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High-Tech-Antriebe für Seenotrettung und Küstenschutz 

29.05.2015 | Text: Silke Rockenstein/ Lucie Maluck | Bilder: Havariekommando, MTU

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Bei der Bekämpfung des Brandes und der Explosionsgefahr des am Montag, 25. Mai vor Helgoland havarierten Düngemittel-Frachters „Purple Beach“ sind der Notfall-Hochseeschlepper Nordic und das Mehrzweckschiff Neuwerk im Einsatz. Sie sprühen Wasser auf den Frachter in der Deutschen Bucht, um die Explosionsgefahr einzudämmen. Die Schiffe sind mit einer speziellen Gasschutzausrüstung versehen, die die Besatzung schützt und die Technik an Bord funktionsfähig hält. Für die Antriebe von Seenotrettungs- und Mehrzweckschiffen hat MTU bereits in den 1990er Jahren eine Gasschutzausrüstung entwickelt und ist damit weltweit der einzige Hersteller. Die vier Seenotrettungskreuzer der 23,1-Meter-Klasse der Deutschen Gesellschaft zur Rettung Schiffbrüchiger (DGzRS) können im Gasschutzbetrieb fahren, ebenso der Nordsee-Notschlepper Nordic und die vier bundeseigenen Mehrzweckschiffe Mellum, Neuwerk, Scharhörn und Arkona.

The North Sea rescue tug Nordic is the only tug in the world with an atmosphere-independent breathing-air supply system. Also the engines are gas tight.?
Der Nordsee-Notschlepper Nordic ist der einzige Schlepper der Welt, der unabhängig von der Außenluft mit Atemluft versorgt werden kann. Seine Motoren sind ebenfalls gasgeschützt.

Extreme Wetterbedingungen fordern die Besatzung an Bord, aber ebenso ihre Schiffe. Seenotrettungskreuzer müssen von der Brücke bis zum Maschinenraum auf große Krängung ausgerichtet sein. MTU hat eine Spezialausrüstung für die Motoren entwickelt. Die deutschen Seenotretter der DGzRS vertrauen darauf, die niederländische Seenotrettungsgesellschaft KNRM testet gerade ein Schiff, dessen MTU-Motoren selbst im Extremfall eines Durchkenterns, also einer 360°- Drehung über Kopf, um die Schiffslängsachse weiterlaufen. Auch die britische RNLI rüstet derzeit ihre 44 Seenotrettungskreuzer der Severn-Class nach und nach mit neuen MTU-Motoren mitsamt dem sogenannten Krängungs-Kit aus.  

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Gas-geschützte Antriebe für Seenotrettung und Gewässerschutz
Strömen tatsächlich einmal giftige oder zündfähige Gase aus einem havarierten Schiff aus – sei es auf der Elbe vor Hamburg oder auf hoher See – ist dies für Schiffe mit Gasschutzausrüstung kein Hindernis. Dann schließt die Besatzung alle Türen und Luken, die in den Außenbereich des Schiffs führen, so dass aus dem Aufbau eine luftdichte Zitadelle entsteht. Damit die Besatzung dennoch mit Sauerstoff versorgt wird, strömt dann saubere Atemluft aus Flaschen in den Innenraum. Diese Luft erzeugt zugleich einen Überdruck von zwei bis vier Millibar, so dass kein Gas mehr von außen in die Zitadelle eindringen kann. Doch auch die Antriebsmotoren und die Motoren für die Bordstromversorgung benötigen für diesen Fall eine spezielle Ausrüstung.

Wenn sich zu viel brennbares Gas in der vom Motor angesaugten Luft befindet und der Motor nur noch Gas und keinen Dieselkraftstoff mehr verbrennt, ist er nicht mehr regelbar. Daher haben MTU-Entwickler eine Mindesteinspritzmenge Diesel festgelegt, die in den Brennraum eingespritzt wird. Sie variiert je nach Leistung des Motors: Liegt die Leistung beispielsweise unter 1.800 Kilowatt, dürfen bis zu 70 Prozent der Energie im Brennraum Gase sein. Wenn die Gaskonzentration weiter steigt und somit der zulässige Fremdenergieeintrag überschritten wird, schließen spezielle Schnellschlussklappen die Gas- und Luftzufuhr – und der Motor stoppt, bevor gefährliche Betriebszustände eintreten.

Schema: Dieselmotor für Gasschutzbetrieb?
Schema: Dieselmotor für Gasschutzbetrieb

