###

DE SCHEEPSSCHROEF.

###


Voor zijschroeven zie: 'Zijschroeven'.

De met * gemerkte woorden worden in het verloop van de tekst verklaard.

De schroef.

Een scheepsschroef of kortweg schroef is een op een ronddraaiende as bevestigde bus, waaraan een aantal schuin geplaatste vlakken bevestigd zijn, waarmee een schip voortgestuwd wordt. Ongeveer begin de 19de eeuw ontstaat na een aantal, min of meer mislukte, experimenten de schroef, zoals die hedentendage eigenlijk nog steeds gebruikt wordt.
Een schroef bestaat uit een naaf, de schroefnaaf*, die op de schroefas* bevestigd wordt, hieraan zijn een aantal bladen* bevestigd.


Verschillende schroeven

De benaming van de verschillende schroefvormen verschilt in de diverse bronnen.

-    De Zeisse-schroef heeft een lepelvormig blad met een vrij stompe bovenkant, dat aan de ene zijde vlak en aan de andere zijde symetrisch bol is. Het dikste punt van het blad ligt dus in het midden en voor- en achterflank zijn even scherp.

-    Sabelschroeven hebben lange smalle bladen, waarvan de voorzijde achterwaarts buigt. Ze hebben als voordeel, dat waterplanten, stukken plastic en andere troep in het water niet makkelijk in de schroef vast raken. De term sabelschroef werd vroeger gebruikt voor schroefbladen met een symetrisch vleugelprofiel. Het dikste punt punt ligt op 1/3 van de voorflank, beide zijden staan bol, de voorflank is stomp, terwijl de achterflank scherp is.

-   Het blad van de stroomlijnschroef heeft  een vleugelprofiel. De voorflank is afgerond, de achterflank scherp. De stuwkant is vlak of iets hol, de achterzijde staat bol. De grootste dikte ligt op ca 1/3 achter de voorflank. Het is tegenwoordig de meeste toegepaste bladdoorsnede. De stroomlijnschroef kan diverse bladvormen (omtrekken) hebben.


scheepsschroef
Illustratie uit: Oliemotoren,  C. Noorlander,
Uitgeverij Born, Assen.

-    De wierschroef is een normale schroef waarbij een stalen ring net binnen de uiteinden van de bladen loopt. Zowel de sabelschroef als de wierschroef werden vroeger een enkele keer op kleine vaartuigen toegepast.

-    De verstelbare schroef is een schroef waarvan de bladen draaibaar in de naaf gemonteerd zijn. Via een een systeem in de schroefas en naaf kan de bladstand, continu gewijzigd worden. Wanneer de bladen haaks op de schroefas staan is de spoed* 0 en komt het schip niet vooruit. Dit noemt men de neutrale bladstand. Worden de bladen dusdanig verdraait dat het schip vooruit gaat, dan zegt men dat de bladen een positieve spoed hebben, gaat het schip achteruit, dan hebben de bladen een negatieve spoed.
Op zeilscheepjes heeft men vaak de mogelijkheid de bladen in de vaanstand te zetten. Ze staan dan in de lengterichting van de schroefas en veroorzaken geen weerstand tijdens het zeilen. De vaanstand is alleen bij stilstaande motor bruikbaar.

Men kan bij een verstelbare schroef de spoed dus continu, aan het motortoerental en de vaarsnelheid, aanpassen, om zo het hoogste rendement uit de schroef te halen. Bovendien heeft men geen keerkoppeling nodig. Verstelbare schroeven hebben echter, vooral bij het vooruit varen, een lager rendement en zijn bovendien duurder en kwetsbaarder dan een gewone schroef.
Het lagere rendement wordt veroorzaakt doordat het blad niet getordeerd is (Zie bij spoed). Bovendien is de doorsnede van het blad symetrisch. Verstelbare schroeven worden op enkele sleepboten toegepast.

- Wanneer de standen waarin een verstelbare schroef kan staan beperkt zijn tot neutraal, maximaal positief en negatief en een eventuele vaanstand, noemt men het soms een omkeerbare schroef.

- Schroeven, die in straalbuizen ronddraaien zijn straalbuisschroeven. Ze worden vaak ook getopte schroeven genoemd omdat ze lijken op een normale schroef waarvan de toppen afgezaagd zijn.

- De 'schroef' van een waterjet noemt men impeller of impellor. Deze bestaat uit een groot aantal kleine schoepen en wordt, daarom soms ook een schoepenrad of turbinerad genoemd.
 

