Zur Lage XVIV (Werftbericht)

15.Juli 2014, CAIRNS, AUSTRALIA, Tag 2 nach dem spannenden Endspielsieg der Deutschen Fussballnationalmanschaft in RIO DE JANEIRO.

Day -1 vor unserem Start nach Norden – THURSDAY ISLAND liegt in der TORRES STRAIT ganz im Norden AUSTRALIENS und das ist unser nächstes großes Ziel . 550 Seemeilen to go, dort „müssen“ wir am 27. Juli 2014 in Richtung SAUMLAKI aufbrechen, um im Rally-Programm zu bleiben. Weil aber es aber Probleme mit den INDONESIEN Visas gibt, sind fast alle Rally Boote noch hier…

In Anlehnung an Wolfgangs Bemerkung zu „APOLLOnia13 ex. STORMVOGEL“ schreibe ich diesen Lagebericht unter lautstarker Mitwirkung von DAVID BOWIES SPACE ODDITY, allerdings in einer neuen Live-Version von den SMASHING PUMPKINS dargeboten (zu finden auf deren BLUE RAY „OCENANIA 3D IN NYC“). Heidi mag den „Krach“ gar nicht…also über Kopfhörer – volle Granate Renate! (…ich muss mir endlich mal was von TORFROCK besorgen!)

Die Werft haben wir am vergangenen Freitag (11/07/2014) endlich verlassen. Noch Morgens war nicht klar, ob alles fertig werden würde, nun, auf den letzten Drücker kamen wir dann doch noch ins Wasser. Und bis jetzt ist alles tatsächlich dicht! 😉

Hier nun also die Zusammenfassung von „what happend“ und „how to fix“.

Zum besseren Verständnis und zur Orientierung hier eine technische Zeichnung der Schwingkiel-Mechanik.

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Unter Referenz der in der Zeichnung verwendeten Ziffern gehe ich im folgenden auf die Bauteile, deren Zustand und Beurteilung ein.

Die Ziffer 5 befindet sich STEUERBORD, entsprechend ist Ziffer 6 an BACKBORD.

Das Leck ist durch den Bruch von drei von vier Schrauben entstanden, die das Gehäuse für die Dichtungen (5) an den Kielkasten fixieren.

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In NEUSEELAND wurden diese Schrauben erneuert, weil wir neue (andere) Dichtungen in das Gehäuse (5) bekommen haben. Ferner wurde eine Kerbe für einen O-Ring und ein Schmiernippel eingeführt, um eventutell durch den Schaft (3) eindringendes Wasser draußen zu halten.

Die folgende Abbildung zeigt das alte Gehäuse (5), wir haben hier ein neues anfertigen lassen, weil das alte doch arg mitgenommen aussieht.

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In der ersten Werftwoche (30/6-4/7/2014) wurde eigentlich „nur“ repariert. Also erstmal den Zement raus (war am Montag Abend erledigt) und dann alles an der Steuerbordseite demontiert (Hebelarm, Hydraulikramme, Gehäuse). Das ging auch schnell, aber das Ausbohren der abgebrochen NIRO-Schrauben kostete einen Tag – und war nicht erfolgreich. In der Postion keine Chance einen Bohrer anzusetzten. Also haben wir uns für neue Löcher und Gewinde entscheiden müssen – zwei alte waren noch nutzbar, vier neue sind hinzu gekommen. Dann wurde das Gehäuse auf der Drehbank neu hergestellt und Freitags (4/7) wurde alles wieder montiert…die Werftarbeiter dachten schon, sie wären durch.

Zum Testen wurden der STORMVOGEL in den Portalkran gesetzt und angehoben. Alles funktioniert, aber der Schwenkkiel hat deutliches Spiel. Das war aber meiner Meinung nach schon immer so…

…allerdings, die Ursache für den Bruch der Schrauben konnte nicht lokalisiert werden.

Sehr, sehr unbefriedigend.

Motiviert durch Robbie (Skipper SOUTHERN STAR) habe ich die Arbeiten nicht für beendet erklärt, sondern darum gebeten, das die ganze Anlage demontiert wird. Das löste nicht wirkliche Freude aus…auch bei uns nicht.

