Techniek&innovatie
Het Volvo Penta IPS systeem heeft voorwaarts gerichte, dubbele en tegengesteld draaiende schroeven.

Proefvaarten met de nieuwe Volvo Penta D8 motor


Schone truckmotoren voor commerciële schepen

Branche: Toeleveranciers | Auteur: Jan Spoelstra | Publicatiedatum:

Meer draaiuren en hogere belasting, dat is waar de ingenieurs van Volvo Penta rekening mee moeten houden wanneer ze de truckmotoren van het moederbedrijf klaarstomen voor commerciële maritieme toepassingen. Maritiem Nederland nam een kijkje bij het testcentrum van Volvo Penta in Göteborg.

“Een zware truck met dieplader, met daarop een grote graafmachine, die zwoegend een helling van vijftien procent op rijdt; dat plaatje laat ik wel eens zien bij een presentatie, waarna ik uitleg dat een scheepsmotor vaak urenlang bij die belasting draait”, aldus Jan-Willem Vissers, Marine Sales Manager Benelux van scheepsmotorenfabrikant Volvo Penta, wanneer we hem vragen naar de verschillen tussen de vrachtwagen- en scheepsmotoren van het Zweedse bedrijf. “Een motor in een binnenvaartschip staat vaak urenlang, soms zelfs dagenlang, bij die belasting te draaien, terwijl een vrachtwagen zijn maximale vermogen maar gedurende korte tijd nodig heeft.” Eigenlijk is alleen het gegoten blok identiek aan de uit trucks en bussen afkomstige motoren. Vooral de koeling van de langdurig te belasten scheepsmotoren is een flinke uitdaging. 

Betrouwbaarheid

Volvo Penta levert motoren voor kleinere crewtenders en sleepboten. Deze zijn van het grootste belang voor het functioneren van grote installatieschepen voor bijvoorbeeld de offshore windsector of voor het veilig binnenloodsen van schepen in de haven, waarbij betrouwbaarheid niet in het geding mag komen. “Wanneer je je charter mist, leidt dat tot een flinke kostenpost voor de eigenaar van een complex installatieschip dat een crew van technici moet wisselen”, aldus Stefan Carlsson, directeur Europa bij Volvo Penta.

Carlsson laat een demonstratie-opstelling van de Volvo Penta IPS (Integrated Propulsion System) zien. Naast een hoofdmotor bestaat het systeem uit een voortstuwingspod. Deze laatste brengt het toerental omlaag, buigt de draaibeweging via twee 90 graden overbrengingen naar voren af en drijft via een coaxiale as twee in tegengestelde richting draaiende en naar voren wijzende schroeven aan. Op deze manier ontvangen de schroeven een niet door turbulentie verstoorde waterstroom. De voorste schroef heeft drie schroefbladen en een grotere diameter dan de achterste schroef met vier schroefbladen. Hierdoor is het contactoppervlak met het water van beide schroeven gelijk, maar door de kleinere diameter van de achterste schroef heeft deze geen last van de tipwervelingen van de voorste schroef. Door twee schroeven achter elkaar te plaatsen kan de inkomende waterstroom efficiënter en harder versneld worden dan met een enkele schroef.

Het Volvo Penta IPS systeem is in de vermogensrange van 420 tot 2350 kW beschikbaar en bestaat uit twee, drie of vier pods. Doordat de pods 54 graden kunnen zwenken en er meerdere IPS units onder één schip hangen, kan de voortstuwing naar alle richtingen plaatsvinden en is dynamische positionering, alsmede gemakkelijk manoeuvreren en afmeren, mogelijk.

Offshore wind

De grootste schepen waar deze voortstuwingsinstallatie momenteel in ligt zijn een serie van zes 26 meter lange catamarans van Njord Offshore uit Essex (UK). Njord Offshore is gespecialiseerd in het overzetten van personeel van en naar offshore wind locaties in Noordwest-Europa. De schepen zijn voorzien van vier 515 kW Volvo Penta motoren, gekoppeld aan vier IPS voortstuwingspods. Daarmee halen de schepen met een draagvermogen van 30 ton en capaciteit voor 24 passagiers een snelheid van 27 knopen. Njord is niet de enige operator die gebruik maakt van deze schepen, Opilock is de tweede operator, met nog een QUAD IPS boot.

De vier parallelle aandrijflijnen zorgen voor voldoende redundantie voor deze veeleisende industrie, als het moet kunnen deze schepen op twee motoren thuis komen. Als de schepen op open zee moeten wachten, kunnen ze op twee motoren op dynamische positionering stil liggen en dat spaart brandstof. Daarnaast leveren de vier aandrijflijnen voldoende bollard push om de fender tegen een offshore windturbine aan te zetten, om zo personeel veilig over te laten steken. Stefan Carlsson: “Ook het installeren en onderhouden van vier kleine motoren is veel makkelijker en sneller dan wanneer je twee grote motoren met vaste schroeven wilt vervangen.”