De schroefnaaf.

De schroefas is voorzien van een conisch uiteinde met spiebaan, gevolgd door een kort deel met schroefdraad. De schroefnaaf is voorzien van een conisch gat met spiebaan. Wanneer de naaf op de as geschoven wordt en de moer op het uiteinde van de as, stevig vastgedraaid wordt, klemt de naaf zich vast op de as. De spie, die in de spiebaan gelegd wordt, dient als extra zekerheid. De moer wordt met een borgplaat, een splitpen of door lassen geborgd, zodat deze tijdens het varen niet los kan raken.

Het blad en de spoed, slip en draairichting.

De schroefbladen staan onder een bepaalde hoek ten opzichte van de naaf. De hoek waaronder de bladen staan bepaalt de spoed van een schroef. Onder de spoed van een schroef verstaat men de afstand die de schroef, na èèn volledige omwenteling afgelegd zou hebben, indien deze zich in vaste materie voortbewogen zou hebben. De spoed varieert, bij de meeste bedrijfsvaartuigen, tussen 0,5 en 1 maal de diameter van de schroef. Het aantal omwentelingen van de schroef maal de spoed leveren de theoretische snelheid van het schroefwater*, direct achter de schroef. Het verschil tussen de werkelijke snelheid van het vaartuig en de theoretische snelheid van het schroefwater noemt men slip. De slip moet zo klein mogelijk zijn, maar kan nooit 0 zijn.
Omdat de omtrek van de cirkel, die een punt dichtbij de naaf beschrijft, kleiner is dan aan het uiteinde, is de hoek die het blad met de naaf maakt, nabij de naaf het grootst. Het schroefblad vertoont dus een draai in het blad, het is in een bepaalde mate getordeerd.
De richting van de hoek bepaalt of het een links of rechtsdraaiende schroef is. Onder een rechtsdraaiende schroef verstaat men een schroef die, wanneer men ACHTER het schip staat, met de klok mee moet draaien om het schip vooruit te doen bewegen. Het bovenste blad beweegt zich dan dus naar rechts.

Waarom zijn er linksom en rechtsomdraaiende schroeven?
Deze vraag werd mij door èèn van de bezoekers aan mijn site gesteld.

Het antwoord is in feite simpel: er zijn nu eenmaal links-om en rechts-om draaiende schroefassen.

1.
Bij oude langzaamlopers plaats men de motoren vaak met het vliegwiel naar voren. Het vliegwiel is namelijk groot en hoe verder naar voor, hoe meer diepte de meeste schepen hebben.
Bij snellopers plaatst men het vliegwiel naar achter, omdat de vliegwielzijde betere aanbouw mogelijkheden voor de keerkoppeling biedt.
(Bij motoren bepaalt men de draairichting door tegen de vliegwielzijde te kijken.)
Een linksom draaiende langzaamloper heeft dus een rechtse schroef nodig.
Een linksom draaiende snelloper een linkse.

2.
In combinatie met sneller lopende dieselmotoren gebruikt men reductiekeerkoppelingen. Er zijn keerkoppelingen waarbij de reductie de draairichting omdraait (Dit zijn meestal korthalskeerkoppelingen.) en koppelingen waarbij de reductie de draairichting niet omdraait (Dit zijn meestal langhals- of in-lijnkeerkoppelingen). Bij een zelfde motor kan men dus twee verschillende draairichtingen van de schroef krijgen.

3.
Er zijn linksom en rechtsom draaiende motoren. Waarom weet ik niet precies.
Misschien omdat men bij dubbelschroefs aandrijvingen (vaak?) motoren met tegengestelde draairichtingen gebruikt. (Men moet namelijk tegengesteld draaiende schroeven gebruiken).
Ik heb me laten vertellen dat bij linksom draaiende motoren de uitlaat over het algemeen aan de linkerkant zit. De 'bedienings'zijde zit dan rechts. In kleine machinekamers heeft men graag een motor met de bedieningszijde aan die kant, waar men de machinekamer inkomt. Komt men aan bakboord binnen, dan wil men dus een rechtsdraaiende motor. Een fabeltje???? Best mogelijk!  In ieder geval waren er (vroeger) diverse motoren in links- of rechts draaiende uitvoering verkrijbaar.

Bladdoorsnede en vorm.

