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Propeller bremst er wirklich

Verfasst von Kirsten Panzer am 18. Juni 2020
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Propeller - Mitläufer und Bremser

Die Diskussion ist so alt wie Motoren in Segelyachten: Soll der (Fest-)Propeller während des Segelns mitlaufen oder stillgesetzt werden? Michael Herrmann versucht, Klarheit in die oft emotional geführte Debatte zu bringen.

Meist geht es hier um Glauben: Auf der einen Seite ist da die Fraktion der Verschleißfürchter, die am liebsten alles stillsetzen würden, weil alles, was sich dreht, zu Verschleiß führt. Zudem machen mitlaufende Wellen Lärm, was die Idylle unter Deck stört. Außerdem - wie jeder weiß - bremst ein mitlaufender Propeller beim Segeln viel stärker als ein stillgesetzter, da ja irgendwo die Energie für die Drehbewegung der Wellenanlage herkommen muss. 

Dieser Gruppe stehen die Mitläufer gegenüber. Die meisten Mitglieder dieser Gemeinschaft glauben fest daran, dass ein mitlaufender Propeller weniger bremst und der Verschleiß in der Wellenlagerung und dem Getriebe nicht allzu gravierend sein kann. Der Grund hierfür liegt für sie darin, dass die Bewegung ja nicht unter Last oder durch Motorleistung hervorgerufen wird, sondern quasi einem natürlichen Verhalten folgt. 

Aber schauen wir uns diesen Disput mal von einer ganz anderen - dritten - Seite an. Wen betrifft das eigentlich? Oder anders gefragt: Wer darf den Propeller einfach stillsetzen? 

Hier kommen die Hersteller ins Spiel. Volvo Penta ist da nicht sehr hilfreich in Bezug auf eine systematische Zuordnung der Getriebe zu deren Fähigkeit, als Bremse zu arbeiten. So darf das MS25 im Jahre 1998 nicht durch Einschalten des Rückwärtsgangs stillgesetzt werden. 2008 hat es offensichtlich hinzugelernt oder ist erwachsen geworden, jedenfalls übernimmt Volvo Penta die Empfehlungen des Herstellers - einst Hurth, mittlerweile ZF - und lässt ein Stillsetzen des Getriebes zu. Allerdings auch für das HS25, bei dem das jedoch nicht funktioniert - siehe unten. 

Yanmar hingegen bleibt bei seinem kategorischen "Nein". In einer Mitteilung an die Vertriebsorganisation mit dem Namen MSA08-003 wird 2008 das Stillsetzen der Propellerwellen für alle Marinediesel mit dem Hinweis auf drohende Schäden - die dann natürlich nicht der Garantie unterlägen - strikt untersagt; Hurth/ZF ist da ein wenig detaillierter - die "kleinen" mechanisch geschalteten Getriebe können und dürfen stillgesetzt werden, die hydraulisch geschalteten können das einfach nicht. Technodrive gibt ebenfalls unterschiedliche Anweisungen, die Dinosauriergetriebe von Paragon und Borg Warner ("Velvet Drive") können nicht stillgesetzt werden und dürfen noch nicht einmal unbeschränkt mitlaufen. 

Schaut man sich die unterschiedlichen Getriebetypen an und versucht, den Sinn dieser Angaben zu erfassen, kristallisiert sich bald ein Schema heraus. Dass man dazu wissen muss, mit welchem Schaltmechanismen die Getriebe ausgestattet sind, macht auch diese Aufgabe nicht leichter. Grundsätzlich gilt: Soll der Propeller stillstehen, muss eine ziemlich starre Verbindung zwischen Ein- und Ausgangswelle des Getriebes geschaffen werden. Heißt: Der Rückwärtsgang muss fest eingelegt sein. Die Zuordnung funktioniert etwa so: 

Erstens - Hydraulisch geschaltete Getriebe können nicht stillgesetzt werden. Diese benötigen einen laufenden Motor, um mit der Ölpumpe, die von der Getriebeeingangswelle angetrieben wird, den nötigen Schaltdruck zu erzeugen. Kein laufender Motor bedeutet kein Öldruck und somit keine Verbindung zwischen Ein- und Ausgangswelle. Typische Vertreter dieser Sorte sind die Hurth HSW, ZF ohne den Zusatz "M", Borg Warner AS 71, Paragon, Newage ab Delta (150+) und fast alle größeren Getriebe für Motoren ab etwa 100 Kilowatt. Ein weiteres Kennzeichen dieser Getriebe ist, dass in der Regel die Untersetzungen in beiden Drehrichtungen gleich sind, bei mechanisch geschalteten Getriebe gibt es da teilweise deutliche Unterschiede, zum Beispiel Drehrichtung A 2,6:1, in B 1.91:1. 

Zweitens: Mechanisch geschaltete Getriebe mit Konuskupplungen. Dazu gehören die kleineren Technodrive, ältere Volvo Penta Getriebe (vor-ZF), Newage PRM bis 125 und einige andere. Diese Getriebe können theoretisch ein bisschen stillgesetzt werden, wenn das Propellerdrehmoment einen bestimmten Bereich übersteigt, könnte der Anpressdruck der Kupplung zu niedrig für eine zuverlässige Blockierung der Welle sein. Die Folge wäre, dass die Kupplung durchrutscht und nach einigen Stunden verschlissen sein kann. Diese Getriebe können beziehungsweise dürfen nicht stillgesetzt werden. 