In der folgenden Woche also vollständige Demontage des Schwenkkiels.

Beim öffnen der Verschlusskappe (6) an der Backbordseite fällt sofort auf, das beide große Muttern auf der Achse lose sind. Das sollen sie wohl nicht sein! Die beiden sorgen dafür, das die konische Achse in Position bleibt und nicht nach Steuerbord heraus rutschen kann. Das könnte sie selbst auch ohne Muttern nicht, dazu müsste die Hydraulikramme wohl auch abgefallen sein…nun, diese eine Schraube, die den Heben an der Achse fixiert, war ja aus irgend einem Grund auch locker…

Nun denn. Lose Muttern.

Wie erwartet war der Ausbau der Achse sehr schwierig. Hydraulikpresse, Wagenheber und jede Menge Muskelkraft haben nach einem Tag Erfolg gezeigt.

Das folgende Bild zeigt die Achse direkt nach dem Ausbau.

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Eigentlich wird die Kraft von der Achse auf den Schwingkiel durch die konische Achse übertragen. Der Metallkeil dient nur zur Fixierung der Orientierung…und eben dieser Keil, der eigentlich gar keine Kraft tragen soll, ist abgenutzt, verschleißt.

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Ursache unklar, kann eigentlich nur vertikale (auf und ab) Bewegungen des Schwingkiels erfolgen. Hätten wir die nicht hören müssen?

Nächste spannende Frage war, wie die DELDRIN Lager aussehen. DELDRIN ist ein PVC Kunststoff, der oft als Gleitlager in komplizierten Umgebungen zum Einsatz kommt. In der Skizze sind die Lager mit (1) und (2) markiert. (1) ist größer als (2), weil die Achse an Steuerbord dicker als an Backbord ist.

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Beide Lager sehen wie neu aus – leicht verschmutzt, aber keine Deformierung oder Dellen erkennbar, die durch eine ungewollte horizontale Bewegung der Achse hätte sichtbar sein müssen.

Auf dem nachfolgenden Bild sieht man das Lager im eingebauten Zustand an der Steuerbordseite.

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Und die gleiche Stelle ohne das Lager:

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Auf Backbbord ist das Lager genauso konstruiert:

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Merkwürdig ist, das in NEUSSEELAND auf der Steuerbordseite ein Lagerspiel von 0.1mm gemessen wurde, in AUSTRALIEN 0.4mm. Was auf den ersten Blick eindeutig aussieht, ist es nicht. Nach Rücksprache mit der Werft in den NIEDERLANDEN soll das Spiel 0.4mm betragen, damit alles sich schön geschmeidig bewegen kann.

Ein ungewollt großes Lagerspiel wäre eine gute Erklärung für den Bruch der Schrauben: Der Achsendurchmesser (3) an Steuerbord ist ca. 1mm kleiner als der Innendurchmesser des Gehäuses (5). Nur so kann ein O-Ring als Dichtung seine Wirkung entfalten. Wenn also die Achse sich horizontal verdreht, könnte sie über den O-Ring das Gehäuse (5) berühren und so immer wieder unter Druck/Streß setzten, das die Bolzen irgendwann brechen.

Aber wieso gerade jetzt, nach dem die Bolzen in NZ erneuert wurden?

Ist der neu eingeführte O-Ring die Erklärung? Vorher war der eine Millimeter ja „Luft“, jetzt wird permanent Kraft übertragen (?).

Nun denn. Nach Rücksprache mit der Werft in den NIEDERLANDEN haben wir uns neue Lager bauen lassen – diesmal aus ERTALYTE. Dieser Kunstsoff hat ähnliche Eigenschaften wie Bronze und ist etwas härter als DELDRIN – wird ebenfalls oft als Gleitlager eingesetzt.
Ferner haben wir die 6 (auf jeder Seite 3) Abstandshalter aus DELDRIN etwas dicker gemacht, da die offenbar nie den Kielkasten von innen berührt haben – die Oberflächen sahen „unbenutzt“ aus. Diese Abstandshalter sollen die Bewegungen des Schwingkiels veringern und so die Achse entlasten.

