingen op de grens van zout en zoet water dringt zout zeewater door op het zoete binnenwater. Het is zaak deze veelal ongewenste zoutindringing zoveel mogelijk tegen te

waterloopkundig laboratorium | WL 4-2 I


gaan. Altematieven zijn o.a.: minimaliseer het aantal schuttingen, maak gebruik van deel- kolken, of sluit zo snel mogelijk na het passeren van een schip de deuren van de sluis. Ook kunnen verticaal beweegbare ‘zoutdrempels’ worden toegepast. Het aanbrengen van een luchtbellenscherm is een ander altematief. Het luchtbellenscherm wordt opgewekt door middel van inblazing van lucht via een geperforeerde buis op de bodem van de watergang. De opstijgende bellen veroorzaken een verticale stroming; hierdoor wordt het uitwisselen van zout en zoet water na het openen van de sluisdeuren gedeeltelijk voorkomen. Alle bovengenoemde altematieven hebben betrekking op het uitwisselingsproces (van zout en zoet water) dat na het openen van de sluisdeuren op gang komt. Tijdens het vullen van de kolk zijn deze altematieven met werkzaam en zijn andere voorzieningen nodig om het bimren- dringen van zout te beperken. Zie ook [5] en [6], De achtergronden van het programma LOCKAIR worden in [1] beschreven.

Literatuur

1 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijburcht. Luchtbellenscherm schutsluis Den Oever. Rapport Q1784, maart 1994.

2 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijburcht. Beperking zoutindringing van de schutsluis te Spaamdam. Rapport Q1490, September 1992.

3 A. Vrijburcht Forces on ships in a navigation lock induced by stratified flows. Dissertatie, Technische Universiteit Delft, 1991.

4 G. Abraham, P. van der Burgh en P. de Vos. Pneumatic barriers to reduce salt intrusion through locks. Rijkswaterstaat Communications 1973, nr 17.

5 J. Kerstma, P.A. Kolkman, H.J. Regeling, W.A. Venis. Water quality control at ship locks. Uitgeverij Balkema, 1994.

6 P.A. Kolkman. Methods employed to limit saltwater-freshwater exchange in locks. Delft Hydraulics Communications no 364, august 1986.

4.5.4 Aanbevelingen

Aanbevolen wordt om het programma LOCKAIR niet zonder meer te gebmiken, omdat het primair geschreven is voor de schutsluis te Den Oever. Er zijn voorbeeld invoerbestanden beschikbaar, maar er is geen beschrijving van de gebruikte variabelen. De preciese werkwijze dient nader te worden uitgezocht. Niet duidelijk is welke rekenresultaten in de uitvoerfile worden gepresenteerd.



4.6 lockdens


Het programma LOCKDENS kent negen verschillende versies. De code van alle versies is beschikbaar. De versies zijn: LDf, LDh, LD5d, LD5e, LD5f, LD7f, LD7g, LD8d, LD8f.

4.6.2 Toepassing

In geval er een dichtheidsverschil aanwezig is tussen het water in de sluiskolk en het buitenwater, ontstaan er bij vullen van de sluis en tijdens het openen van de deuren extra krachten op het schip. Bij het vullen ontstaat een interne golf in de kolk en tijdens en na het openen van de deuren ontstaat er een uitwisselingsstroming tussen kolk en voorhaven. Het programma LOCKDENS is ontwikkeld om de extra krachten op het schip in de kolk ten gevolge van dichtheidsverschillen te berekenen.

De heading van de programmacode (hieronder opgenomen) geeft een indruk van het doel en de functionaliteit van de verschillende versies van het programma.

PROGRAM LDf

C - LOCKDENS C - Berekenen van langskrachten tgv. dichtheidsverschillen C tijdens vullen kolk C - Versie 1.00 C - Waterloopkundig Laboratorium Delft C - Gebaseerd op berekeningen van Q176-II

PROGRAM LDh

C - LOCKDENS C - Berekenen van langskrachten tgv. dichtheidsverschillen C tijdens vullen kolk voor alle situaties C - Versie 1.05 C - Aanpassing met 1.00 LDF is C - .65 ipv. .75 voor overgang drsn. I/II en IV/V C - berekenen van impuls met coeff. pi C - Waterloopkundig Laboratorium Delft C - Gebaseerd op berekeningen van Q176-II

PROGRAM LD5d

C C C C C C C

- Versie 2.00 / 14 feb. 1990 / projectnr. Q176 - Berekening interne golfhoogten en waterstanden tijdens uitwisseling met klein schip

- Waterloopkundig Laboratorium Delft - Zoete kolk / zoute voorhaven, incl. reflectie gesloten deur,

zonder menging, constante int. golfsnelh. - Invloed voorhaven ontbreekt!

PROGRAM LD5e

C Berekeningen van gereflecteerde laagdikten en waterstanden C tgv. dichtheidsverschillen als funktie van x C Zoete Sluis / zout kanaal met zelfde dwarsdrsn. zonder schip

PROGRAM LD5f

C Berekeningen van gereflecteerde laagdikten en waterstanden C tgv. dichtheidsverschillen als funktie van x C Zoete Sluis / zout kanaal met zelfde dwarsdrsn. zonder schip



PROGRAM LOCKDENS7f

C - Versie 4.01 / 5 maart 1990 / projectnr. Q176 C - Berekening interne golfhoogten, waterstanden en langskracht C tijdens uitwisseling met groot schip C - Waterloopkundig Laboratorium Delft C - Zoete kolk / zoute voorhaven, incl. reflectie gesloten deur, C zonder menging, constante int. golfsnelh., met impuls C - Verschil met 4.00 is betere berek. plaats front in 3 delen C en invoering pi impuls coeff.

PROGRAM LOCKDENS7g

C C

C C

C

C

- Versie 4.02 / 5 maart 1990 / projectnr. Q176 - Berekening interne golfhoogten, waterstanden en langskracht tijdens uitwisseling met groot schip

- Waterloopkundig Laboratorium Delft - Zoete kolk / zoute voorhaven, incl. reflectie gesloten deur,

zonder menging, constante int. golfsnelh., met impuls - Gelijk aan ld7f, maar nu met alleen langskrachtuitvoer

PROGRAM LOCKDENSBd

C C C C C c c

- Versie 3.01 / 6 maart 1990 / projectnr. Q176 - Waterloopkundig Laboratorium Delft - Berekening interne golfhoogten, waterstanden en langskracht

tijdens uitwisseling met groot schip - Zoute kolk / zoete voorhaven, incl. reflectie gesloten deur,

zonder menging, constante int. golfsnelh., met impuls - Verschil met 3.00 is de invoer van pi = coeff. impuls

PROGRAM LOCKDENSBf

C c c c c c c

- Versie 3.01 / 6 maart 1990 / projectnr. Q176 - Waterloopkundig Laboratorium Delft - Berekening interne golfhoogten, waterstanden en langskracht

tijdens uitwisseling met groot schip - Zoute kolk / zoete voorhaven, incl. reflectie gesloten deur,

zonder menging, constante int. golfsnelh., met impuls - Verschil met 3.00 is de invoer van pi = coeff. impuls

NB: de heading van LOCKDENSBf is identiek aan die van LOCKDENSBd, maar de executables zijn niet identiek. Het verschil tussen beide versies is niet duidelijk.


Bij het ontwerpen van een vul-/ledigmgssysteem van een schutsluis moet rekening worden gehouden met extra krachten op het schip in de kolk, wanneer er een dichtheidsverschil aanwezig is tussen het water in de kolk en het buitenwater. Tijdens het vullen ontwikkelt zich een lange interne golf in de kolk. Deze golf passeert het schip en genereert daarbij een langskracht, die gericht is naar de zijde met de grootste dichtheid. Tijdens het openen van de deuren worden interne golven opgewekt met een relatief steil front; de menging van zout en zoet water is daarbij beperkt. Het schip blokkeert gedeeltelijk het uitwisselingsproces; daardoor ontstaan langdurig dichtheidsverschillen over lengte en breedte van het schip. Als gevolg hiervan werken er aanzienlijke langs- en dwarskrachten op het schip; deze kunnen groter zijn dan de maximale kracht tijdens het vullen van de kolk. Het programma LOCKDENS is gebaseerd op rapport Q176-11 [3], Voor achtergronden wordt naar dit rapport verwezen.

Literatuur

1 Waterloopkundig Laboratorium, P. van Groen. Invloed dichtheidsverschillen op belastingen van deur en schip tijdens en na trekken roldeur. Rapport Ml907/Q191, febniari 1986.

2 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijburcht.



Het vulproces van een schutsluis met een langsvulsysteem. Invloed translatiegolven, vulstraaleffecten en dichtheidsverschillen op de langskrachten. Schaalmodelonderzoek. Rapport Q176-1, augustus 1988.

3 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijburcht. Het vulproces van een schutsluis met een langsvulsysteem. Invloed translatiegolven, vulstraaleffecten en dichtheidsverschillen op de langskrachten. Berekeningen. Rapport Q176-II, augustus 1988.

4 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijburcht. Verloop grensvlak en waterspiegel boven uitwisselingsstroom. Berekeningen met het rekenmodel TWOLAY en schematische berekeningen. Rapporten Q176-IV en Q176-V, 1988.

5 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijburcht. Het vul- en uitwisselingsproces van een schutsluis. Invloed dichtheidsverschillen op de krachten op schepen. Prototype metingen. Rapport Q176-lII,januari 1989.

4.6.4 Aanbevelingen

De bestaande executables vragen om een inputfile. Er zijn voorbeeld inputfiles beschikbaar, maar deze worden niet door de executables geaccepteeerd. De procedure moet daarom nog een keer goed worden uitgezocht. Mogelijk dient voor iedere meuwe berekening de .for file te worden aangepast, waama een nieuwe executable kan worden aangemaakt. Uitgezocht moet ook worden welke gegevens nodig zijn in de inputfile en welke rekenresultaten in de outputfile worden gepresenteerd.



4.7 lorkdim


De code en de executables van het programma LOCKDIM zijn beschikbaar.

4.7.2 Toepassing

Het programma LOCKDIM kan worden gebruikt om een eerste ontwerp te maken van het vul-/ledigingssysteem van een schutsluis. De berekeningen zijn globaal van karakter.


Het programma LOCKDIM is ontwikkeld om snel een eerste, globaal ontwerp te kunnen maken van het vul- en ledigingssysteem van een schutsluis. LOCKDIM maakt een ruwe berekening van de langskrachten op het schip. Het vullen of ledigen geschiedt via openingen in de deuren of via omloopriolen in de sluishoofden. In het laatste geval wordt geen straalkracht op het schip berekend. Met LOCKDIM wordt de hoogteafineting van de rechthoekige vul-/ledigopeningen in de sluisdeuren of in de omloopriolen (breedte van de openingen opgeven!) bepaald en de hefsnelheid van de regelschuiven berekend (de hefsnelheid wordt constant verondersteld; hneair hefprogramma). Uitgangspunt is dat de langskracht op het schip in de kolk een zeker maximum niet mag overschrijden. De maximaal toelaatbare langskracht dient te worden opgegeven als een promillage van de waterverplaatsing van het schip.

Er zijn verschillende opties:

0 vullen via deuropeningen 1 vullen via omloopriolen 2 ledigen via deuropeningen 3 ledigen via omloopriolen

In [1] wordt uitgebreid ingegaan op de onderliggende theorie en worden rekenvoorbeelden gepresenteerd. In het betreffende rapport wordt ook een overzicht van sluizen en vulsystemen gegeven. Lezing van het rapport wordt aanbevolen alvorens het programma LOCKDIM te gebruiken. In [4] worden ontwerpgrafieken voor schutsluizen gepresenteerd.

Literatuur

1 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijburcht. Hydraulisch voorontwerp van deurvul- en ledigingsopeningen. Rapport Q815. September 1992.

2 Waterloopkundig Laboratorium, M. J. van der Marel. Het vul- en ledigingsproces van een schutsluis bij gebruik van deuropeningen. Standaardisatie van de breedte voor rechthoekige vul- en ledigingsopeningen. Rapport Q255-VI, januari 1990.

3 Waterloopkundig Laboratorium, M. Hogeweg. Tijdwinst in het vulproces door variabele hefsnelheid.



Rapport Q1180, augustus 1990.

