Hydrauliksteuerung

HYDRAULISCHE RADSTEUERUNG
Die Zeiten, als auf den Grossseglern damaliger Zeiten mit blosser Muskelkraft gewaltige Steuerräder über Kettenzüge und Drähte Ruderanlagen von Schiffe zu bedienen waren, ist unwiederbringlich vorbei. Im Sturm waren bis zu 4 kräftige Männer erforderlich, um ein Schiff unter Kontrolle zu behalten, damit es nicht aus dem Ruder laufen konnte.
Hydraulische Ruderanlagen sind in der kommerziellen Seeschiffahrt seit Jahrzehnten Standard.

Die Erfindung von hydraulischen Kraftuntersetzungen hat unser Leben verändert, keineswegs nur auf See, wo heute nahezu 100% der kommerziellen Seeschiffahrt elektro hydraulisch auf Kurs gehalten werden. Auch aus vielen Anwendungen unseres täglichen Lebens wissen wir, dass mit der segensreichen Erfindung grössere Lasten mit geringerem Kraftaufwand beherrschbar geworden sind.

Es konnte nicht ausbleiben, dass hier und dort auch bei der Herstellung von Segelyachten der Einsatz von hydraulischen Steuerungen erfolgt ist, wenn z.B. konstruktiv mehrere Steuerstände für notwendig gehalten wurden – Stichwort Innensteuerstand.

In meiner beruflichen Praxis habe ich das Vorhandensein hydraulischer Steuersysteme stets als problematisch empfunden, weil bei der Beurteilung der Eignung eines Schiffes zur Ausrüstung mit mechanischen Windsteuersystemen, die System bedingten technischen Besonderheiten von Hydrauliksystemen einer unkomplizierten Verwendung mechanischer WSA dauerhaft im Wege standen. Es lief steht auf einen Lernprozess für Eigner hinaus, die hierzu nicht immer bereit und willig gewesen sind.

DIE BESONDERHEITEN
Hydraulische Steuerungselemente, Pumpen und Hydraulikzylinder bedeuten in jedem Fall eine indirekte Kraftübertragung. Die Anzahl der Umdrehungen am Radsteuer ist dabei meist erheblich größer – > 2,5 Umdrehungen – als bei mechanischen Radsteuersystemen, die 1 – 2,5 Umdrehungen von Anschlag zu Anschlag für den vollen Ruderausschlag benötigen. Dies ist einer der Gründe, warum Pendelrudersysteme nicht auf Hydraulik gesteuerten Schiffen eingesetzt werden können. Der zweite Grund liegt darin, daß in Hydrauliksystemen häufig Schlupf vorhanden ist, d.h. durch Undichtigkeiten, meist an der Kolbendichtung des Hydraulikzylinders, Öl überfließt. Selten befindet sich dann eine Königsspeiche an immer gleicher Stelle. Ein Pendelrudersystem hingegen benötigt eine dezidierte Orientierung des Radsteuersystems zur Position des Hauptruder, was bei hydraulischen Systemen selten gegeben ist. Egal, wie gering der Druckverlust im Ölfluss ist, die Folge ist stets, dass ein Schiff am Ende den Sollkur nach Luv verlässt. Mechanische WSA können auf Schiffen mit diesen Besonderheiten nicht eingesetzt werden.

In meiner beruflichen Praxis kommt es immer wieder vor, dass Segler die technischen Gegebenheiten an Bord ihrer Schiff nicht genügend beachten – manchmal gar nicht kennen! – und die Problematik sodann erst realisieren, wenn sie z.B. ein gebrauchtes Schiff bereits erworben und dann fassungslos mit Fakten konfrontiert werden , wenn es für Erkenntnisse schon zu spät ist.

Unschönes Paradebeispiel, die bei uns in Deutschland verbreiteten REINKE Schiffe, deren Konstrukteur Kurt Reinke ein glühender Verfechter von hydraulischen Radsteuersystemen gewesen ist. Nach meiner Vermutung lag dies ausschliesslich darin begründet, weil diese Systeme für Selbstbauer recht einfach zu montieren gewesen sind – zudem preiswert zu kaufen waren. Ich erinnere mich an einige Wortwechsel mit Kurt Reinke, die geringen Erfolg hatten, als ich versuchte, ihn von den für die Belange des Einsatzes einer Windsteueranlage wichtigen Fakten ein wenig von seinem Meinungskurs abzubringen. Erfolglos auf ganzer Linie.