Drittens: Mechanisch geschaltete Getriebe mit Mehrscheibenkupplung. Diese sind üblicherweise mit einem Servomechanismus ausgestattet, der mit dem Drehmoment des Propellers einen Anpressdruck erzeugt, der für eine zuverlässige Verbindung von Ein- und Ausgangswelle ausreicht. Am weitesten verbreitet sind die Hurth HBW und ZF M.

Fazit: Nur wenige Getriebe bieten eindeutig eine Wahl. In der Mehrzahl der Fälle entscheidet nicht der Skipper, sondern der Hersteller, dass das Getriebe nicht stillgesetzt werden darf. Hat man keine separate Wellenbremse, zum Beispiel Shaft Loc, läuft der Propeller mit. 

Nun zu einem Argument, das seit Jahrzehnten in der Regel von Stammtischexperten vorgebracht wird: Lässt man den Propeller mitlaufen, bremst das mehr als ein stillstehender, da ja der Antriebsstrang bis zum Getriebe bewegt werden muss - irgendwo muss die dafür benötigte Leistung schließlich herkommen. Und diese Leistung muss das Schiff abbremsen. Logisch, oder?

Eben nicht. Unter Segeln mitlaufende Propeller verursachen zwar Lärm und minimalen Verschleiß, bremsen jedoch deutlich weniger als festgesetzte. Dafür gibt es mehrere Gründe: Durch die Drehung der Flügel ändert sich der Winkel der Anströmung; damit wird die für die Bremswirkung mit entscheidende projizierte Fläche verringert. Gleichzeitig verringert sich der cW-Wert, wodurch ebenfalls der Strömungswiderstand verringert wird. Zudem wird der Angriffswinkel der Anströmung mit zunehmender Propellerdrehzahl flacher. Erreicht die Fortschrittsgeschwindigkeit des Propellers die Fahrt des Schiffes, sinkt die Bremswirkung auf annähernd null. Das ist jedoch weder theoretisch noch praktisch erreichbar, da dies nur bei einem Schlupf von null möglich wäre. Es sei denn, der Propeller würde – zum Beispiel durch einen Motor – zusätzlich in Drehung versetzt. In der Praxis geht man davon aus, dass ein mitlaufender Propeller den Strömungswiderstand um etwa die Hälfte reduziert. Für einen Dreiflügler mit einem Durchmesser von 15 Zoll und 55 Prozent Flächenanteil wären dies bei sechs Knoten Fahrt rund 140 Newton weniger Bremskraft - über die Hälfte der Bremswirkung eines feststehenden Propellers. Dies deckt sich mit den Ergebnissen der einzigen unabhängigen Untersuchung zu diesem Thema, bei der eine Reduzierung der Bremswirkung zwischen 50 und 67 Prozent rechnerisch und im Versuch festgestellt wurde. 

Fassen wir zusammen: Selbst, wenn man den Festflügelpropeller feststellen darf, lohnt es sich nur, wenn man Zeit hat - die Yacht wird deutlich langsamer - und geräuschempfindlich ist. In allen anderen Fällen sollte man den Propeller mitdrehen lassen und eventuell über einen Wellengenerator nachdenken.

Mit freundlicher Genehmigung von Michael Herrmann / yachtinside.de


Mechanisch geschaltete Kupplungen liegen bei mechanisch geschalteten Getrieben (links) in der Regel auf der Abtriebswelle zwischen zwei Zahnrädern, die in Leerlaufstellung des Getriebes frei auf der Welle laufen. Sobald der Motor dreht, drehen auch alle Zahnräder im Getriebe. Von diesen ist – je nach Stellung des Schalthebels – gar keins (Leerlauf), das Vorausrad (Stellung voraus) oder das Achterausrad (Stellung achteraus) im Eingriff mit der Abtriebswelle. Das Zwischenrad zwischen den Achterauszahnrädern kehrt die Drehrichtung der Abtriebswelle um, was jedoch auch bedingt, dass zwischen diesen Zahnrädern ein Abstand bestehen muss – sie dürfen nur über das Zwischenrad miteinander im Eingriff stehen. Daher sind bei mechanisch geschalteten Getrieben die Untersetzungen in Voraus und Achteraus unterschiedlich (unterschiedliche Zähnezahlen von Voraus- und Achterauszahnradpaaren). In hydraulisch geschalteten Getrieben sind die Voraus- und Achterauskupplungen in der Regel getrennt untergebracht, da keine mechanische Verbindung zwischen beiden bestehen muss. Daher können die Durchmesser der Voraus- und Achterauszahnradpaare gleich gewählt werden, so dass die Untersetzung in beiden Drehrichtungen gleich ist. Bei beiden Getriebearten ist die Vorausdrehrichtung (oder die „bevorzugte Drehrichtung“) gleichlaufend.


Mehr Wissen über Motoren, Getriebe, Propeller und weitere Yachttechnik gibt es auf yachtinside.de

 


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