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Antriebssysteme von Sportbooten |
| Vortrag von Herrn Torsten Rust, Chartis S.A. |
Inhaltsverzeichnis
Einführung
Dieser Vortrag soll einen kurzen Überblick zum sehr komplexen Thema Antriebe von Sportbooten vermitteln. Dabei geht es um alle Antriebsarten, außer durch Wind und Strömung.
Der Gesamtumsatz im Wassersportmarkt laut Bundesverband Wassersportwirtschaft beträgt für das Jahr 2008 ca. 1,8 Mrd. EUR. Zum Vergleich: Das sind ca. 25% des Jahresumsatzes der Firma Porsche im Jahr 2007.
Die folgenden Diagramme zeigen das Verhältnis von Im- und Exporten von Segel- und Motorbooten, dabei werden sowohl die Stückzahlen als auch die Werte dargestellt.
Auswertung auf Basis der Außenhandelsstatistik des Statistisches Bundesamtes.
Herausgerechnet sind Schlauchboote, "andere Sportboote" (Jetski…) und extrem teuere Einzelboote.
Die Bestände an Motorbooten, die für dieses Vortragsthema relevant sind, liegen deutlich über denen von Segelbooten. Als grober Richtwert gilt, dass in Deutschland von allen Sportbooten ca. 2/3 Motorboote und 1/3 Segelboote sind.
Dies ist nur als Anhaltspunkt bzw. Größenordnung zu verstehen. Das gilt im weiteren Verlauf des Vortrags auch für alle weiteren genannten Zahlen.
Bei den Sportboot-Antrieben bietet der Markt eine sehr große Bandbreite an Typen, Größen und Leistungsstärken. Die folgende Abbildung zeigt zum Vergleich einen klassischen Seagull Außenbordmotor und einen riesigen Zweitakt-Schiffsdieselmotor, der im Sportbootbereich eher selten zum Einsatz kommt. Als Größenvergleich ist bei diesem eine Person zu erkennen (s. Pfeil).
Das gleiche gilt für die Antriebsmittel. Diese Bilder wurden bei der Hanseboot-Messe gemacht. Links sieht man eine alte Dampfmaschine an Bord der "Pluto", rechts Boote mit E-Antrieben, die sich aufgrund der immer besseren Stromspeichermedien und somit Reichweiten zunehmend durchsetzen.
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Kolbenmaschinen
Generell handelt es sich bei diesen um Verbrennungsmotoren.
Außenbordmotoren
Die Leistungsspanne bei den Außenbordmotoren erstreckt sich von ca. 1,3 bis 260 KW. Die Steuerung kann über eine Motorpinne, über Bowdenzüge (Teleflex) oder ferngesteuert erfolgen. Bei Segelbooten werden sie häufig in einem Schacht eingebaut. Dies kann die Montage und Bedienung erleichtern und die Lärmemission verringern.
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Innenbordmotoren
Die folgenden Bilder zeigen Innenbordmotoren, wie sie in meist in Sportbooten eingebaut sind ("Fettkeller"). Diese Motoren verursachen selbst bei bester Pflege im Laufe der Zeit eine gewisse Verschmutzung im Maschinenraum. Vereinzelt trifft man bei diesem Motorentyp noch eingebaute Tanks an, i. d. R. sind diese jedoch abgesetzt. Die rot umrandeten Komponenten auf dem Foto unten rechts zeigen batteriebetriebene Taschenlampen im Motorraum, die potentielle Zündquellen sein können, und brennbare Flüssigkeiten in bunten Behältern, was eine gewisse Gefahr darstellen kann.
Bei den Ottomotoren ist zu unterscheiden zwischen Zweitakt- und Viertakt-Motoren. Deren wesentliche Eigenschaften sind hier zusammengefasst:
2-Takter:
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leicht |
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das Motorschmieröl ist Bestandteil des Brennstoffes -Gemisch (1:25, 1:50, 1:100 und höher) erforderlich (teilweise Getrenntschmierung) |
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einfachster Aufbau |
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kostengünstig |
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hochfrequentes ("unangenehmes") Geräusch |
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unruhiger Lauf im Teillastbereich |
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toxische und stickende Emissionen in großer Konzentration |
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heute in der EU nur noch in der Leistungsklasse von ca. 50 – 150 PS erhältlich |
4-Takter:
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schwer |
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keine Mischung mit Öl nötig |
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konstruktiv aufwändiger (Ventiltrieb) |
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niedrigfrequentes ("angenehmes") Geräusch |
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emissionsarm |
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große Laufruhe (bei mehr als zwei Zylindern) |
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Perspektive: alle Nicht-Selbstzünder-Bootsantriebe werden in vier Takten arbeiten |
Aufgrund der geringeren Emissionen werden hauptsächlich 4-Takter verkauft. Für den Einsatz auf den meisten Binnengewässern ist für Verbrennungsmotoren die sog. Bodensee-Zulassung nötig, für die bestimmte Grenzwerte eingehalten werden müssen.
