Motoryacht-Antriebe: Welle, Z-Antrieb oder Pod?

Wer sich eine Motoryacht zulegen will, steht oft vor der Wahl des passenden Antriebes. Neben Yachtgröße, Nutzungsart und Performance sollte sich der Käufer vor der Anschaffung auch mit den verschiedenen, auf dem Markt erhältlichen Antriebsarten beschäftigen, um später Enttäuschungen zu vermeiden. Was sind die Vorteile von Wellenanlagen, sogenannten Z-Antrieben und einem Pod, konkret: dem IPS-System von Volvo Penta? SeaHelp gibt einen Überblick.

Wer sich auf dem Wasser unter Motor fortbewegen will, kommt nicht daran vorbei, sich ein paar Gedanken über die Art des Antriebes der jeweiligen Motoryacht (oder der Einbaumaschine bei Segelyachten) zu machen. Wir stellen drei der wichtigsten Antriebsarten vor und beschreiben Vor- und Nachteile.

Der Klassiker: die Welle – wenig Leistungsverluste, aber Umsteuern und Radeffekt

Viele Yachten werden auch heute noch mit Wellenanlagen ausgestattet. Die Vorteile liegen auf der Hand: das System ist zumeist relativ überschaubar, und die direkte Übertragung der Drehleistung sorgt dafür, dass nur sehr wenig Leistungsverluste auftreten. Nur ca. ein Prozent der übertragenen Leistung gehe in Form von Lagerwärme verloren, heißt es, bei Einfachgetrieben fielen die Verluste mit zwei bis drei Prozent immer noch sehr gering aus.

Der Begriff der Wellenanlage kommt im Sprachgebrauch erst zur Anwendung, seitdem auch andere Antriebsarten, wie Z-Antriebe, Jetantriebe und Außenbordmotoren (auf die beiden letztgenannten wird hier nicht näher eingegangen) in Yachten verwendet werden und eine Unterscheidung der verschiedenen Antriebe erforderlich wurde. Auch die sogenannten Propellergondeln für die Großschifffahrt (Pods) spielen hier keine Rolle, Ausnahme: das kleinere IPS-System von Volvo Penta für die Freizeit-Schifffahrt.

Die Wellenanlage ist der Klassiker der Antriebe; bei Sportschiffen gibt es drei Ausführungsformen

Die Wellenanlage (engl. marine shaft device) kann zunächst aus einem oder mehreren parallelen Antriebssträngen bestehen. In der Sportschifffahrt untergliedert sich die Wellenanlage in drei verschiedene Ausführungsformen: L-Trieb – der Innenbordmotor überträgt seine Leistung direkt nach achtern über die Antriebswelle zum Propeller, gegebenenfalls über ein Getriebe, V-Trieb – der Innenbordmotor überträgt seine Leistung mit einer ersten Antriebswelle nach vorne zu einem Umlenk-Getriebe und von dort nach achtern zum Propeller.

Eine Besonderheit bildet der Saildrive – eine Kompaktanlage, die bei Motor- und Segelyachten mit geringer Antriebsleistung verwendet wird: vom Motor, der im Rumpf der Yacht eingebaut ist, führt ein fest angeflanschter Schaft mit einer Antriebswelle (Propellerwelle) senkrecht nach unten und tritt an einer Öffnung im Schiffsrumpf aus. Zwischen Schaft und Rumpf sind Gummimanschetten angebracht, die zur Abdichtung des Rumpfs dienen. Am Schaftende wird die Antriebswelle rechtwinklig umgelenkt und tritt horizontal aus dem Schaft aus. Daran ist der Propeller montiert.

 

Oft sind Getriebe Bestandteil der Wellenanlagen – wichtig, um die Drehzahlen zu untersetzen

Bei Wellenantrieben wird die eigentliche Welle von Lauflagern gehalten. Das hintere Lager, das sogenannte Stevenrohrlager, ist gegenüber dem Seewasser durch eine Stevenrohrdichtung abgedichtet, beispielsweise durch eine Stopfbuchse. Normalerweise besteht ein Wellenstrang aus einer gerade angeordneten Linie vom Schwungrad des Motors bis zum Propeller. Bei begrenzten Raumbedingungen kann ein Getriebe auch dazu dienen, Winkel- und/oder Höhenversatz auszugleichen.