4 Walciluupkuiidig Laboratorium, K.J. de Jong. Ontwerpgrafieken voor schutsluizen. Rapport Q815, november 1990.

4.7.4 Werkwijze

Er is een batchfile Id.bat aanwezig waarmee het programma kan worden gedraaid. De voorbeeldinvoerfile moet daartoe eerst worden ge-edit. Hieronder wordt de invoerfde voorbl.in getoond alsmede de bijbehorende uitvoerfile voorbl.uit. Voor een meer uitgebreide beschrijving van gebruikte symbolen wordt verwezen naar Appendix A in [1],

4.7.5 Invoer

De invoer wordt verzorgd met behulp van een invoerfile (voorbl.in) die de volgende informatie bevat:

voorbl SCHUTSLUIS met deurvulling 0 0=deurvulling,l=rioolvulling,2=deurlediging,3=rioollediging 280.00 24.00 -6.70 1.50 -2.50 Ik, bk, zk, hi, h2

.65 15.60 .25 1.35 mu, bh, d2, d3, hwoel 153.00 22.80 3.30 5.00 .90 Is, bs, ds, xb, cb

.80 -.80 Fpos, Fneg

met: Ik, bk, zk, hk hi, h2 mu bh d2 d3

hwoel Is, bs, ds xb, cb

Fpos, Fneg

lengte kolk, breedte kolk, vloerpeilmaat kolk, kolkwaterstand boven- en benedenwaterstand afvoercoefficient van vul-/ledigopeningen totale breedte vul-/ledigopeningen coefficient straaloppervlak in relatie tot waterdiepte in kolk coefficient die verhouding geeft van heftijd schuiven en tijd nodig

om max. debiet te bereiken lokale waterstand ? bij berekening type 1 (rioolvul met woelkelder) lengte, breedte en diepgang schip afstand schip tot deur, blokcoefficient (= volumetrische afwijking

scheepsvorm van een rechthoekig blok met maten Is, bs en ds) max. en min. toel. langskrachten (V. van waterverplaatsing van schip)

4.7.6 Uitvoer

De bijbehorende uitvoerfile voorbl.uit ziet er als volgt uit:

LOCKDIM, vullen via deuropeningen voorbl Ik hi mu Is xb d2 dkms

280.00 m 1.50 m

. 65 153.00 m

5.00 m .25

6.42 m

(NAP) bk h2 bh bs FIs d3 Asts

24.00 m -2.50 m (NAP) 15.60 m 22.80 m

.80 o/oo 1.35

24.57 m2

SCHUTSLUIS met deurvulling zk = -6.70 m (NAP) dh = 4.00m

ds F2s

3.30 m -.80 o/oo

vh = .0016 m/s tm =496.51 s th = 670.29 s Ast = 25.38 m2 FI = .58 o/oo

(vhl dkm hh tev F2

.0022 m/s 6.42 m 1.08 m

886.83 s -.77 o/oo

vh2 Qm Ah

.0016 m/s) 48.12 m3/s 16.92 m2

met: dh = verval = hi - h2 dk, dkms, dkm = waterdiepte in kolk ( Asts, Ast = ??, ??

= hk zk) ,

waterloopkundig faboratorium | WL 4-27


vh, vhl, vh2 tm, th, tev

hh All FIs, FI F2s, F2

hefsnelheid schuiven, ??, ?? tijdstip van bereiken max. debiet, tijdstip van bereiken max.

hefliooyLe scliuiven, tijdstip waarbij geli^k waterniveau wordt bereikt

hoogte rechthoekige vul-/ledigopening bh * hh = maximaal oppervlak openingen opgcgoven max. en berekende max. langskracht opgegeven min. en berekende min. langskracht

4.7.7 Aanbevelingen

Enkele notaties zijn niet geheel duidelijk; dit dient uitgezocht te worden.



4.8 lockfill

4.8.1 Beschibaarheid

Het PC programma LOCKFILL is gemaakt om in het voorontwerpstadium van een schutsluis op relatief snelle wijze te kunnen beoordelen of een ontworpen vul- en ledigingssysteem geschikt is. Het programma kan worden beschouwd als de opvolger van TROS. LOCKFILL is bestemd voor schutsluizen die gevuld en geledigd worden via de hoofden van de sluis. Van de oude versie 2.01 uit 1989 bestaat een handleiding [1], Deze versie is gemaakt in opdracht van RWS in het kader van BSW-CW (Bouwspeurwerk, Constructies en Water) en getest aan de hand van schaalmodelproeven [2], In opdracht van de Bouwdienst van RWS is een nieuwe versie 3.02 (juli 1994) ontwikkeld; deze is in 1994 toegeleverd aan de Bouwdienst. De Bouwdienst is de eigenaar van deze versie, maar WL heeft het gebruiksrecht. Het hiema volgende heeft betrekking op de nieuwe versie 3.02. Er bestaat een goede handleiding [3] van versie 3.02. In [4] wordt het testen en de verificatie van LOCKFILL, versie 3.02, beschreven.

LOCKFILL 3.02 is de hoofdversie. Daamaast bestaan er afgeleide versies van latere datum, die enigszins zijn aangepast in verband met de geometrie van de beschouwde schutsluis. Zo bestaat er een versie LOCKFTWE die is gemaakt voor de schutsluizen in het Twenthe kanaal [6], Deze sluizen met groot verval (tussen 5 en 10 m) hebben als bijzonderheid dat de hefdeuren worden gebruikt voor vullen en ledigen van de kolk. In het bovenhoofd van deze sluizen bevindt zich een woelkamer. In LOCKFTWE is het vullen via de woelkelder ingebouwd. Met behulp van metingen in de sluis Eefde is het ingebouwde vulsysteem gecontroleerd. De versie LOCKFYM is aangepast aan de situatie in de Zuidersluis en de Kleine Sluis te Umuiden [7]. De versie LOCKOPT bevat verschillende opties voor vul- en ledigingssystemen, zoals breekbalken achter de vul-/ledigopening, omloopriolen in de kolkhoofden, verticale deurspleet bij roldeur, puntdeur of draaideur, vlinderkleppen, jalouzieen, hefdeuren, en deuren met openingen die niet over de voile kolkbreedte zijn aangebracht. Voor een beschrijving wordt verwezen naar [5],

Samengevat: • LOCKFILL is de standaardversie. • LOCKFYM is de aangepaste versie, toegespitst op de sluizen Umuiden • LOCKFTWE is de aangepaste versie, toegespitst op de sluizen in het Twenthe

kanaal. • LOCKFOPT is de versie waarin verschillende opties voor vul- en ledigingssystemen

kunnen worden opgeroepen.

Alle vier varianten bevatten vier executables, te weten:

• Ifmenu (menuscherm voor maken/opslaan invoerfile)

• Ifplot (voor maken van plotjes m.b.v. TEKAL)

• Ifprog (uitvoerscherm met voortgang van een berekening) • Ifselect (opkomstscherm met menu voor editen van invoer, maken berekening en

maken plotjes)

water loo pkundig laboratorium | WL 4-29


N.B.: Het opkomstscherm geeft aan dat het gaat om versie 3.02 van LOCKFILL van de Bouwdienst RWS.

De executables Ifplot en Ifselect hebben voor alle vier varianten dezelfde afmetingen en datum. De executables Ifmenu en Ifplot hebben voor alle vier varianten verschillende afmetingen en datum (zie het navolgende staatje) en zullen dus zijn aangepast aan de specifieke doelstellingen van de betrefFende programma’s.

Lfmenu Ifplot Ifprog Ifselect

tijd afrneting tijd afrneting tijd afrneting tijd afrneting

lockfill 7/3/95 205521 18/11/94 83861 6/3/95 299755 18/11/94 121651 lockfym 6/2/95 206123 18/11/94 83861 8/2/95 299997 18/11/94 121651 lockftwe 20/12/94 206301 18/11/94 83861 9/3/95 299867 18/11/94 121651 lockfopt 7/3/95 205521 18/11/94 83861 28/2/95 299609 18/11/94 121651

Een afzonderlijk programma is het programma LF SCHAT. Dit programma heeft een subprogramma LF TROS, dat een aangepaste versie is van het rekenhart LFPROG van LOCKFILL (versie 3.01!). LF TROS berekent de langskrachten op het schip en produceert een file die als invoer wordt gebruikt in LF SCFIAT. LF SCHAT berekent vervolgens bij de opgegeven langsbelasting op het schip en een gegeven vertikale verplaatsing van het schip (ten gevolge van het vullen of ledigen van de kolk) de optredende krachten in de scheepstrossen. Zie Paragraaf 4.10 voor het programma SCHAT.

4.8.2 Toepassing

LOCKFILL is ontwikkeld voor schutsluizen die vanuit de sluishoofden gevuld en geledigd worden. De vul-Zledigopeningen bevinden zich in de deuren, of er worden omloopriolen toegepast. Het programma LOCKFILL gaat er impliciet van uit dat de vulstraal wordt gespreid over de breedte van de kolk. Dit is vanuit hydraulisch oogpunt ook gewenst in verband met het beperken van de optredende krachten op de schepen in de kolk. Het ontwerp van de vulopeningen moet dus zodanig zijn dat spreiding inderdaad gebeurt. Wanneer de kolk wordt gevuld door openingen in de deuren, wordt aangeraden om bij vervallen groter dan ca 4 m aanvullend hydraulisch onderzoek te doen (metingen in het prototype of schaalmodelmetingen). Wanneer omloopriolen en woelkelders worden toegepast is vrijwel altijd aanvullend onderzoek nodig. Dit geldt eveneens voor de situatie, waarbij het maatgevende schip een groot deel van de kolkdoorsnede opvult. Sluizen met bodem- of wandvul-systemen of een systeem voor scheiding van zout en zoet water zijn niet met LOCKFILL te berekenen.

De rekenresultaten van LOCKFILL zijn sterk afhankelijk van een aantal in te voeren coefficienten, waaronder bijvoorbeeld de afvoercoefficient van de vul-/ledigopeningen. Deze afvoercoefficient kan door middel van schaalmodelonderzoek worden bepaald of direct in het prototype worden gemeten. Ook de hydraulische vormgeving kan het beste in een schaalmodel worden bepaald. Ontbreken hiervoor de tijd en de financiele middelen, dan kan als leidraad worden uitgegaan van de regels voor vul- en ledigopeningen in [8],

Bij het schutten van schepen gaat het enerzijds om een zo’n kort mogelijke nivelleertijd en anderzijds om het beperken van de langskracht op het schip in de kolk. LOCKFILL berekent de langskracht; een optimum (dit wil zeggen de grootst toegestane kracht op het schip bij een



zo klein mogelijke vul-/ledigtijd) kan worden bereikt door hot vul- en ledigingsprogramma van de kolk in de berekeningen te varieren. In [9] worden aanwijzingen gegeven voor de maximaal toegestane langskrachten op bet schip in de kolk.

Met bet rekenprogramma LOCKDIM (zie Paragraaf 4.7) kunnen in de beginfase van bet ontwerp de globale afrnetingen van de sluis en van de vul-/ledigopeningen worden bepaald.


LOCKFILL gaat nit van een kombergingsbeschouwing. De sluiskolk en de voorhaven hebben in de berekening horizontale waterspiegels. Kolk en voorhaven zijn door middel van de openingen in de deuren of door middel van de omloopriolen met elkaar verbonden. Het debiet door de deuropeningen wordt berekend uit het drukverschil over de deur en de grootte van de openingen (bruto opening x afvoercoefficient). Bij omloopriolen wordt een traagheidstenn (water in het riool) meegenomen en wordt gerekend met de totale verliescoefficient over schuiven en riool. De kwaliteit van het vul-/ledigingssysteem wordt getoetst aan de hand van de langskracht die op het in de kolk liggende maatgevende schip wordt uitgeoefend; de langskracht wordt uitgedrukt in %o van het gewicht van de door het schip verplaatste hoeveelheid water. Het schip wordt plaatsvast verondersteld. De langskracht bij vullen wordt veroorzaakt door de volgende vijf componenten:

• translatiegolven • impulsafhame in langsrichting kolk • viskeuze wrijving • straalwerking tegen de boeg van het schip • dichtheidsverschillen (alleen bij sluizen aan zee)

Als regel geven de eerste twee componenten de grootste bijdrage in de langskracht. Bij sluizen met omloopriolen is de straalwerking gering, omdat de stralen uit de riolen niet rechtstreeks de kolk in gericht zijn. Bij ledigen is de straal uit de kolk gericht en werkt derhalve niet op het schip. Bij ledigen hoeft niet van dichtheidsverschillen in de kolk te worden uitgegaan.

De totale langskracht wordt berekend als de som van de afzonderlijke componenten.

Literatuur

1 Waterloopkundig Laboratorium LOCKFILL. Ontwerpprogramma voor het vullen en ledigen van een schutsluis. Handleiding, versie 2.01, december 1989.

2 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijburcht. Het vul- en ledigingsproces van een schutsluis bij gebmik van deuropeningen. Testen van het rekemnodel LOCKFILL. Rapport Q255, deel V, januari 1989.

3 Waterloopkundig Laboratorium, J.J. de Jonge, J.J. Taat, A. Vrijburcht. Handleiding rekenprogramma LOCKFILL, versie 3.02. Rapport Q1537, november 1994.