Weitere wichtige Eigenschaften von Innenbordmotoren sind hier hier aufgelistet:
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ab ca. 50 kW meist turbogeladen |
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Common Rail: gemeinsame Kraftstoffdruck- Erzeugung für alle Zylinder, Einspritzung per Ventil pro Zylinder |
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Ottomotoren umrüstbar auf LPG (Liquid Petrol Gas) |
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umrüstbar auf "Biodiesel" (Rapsmethylester) oder Pflanzenfett (Dieselmotoren) |
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"trockene" oder "nasse" Abgasführung |
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Wasserschlagproblematik: z. B. Auspuffklappen können als Verschleiß- oder Überlasterscheinung durchbrennen, was zu einem Totalschaden des Motors führen kann. Diese Schadensursache ist sehr schwer nachzuweisen. |
Der oben rechts abgebildete Göta 6B-Motor ist ein 1-Zylinder 2-Takter und treibt die Welle über ein Wendegetriebe an. Beim hierbei verwendeten Dynastart-System sind Lichtmaschine und Anlasser in einer Komponente vereint. Dieser Motorentyp wird nicht mehr gebaut, Ersatzteile sind nur schwer zu beschaffen.
Das an Bord befindliche Benzin kann in Kombination mit einer möglicherweise nicht professionell verkabelten Zündanlage wegen der Explosionsgefahr versicherungstechnisch problematisch sein.
Empfehlenswert ist der Einbau automatischer Feuerlöschsysteme. Diese ersticken ein Feuer mit einem inertes Gas, meist CO2, das keine Löschmittelreste hinterlässt. Dies reduziert den Schadenaufwand gegenüber Pulverlöschern extrem. Leider sind diese automatischen Feuerlöscher trotz ihres relativ günstigen Preises nur selten anzutreffen.
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Antriebskonfigurationen bei Innenbordmotoren
Schaufelradantriebe werden kaum noch verwendet und spielen für den Sportbootbereich praktisch keine Rolle.
Häufig verwendet wird die konventionelle Wellenanlage. Ein Nachteil liegt in der schräg liegenden Welle, die zu einer Reduzierung des Wirkungsgrades führt.
Der Z-Antrieb ist der Standard-Antrieb bei den kleineren Bootsklassen. Dieser wird aufgrund seiner Bauform so genannt und besteht aus einem Getriebe mit Kupplung. Der Z-Antrieb befindet sich außerhalb des Bootes, der Motor innerhalb. Nachteile sind die hohen Anschaffungs- und Reparaturkosten und der eingeschränkte Leistungbereich (bis max 450 PS).
Ein weiterer eher exotischer Antrieb ist der Oberflächenantrieb. Er ist nur für große bzw. schnelle Boote geeignet. Zur Steuerung ist entweder die gesamte Antriebsanlage drehbar, oder es werden Ruderblätter verwendet. Nur ca. 50-60% der Propellerfläche liegen hierbei im Wasser. Oberflächenantriebe können z. B. in Sumpfgebieten sinnvoll sein, wenn Wasserpflanzen und/oder eine sehr geringe Wassertiefe ein tiefes Eintauchen der Propeller nicht erlauben.
Jet-Antriebe sind Wasserstrahlantriebe: Das Wasser wird durch ein Rohr angesaugt und hinten wieder ausgepresst. Rückwärtsfahrten sind durch eine absenkbare Haube möglich, die sozusagen eine Schubumkehr bewirkt. Der Wirkungsgrad ist verhältnismäßig schlecht; dafür bietet diese System hervorragende Flachwassereigenschaften.
Der Vollständigkeit halber sollen Voith-Schneider-, Hübner-Braun- und Schottelantrieb erwähnt werden. Letztere sind als Ruder-Propeller ausgeführt, bei denen die gesamte Propellereinheit schwenkbar ist und so die Bootssteuerung ermöglicht.
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Konventionelle Wellenanlage
Grundsätzlich wird zwischen wassergeschmierten und fettgeschmierten Wellen unterschieden. Die Merkmale sind in der Abbildung oben aufgeführt.
Die wassergeschmierte Welle wird über eine einzige Dichtung abgedichtet. Bei der fettgeschmierten Welle besteht eine doppelte Dichtung, einmal "außen" vor dem Propeller und einmal "innen" vor dem Getriebe. Dafür ist die diese Konstruktion aufwändiger und schwerer.