Oft sind Getriebe Bestandteil der Wellenanlage. Diese dienen dazu die Motordrehzahl zu untersetzen, um für einen günstigen Antriebswirkungsgrad bestimmte Drehzahlen zu erreichen. Darüber hinaus haben die Getriebe häufig weitere Abtriebe zum Betreiben von Generatoren oder Pumpen, so sind beispielsweise kräftige hydraulische Pumpen für den Betrieb der Stabilisatoren notwendig; auch Bug- und Heckstrahlruder müssen versorgt werden.

Vorteil der Wellenanlage: die Systeme sind einfach aufgebaut, leicht zu warten und preiswert

Vorteile: die Systeme sind zumeist einfach aufgebaut, übersichtlich, leicht zu warten und relativ preiswert im Vergleich zu anderen Antriebssystemen. Weiterer Vorteil: eine ausgewogene Balance im Schiff, da bei Wellenantrieben die Position der Motoren (etwa durch entsprechende Anpassung der Wellen-Länge) variabel festgelegt werden kann. Schließlich gibt es bei Wellenanlagen auch relativ geringe Service- und Wartungskosten.

Die Nachteile von Wellenanlagen liegen unter anderem darin, dass diese (normalerweise) keine Manövrierorgane, wie etwa ein Ruder enthalten und teilweise einen sehr ausgeprägten Radeffekt aufweisen. Zudem muss bei dieser Art der Antriebe zur Drehrichtungsänderung, dem sogenannten Umsteuern, entweder der Motor selbst oder das Getriebe umsteuerbar sein, oder der Propeller muss ein Verstellpropeller sein. Das Umsteuern der Motoren ist in der Regel mit Belastungen für den Motor und einem Zeitverzug verbunden; Verstellpropeller und Getriebe zum Umsteuern sind teuer.

Pro und contra Radeffekt: neben negativen Eigenschaften kann er auch beim Manövrieren helfen

Dem Radeffekt kann man abhelfen, indem beispielsweise mehrere Wellenanlagen oder solche mit zwei Propellern installiert werden: hier wird die Drehrichtung der beiden Propeller so eingestellt (normalerweise gegenläufig), dass nahezu kein Radeffekt mehr auftritt, und die Manövrierfähigkeit so wesentlich verbessert werden kann. Allerdings kann der Radeffekt auch eine wertvolle Unterstützung beim Manövrieren darstellen, wenn man ihn kennt und richtig zu nutzen weiß.

Flink, wendig und leise: der Z-Antrieb verbindet die Vorteile von Innen- und Außenbordmotoren

Der Z-Antrieb ist ein (durch seine Bauform so genanntes) Getriebe mit Kupplung für Motorboote. Dieser Antrieb ist zumeist an der Spiegelplatte befestigt und befindet sich somit außerhalb des Bootes, der Motor dagegen im Inneren des Rumpfes. Die waagrecht aus dem Motor austretende Welle wird Z-förmig zur tiefer liegenden Propellerwelle weitergeleitet, daher der Name.

An schnellen Sportbooten unter zehn Metern (33 Fuß) Länge ist diese Antriebsart häufig anzutreffen. Der Grund dafür ist einfach: Z-Antriebe verbinden in gewisser Weise die Vorteile von Innen- mit denen von Außenbordmotoren. Im Vergleich zu den reinen Innenbordmotoren und klassischen Wellenanlagen sind Boote mit Z-Antrieben beispielsweise wesentlich manövrierfähiger.

 

 

Innenborder mit Z-Antrieb sind zumeist leiser als vergleichbare Verbrenner-Außenborder

Im Vergleich zum Außenbordmotor sind Boote mit Innenbordmotor und Z-Antrieb zumeist wesentlich leiser. Außerdem ist die Palette der sparsamen und leistungsstarken Dieselmotoren bei Außenbordern nur sehr klein, während im Innenborder-Bereich einschließlich alternativer Antriebskonzepte die Auswahl an Motoren größer ist.

Ein weiterer Vorteil des Z-Antriebes in Kombination mit einem Innenborder war lange Zeit der relativ geringe Preis: ein vergleichbarer Außenborder war teurer als ein Innenborder mit Z-Antrieb. Die Situation hat sich jedoch in den letzten Jahren grundlegend verändert: Außenborder verdrängen die Z-Antriebe mehr und mehr vom Markt, immer häufiger sind heutzutage z.B. 40 Fuß-Boote anzutreffen, die am Heck zwei, drei oder vier kräftige Außenbordmotore zu hängen haben, die oft in ihrer Gesamtleistung preiswerter sind als ein vergleichbarer Innenbordmotor mit selber Leistung.

