Schroefeffect

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Figuur 1: Een roterende scheepsschroef

Het schroefeffect (ook wel wieleffect) is het verschijnsel dat er door een scheepsschroef een zijdelingse kracht op het achterschip wordt uitgeoefend. Deze kracht veroorzaakt een zijdelingse beweging van het vaartuig.[1] Het schroefeffect wordt veroorzaakt door het verschil in stuwkracht dat de schroefbladen afgeven.[2]

Effect op het water[bewerken]

Figuur 2: Verspreiding van de waterkegel

Een scheepsschroef ontwikkelt stuwkracht door verplaatsing van water. De ronddraaiende schroefbladen verplaatsen het water met een draaiende beweging in de richting van de lengteas (axiaal) zowel naar voren als naar achteren. Deze draaiing zorgt voor een "uitwaaieren" van het water, een radiale verplaatsing. Naarmate het water verder van de schroef af komt, neemt de diameter van de geproduceerde waterkegel toe (figuur 1). Dit effect doet zich voor zowel bij vooruitvaren als bij achteruitslaan. Bij vooruitvaren raakt de kegel een aantal meters achter de boot het wateroppervlak. Als de schroefas schuin geplaatst is, komt de waterkegel soms helemaal niet aan het wateroppervlak.

Het schroefeffect zorgt er voor zorgt dat een schroef niet alleen langsscheeps, maar ook dwarsscheeps — in de draairichting — een kracht ontwikkelt. Dit heeft invloed op de manoeuvreereigenschappen van een schip. Doordat het ondergelegen schroefblad onderhevig is aan een hogere druk, zal de uitgeoefende kracht van dit blad groter zijn dan dit van het bovengelegen blad. Dit wordt versterkt doordat het bovengelegen blad meer interactie heeft met de scheepsromp — versterkt door het venturi- en het coandă-effect.[bron?]

Betekenis voor de schipper[bewerken]

Treft deze waterkegel de scheepsromp, dan wordt het botsende water zijdelings langs de romp weggeduwd. Bij vooruitvaren treft het water alleen het roer, met eventueel een scheg ervoor. Dit is niet hinderlijk voor de schipper, omdat er met enige roeruitslag meteen gecorrigeerd kan worden. Anders is dit bij het achteruitslaan. Dan wordt de romp getroffen en weggeduwd door een flink deel van het uitwaaierende water (figuur 3). Het oppervlak van de romp dat wordt getroffen is bovenaan de kegel veel groter dan onderaan.[3]

Figuur 3: Beweging van het schroefwater in de vorm van een waterkegel

Beïnvloedende aspecten[bewerken]

Volgende aspecten beïnvloeden het schroefeffect:

  • De rompvorm heeft veel invloed op het schroefeffect, want het water botst niet loodrecht op een vlakke bodem, wel op een rond- of knikspant.
  • Achteruitslaand heeft men schroefeffect, vooruitvarend bijna niet, doordat bij vooruit draaien de waterkegel de romp niet raakt (echter wel de scheg en het roerblad).
  • Als het schip stil ligt is het schroefeffect maximaal, omdat dan de "waterkegel" kort is en het water direct tegen de romp stroomt.
  • Een straalbuis rond de schroef vermindert het schroefeffect, doordat de waterstraal dan niet meer kegelvormig is en de romp ook bij achteruitslaan minder raakt.
  • Een schuin geplaatste schroef geeft meer schroefeffect bij achteruitslaan doordat de kegel de romp eerder raakt.
  • De draairichting van de schroef bepaalt welke kant het schip op gedrukt wordt bij achteruitslaan. Bij een rechtsdraaiende schroef (gezien van achter naar voor), die linksom draait bij het achteruitslaan, gaat het achterschip naar bakboord; bij een linksdraaiende schroef naar stuurboord (dit laatste wordt getoond in figuur 3 rechts). Bij een verstelbare schroef blijft het effect gelijk, aangezien de draairichting niet verandert.
  • Door het opzij drukken van het achterschip gaat de kop van het schip de andere kant op; het schip draait om een verticale as. De mate waarin dit gebeurt hangt af van de rompvorm en vooral van de kiel.

Praktische overwegingen bij het manoeuvreren[bewerken]

Voor het snel omgooien van het roer heeft een oud binnenschip vaak een klapbare pen in het stuurrad


Deze beschrijving volgt de werkwijze van een klein vaartuig. Bij binnenschepen en zeeschepen is de werkwijze vergelijkbaar.