Kraftübertragung bei Wellenanlagen
Die durch den Propeller verursachte Schubkraft muss in den Bootsrumpf eingeleitet werden, um diesen voran zu bewegen. Dabei kann die Kraftübertragung ohne Drucklager und Flexkupplung erfolgen oder mit Drucklager, Flexkupplung und homokinetischer Gelenkwelle. Die wesentlichen Unterschiede sind in dieser Abbildung aufgeführt:
Bei der ersten Variante erfolgt die Kraftübertragung vor allem über die Motorfundamente, die entsprechend dafür ausgelegt sein müssen. Es muss u. a. eine härtere Gummimischung verwendet werden. Die Laufruhe und die Dämpfung sind dadurch schlechter.
Bei der Konstruktion mit Drucklager, Flexkupplung und homokinetischen Gelenkwelle werden die Propellerschubkräfte und ein Großteil der Vibrationen des Antriebs über das abgesetzte Drucklager in den Bootskörper eingeleitet. Neben dem Vorteil der besseren Dämpfung der Vibrationen ist auch der Einbau einfacher, da die Propellerwelle und die Motorwelle nicht in einer Flucht liegen müssen.
Die nächsten Fotos aus der Praxis zeigen eine Stopfbuchse (oben links) mit einem abgenutzten Gewebeschlauch, der an das Stevenrohr angeflanscht ist. Dieser Schlauch sollte dringend erneuert werden, zumal dies nur geringe Kosten verursacht; ein Schaden dort aber zum Sinken des Bootes führt.
Rechts ist eine homokinetische Gelenkwelle zu sehen. Das Drucklager (grün), das die Kraft in den Rumpf überträgt, ist gut zu erkennen. Am unteren Teil des Fotos sitzt die Stevenrohr-Dichtung, hier geht die Propellerwelle aus dem Boot hinaus.
Das untere Foto zeigt die Verbindung zwischen Welle und Propeller. Dieser wird auf einen Konus aufgepasst. Um ein Verdrehen des Propellers während des Fahrens zu vermeiden, wird er durch eine Art Nut, in welche ein Metallkolben eingesetzt wird, der Passfeder, gesichert. Das Gewinde der äußeren Sicherungsmutter für den Propeller, die diesen axial fixiert ist im äußeren Bereich stark beschädigt.
Durch die folgenden Abbildungen wird ein Versicherungsfall als Beispiel dargestellt. Es handelt sich um eine Sonderanfertigung einer Schwanzwelle. Diese benötigte zusätzlich zwei Lagerböcke, die die Welle an den Positionen d und g (siehe Schemazeichnung rechts, rote Pfeile) umfassen.
Vergrößerte Ansicht des rechten Teils der Abbildung oben:
Das preisgünstigste Angebot für eine Ersatzwelle dieses exotischen Typs lag bei 4.910 Euro. Eine heute üblicherweise verwendete moderne Wellenanlage, die den gleichen Antriebsmoment überträgt, hätte nur ca. 1.500 Euro gekostet. Dies soll verdeutlichen, dass solche exotischen bzw. "Oldtimer"-Bauteile oft auch bei Teilschäden hohe Kosten verursachen.
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Stevenrohrdichtung
Die Stevenrohrdichtung verhindert das Eindringen von Wasser über das Stevenrohr. Dies ist ein sehr wichtiges Bauteil. Ist es defekt, kann es im schlimmsten Fall zu einem Sinkschaden kommen. Stevenrohrdichtungen sind in vielen verschiedenen Bauformen erhältlich. Einige sollen hier kurz vorgestellt werden.
Ein verbreitetes Produkt für kleine Wellen bis 50 mm ist die zuverlässige und bewährte Volvo-Penta-Stopfbuchse. Sie ist wassergeschmiert. Daher muss z. B. nach der Winterpause, wenn das Boot wieder zu Wasser gelassen wird, darauf geachtet werden, dass wieder Wasser in diese Buchse und an die Dichtungsringe gelangt. Andernfalls kann es schnell zu einer Undichtigkeit kommen.
Das Foto oben links zeigt einen Bautyp mit Wasserzuführung über einen kleinen Schlauch und einer Notabsperrung. Diese wird über einen kleinen Hebel aktiviert, der über eine Plombe gesichert ist (rote "Fähnchen" im Bild unten links). Bei einem Defekt der Dichtung verhindert diese Notabsperrung ein Eindringen von Wasser. Allerdings darf dann nicht mehr gefahren werden, da es sonst zu gravierenden Beschädigungen der Dichtung und sofortiger Leckage kommt.
In dem Foto links in der folgenden Abbildung sieht man einen schwarzen gewebearmierten Schlauch, der jeweils am Stevenrohr (roter Pfeil) und einem Metallstutzen (links) mit zwei Schlauchschellen angebracht ist. An beiden Austritten des Rohrstücks befinden sich Simmerringe (Radial-Lippendichtung), im Bereich zwischen diesen ist die Bohrung erweitert. Dieser Bereich mit größerem Durchmesser ist ölbeaufschlagt. Das Öl kommt hier über einen Schlauch aus einem Ölbehälter. Der Ölverbrauch ist bei diesen Anlagen sehr gering; z. T. ist gar kein Ölbehälter nötig, sondern es reicht das Öl im Schlauch.