Die Motorentechnik der Außenborder ist ausgereift; die Produktion erfolgt in hohen Stückzahlen

Zudem ist die Motorentechnik der Außenborder inzwischen sehr ausgereift, oft finden die gleichen Motoren auch in Motorrädern, Quads, Skidoos und Jetskies verwendet, und werden daher auch in größerer Stückzahl produziert, was sich wiederum auf den Preis auswirkt.

Unabhängig davon hat der Z-Antrieb (und der Außenborder) gegenüber einer Wellenanlage den unschlagbaren Vorteil, dass die Propeller-Welle so getrimmt werden kann, dass der Schub zu einhundert Prozent nach achtern geht (und nicht wie beim Wellen-Antrieb immer auch ein wenig nach unten).

Nachteil Z-Antrieb: die Gelenkverbindung zwischen Antrieb und Rumpf ist Verschleiß unterworfen

Nachteilig ist, dass die Gelenkverbindung zwischen dem Z-Antrieb und dem Bootsrumpf sowie deren Dichtungen und sämtliche beweglichen Teile einem ständigen Verschleiß unterworfen sind und somit hohe Service- und Wartungskosten verursachen.

Als ein weiterer Nachteil wird oft gesehen, dass die Motoren bei einem Z-Antrieb stets direkt vor der Spiegelplatte montiert sein müssen, und so die Balance des Bootes ungünstig beeinflussen können. Die Höhe der Leistung ist von Fachleuten daher bei Z-Antrieben mit maximal 350 PS festgelegt worden.

IPS: mit Joystick komfortabler, und: schneller, weiter, wendiger und leiser ans Ziel

Im Jahr 2004 präsentierte Volvo erstmals das IPS-Antriebssystem (Inboard Performance System), das seitdem das Machbare in der Freizeitschifffahrt auf technisch höchstem Niveau definiert. Die Technologie basiert auf einem Pod-Antrieb, vergleichbar mit den Antriebssystemen von Fahrgastschiffen, den Propellergondeln.

Der IPS-Antrieb wurde als Alternative zu den konventionellen Wellenantrieben entwickelt. Auch Mercury entwickelte ein ähnliches System speziell für seine Motoren mit dem Namen Zeus, einem Pod-Antrieb für große Kreuzer und Sportboote.

 

 

Das IPS- (Pod-) System ist Wellenanlagen hinsichtlich Manövrierfähigkeit und Leistung überlegen

Das charakteristische Merkmal des IPS-Antriebs von Volvo Penta sind die nach vorne ausgerichteten, gegenläufigen Zugpropeller, die einen horizontalen Schub erzeugen. Die Antriebe sind im hinteren Teil des Hecks angebracht und direkt in den Rumpf integriert. Das Antriebssystem der Schweden besteht mittlerweile aus zehn Modellen und ist herkömmlichen Wellenanlagen hinsichtlich Manövrierfähigkeit, Bordkomfort und Leistung überlegen.

Konkret bestehen die Vorteile eines IPS- (Pod-) Systems gegenüber klassischen Wellenanlagen oder Z-Antrieben in der besseren Manövrierfähigkeit, nach Herstellerangaben soll eine bis zu 20 Prozent höhere Geschwindigkeit und Beschleunigung sowie eine bis zu 40 Prozent höhere Reichweite erzielt werden können.

 

 

CO2-Emissionsbilanz und Spritverbrauch sind beim IPS- (Pod-) System deutlich besser

Des weiteren sollen die CO2-Emissionen und der Treibstoffverbrauch um jeweils 30 Prozent geringer ausfallen, es geht wesentlich leiser zu an Bord (minus 50 Prozent subjektiv empfundener Geräuschminimierung), und schließlich werde durch die kompakte Bauweise und die Art der (Außen-) Befestigung auch wertvoller Raum an Bord eingespart. Hinweis von Volvo: es handelt sich bei den hier gemachten Angaben um Näherungswerte für Vollgleiter bei Reisegeschwindigkeit – im Vergleich zu entsprechenden Wellenanlagen.