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Ausserdem haben wir uns einen neuen Metallkeil (hier KEYWAY genannt) bauen lassen und beide Seiten (auf der Achse und im Schwenkkiel) exakt ausarbeiten lassen. Nun hat dieses Bauteil gar kein Spiel mehr – ganz  so, wie es sein soll. Damit die „Kerbe“ im Schwenkkiel nachgefräßt werden konnte, musste die Werft erst mal ein Werkzeug bauen, das hat uns den halben Mittwoch und den ganzen Donnerstag gekostet…

Das schwierige an der Montage am Freitag war das Einbringen des Schwenkkiels in den Kielkasten. Das Teil wiegt zwar nur etwa 200 kg (es ist hohl, gewollt ist nur zusätzliche Fläche unter Wasser, kein Gewicht) ist aber doch unhandlich. Als dann auch endlich die Achse wieder drin war, so gegen 13:00 Uhr, war klar, das wir endlich wieder zu Wasser kommen. Im Kran dann die Endkontrolle – Kiel ganz rein, Kiel ganz raus. Nach unserer Einschätzung müssen wir nun mit mehr Kraft die manuelle Hydraulikpumpe bewegen – alles ist strammer und fester. Im Moment hat der Schwenkkiel kein Spiel, wenn man an der Unterkante kräftig reißt, bewegt sich gar nichts. Das ist gut, wenn es nur nicht zu stramm ist und die Hydraulik nichts kaputt reißt.

Das wird wohl aber erst die Zukunft zeigen. Die Wertarbeiter sind froh‘, das wir weg sind. Der Job war war echt anstrengend…

Wir sind froh‘, das wir wieder im Wasser sind und das alles trocken ist.

Wir werden richtig glücklich sein, wenn wir bis SINGAPORE damit keinen Stress mehr haben…vorerst wird die Sorge um ein erneutes Leck am Schwenkkiel immer mit fahren. Aber wir haben uns technisch ausgerüstet. Eine große mobile Bilgenpumpe, fertig mit Schlauch und Anschlusskabel, beides 10 Meter. Damit erreichen wir alle Stellen im Boot. Ferner noch eine zusätzliche ebenfalls „ready-to-use“ kleine mobile Pumpe.
Ein Bilgenalarm für die Schwenkkiel-Bilge ist bereits in Arbeit, die elektrische Installation ist aber etwas aufwendig…

Eine echte, unanfechtbare Aussage „daran lag es“ werden wir wohl nicht bekommen. Die Versicherung der Werft in NEUSEELAND hat einen Gutachter eingeschaltet – netter Typ, aber der wird natürlich noch eine andere Sicht auf die Dinge haben. So oder so, wir werden versuchen, ein Teil des hier ausgegebenen Geldes aus NZ wieder zu bekommen. Denn selbst wenn der Schaden schon vorher „im Entstehen“ gewesen wäre, er hätte in NZ auffallen müssen.

Soweit also der Werftbericht aus CAIRNS, dem vermutlich letzten Ort für längere Zeit mit vernünftigen Internet…daher die vielen „schönen“ Bilder 😉

Jetzt fängt erst mal die schöne Segelzeit an. Segeln innerhalb des GREAT BARRIER REEF: Guten Wind, keine Welle, tolle Landschaft!

(…ist uns jedenfalls versprochen worden!) 😉

Peter.

P.S.: Jetzt kommen erst mal wieder schöne Reiseberichte – und schöne Bilder. Ich bin sicher.

4 Gedanken zu „Zur Lage XVIV (Werftbericht)“

  1. Thank you, Peter, for a very comprehensive and detailed description. This is very useful as I am just refitting the keel on my vessel and the yard have re-machined the keys after they have been damaged after grounding. Swing keels (centreboards) are nice, but your experience just show how much the details – and getting them right – counts.
    Wishing you unfairly pleasant winds and great sailing.
    – petter