Auf dem rechten Foto befindet sich der Schmierstoffbehälter direkt an der Anlage. Hier ist das Stevenrohr fast vollständig von einer Vergussmasse bedeckt und nur sehr schwer zu erreichen. Im Falle eines Defektes an der Stevenrohrdichtung wird eine Leckage schwer zu beherrschen sein.
Diese Bauform einer Stevenrohrdichtung ist eine klassische Stopfbuchse. Als Dichtung wird eine Talgpackung bzw. ein Talgband verwendet, welches mehrfach gleichmäßig um die Welle gewickelt und über einen Stopfring eingepresst wird. Der Stopfring ist als Brillenflansch ausgeführt und erfordert regelmäßige Justage. Wird der Stopfring zu stark eingepresst, kann dies zu einer Beschädigung (Heißlauf, Materialabtrag) der Welle führen (rechtes Foto):
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Kühl- und Abgassysteme
Es gibt zwei Hauptsysteme, das "nasse" und das "trockene System".
Beim "nassen" System wird mit Umgebungswasser (Seekühlwasser) gekühlt. Beim Einkreiskühlsystem wird dieses nach der Kühlvorgang über die Gassäule der Auspuffgase wieder hinausbefördert. Dieser Bereich ist stark korrosionsbelastet. Das Prinzip dieses Systems wird in dieser Abbildung kurz erläutert:
Das Foto oben links zeigt den Bereich nach dem Auslasstrakt mit dem Schlauch, über den das Seekühlwasser mit den Auspuffgasen zunächst in einen Wassersammler aus PE gelangt (reches Foto, Markierung 1, korrosionsfest) und dann nach außen befördert wird.
Auf dem mittleren Foto ist das "Knie" nach dem Auslasstrakt durchkorrodiert und mit Klebeband umwickelt (!). Eine solche Anlage darf wegen Brand- und Erstickungsgefahr nicht mehr betrieben werden. Beim Zweikreiskühlsystem kühlt das angesaugte Seewasser über einen Wärmetauscher das Frischkühlwasser im Motor zunächst ab und wird dann auf dem gleichen Weg wieder hinausbefördert. Das Frischkühlwasser zirkuliert im Motorblock und nimmt die Abwärme des Verbrennungsprozesses auf.
Das Ansaugen des Seekühlwassers erfolgt über eine Impellerpumpe. Bei dieser wird ein Propeller von einem ring- oder röhrenförmigen Gehäuse umschlossen. Dieser Impeller muss regelmäßig geprüft und ausgetauscht werden. Er sollte daher leicht zugänglich sein. Wenn z. B. eine Impellerflunke abreißt, was häufig geschieht, kann dies große Probleme im Kühl- bzw. Motorgehäuse verursachen. Ersatzteile sollten daher stets vorgehalten werden.
Ein "trockenes System" zeigt diese Abbildung:
Es handelt sich um ein luftgekühltes System, das heute wegen seiner Lautstärke und Korrosionsanfälligkeit kaum noch verwendet wird. Ein Vorteil ist der einfache Aufbau, zudem können Boote, die mit diesem System ausgestattet sind, problemlos trockenfallen.
Kielkühlungen werden nur noch selten verwendet. Hier wird das Frischkühlwasser des Motors an der Außenhaut des Rumpfes gekühlt, wo es durch ein Rohrsystem fließt. Allerdings wird eine relativ große Fläche benötigt. Kielkühlungen sind daher nicht für jeden Bootstyp geeignet, sie werden z. T. noch bei Langkielern oder Arbeitsbooten eingebaut.
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Abgase bei Schiffsantrieben
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Auf den meisten Binnengewässern sind Verbrennungsmotoren verboten bzw. müssen Grenzwerte einhalten |
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Schlagwort und Werbe-Attribut "Bodenseezulassung" |
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Wenn Außenborder auf Binnengewässern erlaubt sind, dann nur als Viertakter oder Elektroantriebe |
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Diesel sind bei den CO-, HC- (und NOX-) Emissionen unschlagbar. Dafür ist der Partikelausstoß unverhältnismäßig groß |
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Abgasaufbereitungssysteme sind bei den Sportbooten nicht verbreitet |
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Bei Umrüstung der Ottomotoren auf LPG verbessern sich die Emissionswerte drastisch |
Diese Tabelle zeigt einige Emissionswerte von Zweitakt-, Viertakt- und Diesel- (Selbstzündungs)-motoren. Zweitakt- und Viertaktmotoren unterscheiden sich in den Kohlenwasserstoff-Emissionen, die bei den Viertaktern deutlich geringer sind. Dafür emittieren sie mehr Stickoxide. Dieselmotoren sind bei den CO-, HC- (und NOX-) Emissionen unschlagbar. Dafür ist bei ihnen der Partikelausstoß unverhältnismäßig groß.