Het blad vertoont, tegenwoordig, een doorsnede die op dat van een vleugel lijkt. De vlakste kant, de stuwzijde, is naar de achterzijde van het vaartuig, gericht. Deze kant levert de meeste stuwdruk, wanneer men de schroef, bij het achteruit varen, de andere kant op laat draaien en dus de bolle kant van de schroef de stuwzijde wordt, is de stuwdruk aanzienlijk minder.
Voor schepen, waarbij het stoppen en achteruit varen net zo belangrijk is als het vooruit varen, worden er wel schroeven met een symetrische bladdoorsnede, dus twee (minder) bolle kanten gemaakt.

Veel van de in de binnenvaart gebruikte schroeven hebben bladen, die qua vorm lijken op een klaverblad met rond uiteinde. Vroeger waren ze meer lepelvormig. De verhouding tussen het door de bladen gevormde oppervlak en het oppervlak van de cirkel die door de schroef beschreven wordt, ligt bij de meeste schroeven zo rond de 52%.

schroeven


Bladaantal, schroeftoerental en cavitatie
.

Een schroef heeft twee of meer bladen. Tweebladsschroeven worden het meest voor kleine vaartuigjes gebruikt. Driebladsschroeven zijn het meest gebruikt. Vierbladsschroeven gebruikt men wanneer de beschikbare ruimte onder het achterschip, het gebruik van een driebladsschroef niet toelaten. Meer dan 4 bladen worden in de binnenvaart weinig gebruikt.
    Bij gelijk motorvermogen kan de diameter van de schroef kleiner zijn naar mate het aantal bladen groter is.
    Bij gelijk motorvermogen kan de diameter van de schroef kleiner zijn naar mate de schroef sneller draait. Het rendement van een schroef neemt echter af wanneer het toerental van de schroef ten opzichte van de vaarsnelheid van het schip groot wordt (, dus de spoed klein is). Gebruikelijke toerentallen bij de bedrijfsvaartuigen liggen tussen de 300 en 500 toeren per minuut, vroeger vaak nog lager, tegenwoordig soms hoger. Naarmate een schroef sneller draait geven meer bladen een lager rendement dan weinig bladen.

Naar mate een schroef sneller draait neemt de kans op cavitatie toe.
Doordat de schroef draait, stroomt er water rond het schroefblad. Het water moet dus het model van het blad volgen. Door de traagheid van het water ontstaan er bij snelle stromingen te korten aan water en vormen zich tegen het schroefblad, op luchtbellen gelijkende, 'holtes' met zeer lage druk. De krachten die zich ontwikkelen wanneer zo'n holte weer dichtklapt, zijn zo groot dat kleine stukjes materiaal uit de schroef getrokken kunnen worden en de schroef beschadigd raakt. Bovendien vormen deze luchtledige 'belletjes' op zichzelf al oneffenheden, waardoor de stuwdruk afneemt. Het gehele verschijnsel noemt men cavitatie. Men moet cavitatie niet verwarren met het aanzuigen van lucht, dat bij, dicht onder het wateroppervlak geplaatste scheepsschroeven, geregeld voorkomt.

Het materiaal, constructie en berekening.

De meeste schroeven worden gemaakt van een koperlegering. Men heeft het dan over een bronzen schroef. Bij het gebruik van bronzen schroeven moet het schip met zinkanodes tegen de vorming van roest beschermd worden. Vroeger waren er ook vrij veel gietijzeren schroeven in gebruik. Verder zijn er ook nog aluminium schroeven en schroeven met gelaste plaatstalen bladen gemaakt. Voor buitenboordmotoren worden aluminium, kunststoffen en roestvrijstalen schroeven gebruikt.
Alhoewel de toerentallen waarmee de schroef ronddraait meestal niet erg hoog zijn, is het belangrijk dat de schroef uitgebalanceerd is. De bladen moeten precies even zwaar zijn, in hetzelfde vlak ronddraaien en elk moet evenveel stuwdruk leveren. De fabricage van schroeven is dan ook het werk van gespecialiseerde bedrijven, waarvan Lips en Van Voorden wel de bekendsten zijn.
Ook het bepalen van de juiste schroef is het werk van specialisten. Niet alleen het vermogen van motor, het toerental van de schroef en de gewenste vaarsnelheid zijn bepalende factoren, maar o.a. ook de vorm van het (onderwater)schip, de ruwheid van de scheepsbodem en het gewicht van het vaartuig.
Een te zware schroef heeft overbelasing van de motor tot gevolg (bij dieselmotoren vaak zichtbaar door overmatige roetvorming bij het gasgeven), een te lichte schroef heeft, voor zover ik weet, geen kwalijke gevolgen, maar vooral in de lage en hoge toerentallen laat men beschikbaar vermogen onbenut.

