thumb|Verstelbare schroef thumbtime=1:54|thumb|Bioscoopjournaal uit 1975. De vervaardiging van scheepsschroeven bij Lips in Drunen Een scheepsschroef is de meest gebruikte manier van voortstuwing van een schip.
De scheepsschroef bestaat uit op een naaf geplaatste bladen die een schroefoppervlak beschrijven, vergelijkbaar met een ventilator of een vliegtuigschroef. Doordat de bladen onder een hoek staan ten opzichte van de aanstroomhoek wordt een liftkracht opgewekt. Deze heeft een voorwaartse component, de stuwkracht, die het schip voortstuwt. De meeste moderne koopvaardij- en marineschepen worden hierdoor voortgestuwd. Schroeven bestaan in vele vormen, afhankelijk van het type schip. De meest voorkomende typen zijn open schroeven, straalbuisschroeven en boegschroeven. Er bestaan ook speciale schroeven zoals oppervlakteschroeven en supercaviterende schroeven. Ook een waterjet kan als een schroef worden beschouwd hoewel hier de overdracht van energie niet via een schroef, maar via een pomp gaat. Een speciaal type is de roerpropeller waarbij de schroef in een behuizing geplaatst is die zelf kan roteren, zodat deze alle kanten op kan stuwen.
Een schroef bestaat uit een naaf met daaraan minimaal twee bladen, symmetrisch onder een hoek gemonteerd. De bladen zijn zo geplaatst dat er bij rotatie een drukverschil ontstaat tussen beide zijden van de schroef. De bladen zijn bijna altijd hydrodynamisch gevormd. Het maximaal aantal bladen is zeven. De bladen kunnen al dan niet verstelbaar zijn. In het eerste geval spreekt men van een verstelbare schroef, in alle andere gevallen van een vaste schroef. Bij een verstelbare schroef is de stand van de bladen ten opzichte van de naaf – de spoed – te veranderen. Hierdoor kan men bij een vast toerental van de as de snelheid van het schip variëren of zelfs achteruit slaan, waardoor geen keerkoppeling meer nodig is. Bij een vaste schroef wordt de snelheid van het schip geregeld door variatie van het toerental van de as.
Geschiedenis thumb|Helikopter van Leonardo da Vinci Het concept achter de schroef is al lang bekend. Zo is wrikken hetzelfde principe. Al in 945 v.Chr. gebruikten de Egyptenaren een schroefachtig apparaat voor irrigatie.
Aan Archimedes (287-212 v.C.) wordt de uitvinding van de tonmolen toegeschreven – daarom ook wel schroef van Archimedes genoemd – die gebruikt werd op schepen als lenspomp. Leonardo da Vinci (1452-1519) tekende al schroefpompen, maar zijn ontwerp voor een helikopter lijkt meer op een scheepsschroef dan zijn pompontwerpen. Ondanks dat de kennis aanwezig was, vond de schroef pas tijdens de opkomst van stoomkracht toepassing, hoewel daar aanvankelijk gebruik werd gemaakt van schoepenraderen, die beter pasten bij de langzaamlopende vroege stoommachines. Wel hadden Toogood en Hays al in 1661 de schroef van Archimedes gepatenteerd als scheepsschroef. James Watt stelde dit ontwerp een eeuw later voor als scheepsvoortstuwing, hoewel hij het niet gebruikte in combinatie met zijn stoommachines. In 1680 stelde Robert Hooke vast dat de wieken van een windmolen te gebruiken zijn als voortstuwer.
Al in 1746 had de Fransman Borginer met de hand een bootje voortbewogen met behulp van een soort molenwiek. In 1768 stelde Alexis-Jean-Pierre Paucton een horizontale rotor voor in zijn Théorie de la vis d'Archimède. John Fitch experimenteerde met een schroef op zijn raderstoomboot. De beide onderzeeboten Turtle uit 1775 van David Bushnell en de Nautilus uit 1800 van Robert Fulton maakten gebruik van schroeven, ook omdat een scheprad onder water niet uitvoerbaar is. In 1802 bouwde John Stevens een schip met schroefvoortstuwing, maar er was maar weinig belangstelling voor zijn ontwerp. In 1815 ontwierp Richard Trevithick een schroef bestaande uit een cilinder met daarop schuin geplaatste bladen.