Abgasaufbereitungssysteme sind bei Sportbooten nicht sehr verbreitet. Der Gesetzgeber hat bisher auch keine Regelungen erlassen, die strenger als die Bodenseezulassung sind.
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Propeller
Der Propeller ist das entscheidende Bauteil, das die Motorkraft in das Wasser bringt und so den Vortrieb des Bootes ermöglicht. Leider machen sich viele Bootsbesitzer und Bootsmotoren-Käufer zu wenig Gedanken um den passenden Propeller, was oft zu einem unnötig geringen Wirkungsgrad und damit zu schlechterer Manövrierfähigkeit, unkomfortableren Lauf der Antriebsanlage und Treibstoffmehrverbrauch führt.
Einige Kenngrößen und Eigenschaften von Propellern sind hier zusammengestellt:
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Abmessungen: Durchmesser x Steigung (engl.: pitch) Beispiel: 14″ x 19″ (Durchmesser 35,6 cm x Steigung = 48,3 cm) |
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entscheidend für den Gesamtwirkungsgrad der Antriebseinheit |
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durch Spezialfirmen meist reparabel |
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aus Alu, Edelstahl, Kunststoff |
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je nach Fabrikat: Flunken einzeln austauschbar (Steigung einstellbar, einzeln oder kollektiv) |
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Anschaffungskosten zwischen 70 EUR (für 2 kW Aussenborder) und einigen Hundertausend Euro für die Einzelanfertigungen bei Megayachten |
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für die Anpassung sind nicht nur die Abmessungen, sondern auch – der Wellendurchmesser – das Konusmaß (gebräuchlich bei kleinen Anlagen: 1:10) – die Passfederabmessungen wichtig. |
Die Steigung eines Propellers gibt an, wie viel Vortrieb er (unter Idealbedingungen) aufgrund der Schränkung seiner einzelnen Blätter bei einer Umdrehung liefert. Die "richtige" Steigung hängt von zahlreichen Faktoren ab wie Einsatzgebiet, Motorleistung usw.
Es gibt unzählige Bauformen von Propellern. Einige Beispiele sind im Folgenden aufgeführt.
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Festpropeller
Je nach Einsatz können Schutzringe oder -körbe sehr sinnvoll sein, wie sie auf den drei Fotos Nr. 2, 3 und 5 zu sehen sind.
Der schwarze Propeller (6) weist bereits starke Beschädigungen bzw. Ausbrüche auf, die sich nicht mehr reparieren lassen.
Foto 7 zeigt einen Propeller in einem sog. Brunnen (rot umrandet), wie der Ausschnitt zwischen Kiel und Ruderblatt genannt wird. Es handelt sich um ein Segelboot mit Langkiel.
Doppelpropeller (1) drehen sich gegenläufig. Ihre Wirkungsfläche ist größer und das Getriebe kann anders ausgelegt werden.
Die nächste Abbildung zeigt die beiden 5-flügeligen Propeller einer Doppelmotorenanlage. Der rechts abgebildete Propeller weist deutliche Beschädigungen auf.
Diese Propeller hat der Eigner an seiner Motoryacht, einem Stahlverdränger, montiert. Warum hier nicht zwei drei- oder vierflügeliger Propeller aus Spezialmetall (z. B. CuNiAl) verwednet werden, ist nicht klar. Die GFK- Propeller kosten das drei- bis vierfache und bringen bei diesem Boot keinen "erfahrbaren" Vorteil.
Die Ruder sind sog. Becker-Ruder, bei denen die Hinterkante als zusätzliche Flosse anschwenken kann (siehe auch Zeichnung oben in der Abbildung). Dieser Rudertyp ist patentiert und bietet durch eine simple Bauweise erheblich bessere Manövrierfähigkeit des Bootes.
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Faltpropeller
Diese Propeller sollen möglicht wenig Schleppwiderstand aufweisen, was beim Segeln wichtig ist. Daher kommen sie nur bei Segelbooten zum Einsatz. Die beweglichen Flunken werden bei eingeschaltetem Motor durch die Fliehkraft ausgefahren; bei reinem Segelbetrieb legen sie sich je nach Bauweise zusammen, um den Schleppwiderstand gering zu halten.
Das gleichmäßige Ausfahren und die exakte gleichmäßige Positionierung wird durch eine Verzahnung erreicht (Foto rechts oben), die regelmäßig gepflegt und gesäubert werden muss. Andernfalls kann es zu Vibrationen und schlimmstenfalls zum Verlust der Flunken kommen.
Auch bei den Faltpropellern gibt es die unterschiedlichsten Bauformen. Jeder Hersteller bewirbt das Attribut "Schleppwiderstand" als bei seiner Konstruktion am geringsten.
