Onderwerp: Aanpassen aandrijving: schroef en koppeling

Mijn Yanmar 4 cyl is na 8600 uur wel aan een revisie toe, en omdat ik volgend jaar in ijsrijke streken vertoef, kijk ik ook eens goed naar de hele aandrijving. Ik heb een Autoprop van Brunton, die als grote voordeel heeft dat de pitch afhankelijk is van toeren én stroomsnelheid. Voor en achterwaarts werkt hij identiek. Bij lage bootsnelheid is de spoed kleiner, kan de motor meer toeren leveren en heb je dus meer power. Dat kan goed van pas komen in het ijs. Nu is mijn schip behoorlijk zwaar - 16 ton - en de motor relatief licht - 45pk continue -. Bij zware zeegang en wind op de kop valt de voortgang behoorlijk terug.
Ik dacht eerst een zwaardere motor te gaan plaatsen. Om binnen hetzelfde volume en fundering te blijven kwam dat neer op een jongere turbo versie van mijn 4JH2E. Maar dan heb je ook een grotere schroef nodig, dat vermogen moet immers ook in voortstuwing worden omgezet. David Sheppard van Brunton leerde me hoe alles met alles samenhangt en de keuzes niet zo eenduidig zijn als het lijkt.
Zeilboten moeten het liefst een 'tugboat'opzet hebben: een grote schroef, een flinke reductie. Dan heb je de grootste efficiëntie. De motor wordt kort gebruikt, in lage toerentallen. Het schroefraam, de ruimte om de schroef bepaalt de maximale schroefmaat. De ontwerper houdt hier lang niet altijd rekening mee.
Een turbo is niet praktisch op een zeilboot. Je moet 2500rpm plus draaien om die te laten werken.
Met David heb ik een proefvaart op de Orwell gemaakt, om de prestaties van de huidige schroef (20") te beoordelen. Die bleken nog perfect nominaal, ook de motor heeft nog niet aan vermogen ingeboet, ondanks de leeftijd: 7.5kn (rompsnelheid) bij 3200rpm. Bij 2100rpm wordt de schroef rumoeriger, maar dat werd verklaard uit het verschil in aanstroming van het stijgende en dalende blad.

David gaat nu calculeren hoe ik uit ga komen met eens iets groter blad (22") en een grotere reductie 3.28 ipv 2.62.
Voor dat laatste ben ik op zoek naar een Kanzaki koppeling, type KBW20 3.28/3.06.

samvh schreef : Met en andere schroef en een andere reductie zul je niet veel winst maken t.o.v. de huidige setting. Als je vind dat je vermogen tekort komt bij bepaalde omstandigheden zul je toch echt naar een sterkere motor op zoek moeten gaan.
En de reden waarom een motor met een turbo niet voldoet op een boot lijkt me een onzin argument.

Voor de omstandigheden die hier genoemd worden heb je , tenminste als je dan ook op de motor wilt kunnen varen , toch echt wel 4-4,5 pk per ton nodig.
Dat betekent dus 65-70 pk.
Overigens heeft een verstelbare of vaanstandschroef altijd minder efficientie dan een klapschroef en vooral als een vaste schroef waardoor je dus effectief ook minder vermogen heb voor de voortstuwing .
Ad

Een vaste schroef heeft, dat mag duidelijk zijn, een vaste spoed. De combinatie vaste schroef / koppeling / motor heeft maar één bootsnelheid waarbij het geheel optimaal werkt. Afhankelijk van de keuze van deze combinatie ligt dat dus ergens tussen een basissnelheid en de maximale rompsnelheid. Te verwachten is dat uitgegaan wordt van die snelheid waarbij de motor zijn hoogste rendement heeft, dat ligt in mijn geval bv rond de 3200rpm en dicht tegen de rompsnelheid van 7,4kn.
Bij lage snelheden is de spoed dus verhoudingsgewijs te groot en daarmee de motorbelasting te hoog, een schip met vaste schroef trekt slecht op. Omdat je meestal ver buiten het max toerental vaart is een vaste schroef dus juist minder efficient dan een zelfinstellende vaanstandschroef.