Fabricage.

Over het algemeen worden gegoten scheepsschroeven gebruikt. Een enkel bedrijf maakt gelaste plaatstalen  en vroeger werden stalen scheepsschroeven ook wel gesmeed.
Gegoten scheepsschroeven worden gemaakt van gietijzer, aluminium, maar het meest gebruikt is toch 'brons'. Het scheepsschroeven brons verschilt van merk tot merk en soms ook van type tot type.

Nadat de schroef ontworpen is wordt de vorm van het blad uitgetekend. Hiervoor maakt men een soort lijnenplan van het blad. Aan de hand hiervan wordt de mal, waarin de schroef gegoten moet gaan worden gemaakt. De wijze waarop de mal tot stand komt verschilt. Soms maakt men aan de hand van de tekeningen een, bijvoorbeeld houten, model van de schroef op ware grootte. De voorzijde van de bladen en een deel van de naaf worden dan met een laag klei bedekt en dit wordt ingebed in een mengsel van zand en cement of klei. Wanneer het geheel uitgehard is, wordt de rest met klei bedekt en eveneens in zand-cement of klei ingebed. Is ook dat uitgehard dan worden beide delen van elkaar gescheiden, het houten model verwijderd, ontluchtingskanalen geboord, waarna de mal weer gesloten wordt en het gieten kan beginnen.
Omdat het houten model bewaard blijft, kan men op deze wijze makkelijk meerdere exemplaren van een zelfde schroef maken. Het bezwaar is echter dat het maken van een houten model een vrijkostbare aangelegenheid is.
Wanneer men een mal maakt zonder model, wordt eerst een ondermal van zand en cement gevormd. De bovenkant van deze mal volgt precies de neutrale lijn van de bladen. Het is dus een zeer precies werk. In deze ondermal worden vervolgens de vormen van de bladen (aan de stuwzijde van de neutrale lijn) uitgespaard. Ook al een heel precies werk, waarbij men de maten uit de ontwerptekening nauwkeurig over moet zien te brengen op de mal. Wanneer de ondermal is uitgehard worden hierin, aan de hand van de ontwerptekening, honderden pennen gestoken. De lengte van elke pen bepaalt de dikte van het blad op dat punt. Elke pen heeft dus een vooraf vastgestelde lengte, die men uit de tekening afleest.
Daarna wordt het geheel met klei bestreken, waarbij men dankzij de pennen precies de juiste vorm aan de bladen kan geven. Zo vormt men dus van klei een schroef. Hierover wordt dan een bovenmal met gietopening, de schroefnaaf, en ontluchtingskanalen gemaakt. Wanneer het geheel uitgehard is, wordt de bovenmal los gemaakt, het klei en de pennen verwijderd, beschadigingen bijgewerkt, waarna de bovenmal weer op de ondermal geplaatst wordt en het gieten kan beginnen.
Inmiddels zijn er ook bedrijven, die het uittekenen en maken van de mal aan de 'computer' overlaten. Een speciaal programma berekent de gegevens van de schroef. Dit kan worden uitgetekend, als men dat wil. De berekende gegevens kunnen ook worden doorgestuurd naar een soort van computergestuurde frees. De frees maakt, uit daarvoor geschikt materiaal, een model, dat voor het maken van de mal gebruikt kan worden of maakt direct in het malmateriaal de gewenste vormen.

Na het gieten en het afkoelen, wat absoluut niet te snel mag gebeuren, worden de mallen verwijderd. Bij gietijzeren schroeven was de schroef na een paar eenvoudige nabehandelingen en het boren van het asgat klaar voor gebruik. De gieteling van een moderne bronzen scheepsschroef is echter nog niet voor gebruik gereed. Eerst worden met een slijpmachine de grootste oneffenheden weggehaald, daarna slijpt men de bladen precies in het gewenste model. Waarbij men ook nog kleine correcties in de balans van de schroef aan kan brengen. Vaak wordt het geheel dan nog eens spiegelglad nageschuurd. Verwacht de fabrikant meer van dergelijke schroeven te moeten produceren, dan kan hij van de gerede schroef, als model voor de nieuwe mallen gebruken.
Ook het slijpen, schuren en polijsten kan tegenwoordig door computergestuurde machines gedaan worden.


