Maskinistskolen: Kontrollsystemet

Maskinistskolen:

Kontrollsystemet

Av Tim Barlett, MOTOR BOAT AND YACHTING
Norsk bearbeidelse: Ingvar Johnsen

For å få motoren til å drive båten din fremover, må de rå kreftene temmes. Til dette trengs det en gearboks, kontrollspaker og kontrollkabler. Vi skal se på forskjellige systemer og gjennomgå vitale vedlikeholdsrutiner.

Gjennom årene er det benyttet mange forskjellige metoder for å temme kreftene i en båtmotor og overføre dem til fremdrift. Alt fra luftpropeller til direkte overføring til sjøen uten utveksling eller gear. Andre varianter er vannjet, skovler - også i moderne versjoner, og kabelfergene som drar seg langs en kabel eller kjetting over en elv eller et sund. Alle velegnet til sitt bruk, men likevel er det propellen eller "skruen" som er den absolutt mest effektive metoden for å overføre motorens krefter til vannet.

Ned i turtall

Du tror kanskje en hurtiggående propell er mer effektiv enn en saktegående? Helt feil! Den optimale propellomdreiningen påvirkes av mange faktorer, men for de fleste lystbåter handler det om ett eller annet sted rundt 1000 omdreininger pr. minutt, noe som er mye mindre enn 2 - 4000 omdreininger som er det vanlige motorturtallsområdet for moderne dieselmotorer.
Det er likevel ikke nok å senke turtallet på motoren for å oppnå et effektivt propellturtall. Da vil du miste alle kreftene motorkonstruktørene har klart å få ut av motoren. Den skyvekraften (torque) som overføres til drivakselen må nemlig økes i forhold til reduksjonen i hastighet.

Ikke bare forover

Noen ganger må båten reverseres. Enten for å redusere farten eller for å gå akterover. Dette kan også løses på forskjellige måter, for eksempel med vribare propeller der propellbladene vris for å snu propellstrømmen.Tidligere var det vanlig å "kaste om" motoren for å bakke. Det vil si at man rett og slett snudde omdreiningsretningen på motoren. Men det mest vanlige er selvsagt å bygge en reversmekanisme inn i gearboksen. Manøvreringsevnen til båter med to motorer blir mye bedre dersom propellene går hver sin vei - styrbord motor med klokken og babord mot klokken når båten går i forover (sett aktenfra).
En gearboks har med andre ord tre hovedoppgaver:
* Redusere akselomdreiningene.
* Øke skyvekraften.
* Kontrollere akslens omdreiningsretning.

Prinsippet

På Figur 1 vil du se at et lite tannhjul er i inngrep med et større. Det lille har ni tenner og et omdreiningstall på 1000. Det vil igjen si at det går rundt med 9000 tenner pr. minutt. Inngrepet med det lille tannhjulet gjør at det store tannhjulet er nødt til å følge med rundt.Tennene må med andre ord bevege seg med den samme hastigheten. Det store tannhjulet er dobbelt så stort og har dobbelt så mange tenner. Dermed blir 9000 tenner pr. minutt redusert til en omdreiningshastighet på 500 omdr. min (4500 tenner pr. min.) - halvparten så fort som tannhjulet på halve størrelsen. Altså vil vektstangeffekten som overføres til akselen blir fordoblet ; med andre ord dobbel skyvekraft eller torque. Dette blir kalt en reduksjon på 2:1. Du ser også at når det lille tannhjulet går mot klokken, må det store gå med klokken. Dette er basisprinsippet i en gearboks.
En ordinær gearboks er langt mer komplisert. En av de minst kompliserte gearene er Volvo Penta MS2, som brukes på flere av produsentens små dieselmotorer. Hovedforskjellen mellom MS2 - gearet og det som er vist på figur 1, er at tannhjulene er kone slik at akselen kan vinkles nedover (figur 2). Akselen inn i gearboksen har et konisk tannhjul. Dette driver igjen ytterligere to kone tannhjul. Begge disse går fritt på en vertikal aksel. Det er ingen cluch mellom gearboksen og motoren som i en bil. Så fremt motoren går, vil begge disse tannhjulene løpe fritt i forhold til akselen, men fordi det øverste blir drevet av toppen av tannhjulet fra motorakselen og det nedre drives av underdelen av det samme tannhjulet, går de hver sin vei.
Selv om det ikke er en clutch som i en bil er det ikke riktig å si at båtgearboksen ikke har clutch i det hele tatt.: I boksen på figuren er det to - begge formet som koner med et flatt felt i ytterkant. Disse passer inn i tilsvarende felt i de kone tannhjulene over og under. Hele clutchmekanismen kan bevege seg opp og ned på den vertikale akselen. Den kan ikke rotere fritt rundt denne akselen, men kan gli opp og ned på den. Det betyr at hvis clutchen går rundt, vil akselen gjøre det samme.

