Van NACA-profiel tot helmstok: het roerproject achter een droomjacht

Het hele systeem, van assen tot verbindingsstangen, moest volledig worden ontworpen, gemaakt en ingebouwd.

Over een uitdaging gesproken: zelf een boot bouwen en dat ook nog eens met je wederhelft. Velen moeten er niet aan denken, maar Mark en Sandra Couwenberg wel. Het stel is druk bezig om hun droomboot eigenhandig te realiseren. Hoe dat project, dat zijzelf ‘een krankzinnig plan’ noemen, verloopt? Dat lees je hieronder.

Klik om deel I, deel II, deel III, deel IV, deel V,  deel VI, deel VII, deel VIII, deel IX, deel X, deel XI, deel XII, deel XIII en deel XIV te lezen.

“De roeren, of eigenlijk het complete stuursysteem, is ook weer zo’n project waar ik lang naar heb uitgekeken,” vertelt Mark. De basis daarvoor werd al jaren geleden gelegd, in de eerste ontwerpfase van de boot. Al snel was duidelijk dat er vanwege het brede achterschip gekozen moest worden voor twee roeren. Die moesten bovendien robuust genoeg zijn om ook bij droogvallen hun werk te doen en ondersteuning te bieden.

“We hadden daarnaast een duidelijke voorkeur voor helmstokbesturing. Niet per se omdat het moet, maar omdat het directer voelt en eerlijk gezegd ook gewoon leuker is," aldus Mark en Sandra. Op het gebied van veiligheid, gingen we een stap verder dan nodig. De roeren kwamen in een waterdicht compartiment, iets wat volgens de CE-normen wonderlijk genoeg niet eens verplicht is voor oceaanwaardige jachten.

Ook in de keuze van de techniek zit een duidelijke visie. Zelfinstellende lagers moeten zorgen voor licht sturen, ook onder zware omstandigheden. Tegelijkertijd werd bewust afgezien van naaldlagers, met het oog op maximale betrouwbaarheid op de lange termijn.

Met deze uitgangspunten kon het eerste ontwerp worden gemaakt en de bouw van de boot van start gaan. Daarmee was de basis gelegd, al moesten veel details in een later stadium nog verder worden uitgewerkt.

Het roersysteem

De roeren worden aangestuurd met één centrale helmstok. Elk roer draait in twee zelfinstellende lagers, één op rompniveau en één op dekhoogte, en staat zo’n anderhalve meter uit de middenlijn. Op die middenlijn loopt een derde as, die via verbindingsstangen beide roeren koppelt en waarop ook de helmstok en de autopilot zijn aangesloten.

Het hele systeem, van assen tot verbindingsstangen, moest volledig worden ontworpen, gemaakt en ingebouwd. Daarbij staan de roeren niet recht, maar onder een hoek naar buiten en naar achteren, zodat ze de lijnen van de romp volgen. Dat maakte het bepalen van de juiste afmetingen allesbehalve eenvoudig. Gelukkig groeiden de vaardigheden in 3D CAD-software tijdens het bouwproces net zo hard mee als het project zelf.

Mark vertelt: “De helmstok heb ik al een tijd geleden gemaakt, als een klein tussendoorproject. Even iets moois om te doen naast al het zwaardere werk. Inmiddels staat hij al anderhalf jaar te pronken op een kast in de woonkamer, wachtend op het moment dat hij echt gebruikt gaat worden.”

“Eerst wilde ik de roeren gewoon kopen,” vertelt Mark. “Maar naarmate ik er langer over nadacht, veranderde dat idee. Ik besloot ze zelf te maken. Niet alleen omdat ik inmiddels vertrouwen had dat ik het ook echt voor elkaar kon krijgen, maar eerlijk gezegd ook omdat het een hoop geld scheelt. En zeg nou zelf, hoe leuk is het om zo’n project helemaal zelf te bouwen?"

De wereld van NACA profielen

Het ontwerpen van de roervorm bracht me in de wereld van hydrodynamica, en vooral in die van de beroemde NACA-profielen. Het klinkt misschien hightech, maar in feite zijn het gewoon gestandaardiseerde vormen voor roerbladen en vleugels, bedacht in de jaren ’30 en ’40 door een Amerikaans onderzoeksinstituut. De wereld verandert, de natuurwetten niet, dat gaf me toch een vreemd soort geruststelling.