Das Foto unten links zeigt einen Leinenschneider. Dieser soll Netze, Leinen und Wasserpflanzen zerschneiden, die im Bereich des Hangerlagers in den Propeller geraten und diesen blockieren bzw. beschädigen können. Sie funktionieren wie Messer, die auf der Propellerwelle liegen und durch deren Drehbewegung ihre Schneidwirkung entfalten.
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Verstellpropeller
Hauptsächlich in der Handelsschifffahrt kommen Verstellpropeller zum Einsatz, wie sie in der nächsten Abbildung gezeigt und erläutert werden. Dies sind Propeller, bei denen der Einstellwinkel der Propellerblätter variabel ist, der Anstellwinkel der Blätter kann so an verschiedene Betriebssituationen angepasst werden. Mit ihnen ist u. a. das Rückwärtsfahren ohne Wendegetriebe möglich.
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Kavitation f(p;t)
Bei steigender Drehzahl nimmt der Druck an der Propelleroberfläche ab, bis das Wasser im Unterdruck schlagartig seinen Aggregatszustand ändert. Die entstehenden Dampfblasen "implodieren" an der Oberfläche und erzeugen ein lochfraßartiges Schadenbild, wie es hier zu sehen ist:
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Grim’sches Leitrad
Ein weiterer "exotischer" Propellertyp ist das Grim’sche Leitrad. Es sitzt antriebslos hinter dem eigentlichen Propeller und soll dem Propellerstrahl Energie entnehmen und in Vortrieb umwandeln.
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Opferanoden
Bei Antrieben, die aus Metall bestehen, ist es sehr wichtig, die elektrolytische Korrosion zu verhindern. Dies geschieht mittels sog. Opferanoden.
Das Umgebungswasser, speziell das Seewasser, bietet wegen seiner Leitfähigkeit als perfekter Elektrolyt optimale Voraussetzungen für ein galvanisches Element und damit elektrolytische Korrosion. Aus diesem Grund sind metallische Bauteile mit sog. Opferanoden elektrisch leitend verbunden. Diese Metalle sind in der elektrochemischen Spannungsreihe "unedler" und geben statt des zu schützenden "edleren" Materials ("Kathode": Motor, Propeller) Elektronen ab und lösen sich auf.
Als Opferanode werden meist Zinkblöcke in der erforderlichen Größe und Zahl um die Schraube herum auf dem Schiffsrumpf angebracht.
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Weitere Antriebsarten
Saildrive Innenbord-Motor
Der Saildrive Innenbord-Motor ähnelt im Aufbau einem Außenbordmotor und kommt vorwiegend bei Segelyachten zum Einsatz. Er befindet sich in "Lee" des Kiels, d. h. in seiner Wirbelschleppe und hat dadurch einen geringen Schleppwiderstand. Zudem kommt ein Faltpropeller zum Einsatz. Nach außen hin ist er am Unterwasserschiff mit einer Membran verklebt, die einen guten Wasserabfluss ermöglicht, aber keine dichtende Wirkung hat. Nach innen wird als Wassersperre eine Doppelmembran verwendet. Bei Undichtigkeit wird über einen Feuchtefühler zwischen Membran 1 und Membran 2 Alarm ausgelöst.
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Z-Antrieb
Der Z-Antrieb ist der meistverbreitete Antrieb bei kleineren Motor-Sportbooten. Diese Bauform ermöglicht der Werft einen schnellen und damit kostengünstigen Einbau der kompletten Antriebseinheit. Es wird kein Ruderblatt benötigt, denn der Z-Antrieb ist horizontal und vertikal schwenkbar und steuert dadurch das Boot bzw. ermöglicht das Trimmen des Antriebes. Frisch- und Seekühlwasservorlauf sowie ein Extra Auspuff sind ebenso wenig nötig, da alle Bestandteile in dem Antrieb integriert sind.
Die Antriebe sind in einen Unter- und einen Überwasserteil und eine Spiegelplatte getrennt (schwarze gestrichelte Linie in der Abbildung unten links). Bei Schäden durch Grundberührung wird oft nur das Unterwasserteil beschädigt. Dessen Kosten liegen in einer Größenordnung von ca. 2.700 bis 3.200 Euro, mit Überwasserteil etwa das doppelte.
| Der Z-Antrieb muss gut gesichert werden, da der Unterwasserteil sonst leicht gestohlen werden gehen kann (s. Abbildung rechts). Daher gibt es verschiedene Sicherungsmöglichkeiten für Z- Antriebe. Es ist erkennbar, dass nur wenige Schrauben vorhanden sind. Ein einfache Sicherungsmöglichkeit ist die Verwendung von Spezialbolzen- und muttern, die sich nur mit einem hierfür geeigneten Schlüssel lösen lassen (nächste Abbildung unten): |
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An dieser Stelle soll kurz auf das Kompetenzzentrum Bootskriminalität Konstanz (KBK) verwiesen werden. Hier stehen sehr kompetente Ansprechpartner für alle Fragen zum Thema Diebstahl im Sportbootbereich zur Verfügung.