De plaats.

Bij bijna alle schepen bevindt de belangrijkste schroef zich onder het achterschip en duwt dus het schip vooruit. Men zou dus van een duwschroef kunnen spreken.
Het lijkt een voor de hand liggende plaats, omdat het roer nu eenmaal ook onder het achterschip zit. De schroef trekt echter het water onder het het achterschip weg, terwijl het schip, als het vaart, water voor zich uit stuwt. Het voorschip komt daardoor omhoog, terwijl het achterschip zakt. Schippers zeggen wel dat een motorschip tegen de berg op vaart. Vooral bij de eerste stoom- en motorschepen heeft men dit effect willen beperken, door het voorschip scherp en het achterschip geveegd te maken. Een geveegd achterschip moet er trouwens ook voor zorgen dat het water ongehinderd naar de schroef toe kan stromen, vandaar dat bijna alle, als motorschip gebouwde vaartuigen, een geveegd achterschip hebben.
De stroming van het water langs het schip, noemt men de volgstroom. De snelheid, die de volgstroom heeft, is niet alleen afhankelijk van de snelheid van het schip. Oneffenheden van de scheepshuid, al zijn deze ook minimaal, vertragen de volgstroom. De vormen van het schip zorgen voor plaatselijke vertragingen en versnellingen.

In feite is het gunstiger de schroef onder het voorschip te plaatsen, omdat er tijdens het varen voor het schip dus een 'te veel' en achter het schip een 'te kort' aan water ontstaat. Een schroef onder het voorschip zou het 'te veel' voor het schip wegpompen en onder het schip door naar achter persen.

MAAR:

1.
Een onder het voorschip geplaatste schroef is kwetsbaarder, bovendien krijgt het vaartuig dan twee kwetsbare zijdes; achter het roer en voor de schroef.

2.
Vooral in ruw water komt er meer lucht bij de schroef, wanneer deze onder het voorschip zit, dan wanneer deze onder het achterschip geplaatst is. Ook het gewicht van de installatie heeft een ongunstig effect op gedrag van het voorschip in ruw water.

3.
Aangezien het roer zich niet in het schroefwater bevindt, zal het roer veel groter moeten zijn, dan wanneer de schroef zich kort voor het roer bevindt.

4.
Een schip dat 'getrokken' wordt, heeft de neiging zijn koers te behouden; een schip dat geduwd wordt, heeft de neiging van de koers af te wijken. Dus het schip wordt minder wendbaar.

5.
In smal, ondiep water heeft het gedeelte waar de schroef zich bevindt een sterke neiging naar èèn van de oevers te trekken. Zelfs met een roer direct achter de schroef is dit soms nauwelijks te corrigeren. Met een schroef onder het voorschip moet dit welhaast onmogelijk zijn.

6.
Een schroef onder het voorschip hield vroeger in ieder geval in dat ook de motor in het voorschip staat. De bediening van de motor vanaf het achterschip is dan problematisch.

Er schijnen wel enkele schepen, met de schroef onder het voorschip, bestaan te hebben en tegenwoordig zijn er enkele schepen in de vaart met zowel schroeven onder het voor-, als onder het achterschip. (Zie futura carrier) Verder kent men dan nog schepen met een zijschroef, een zogenaamde lamme-vlerk en worden schroeven toegepast bij boegschroef- en roerpropellorinstallaties.

scheepsschroef

Omdat de schroef, wanneer men met het schip de bodem raakt, zou kunnen beschadigen, tracht men er voor te zorgen dat de schroef niet onder het vlak van het schip uitsteekt. De schroef draait meestal rond in een schroefraam, een uitsparing in de achterstevenbalk of de scheg. De onderzijde van het schroefraam wordt gevormd door een stevige staalconstructie, die niet alleen de schroef beschermt, maar vaak tevens onderdeel van de ophanging van het roer is. De afstanden van de schroef tot de begrenzingen van het schroefraam (inclusief roer) zijn mede bepalend voor het rendement van de voortstuwing.

Schroefreactie.