Eine weitere Besonderheit: Damit sich das Gas-Luft-Gemisch im Motor nicht selbst entzündet, darf die Temperatur der verdichteten Luft im Motor nicht über 135 Grad Celsius liegen. Dafür wird die Leistung gedrosselt. Während des Gasschutzbetriebs wird die Temperatur ständig überwacht. Steigt sie über 135 Grad, muss der Kapitän die Motorleistung senken. Auch die Abgase, die das Schiff im Normalfall mit einer Temperatur von 300 bis 400 Grad Celsius verlassen, dürfen nicht heißer als 135 Grad sein, um in der gashaltigen Atmosphäre außerhalb des Schiffes keine Explosionen auszulösen. Ein mit Seewasser betriebener Sprühkranz im Abgasschacht kühlt daher die Abgase. Flammsperren im Ansaugtrakt des Motors verhindern zudem, dass bei Rückzündungen Flammen in den Ansaugtrakt gelangen und so Explosionen im Motor auslösen. Der Gasschutzbetrieb wird vom Automationssystem überwacht. Hier steht zu Beginn der so genannte GSB-Check. Wenn alle Vorkehrungen getroffen sind, (Luken gasdicht, Lüftungen funktionsfähig) kann der Kapitän in den Gasschutzbetrieb schalten. Dann wird die Leistung der Motoren heruntergefahren, damit die Ladelufttemperatur nicht zu hoch wird. Das Überwachungssystem aktiviert außerdem die spezielle Gasschutzbetriebsanpassung, um einen sicheren Motorbetrieb unter solchen Bedingungen zu gewährleisten.

Marine Pollution Control Vessel Neuwerk, powered by three gas-tight 16V 595 MTU engines.?
Schadstoffunfall-Bekämpfungsschiff Neuwerk, angetrieben von drei gasgeschützten 16V 595-MTU-Motoren

Mit dem Aufkommen von LNG-Tankern in der Deutschen Bucht, entwickelte sich der Bedarf nach einer Gasschutzausrüstung für die Motoren der Seenotrettungs- und Gewässerschutzschiffe. MTU begann Anfang der 90er Jahre mit der Entwicklung und aufwändigen Gasschutzversuchen. Die Marine-Motoren der MTU-Baureihen 8000, 4000, 595 und 396 sind vom Germanischen Lloyd für den Gasschutzbetrieb zertifiziert. Ausgestattet sind damit die vier 23,1-Meter-Seenotrettungskreuzer der DGzRS sowie die Küstenschutzschiffe Mellum, Neuwerk, Scharhörn und Arkona und der Nordsee-Notschlepper Nordic. 

Spezial-Kit für extreme Schräglagen der Motoren
Peitschende Welle, Gischt und eisige Temperaturen. Rettungsschiffe müssen meistens dann ausrücken, wenn andere Schiffe mit den extremen Bedingungen nicht mehr klarkommen und den schützenden Hafen anlaufen. Damit die Schiffe nicht selbst zum Rettungsfall werden, können sie durchkentern, das heißt, sie richten sich von selbst wieder auf. „Wir legen unsere Motoren speziell auf solch schwierige Einsatzbedingungen aus. Um sicher zu gehen, dass immer genug Öl zur Verfügung steht, um die beweglichen Motorteile mit einem Schmierfilm zu überziehen, testen wir sie außerdem auf einem speziellen Schwenkprüfstand“, erklärt Carsten Panke, MTU Hamburg. Auf diesem Prüfstand werden Motoren in Schräglagen bis zu 45 Grad gebracht und in allen möglichen Last- und Drehzahlkombinationen getestet. Die Entwickler beantworten mit diesen Tests Fragen wie nach der Höhe des Öldrucks oder dem Luftgehalt im Öl. Motoren, die in Muldenkippern oder Baggern eingesetzt werden, müssen bis zu 15 Grad Schräglage in jede Richtung überstehen. Bei Motoren für Schiffe liegt dieser Wert zum Teil noch deutlich höher. Hierfür sind sie mit einer speziellen Trockensumpfschmierung ausgestattet. Das Öl wird ständig aus der Ölwanne in einen kleineren Behälter gepumpt, aus dem es in den Motor gelangt. So wird sichergestellt, dass immer genug Öl in den Motor gelangt. Die Deutsche Gesellschaft zur Rettung Schiffbrüchiger hat sich bei der Ausstattung der neuen 28-Meter-Klasse für das neue große Schräglagen-Kit bis 90 Grad entschieden.

16V 2000 with kit for lifeboats to cope with angles of up to 90°?
16V 2000 mit Schräglagen-Kit

Noch eine Nummer härter hat es die Motoren erwischt, die die Rettungsboote der britischen Seenotrettungsgesellschaft „Royal National Lifeboat Institution“ (RNLI) antreiben. Sie müssen sich um die eigene Längsachse drehen und trotzdem weiterlaufen. Kein leichtes Unterfangen, denn durch das Durchkentern kann Motoröl über die Kurbelgehäuseentlüftung in die Zylinder gelangen, das dann unkontrolliert verbrennt. MTU-Konstrukteure haben daher die Kurbelgehäuseentlüftung und die Räume für das Motoröl so gestaltet, dass bei der 360-Grad-Drehung kein Öl in den Ansaugtrakt gelangt. Auch die niederländische Seenotrettungsgesellschaft KNRM testet gerade das 19 Meter lange Rettungsboot Nh 1816, dessen zwei 8-Zylinder-Motoren der MTU-Baureihe 2000 selbst im Extremfall eines Durchkenterns weiterlaufen.

Der Inhalt der Beiträge entspricht dem Stand zum jeweiligen Erscheinungsdatum. Sie werden nicht aktualisiert. Weitergehende Entwicklungen sind deshalb nicht berücksichtigt.

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