Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
By signing up, you agree to our Terms & Conditions and agree that Teknologiens Mediehus and the IDA Group may occasionally contact you regarding events, analyzes, news, offers, etc. by telephone, SMS and email. Newsletters and emails from Teknologiens Mediehus may contain marketing from marketing partners.
rumfart på den anden måde cs banner bloghoved

I maskinrummet på Nautilus - fra klatmaling til ombygning

Kære læsere,

I den sidste blog fik I en beretning om, hvordan Nautilus' eventyr til Bornholm i 2010 endte med en rusten og glemt skæbne på land. Da vi i september 2011 fik samlet en ubådsgruppe sammen, var det med en mission om at få hende tilbage i hendes rette element igen. Det er nu 3 år siden, og Nautilus står stadig på land. Det er lang tid – især for en ubåd så tæt på vand, og som alligevel må nøjes med duften af hav (og en lejlighedsvis dunst fra renseanlægget for enden af kajen). Det ville uden tvivl have gået hurtigere, hvis vi bare havde holdt os til en omgang overfladebehandling og en grundig afrensning og klatmaling af maskinrummet. Men da alle midlerne nu var bundet op i raketten, måtte sandblæsning og maling vente, og vi besluttede os for at starte med det indvendige.

Som vi fik kigget Nautilus efter i sømmene, fandt vi ud af, at der var en lang række områder, der havde brug for en kærlig hånd. Den oprindelige fremgangsmetode havde været en genial måde at få bygget 3 amatørubåde på rekord tid – med et naturligt fokus på designet af selve skroget. Men det bar også præg af nogle konstruktions- og fremstillingsmæssige kompromisser på den mekaniske front. Da vi på det tidspunkt var en god flok, besluttede vi os for, “at hvis det skulle gøres, så skulle det gøres ordentligt!” - en indstilling, der på mange måde har kendetegnet ubådsgruppen lige siden. En omgang overfladebehandling blev på den måde til en total ombygning af Nautilus.

Dengang i september vidste vi stadig ikke, hvor stor en opgave, vi havde foran os. Glade og forventningsfulde tog vi arbejdshandskerne på og gik i gang med arbejdet. Personligt havde jeg ingen erfaring med metalarbejde, men til gengæld havde jeg en stædig vilje til at få Nautilus tilbage i vandet. Jeg startede med at få en vinkelsliber i hånden. I min verden var metal bare noget man slog sig på, så det var lidt af en oplevelse at kunne gøre sig til "herre" over selvsamme materiale. Jeg gik derfor i gang med at splitte maskinrummet ad og runde alle de hjørner, jeg kunne komme i nærheden af. Da de andre syntes jeg larmede for meget, besluttede Per sig for at lære mig op på drejebænken. Så kunne jeg stå der og synge Billie Holiday og gå i zen over materialeforståelsen, mens de andre kunne arbejde i fred på ubåden udenfor :)

Siden dengang i 2011 har vi været vidt omkring. Vi har lavet en total ombygning af maskinrummet, ændret markant på systemet for dykkerventiler, og side- og dybderor. Udstødningen er blevet lagt om, ligesom rørføringerne er blevet mere strømlinet. Og så er Nautilus blevet sandblæst og malet både ud- og indvendigt, så hun står og skinner som aldrig før. I denne blog tager vi Jer ind i hjertet af Nautilus. Velkommen til maskinrummet.

Illustration: CS

Nautilus' gamle maskinrum (Foto: Jev Olsen)

Maskinrummet var det naturlige sted at starte arbejdet. Efter at have ryddet alle maskindele ud af ubåden, begyndte vi at overveje det nye design. Vi blev hurtigt enige om, at alle komponenter skulle opbygges omkring selvstændige "bolt on" enheder, så vi meget nemmere ville kunne servicere og vedligeholde dem løbende - og endda skifte dem helt ud, hvis det blev nødvendigt. Og når vi nu var i gang med den helt store ombygning, kunne vi også ligeså godt optimere designet så vidt muligt. Hvis Nautilus skulle i vandet igen, skulle det ikke bare være for endnu et par strålende år på havet. Så smuk en dame fortjente en lang levetid! Konsekvensen var en frygtelig masse mandetimer og et radikalt anderledes design. Til gengæld er det også en vores stolteste bedrifter. Her er en kort gennemgang af de vigtigste ændringer.

motor-fronten er der ikke sket det helt store. Både hoveddieselmotoren, der driver ubåden i vandoverfladen, og elektromotoren, der driver ubåden undervands, er mere eller mindre in takt – dog med nogle vigtige tilføjelser. For hoveddieselmotoren drejer det sig om en ændring af gearingen og en ny friktionskobling. Selvom Nautilus har klaret en del både korte og længere forlægninger uden at brokke sig for meget, er der ingen tvivl om, at gearkassen har været overbelastet.