Geïnspireerd door de schroef van Archimedes werden diverse schroeftypes geprobeerd. Aanvankelijk zoals deze een spiraalvormige schroef in een buis. Bij sommige versies werd de buis weggelaten. Josef Ressel ontwierp en patenteerde zo’n schroef in 1827. Francis Petit Smith testte een schroef gelijk aan die van Ressel in 1834 op zijn schip Archimedes. Tijdens de proefvaart brak de lange schroef af en tot ieders verrassing nam de snelheid van het schip toe in plaats van af. De originele schroef van de Archimedes was midscheeps geplaatst en was meer een vijzel dan een schroef met bladen zoals we die tegenwoordig kennen. Er werd verwacht dat de Archimedes een snelheid van 4 tot 5 knopen zou halen, maar het schip bleek 9,5 knopen te lopen. Frédéric Sauvage en John Ericsson patenteerden rond dezelfde tijd een soortgelijk ontwerp.
thumb|De Etzel, in 1934 uitgerust met de eerste verstelbare schroef door Escher Wyss Desondanks was er nogal wat scepsis. In 1848 hield de Britse admiraliteit een sleepwedstrijd tussen de Rattler – uitgerust met een schroef – en de Alecto, een raderschip. De Rattler won, de Alecto voortslepend met een snelheid van 2,8 knopen, maar het duurde nog tot de 20e eeuw voordat het raderschip volledig vervangen was. Dit door de grotere efficiëntie, compactheid, minder complexe overbrenging en grotere robuustheid.
In 1865 ontwikkelde W.J.M. Rankine de impulstheorie die door Alfred George Greenhill in 1888 en door R.E. Froude in 1889 verder uitgewerkt werd. William Froude kwam in 1878 met de bladelementtheorie, verfijnd door David W. Taylor in 1893 en Stefan Drzewiecki. Hierbij werd een vleugelprofiel opgedeeld in kleine delen waarna de hierop werkende krachten uitgerekend kunnen worden. Tegenwoordig wordt steeds meer gebruikgemaakt van numerieke stromingsleer (computational fluid dynamics, CFD), dat steeds betrouwbaarder wordt, hoewel het nog steeds validatie door modelproeven nodig heeft.
De eerste verstelbare schroef werd in 1934 door Escher Wyss geplaatst op het passagiersschip Etzel dat nog steeds vaart met deze schroef.
Er zijn daarna vele nieuwe soorten schroeven ontwikkeld om te voldoen aan specifieke eisen, zoals hoge snelheid, grote manoeuvreerbaarheid, stuwkracht en rendement.
Geometrie +Benamingen228px1) uittredende kant 2) stuw- of drukzijde 3) bladwortel 4) schroefnaaf 5) naafdop6) intredende kant 7) zuigzijde 8) schroefas 9) schroefaslager 10) schroefaskoker De geometrie van een schroef wordt bepaald door verschillende zaken: aantal schroefbladen; draairichting; diameter; spoed; oppervlak; profielvorm; bladvorm: helling (rake); welving (skew).
Draairichting Een schroef kan links- of rechtsdraaiend zijn, waarbij men de schroef vanaf de achterzijde bekijkt vanaf de stuw- of drukzijde, richting de schroefas. Dit heeft invloed op de manoeuvreereigenschappen van een schip. Doordat het schroefwater (vooral bij achteruitslaan) de scheepsromp zijdelings treft zal het achterschip zijdelings weggedrukt worden. Men noemt dit het schroefeffect of het wieleffect. Bij een in het achterschip geplaatste linksdraaiende schroef zal dit resulteren in het effect dat het achterschip zich bij het achteruitslaan (de schroef draait dan rechtsom) naar rechts wil verplaatsen. Vooruit varend is het schroefeffect vrijwel niet merkbaar, omdat het schroefwater weinig van de romp treft en het geringe effect meteen door het roer gecorrigeerd wordt.
Een schipper maakt gebruik van het schroefeffect bij het afmeren langs een kade of sluismuur. Bij een schip, uitgerust met een linksdraaiende schroef, draait bij het achteruitslaan door de op dat moment) rechtsomdraaiende schroef het achterschip naar stuurboord. Bij een rechtsdraaiende schroef is het effect andersom, dus het achterschip gaat naar bakboord bij achteruitslaan. Het schip wordt met de kop naar de wal gestuurd en de voorwaartse beweging van het schip wordt afgeremd door achteruit te slaan. De kunst is om de balans te vinden zodanig, dat als het schip voor de wal eenmaal stilligt, het precies gestrekt voor de muur terecht is gekomen.