  2. Hallo ihr Beiden,
    als jemand der fasziniert ist von dem Langfahrgedanken und dazu noch Koopmans -Fan ist, bin ich auf Eure Seite gestossen und muss mit Entsetzen feststellen, dass Ihr wegen einer mangelhaften Kielwellen-Abdichtung beinahe gesunken wärt. Zuerst mal meinen Glückwunsch zur überstandenen Seenot-Situation und Eurem, trotz Panik, überlegtem Handeln. Auch Euren Freunden und Helfern möchte ich meine aufrechte Bewunderung für Ihren Einsatz aussprechen.
    Nun zu meiner Einschätzung des technischen Problems. Als Maschinenbautechniker habe ich vor meinem Wechsel in die Automobilentwicklung als Konstrukteur Sondermaschinen entworfen und daher auch diverse Lagerstellen ausgeführt. Ich habe mir die Zeichnung der Schwenkkiellagerung angesehen und kann folgendes feststellen: Hier handelt es sich um eine Lagerung mit beiderseitigen Loslagern. Eine Axialverschiebung des Schwertes wird nur durch Anlegen des Schwertes selbst an die Dacronscheiben im Kielkasten unterbunden, die Lagerung selbst kann keine axialen Kräfte aufnehmen. Die unter „4“ aufgeführten Muttern haben alleinig die wichtige Aufgabe über die aufgeschobene innere Lagerbuchse das Schwert auf den Konus zu pressen. Durch diese Axialkraft entsteht zwischen Konuswelle und Schwert eine so genannte kraftschlüssige Verbindung. Diese hat offensichtlich nicht mehr bestanden und somit hat sich die Paßfeder in die Nut der Schwertbohrung eingearbeitet. Du hast völlig richtig erkannt, dass diese Paßfeder (engl: pass key) normalerweise keine Momente überträgt. Damit das auch so funktioniert, muss die Vorspannkraft der Muttern korrekt sein und auch das Paßmass der Konusbohrung und der Konuswelle i.O. sein. Andernfalls wird sich auch die neue Paßfeder in der überarbeiteten Nut wieder ausschlagen. Aber na ja, deshalb wärt ihr ja nicht abgesoffen, darum nun zur Dichtkappe.
    Ich finde es schon erstaunlich, dass durch die Lagerung so viel Wasser eindringt. Ich wäre naiver weise mal von ein bisschen Sickerwasser ausgegangen. Denn das Wasser das an den Dichtkappen ankommt, muss zuerst durch die Lager! Der Beschreibung nach gab’s hier aber einen kräftigen Wasserstrahl was auch auf ein zu großes Lagerspiel im Betrieb schliessen lässt. Die Lagerstelle dürfte bei Eurem Schiff ca. 1,2 bis 1,3m unter dem Wasserspiegel sein und somit ein STATISCHER Wasserdruck von 0,13 bar anliegen. Das ist nicht wirklich viel. Ich habe allerdings kein Gefühl was da dynamisch bei Seegang an Wasserdruck ankommt. Die Lagerbelastung bei ausgefahrenem Schwert ist aber schon enorm. Wenn das Schwert bei einer Länge von 1,2 Meter einen Lateraldruckpunkt mit einem Hebelarm von 0,6 Meter hat und sich die am Druckpunkt angreifende Kraft an der Lagerstelle an zwei Lagerbuchsen mit angenommen 120mm? Abstand abstützen muss, dann kann man sich auch ohne Taschenrechner den Faktor der Lagerbelastung ausrechnen. Dazu kommt die auch bei eingefahrenem Schwert wirksame Lagerlast von 200kg/2 je Lager. Wenn da das Lagermaterial nicht steif genug ist, kann ich mir schon gut vorstellen, dass da eine sehr große elastische Lagerdeformation und somit temporär ein großer Lagerspalt entstehen kann. Somit ist Eure Entscheidung neue Lager aus besserem Material herstellen zu lassen schon eine wirksame Maßnahme. Auch das bessere Ausdistanzieren des Schwert-Axialspiels durch dickere Dacronscheiben im Schwertkasten finde ich gut. Ein in Schiffs-Querrichtung