En fejlmontering var en af årsagerne: Nautilus skulle nemlig være i bakgear for at sejle fremad. Man kan vel kalde det for en helt ny form for reverse engineering ;) Dimensioneringen stod for resten af regningen. Det kræver alligevel lidt at få sat en stor 5 bladet bronze skrue med en diameter på omkring 800 mm, en 5 m lang Ø60mm skrueaksel og et tandremshjul på 400mm i rotation – og nok mere end hvad en ZF 25 gearkasse er dimensioneret til. Med den nye friktionskobling og ændring på gearingen, burde det problem være løst. Elektromotoren er også in takt, men er nu blevet koblet sammen med en helt ny ZF 5 gearkasse.

Kompressoren har vi også valgt at beholde. Det er den, der fylder tryktankene med komprimeret luft, som vi kan overføre til ballasttankene, når vi skal op til overfladen igen efter et dyk. En lille ændring har vi dog foretaget os: den gamle 230V AC motor er skiftet ud med en tilsvarende 24V DC motor.

Styrbordsside af det nye maskinrum. Med uret: kompressor, elskab, gearkasse til elmotor og dieselmotor til generatoren. (Foto: Carsten Olsen)

el-fronten er der sket en hel del. I Nautilus første leveår blev elektriciteten drevet af en gammel 380V AC generator, der igennem en række omformere leverede både 220V AC, 24V DC og 12V DC til de mange forskellige el-systemer, der var i båden dengang. Det resulterede ikke bare i en masse tab, men gjorde også ubåden enormt sårbar. Hvis bare en af de mange ladere eller omformere gik ned, ville det tage det meste af systemet med sig. Udover det så larmede den gamle Lister generator så meget, at vi for det meste valgte at lade batterierne ved brug af landstrøm.

Vi har nu valgt at strømline systemet og udelukkende anvende 24V i hele ubåden. Det gælder altså både for motorer, pumper, aktuatorer, lys og al anden elektricitet. Den gamle generator er derfor blevet skiftet ud med en helt ny 3 cylindret Kubota diesel på 9 kW, som er koblet sammen med en 24V DC Transmotor generator med et output på knap 5,5 kW. På den måde kan vi lade direkte på de 30 batterier, og undgå sårbarheden overfor de mange omformere.

I samme hug har vi også lukket for adgang til landstrøm, så vi undgår faren for endnu en brinteksplosion. Der kan selvfølgelig stadig opstå brintgasser under ladningen af batterierne, men de vil hurtigt blive slugt af dieselmotoren og sendt ud med udstødningen. Selvom vi ikke kan gardere os imod imaginære indbrud på Nautilus for fremtiden, kan vi i det mindste sørge for, at hun ikke skal opleve mere end én brinteksplosion i sin levetid :)

Monteringen af kablerne er også blevet ordnet i et mere overskueligt system. Hvor de mange forskellige elsystemer tidligere var rodet sammen i et stort vivar af kabler monteret med strips hist og her, bliver de nu monteret på synlige kabelbakker og samlet i et nybygget elskab i styrbords side. Dette elskab indeholder samtlige koblinger og relæer til styring og overvågning af blandt andet batteristanden. Når Nautilus kommer i vandet igen, bliver det med et meget mere sikkert, effektivt og overskueligt el-system.

Transmissionssystemet, der overfører kræfterne fra motorerne til skruen, har vi valgt at bygge helt om. Før bestod det af et stort tungt dublex kædetræk monteret omkring adskillige tandhjul og kædestrammere og var generelt meget upræcist i sin opbygning. Det tunge kædetræk var ikke bare enormt støjende, men resulterede også i en masse energitab.

Det er blevet erstattet af et støjsvagt tandremssystem med remstrammere og tryksmurte lejebukke. Den kulfiberforstærkede tandrem har flere fordele: den mindsker energitabet betydeligt og kan i en kritisk situation skiftes på ganske få minutter. For at få lidt mere plads i maskinrummet (og mindske inertimassen i de roterende dele) har vi også valgt at dimensionere hele systemet med de mindste tandremshjul, der er nødvendige for opgaven. Det betyder at vi har halveret diameteren på det oprindelige kædehjul. Hele systemet står nu som noget af det fineste mekanik i hele HAB2, og venter på at blive monteret. Og én ting er sikker: næste gang Peter Madsen skulle få lyst til en lur på gulvet af Nautilus' maskinrum, bliver det en mere behagelig oplevelse!