  • Eerst bepaalt de schipper naar welke kant het schip trekt bij achteruitslaan. Elke schip heeft een “goede” en een “slechte” kant. De goede is waar het achterschip heen trekt bij het achteruitslaan. Als het enigszins uitkomt wordt er aan die kant aangelegd.
  • Bij het afmeren aan een sluismuur aan de “goede” kant van het schip vaart het schip naar de afmeerplek, ongeveer een halve meter van de sluismuur. Bijna op de plek aangekomen stuurt de schipper naar de muur toe en zet hij de motor in "langzaam achteruit". Een bemanningslid gooit een lijn vanaf het voorschip om een bolder (wordt nog niet vastgezet). Het schroefeffect trekt nu het achterschip naar de sluismuur, de schipper belegt een lijn vanaf het achterschip en zet de motor in neutraal. Daarna mag ook de voorlijn belegd worden.
  • Bij afmeren aan de “verkeerde” kant van het schip vaart de schipper tot bijna aan de afmeerplek, ongeveer anderhalve meter van de muur af. Dan stuurt hij vrij plotseling naar de muur toe en met een boogje weer er af. Terwijl het schip nog een draaibeweging maakt van de sluismuur af, zet de schipper de motor in "langzaam achteruit", waardoor het achterschip door het schroefeffect de draaiing van het schip stopt. Met enige oefening kan men zo precies op de gewenste plaats tot stilstand komen. De motor gaat in neutraal en de voor- en achterlijnen kunnen belegd worden.
  • Het bovenstaande speelt uiteraard sterker als er wind of stroom op het achterschip staat. In dat geval is het beleggen van een achterlijn het belangrijkste. De voorlijn komt later wel. Heeft het schip een middenbolder, dan kan die ook erg handig zijn voor een eerste lijn die het schip in bedwang houdt. In dit geval mag nooit eerst een voorlijn belegd worden bij een vooruitgaand schip, dan gaat het schip rond.
  • Draaien van het schip: kan er op een ruim vaarwater in één keer gedraaid worden, dan blijft de motor in "vooruit" en is er van het schroefeffect vrijwel niets te merken. Het kan zijn dat een schip een iets kortere draaicirkel heeft wanneer er over de "goede" kant gedraaid wordt.
  • Op een nauw vaarwater moet er een aantal keren achteruit geslagen worden tijdens het draaien. Nu komt het schroefeffect van pas: de draaiing van het schip wordt ingezet naar de "verkeerde" kant, met de motor in "vooruit". Zodra er achteruit geslagen moet worden zet de draaiing in dezelfde richting door, dank zij het schroefeffect. Vooral in nauw vaarwater en/of met wind moet hier rekening mee gehouden worden, anders komt het schip niet rond.
  • Tijdens het manoeuvreren moet het roer rigoureus gebruikt worden. Dus zo lang het schip nog vooruit vaart, wordt er in de gewenste vaarrichting gestuurd. Zodra het schip tot stilstand komt wordt het roer snel naar de andere kant gedraaid. Doordat het roer nu in de juiste stand staat voor achteruitvaren, helpt het ook mee de draaiing in stand te houden.

Een schipper maakt gebruik van de schroefslag bij het afmeren langs een kade of sluismuur. Bij het achteruitslaan draait bij een linksdraaiende schroef het achterschip naar stuurboord en bij een rechtsdraaiende schroef naar bakboord. Het schip wordt met de kop naar de wal gestuurd en de voorwaartse beweging van het schip wordt afgeremd door achteruit te slaan. De kunst is om de balans te vinden zodanig, dat als het schip voor de wal eenmaal stilligt, het precies gestrekt voor de muur terecht is gekomen.

Ezelsbruggetje[bewerken]

De term wieleffect is een ezelsbruggetje om de richting van het effect te onthouden: men stelt zich voor dat de schroef als een wagenwiel over de bodem van het vaarwater rolt.

Bronnen[bewerken]

Waterkampioen nummer 22, 2001 pag. 20-23.

Bronnen, noten en/of referenties
  1. Vreni van Unen, en Piena, Eelco, Cursusboek Klein Vaarbewijs 1 & 2 (2005). ANWB Media. p.50. ISBN 9789018020743.
  2. (en) Charles B. Husick, Chapman Piloting & Seamanship (2009). Hearst; 66th edition. ISBN 9781588167446
  3. J.F.M. Bos, Cursus varen met grote schepen (1996). Expertisebureau Bos. ISBN 9789075793017