Clutchsystemet

Setter du gearhendelen i forover, tvinges hele clutchsystemet oppover. Den ene konen går i inngrep med det øvre av de to tannhjulene, låser aksel og gear sammen så akselen går rundt. Setter du gearspaken i akterover, gir det motsatt effekt, akselen går andre veien og båten bakker. Nederst på akselen er det nok et konisk tannhjul som driver den utgående akselen mot propellen.
Grunnen til at vi har sett på denne modellen i detalj, er at den illustrerer noe som er felles for nesten alle marine gearbokser: De inkluderer to tannhjulsett som "henger sammen": Ett for forover og ett for akterover. Hvilke av disse som driver båten forover eller akterover, avhenger av hvilken clutch som er satt i inngrep med akselen og hvilket som spinner fritt.
Den store forskjellen mellom MS2 og andre gearbokser, er bruken av en vertikal aksel og kone tannhjul for å sjalte mellom forover og akterover. De fleste andre har horisontale aksler og et ekstra tannhjul for å sjalte til akterover. Men uansett konstruksjon: Sjalting forover og akterover gjør at det trengs et clutchsystem av en eller annen type for å sette et gear i inngrep og la det andre tannhjulet dreie fritt.
Det er to typer clutcher: Den kone typen som sitter i MS2 gearboksen og plateclutchen, der det brukes en "stabel" flate friksjonsplater. Det sistne er et finurlig system der det er to sett clutchplater eller lameller - en for forover og en for akterover. (se bilde) Noen av platene kan gå i inngrep med den ene av de to akslene, mens de andre platene løper fritt. I fri, og når platene ikke er i inngrep, løper begge akslene fritt eller står stille. Men når du setter motoren i gear, presses platene i en av clutchene (forover eller akterover) sammen og kopler de to akslene sammen. I de enkleste gearkassene forgår denne sjaltingen med en enkel mekanisk hendel. Gearkasser med denne typen clutch og mekanisk sjalting kan ikke overføre ubegrenset med krefter. For dieselmotorer er begrensningen rundt 100 hk for mekaniske gearkasser.
Større motorer må utstyres med hydraulisk opererte gearkasser, vanligvis av platetypen. I disse gearkassene blir platene presset sammen med hydraulisk trykk. En pumpe er bygget inn i gearkassen. Derved skal gearsjalteren kun regulere en ventil som igjen velger hvilken clutch som skal i inngrep og som derved skal ha hydraulisk trykk. En annen og forfinet variant av dette systemet, er en gearkasse utstyrt med hydraulisk slureventil. Denne slipper ut noe av trykket slik at clutchen kan slure. Nyttig hvis du skal andøve ved fiske, dorge i sakte fart, eller har så stor(e) motor(er) at båten går så fort på tomgang at den er vanskelig å manøvrere i for eksempel trange farvann.
Nå er det slik et jo mer komplisert mekanikken er, jo lettere oppstår det feil. Derfor har mange hydrauliske gearkasser et nødgear som gjør at du kan låse gearet manuelt i forover så du kommer deg til havn.

Kontrollsystemer

Da jeg var i den engelske Marinen - og det er ikke så lenge siden - trengte mange av våre mindre fartøyer en "maskinist" eller mekaniker for å "styre" motoren. Han betjente gearspaken som sto på siden av gearboksen og gasset med en mindre hendel som styrte dieselpumpen. Det er utenkelig i en moderne fritidsbåt. Til og med vi konservative engelskmenn har byttet til fjernkontroller.
Som vanlig når det gjelder båt, finnes ikke standardopplegg. Noen systemer bruker hydraulikk. Da er kontrollspaken(e) koplet til en pumpe som igjen er koplet til rør/slanger som fører fram til et hydraulisk stempel som beveger motorkontrollene. Andre benytter seg av elektronikk, der signalene blir overført fra styreposisjonen til motorrommet via ledninger. Der styres gear og gass av elektromotorer. Det mest vanlige er likevel overføring via trekke - og skyvekabler. Altså en ren mekanisk forbindelse mellom kontrollspak og gass/gear.
I prinsippet er dette det samme prinsippet som i bremsewiren på en sykkel, der en wire beveger seg fram og tilbake inni en kabelstrømpe. Strømpen er fast i hver ende, slik at når du trekker i den ene enden av kabelen, trekker den andre enden seg inn i strømpen. I og med at den enden også er festet, er systemet i stand til å gjøre en jobb i begge ender.
Det flotte med systemet er at kabelen kan legges i svinger og kroker uten å bruke trinser eller blokker. De største forskjellene mellom sykkel og båtversjonen er at den siste har mye grovere dimensjoner og at marineversjonen ikke er fleksibel men stiv slik at den både kan trekke og skyve. (Figur 4)
Det er lett å forstå hvordan dette systemet funksjonerer på en enspaks-kontroll, men blir plutselig mer komplisert når det blir snakk om en enspaks kontroll. Med en spak kan du med dette systemet både sette gearet i forover, fri og akterover, samt kontrollere gassen. Dette er den mest vanlige løsningen ombord i moderne båter, og er blitt veldig bra etterhvert. Dessuten kan det brukes både med en og to styreposisjoner.
Det vil si: Når det er snakk om to styreposisjoner blir det med og med vanlig med de elektroniske systemene. Har du vanlig kabel, må systemet utstyres med en såkalt DS-enhet (dual station). Disse finnes i flere varianter, men skal i prinsippet gjøre jobben med å overføre bevegelsene fra wiren fra en av de to styreposisjonene til den ene wiren som går til gass eller gear. Se figur 5.