4 Waterloopkundig Laboratorium, J.J. de Jonge, J.J. Taat, A. Vrijburcht. Testen en verificatie van het rekenprogramma LOCKFILL.



Rapport Q1537-A, november 1994.

3 Waterloopkundig Laboratonum, JJ. de Jonge, J.J. Taat, A. Vrijburcht. Uitbreiding van het rekenprogramma LOCKFILL. Rapport Q1537-B, november 1994.

6 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijburcht Vul- en ledigingssysteem sluis Eefde. Rapport Q1970, jum 1995.

7 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijburcht. Renovatie Zuidersluis en Kleine Sluis Umuiden. Rapport Q1944, mei 1995.

8 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijburcht. Hydraulisch voorontwerp van deurvul- en ledigingsopeningen. Rapport Q815, September 1992.

9 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijburcht. Troskrachtcriteria van schutsluizen. Rapport Q1433, november 1994.


In het invoermenu worden de volgende gegevens gevraagd:

• Algemene gegevens

• Gegevens voorhaven • Gegevens over het vul-/ledigsysteem (o.a. de afvoercoefficient van de deuropeningen, het

vul-/ledigingsprogramma) • Gegevens van de schutkolk • Gegevens van het schip in de kolk • Overige coefficienten (voor drukopbouw, grenslaagontwikkeling; in geval van

dichtheidverschillen ook voor loopsnelheid dichtheidsgolf, menging en impuls zout/zoet)

• bodemsnelheid (deze gegevens houden verband met de berekening van de snelheid in de vulstraal)

4.8.5 Werkwijze

Onder WINDOWS3.il en DOS is het programma menu-gestuurd middels lf_select. Onder WINDOW95 kan geen gebruik gemaakt worden van lf_select, maar kunnen de programma’s: Ifmenu, Ifprog en Ifplot wel afzonderlijk worden uitgevoerd.

Het wordt aanbevolen om eerst de handleiding [3] te bestuderen.


Zie de handleiding [3],



4.8.7 LF SCHAT

Het programma LF_SCHAT berekent de krachten in de trossen van een in de kolk afgemeerd schip. Het programma LF SCHAT maakt gebruik van het sub-programma LF TROS. Dit programma is een aangepaste versie van het programma LFPROG (het rekenhart van LOCKFILL, versie 3.01). LF TROS berekent de langskracht op het schip bij vullen of ledigen van de kolk en maakt een bestand aan dat gebruikt wordt als invoer voor LF_SCHAT. Om LF SCHAT te kunnen draaien dient dus eerst een berekening met LF TROS te worden gemaakt. Het precieze naamgeving van het invoerbestand van LF TROS moet bij toepassing achterhaald worden door in de code te zoeken. De uitvoer van LF TROS bestaat uit vier files:

• outtime.lfo (deze file geeft de berekende waarden als functie van de tijd en dient als invoer voor het plotprogramma TEKAL)

• outtime.ink (deze file is een afgeleide van outtime.lfo en dient als invoer voor LFSCHAT)

• outmima.lfo (deze file bevat de minimale en maximale waarden van de berekende tijdsafhankelijke grootheden)

• outscale.lfo (deze file wordt door TEKAL gebruikt om de plotjes te schalen).

Het programma LF SCHAT gebruikt dus de file outtime.ink als invoer. Daamaast wordt waarschijnlijk ook een bestand procrit.lfs aangeroepen, waarin criteria voor de maximaal toelaatbare kracht in de scheepstrossen, scheepsverplaatsing en scheepssnelheid zijn opgenomen.

LF SCHAT is ook beschikbaar onder de oude versie 1.06 van SCHAT. De afinetingen en aanmaakdatums van de .for-files zijn echter verschillend! Het lijkt verstandig om deze versie van LF SCHAT niet te gebruiken. Ter informatie wordt hieronder de header van de code van LF_SCF1AT getoond.

************************************************************************

PROGRAM LF_SCHAT Q***********************************************************************

C TAAK: C

C Het programma LF_TROS (aangepast rekenhart LFPROG van LOCKFILL) C berekent bij een opgegeven promillage de bijbehorende C maximale totale langskracht. C Deze kracht wordt tezamen met de verticale verplaatsing van het C schip geschreven naar een file welke een invoerfile is voor SCHAT. C C Het programma SCHAT berekent de troskrachten en de horizontale C verplaatsing van het schip en schrijft o.a. een tekalfile weg. C C Routine CAL_MAX leest tekalfile (.tek), leest invoerfile (.inp), C bepaalt maximale waarde van de troskrachten en van de C verplaatsing in x- en y-richting voor beide trossen. C Vervolgens worden deze maxima getoetst aan criteria die in dezelfde C file zijn opgegeven als het promillage voor LF_TROS. C Indien een criterium niet voldoet, dan wordt teruggekeerd naar C LF_TROS voor de volgende rekencyclus met een aangepast promillage. C C C WATERLOOPKUNDIG LABORATORIUM C J.Driegen (^***********************************************************************



4.8.8 Aanbevelingen

Aanbevolen wordt om de hieronder aangegeven problemen op te lessen.

4.8.9 Problemen

Ondanks de aanwezigheid van .for-routines is bet met mogelijk om meuwe executables te maken.

Voor bet compileren ontbreken de volgende include-files: - venus.inc - xx_xx.com - xx_xl.com - mxt.inc - var txt.inc - algvar.inc - locd.mc - lock.inc

Voor lock.inc en locd.mc geldt dat deze ook worden gebruikt bij If tros en wellicht te gebruiken zijn.

Een ander probleem is de Ul-schermen; deze zijn gebaseerd op VENUS/PLUTO. De basis voor bet opbouwen van de UI zijn de files:

- .seg-files (message source) - .sem-files (template source) - .sch-files (help source)

Deze files ontbreken evenwel.

Daamaast is er een directory beschikbaar genaamd: opt_for Deze directory bevat een aantal .for-files die waarschijnlijk gebruikt zijn voor bet maken van speciale versies onder LOCKFOPT. De aanwezige read.me file verschaft daarover geen duidelijkheid.



4.9 lockgate


Onder LOCKGATE is een groot aantal programma’s beschikbaar (zowel de code als de executables). Het betreft de volgende programma’s:

Onder LOCKGATE 1: LGATE2, LGATE3, HYM-sene, REFL-serie

Onder LOCKGATE2: KASGOLF, KOOM1, ING02, INVA3, SCHYF, SCF1YFZ.

4.9.2 Toepassing

De programma’s onder LOCKGATE 1 berekenen krachten en andere hydrodynamische effecten in de volgende situaties:

• sluiten van de deuren van een schutsluis in stroming en • openen van de deuren onder verval.

LGATE2 berekent de lokale waterstanden bij puntdeuren, roldeuren en enkelvoudige draaideuren alsmede de krachten op deze deuren in de situaties sluiten/openen in stilstaand water en sluiten in stromend water / openen onder verval. De invloed van reflecties van translatiegolven op deuren en voorhavens wordt meegenomen. LGATE3 berekent de krachten op enkele puntdeur en draaideur bij in-Aiitdraaien van deurkas (opstuweffecten bij indraaien en wegzuigen water uit kas bij wegdraaien). De HYM-serie berekent de toegevoegde watermassa bij translerende en roterende konstruktiedelen. Er wordt gebruik gemaakt van de potentiaalstromingstheorie; de demping door uitstralende golven wordt evenwel niet meegenomen (dit impliceert: aanname van oneindig hoge bewegingsfrequentie). In de file hymtr.for staat het hoofdprogramma, in de file hyms.for staan subroutines. De subroutines vormen in feite de randvoorwaarden die in de potentiaalsom op de begrenzing van de vloeistof en op de translerende of roterende konstruktie (brondebieten) worden voorgeschreven. Voorafgaande aan een nieuwe berekening dient een nieuwe hym.for file te worden gemaakt met gebruikmaking van de files hymtr.for en hyms.for. De executable van de hym.for wordt gemaakt met behulp van een compilatie en link batchfile. De FORTRAN compiler moet daartoe beschikbaar zijn. De REFL-serie berekent translatiegolven in een fuikvormige voorhaven.

De programma’s onder LOCKGATE2 berekenen effecten ten gevolge van of samenhangend met:

• een varende schip • windgolven

KASGOLF berekent de golf in een deurkas ten gevolge van een langsvarend schip. KOOM1 berekent de maximale hoogte van de golf in de sluiskolk bij invaren van een schip volgens de methode Kooman.



ING02 berekent eveneens de maximale golfhoogte in de kolk bij invaren schip. INVAS berekent vaarsnelheid van een schip in voorhaven en sluiskolk. SCHIJF berekent de grenssnelheid en de inzinking van een schip en de retourstroming rond het schip varend in een prismatisch kanaal (methode Schijf). SCHIJFZ idem als SCHIJF, echter de inzinking van het schip wordt in de berekening gehalveerd. WGOLF-serie: dit is een serie programma’s waarmee (brekende) windgolven worden berekend (basis: Shore Protection Manual en Hydrodynamics & Water Waves van LeMehaute), alsmede de quasi-statische krachten op sluisdeuren ten gevolge van windgolven.

De heading van de programmacode van genoemde programma’s (hieronder opgenomen) geeft een indruk van het doel en de functionaliteit van de betrefFende programma’s.

PROGRAM LGATE2

C Waterstanden en krachten op deuren veroorzaakt door C sluiten en openen van enkele draai-, punten roldeuren C Waterloopkundig Laboratorium Delft C Versie 2.00 C A. Vrijburcht, 4 maart 1994 C Deuren aan weerszijden van de kolk, met invloed reflecties C van deuren en voorhavens C Sluiten tijdens stroom, openen onder verval, C sluiten en openen tijdens stilstaand water C Wijziging met GATE6b: Deursnelheid als tabelinvoer

PROGRAM LGATE3

C Waterstanden en krachten op deuren nabij de deurkas veroorzaakt C door sluiten of openen van enkele draaien puntdeuren C Waterloopkundig Laboratorium Delft C Versie 1.00

PROGRAM REFLEC

C Reflectie translatiegolven in een fuik C Versie 1.00 C Waterloopkundig Laboratorium Delft

PROGRAM REFL2

C REFLECTIE TRANSLATIEGOLVEN IN EEN GESLOTEN VOORHAVEN C Versie 1.00 C Waterloopkundig Laboratorium Delft

PROGRAM REFL3

C REFLECTIE TRANSLATIEGOLVEN in een voorhaven C Versie 1.00 C Waterloopkundig Laboratorium Delft c verschil met refl2 is alleen de uitvoer: c uitvoer op scherm is verhouding max.golfhoogte gesloten rechter eind c en inkomende golfhoogte open linker eind

PROGRAM REFL4

C REFLECTIE TRANSLATIEGOLVEN in een FUIK volgens formules C Waterloopkundig Laboratorium Delft

PROGRAM KASGOLF

C Doordringen van golf van langsvarend schip in de deurkas C Versie 1.00 C Waterloopkundig Laboratorium Delft

PROGRAM KOOM1

C - INVAREN SLUIS C - Schematische berekening van max. golfhoogten in sluiskolk tijdens C invaart volgens Kooman



C - Versie 1.00 C - Wateiluupkundig Laboratorium Delft

PROGRAM ING02

C - INVAREN SLUIS C - Schematische berekening van max. golfhoogten in sluiskolk tijdens C invaart / Constant schroefvermogen totdat boeg 1/3 van de C sluislengte ingevaren is C - Versie 1.00, rekenhart van INVA3 C - Waterloopkundig Laboratorium Delft

PROGRAM INVA3

C C c c c c c c

- INVTIREN SLUIS - Schematische berekening van vaarsnelheid in voorhaven en sluis bij:

. gegeven initiele, eenparige vaarsnelheid

. gegeven schroefvermogen

. schroefkracht constant tot de gegeven plaats van schroefuitval - Voor berekening van vaarsnelheid en kin. energie bij 2e sluisdeur - Versie 1.00, zelfde als INVA4, wegschrijven tijd- en einduitvoer - Waterloopkundig Laboratorium Delft

PROGRAM SCHYF

C - VAREN IN KANAAL C - Berekening grenssnelheid, inzinking en retourstroomsnelheid in C prismatisch kanaal C - Versie 1.00 C - Waterloopkundig Laboratorium Delft

PROGRAM SCHYFZ

C c c c c c c

- VAREN IN KANAAL - Berekening grenssnelheid, inzinking en retourstroomsnelheid in prismatisch kanaal

- Let op: Nu met schip dat inzinking heeft gelijk aan halve waterspiegelverlaging !!!!!!!