Een schroef die zich dicht onder het wateroppervlak bevindt zorgt voor nog meer problemen. Zoals gezegd zuigt de schroef in een dergelijk geval makkelijker lucht aan. Dit geldt vooral voor het blad dat zich op dat moment dicht bij het oppervlak bevindt. Dat blad zal dus minder water verplaatsen en daardoor minder stuwkracht leveren. Een blad dichtbij de oppervlak verzet dus minder werk, dan de andere bladen. Dit geeft een onregelmatige belasting op de schroef, dus trillingen.
Behalve dat de schroef het water naar achter stuwt geeft de schroef het water ook een ronddraaiende beweging. De zijwaartse kracht die dit veroorzaakt is aan de bovenzijde van de schroef, waar het water makkelijk een uitweg vindt, geringer, dan aan de onderzijde.
Bij een rechtsdraaiende schroef zal er dus een dwarsscheepse kracht zijn die het achterschip naar rechts drukt. Bij de vaart vooruit heeft men hiervan gelukkig weinig last, omdat deze kracht in verhouding tot de voortstuwende kracht gering is.
Bij de vaart achteruit, waarbij vaak veel lucht aangezogen wordt en de stuwkracht, door de vorm van het schroefblad, toch al veel minder is, is deze zijwaartse kracht in verhouding veel groter en daardoor duidelijk merkbaar. Deze zijwaartse kracht zal het achterschip naar links drukken. Vooral bij een leeg schip, zal het achterschip, zolang het schip te weinig achterwaartse snelheid heeft om met het roer de beweging te corrigeren, sterk naar links  gedrukt worden. De meeste ledige schepen kunnen dan ook moeilijk recht achteruit varen.
Bij voldoende waterdiepte en niet te veel wind  kan men bij het manoeuvreren dit scheeftrekken bij het achteruitslaan soms nuttig gebruiken. Heeft men een links draaiende schroef dan werken de krachten anders om.


De schroeftunnel.

Daar de schroef niet onder het vlak mag uitsteken en de bovenkant niet boven water mag komen, is de diameter van de schroef begrenst. Wanneer de schroef zich dicht aan het wateroppervlak bevindt, zal de draaiende schroef niet alleen water, maar ook lucht kunnen aanzuigen. Bij bepaalde soorten schepen voorkomt men dit laatste, door de schroef ver onder het achterschip te plaatsen, waarbij het achterschip de bovenzijde van de schroef als het ware afdekt. Zoiets ziet men onder andere bij duw- en sleepboten. Bij vrachtschepen zou zo'n constructie te veel verlies aan laadvermogen geven en heeft men een oplossing gezocht in de schroeftunnel. Een soort van stalen overkapping boven de schroef, die vanaf het roer tot tegen het achterschip loopt. Bij grote vrachtschepen, dus met veel motorvermogen, is het meestal niet mogelijk een schroef toe te passen, die, bij ongeladen schip, niet boven water uitkomt. Ook dan wordt er een schroeftunnel toegepast. Dit is echter geen simpele overkapping, maar een speciaal gevormde halve buis, die zich, wanneer de schroef draait, vol water zuigt. Wanneer men de schroef achteruit laat draaien, zijn deze constructies meestal weinig effectief en zal de schroef lucht slaan.
Constructies waarbij meerdere schroeven toegepast worden en waarbij men dus kleinere schroeven kan gebruiken, ziet men tegenwoordig steeds vaker.
In verband met de extraam lage toerentallen, dus grote schroefdiameters, bij stoommachines was men er in die tijd vaak toe gedwongen twee schroeven toe te passen.
In dat geval gebruikt men dus èèn 'motor' voor twee schroeven, dit gebeurt bij motorschepen soms ook. Het is echter ook mogelijk twee motoren en slechts èèn schroef te gebruiken.

Waterbeweging.

De schroef zuigt water aan, hierdoor ontstaat voor de schroef een tekort aan water, waardoor het water plaatselijk zakt. Men noemt dit de schroefkuil. De schroef stuwt ook water weg, hierdoor ontstaat vlak achter de schroef een te veel aan water, waardoor het water plaatselijk stijgt. Men noemt dit de schroefbult. Schroefkuil en schroefbult vormen samen de schroefgolf. Het door de schroef weggestuwde water, dat dus een hogere snelheid heeft dan het schip, noemt men schroefwater. Men moet de waterbewegingen veroorzaakt door de schroef niet verwarren met de waterbewegingen door het schip veroorzaakt. Ook het schip veroorzaakt namelijk aan de achterzijde een golf, de hekgolf, en turbulentie in het water, het kielzog.

