Was man an einem Tunnelstrahlruder prüft.
Ein Tunnelstrahlruder ist ein Propeller, der fest in einem quer durch den Rumpf verlaufenden Tunnel unterhalb der Wasserlinie sitzt, nahe dem Bug oder dem Heck. Anders als bei einem Azimut- oder ausfahrbaren Strahlruder kann der Propeller weder drehen noch aus dem Wasser gehoben werden - er drückt Wasser nur aus der einen oder der anderen Tunnelöffnung und liefert reinen Querschub und sonst nichts. Diese Einfachheit ist der ganze Sinn: weniger bewegliche Teile unter Wasser, ein kürzerer Antriebsstrang und ein geringerer Preis als bei jeder steuerbaren Alternative. Der Preis dafür ist…
Was die Tunnelbauart ausmacht
Ein Tunnelstrahlruder ist ein Propeller, der fest in einem quer durch den Rumpf verlaufenden Tunnel unterhalb der Wasserlinie sitzt, nahe dem Bug oder dem Heck. Anders als bei einem Azimut- oder ausfahrbaren Strahlruder kann der Propeller weder drehen noch aus dem Wasser gehoben werden - er drückt Wasser nur aus der einen oder der anderen Tunnelöffnung und liefert reinen Querschub und sonst nichts. Diese Einfachheit ist der ganze Sinn: weniger bewegliche Teile unter Wasser, ein kürzerer Antriebsstrang und ein geringerer Preis als bei jeder steuerbaren Alternative. Der Preis dafür ist, dass ein Tunnelstrahlruder nichts zum Vortrieb oder zur Kurshaltung in Fahrt beiträgt und sein Schub stark abfällt, sobald das Fahrzeug Fahrt aufnimmt, weil die Vorausfahrt die Strömung durch den Tunnel stört.
Hauptkomponenten
Propeller und Tunnel
Der Propeller ist bei kleineren Geräten meist ein Festpropeller und bei größeren ein Verstellpropeller (CPP), wo es den Mehraufwand wert ist, die Schubrichtung ohne Drehrichtungswechsel des Antriebs umzukehren. Der Tunnel selbst ist ein in die Rumpfstruktur eingebauter geschweißter Stahlzylinder mit Gittern oder Stabrosten an beiden Öffnungen, die Fremdkörper fernhalten und das Kavitationsgeräusch an der Tunnelmündung mindern.
Antriebsstrang
Auf neueren Fahrzeugen mit ausreichender elektrischer Leistung überwiegt der Antrieb durch einen Elektromotor über ein Winkelgetriebe; ein hydraulischer Antrieb aus einem eigenen Aggregat ist als Nachrüstung oder dort üblich, wo der Platz für einen Motor knapp ist. Ein Kegelradwinkelgetriebe sitzt auf der Tunnelmitte und leitet den Antrieb von einer senkrechten Welle auf die waagerechte Propellerwelle.
Steuersystem
Ein Joystick oder Hebel an der Brückenkonsole befiehlt Schubrichtung und bei CPP-Geräten den Blattwinkel; bei elektrischen Festpropellergeräten wird die Richtung durch Umkehr der Motordrehrichtung gewählt. Für Wartung und Prüfung gibt es normalerweise eine örtliche Steuerung im Strahlruderraum.
Auswahl und Auslegung
Die Auslegung beginnt beim geforderten Querschub in kN, den der Schiffbauingenieur für Windangriffsfläche und Manövrieranforderung des Fahrzeugs festlegt, und nicht bei der Motorleistung allein. Wichtige Werte zum Prüfen:
- Schubleistung (kN) im Pfahlzustand und wie stark sie bei der üblichen Anlegegeschwindigkeit des Schiffs abfällt
- Motor- oder Hydraulikleistung und Betriebsart - die meisten Strahlruder sind für Kurzzeitbetrieb ausgelegt (10 oder 30 Minuten) und nicht für Dauerbetrieb
- Tunneldurchmesser im Verhältnis zur Rumpfbreite an der Einbaustelle, denn das Verhältnis von Tunnellänge zu Durchmesser beeinflusst den Schubwirkungsgrad
- Eintauchtiefe - zu geringe Überdeckung führt im Ballastzustand zum Luftziehen und zu Schubverlust
Vorschriften und Klasse
Die Klassifikationsgesellschaften verlangen, dass Strahlrudereinbauten im Rahmen des Manövrierzusatzes beurteilt werden, wo ein solcher angestrebt wird, und Tunnelöffnung sowie örtliche Außenhaut unterliegen wie jede andere Rumpfdurchbrechung der Festigkeitsgenehmigung. Wo das Strahlruder auf einen Zusatz für dynamische Positionierung angerechnet wird, gelten die DP-Richtlinien der IMO und die einschlägigen DP-Vorschriften der Klasse mit zusätzlichen Anforderungen an Redundanz und Prüfung. Die wasserdichte Integrität des Tunnels durch jede unterteilte Abteilung wird gegen die Anforderungen von SOLAS an die Leckstabilität für den jeweiligen Schiffstyp geprüft.
Typische Fehler
| Fehler | Ursache | Folge |
|---|---|---|
| Schubverlust im Ballastzustand | Zu geringe Tunnelüberdeckung, Luft wird in die Propellerkreisfläche gezogen | Kavitation, Schwingungen, verringerte Manövrierkontrolle im leichten Zustand |
| Versagen von Dichtung oder Lager | Verunreinigtes Schmiermittel, seltener Betrieb, wodurch die Dichtung austrocknet | Wassereinbruch in den Strahlruderraum, Problem mit ölhaltigem Abwasser |
| Abschaltung wegen Übertemperatur | Überschreiten der zulässigen Betriebsart bei langen Anlegemanövern | Schubverlust mitten im Manöver, der Motorschutz verlangt vor dem Wiederanlauf eine Abkühlzeit |
| Verstopftes Gitter | Fremdkörper, Bewuchs oder Eisstücke am Tunnelgitter hängen geblieben | Verringerte Strömung, mehr Geräusch und Schwingungen, möglicher Propellerschaden |
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Dokumentierte Schubkurven im Pfahlzustand und bei üblichen Anlaufgeschwindigkeiten, nicht nur ein einzelner Spitzenwert
- Verfügbarkeit von Ersatzteilen für Dichtungen, Lager und Steuerelektronik, abgestimmt auf das Fahrtgebiet des Fahrzeugs
- Referenzanlagen auf ähnlichen Rumpfformen und mit ähnlichen Tunneldurchmessern
- Eine klare Angabe zu Betriebsart und Kühlbedarf für das vorgesehene Manövrierprofil
Prüfen Sie die Tunnelüberdeckung im leichtesten zu erwartenden Ballastzustand, bevor Sie sich bei der Revierfahrt auf das Strahlruder verlassen - ein Gerät, das beladen gut arbeitet, kann leicht den größten Teil seines Schubs verlieren.