Darum an dieser Stelle ein kleiner Ausflug in die Welt der hydraulischen Radsteuersysteme, falls sie also bereits vorhanden sind und die Anschaffung einer Windsteueranlage erwünscht bzw. bedacht werden soll. In aller Regel ist dies der Beginn eines längeren Dialogs mit Seglern, die die wichtigen Zusammenhänge teils mühsam zu erlernen haben, wohingegen sie der Meinung gewesen sind, dass mit der Montage eines Steuersklaven am Heck ihre Probleme zu beheben sind! Ein grundsätzlicher Irrtum, der hier berichtigt wird.

Zunächst gilt festzustellen, dass hydraulische Steuersysteme auch für den Einsatz von elektrischen Autopiloten zur Herausforderung geraten, weil z.B. dauerhafter Druckverlust im Hydrauliksystem mit erhöhtem Stromverbrauch des AP quittiert wird, um einen gewünschten Kurs beizubehalten. In aller Regel bemerken Eigner von Schiffen mit Hydrauliksteuerungen erst im praktischen Betrieb auf See, dass die Strombilanz negativ gerät, weil der AP das Bordnetz über Gebühr belastet und in der Folge bei Herstellern von Windsteuersystemen dann ein Hilferuf eingeht. Für mich ist dies dann Anlass zu deutlichen Statements, um weitere, neue Enttäuschungen zu verhindern. Es gibt Wettbewerber in meinem Umfeld, die weniger deutlich beraten, es hingegen dann gern vermeiden, auf Risiken und Nebenwirkungen zu verweisen, bzw. sogar unterlassen, zwingende Voraussetzungen vorab klar zu definieren. Unzureichende Beratung kann Flurschaden anrichten, wobei Segler als positive Multiplikatoren am Ende dauerhaft verloren gehen – wenn die Reise mangels eines funktionierenden Systems von Steuersklaven zu Ende geht. Merke: ohne störungsfreie Steuerung durch AP und WSA ist Steuern von Hand zwingend, womit jeder Törn ein Ende finden wird.

GENERALFRAGE
Elementare Bedingung: arbeitet das hydraulische System ohne jeglichen Schlupf? Die Prüfung ist einfach: Radsteuersystem hart bis in beide Anschläge drehen – und den Druck aufrecht halten – SCHLEICHT das Rad? Dann ist Handlung erforderlich, denn es wird erforderlich sein, zumindest den Hydraulikzylinder einer Revision zu unterziehen, was bei örtlichen Bauhydraulik Reparaturbetrieben meist preiswert zu machen ist, vermutlich besser als bei Yachthydraulik Betrieben, die ggf. alternativ schnell den Tausch oder Neukauf des gesamten Systems anraten, weil sie für eine Reparatur nicht unbedingt vorbereitet sind. Wir erinnern uns: Hydraulik ist ein wichtiger Bestandteil vieler Anwendungen in unserem täglichen Leben, angefangen bei Baggern und Baufahrzeugen sodann in automobilen Anwendungen, eine Pumpe erzeugt den Druck, der einen linearen Kolben vor- oder aber rückwärts fahren lässt. Nahezu jeder Hydraulikshop ist für Reparaturen und Ersatz von Dichtungen ausgerüstet.

Wenn also am Ende die Reparatur erfolgreich ist – und der Druck STEHT – kann ein Hauptruder unabhängiges WSA System verwendet werden. Hierfür bestehen zwei Optionen:
Hydrovane Hilfsrudersystem ohne Kraftservo
Windpilot Pacific Plus Doppelrudersystem mit Kraftservo
Für beide Systeme kann und muss das Hauptruder stufenlos justiert werden, um vorhandenen Trimmdruck zu tragen, derweil die WSA für die Kurskorrekturen Sorge trägt.
Die Fixierung der Radsteuerung kann mechanisch – z.B. über Holzkeil – oder über einen Sperrblock vorgenommen werden. Wichtig die jederzeitige Einsatzbereitschaft der Radsteuerung zum Steuern von Hand – z.B. im Notfall bei notwendigen Ausweichmanövern. Merke: ein Bypass Ventil in einer Backskiste, ausserhalb des sofortigen Zugriffs des Skippers kann zum Sicherheitsrisiko werden, weil kostbare Zeit verlorengeht, bevor der Skipper manuell sein Ausweichmanöver zu fahren in der Lage ist.

