KEMITEKNIK I Basalt set er det en cylinder (billedet i midten af figur 1), som roteres i kunstigt havvand i umiddelbar nærhed af en koncentrisk og statisk cylinderskal. Dermed tilnærmes såkaldt Couette-flow mellem to parallelle vægge, og forskydningskraften, som etableres, er sammenlignelig med den for et oceangående skib [1,2]. Reynoldstallet for malingsrotoren er knap 60.000 for 100 RPM, svarende til en tangentialhastighed på 1,57 m/s eller 3,05 knob [3]. Flowet omkring cylinderen er derfor turbulent. I forsøgsserien blev fire bundmalinger påført hver sin cylinder, og drejningsmomentet målt for hver af dem. Derudover fik vi fremstillet en fleksibel rotor (uden maling) til simulering af svejsesøm på en skibsside, se billedet til højre i figur 1. Højde og diameter af den cylinder er henholdsvis 31 og 30 cm. Efter specifikation fra Maersk blev de kunstige svejsesøm konstrueret med en bredde på 15 mm og højder på henholdsvis 0, 3, 5 og 9 mm. Cylinderen kan udstyres med 0, 2, 4, 6 eller 8, jævnt fordelte svejsesøm (af balanceringshensyn kan kun et lige antal anvendes). Det svarer til en ”densitet” på 0, 10, 20, 30 og 40 svejsesøm pr. 5 meter skibsside. Bortset fra 0-værdien er det langt højere densiteter end på siden af rigtige skibe, hvor der i gennemsnit er et lodret svejsesøm for ca. hver 5 m skibsside, men som det vil blive diskuteret nedenfor, så er det muligt at interpolere i forsøgsdata, og dermed finde den relevante fuldskalaværdi for friktionskraften. Det er antaget, at de noget irregulære svejsesøm man finder på rigtige skibe, kan approksimeres med den buede form som ses i figur 1 (højre billede). Endvidere har vi antaget, at svejsesømmene ikke påvirker hinanden, og at den cylindriske geometri (relativt til en flad skibsside) ikke påvirker friktionsmodstanden. Detaljer og overvejelser om antagelserne er diskuteret i [3]. Malingerne Fire kommercielle bundmalinger, tabel 1, blev anvendt i undersøgelsen. Hempaguard X7 er en såkaldt ikke-polerende glat og elastisk maling baseret på silikonebinder, og med en ganske lille mængde aktivt pigmentbiocid (kobber pyrithione). De andre tre typer er traditionelle biocidholdige og polerende bundmalinger, baseret på akrylbindere og harpiks-derivater. Yderligere detaljer om malingerne og deres påføring og hærdning kan findes i [3]. Figur 2. Det gennemsnitlige drejningsmoment over tid for nypåførte malinger af typen Hempaguard X7 og Dynamic. Vandtemperaturen var 20°C og den tangentialle rotorhastighed 400 RPM (omkring 12 knob). AF = antifouling og FR = fouling release er typeangivelser for malingerne. Figuren er gengivet på dansk fra [3]. Figur 3. Målte drejningsmomenter for forskellige højder (0, 3, 5, 9 mm) af otte svejsesøm som funktion af tangentialhastighed af den roterende cylinder. Gengivet på dansk fra [3]. Hempaguard X7 89900 (silicone) Antifouling Dynamic 79580 (akryl) Antifouling Globic 9000 78900 (akryl) Antifouling Olympic+ 72900 (akryl) Tabel 1. Bundmalinger anvendt i friktionsstudiet. Alle er produkter fra malingsproducenten Hempel A/S. For at sammenligne malingernes bidrag til friktion udførte vi forsøg med neddypning i havvand. Udvalgte resultater er vist i figur 2. Det ses, at Hempaguard X7 bevirker et mindre drejningsmoment end Dynamic og at gennemsnitsværdien af Hempaguard over tid (5,1 mN) er omkring 5,6 procent mindre end det for Dynamic (5,4 mN) ved en hastighed på 12 knob. Nypåførte fouling release (silikone) malinger giver altså mindre friktion end klassisk antifoulingmaling. Forsøg med svejsesøm I figur 3 er vist, hvordan højden af svejsesøm og tangentialhastighed af den roterende cylinder påvirker det målte drejningsmoment. Det ses, at begge parametre har indflydelse; jo højere Figur 4. Målte drejningsmomenter for en cylinder med 9 mm høje svejsesøm ved forskellige rotationshastigheder som funktion af ”densitet” af svejsesøm. Den stiplede linje indikerer, hvor svejsesømsdensiteten er et enkelt svejsesøm pr. 5 meter, svarende til en typisk fuldskala værdi (virkelig skibsside). Gengivet på dansk fra [3]. svejsesøm og hastighed, jo højere drejningsmoment. Lignende resultater blev opnået for andre densiteter af svejsesøm (ikke vist). Som det ses i figur 4, stiger drejningsmomentet mest med flere svejsesøm, når densiteten ligger imellem 0 og 20 svejsesøm pr. 5 meter. Det kan forklares med, at svejsesøm interagerer - Dansk Kemi, 100, nr. 1, 2019 21
Download PDF fil
Se arkivet med udgivelser af Dansk Kemi her
TechMedias mange andre fagblade kan læses her