Het juiste NACA-profiel zorgt ervoor dat het water zo soepel mogelijk langs de roeren stroomt, met minimale weerstand. Tegelijk moet het profiel voldoende lift genereren en ook bij grotere stuurhoeken betrouwbaar blijven functioneren. Na zorgvuldig puzzelen en meten is gekozen voor een passend NACA 0015-profiel: symmetrisch en precies dik genoeg om een voldoende sterke roerkoning te kunnen integreren.

Roerkoningen en vakmanschap

De roerassen, of roerkoningen, zoals we ze gewoonlijk noemen, zijn ontworpen volgens de CE-regels, maar dan met een extra veiligheidsmarge. Daarbij is ook rekening gehouden met de krachten die optreden bij droogvallen. “Ik heb de roerkoningen zo ontworpen dat ze helemaal doorlopen tot aan de onderkant van het roerblad, zodat de krachten bij droogvallen netjes via de as worden opgevangen en niet via de bladen."

We besloten de roerassen van roestvast staal te maken, hoewel aluminium ook een optie was geweest. Al snel merkten we dat niet elke machinewerkplaats staat te springen om zulke lange, slanke assen te maken; roestvast staal staat namelijk bekend als lastig te bewerken. Uiteindelijk vonden we een jonge, enthousiaste vakman met een grote draaibank, die de uitdaging aanging en prachtige roerkoningen voor ons produceerde – en dat voor een vriendelijke prijs.

Daarna werden de spaken uit plaatmateriaal gelaserd en vervolgens netjes aan de roerassen gelast, waarna de eigenlijke bouw van de roerbladen kon beginnen.

Van mal tot afgewerkt roer

“Ik maakte een vrouwelijke mal, opgebouwd uit CNC-gefreesde profielen en bedekt met polyethyleen platen die eveneens CNC-gesneden waren in de juiste vorm. Een vrij eenvoudige manier om een mal te maken, maar al snel leerde ik dat het niet de meest ideale methode was. Later kostte het me namelijk veel extra tijd om de juiste vorm, de fairing, goed te krijgen omdat de PE-platen nogal gemakkelijk vervormden. Toch werkte het uiteindelijk: de twee helften werden samengevoegd tot een soort doos, waarin de roerassen netjes op hun plek zaten."

Mark vertelt verder: “Vervolgens goot ik epoxy-schuim in de mal. Het begint als een vloeistof, maar zet na een paar minuten flink uit. Met een kleine hoeveelheid vloeistof krijg je uiteindelijk een grote hoeveelheid schuim, die de mal volledig vult."

Na uitharding kan de mal worden geopend, en dan houd je een roeras over met een ruw roerblad van epoxy-schuim – het eerste tastbare resultaat van al dat werk.

Nog niet sterk genoeg om direct te gebruiken, maar na het bijwerken van de randen en het gladmaken was het klaar voor de volgende stap: lamineren met glasvezel-epoxy. “Ik bracht meer lagen aan dan strikt noodzakelijk, met vezels in de optimale richting, zodat het roer extra sterk zou worden." Uitgehard onder vacuüm levert dit een perfect solide resultaat op. Dit proces werd voor beide zijden herhaald en na twee lamineer rondes waren de roeren klaar, op de afwerking na.

De laatste stap was het fairen, oftewel het gladmaken en perfectioneren van het oppervlak. Op zichzelf al een mooie klus, want je wilt dat het oorspronkelijke, elegante NACA-profiel zo nauwkeurig wordt bereikt. Met behulp van enkele CNC-gefreesde sjablonen en na een aantal rondes plamuren en schuren waren de roeren uiteindelijk klaar om van een goede laag epoxyprimer te worden voorzien.

Nu staan ze in een hoek te wachten, nog even onaangeroerd, totdat ze gemonteerd worden, klaar om hun werk in het water te doen.

Bekijk ook

Van 3D-model tot mock-up: de kuip van Marks en Sandra’s droomboot | Zeilen