ANZAHL DER UMDREHUNGEN ZWISCHEN DEN ANSCHLÄGEN
Wenn das Radsteuerungssystem im Bereich von 5 Umdrehungen von Anschlag zu Anschlag zu drehen ist, kann auch eine Pacific Pendelruderanlage mit Leinenübertragung zum Rad eingesetzt werden. Die dafür notwendige grössere Leinenzuglänge kann durch einfaches Scheren der Leinen über Blöcke verdoppelt werden, wobei sich die Zugkraft dann halbiert, was aber in der Praxis kaum Probleme macht, weil durch die indirekte hydraulische Kraftübertragung ( 5 Umdrehungen ) keine grossen Zugkräfte erforderlich sein werden. Bei Einsatz einer ARIES oder MONITOR muss die Doppeltscherung im Bereich der Übertragung an Deck erfolgen, weil zwischen Pendelarm und Ruderachse dicht über dem Wasser, der notwendige Platz nicht vorhanden ist.

Wenn die Anzahl > als 5 Umdrehungen beträgt, wird eine Kraftübertragung beeinträchtig und schwierig, weil der notwendige / gewünschte Gegenruderwinkel infolge beschränkter maximaler Leinenzuglänge jeder Pendelruderanlage nicht mehr hergestellt werden kann. Das Schiff wird irgendwann aus dem Kurs laufen.

KRAFTÜBERTRAGUNG AUF NOTPINNE
Beim Vorhandensein einer Notpinne bietet sich die Leinenübertragung auf diese Pinne an, wobei dann zwingend erforderlich sein wird, dass über ein BYPASS Ventil am Hydraulikzylinder die Radsteueranlage auf Leerlauf / Bypass geschaltet ist, damit über die Notpinne nicht das gesamte hydraulische Radsteuersystem – vom falschen Kraftende! – zu bewegen ist, was enorme Schwergängigkeit bewirken würde. Elementar für die Sicherheit auf See: die Notpinne sollte stets in erreichbarer Nähe des Rudergängers – Freiwache ! – liegen, damit im Notfall unmittelbar eingegriffen werden kann.

Merke: eine Notpinne ausserhalb vom Kockpit – z.B. auf dem Achterdeck kann gefährlich sein, weil schnelle Ausweichmanöver kaum möglich sind.

Dieser verlockende Weg sollte vorzugsweise nur beschritten werden, wenn das Hydrauliksystem, inklusive Zylinder, am Quadranten abgekoppelt wird, da ansonsten der Hydraulik Ölkreislauf mit umgepumpt werden muß.

DEUTLICH: Die Installation eines Bypass Ventils genügt nicht unbedingt, da der Hauptwiderstand immer im Hydraulikzylinder selbst begründet liegt. Zudem ist der Leitungsquerschnitt eines Bypass Ventils häufig zu gering, um einen widerstandsarmen Öldurchfluß zu gewährleisten. Auch in diesem Fall gilt: lieber die komplette Hydraulik demontieren und dem Pendelrudersystem vernünftige Arbeitsbedingungen sichern, als von Hand steuern oder andere Wege beschreiten. Ein Hydraulikkolben ist in der Regel durch das Lösen von nur 2 Schrauben / Muttern, abzuflanschen. Wichtig wird dann ein ausreichend sicherer „Parkplatz“ für Kolben samt Zuleitungen, damit bei Seegang diese Teile nicht unter Deck anderweitig Schaden anrichten können.

FAZIT
Mein dezidierter Ratschlag seit Jahrzehnten richtet sich in Segler, denen die Brisanz des Vorhandenseins eines hydraulischen Radsteuersystems bislang nicht deutlich gewesen ist. Für mich wäre ein Schiff mit hydraulischer Radsteuerung zum Kauf wenig interessant, wenn grosse Reisen in Planung genommen werden sollen, weil zu viele Details zu bedenken sind, die bei mechanisch gesteuerten Schiffen nicht vorhanden sind.

Mein Rat gilt dezidiert: kein WSA Hersteller dieser Welt wird uneingeschränkt Lösungen anbieten können, die vorhandene Probleme an Bord einer Yacht kollateral zu lösen im Stande sind … weil mechanische Windsteuersysteme einfachen Regeln folgen, die an Bord einer Yacht, bei der ein hydraulisches System das Schiff dauerhaft aus dem Ruder laufen lässt … nicht gegeben sind.

15.11.2020
Peter Foerthmann