Prøveinstallering af det nye transmissionssystem (Foto: Claus Mejling)

Vi har også ændret designet for skrueaksel og stævnrør. Skrueakslen er den aksel, der går igennem stævnrøret og ud til skruen. For at sikre sig, at akslen kører præcist er der monteret et sfærisk rulleleje inde i maskinrummet. Dette leje er i sagens natur udsat for nogle enorme kræfter fra begge sider. Det er både det, der skal sikre, at alle kræfter fra skruen bliver omsat til fremdrift af ubåden, og omvendt også det der overfører kræfterne fra motorerne til skruen for enden af akslen. Det er derfor helt essentielt, at det kører optimalt.

Problemet er bare, at det sidder i et meget udsat miljø – for man kommer jo ikke udenom at skulle lave et hul i trykskroget for at forbinde akslen med selve skruen. I værste fald kan det betyde, at der ryger en hulens masse vand ind i ubåden – især når den er udsat for højt tryk under neddykning. I bedste fald kan lejerne blive ødelagt på grund af saltvand og korrossion. Det er selvfølgelig, hvis man ikke har et ordentligt tætningssystem...

Det oprindelige design var på ingen måde optimalt. Lejerne var monteret i et åbent hus, hvor saltvand, rust og snavs hurtigt kunne ophobe sige. Vi besluttede os derfor for at fjerne det hele og starte forfra. Ligesom med alt andet i maskinrummet, har vi valgt en mekanisk løsning, der gør det nemmere at skille alle komponenterne ad, når de skal vedligeholdes. Vi har beholdt det sfæriske leje, men denne gang er det bygget ind i et lufttæt hus, der hele tiden får tilført nyt fedt igennem nogle små rør. Hele tætningsdelen mellem aksel og stævnrør er nu lavet af bronze, så det ikke ruster, ogg selve pakningen inde i bronzehuset bliver automatisk tryksmurt. Med det nye system kan vi altså være sikre på, at vandet bliver på "den rigtige side" af ubåden, og at det sfæriske leje er beskyttet og driftsikkert på lang sigt.

Prøvemontering af tætningsdel i bronze ved stævnrør/skrueaksel (Foto: Carsten Olsen)

Når Nautilus kommer i vandet igen bliver det altså med et helt nyt maskinrum, der både er mere effektivt, driftsikkert og nemmere at vedligeholde. Og så behøver man ikke engang "triple up" høreværn for at kunne holde ud at være derinde :)

I den næste (og sidste) blog i Nautilus-følgetonen, vender vi opmærksomheden mod ydersiden af ubåden....

Skruen på Nautilus (Foto: Carsten Olsen)

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

En af de vigtigste forbedringer ligger faktisk i at benytte en, og kun en spænding, i det elektriske system. Derfor er jeg meget glad for den del af projektet der knytter sig til den nye 24 volt generator.

Nautilus 2.0 kommer med en hjælpehakker, som holder skibet varmt, opladt, og klart når hun ikke forlægger.

Styrbord side af maskinrummet kan via generator / elmotor faktisk sejle båden med 3 - 4 knob, helt uden hovedmotoren. Ditto kan hovedmotoren selvfølgelig.

På mange moderne skibe kan man koble hjælpe motorernes strøm på en aksel motor, man da skrue akselen ikke kan frikobles fra hovedmotoren...sejler Emma Maersk ingen steder uden hovedmotoren fungerer. Anderledes her, for vi kan slå over og sejle diesel -elektriske på kun styrbord side af maskinrummet.

Som ubåds designer har man et alvorligt problem med batterier.

Starte motorer vil gerne have 12 volt, og rigtigt mange ampere, forbrugs elektronik vil gerne have 12 volt, eller 230 VAC, og større elmotorer vil gerne have 3 x 16 amp 400 VAC.

Batteriet består ganske vidst af en masse blokke på 12 volt, opbygget af 2 volts Pb/H2SO4 celler. Men man kan ikke udtage 12 volt og 24 volt - eller andre spændinger af det samme batteri.

Man vil desuden gerne have at alt elektrisk energi ombord kommer fra det samme, meget store 1,5 tons batteri.

Men man kan ikke få et og samme batteri til at levere 12 og 24 VDC, og 1 X 230 VAC og 3 X 400 VAC.