Een Autoprop is niet vergelijkbaar met een klapschroef of een andere vaanstandschroef. De pitch is zelfinstellend nav toerental en flowsnelheid. Doordat de schroef automatisch een lage spoed instelt bij lagere flow, is de motorbelasting lager, kan de motor meer toeren maken en dus meer vermogen op de schroef zetten. Een Autoprop 'trekt wel snel op'.
Verder is het schroefontwerp zodanig dat het niet uitmaakt of je voor of achteruit vaart, de schroef is even effectief.

Ter informatie voor commentatoren:
Brunton Propellors is een zeer gerenomeerd high-tech ontwikkelaar van scheepsschroeven. Hun belangrijkste bedrijfsdeel Stone Marine Propulsion levert schroeven in de professionele sector mn sleepboten, ijsbrekers. Daarnaast hebben zij een pleasure vessel segment. Een van hun meer aansprekende klanten in Nederland is KM Yachtbuilders, waarvoor zij oa de aandrijftrein voor het expeditiejacht Pelagic hebben ontworpen.
Bij hun schroeven passen zij Superston toe, een speciale aluminium/brons/mangaan legering.

Een schroef met bewegende bladen gaat gegarandeerd kapot in het ijs. Een vaste schroef is het enige wat heel blijft en dan bij voorkeur een RVS versie want die zijn sterker. Ieder jaar moet ik de bladen weer laten richten.
45 pk is zat voor jouw boot en wat je er mee wilt doen, als je wilt upgraden wellicht in de 60 range gaan kijken, maar meer is echt zonde. Mijn boot is toch aardig wat groter als die van jou en ik ben terug gegaan van 100 pk naar 80 pk en zelfs in het ijs gebruik ik die 80 maar hoogst zelden. Het grotere zusje van jouw boot, de Snow Dragon, heeft ook een 80 pk Yanmar (15m en 28 ton) en gebruikt ook het volle vermogen nooit als we in het ijs moeten doordrukken. Ik heb het al een paar keer uitgelegd dat zoveel pk per ton een volkomen waardeloze referentie is, kijk daar ook echt niet naar want je gaat gegaranadeerd een veel te grote motor in je boot zetten en dat is echt zonde van de efficientie en de kosten. Houd het simpel.

madoc schreef :
Waarom is het een onzin argument?
Van verschillende kanten is een turbo diesel me afgeraden. Mn omdat je op een zeilboot zelden in de hogere vermogens vaart. Ik begrijp nu dat de turbo ook pas inkomt vanaf 2500 toeren. Ook weer begrijpelijk aangezien dat extra 30hp vermogen dat een turbo ingeblazen motor met dezelfde cilinderinhoud als mijn huidige, letterlijk 'bovenop' de standaard 45hp wordt gelegd. Het varen in de lage vermogens zou slecht zijn voor de turbo techniek, verder is het natuurlijk complexer.
Een turbo is meer iets voor een motorboot, waarbij de hogere toerentallen veel vaker gebruikt worden.

Verder vertrouw ik volledig op het professionele advies van de schroefleverancier. Mijn post ging ook niet zozeer om advies over de gevolgde weg, maar om een Kanzaki koppeling te vinden.