Testboot

Bij het testcentrum van Volvo Penta in Krossholmen ligt een taxiboot van het type Targa 44 (14,36 x 3,95 m), gebouwd door het Finse Botnia Marin. Een Noorse eigenaar gebruikt het schip in de haven van Stavangen om veelal zakelijke gezelschappen naar verschillende plaatsen in de haven te brengen. “Het is een testboot voor onze nieuwe Volvo Penta D8 motor die in januari 2017 op de markt komt”, aldus Carlsson. De D8 (cilinderinhoud is 7,7 liter, en net als alle grotere Volvo scheepsmotoren een in lijn zescilinder, red.) vervangt de D9. De slechts 10,5 ton wegende taxiboot haalt op rustig water en voor de wind 42 knopen.

De ‘Njord Odin’ is de eerste van een serie windpark support vessels (WSV’s) gebouwd voor Njord Offshore, uitgerust met IPS-voortstuwingspods.De inboard versie van deze motor heeft alleen een turbocharger, waarbij de uitlaatgassen een turbine aandrijven die de inkomende lucht comprimeert. De IPS versie heeft tevens een supercharger die zijn energie om de inkomende lucht te comprimeren van de krukas haalt. Dat zorgt voor extra koppel bij lage toeren. Wanneer de Targa 44 dwars op de wind stil ligt en ondergetekende de dynamische positionering inschakelt, merk je waar dat koppel bij lage toeren goed voor is. Om een voortstuwing loodrecht op de romp te krijgen, staat één pod 27 graden naar links en draait vooruit, de ander 27 graden naar rechts en draait achteruit. De resultante daarvan zorgt voor een kracht loodrecht op de romp. Om op deze manier stil te liggen, te manoeuvreren of af te meren, heb je veel vermogen, en dus een hoog koppel, bij lage toeren nodig.

Trends

Met uitzicht op de steiger waar diverse testboten met de nieuwe Volvo Penta D8 liggen, licht Johan Carlsson (geen familie van de eerder genoemde Carlsson), senior vicepresident bij Volvo Penta toe binnen welke vier trends het dochterbedrijf van het grote Volvo zich aan probeert te sluiten. Naast integreren van systemen en verregaande automatisering aan boord, blijft duurzaamheid een belangrijk thema: “Verschillende bouwers van generatorsets gebruiken onze motoren als krachtbon voor diesel-elektrisch en hybride aangedreven schepen. Daarna gebruiken wij de kennis van Volvo betreffende katalysatoren voor trucks en bussen voor onze maritieme toepassingen. Aangezien regelgeving op de weg voorloopt op die op het water, levert dat een flinke voorsprong op. Verder zien we de eerste volledig elektrische veerboten en passagiersboten verschijnen. Ook hier gaan wij op termijn een rol in spelen en liften we mee op ons moederbedrijf, dat marktleider is op het gebied van elektrische bussen.”

Vervolgens licht Carlsson toe dat alles met elkaar verbonden raakt. “Door data van onze motoren te analyseren kunnen we beter onze onderhoudsintervallen plannen. We kunnen mogelijke toekomstige storingen voorkomen. Maar we kunnen ook vergelijkbare schepen met elkaar vergelijken, soms zien we dan verschillen tot wel 20 procent in brandstofverbruik bij schepen met een soortgelijk operationeel profiel. Een stukje coaching van de bemanning kan onderhoud en brandstofverbruik vaak nog aanzienlijk verbeteren.” Hoe mooi de techniek ook is, hoe eenvoudig de moderne schepen via joysticks ook te besturen zijn, de menselijke hand blijft van grote invloed op de uitstoot van schepen.

Onderwerpen
Deel deze pagina
Waarom een zescilinder?

De grotere scheepsmotoren van Volvo Penta zijn uitsluitend viertakt zescilinder lijnmotoren. Deze configuratie van zes cilinders is van nature gebalanceerd. Cilinders 1 & 6, 2 & 5 en 3 & 4 bewegen gelijktijdig op en neer. Dit maakt een slagvolgorde (1-5-3-6-2-4) mogelijk waarbij opvolgende arbeidsslagen steeds relatief ver uit elkaar in het blok plaatsvinden. Dat, tezamen met het feit dat om de 120 graden rotatie van de krukas een arbeidsslag begint, maakt een zescilinder soepel en zuinig; waarbij zoveel mogelijk van de energie uit de brandstof op de krukas (waar dus ook geen contragewicht in hoeft te zitten) terecht komt.

Een viercilindermotor heeft aan het begin en eind van de arbeidsslagen nog een klein dood punt, en in een vijfcilinder zit te veel asymmetrie. Nadeel van een zescilinder lijnmotor is dan weer het formaat, lang en hoog. Een V6 of V8 motor is korter en lager (maar breder), maar heeft het nadeel dat de krachten onder een hoek van elkaar het blok in gaan en dat beïnvloedt vibraties in en souplesse van de motor negatief.

Probeer TW

Geïnteresseerd in techniek? Kies dan voor Technisch Weekblad (TW)

TW biedt technici het laatste nieuws, achtergronden en opinie op het gebied van techniek en innovatie. TW lees je in print en altijd en overal online op je pc, tablet of smartphone. Voor studenten en starters onder de 35 jaar met een technische opleiding, is TW helemaal gratis! 

Naar de website van TW voor het laatste nieuws

Meer informatie over een abonnement

Betabanen

Maritiem Nederland

Welkom op de site van Maritiem Nederland, hét opinie- en vakblad voor de gehele maritieme sector in Nederland.

Editie MN 09-2018

Partners Maritiem Nederland