- Versie 1.00 - Waterloopkundig Laboratorium Delft

PROGRAM HYM1

C TOEGEVOEGDE WATERMASSA C Horizontaal translerende, verticale strip loodrecht op bodem C aan een zijde water en water erboven

PROGRAM HYM2

C TOEGEVOEGD MASSATRAAGHEIDSMOMENT C Om bodem roterende, verticale strip loodrecht op bodem C aan een zijde water en water erboven

PROGRAM HYM3

C TOEGEVOEGD MASSATRAAGHEIDSMOMENT C Roterende, verticale strip in ruim water

PROGRAM HYM6


PROGRAM HYM66


PROGRAM HYM7

C TOEGEVOEGDE WATERMASSA C Verticaal translerende, horizontale strip C - Strip op enige afstand boven bodem C - Waterspiegel boven strip C - Rechterzijde



PROGRAM HYM77

C THFGEVOEGDE WATERH^CGA C Verticaal translerende, horizontale strip C - Strip op enige afstand boven bodem C - Waterspiegel boven strip C - Rechterzijde c - Strip is zeer dun

PROGRAM HYM78

C TOEGEVOEGDE WATERMASSA C Verticaal translerende, horizontale strip C - Strip op enige afstand boven bodem C - Waterspiegel boven strip C - Rechterzijde

PROGRAM HYM8

C TOEGEVOEGDE WATERMASSA C Roterende, horizontale strip C - Strip op enige afstand boven bodem C - Waterspiegel boven strip C - Rechterzijde

PROGRAM HYM9

C TOEGEVOEGDE WATERMASSA C Roterende deur in horizontaal vlak C Volledige omstroming om deurtip

PROGRAM HYM10

C TOEGEVOEGDE WATERMASSA C Horizontale doorsnede C Roterende deur in deurkas

PROGRAM HYM11

C TOEGEVOEGDE WATERMASSA C Roterende deur in horizontaal vlak C Beperkte omstroming om deurtip

PROGRAM HYM12

C TOEGEVOEGDE WATERMASSA C Horizontaal translerende, verticale deur

PROGRAM HYMROT

C TOEGEVOEGDE WATERMASSA C Roterende, horizontale strip in oneidig water C en alleen rechterzijde

PROGRAM HYMTR

C TOEGEVOEGDE WATERMASSA C Verticaal translerende, horizontale strip in oneidig water C en alleen rechterzijde

4.9.3 Achtergronden en iiteratuur

De programma’s onder LOCKGATE zijn geschreven om van achter het bureau een afschatting te kunnen maken van krachten op deuren in schutsluizen ten gevolge van langsvarende schepen en windgolven. De resultaten van deze programma’s zijn in het algemeen niet aan de hand van meetgegevens gecontroleerd. Bij het gebruik moet daarom de nodige voorzichtigheid in acht worden genomen. In ieder geval is een grondige kennis van zaken vereist.



Literatuur

1 Watprlnopkundig Laboratorium, II.W.R. Perdijk. Krachten op een enkele draaideur tijdens bewegen door stilstaand en stromend water. Rapport Q349,januari 1990.

4.9.4 Aanbevelingen

Een aantal programma’s onder LOCKGATE is direct bruikbaar (bijvoorbeeld de HYM- serie). Andere programma’s zijn wellicht bruikbaar als basis voor verdere ontwikkelingen. Aanbevolen wordt om de gehele serie programma’s nog eens aan een kritische analyse te onderwerpen en de goed bruikbare delen wat op te poetsen. De meeste executables werken op dit moment niet.



4.10 schat


Onder SCHAT bestaan de programma’s: SCHAT, SCHAT2 en LEESTEK. De code van de programma’s is beschikbaar evenals de executables.

• SCHAT (dit is de oude versie 1.06 van 1993; niet meer gebruiken!) • SCHAT2 (dit is de nieuwe versie 2.00 van 1994; nb; in bet hoofdje van de

programmacode staat nog abusievelijk versie 1.07) • LEESTEK (versie 1.00 van 1989; dit programma bepaalt maxiale en minimale waarden

ten behoeve van bet plotten van resultaten met TEKAL)

4.10.2 Toepassing

SCHAT is de afkorting van SCHip Aan Tros. Dit programma berekent bewegingen van en krachten in de trossen van een in een schutkolk afgemeerd schip. De krachten in de trossen ontstaan tijdens bet vullen of ledigen van de kolk. Onderscheid moet worden gemaakt in de hydraulische krachten die op bet schip tijdens vullen of ledigen worden uitgeoefend en de krachten die ontstaan door de waterspiegelverandering in de kolk. Met het programma LOCKFILL kunnen de hydraulische krachten op het schip worden berekend (horizontaal, langsrichting). Met LF_SCHAT kan dan verder worden gerekend (zie Hoofdstuk 4.8). Wanneer geen LOCKFILL berekening is gemaakt moeten de horizontale langskrachten op het schip in een invoerbestand als functie van de tijd worden opgegeven. In dit bestand wordt ook de waterspiegelverandering (ofwel de verandering in de verticale positie van het schip) als functie van de tijd opgegeven. Daamaast moeten in een tweede invoerbestand de gegevens over het ingespannen schip worden opgegeven.


Schepen die afgemeerd liggen in een schutkolk ondervinden diverse krachten die voortkomen uit het schutproces. Door deze krachten verplaatst het schip en ontstaan er krachten in de trossen. Alleen de bewegingen van het schip in het horizontale vlak worden beschouwd (translatie in langsrichting (x-richting), translatie in dwarsrichting (y-nchting) en rotatie om een verticale as door het scheepsmassazwaartepunt (phi-richting, positief van x naar y)). De drie bewegingsvergelijkingen bevatten termen voor de exteme krachten op het schip (hydraulische krachten, troskrachten en krachten door schutkolkwand), massatraagheidskrachten (samenhangend met scheepsmassa en toegevoegde watermassa) en dempings- krachten (veroorzaakt door het water). De vergelijkingen worden opgelost met een 4e-orde Runge-Kutta methode. Bij de berekening van de troskrachten wordt uitgegaan van een niet-lineaire kracht-rek relatie voor de trossen en met niet-lineaire elfecten als gevolg van het doorhangen (slack of loos) van de trossen. De doorhangende trossen worden beschreven met een kettinglijn. In de praktijk worden de trossen gevierd bij ledigen van de kolk; bij vullen van de kolk worden de trossen aangehaald (gehieuwd). In het rekenprogramma worden deze handelingen gesimuleerd door middel van een tussentijdse aanpassing van de oorspronkelijke troslengte. Daartoe dient -

Waterloopkundig laboratorium | WL 4-40


naast de verandering van de vertikale positie van bet schip als functie van de tijd - ook opgegeven te worden welke kracht in dc trossen aangebracht wordt bij afmeren (voorspankracht), bij welke maximale kracht een tros gevierd meet worden en bij welke doorhang een tros aangehaald moet worden. Kortdurende stoten van bet schip tegen de kolkwand worden in bet rekenprogramma opgevat als sprongsgewijze impulsuitwisselingen evenwijdig aan de kolkwand en loodrecht op de kolkwand. De grootte van de impulsoverdracht is afhankelijk van de zogenaamde botsingscoefficient (die de mate van elasticiteit van de botsing weergeeft) en de wrijvingscoefficient tussen schip en wand. Voor een nadere beschouwing van de aan bet programma SCHAT ten grondslag liggende fenomenen wordt verwezen naar [1], Er bestaat een oude invoerbeschrijving |2J; deze is waarschijnlijk bij de eerste versie van SCHAT gemaakt.

Literatuur

1 Waterloopkundig Laboratorium Troskrachtcriteria in sluizen. Berekening scheepsbewegingen en troskrachten. Rapport Q255^t, november 1987.

2 Waterloopkundig Laboratorium SCHAT. Invoerbeschrijving Rapport Q255.02,juni 1986.


In de invoerfiles voorbeeld.ink en voorbeeld.inp worden de volgende groepen van gegevens gevraagd:

• Gegevens van bet ingespannen schip. • Coordinaten van holders op bet schip en op de kolkwand. • Troseigenschappen. • Tijd(stap) gegevens. • Exteme krachten. • Verticale positie-verandering van bet schip (stijging of daling van de waterspiegel). • Keuze uitvoergrootheden. • Afbreekcriteria voor troskrachten, extreme krachten, snelheden en tijd.

4.10.5 Werkwijze

Voor het uitvoeren van de programma’s kan gebruik gemaakt worden van de beschikbare bat- file. Vantevoren dienen de twee benodigde invoerfiles naam.inp en naam.ink te worden gemaakt. In het batch programma wordt naast het programma SCHAT of SCHAT2 ook het programma LEESTEK uitgevoerd; dit programma bepaalt van de uitvoerfile naam.tek de extremen en plaatst deze vervolgens in de uitvoerfile naam.max. Beide files zijn nodig voor het maken van TEKAL plotjes met rekenresultaten. Naast deze twee files worden als uitvoerfiles aangemaakt naam.out en naam.log.




Hieronder wordt de opbouw van de twee invoerfiles getoond (zie ook de invoerbeschrijving in

[2])-

file: voorbeeld.ink aantal/ tij dstip

3 0

100 500

verticale positleverand. (m)

HV 2.00 0.00 0.00

Kracht in langsrichting (N) FL 0 0 0

Kracht in dwarsrichting (N) FY 0 0 0

Moment in rotatierichting (Nm)

FPHI 0 0 0

vullen

file: voorbeeld.inp Gegev

2 2

ens van . 85e6 . 85e2

0 0

het ingespannen schip. 2.85e5 2.85e6 2.85e3 2.38e6

5.7 0 5.7 0

Coefficienten (wrijving .4 .2

Coordinaten holders op schip en

4.75e9

0 0 en elasticteit wand-schip).

op sluiswand.

Sped

2 -40.0 36.0

-44.0 ficatie 50000

.50

1 0 -47.0 0 43.0

-5.7 48.0 tros-eigenschappen.

0. 16000. 32000. 48000. 64000. 96000.

128000. 160000.

Tijd(stap). . 25

Samenstellen u 1110000000110 111 111 Afbreekcriteri

500 1000

. 01

20000 500

.000

. 030

.049

. 065

. 079

.105

. 128

. 150

0 itvoer

30 30

1000 . 01 . 01

175.

1.02 1000

.1

-5.0 -5.0 -5.7

.59

2500 2500

. 98

. 01 99

10000

massa's (kg;kgm ) demping (kg/s; kgm2/s) inspan x, y, phi (m;m;°)

0 beginpos en -snelheid

f_w, elasticiteit (-)

2 trossen, type tros tros 1 coord., voorsp.kr tros 2 coord., voorsp.kr coord. 2 botspunten

vieren hieuwen aantal waarden kracht-rek diagram polyprop i36

dt, tO, te, print-int.

algemene uitvoer uitvoer tros 1 uitvoer tros 2

troskrachtberekening .057 krachtenberekening

snelheden en tijd

2 trossen langsr., lin.toename verplaatsing omhoog, geen externe kracht, schip tegen wand

De uitvoer bestaat uit vier files:

naam.out Deze file geeft een overzicht van de ingevoerde gegevens en geeft in tabelvorm de berekende waarden als fiinctie van de tijd. naam.log Deze file geeft een overzicht van tussentijdse aanpassingen van de troslengte (vieren of hieuwen). naam.tek Deze file wordt gebruikt door het plotprogramma TEKAL en geeft naast plotinformatie de berekende waarden als functie van de tijd.



naam.max

Deze file geeft een overzicht van maximale en minimale waarden van de berekende tijdsafhankelijke grootheden.

4.10.7 Aanbevelingen

Aanbevolen wordt de hieronder aangegeven problemen op te lossen.

4.10.8 Problemen

Van alle programma’s is de source beschikbaar, evenals de executables. Nieuwe executables van SCHAT en SCHAT2 kunnen evenwel niet worden aangemaakt wegens de hieronder vermelde problemen.

SCHAT Het aantal argumenten van de routine ruku4.for klopt niet: vijf in de routine zelf en zes in de aanroepende routine pos.for

De volgende routines (gebruikt in: RDARG) ontbreken: • FINDEN

• PARCNT

• RUNPAR

De file meta.inc ontbreekt. De routine: RDARG bevat daamaast een reserved word (CASE) in de functie-call.

SCHAT2 Het aantal argumenten van de routine ruku4.for klopt niet: vijf in de routine zelf en zes in de aanroepende routine pos.for.

De compiler klaagt over het verkeerd gebruik van de functies: • DSQRT • DLOG • DCOSH

in de routine tros2.for. Dit is aangepast door DFLOAT toe te voegen in de statements.



4.1 I spuis

SPUIS bestaat uit de volgende programma’s: • SPUIS4; geschikt voor stromend water; rekent back-water curves uit. • SPUIS4a; geschikt voor schietend water; maakt gebruik van Bernoulli-, impuls- en

continuiteits vergelij kingen.