Erikdejong schreef :
Simpel houden is zeker het uitgangspunt. Mijn huidige uitgangspunt is dat ik mijn bestaande, simpele, makkelijk sleutelbare motor ga laten reviseren, een aangepaste koppeling zoek en de schroef vergroot. Sheppard's schatting dat ik met een 60hp motor toe zou kunnen (als ik zou gaan vervangen), komt overeen met jouw idee. Verder is de keuze voor een grotere schroef feitelijk het verleggen van het optimum naar de lagere bootsnelheden. Ik lever dan in bij hogere snelheden, misschien dat ik mijn rompsnelheid niet meer haal, maar dat vind ik een goed compromis. Als ik langdurig moet motoren vaar ik nooit zo hard.
Het verrast me dat je deze schroef afraadt, hij is namelijk specifiek ontwikkelt voor het gebruik door ijsbrekers en later is een afgeleide versie voor de pleziervaart gemaakt. Ook de legering is juist voor de zwaarste omstandigheden gemaakt. De Pelagic, het nieuwe expeditieschip van Novak, gemaakt voor Arctic en Antarctic, heeft dezelfde schroeven. Ik zou kunnen overwegen de oude bladen te behouden zodat ik bij schade deze er op kan zetten, dat is niet zo moeilijk.
(Ik heb gemerkt dat ik mijn schip makkelijk droog kan zetten op een ondiepte met zakkend water tot op schroefhoogte, zodat ik die kan onderhouden.)
Hoe diep zit jouw schroef? Ik kan me voorstellen dat dat bij los ijs relevant is: wanneer komt de schroef in aanraking met ijsbrokken? Hoe dieper hoe veiliger. Ik vroeg me nog af of een schroefraam of iets dergelijks wat ijs weg houdt zinvol zou zijn, maar je wilt ook niet dat er iets klem kan komen tussen raam en schroef, dus dat levert misschien eerder meer risico op.

samvh schreef : Reviseren houd het motor vermogen gelijk, en daar zou ik niet van wakker liggen, voor gebruik in ijs is het genoeg. Breken kun je toch niet, dus het blijft beperkt tot opzij duwen. Minder vermogen betekend dat het wat langer duurt om een blok opzij te duwen, maar met 45pk kom je net zo ver als met 80 pk.
Als je de rompsneheid niet meer kan halen dan kan de motor zijn vermogen niet afgeven en dan heb je feitelijk nog minder pk's beschikbaar. Daarnaast heeft een verstelbare schroef geen twist in de bladen, dat betekend dat een behoorlijk deel van het blad oppervlak niet efficient meedoet aan de voortstuwing en dat heeft gevolg dat je wellicht op het ene toerental wat efficientie wint, maar op een andere juist weer meer inlevert, door de beugel genomen ga jij het verschil in brandstofverbruik niet merken tov een vaste schroef.
Het sleutelwoordje daar is 'afgeleid'. Er is geen enkele schroef voor een pleziervaartuig wat heel blijft in ijs, en alles wat kan bewegen is kwetsbaarder als alles wat vast zit. Een RVS vaste schroef is het enig wat nog enigszins heel blijft, en zelfs die verbuigen nog regelmatig, al kun je daar nog mee thuis komen zonder verdere schade aan de aandrijftrein te doen.
Dat is een hardnekkig misverstand. Die boot is niet voor Novak, maar voor een klant/zakenrelatie van hem, behalve de bouwbegleiding heeft Skip Novak er verder ook niets mee te maken. De boot is bedoeld als zeilopleidingsschip in de Chileense wateren. Met uitzondering van wat gletsjer ijs is er geen ijs daar. Heel soms zou de boot eens een uitstapje naar Antarctica kunnen maken, maar dat is niet het hoofddoel. De boot is niet bedoeld voor opereren in ijs en is daar ook niet geschikt voor. Het heeft geen ijsversterking en dubbele roeren en schroeven zorgen ervoor dat je niet ver komt in drijfijs.De bladen zullen verbuigen, maar de kans is heel erg groot dat het mechanisme in de centerhub ook ontzet raakt. Bladen overzetten gaat ook niet lukken als je in ijs ligt wat in staat is om de bladen te ontzetten. Je komt simpelweg het water niet in. Zonder schroefreparatie kom je het ijs dan ook niet uit. Met een schroef die ontzet is heb je een grote onbalans en draait zo je schroefas lager eruit en dan ben je nog verder de pineut. Na alles wat ik gezien heb wil ik absollut voor 100% een vaste schroef hebben, het is niet een kwestie of het verkeerd gaat, maar wanneer en hoe vaak. Het enige wat ik zou overwegen (als je het echt belangrijk vind om een vaanstandschroef te hebben) is om een ijsschroef en een 'normale' schroef mee te nemen. Je vaart immers niet vaak in het ijs, dus dan kun je schroefwisselen voor je in de listige situaties terecht komt. Zelf zou ik dat overigens niet willen, te veel gedoe en eigenlijk is het een oplossing voor een niet bestaand probleem.
Grote delen van het Arctisch gebied hebben maar heel weinig tijverschil, veel plekken niet eens meer dan 20cm. Daarnaast zijn er niet heel veel stranden die geschikt zijn om je boot op te leggen. De meeste plekken zijn te stijl (roerschade!) of veel te rotsachtig en de aluminium huid van jouw boot kan niet tegen de puntbelasting van het droogvallen op een uitstekend rotsblok. Ik kan me niet heugen een geschikt strand gezien te hebben in een radius van enkele honderden mijlen van waar jij komende zomer heen wilt.
Diepte maakt niet uit, zeeijs is grillig en het is niet ongebruikelijk dat er ruggetjes onder water zitten die tot wel 15m diep onder water uitsteken. Onderaan deze post een plaatje van zo'n ijsblokje wat onderwater uitsteekt. Op de perfecte hooge om je schroef aan te vallen. Als je kleinere blokken er boven hebt drijven dan zie je niet wat er onder water gebeurt. Waar jij heen wilt ga je gegarandeerd dit soort uitsteeksels raken, dat is niet te voorkomen.
Schroeframen zorgen voor meer problemen dan ze oplossen omdat blokken ijs vast komen te zitten tussen het schroefraam en de schroef.

