Festpropeller
Ein Festpropeller gießt den Flügelwinkel einmal in den Entwurf, am Punkt höchsten Wirkungsgrads für eine Geschwindigkeit und Last — einfacher, billiger und robuster als eine Verstelleinheit, aber das Umsteuern des Schiffs heißt Motor oder Getriebe umsteuern statt nur die Flügel.
Was man an einem Festpropeller prüft.
6 Modelle von Brunvoll in Festpropeller. Darunter die vollständige Modellliste.
Was den Festpropeller abhebt
Ein Festpropeller (FPP) bekommt seinen Flügelwinkel einmal gesetzt, beim Gießen und Bearbeiten, für eine Entwurfsgeschwindigkeit und einen Lastzustand. Es gibt keine Hydrauliknabe, kein Verstellölsystem und keine Schleifringbaugruppe durch die Welle — genau darum bleibt er die Standardwahl der großen Mehrheit der Weltflotte. Der Preis dieser Einfachheit ist Flexibilität: Um achteraus zu gehen, muss der Motor selbst umsteuern (direktumsteuernde Diesel) oder ein Wende-/Untersetzungsgetriebe die Abtriebswelle umkehren — und der Wirkungsgrad abseits des Entwurfspunkts (Leichtlauf, Schleppen oder schweres Wetter) fällt schneller ab als bei einer Verstelleinheit, die zur Last nachstellen kann.
Legende
- Flügel - feste Steigung, mit der Nabe aus einem Guss
- Nabe - Vollguss
- Propellerwelle
- Passfeder
- Nabenkappe
- Propellermutter
Hauptkomponenten
Nabe und Flügel
Die Flügel werden mit der Nabe in einem Stück gegossen oder bei größeren Propellern separat gegossen und angeschraubt/verkeilt, was den Guss erleichtert und den Einzeltausch nach Schäden erlaubt. Die Flügelzahl (typisch 3 bis 6) wägt Wirkungsgrad gegen Vibration und kavitationsangeregte Rumpferregung ab — weniger Flügel sind wirtschaftlicher, mehr Flügel laufen ruhiger.
Wellensitz
Der Propeller sitzt auf einem Konus am achteren Ende der Schwanzwelle, historisch mit Passfeder und zunehmend federlos, gesichert von einer großen Haltemutter und gegen Verdrehen durch die Reibung eines gerechneten Presssitzes gehalten. Ein federloser Sitz beruht ganz darauf, dass die gerechnete Aufschublänge und Pressung beim Aufziehen erreicht und protokolliert werden.
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Werkstoff
Nickel-Aluminium-Bronze (Nibral) ist der Standardwerkstoff wegen Korrosionsfestigkeit und Stärke; Edelstahl und Gusseisen erscheinen auf kleineren oder spezialisierten Fahrzeugen. Eisklasse-Propeller nutzen dickere Flügelschnitte und zähere Legierungen, um Eisschlaglasten zu überleben, für die ein Standard-Freiwasserentwurf nicht gerechnet ist.
Auswahl und Auslegung
- Durchmesser und Steigung passend zur Leistungs-/Drehzahlkurve des Motors und der Widerstandskurve des Rumpfs bei Entwurfsgeschwindigkeit — ein zu kleiner oder unpassender Propeller lässt den Motor die Nennleistung nicht erreichen (Leichtlauf) oder überlastet ihn (Schwerlauf)
- Das Flächenverhältnis (Flügelfläche zur Kreisfläche), das die Kavitationsreserve bei gegebener Belastung setzt
- Die Flügelzahl, teils für den Wirkungsgrad gewählt, teils, um Eigenfrequenzen von Rumpf oder Wellenleitung nicht anzuregen
- Skew (Flügelpfeilung), auf vielen modernen Entwürfen genutzt, um druckpulsinduzierte Rumpfvibration und Lärm zu senken
Vorschriften und Klasse
Die Klassifikationsgesellschaften verlangen Einreichung und Genehmigung der Propellerberechnung (Flügelfußspannung, Werkstoffwerte) vor der Fertigung und stellen ein Zertifikat gegen die Werkstoffprüfergebnisse des Gusses aus. Zur periodischen Besichtigung gehört die Sichtprüfung der Flügel bei jeder Dockung auf Erosion, Kavitationsschäden und Risse, und der Propeller wird im Intervall der Schwanzwellen-Ziehbesichtigung abgenommen, wobei auch Wellenkonus und Passfeder (falls vorhanden) untersucht werden.
Typische Fehler
| Ursache | Folge |
|---|---|
| Kavitation durch Betrieb außerhalb der Entwurfsbelastung (Überlast, falsche Steigung für den Rumpf) | Fortschreitende Erosion von Flügelspitzen und Austrittskanten, Wirkungsgradverlust, schließlich Flügelausdünnung mit Reparaturbedarf |
| Grundberührung oder Treibgut-/Netzschlag | Verbogene oder ausgebrochene Flügelspitzen, die entstehende Unwucht verursacht Wellen- und Stevenrohrvibration |
| Aufschub des federlosen Konussitzes beim Aufziehen nicht erreicht oder korrekt protokolliert | Propellerkriechen auf der Welle unter Last, schließlich Lockern mit dem Risiko des Propellerverlusts |
| Reparaturschweißung oder Flügelrichten ohne Neuwuchtung | Anhaltende Rumpfvibration, obwohl der sichtbare Schaden behoben scheint |
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Eine klassengenehmigte Entwurfsberechnung für das konkrete Schiff und den Lastzustand, kein per Daumenregel umskalierter Katalogpropeller
- Werkstoff-Werkszeugnisse, rückverfolgbar zum konkreten Guss
- Ein mit dem Propeller geliefertes Wuchtzertifikat mit angegebener Wuchtgüte
- Nachgewiesene Fähigkeit zu Flügelreparatur und Neuwuchtung, denn die meiste Propellerarbeit im Schiffsleben ist Reparatur, nicht Ersatz
Eine neue Vibration nach jeder Grundberührung, jedem Netzfang oder jeder Dock-Propellerreparatur als Wuchtproblem behandeln, bis das Gegenteil bewiesen ist - der Betrieb auf einem beschädigten oder schlecht reparierten Propeller beschleunigt Wellenlager- und Stevenrohrdichtungsverschleiß weit über den Propeller selbst hinaus.
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