• SPUIS4b; geschikt voor stromend water.

• SPUIS4c; geschikt voor schietend water. • SPUIS4.01; dit is een combinatie van SPUIS4 en SPUIS4a en is de meest recente, te

gebruiken versie.

4.1 I. i Toepassing

Het programma SPUIS berekent waterstanden en profiel-gemiddelde stroomsnelheden in spuisluizen of andere constructies met vrije waterspiegel. Het bovenstroomse deel, bijvoorbeeld een toeleidingskanaal met vemauwing naar de sluis, en het benedenstroomse deel, bijvoorbeeld een difftisor, worden meegenomen in de berekening. Er kunnen ook berekeningen worden gemaakt voor leidingen, kokers, e.d. zonder vrije waterspiegel. In de watergang mogen zich regelconstructies bevinden (bijvoorbeeld over- of onderstroomde schuiven, overlaten, deuren en kleppen). Steeds wordt uitgegaan van stationaire stroming. Het water kan stromen of schieten. In situaties met een vrije waterspiegel kunnen overgangen van stromend water naar schietend water (op de overgang bevindt zich de kritische, afvoerbepalende doorsnede) en van schietend water naar stromend water (overgang door middel van een watersprong, al dan niet verdronken) worden doorgerekend.

De watergang wordt door middel van een aantal achter elkaar gelegen raaien opgedeeld in takken. Tussen de raaien worden verhanglijnen berekend met behulp van de stepmethode of back-water curves in geval van een vrije waterspiegel. De ruwheid van bodem en wanden is hierbij de maatgevende variabele. Veranderingen in het watervoerende profiel worden doorgerekend met Bernoulli-, impuls- en continuiteits-vergelijkingen. Splitsing van een tak in meerdere parallelle takken, zoals dit zich voordoet bij spuisluizen met meerdere naast elkaar gelegen kokers, is niet mogelijk.

Stromend-water situaties worden in stroomopwaartse richting doorgerekend (back-water curves); schietend-water situaties worden in stroomafwaartse richting doorgerekend. In situaties met vrije waterspiegel, waarbij zowel stromend als schietend water aanwezig is, wordt de rekenrichting aangepast aan de stromingstoestand en deze kan daarom tijdens de berekening omkeren. In feite wordt er dan overgegaan van SPUIS4 naar SPUIS4a of omgekeerd. In versie 4.01 van SPUIS (maart 1995) is een automatische switch aanwezig. In dit programma wordt ervan uitgegaan dat de stroming sub-kritisch is. De berekening vindt daarom in eerste instantie in stroomopwaartse richting plaats. Zodra tijdens de berekening een kritische doorsnede wordt gevonden, wordt de rekenrichting omgekeerd en wordt het super- kritische watertraject doorgerekend tot de overgang naar sub-kritische stroming (de watersprong) wordt gevonden.

4.1 1.2 Achtergronden en literatuur

De achtergronden, formules en opzet van de programma’s worden volledig gegeven in [1] en [2], Het programma is getest voor een beperkt aantal sluizen; deze tests betroffen een



vergelijking met enkele beschikbare modelmetingen en een beoordeling van bet effect van variaties in diverse parameters. Dc testresultaten zijn niet gerapporteerd! In rapport Q1952 [3] wordt advies gegeven voor bet aflaatwerk en gemaal te Oosterhout. Hierbij wordt gebruik gemaakt van bet programma SPUIS.

Literatuur

1 Waterloopkundig Laboratorium, E.A. van Kleef. ‘Berekening van de afvoer van spuisluizen met behulp van een rekenmodel.’ Rapport R2125/Q331, november 1986.

2 Waterloopkundig Laboratorimn, E.A. van Kleef. ‘Berekening van de afvoer van spuisluizen bij schietend water situaties.’ Rapport Q331-II, juli 1989.

3 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijburcht. ‘Aflaatwerk en gemaal te Oosterhout.’ Rapport Q1952, maart 1995

4.1 1.3 Benodigde gegevens

De invoer van bet programma SPUIS bestaat nit de geometric van de stroomvoerende dwarsprofielen, schuifstanden, de ruwheid van bodem en wanden, bet debiet en de benedenwaterstand (of soms de bovenwaterstand). Contracties bij schuiven en andere profielvemauwingen en bet stroombeeld bij verwijdingen moeten worden opgegeven (bet programma berekent dit niet!). Ervaring en inzicht zijn vereist om dit programma met succes te kunnen gebruiken.

4.1 1.4 Werkwijze

De programma’s kunnen worden gedraaid met behulp van de beschikbare bat-files. De invoer-file beet spuis.in. Er worden drie uitvoerfiles gemaakt: spuis.uin, spuis.uqh en spuis.uws

Door editing van de beschikbare invoer-file kan een nieuwe invoer-file worden gemaakt. Achter iedere invoerregel staat een toelichting.

Met gebruikmaking van de uitvoer-file spuis.uws kunnen TEKAL plotjes worden gemaakt. Daartoe moet dit uitvoerbestand in de directory met de plotvoorbeelden worden geplaatst. Er dient ook een file spuis.pct te worden gemaakt (bijgevoegde file editen!), waarin de layout van de TEKAL plot wordt opgegeven. Het plotje kan zowel naar scherm als naar een printer worden gestuurd.

4.11.5 Invoer

Eheronder wordt van de nieuwste versie SPUIS401 een voorbeeld-invoerbestand getoond. De invoerbestanden van de eerdere versies zijn wat anders van opzet, maar met de bijgevoegde commentaarregels is er uit te komen.



file: spuis.in

* X'xVfX'irifkK-U'k-k-k-k-t'-k-k-l'-k-k-i'***************************************************

-k

** Datum : 02-maart-1995 ** Naam file : spuis.in ** Spuisluis : Nieuwe Statenzijl * * ** Invoerfile voor programma SPUIS Versie 4.01 , maart 1995

** Berekenen van afvoerrelaties van spuisluizen. ** Opm : De regels die beginnen met "**" zijn commentaarregels. * *■*■•*■*•*•****•*•**■*•*■*••*••*•*■*■*■•*•*******•*•*•*•*•*•**■*•***••*•**••*?*•*■*•*•*********■*•****■*•*■*•*■**■*■**•*'*

RANDVOORWAARDEN

•k -k

•k k

0 k k

k k

k k

k k

Berekeningsmethode bm [-] 0 = methode backwatercurves 1 = methode Bernoulli/impulsvergelijking

Aantal runs nr [-] Minimaal 1, maximaal 100 invoeren.

* k

k k VOOR ELKE RUN

benedenwaterstand debiet

wsbe [m] qt [m3/s]

Kolom 1 ben. ws wsbe

Kolom 2 debiet qt

-1.60 -1.10 -0.60 -0.10 0.00

50.0 100.0 150.0 200.0 210.0

* *

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k

k k

9 k k

k k

GEOMETRIE VAN DE SLUIS

De geometrie van de sluis wordt in eerste instantie vastgelegd met doorsneden in de langsrichting van de sluis. Wat aangegeven meet worden zijn de relevante doorsneden.

VOORBEELD bovenaanzicht van spuisluis:

Een doorsnede kenmerkt een verandering van dwarsprofiel en een "sluisdeel" waarvoor een afvoerrelatie geldt. Voor het aantal doorsneden minimaal 2, maximaal 50 invoeren.

Aantal doorsneden

VOOR ELKE DOORSNEDE :

[-]

* *

k k

k k

k k

k k

k k

k k

doorsnedenummer id X-afstand xd Bodemhoogte zb Bijbehorende profielnummer pn [-1

De doorsneden in oplopende volgorde invoeren !

Kolom 1 Kolom 2 id-nummer X-afstand id xd

Kolom 3 Bodemhoogte zb

Kolom 4 Profielnr pn

-70. -2. 0. 3.

10. 21 .

-4.50 -4.50 -4.50 -4.50 -4.50 -4.50

4-46 waterloopkundig laboratorium | WL


35. 40. 70.

-5.00 -2.50 -3.6Q

* *

*

■k *

* -k

■k -k

■k *

0 0 k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

6 k k

k k

VOOR ELK SLUISDEEL :

Een sluisdeel is het gedeelte tussen 2 doorsneden. Er zijn nx-1 sluisdelen.

Afvoerrelatie ar [-] Alleen afvoerrelatie 0 te gebruiken (stuwkromme).

0 0 0 0 0 0

BESCHRIJVING PROFIELEN.

De geometrie van een doorsnede wordt beschreven met een profiel. Voor het aantal profielen minimaal 2, maximaal 20 invoeren.

Aantal profielen np

VOOR ELK PROFIEL

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

k k

Een profiel heeft een identificatienummer (profielnummer). Voor elk profiel moet het aantal steunpunten (lees y-waarden) ingevoerd worden. Minimum 2, en maximaal 20 invoeren. Voor elk profiel moet de ruwheid opgegeven worden, deze geldt voor het hele profiel. De ruwheid is de k-waarde van Nikuradze. Voor elk steunpunt van elk profiel moet een hoogte opgegeven worden ten opzichte van de bodemhoogte (60). Voor elk steunpunt van elk profiel moet een breedte van het wateroppervlakte opgegeven worden ter plaatse van het steunpunt. Voor elk steunpunt van elk profiel moet de natte omtrek (bij een waterstand ter hoogte van het steunpunt) opgegeven worden.

Invoervolgorde voor elk profiel: 1 regel met 3 getallen

profielnummer ip [-] aantal steunpunten ny [-] ruwheid bodem rb [m]

ny regels met 3 getallen hoogte van elk steunpunt dp [m] breedte bij elk steunpunt bp [m] natte omtrek bij elk steunpunt op [m]

De profielen in oplopende volgorde invoeren !

profiel 1

1 0 0.01

10.00

profiel 2

2 0 0.01

10.00

3 0

44 84

3 0

21.50 21.50

0.03 0

44 104

0.03 0

21.50 41.50

4c 4c

4c 4c

4c 4c

profiel 3

3 0 0.01 6.00 6.01

profiel 4

4 0 0.01

4 0

18.00 18.00 0

4 0

14.04

0.01 0

18.00 66.00 84.00

0.01 0

14.04


Sluisprogrammatuur REN Q2317.00 decemfaer 1997

1.75 14.04 24.84 1.76 0 38.88

prcfic.1 5

5 0 0.01

10.00

3 0

48.00 48.00

0.03 0

48.00 68.00

** profiel 6

6 0 0.01

10.00 •k -k

3 0.03 0 0

48.00 48.00 88.00 108.00

4.1 1.6 Uitvoer

De uitvoer bestaat uit de files spuis.uin, spuis.uqh en spuis.uws. Bij het bovengegeven invoerbestand wordt bier de uitvoer gegeven.

file: spuis.uin

ECHO INVOERGEGEVENS

Berekeningsmethode is backwatercurves Aantal runs = 5 Benedenws Debiet

-1.600 50.000 -1.100 100.000 -.600 150.000 -.100 200.000 .000 210.000

Aantal doorsneden = 9 □rsnnr

1 2 3 4 5 6 7

Xdrsn -70.000 -2.000

.000 3.000 10.000 21.000 35.000 40.000 70.000

Aantal profielen = 6 Profnr = Hoogte

. 000

. 010 10.000

Aantal Breedte

. 000 44.000 84.000

Ruwheid bodem = Profnr = 2 Aantal Hoogte

. 000

.010 10.000

Breedte . 000

21.500 21.500

Ruwheid bodem = Profnr = 3 Aantal Hoogte

. 000

. 010 6.000 6.010

Breedte .000

18.000 18.000

. 000 Ruwheid bodem =

Profnr = 4 Aantal Hoogte

. 000

. 010 1.750 1.760

Breedte .000

14.040 14.040

. 000 Ruwheid bodem =

Bodemh -4.500 -4.500 -4.500 -4.500 -4.500 -4.500 -5.000 -2.500 -3.600

y-waarden = Natomtrek

. 000 44.000

104.000 . 030

y-waarden = Natomtrek

.000 21.500 41.500 . 030

y-waarden Natomtrek

. 000 18.000 66.000 84.000 . 010

y-waarden Natomtrek

.000 14.040 24.840 38.880 .010

= 4

Prfnr 1 2 3 4 3 3 5 5 6

Afvrel

0 0 0 0 0 0 0 0



Prdfnr = 5 Aantal y-waarden = 3 Hoogte Breedte Natomtrek

.OOQ .non .000

.010 48.000 48.000 10.000 48.000 68.000 Ruwheid bodem = .030

Profnr = 6 Aantal y-waarden = 3 Hoogte Breedte Natomtrek

.000 .000 .000

.010 48.000 48.000 10.000 88.000 108.000 Ruwheid bodem = .030

REKENRESULTAAT:

RUN A001 id 1 2 3 4 5 6 7

xd -70.00

00 00 00 00 00

35.00 40.00 70.00

-2 .