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Das KBK ist seit 2001 spezialisiert auf europaweite Identifizierung und Fahndung nach gestohlenen Sportbooten und -antrieben |
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es unterhält eine europaweit einmalige Datenbank mit 200.000 Datensätzen zu Booten und Motoren |
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2009: sichergestellte Werte 1,5 Millionen Euro |
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Die Ermittlung bleibt in Händen der zuständigen Dienststelle, das KBK steht den Ermittlern als Spezialisten zur Seite |
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engste Zusammenarbeit mit privaten Ermittlern – Ermittlungsbehörde hat weniger "Handlungsspielraum" – KBK hat Rechtskonformität aller Handlungen zu beachten – KBK will nicht nur das gestohlene Objekt, sondern auch den Täter dazu |
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bildet Kollegen aus |
| Kontaktdaten: | Zentrale: Fax: Büro: |
Polizeidirektion Konstanz – Kompetenz-Zentrum Bootskriminalität BW – bei der Wasserschutzpolizeistation Konstanz Stromeyersdorfstr. 7 D-78467 Konstanz +49(0)7531/5902-300 (24 h) +49(0)7531/5902-309 kbk@polizei.bwl.de www.polizei-konstanz.de |
Das KBK ist aber auch angewiesen auf Informationen zu Verlustschäden durch die Versicherer.
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V-Antrieb
Ein weiteres Antriebssystem ist der V-Antrieb. Die Kraftübertragung zum Propeller erfolgt über eine Welle mit Umlenkgetriebe. Der V-Antrieb bietet die Möglichkeit, ihn ganz hinten im Boot einbauen zu können und dennoch Platz für die Schaltmechanik zu haben. Einige Vor- und Nachteile sind hier aufgeführt:
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Pod-System
Ein anderes Antriebssystem ist das sog. Pod-System. bei diesem liegt der krafterzeugende Teil direkt am Propeller, unterhalb der Wasserlinie und außerhalb des Bootes. Obwohl dies beim ZEUS-System nicht der Fall ist, wird er meist den Pod-Systemen zugeordnet.
Beim ZEUS-System sitzen die Propeller in einer Doppelmotorenanlage hinten und drücken das Boot in Fahrtrichtung. Weitere Eigenschaften werden hier genannt:
Im Gegensatz dazu "ziehen" beim IPS-System die Propeller einer Doppelmotorenanlage das Boot:
Für die Versicherer ist hier zur Orientierung ein Kostenvergleich zwischen einem Aquamatic-Z-Antrieb von Volvo und einem IPS-1 System aufgeführt:
| IPS 1 | ca.VK zzgl. MwSt. | Aquamatic | ca.VK zzgl. MwSt. | |
| Kompletter Antrieb | 14.500,00 | Kompletter DP-E | 5.400,00 | |
| Oberes Getriebeteil | 7.000,00 | Oberes Getriebeteil | 1.900,00 | |
| Steuereinheit | 2.300,00 | —— | —— | |
| Unterwasserteil | 5.800,00 | Unterwasserteil | 2.750,00 |
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Seltene bzw. "exotische" Antriebe
Innenbordmotoren bringen ihre Kraft auch durch Oberflächenantriebe ins Wasser. Das Bild zeigt eine lenkbare Anlage. Auf der Skizze unten links ist eine Anlage mit Ruderblättern abgebildet. Deutlich zu sehen ist, dass eine Propellerhälfte über der Wasserlinie liegt. Oberflächenantriebe werden nur für Rennboote genutzt.
Hier der Vollständigkeit halber das Schottelprinzip (Ruderpropeller) bei Innenbordmotoren:
Der Motor sitzt in diesem Fall (Foto oben Mitte) in einem schallgeschützten Gehäuse, der Ruderpropeller selbst lässt sich etwas hochklappen. Ein Propellerwechsel lässt sich daher durchführen, während das Boot im Wasser liegt. Dies ist gerade bei größeren Einheiten, die für das Trockenstellen eine Helling oder eine Dock benötigen würden, wichtig. Anreise- und Werftkosten werden reduziert.
Ebenfalls erwähnt werden soll der Voith-Scheider-Antrieb:
Das Foto in der Mitte der Abbildung zeigt den kompletten Antrieb, im Maschinenraum befindet sich der obere Teil des Antriebs (linkes Foto) und unten aus dem Bootskörper ragen nur die Propellerflügel heraus (rechtes Foto). Dieser Antrieb ermöglicht eine Manövrierbarkeit des Bootes in alle Richtungen, er kommt daher bei Schleppern, Fähren und Spezialschiffen zum Einsatz.