Het schroefwater van schepen met een schroef, die veel lucht aanzuigt, is, door de luchtbellen, wit gekleurd, dit soort schepen noemt men daarom wel slagroomkloppers.
Een schroef die dicht bij het wateroppervlak zit, kan als het schip in hevige golfslag vaart, af en toe boven water komen en doorslaan. Dat wil zeggen dat het toerental van de motor en dus ook de schroef plotseling toeneemt, hetgeen schadelijk is voor de gehele voortstuwingsinstallatie.


De schroefas en schroefaskoker

ALGEMEEN
De schroef is door middel van een as verbonden met de motor of keerkoppeling. Schroefassen zijn van staal, tegenwoordig vaak van roestvrijstaal. Het gehele schip wordt met deze as voortgeduwt. De kracht die tegen deze as drukt kan, bijvoorbeeld bij sleepboten, meerdere tonnen bedragen. De as moet dus voldoende stevig zijn. Deze kracht, de stuwdruk, wordt vervolgens overgebracht op motor of keerkoppeling, die dus eveneens stevig op hun plaats dienen te staan. Tegenwoordig gaat men er, om trillingen in het schip te dempen, steeds vaker toe over de motor en eventuele keerkoppeling op trillingdempers te zetten. In dat geval en ook wanneer het gedeelte van de as IN het schip lang is, plaatst men een stuwdruklager, die de stuwdruk opvangt.
De schroefas loopt van buiten het schip, waar de schroef zit, naar binnen, waar de motor staat, in een koker, de schroefaskoker of gland. De schroefaskoker heeft tot doel de as te steunen en is daarom voorzien van lagerbussen en tevens moet de koker voor een waterdichte afsluiting zorgen. Men houdt de schroefaskoker en de schroefas het liefst kort. De schroefas ligt bijna horizontaal, een beetje naar beneden gericht, in het schip.
Voor reparaties kan het noodzakelijk zijn dat de schroefas uit het schip genomen wordt. Aan de binnenzijde is dit bijna onmogelijk omdat daar motor en eventuele keerkoppeling staan. Aan de buitenzijde zit echter het roer. Bij veel schepen is het roer daarom demontabel gemaakt. Bij een enkel schip zit er in het roer een rond gat. Wanneer het roer dwarsgedraaid wordt, kan de schroefas, door dit gat, uitgenomen worden.

Vetgesmeerde assen.

Bij vet gesmeerde kokers is het glijlager aan de motorzijde voorzien van een pakkingbus, waarin vetpakking gemonteerd is. Dit lager noemt men de glandpakkingbus, de pakkingbus, de stopbus, of alleen maar gland. Het lager aan de schroefzijde heeft geen speciale voorzieningen. Dit wordt de glandloopbus, glandbus of alleen maar loopbus genoemd. De loopbus sluit waterdicht tegen de scheepshuid aan. De lagerbussen waren vroeger meestal van koolstofrijk gietijzer, later meestal van een bronzen bus. Tussen beide bussen zit de eigenlijke schroefaskoker, welke ruim om de as past. Aan de kant van de koker, die aan de binnenzijde van het schip komt, is in de koker een opening aangebracht waarop een stevige stalen leiding aangesloten wordt. Door deze leiding wordt met behulp van een vetpot of smeerautomaat schroefasvet in de koker geperst tot de gehele koker met vet gevuld is. Het vet dringt ook tussen de lagers, die daartoe soms voorzien zijn van groeven.
Bij de glandloopbus dringt er echter ook water in de schroefas. Het schroefasvet vermengt zich, mede door de draaiende beweging van de as, met het water en wordt daardoor vloeibaarder. Door het aandraaien van de vetpot wordt dit mengsel door de loopbus naar buiten geperst, zodat het geheel geregeld ververst wordt. Daar het mengsel van vet en water in het buitenwater terecht komt en ondanks de geringe hoeveelheden waarmee dit gebeurt, schade aan het milieu toebrengt, worden er tegenwoordig geen vetgesmeerde schroefassen meer ingebouwd.
Bij schepen met een geveegd achterschip is de koker vrij lang, waardoor het vet moeilijk tot bij het achterste lager geperst kan worden. Bij deze schepen ziet men soms aan de buitenzijde van het schip een vetleiding naar de loopbus gaan. Schroefaskokers zitten meestal in onmogelijke hoeken. Om ze op hun plaats te houden werd er vroeger een stalen bak omheen gebouwd, die daarna met beton volgestort werd.


Oliegesmeerde assen.