3. 10. 21 .

1 VAN

ws -1.477 -1.505 -1.519 -1.689 -1.582 -1.585 -1.564 -1.636 -1.600

zb -4.500 -4.500 -4.500 -4.500 -4.500 -4.500 -5.000 -2.500 -3.600

energh -1.471 -1.474 -1.475 -1.478 -1.536 -1.538 -1.560 -1.561 -1.588

froude . 06 .14 .17 * * *

. 18

. 18

.05

.42

. 11

grensd ’ . 510

. 825

. 928 1.094

. 928

. 928

.485

.485

.482

. 331

.778

. 933 2.035

. 954

. 954

. 304 1.213 .482

brwopp 56.065 21.500 18.000

. 000 18.000 18.000 48.000 48.000 55.968

regime STROMEND STROMEND STROMEND STROMEND STROMEND STROMEND STROMEND STROMEND STROMEND

Evenzo run A002 t/m A005 met andere combinaties van benedenwaterstand en debiet.

file: spuis.uqh

code AO 01 A002 A0 03 A0 04 A005

ws (1) -1.4767 -0.6896

.2713 1.3608 1.5821

ws(nx) -1.6000 -1.1000 -0.6000 -0.1000

. 0000

verval . 1233 .4104 . 8713

1.4608 1.5821

debiet 50.0000

100.0000 150.0000 200.0000 210.0000

icrit 0 0 0 0 0

file: spuis.uws

Deze uitvoer wordt gebruikt bij het plotten van resultaten met behulp van TEKAL.

A001 id 09 1 2 3 4 5 6 7

xd

-70.00 -2.00

. 00 3.00

10.00 21.00 35.00 40.00 70.00

ws

-1.477 -1.505 -1.519 -1.689 -1.582 -1.585 -1.564 -1.636 -1.600

zb

-4.500 -4.500 -4.500 -4.500 -4.500 -4.500 -5.000 -2.500 -3.600

energh froude grensd v brwopp regime

-1.471 -1.474 -1.475 -1.478 -1.536 -1.538 -1.560 -1.561 -1.588

. 06

.14

. 17

. 18

.18

. 05

.42

. 11

.510

.825

. 928 1.094

. 928

. 928

.485

.485

.482

. 331

. 778

. 933 2.035

. 954

. 954

.304 1.213 .482

56.065 21.500 18.000

. 000 18.000 18.000 48.000 48.000 55.968

STROMEND STROMEND STROMEND STROMEND STROMEND STROMEND STROMEND STROMEND STROMEND

Evenzo run A002 t/m A005 met andere combinaties van benedenwaterstand en debiet.

4.1 1.7 Aanbevelingen

Geen



4.12 straal

STRAAL bevat de volgende programma’s: AANZUIG, STRAAL en STRAAL4a. De code en de executables zijn beschikbaar.

4.12.1 Toepassing

De heading van de code geeft de volgende informatie:

Prograirana AANZUIG

C Berekent de door de straal aangezogen debieten Q1 (boven de straal) C en Q2 (onder de straal). C Q1 en Q2 zijn dimensieloos gemaakt met oorspronkelijke debiet in straal.

Prograirana STRAAL4

C Aanpassingen ten opzichte van STRA/VL3: C - Verminderen van hoek voor een straal die sterk naar de bodem C gericht is en zich dichtbij de bodem bevindt. C - lets omhoog brengen van de straal wanneer deze de bodem raakt. C - Invoer van hoek 'nu' in graden (90°) ipv. radialen. C - Spiegelen van situatie bij omhooggerichte straal.

Prograirana STRAAL4A

C Aanpassingen ten opzichte van STRAAL3: C - Verminderen van hoek voor een straal die sterk naar de bodem C gericht is en zich dichtbij de bodem bevindt. C - lets omhoog brengen van de straal wanneer deze de bodem raakt. C - Invoer van hoek 'nu' in graden (90°) ipv. radialen. C - Spiegelen van situatie bij omhooggerichte straal. C - Extra t.o.v. STRAAL4 is berekenen impuls tegen boeg schip.

De programma’s AANZUIG, STRAAL4 en STRAAL4a hebben betrekking op de snelheidsontwikkeling in een straal alsmede op de retourstroming boven en onder / naast de straal. Stralen komen we in de adviespraktijk o.a. tegen bij het vullen en ledigen van een schutkolk van een sluis. De programma’s zijn destijds dan ook ontwikkeld om een afschatting te kunnen maken van de door de straal veroorzaakte krachten op een in de schutkolk liggend schip. Deze krachten hangen samen met de waterspiegelafzinking boven de straal en met het botsen van de straal tegen de boeg van het schip. In het programma LOCKFILL is de straalberekening als onderdeel opgenomen.

De programma’s kunnen worden gebruikt om het snelheidsverloop in een 2D-straal te berekenen. In het rekengebied mag loodrecht op het vlak van uitstroming een wand, bodem of waterspiegeloppervlak aanwezig zijn. De straal mag onder een hoek de uitstroomopening verlaten. De laatste twee opties (waterspiegeloppervlak, straalhoek) geven het programma extra mogelijkheden ten opzichte van de formules die bijvoorbeeld door Rajaratnam worden gegeven in [1], Aanbevolen wordt evenwel om ook [1] te raadplegen, omdat daar bijvoorbeeld formules gegeven worden voor ronde vrije stralen (vrije straal = straal die in oneindig ruim water intreedt), stralen in tegenstroom en dwarsstroom, stralen vanaf een stap, stralen die tegen een wand aanliggen, en 3D-stralen (nog niet volledig uitgewerkt).




Dij dllc drie programma's wordt uitgegaan van een zogenaamde vlakke straal. Bij een vlakke straal is de maat in de richting loodrecht op het beschouwde vlak oneindig groot (uitgangspunt 2DH of 2DV). De ontwikkeling van de straal wordt dus alleen berekend in een plat 2D-vlak. Het vlak mag zowel horizontaal als vertikaal zijn. Voorts wordt uitgegaan van permanentie. Het ontvangende water heeft geen stroomsnelheid. De straal begint vanuit een opening in een wand en heeft initieel een blokvormig snelheidsprofiel. De initieele snelheid bedraagt U0. De opening heeft een afmeting 2b0. zodat het debiet gelijk is aan Q0= U0.2bo per eenheid van breedte van de straal. Bij verwijding krijgt de straal een klokvormig snelheidsprofiel. Dc maximale snelheid in de as van de straal is um. De afstand tot de straal-as waar de snelheid de waarde V2Um heeft, wordt b genoemd. De straal verwijdt zich onder een helling van 1:6 en vanaf een afstand x = 12b0 onder een helling van 1:4. In de straalberekening wordt alleen de snelheidscomponent parallel aan de straal-as berekend. De straal kan een hoek met de wand maken. De hoek tussen de aslijn van de straal en de lijn loodrecht op de wand moet worden opgegeven. De straal kan bij verwijding een wand, bodem of vrij waterspiegeloppervlak raken. Deze begrenzingsvlakken worden in de straalberekening als reflectievlakken beschouwd: de straal kaatst van deze vlakken terug onder een hoek gelijk aan de hoek van inval, en de snelheid in het "gespiegelde’ deel van de straal wordt bij de snelheid in het doorgaande deel opgeteld.

Bij de berekening wordt gebruik gemaakt van gelijksoortige formules als beschreven door Rajaratnam [1] voor een vlakke straal in oneindig water. Er zijn aanpasingen gemaakt voor de invloed van bodem en wateroppervlak of wanden (vlakke straal in beperkt water). Basisgedachte is dat bij een vlakke straal op oneindig water de impuls in de straal als functie van de afstand tot de uitstroomopening constant is en dat wateraanzuiging door de straal onbeperkt mogelijk is. Bij de vlakke straal in beperkt water neemt de impuls daarentegen af en is er de mogelijkheid van wateraanzuiging beperkt. Voor een uiteenzetting van de achterliggende gedachten wordt verder verwezen naar nota 6 in [2].

Literatuur

1 Rajaratnam, N. 'Turbulent jets.’ Elsevier, Amsterdam, 1976.

2 Waterloopkundig Laboratorium, verschillende auteurs. ‘Langskracht op een schip door de vulstraal in een sluis.’ Rapport Q255,januari 1988.


De volgende gegevens zijn nodig voor het draaien van een ‘straal’ berekening:

• Watemiveau en bodemligging (m t.o.v. referentieniveau). De bodem is horizontaal.

• Positie straalas (m t.o.v. referentieniveau) en dikte van de straal ter plaatse van de uitstroomopening (m).

• Hoek van de straal t.o.v. de horizontaal (in 0, straal naar beneden gericht is positief).

• Debiet per eenheid van breedte van de straal (m3/s per m).



4.12.4 Werkwijze

De programma s kunnen worden gedraaid met behulp van de beschikbare batch-file s4.bat of s4a.bat. De invoer-file beet bijvoorbeeld straal.in. Er wordt een uitvoerfile gemaakt: met bijvoorbeeld de naam straal.out.

Om het programma te runnen doe het volgende: type: s4 straal of: s4a straal

Door editing van de beschikbare invoer-file kan een nieuwe invoer-file worden gemaakt. Met gebruikmaking van de uitvoer-file straal.out kunnen TEKAL plotjes worden gemaakt. Dit uitvoerbestand moet in de directory met de batchfile pl.bat (naar opgegeven printer) of plot.bat (naar scherm) worden geplaatst en bevat aanwijzingen over de blokken met gegevens die geplot moeten worden. Er dient ook een file straal.pct te worden gemaakt (bijgevoegde file editen!), waarin de layout van de TEKAL plot wordt opgegeven. Het plotje kan zowel naar scherm als naar een printer worden gestuurd.

Standaard worden na raai 0 ter plaatse van de uitstroming nog vijf andere raaien doorgerekend. De raaien in x richting hebben een onderling gelijke afstand; deze afstand wordt opgegeven in de invoer. In iedere raai wordt de stroomsnelheid bepaald in 100 equidistante punten over de waterdiepte (y-richting).


AANZUIG

file: aanzuxg.in 1 = Hoogte straal (m) : 1 = Hoogte straalas boven bodem (ra) : 1 = Hoek van straal met horizontaal (°) : Voorts worden vaste waarden voor een aantal variabelen gehanteerd in het programma!

file: aanzuig.out Hoogte straal (m):

> Hoogte straalas boven bodem (m): > Hoek van straal met horizontaal (°) :

Indeling uitvoer: Horizontale afstand x tot uitstroomopening; drie maatkriteria LB1/2/3 van neer boven straal; LB is maatgevende lengtemaat neer boven de straal; Q1 is aanzuigdebiet boven de straal; drie maatkriteria LOl/2/3 onder de straal; LO is maatgevende lengtemaat neer onder de straal; Q2 is aanzuigdebiet onder de straal.

X 3.000 6.000 9.000

12.000 15.000 18.000 21.000 24.000 27.000 30.000

LB1 24.436 24.436 24.436 24.436 24.436 24.436 24.436 24.436 24.436 24.436

LB2 18.695 18.695 18.695 18.695 18.695 18.695 18.695 18.695 18.695 18.695

LB3 . 000 . 000 . 000 . 000 . 000 . 000 . 000 . 000 . 000 . 000

LB 18.695 18.695 18.695 18.695 18.695 18.695 18.695 18.695 18.695 18.695

Q1 . 096 .193 .236 . 163 .090 .017 .000 .000 . 000 . 000

LOl 3.350 3.350 3.350 3.350 3.350 3.350 3.350 3.350 3.350 3.350

L02 4.300 4.300 4.300 4.300 4.300 4.300 4.300 4.300 4.300 4.300

LOS 310.450 310.450 310.450 310.450 310.450 310.450 310.450 310.450 310.450 310.450

LO 3.350 3.350 3.350 3.350 3.350 .350 .350 . 350 . 350 .350

Q2 . 008 . 000 . 000 . 000 . 000 . 000 . 000 .000 . 000 . 000

STRAAL4

file: straal4.in 1.000 = Waterstand (mNAP)

-2.000 = Niveau bodem (mNAP) .500 = Niveau straalas (mNAP)

1.000 = Hoogte straal (m)



30.000 = Hoek van straal met horizontaal (°) 2.000 = Debiet per eenheid van breedte (m2/s) 2.000 = StfjpQrnnttp in x-riohting (m)

file: straal4.out * Invoergegevens:

* Waterstand: 1.000 * Niveau bodem: -2.000 * Niveau straalas: .500 * Hoogte straal: 1.000 * Hoek van straal met horizontaal: 30.000 * Debiet: 2.000 * Stapgrootte in x-richting: 2.000 * :::- = = = = = ======= ===r======:===r ==r======

indexing uitvoer:

raai aantal rijen uitvoer aantal kolommen uitvoer x (m) y(m) v(m/s)

0000 100 3

. 000,

. 000, et c.