Etwas häufiger werden Jet- bzw. Wasserstrahl-Antriebe verwendet. Sie kommen vor allem dann zum Einsatz, wenn hohe Geschwindigkeit bei minimalem Tiefgang gefordert ist. Zum Vortrieb wird Umgebungswasser mit hohem Druck durch eine Art Rohr oder Düse gepresst. Für Rückwärtsfahrten wird eine Art Klappe direkt hinter den Rohrausgängen (Jets) heruntergeklappt (s. Fotos oben rechts und unten links in der folgenden Abbildung). Das herausgepresste Wasser wird dadurch zu den Seiten abgelenkt und erzeugt einen Rückwärts-Schub.
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Der Einsatz von Außenbordmotoren
Im Folgenden soll die Vielfalt der Außenbordmotoren und deren unterschiedliche Einsatzgebiete gezeigt werden:
Zum Teil werden Außenborder über Kabel oder mechanische Zugseil-Konstruktionen "ferngesteuert".
Außenbordmotoren sind die wohl am meisten verbreiteten Sportbootantriebe. Sie müssen gesichert werden. Vor allem kleinere Modelle sind ein beliebtes Diebesgut, da sie relativ leicht, einfach zu demontieren und daher auch zu stehlen sind.
Einige Eigenschaften und Kenndaten sind hier aufgeführt:
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ermöglichen führerscheinfreies Fahren eines Wasserfahrzeugs (Liste der betreffenden Motoren unter www.bsh.de) |
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Leistung (Verbrennungsmotor) aktuell von 1,7 kW bis 258 kW |
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Produktion von "kleinen" Zweitaktern eingestellt |
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bis zu ca. 6-8 PS / 30-40 kg sind die Aggregate "mobil" und damit auch für Diebe hochinteressant |
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bei den meisten AB’s ist der Impellertausch relativ kompliziert |
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sorgfältige Pflege des Horizontal- (Propeller-)wellentriebs notwendig (Getriebeöl, Simmeringe) |
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gesteuert wird durch Bewegung des Motors – über die Pinne am Motor oder – per Flexstangenlenkung |
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Einkreis-Kühlsystem |
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Auspuff meist durch die Propnabe unter Wasser |
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ab ca. 4 kW mit Ladespule (Sonderzubehör) erhältlich |
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ab ca. 6 kW mit Elektrostarter erhältlich |
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bis ca. 6 kW meist mit Einbautank |
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Wendegetriebe meist seitlich am Kraftkopf zu schalten |
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Rutschkupplung |
| Das Foto rechts zeigt eine Sicherung, die einen Bolzen der Aussenborderhalterung verriegelt (Kreis). Es ist unbedingt zu beachten, dass die Metalle rostfrei sind und die Sicherung insgesamt VdS-zertifiziert ist. Zwei Beispiele für derzeit erhältliche Viertakt-Außenbordmotoren zeigt die nächste Abbildung (unten), dabei werden ein sehr kleines und leichtes sowie ein sehr großes und leistungsstarkes Modell gegenübergestellt. Dementsprechend groß ist auch der Preisunterschied: |
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Zum Schadstoffausstoß von Außenbordmotoren: Hier weisen Viertakter die deutlich geringeren Emissionswerte auf.
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Zweitakter verbrennen das im Treibstoff zugemischte Schmieröl direkt und pumpen es mit den Auspuffgasen durch die Propellernabe unter Wasser |
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wenn Außenborder auf Binnengewässern erlaubt sind, dann meist nur als Viertakter oder Elektro-AB |
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PAH (polizyklische aromatische Kohlenwasserstoffe): kanzerogen, mutagen, toxisch bekannteste Verbindungen: Benz-(A)-Pyren, Naphtalin |
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Elektromotoren
Abschließend soll kurz auf Elektromotoren eingegangen werden, die auch bei Bootsantrieben zunehmend Verwendung finden.
Bei den Innenbordmotoren gibt es den Hübner-Braun-Zykloidenantrieb, der folgende Vorteile aufweist:
Die Wirkungsweise ist weitgehend identisch mit dem zuvor gezeigten Voith-Scheider-Antrieb, wobei diese Bauform ein- und ausgefahren werden. Im im eingezogenen Zustand erzeugt dieser Antrieb keinen Schleppwiderstand.
Nachteile sind der relativ geringe Wirkungsgrad und die teuren Bauteile.
POD-Systeme mit Elektroantrieb: Hier sitzt der Generator zur Stromerzeugung im Schiffsrumpf, die Motoren befinden sich direkt an den Propellern. So kann die Krafterzeugung sehr effizient auf einen Arbeitspunkt (Momenten-/ Drehzahlbereich) ausgelegt werden, wodurch die Vibrationen, Emissionen und der Verbrauch reduziert werden.
Einige wichtige Eigenschaften und Beispiele elektrisch betriebener POD-Systeme zeigt diese letzte Abbildung:
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