hin- und herrutschendes Schwert kanns nicht sein. ….So……, aber die Frage nach dem Grund für die abgerissene Flanschverschraubung ist noch offen. Aus der Ferne eine Diagnose abzugeben ist schwer. Ich bin mir nicht sicher welcher Belastung das Dichtungsgehäuse ausgesetzt war, das zum Bruch der Flanschverschraubung führte. Gab es Radialkräfte durch elastisch nachgebende Lager? Du sprichst von einem Bohrungsübermaß Gehäuse zu Welle von 1mm, dh, 0,5mm Abstand radial. Eine Desachsierung der Welle zum Gehäuse in dieser Größenordnung und darüber hinaus könnte ich mir bei weichen Lagern schon vorstellen. Allerdings müsste dann auch das Dichtsystem zeitweilig versagen und danach sieht es mir nicht aus. Das steuerbordseitige Wellenende zeigt, im Gegensatz zum Rest der Welle, keinerlei Korrosionsspuren, was für eine unter allen Umständen funtionierende Dichtung spricht. Dann bliebe tatsächlich nur noch die Belastung durch dynamischen Wasserdruck, den müsste eine intakte Flanschverschraubung aber locker abkönnen. So……nun spreche ich mal einen Verdacht aus und der ist schwerwiegend, daher betobe ich nochmals dass es nur meine Vermutung ist……Die Flanschverbindung , soweit ich das auf den Fotos abschätzen kann, ist mit 4x M8 Schraubverbindungen ausgeführt. Im Laufe Deines Textes sprichst Du auch noch von Niro-Schrauben (bzw. Gewindestangen). Edelstahlschrauben sind bezüglich ihrer Streckgrenze und somit ihres möglichen Anzugsmomentes deutlich kritischer als die normalerweise im Maschinenbau üblichen Schraubenqualitäten mit der Materialkennung 8.8 oder gar den 10.9. Eine M8-Schraube in der Qualität 8.8 hat ein max. Anzugsmoment von 27 Newtonmeter bei einem Reibwert von 0,14, eine M8- VA-Schraube der üblichen Qualitätsklasse 70 hat da gerade mal 18Nm, also ca 2/3 davon (im Vergleich dazu: die Radbolzen am Auto werden mit 90Nm angezogen). Wenn nun ein grobmotorisch begabter Werftarbeiter hier nicht aufpasst, ist das maximale Anzugsmoment schnell überschritten. Das bedeutet, das sich die Schraube dauerhaft längt und vorgeschädigt wird. Die Kerbspannung im Gewindegrund tut hier ein Übriges. Habt ihr die Unglücksschrauben noch? Dann werft mal einen Blick auf die Bruchstelle. Hat diese glatte glänzende Stellen und nur ein Teil davon ist grau und rau? Der glatte Bruchbereich wäre dann ein langsam vorangeschrittener Kerbspannungsbruch und der graue Anteil entspräche der tragenden Fläche des Gewaltbruches. Dies wäre dann ein EINDEUTIGER Hinweis auf eine vorgeschädigte Schraube. Aber auch wenn dies nicht so klar erkennbar sein sollte, der Umstand dass das Versagen der Flanschverschraubung erst nach dem Wechsel in der Werft stattfand erhärtet meinen Verdacht. Das Schwerwiegende an meiner Unterstellung ist, dass derjenige der die Schrauben überzogen hat, dies hätte merken müssen. Beim Überschreiten der Streckgrenze fällt das Anzugsmoment ab und es fühlt sich „teigig“ an, die Schraube ist auch nicht mehr fest zu bekommen. Man könnte mit den nun anliegenden teigigen Anzugsmoment munter weiter anziehen….. bis die Schraube reisst. Mein Verdacht beinhaltet implizit also ein verantwortungsloses Verhalten des Werftarbeiters, ders dann halt hat gut sein lassen um keinen Ärger zu bekommen. Den hattet dafür ihr und habt dabei fast Euer schönes Schiff verloren.
    Ich hoffe Euch mit meinen Hinweisen geholfen zu haben und wünsche Euch noch eine wundervolle, stressfreie und erlebnissreiche Reise

