Bouwverslag mrb Brandaris (I)

[Arthur Pistorius]

Aangezien dit project al flink gevorderd was voordat ik het Modelbouwforum had gevonden, wil ik het bouwverslag beginnen met de proefvaart van vandaag. In de komende post zal ik de boot nog uit elkaar halen en in woord en beeld beschrijven: "reverse engineering".

Morgen is het precies 100 jaar geleden dat de onzinkbaar geachte reddingboot Brandaris van Terschelling niet meer terugkwam van een missie. Dit ongeluk is nooit opgehelderd maar vermoedelijk is de boot tijdens een orkaan in aanvaring gekomen met een losgeslagen zeemijn uit de Eerste Wereldoorlog. Zie ook: https://www.knrm.nl/historie/knrm-reddingstation-terschelling-west/wonderboot-brandaris-vergaat

In dit draadje wil ik deze boot beschrijven, die destijds vermoedelijk de grootste en sterkste reddingboot ter wereld was en tevens als prototype voor de latere Nederlandse kustreddingboten kan worden aangemerkt. De boot was oorspronkelijk 17,5 m lang en een benzinemotor dreef een enkele schroef aan. Voor het werk op de Noordzeegronden hadden de Brandaris en latere boten een relatief lage rompsnelheid ten opzichte van de huidige RIBs van bv. de Arie Visser klasse. De maximale snelheid was 9 knopen of ongeveer 15 km/uur. Omdat men nog niet helemaal zeker was van de motortechniek kon met de Brandaris ook gezeild worden (kitsgetuigd). Een typische nieuwigheid anno 1910 was ook het springnet, dat bij diverse acties goed van pas kwam.

De eerste proefjes had ik in de badkuip gedaan maar vandaag, met lekker wat wind en golfjes, was een goede gelegenheid om het model van de Brandaris (schaal 1:20) te testen in de Bisonbaai bij Nijmegen. Een leuke ervaring om na vele jaren weer met zo'n stoere boot te kunnen varen.

Ver naar achter geplaatste stuurstand, naar de boeg oplopende dek en het springnet: je herkent dit soort boten al van veraf.

dit leverde weer een waslijst aan klusjes (ballast voorin, vaartregelaar "afknijpen", roerservo omdraaien) maar dit model vaart lekker en kan wel tegen een golfje.

 

[Arthur Pistorius]

Voor dit model heb ik geen complete tekeningen beschikbaar. Een algemeen plan is te vinden in Hille van Dieren's boek "In storm en mijnenveld: de geschiedenis van de reddingboot Brandaris I" (De Boer Maritiem, ISBN 90 228 1845 4). Daarmee is het een semi-schaalmodel geworden maar dat is niet erg. Hoofdafmetingen van het origineel:
lengte: 17,5 m
lengte over de waterlijn: 16 m
grootste breedte: 4,5 m
diepgang achter: 1,4 m
snelheid: 9 knoop (rompsnelheid in knopen = 2,5 maal de wortel van de lengte over de waterlijn)
Voor een model schaal 1:20 wordt de lengte 87,5 cm en dat is goed handelbaar. Modelsnelheid (m/s) = v(km/h)/(3,6 x schaal) = 15/(3.6 x 20) = 0,2 m/s. Een slakkengangetje. Zo verleidelijk om wat meer gas te geven.
De boot is, zoals ook de latere motorreddingboten, vrij rank met een breedte/lengte verhouding 1/3,9 en dat maakt dat de boot niet snel zal kenteren. Samen met een laag zwaartepunt zijn deze boten van nature al zelfrichtend. Ook voor modellen een geruststellende gedachte.