. 000,

. 000, 1000 100 3

2.000, 2.000,

etc. 2.000, 2.000,

2000 100 3

4.000, 4.000,

etc. 4.000, 4.000,

3000 100 3

6.000, 6.000,

et c. 6.000, 6.000,

4000 100 3

8.000, 8.000,

etc. 8.000, 8.000,

5000 100 3

10.000, 10.000,

etc. 10.000, 10.000,

-2.000, -1. 970,

. 940,

. 970,

1.000, . 970,

-1.940, -1.970,

1.000, . 970,

-1.940, -1.970,

1.000, . 970,

-1.940, -1.970,

1.000, . 970,

-1.940, -1.970,

1.000, . 970,

-1.940, -1.970,

. 000,

. 000,

2.000, 2.000,

2.511, 2.507,

. 000,

. 000,

1.951, 1.954,

. 000,

.000,

1.484, 1.486,

. 000,

. 000,

1.221, 1.222,

. 060,

. 110,

1.016, 1.016,

.214,

.214,

STRAAL4a

file: straal4a.in 8.100 = Waterstand (mNAP) : .000 = Niveau bodem (mNAP):

1.950 = Niveau straalas (mNAP): 1.100 = Hoogte straal (m) : .000 = Hoek van straal met horizontaal

4.370 = Debiet per eenheid van breedte 4.000 = Stapgrootte in x-richting (m): 5.000 = Diepgang schip (m):

(o) : (m2/s):

Waterloopkundig laboratorium | WL 4-53

Sluisprogrammatuur REN Q2317.00 december (997

file: straal4a.src Waterstand (mNAP):

Mivoau bodcm (n' Niveau straalas Hoogte straal ( Hoek van straal Debiet per eenh Stapgrootte in Diepgang schip

38 4.000000 4.000000

38 8.000000 8.000000

38 12.000000 12.000000

38 16.000000 16.000000

38 20.000000

20.0 4.841162

(= schermcmtput)

WAD) . (mNAP) :

m) :

met horizontaal eld van breedte x-richting (m): (m) :

4.370000 5.204458

4.370000 5.518305

4.370000 5.660573

4.370000 5.250868

4.370000

4.578656

(o) : (m2/s):

17.360820 16.441570

17.360820 12.031800

17.360820 8.824923

17.360820 6.234199

17.360820

8.945571E-01

3.54274 9E-03

1.737034E-01

5.824848E-01

8.287 612E-01

= ns = x, qO, sO = x, q,s,ss

betekenis: ns onbekende grootheid (heeft mogelijk te maken met de ligging van het schip) s impuls in straal ss impuls op schip x horizontale afstand tot uitstroomopening q debiet qO debiet op raai 0 (op x = 0) sO impuls op raai 0 (op x = 0)

file: straal4a.out Deze outputfile is gelijk aan de outputfile straal4.out.


In programma AANZUIG worden enkele variabelen als vaste waarden voorgeschreven. De waarden van deze variabelen zouden evenwel in de invoertabel opgegeven moeten kunnen worden.; dit dient veranderd te worden (zie ook de programma code). De schermuitvoer van STRAAL4a bevat een onduidelijke grootheid: ‘ns’. Dit dient uitgezocht te worden.

4.12.7 Problemen

Geen.



i.13 tros


De oorspronkelijke Cyber-versie van TROS dateert van 1979/1980. Voor een beschrijving wordt verwezen naar literatuur [3] en [4], In 1988 is de code herschreven in Fortran 77 [5], Nadien (1991) is een PC versie gemaakt. Deze versie is niet gedocumenteerd. Een globale aanwijzing voor bet gebmik is als lees.mij file gevonden en hieronder in paragraaf 4.13.3 afgedrukt. Het programma LOCKFILL kan als de opvolger van TROS worden gezien.


Het rekenprogramma TROS berekent de langskrachten op een schip in een kolk ten gevolge van vullen of ledigen van de kolk. Daarbij wordt o.a. gebmik gemaakt van de lange-golf theorie; hierbij worden reflecties van golven meegenomen. Er mogen meerdere schepen in de kolk aanwezig zijn. Een schip kan star zijn (dit wil zeggen plaatsvast zijn) of flexibel (en stampen dompbewegingen uitvoeren). Wanneer de ‘starre theorie’ wordt gehanteerd mogen de schepen niet naast elkaar liggen. Het programma is primair opgezet voor de situatie dat de kolk via de hoofden of deuren wordt gevuld of geledigd. De volgende langskrachtcomponenten worden daarbij onderscheiden:

• Kracht ten gevolge van een hellende waterspiegel veroorzaakt door lopende en reflecterende translatiegolven.

• Kracht ten gevolge van een hellende waterspiegel veroorzaakt door een stroomsnelheids- verloop in langsrichting van de kolk.

• Kracht ten gevolge van viskeuze wrijving. • Kracht door directe straalwerking (vulstraal). • Kracht samenhangend met de vormweerstand van het schip. • Kracht door waterspiegelafzinking boven de vulstraal.

De laatste twee componenten worden niet door TROS berekend en dienen te worden gemeten of ingeschat. Overigens kunnen de componenten 2, 5 en 6 worden samengevat onder de noemer impulsverschil over het schip (zoals bij LOCKFILL). Krachten ten gevolge van dichtheidsverschillen worden niet beschouwd. Hoewel het programma is geschreven voor een deurvul- en ledigingssysteem, is het ook mogelijk om een vul-/ledigingssysteem te simuleren waarbij het vullen/ledigen plants vindt door middel van geperforeerde leidingen in de kolkvloer of kolkwanden. In het laatste geval dienen de tijdsafhankelijke vul-/ledigdebieten te worden toegeleverd. Deze debieten kunnen worden berekend met het programma BODVUL. De onderliggende theorie van TROS wordt beschreven in f 1] en [2],

Literatuur

1 Waterloopkundig Laboratorium, J. Bosma. Langskrachten op schepen in sluizen met vul- en ledigingssysteem in de hoofden. Rapport R 1222/M 1491, febmari 1978.

2 Waterloopkundig Laboratorium, K. den Boer.

waterloopkundig laboratorium | Wl_ 4-55


Nadere analyse van langskrachten op schepen in sluizen met vul- en ledigingssystemen via hoofden, bodem of wanden. Rapport R.122/MM8I-2, hiaail 1979.

3 Waterloopkundig Laboratorium, A.W.J. Koster. TROS. Berekenen van langskrachten op schepen in een schutsluis. Analyserapport Cl, mei 1979.

4 Waterloopkundig Laboratorium. TROS. Berekenen van langskrachten op schepen in een schutsluis. Handleiding TROS, rapport Cl, januari 1980.

5 Waterloopkundig Laboratorium TROS, versie 2.01 Gebruikershandleiding Rapport Q255, februari 1989.

4.13.3 Werkwijze

Bij de PC-versie van TROS zijn de volgende aanwijzingen voor gebruik gevonden:

TROS draaien

1. Gebruik een autoexec.bat met path c:\poly en herstart de PC. Onder c:\poly bevindt zich de PolyMake version 3.3 voor het aanpassen van Microsoft Makefiles. Dus zorg ook dat \poly op de C-schijf komt te staan.

2. Edit in c:\tros de file invoer voor nieuwe berekening. 3. Geef commando: trinv. Dit resulteert in de file uitvoer (invoer in woorden) en reken.inv

(invoer van tros). 4. Wijzig de Fortran-code in de file func.for i.v.m. nieuwe hefsnelheden deurschuiven,

grootte van vulopeningen, enz. 5. Maak nieuwe tros.exe met commando: make. 6. Reken met commando: tros. (N.b. acties onder 5e en 6e kan ook met een commando:

runtros). 7. Rekenresultaten staan in print.utv. 8. Kopier de files invoer, uitvoer, func.for en print.utv met nieuwe namen

naar c:\tros\results.

Overzicht

invoer in trimv.exe geeft

uitvoer en reken.inv func.for

geeft nieuwe tros.exe reken.inv

in tros.exe geeft dataset.a, dataset.b, print.utv en tapel5.dat




Het programma TROS biedt de mogelijkheid om de krachten op een schip te berekenen ten gevolge van een bodemvulsysteem of wandvulsysteem. Omdat de opvolger van TROS, het programma LOCKFILL, deze mogelijkheid niet biedt, wordt aanbevolen om het programma TROS voorlopig achter de hand te houden. In LOCKFILL zou de bodemvuloptie moeten worden ingebouwd.



4.14 vlkolk


De oorspronkelijke code van VLKOLK (Cyber versie) is beschikbaar. Er is een executable voor de PC beschikbaar; de code daarvan is niet beschikbaar. Er bestaat een handleiding voor de oorspronkelijke Cyber versie [1],

4.14.2 Toepassing

Het programma VLKOLK simuleert het vullen en ledigen van een schutkolk via een riool met schuif. Deze schuif wordt volgens een op te geven programma geopend of gesloten. De traagheid van het water en de weerstand van schuif en leidingsysteem worden meegenomen.


Het programma VLKOLK is opgezet ten behoeve van het hydraulische ontwerp van een schutsluis. Het geeft inzicht in het waterstandsverloop in de kolk bij een zeker openings- of sluitingsprogramma van de schuif in het vul-/ledigingsriool. Het geeft ook inzicht in het effect van vergroting of verkleining van het nivelleeroppervlak. Omdat - naast de stromingsverliezen gerelateerd aan in- en uitstroming, wandwrijving en schuif - de massatraagheid van het water wordt meegenomen, is de vertraagde ontwikkeling van het vul-/ledigdebiet te zien in de resultaten. Massatragheid veroorzaakt ook het naslingeren van het water in de kolk en het buitenwater na het bereiken van de gelijk-water situatie. VLKOLK berekent als functie van de tijd de waterstanden in de schutkolk, het debiet in het riool en de drukken voor en achter de schuif. Uit deze drukken kan de kracht op de schuif globaal worden afgeleid. Het is evenwel discutabel of deze kracht voor ontwerpdoeleinden voldoende nauwkeurig is gezien het grofstofifelijke karakter van de drukberekening in de leiding. De stand van de schuif wordt uit het voorgeschreven openings-Zsluitingsprogramma afgeleid en als functie van de tijd uitgevoerd. Waterbewegingen zijn steeds vertikaal, dit wil zeggen, er wordt aangenomen dat de waterspiegels in de kolk en daarbuiten horizontaal blijven. De opzet van het oorspronkelijke Cyber-programma wordt beschreven in rapport [1]. Het programma vertoonde in eerste instantie niet begrepen ‘slingeringen in de drukken voor en achter de schuif [2], die toegeschreven werden aan de manier van interpoleren van de wccrstandscoefficient. In een latere versie zijn enkele wijzigingen aangebracht [3],

Literatuur

1 Waterloopkundig Laboratorium. ‘Programma VLKOLK, KSISCH en QTTNfG. Vullen en ledigen van een schutkolk via een riool met schuif.’ Handleiding. Rapport 66.1080, juni 1978.

2 Waterloopkundig Laboratorium. M.J. Officier. ‘Onderzoek naar slingerende resultaten van het programma VLKOLK.’ Notitie C28, 1981.

3 Waterloopkundig Laboratorium. ‘VLKOLK. Vullen en ledigen van een schutkolk via een riool met schuif’ Handleiding.



Rapport C0028, december 1982.

4 Delft hydraulics laboratory. Rivers, navigation and structures. " VLKOLK. Computation of the discharge in a lock chamber with a culvert system.’ Programma beschrijving (t.b.v. marketing).


In het programma dienen de initiele waterstanden in schutkolk en buitenbekken te worden opgegeven, alsmede de afmetingen van de kolk en van het buiten-bekken, de afmetingen van het riool, de ruwheid van het liool, de verliezen bij in- en uitstroming van het riool en de positie en weerstand van de schuif als functie van de tijd. Er is een optie in het programma waarbij de schuifopening berekend wordt als functie van de tijd bij voorgeschreven debieten waterstandsverloop.

4.14.5 Werkwijze

De programma’s kunnen worden gedraaid met behulp van de beschikbare batch-file. De invoer-file heet invoer. Er worden vier uitvoerfiles gemaakt: met de namen: uitvoer, scratch, plotfile.ksi en plotfile.res,

Er komt dan een vraag: plot op scherm y/n. Met y wordt het eerste berekende TEKAL plotje op het scherm getoond. Na enter en nogmaals y wordt het tweede berekende plotje getoond. Met n breekt het programma af!

Voor nieuwe berekeningen kan eenvoudig het voorbeeld invoerbestand invoer worden ge-edit. Links dienen de waarden van de variabelen te worden opgegeven, rechts staat een toelichting.