    Gruß
    Walter

    1. Hallo Walter,
      Deine Stellungnahme wird Peter bekannt vorgekommen sein, denn sie entspricht inhaltlich fast exakt meiner Analyse, die ich Peter per Emal zukommen ließ. Allerdings möchte ich ganz vorsichtig Zweifel an Deiner These einer Überdehnung der Flanschschrauben anmelden. Deren axiale Belastung war und ist ja relativ gering, da sie ja nur den mit 0,1-0,2 Bar belasteten Flansch am Kielkasten halten sollen.Das schaffen m.E. selbst über die Streckgrenze angeknallte M8 Bolzen locker.Nach Deiner These wären sie so gut wie abgedreht gewesen, und das gleich drei mal! So schlecht mag ich über einen NZ-Mechaniker nicht denken!
      Mein Verdacht war immer, dass der Kiel die Kielachse mangels ausreichend dimensionierter Abstützung im Kielkasten („spacer“ ) mit zu großem Spiel hebeln konnte und die dauernden Wechselbelastungen des rollenden Schiffes voll in die Lager geleitet wurden. M.E. hat das die Plastelager soweit platt gedrückt, dass die Achse schließlich radialen Kontakt mit dem Flansch bekam und ihn zu einem Teil der Lagerung machte, was er konstruktiv ja nie sein sollte und konnte. Wenn man dazu annimmt, dass sich zwischen Flansch und Kielkasten noch eine Dichtung oder „Matsche“ befand, wird wahrscheinlich, dass die Schrauben zwar den axialen Wasserdruck locker halten können aber keinen Kraftschluss zwischen Flansch und Kielkasten herstellen, der radialen Belastungen widerstehen kann. Das ist schließlich ja konstruktiv auch nicht vorgesehen. Genau das ist m.E. aber passiert, denn Peter beschrieb in der Seenotsituation, dass sich der Flansch (wohl radial) bewegt hätte – mit intakten Lagern hätte er das nicht können. Somit waren 4 M8 Schrauben über eine kurze Achse den damit gewaltigen Hebelkräften des Schwertes in Wechselbelastung ausgesetzt. Wen soll es dann noch wundern, dass sie schließlich der dauernden Scherbelastung nachgaben.
      Ich hatte Peter geraten, sich Bronzelager drehen zu lassen und den Flansch – als Notsicherung – in eine aufgeschweißte Verstärkung einzubetten. Damit könnte er notfalls radiale Belastungen durch die Achse aufnehmen ohne die Bolzen zu überlasten, die ich durch etwas vergrößerte Bohrungen führen würde. Der Flansch würde höchstens nur noch lecken und damit anzeigen, dass die Lager nicht mehr in Ordnung sind.
      Peter hat immerhin jetzt ein härteres Lagermaterial gewählt aber der Flansch ist so geblieben. Im großen und ganzen hat er also nur den Zustand wieder hergestellt, mit dem er schon zweimal in Schwierigkeiten geriet. Ich kann nur hoffen, dass die Modifizierung der spacer und das neue Lagermaterial ausreichen, den Flansch vor radialen Belastungen zu bewahren. Statt der mir etwas pimpfig erscheinen spacer hätte ich dafür außerdem große Deldrinscheiben mit maximalem Radius gewählt, die einen Teil der quer wirkenden Kräfte des Schwertes zuverlässig in die Kielkastenseitenplatten leiten statt allein in die Schwertachse.
      Ein weiterer Punkt war die offensichtlich fehlende Sicherung der Muttern. Sie waren ja lose vorgefunden, so dass sich der Konus aus dem Schwert gelöst hatte. Das Mindeste ist eine radiale Gewindebohrung durch die äußere Mutter – Bolzen rein- festziehen – fertig.
      Mich – und sicher auch Peter- würde Deine Stellungnahme zu meinen Ansichten sehr interessieren.
      Grüsse von der Ostsee

      Wolfgang

  3. Ich finde Eure Reise toll, plane selbst mit einem Freund etwas ähnliches wenn unsere Kinder aus der Schule sind.
    Über die Schiffssuche bin ich auf Eure Webseite gelangt. Die Frage ob mit Tiefkiel oder doch die Kielschwert-version ist für mich nicht unwesentlich. Derzeit fahre ich einen Tri: Farrier F9R – das Gegenteil einer Koopmans 50. Auch die hat ein Schwert, über das ich auch Geschichten erzählen könnte. Also weiter Gute Fahrt von Eckhard aus Berlin

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