Was man an einem CPP-Mechanismus prüft.
Ein Verstellpropeller (CPP) lässt die Flügel um ihre eigene Achse drehen, während sich die Welle weiter in einer festen Richtung und üblich mit fester oder eng begrenzter Drehzahl dreht. Schub und Richtung werden allein über den Steigungswinkel geändert, nicht durch Anhalten oder Umsteuern der Welle. Das ist der Kernunterschied zum Festpropeller (FPP), bei dem Rückwärtsschub das Umsteuern des Motors oder, mit einem Untersetzungsgetriebe, das Einlegen einer Wendekupplung bedeutet. Weil die Welle nie anhalten muss, kann ein Fahrzeug mit CPP schneller von voll voraus auf voll zurück gehen als die meisten…
Was diese Bauart ausmacht
Ein Verstellpropeller (CPP) lässt die Flügel um ihre eigene Achse drehen, während sich die Welle weiter in einer festen Richtung und üblich mit fester oder eng begrenzter Drehzahl dreht. Schub und Richtung werden allein über den Steigungswinkel geändert, nicht durch Anhalten oder Umsteuern der Welle. Das ist der Kernunterschied zum Festpropeller (FPP), bei dem Rückwärtsschub das Umsteuern des Motors oder, mit einem Untersetzungsgetriebe, das Einlegen einer Wendekupplung bedeutet. Weil die Welle nie anhalten muss, kann ein Fahrzeug mit CPP schneller von voll voraus auf voll zurück gehen als die meisten Anordnungen mit FPP, und die gleichbleibende Wellendrehzahl hält einen Wellengenerator ungeachtet des geforderten Schubs auf stabiler Frequenz. Diese Verbindung ist der Grund, warum CPP auf Schleppern, Fähren, Offshore-Versorgern und Fahrzeugen mit DP-Klasse die Regel ist und warum Massengutschiffe und Tankschiffe, die wochenlang eine gleichmäßige Reisegeschwindigkeit fahren, sich damit selten aufhalten.
Hauptkomponenten
- Nabe und Flügelträger: beherbergt den Kreuzkopf- oder Spinnenmechanismus, der die axiale Bewegung einer Schubstange in die Drehung jedes Flügels umsetzt.
- Einzelne Flügel: an den Trägerflansch geschraubt, was erlaubt, einen Flügel zu ziehen und instand zu setzen, ohne das Fahrzeug einzudocken, anders als bei einem gegossenen FPP.
- Schubstange und hohle Propellerwelle: die Welle ist durchbohrt, um die Stange aufzunehmen, die den Kreuzkopf zum Ändern der Steigung nach vorn oder achtern schiebt.
- Ölverteilerkasten (OD-Kasten): am vorderen Ende der Welle oder im Getriebe angebracht, überträgt er Hydrauliköl aus der stehenden Rohrleitung über Drehdichtungen in die Bohrung der drehenden Welle.
- Hydraulikaggregat (HPU): Pumpen, Ölbehälter, Filter und Proportionalventile, die den Öldruck für den Servokolben liefern und zumessen.
- Steigungsrückmeldung: eine Nachlaufstange oder ein elektronischer Geber, der den wirklichen Flügelwinkel an die Steuerung und die Brückenanzeige zurückmeldet.
Auswahl und Auslegung
Durchmesser, Flächenverhältnis und Nennsteigungsbereich werden auf Leistungs- und RPM-Kennlinie des Motors, das Nachstromfeld des Rumpfs und das Einsatzbild des Fahrzeugs abgestimmt. Der Steigungsbereich läuft bei den meisten CPP-Bauarten von rund -5 Grad zurück bis +25 bis +30 Grad voraus, wobei die genauen Werte je Hersteller schwanken. Das Flächenverhältnis wird bei Fahrzeugen erhöht, die viel Zeit bei kleiner Fahrt und großem Schub verbringen, etwa Schlepper und Ankerbehandler, um die Kavitation beim Pfahlzug im Griff zu behalten. Die hydraulische Ansprechzeit zählt mehr bei Fahrzeugen mit DP-Klasse, wo die Steigung einer Schubanforderung des DP-Reglers innerhalb eines gesetzten Zeitfensters folgen muss; ein träges Ölsystem zeigt sich unmittelbar als Fehler in der Positionshaltung.
Vorschriften und Klasse
Die Klassifikationsgesellschaften verlangen eine Baumusterzulassung für Nabenguss, Flügelwerkstoff und hydraulische Steuerung, und die Propellerwelle unterliegt nach den Vorschriften jeder Klasse einer wiederkehrenden Besichtigung, entweder in festen Abständen oder in einem Verfahren der laufenden Maschinenbesichtigung, sobald die Welle lange genug im Dienst war, um dafür infrage zu kommen. Die Ölprobenahme aus Nabe und OD-Kasten gehört zu diesen Besichtigungen, denn Wassergehalt in der Probe ist der früheste Beleg einer versagenden Drehdichtung. Fahrzeuge mit DP-Klassenzusatz tragen zusätzliche Anforderungen an die Antriebsredundanz, die darauf verweisen, wie ein Versagensbild des CPP behandelt wird, denn der Verlust der Steigungsregelung an einem Ruderpropeller kann den ganzen DP-Fähigkeitsplan aushebeln.
Typische Fehler
| Fehler | Folge |
|---|---|
| Verschleiß der Drehdichtung im OD-Kasten, Ölaustritt | Verzögerte Steigungsrückmeldung und, wenn Seewasser eintritt statt Öl auszutreten, Korrosion der Nabenlager |
| Lockern der Flügelschrauben durch Schwingung | Streuung der Steigung zwischen den Flügeln und im schlimmsten Fall ein verlorener Flügel mit schwerer Schwingung auf der verbleibenden Welle |
| Verschleiß der Servokolbendichtung | Träge oder pendelnde Steigungsantwort, eine gleichmäßige Verbindung aus RPM und Steigung ist schwerer zu halten |
| Fluchtungsfehler des Nachlaufgestänges | Die Steigungsanzeige auf der Brücke stimmt nicht mehr mit dem wirklichen Flügelwinkel überein und führt den Wachhabenden in die Irre |
| Falscher Steigungsplan gegenüber der Last | Kavitationserosion, an den Flügelspitzen gebündelt, die den Flügel mit der Zeit ausdünnt |
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Rückverfolgbarkeit der Originalteile bis zur ursprünglichen Baumusterzulassung von Nabe und Flügel, nicht allgemeine Gussteile.
- Ein belegtes Verfahren für die hydraulische Überholung und Zugang zum Dichtungssatz des OD-Kastens genau für das an Bord verbaute Modell.
- Klassezugelassene Schweißverfahren für die Flügelinstandsetzung, wenn ein beschädigter Flügel instand gesetzt statt getauscht werden soll.
- Ein Servicenetz, das das Fahrtgebiet des Fahrzeugs innerhalb des Dock- oder Auflegefensters erreichen kann, denn eine CPP-Überholung ist selten eine Sache im selben Hafen.
Den Abstand zwischen befohlener Steigung und Rückmeldeanzeige über Wochen im Auge behalten, nicht bloß im Augenblick eines Alarms - eine langsam wachsende Abweichung ist üblich ein Dichtungsverschleiß im OD-Kasten, lange bevor daraus eine durchgefallene Ölprobe wird.