Die IPS-Systeme gibt es als Doppel-, Drei- und sogar Vierfachanlagen; drei Antriebs-Serien sind auf die jeweiligen Motoren optimal abgestimmt. Die Modelle IPS1050 und IPS1200 sind die neuesten Zugänge des Systems, als Motor dient der D13 Yachtdieselmotor.

 

 

2006 launchte Volvo Penta für IPS den Joystick – für noch mehr Komfort an Bord

Wer sich für den Einbau eines IPS-Antriebes auf seiner Yacht entscheidet, kann zudem die Vorteile des 2006 von Volvo vorgestellten Joysticks nutzen: mit dem Joystick im Steuerstand kann das Boot mit nur einem Handgriff auf dem Teller drehen (Vergleichbares bietet Mercury für sein Zeus-System an).

Drückt man den Joystick zur Seite, fährt das Boot seitlich. Hafenmanöver werden so zum Kinderspiel, das Electronic Vessel Control (EVC)-System, das die interne Kommunikation zwischen Motor und Antriebsstrang, Joystick und Bildschirm verbindet und verwaltet, sorgt dafür, dass der Fahrer alles mit nur einem einzigen Joystick steuern kann.

 

 

Mit dem Dynamic Positioning System kann der Skipper seine Position über Grund beibehalten

Weiterer Vorteil von IPS & Joystick: mit dem Dynamic Positioning System (DPS) kann der Skipper kinderleicht den Kurs und die Position des Bootes auch bei rauhen Bedingungen automatisch beibehalten, zum Beispiel im Wartebereich vor einer Schleuse, wenn gerade kein Platz zum Festmachen ist, beim Warten vor der Tankstelle oder einem demnächst freiwerdenden Marina-Platz.

 

 

Vor kurzem präsentierte Volvo Penta das neue Assisted Docking System (ADS), welches eine eigens entwickelte Software mit dem GPS-basierten Dynamic Positioning System und dem eigenen Inboard Performance System (IPS) zu einem Komplettpaket verbindet. Ziel: das Bootserlebnis soll noch einmal verbessert werden, auch wenn einmal wirklich rauhe Bedingungen beim Anlegen wie starker Seitenwind und/oder Strömung das Manöver erschweren.

 

Nachteil IPS- (Pod-): das System ist teurer als vergleichbare Antriebe und schränkt den nutzbaren Raum im Heck der Yacht ein

Einer der Nachteil des IPS- (oder Zeus-) Pod-Systems: es ist nicht gerade preiswert in der Anschaffung. Und: die Ausrichtung der Propellerwelle ist – ähnlich wie bei einem Wellenantrieb – nie direkt nach hinten gerichtet; eine diesbezügliche Trimmung ist nicht möglich. Messungen haben ergeben, dass dasselbe Boot, ausgerüstet mit einem Diesel-Inneborder mit Z-Antrieb etwa 30 Prozent weniger Treibstoff verbraucht und zudem um fünf bis zu zehn Knoten schneller unterwegs ist.

Weiterer Nachteil: Der Motorraum muss sich beim Pod-Antrieb stets im hinteren Drittel der Yacht befinden, das kann die Nutzung des Heckbereiches des Rumpfes unter Umständen einschränken. Achtern des Antriebssystems bleibt stets ein schlecht nutzbarer Raum – Ausnahme: Tendergarage.

Bei einem Ausfall des IPS-Systems gibt es oft keinen Notbetrieb; Techniker müssen versiert sein

Zudem ist das gesamte Antriebssystem nur mit einer elektronischen Steuerung kontrollierbar, das bedeutet in gewisser Weise eine Abhängigkeit, denn das System kann nicht einfach überbrückt werden (u.U. kein Notbetrieb möglich). Eine Leine im Propeller kann so unter Umständen bereits das Urlaubsende bedeuten (totaler Systemausfall). Techniker müssen gut ausgebildet und entsprechend ausgerüstet sein, um helfen zu können.

Hat man jedoch einmal ein Pod-System an Bord, wird man es nicht mehr missen wollen. Die kinderleichte Bedienung und ausgezeichnete Manövrierbarkeit sind (in Verbindung mit den oben genannten weiteren Vorteilen) – wenn das System einwandfrei funktioniert – für Viele doch sehr überzeugende Argumente.

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