Vooral om het probleem met de smering van de loopbus op te lossen, is de oliegesmeerde schroefas ontwikkeld. Beide lagerbussen zijn hierbij voorzien van èèn of meerdere oliekeringen, terwijl de schroefaskoker gekoppeld wordt aan een met smeerolie gevuld reservoir. De afdichting aan de motorzijde bestaat in veel gevallen uit een pakkingbus. Een kwetsbaar punt van de meeste oliegesmeerde schroefassen was meestal de achterste oliekering. Er kunnen zich namelijk touw- of ook plantenresten rond de schroefas buiten het schip wikkelen en de oliekering vernielen. Vooral nylon vissnoer is berucht.
Wanneer de achterste kering kapot raakt, komt er niet alleen smeerolie in het water, maar tevens verliest de schroefas zijn smering, waardoor deze te heet wordt en lagers en as beschadigd raken. Het spreekt voor zich dat de fabrikanten van dit soort schroefassen er van alles op verzonnen hebben om dit soort ongerief te voorkomen. Er zijn dan ook verschillende systemen van oliekering en smering op de markt geweest. De bekendste afdichting was die van Simplex, vandaar dat oliegesmeerde schroefassen wel Simplexassen genoemd worden.

Watergesmeerde assen

De nieuwste ontwikkelingen op het gebied van schroefaskokers, zijn de kokers met roestvrijstalen assen en watergesmeerde lagers. De glijlagers bestaan bij dit soort systemen uit een speciale kunststof, die de schippers gemakshalve 'rubber' noemen. Ook hier zijn er diverse systemen ontwikkeld. Een aantal systemen maken gebruik van buitenwater dat, door beweging van schroef en schip, door de koker en lagers stroomt en op die wijze voor de smering en koeling zorgt. Andere systemen maken gebruik van een gesloten koel-smeerwater systeem, waarbij schoon water door de koker circuleert. Het voordeel van dit laatste systeem is dat er geen verontreinigingen, die de lagers zouden kunnen beschadigen, in het water zitten.


Uitlijning.

Bij inbouw van een motor of van een schroefas dient men er voor te zorgen, dat de verschillende delen in lijn staan. Dat wil zeggen dat de schroefas precies, tot op de honderdste millimeter nauwkeurig, in het verlengde van de aandrijvende as van motor of keerkoppeling moet liggen.

De schroefas zit meestal al vast in het schip, als men met het plaatsen van de motor en keerkoppeling begint. Men ziet zich dus voor het probleem geplaatst dat een vaak tonnenzware motor tot op de honderste millimeter nauwkeurig opgesteld moet worden. De motor mag niet naar links of naar rechts afwijken, niet te hoog of te laag staan en moet precies onder dezelfde hoek, zowel in het vertikale als in het horizontale vlak, met het schip staan als de schroefas.
Al bij een kleine afwijking zal de schroefas gaan buigen, hierdoor ontstaat overmatige slijtage aan de lagers, terwijl men bovendien met sterke trillingen geconfronteerd wordt. Zo tegen de jaren zestig ging men er steeds vaker toe over, de schroefas aan de motorzijde te voorzien van een stuwdruklager, dat door zijn veel geringere omvang en gewicht makkelijker uit te lijnen is als een complete motor. De verbinding tussen schroefas en motor wordt dan verzorgd door een flexibele koppeling. Een met staal gewapende rubberen schijf, die kleine fouten in de uitlijning opvangt. Soms is de flexibele koppeling, die trouwens ook tot doel heeft onregelmatigheden in het ronddraaien van schroef en motor op te vangen, tussen motor en keerkoppeling aangebracht. De veel lichtere keerkoppeling (waar een stuwdruklager meestal reeds ingebouwd is) is makkelijker uit te lijnen dan de combinatie van keerkoppeling en motor. Als men eind jaren tachtig steeds meer motoren en keerkoppelingen op trillingsdempers gaat plaatsen, wordt de opstelling met een stuwdruklager en flexibele koppeling tussen schroefas en keerkoppeling standaard.
Ook wanneer het gedeelte van de as tussen gland en motor of keerkoppeling lang is, wordt er dichtbij het gland een stuwdruklager geplaatst, zodat niet de gehele as op druk belast wordt. Bij echt lange assen gaat men er toe over de as in tweeën, soms zelfs drieën te delen. De eigenlijke schroefas is ook dan voorzien van een stuwdruklager, terwijl de tussenassen door gewone lagerblokken gesteeund worden.
 

Voor zijschroeven zie: 'Zijschroeven'.

E> filmpje op YouTube over JoorenScheepsschroeven.

###