4.14.6 Problemen

Er is geen programmacode voor de PC beschikbaar, wel de executable. Het programma breekt af als de vraag ‘ plot op scherm y/n’ met n wordt beantwoord.



4.15 wares

4.1 5.1 Beschikbaarheid

WARDS is ontwikkeld in opdracht van de Dienst Verkeerskunde van Rijkswaterstaat (RWS- DVK). Het rekenprogramma is op 20 november 1992 aan RWS-DVK geleverd. WL is geen eigenaar van het programma, maar heeft waarschijnlijk wel het gebruiksrecht (hierover is niets vastgelegd?).

Er bestaat een grafische interaktieve versie (een soort demo), die in bruikleen is gegeven aan DVK. De demo heeft geen manual en is zonder de aanwezigheid van een deskundige niet geschikt voor presentaties. De demo is in C geprogrammeerd. Het rekenhart van WARDS is in Fortran geprogrammeerd.

De programmacode alsmede de executables zijn aanwezig, maar de executables kunnen onder WINDOWS 95 niet opnieuw worden aangemaakt vanwege het ontbreken van library files en Venus files. Er is een uitgebreide handleiding beschikbaar [1], Er zijn de volgende programma-onderdelen:

• WARDS (menu sharing en user-interface) • WAROSN (rekenhart van WARDS; is ook afzonderlijk te draaien, mits de juiste

invoerfiles worden gebruikt) • WAROP (post-processing van WARDS)

4.1 5.2 Toepassing

WARDS is een menu-gestuurd programma, waarmee de inzinking van een schip bij de passage van een vemauwing in de waterloop (bijvoorbeeld een sluis) kan worden berekend, alsmede de door het schip opgewekte golven en stromingen. In de waterloop mag een stationaire stroming aanwezig zijn. WARDS kan worden gebruikt bij het ontwerp en beheer van sluizen en bruggen. De invloed van doorvaartbreedte, diepgang van het schip en scheepssnelheid op de inzinking van het schip bij de passage kunnen met dit programma worden berekend. Het programma is eendimensionaal van opzet. Dit impliceert dat bijvoorbeeld alleen de gemiddelde stroomsnelheid over een dwarsdoorsnede wordt uitgerekend, en niet de snelheids- verdeling. Een uitvoerige beschrijving van de vergelijkingen waarop het programma is gebaseerd, is te vinden in WL-rapport Q99-V [2],

Een mogelijk interessante toekomstige uitbreiding van het programma is het modelleren van een duwstel als een schip met een tussenschamier.

4.1 5.3 Achtergronden en literatuur

Bij het invaren, uitvaren en doorvaren van een sluis of een andere verandering in het vaar- wegdwarsprofiel, worden golven en stromingen gegenereerd, die op hun beurt de vaarsnelheid en de vertikale stand van het schip beinvloeden. Het programma WARDS berekent in de tijd



de scheepspositie en de waterbeweging rond het schip. De uitgangspunten van het rekenprogramma zijn:

• De waterbeweging wordt beschreven met de eendimensionale Navier-Stokes vergelijkingen voor lange golven. De vaarweg is opgedeeld door middel van een aantal roosterpunten. In deze roosterpunten worden de impuls- en continui'teitsvergelijkingen opgesteld. In een roosterpunt kan zich gedurende enige tijd het passerende schip bevinden. In de roosterpunten in de nabijheid van het schip wordt rekening gehouden met lokale invloeden zoals de druk- en wrijvingsweerstand van het schip, vertragingsverliezen en schroefkrachten.

• De scheepsbeweging wordt beschreven met de vergelijkingen voor translatie in langsrichting (schrikken), translatie in vertikale richting (dompen) en rotatie in het vertikale vlak (stampen). Hierbij wordt rekening gehouden met massatraagheidskrachten van het schip en het water, weerstandskrachten, schroefkrachten en waterstanden rond het schip.

• De vaarweg bestaat uit een aaneenschakeling van delen met verschillende, op te geven dwarsprofielen (bijvoorbeeld een trapeziumvormig, prismatisch kanaal met aansluitend een schutsluis). In de vaarweg mag een stationaire stroming aanwezig zijn.

• Het schip heeft een bepaalde, in te voeren vorm (er is een database beschikbaar waarin de gegevens van een aantal gangbare scheepsklassen zijn opgeslagen). Het door de schipper toegepaste vermogen van de schroef wordt als functie van de tijd of van de scheepspositie opgegeven.

De oplossing van het stelsel vergelijkingen geeft:

• De positie van het schip in de vaarweg als functie van de tijd. • De vaarsnelheid van het schip als functie van de tijd en van plaats. • De inzinking van voor- en achterschip en de mimmaal aanwezige kielspeling onder het

schip als functie van de tijd.

• De waterspiegels en stroomsnelheden als functie van de tijd in een aantal op te geven raaien.

Het programma WARDS is gevalideerd aan de hand van een aantal door RWS uitgevoerde metingen in het prototype. In het betreffende gebied van randvoorwaarden waren de rekenresultaten bevredigend. De nauwkeurigheid van de berekende kielspeling was ordegrootte +/- 5 cm.

Het programma WARDS is o.a. gebruikt voor het berekenen van de kielspeling bij het uitvaren van de sluis Bom. Het betreffende rapport [4] kan als voorbeeld van de WARDS mogelijkheden worden gezien. Ook is het o.a. toegepast bij de advisering voor de renovatie van Kleine Sluis en Zuidersluis te Umuiden [5],

Literatuur

1 Waterloopkundig Laboratorium, G.A. Fokkema. WAROS. Berekenen van scheeps- en waterbewegingen bij passage van sluizen. Rapport Q99, deel DC, handleiding computerprogramma, november 1992.

2 Waterloopkundig Laboratorium, G.A. Fokkema. Flet passeren van een schip door een sluis, stabiliteit en nauwkeurigheid van het rekenschema. Rapport Q99, deel V, juni 1991.

3 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijburcht. Berekenen van scheeps- en waterbewegingen bij passage van sluizen. Rekenprogramma

waterloopkundig laboratorium j WL 4-6 I


WAROS: fysische aspecten en vergelijking met metingen. Rapport Q99, deel X, juni 1991.

4 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijburcht. Berekeningen minimale kielspeling tijdens uitvaren sluis Bom. Rapport Q1851, maart 1994.

5 Waterloopkundig Laboratorium, A. Vrijburcht. Renovatie Kleine Sluis en Zuider Sluis Umuiden. Rapport Q1944, mei 1995.

4.1 5.4 Benodigde gegevens

Verwezen wordt naar de handleiding [1].

4.1 5.5 Werkwijze

Het programma WAROS is menu-gestuurd. De structuur van het programma ziet er als volgt uit:

Hoofdmenu Informatie

Scherm Printer

Invoer Runidentificatie Scheepscontour Scheepsgegevens Vaarweggegevens Randvoorwaarden Beginvoorwaarden Meetpunten Stopcriteria Bewaren Verwijderen Afdrukken

Berekeningen File-selectie

Uitvoer Uitvoermatrix Uitvoerfiles

Mutaties Scheepscoefficienten Numerieke coefficienten


De invoer bestaat uit de geometrie van de vaarweg en de constructie, de waterstand en een eventueel aanwezige stroming, gegevens van het schip, en het toegepaste schroefvcrmogen als fimctie van tijd of plants van het schip.



De uitvoer bestaat uit golfhoogten en stroomsnelheden als functie van tijd of plants, de snclheid en positie van het schip, en de minimale kielspeling. In de uitvoer komen afkortingen voor, waarvan hier de betekenis wordt gegeven:

x = plaats-coordinaat t.o.v nulpunt t = coordinaat voor de tijd xs = positie hek van het schip vs = snelheid schip iz = inzinking zwaartepunt schip tr = vertrimming schip in graden ib = inzinking boeg schip ih = inzinking hek schip h 1 = waterstand op meetpunt 1 h2 = waterstand op meetpunt 2 h3 = waterstand op meetpunt 3 h4 = waterstand op meetpunt 4 h5 = waterstand op meetpunt 5 h6 = waterstand op meetpunt 6 v 1 = stroomsnelheid op meetpunt 1 v2 = stroomsnelheid op meetpunt 2 v3 = stroomsnelheid op meetpunt 3 v4 = stroomsnelheid op meetpunt 4 v5 = stroomsnelheid op meetpunt 5 v6 = stroomsnelheid op meetpunt 6 ps = motorvermogen schip mk = minimale kielspeling schip

4.1 5.7 Aanbevelingen

Aanbevolen wordt om onderstaand probleem op te lessen.

4.1 5.8 Problemen

De WARDS executables kunnen niet onder WINDOWS worden aangemaakt wegens het ontbreken van library files. Dit kan wel onder DOS of WINDOWS3.il. In verband met de overgang naar WINDOWS95 en toekomstig onderhoud aan het programma verdient dit aandacht.



5 Overzicht programmatuur

verzamel- naam

programma- naam

opmerking code aanwezig

ontbrekende files 1 = inc-files 2 = corn-files 3 = venus-code 4 = libraries

exe maak baar

exe werkt

vb klaar

plotjes werken

schat leestek

schat

schat2 If schat

problemen met routine RUKU4

£”?£!HI®*.routine RUKU4 interface naar schat; is ook beschikbaar bij lockfill maar verschilt!!

B. *

Ja

j.?..... ^ ja ....

??

ja... ja...

ja_ wm

J.a... ja... ja... nvl

lockfill Ifmenu

jfplol

itp'roa..

1,2,3

Ifselect

lf_schat if Iros

1,2,3

i','2,3"

1,2,3

?? ??

J.a. ja. j.a. tw ■J1

nyt

ja... nvt

waros LIBFOR USERS

=Microsoft (R) FORTRAN LIBRARY 1-28-88 =Delfl Hydraulics USERS LIBRARY 4-28-88

ja

warop

PLUTO = Delft Hydraulics PLUTO LIBRARY 6-29-88 VENUS =Delft Hydraulics VENUS LIBRARY 3-08-88

DBCUB =Gekochte DBASE iibrary 4-27-89 LLIBCE =IVIicrosoft (R) C-LIBRARY 11-02-88

ja

ja

*

O0S:

ii h

m >>

bots hydco boisOi

bots03

J.a..

code en bijgeleverde executable horen NIET bij elkaar



output bestanden niet geschikt voor TEKAL

plotprogramma voor Sperry

ja...

ja.. ja ja

nyt

nyt nvt

botsOS

bots07

ja ja nvt

bots09 mm

botswand

conyer

botslg

botslg3

botswa2

programma kan nooit gewerkt hebben routine VOERUIT uitgeschakeld

botswa3

botswaS programma kan nooit gewerkt hebben ivm deling door nul (regel 169) oude executable werkt ook niet

Ja ja

ja..

ja... ja ja

ja..

jja.. ja

ja...

j,?.„„ nee?

imHKitiH

ja...

jn,,,,

nvt

nvt

nee Wm

straal4 aanzuig

straal4

straal4a ja_

ja... ja..

ja_ i2_

nvt

ja... ja

spuis4 spuisd

spuis4a

spuis4b

spuis4c

spuis401 ja_

ja... ja.. ja.. ja.. |a |a

bodvulsys bodvul ja ja_ ja_ ja. vlkolk vlkolk pluto en Iplot ontbreken lockgatel Igate2

igate3

hym/hym1

refil

reif2

.(!iy.®r.?.?.P.t9.9.(arnmajs; niet gecontroleerd

j?...

ja.. immttmr

lockgate2

reflS

refi4

kasgolf

kooml

ingo2

inya3 schyf

schyfz

foutief gebruik INTRINSIC-functions

ja....

ja.... ja....

nee

ages

ja

ja ja

ja ja

fill

m»mi M.M.M.mMM

■******//, vyiyyys/syyy*



lockair nui

nur

ja. ja_

ia...

Ja_ lockdens Idf

idh

Id5d idSe"'

id5f

Id7f

id/y idSd

IdSf

J.a.

J.a. J.a.

J.a. ja_

ja..

ia.. ja.. i?...

*«. . • • - . . - ..

& iS ia

i?. Ja

uuumui

lockdim lockdim ja_ ja_ ja. bdsIS bdsIS

bdsISa

foutief yebruik INJRjNS|C-funclions

foutief yebruik INTRINSIC-functions

bdsb

tros tros J£_



Rotterdamseweg 185

postbus I 77

2600 MH Delft

telefoon 015 285 85 85

telefax 015 285 85 82

e-mail [email protected]

internet www.wldelft.nl

Rotterdamseweg 185

p.o. box 177

2600 MH Delft

The Netherlands

telephone+31 15 285 85 85

telefax +3115 285 85 82

e-mail [email protected]

internet www.wldelft.nl

North Sea

London • Jr™

wl delft hydraulics - puc open data

Documents