Als ik in jouw schoenen stond zou ik geen probleem hebben met het varen met de 45pk motor die je nu hebt en ik zou er zelf direct een vaste schroef onder hangen, waar jij heen wilt is dat veel bedrijfszekerder, het scheelt je een hoop geld en aan het brandstofverbruik ga je het niet merken. Of je gaat reviseren of nieuw hangt van de huidige motor af, daar kunnen we vanaf hier geen zinnig advies over geven.
Just my 2 cents.

Voor verwegistan en ijs KISS en hufterproof. Ik ga een heel end mee met Erik. Het enige nadeel van een vaste schroef is dat de achterkant van de bladen scherp is. Als je achteruit moet slaan in het ijs dan is dat kwetsbaar.
Maar ik zou je zeker afraden dermate extreme omstandigheden op te zoeken dat je het vooruit niet meer redt.
PS
Achteruit in ijs is je roer ook erg kwetsbaar!!

Je kunt horen of er ijs bij je schroef in de buurt zit. Achteruit slaan is inderdaad zelden nodig omdat ijs zo dynamisch is. Als het wel nodig is dan moet je met een verstelbare schroef net zo voorzichtig zijn, zo niet nog voorzichtiger.

Ik zal Brunton nog eens opnieuw benaderen hierover, hoewel ik hun antwoord eigenlijk al weet - ik stelde de vraag al eens eerder aan hen -: zij stellen dat hun schroef juist veiliger is in ijs.

De schroefbladen hebben wel een twist, ze zijn niet vlak. Zie de foto. Er is niet zoiets als een centraal mechanisme, iedere blad heeft zijn eigen draaipunt en beweegt onafhankelijk van de andere bladen. Dat maakt het ook mogelijk dat een blad bij aanraking met een object verdraait/ontwijkt.

Ik heb een tweetal vaste schroeven als reserve, ik zou kunnen overwegen voor ik het ijs in ga een te monteren. Na de oversteek naar Groenland natuurlijk, ik vaar niet voor niets met een schroef die zeilend minder weerstand levert. Ik ken de specs van deze schroeven niet, ze zijn in ieder geval kleiner in diameter. Hoewel het niet mijn hobby is kan dat in nood ook in het water, met mn duikuitrusting.

Speurend op satellietopnames heb ik in het Sam Ford Fjord een tal rivieruitlopen gezien die zandbanken in het fjord hebben gemaakt - te zien in het heldere water, kennelijk weinig sediment ondanks dat het gletsjerwater moet zijn. Dat waren in Noorwegen mijn favoriete ankerplekken, ik hoop dat die in Groenland ook geschikt blijken