Når ovenstående læses, så husk at i en undervandsbåd vil man nødigt have at livsvigtige ting drives af avanceret elektronik med indbygget software, man ikke har kontrol over.

Den her opgave blev løst i det oprindelige design, men hvis man har råd til en fabriksny Kobota, en fabriksny generator, og professionel sandblæsning og maling - så bliver det nødvendigvis et bedre resultat hvis en ting mere findes: En usandsynlig masse arbejdstimer. Vi har samlet penge ind på indiegogo, og jeg har været ude og holde foredrag - og så er der altså en gruppe der har lagt arbejdstimerne, tre fire år i træk. Jeg kan nu også se de nyder det !

Når ombygningen er afsluttet kører så godt som alt på 24 VDC, fra det store 1,5 tons batteri.

Det kan lades når som helst med Kubota transmotor - generatoren.

Der er rigtigt meget brug for folk til Nautilus - man kan faktisk ikke sætte CV på - men folk der kan få ting til at virke i praksis, også når hun igen er operativ.

Så hermed min opfordring til at besøge vores undervandsbåd på lørdag.

Peter Madsen

  • 10
  • 3

En usandsynlig masse arbejdstimer. <klip - og så er der altså en gruppe der har lagt arbejdstimerne, tre fire år i træk.

Ja, det er utroligt flot gået. Af amatører, som ikke har nok tid ved siden af deres hovederhverv og familier.

  • 11
  • 3

Flot arbejde alle sammen! Og rigtig godt blogskriveri, Lili! :-)

Her er nogle spørgsmål til ubådsgruppen:

Har I planer om hvordan I tester ubåden når den er klar til brug igen?

Hvordan trykprøves skroget?

Hvordan håndteres de forskellige fejlsituationer både i de indledende testdyks og senere hen under normal drift?

Har besætningsmedlemmerne mulighed for at slippe ud af ubåden sikkert og/eller levende hvis den synker eller mister kontrollen?

Findes der procedurer for håndtering af lækager?

Har I nogen fornemmelse af hvor langt renoveringsprojektet er nået?

  • 6
  • 0

Dejligt med en opfordring fra Peter Madsen om at komme til åbent hus..., men før der opstår for meget forvirring, så er det altså først på onsdag d 10 kl 17-19, at det finder sted.

  • 6
  • 0

De fleste af dine spørgsmål relaterer til operationelle forhold.

Derfor er det nemmeste at svare dem med et lakonisk "ligesom alle andre ubåde" - men det er jo ikke fair, so here goes:

Hvordan trykprøves skroget?

Trykprøvning af ubådes trykskrog er en ret ny ( post war ) opfindelse. Man skal have en trykdok, som altså er signifikant større end ubåden. Såden en trykdok er helt umulig at få adgang til, og selve prøvningen er meget bekostelig.

Eneste praktisable løsning er at bygge med en større sikkerhedsfaktor end normalt.

Nautilus teoretiske skrog kollaps dybde er beregnet ved finite element analyse af en tysk skibsingeniør til 470 meter. Samme har også beregnet på Euronaut, se www.euronaut.org

Min holdning er aldrig ( i fredstid ) at overskride 10 % af den teoretiske beregning.

Man kan teoretisk set lave et ubemandet dyk, og den slags har været overvejet for både Freya, Kraka og Nautilus, men er aldrig blevet implementeret. Det er simpelthen lettere at dykke med selv.

Hvordan håndteres de forskellige fejlsituationer både i de indledende testdyks og senere hen under normal drift?

De fleste farer opstår i virkeligheden ved normal overflade sejlas. Man må ikke undervurdere faren ved at sejle i et lavt, rullende, fartøj, designet til noget andet end overflade sejlas. Overfladen vrimler med andre skibe, - ikke mindst fritidsskibe, som ofte går meget tæt på og ignorerer Nautilus inerti. Men også faldulykker på bådens lodrette lejdere, fra dækket og ned gennem dæks ( ved kaj ) eller tårnlugen er farlige.

Alle synes selvfølgelig at undervands nødsituationer er de mest spændende, men de meget sjældne, jeg har i omkring 1200 dyk oplevet 3 - 4 situationer som jeg vil betegne som farlige.

Hvor mange sportsdykkere, faldskærmsudspringere eller svæveflyvere har det på samme måde ?

Men Nautilus er udstyret med dykkerudstyr til besætningen - primært til brug ved brand under neddykket sejlas, sekundært til brug ved udslusning.