Diameter Bij een grotere diameter kan hetzelfde vermogen bij een lager toerental overgebracht worden, wat een groter rendement tot gevolg heeft. Hoe groter de schroef, hoe meer van de door de romp veroorzaakte volgstroom gebruikt wordt. Verschillende overwegingen kunnen echter leiden tot een kleinere diameter, zoals scheepsvorm, diepgangsbeperkingen, investeringskosten en het toerental van de gekozen voortstuwingsmotor. Een te grote diameter kan leiden tot cavitatie bij de schroeftip en het aanzuigen van lucht.
thumb|De spoed
Spoed De spoed Φ van een schroef is de afstand die deze afgelegd zou hebben indien deze in een vaste stof zou ronddraaien, vergelijkbaar met schroefdraad. De spoed wordt bepaald door de hoek die de bladen maken met de schroefnaaf. Dit heeft invloed op de stroomsnelheid waarmee het water de schroef verlaat. In vloeistof legt de schroef een minder grote afstand af. Het verschil wordt slip genoemd. Hoewel deze zo klein mogelijk moet zijn om een goed rendement te halen, is een minimale slip nodig omdat de invalshoek een liftkracht genereert.
Oppervlak Een kleiner bladoppervlak geeft een hoger rendement doordat dit minder weerstand oplevert. Voor schepen die veel manoeuvreren kan het echter gunstig zijn om voor een groter bladoppervlak te kiezen, aangezien dit een beter stopvermogen heeft en een groter stuwvermogen bij het achteruitslaan. Ook ontstaat bij een klein bladoppervlak meer cavitatie, doordat het drukverschil door een kleiner oppervlak wordt gegenereerd.
thumb|left|121px| 1) Troost 2) vleugelprofiel (NACA) 3) ogivaal 4) lensvormig 5) supercaviterend
+Profielgeometrie232px1) nul-liftlijn 2) intredende kant 3) neuscirkel 4) maximale welving 5) profieldikte 6) zuigzijde7) uittredende kant 8) skeletlijn 9) stuw- of drukzijde c) koorde α) invalshoek
Profielvorm Het profiel van een schroefblad heeft vaak de vorm van een vleugelprofiel. Waar de intredende kant hier een ronding heeft, is de uittredende kant over het algemeen scherp. De lijn tussen deze twee kanten is de koorde. Naar de vleugelprofielen is veel onderzoek gedaan. Bekend daarbij zijn de NACA-profielen van de National Advisory Committee for Aeronautics. Profielen met een vleugelvorm zijn zeer effectief en hebben een hoge lift-weerstandverhouding. Daarmee zijn de profielen echter ook gevoeliger voor cavitatie.
Ogivale profielen worden gebruikt bij schroeven die meer cavitatie te verduren hebben. Lensvormige profielen worden meestal gebruikt bij schroeven die in beide richtingen evenveel stuwkracht moeten leveren. Supercaviterende profielen hebben een speciale vorm die ervoor zorgt dat de cavitatie die ontstaat bij hoge snelheid zo ver achter het blad implodeert dat er geen schade optreedt.
In een blad kunnen profielen gecombineerd worden. Zo hebben de schroeven van de Wageningen B-serie bij de tip een ogivaal profiel, terwijl de rest van het blad een vleugelprofiel heeft.
Bladvorm +Bladgeometrie 114pxBlad zonder rakeen skew 114pxBlad met skew 114pxBlad met rake 114pxBlad met rake en skew Traditionele schroeven hebben een symmetrische bladvorm vanuit het vooraanzicht. Om drukgolven – en daarmee trillingen en geluid te verminderen – wordt wel een skew gegeven aan de bladen. Het blad krijgt daarbij een welving in de draairichting. Hierdoor krijgt het blad een positieve helling of rake, dus richting de stuwzijde. Soms wordt dit gecompenseerd door de schroef een negatieve rake te geven, de zogeheten warped of gebogen schroef. Schroeven die voor hoge snelheid worden ontworpen, krijgen vaak een positieve rake. Hierdoor kan een hogere snelheid bereikt worden.
thumb|left|Variabele spoedhoek afhankelijk van de diameter, bij constante spoed P