Slik gjør du:

Advarsel: Tilsetningene som gjør moderne oljer bedre for gearkassen din gjør dem verre for deg. Unngå derfor unødvendig og langvarig kontakt med gearolje - ny eller brukt!

Gearbokser

Når du tenker på at det kun er et par tenner som er i inngrep på hvert tannhjul når motoren står i gear, sier det seg selv at det er store krefter i sving på små flater. Effektiv smøring er derfor høyst nødvendig. Heldigvis bruker ikke gearkassen olje på samme måten som motoren, så hvis oljenivået i gearkassen synker, er det så godt som sikkert at det skyldes en lekkasje.

A: En visuell inspeksjon av gearboksen vil ofte avsløre mindre feil lenge før de blir alvorlige. Sjekk sammenføyningen mellom motoren og gearboksen, rundt akslen, slanger, oljekjøler, se etter løse bolter og sjekk kontrollkablene. Hvis gearboksen bruker den samme oljen som motoren, er det meget viktig å skifte olje regelmessig. Stoffene som avsettes i motoren vil gjøre at gammel olje kan forårsake korrosjon og derved skade gearboksen.

B: Hvis gearboksen bruker egen olje, bør oljenivået sjekkes regelmessig - ideelt sett hver dag båten brukes. Noen gearbokser er slik at motoren må kjøres før oljen sjekkes. Se etter i motorhåndboken. Undersøk samtidig om peilepinnen må skrues på plass før du sjekker oljenivået, eller om det holder med bare å stikke den på plass.

C: Fyll opp hvis oljenivået er for lavt. Vanligvis skjer dette gjennom hullet til peilepinnen. Forskjellig type gearbokser bruker forskjellig type olje. Disse lar seg ikke blande! Sjekk med håndboken om gearboksen skal ha vanlig olje, eller automatolje. Sørg for at du har ekstra olje ombord.

D: Peilepinnen på en gearboks kan være vanskelig å finne, men det er svært viktig at du setter den tilbake nøyaktig på samme måten den sto før du tok den ut. Ellers kan peilepinnen komme i kontakt med et av tannhjulene. Sikre deg at den er satt ordentlig ned i åpningen eller skrudd skikkelig på plass. På bildene ser du peilepinnene på gearboksen til en MAN - motor ombord i en Fairline 55 og en Caterpillar ombord i en Asimut 46.

Kontrollsystemet: Hva kan gå galt?

Hele kontrollsystemet er den vitale linken mellom deg og båten. Hvis noe svikter, vil du umiddelbart få et ekkelt problem. Skjer dette i et avgjørende manøvreringsøyeblikk, vil aldri tilskuerne tro på at den dustete manøveren skyldes feil med kontrollsystemet. Dessuten kan du påføre både deg selv og andre alvorlige skader. Feil skjer heldigvis sjelden. Grunnen er at systemene er svært solide og driftsstabile så lenge de får et minimum av vedlikehold. Når en feil oppstår, er det oftest en av fem mulige som kan skje med kontrollkablene/wirene.

1: Korrosjon mellom den indre wiren og strømpen forårsaket av sår i strømpen. Da kan det nemlig trenge inn vann.
2: Bøyde eller korroderte endestykker som gjør at du må bruke mye krefter for å bevege spaken(e). Dette kan også forårsake at wiren strekker seg slik at gearvelgeren ikke får en eksakt bevegelse.
3: Slitasje på innsiden av strømpen, som gjør at wiren inni henger og slenger.
4: Slitte, korroderte eller rett og slett løsnede endestykker. De spinkle splittnaglene som sikrer at kablene sitter fast i gear og dieselpumpe er ofte utsatt for korrosjon.
5: Slurvete montering av styrekabler. De skal ikke legges i for krappe bend. Ideelt sett skal en kontrollkabel ligge rett, men bend med en radius på ned til 200 millimeters radius kan aksepteres.

Kontrollsystemet: Hva kan du gjøre?

A: Periodisk: En gang i sesongen - eller oftere når kablene ligger utsatt til - sjekker du at endestykkene ikke er slitt eller korrodert. Bytt splittnaglene med nye hvis de er korrodert eller av en eller annen grunn har vært demontert.
B: Når wiren er i helt "ute-posisjon", smør lett med fett uten grafitt.
C: Rens og smør alle bevegelige deler i systemet. Sjekk kablene hele veien og se at strømpen ikke er skadet eller ligger inn mot steder som kan skade strømpen. Skader oppdages ofte som ruststriper.