close

Vores nyhedsbreve

close
Når du tilmelder dig nyhedsbrevet, accepterer du både vores brugerbetingelser og at Mediehuset Ingeniøren og IDA group ind i mellem kontakter dig angående events, analyser, nyheder, tilbud etc. via telefon, SMS og e-mail. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

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.

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)

Kommentarer (10)