( som alle andre ubåde )

For at være effektivt skal man dog overveje de videre planer efter man er kommet til overfalden. I Nautilus tilfælde går de på altid at operere sammen med et overflade skib.

Har besætningsmedlemmerne mulighed for at slippe ud af ubåden sikkert og/eller levende hvis den synker eller mister kontrollen?

Ja, det har man altid. Men det koster en ubåd at gøre det. Du kan kun udsluse besætningen ved at bordfylde båden. Det er dog kun muligt at bunde båden og undslippe hvis havdyben i området er under 60 - 100 meter. Ved større dybder er det ikke en overlevelig situation.

( tænk privatflyvning: hvis dit højde rorskabel svigter, hvad er så din procedure ? )

Nu skriver du "mister kontrollen" - har gælder at sker det ( i enhver ubåd ) så er det fatalt hvis havdybden er større end skrog kollapsdybden.

( Som alle andre ubåde, når der ikke har doking flange til en af US Navys en DSRVere eller tilsvarende )

Men forstå psykologien i dette:

Ubådsmanden dykker ikke sit fartøj før han har pumpet en solid masse trykluft i dertil indrettede høj og lavtrykstanke. Under hele dykket står hans trykluft oplag stand by til omgående udløsning. Du skal bare betjene to håndtag i Nautilus kontrolrum, så bliver båden på under 20 sek 8 tons lettere. De er altid klar, og har backup. Turen til overfalden tager under 30 sek.

Findes der procedurer for håndtering af lækager?

Ja, ubåden kan til alle tider dykke ud på under 30 sek. Det er faktisk den vigtigste egenskab - og det vil være "first measure" ved brand, lækage, røgudvikling ect.

http://copsub.com//wp_blog/wp_content/uplo...

Herefter kan situationen behandles på samme måde som for overfalde skibe. Nautilus har lænsepumper og kun tre skrog gennemføringer. Alle kan lukkes med PN 50 ventiler. Ingen er større end 25 mm.

Ko-øjerne er 80 hhv. 40 mm tykke, og mere solide end trykskroget, som jo kun er 15 mm S355 stål.

Men alt i alt skal du holde dig fra at dykke med Nautilus, hvis du ville finde det ubehageligt at tage en tur med U96 eller en anden Type VIIC båd i fredstid.

Jeg anser den for absolut farlig i de forkerte hænder, og er glad for at de der skal betjene sejle hende i fremtiden kender fartøjet godt, og har trænet og gennemtænkt de fleste af de nødsituationer der tænkes at opstå.

( Lige som i alle andre ubåde.....)

Peter Madsen

  • 14
  • 2

Det er godt at høre!

Peter har jo svaret på det meste, så her får du bare et par ekstra kommentarer...

Ang. trykskroget: selvom Nautilus var godt rusten, da hun kom op på land, var det alligevel kun overfladisk af karakter - hvis man tænker på, at det er 15 mm tykt skrog. Derfor regner vi ikke med, at det vil gøre den helt store forskel, hvad angår sikkerheden på den front.

En af de ting vi skal teste, når Nautilus skal i vandet igen er ballast-situationen. Da vi ryddede hende for at gøre hende klar til renovering i sin tid, gik det hele meget hurtigt. Vi har nogle nedskriblede noter om, hvir meget vi tog ud, men ikke placeringen. Udover det har vi ændret så meget på maskinrummet, at vi bliver nødt til at regne lidt på de ændrede vægtforhold. Så når Nautilus kommer i vandet igen, vil vi helt klart skulle lave nogle justeringer. Heldigvis er det jo bare et spørgsmål om at fylde lidt ekstra på, eller rykke rundt på ballasten.

Ang. tidsperspektivet : der er ingen tvivl om, at alle de største jobs er bag os. Men som jeg blandt andet kommer ind på i næste blog, er der stadig en del tilbage på to do listen. Det er derfor vi er på udkig efter nogle flere hænder. Hvornår Nautilus kommer ud og dykke igen, kommer til dels an på, hvor mange af sådan nogle, der dukker op på vores ubådsaftener :)

  • 5
  • 0

Jeg vil bare sige tusinde tak for de meget fine svar fra både Herr Madsen og Lili! Det bliver godt nok spændende at se Nautilus komme tilbage i sit rette element. Måske I ligefrem kunne lave nogle spændende undervandsvideoer fra forskellige steder i de danske farvande når den nylakerede dame er svømmeklar igen?

Og nå ja, hold jer nu på god afstand fra de gamle søminer der stadigvæk kunne være virksomme, ikk!? ;-)

  • 1
  • 0