De romp is klassiek opgetrokken vanaf een kiel (1 cm multiplex) met multiplex spanten (8 mm dikte). In de kiel had ik een sleuf gefreesd voor de bevestiging van de bekleding. Aan de bovenkant van de spanten werden latjes aangebracht voor bevestiging van het dek en de bekleding. Een spannende operatie was het boren van een lang gat voor de schroefaskoker. De bekleding werd gemaakt van lange stroken uit polystyreen plaat (2,5 cm breed, 0.5 mm dikte). In Nijmegen wordt dit verkocht onder de naam Pantoplaat en het is fantastisch spul. Dit wordt, dacht ik, ook elders op het MBF vermeld. Het is heel flexibel en je kunt het met een gewone schaar in vorm knippen. Anders dan piepschuim (ook polystyreen), kun je het bv. met bisonkit verlijmen (zuinig gebruiken) zonder dat er gaten in vallen. Beginnend vanuit de groef in de kiel, werd strook voor strook aangebracht. De laatste strook komt boven de deklijn uit maar dat kan makkelijk bijgeknipt worden.

Hierna werd de romp overtrokken met nog een laag polyester (een kit met hars, harder en glasvezelmat van Alabastine). Romp insmeren met hars, glasvezelmat erin leggen en nogmaals insmeren met hars. Afdekken met plasticfolie en dan met een rubberrolletje aandrukken. Wanneer dat erop zit, lijkt de boot al bijna klaar maar dan komt het schier eindeloze proces van schuren, nog een beetje plamuren en weer schuren .....

De binnenkant van de romp naar de boeg gezien. Hier en daar is een extra strookje over een naad aangebracht ter versteviging. Het lijkt een beetje schots en scheef maar de foto vertekent het beeld. 2 waterpassen en een tekenhaak zeggen dat alles netjes recht staat.

 

[Arthur Pistorius]

Ik had nog een oude, hele lange messing schroefas in de la liggen (ooit gekregen met de boodschap: "Misschien kun je er nog wat mee") en de Brandaris was een mooie bestemming voor dit onderdeel. De as was 30 cm lang, 3 mm doorsnede en er zat een 30 mm schroef op, die ik met geen mogelijkheid eraf kreeg. Om het antiek te sparen een nieuwe messing staaf gekocht en een schroefdraad erop getapt. Vervolgens een verloopbusje van 3 naar 4 mm erop, zodat ik een standaard 55 mm schroef kon gebruiken. Zo'n laag geplaatste schroefas onder een kleine hoek is natuurlijk mooi en voorbeeldgetouw maar je moet wel oppassen dat de boot niet volloopt met water. In dit geval ontdekte ik pas vrij laat dat er nog lekkage langs de schroefaskoker optrad. De schroefaskoker zelf is volgespoten met vet en dat is ook geen overbodige luxe want anders loopt het water binnen via het gaatje voor het aanbrengen van smeermiddel.

Voor de motor dacht ik eerst een sloopexemplaar (Buehler) uit een deskjet printer ofzo te kunnen gebruiken. Deze was voorzien van een nauwkeurige lichtsluis en dat leek me wel wat voor een toerenteller-project. Helaas kreeg deze motor het model amper van z'n plaats. Derhalve teruggegrepen op de oude, vertrouwde kachelmotor. Wanneer je ruimte genoeg hebt, is dit een prima oplossing. Lekker goedkoop (in de vorige eeuw fl. 10,= van de autosloperij), ze storen nooit, energiezuinig (1-2 A), robuust en beresterk. De forse afmetingen maakte het noodzakelijk dat de hele bodem uit het model moest. De motor is nu verzonken in het bodemplankje en er moest nog een flinke hap uit de kiel worden gebeiteld om de assen netjes uit te lijnen. De motorsteunen zijn gemaakt van stripjes aluminium. De originele rubber ringetjes en een stukje slang waren goed genoeg om trillingen nog wat te dempen maar dat is bijna niet nodig. Verder nog een kardankoppeling met aan een kant 3 mm naar de schroefas en aan de andere kant 4 mm voor de motor. Een kleine 12V-2.3 Ah loodaccu volstaat ruimschoots.

 

[Stoompomp]

S,V.P, lees alle berichten over een enkelvoudige cardankoppeling.
Je MOET er altijd twee gebruiken om de fout in de hoekverdraaiing van het kruisstuk te compenseren.
Doe je dit niet, dan wordt een van de twee beschadigd,
Doe je voordeel, Groet. Henk.

 

[Arthur Pistorius]

Dag Henk,

Bedankt voor je reactie. Je hebt gelijk en in mijn vorige boot heb ik inderdaad dubbele koppelingen (Marx) toegepast. Vanwege de ouderdom van de schroefaskoker en de lagering zal ik zeker op tekenen van slijtage letten. Op het gehoor, alsof er geen mechanica bestaat, zoemt de constructie zonder te rammelen. In het huidige geval lijkt een enkele koppeling voorlopig gerechtvaardigd:

- De boot is geen snelheidsmonster (laag toerental. Hoe laag? ga ik toch eens opmeten) en de uitlijning is vrij goed, al zeg ik het zelf ;-)
- Voor een kruiskoppeling is de volgende relatie maatgevend: De onéénparigheidsgraad (de snelheidsvariatie van de uitgaande as gedeeld door de hoeksnelheid van de inkomende as), delta=sin(beta)*tan(beta). http://www.alexdenouden.nl/artikelen/teksten/cardan.htm
Voor kleine hoeken van beta is sin(beta) ongeveer gelijk aan tan(beta) en gaat deze in de richting van 0 (dat resulteert in een delta van minder dan 1 %)
-Anders geschreven, ligt de variatie in hoeksnelheid van de uitgaande as tussen: omega2_min=hoeksnelheid van de inkomende as maal cos(beta) en omega2_max=hoeksnelheid van de inkomende as gedeeld door cos(beta). https://nl.wikipedia.org/wiki/Kruiskoppeling
Voor kleine hoeken van beta is de cosinus ongeveer gelijk aan één en is de uitgaande hoeksnelheid ongeveer gelijk aan de inkomende hoeksnelheid (in elk geval op 2 decimalen nauwkeurig).

Prettig weekend,

Arthur

 

[Arthur Pistorius]

Dag Henk,

Aangemoedigd door jouw reactie heb ik geprobeerd de motor de maat te nemen. Nog nooit eerder gedaan. Uit een oude computermuis heb ik een encoderwieltje met 24 tandjes gesloopt. Een oude floppydrive leverde een lichtsluis waaraan ik nog een LED-voorschakelweerstand (1k later verlaagd naar 390 Ohm), een collectorweerstand (10k) en een koppelcondensator (2,2 uF) heb toegevoegd. Het asje van het wieltje verwijderd en uitgeboord tot 3 mm zodat deze net klemmend op de schroefas past.

Eerst begonnen met een gewone frequentie-teller maar met software kun je ook een fraaie spectrumanalyse van dit geheel maken. Hiervoor heb ik Soundcard Scope van C. Zeitnitz ( https://www.zeitnitz.eu/scope_en ) gebruikt. Dit is een gecombineerde oscilloscoop/spectrumanalyser/functiegenerator die gebruikmaakt van een PC-geluidskaart. Nu blijkt dat er toch meer beweging in het geheel zit dan de frequentieteller doet vermoeden.

In plaats van 1 zijn er zijn 4 pieken te zien wanneer de motor onkarakteristiek op volle toeren draait. Het midden van dit kwartet ligt bij 1,1165 kHz en dat komt overeen met (1116,5/24)*60=2791 toeren per minuut (dat weten we dan ook weer). De afstand tussen de middelste pieken is ongeveer 50 Hz. De uitwijking naar 2 kanten is dan plus of min 25 Hz of 25/1116,5=2 %. Dit zou de zwabber in de koppeling kunnen zijn en die vind ik nog wel acceptabel. De afwijking van de buitenste pieken is dan plus of min 75 Hz of 6 % ten opzichte van het midden en dat vraagt bij gelegenheid om meer aandacht. Er zijn wel wat oorzaken te verzinnen: ik had geen draaibank om de motoras van 6 mm naar 4 mm terug te brengen. Dat was handwerk. Daarnaast kan de lange schroefaskoker aan de motorkant wel beter vastgezet worden.

Groetjes,

Arthur