Heavy Metal

Ein Schiff der Sonderklasse

Metallbau
25.04.2022

Von: Redaktion Metall
Die Konstruktion eines Tauchglockenschiffes ist für Material und Konstrukteure eine ganz spezielle Herausforderung.
Die neue Taucherglockenanlage hat ein Gesamtgewicht von circa 160 Tonnen und eine Seitentür zum Beladen.

Der Rhein ist die bedeutendste Binnenwasserstraße Europas. Abgerissene Anker, verloren gegangene Ladung oder Wracks in der Fahrrinne gefährden den Schiffsverkehr und müssen deshalb schnellstmöglich geborgen werden. Diese Aufgabe übernimmt seit fast 60 Jahren das Taucherglockenschiff Carl Straat. Sein deutlich leistungsfähigerer Nachfolger wird von der niederländischen Werften-Gruppe Damen Shipyards gebaut. Konstruktion und Bau der Taucherglockenanlage übernahm die Haux-Life-Support GmbH. Mit der Anfertigung der Ballastgewichte beauftragte Haux die Jebens GmbH – einen Spezialisten für große, schwere Brennteile mit Sitz in Korntal-Münchingen. Die Bergung tonnenschwerer Hindernisse im Rhein und seinen Nebenflüssen in bis zu zehn Meter Wassertiefe ist angesichts der starken Strömung durch Taucher nicht zu leisten. Seit 1963 gehört dies deshalb zu den Aufgaben eines europaweit einzigartigen Spezialschiffes, der Carl Straat. Arbeiten am Flussbett, Inspektionen von Schleusenbauwerken sowie Tonnenverankerungen zur Markierung der Fahrrinne für die Binnenschiffer kennzeichnen überdies das Einsatzspektrum des Taucherglockenschiffs. Ende 2018 gab die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) den Bau eines Nachfolgeschiffs in Auftrag, das mit 69 Meter Länge die Carl Straat um 17 Meter übertrifft. Herzstück des Schiffs ist die große Taucherglockenanlage mit Druckkammer und Schleusenrohr in der Mitte des Schiffs.

Hightech für Arbeit unter Überdruck

Das 15 Meter lange Tauchrohr verbindet die neue Schleusenkammer über eine lange Treppe mit dem Caisson, jenem Druckraum, wo die Unterwasserarbeiten am Flussbett stattfinden.
Das 15 Meter lange Tauchrohr verbindet die neue Schleusenkammer über eine lange Treppe mit dem Caisson, jenem Druckraum, wo die Unterwasserarbeiten am Flussbett stattfinden.

Die Taucherglockenanlage für das Nachfolgeschiff der Carl Straat ist eine Sonderkonstruktion, die unter Berücksichtigung der spezifischen Strömungskräfte im Rhein ausgelegt wurde. Die Taucherglockenanlage hat ein Gesamtgewicht von ca. 160 Tonnen und eine Seitentür zum Beladen. Ihre Konstruktion besteht aus vier Elementen: Die in einem Kipprahmen drehbar gelagerte Schleusenkammer stellt den für die Arbeitstauchtiefe notwendigen Arbeitsdruck her. Sie ist zugleich als Tauchdruck-Behandlungskammer ausgelegt, um bei einem eventuellen Druckluft-Unfall das erforderliche Rettungsmittel sofort an Bord zu haben. Das 15 Meter lange Tauchrohr verbindet die Schleusenkammer über eine lange Treppe mit dem Caisson, jenem Druckraum, wo die Unterwasserarbeiten am Flussbett stattfinden. Große Kompressoren leiten Luft in die Kammer und das Tauchrohr, um den für die jeweilige Arbeitstiefe notwendigen Überdruck aufzubauen. Dieser auch Diving Bell genannte Caisson – vier Meter lang, sechs Meter breit und 2,7 Meter hoch – ist für sechs Personen zugelassen. Durch eine Zugstange oberhalb des Tauchrohrs entsteht ein Kräfteparallelogramm, das das gesamte System in Position hält. So ist gewährleistet, dass die an einen umgestülpten Karton erinnernde Taucherglocke immer waagerecht zum Schiffsgrund bleibt. Die Arbeiter stehen auf einem Steg am unteren Rand der Glocke und suchen mit langen Stangen im Flussbett nach Hindernissen. Für deren Bergung wird die Taucherglocke auf dem Flussgrund aufgesetzt und der Druck nochmals erhöht, damit das restliche Wasser herausgedrückt wird. Danach können die Männer die Rheinsohle betreten und trockenen Fußes mit dem notwendigen Gerät bearbeiten. Dazu dienen auch drei an der Kammerdecke befestigte Krananlagen sowie mehrere Anschlagpunkte mit einer Tragkraft von bis zu 15 Tonnen. Für Arbeitseinsätze in bis zu zehn Meter Tiefe unter dem Wasserspiegel wird die Taucherglocke zwischen den Schenkeln am Katamaran ähnlichen Heck mit einem Seilwindensystem herabgelassen und wieder empor gehievt. Der Hubbalken über dem Caisson ist umklappbar, sodass das neue Schiff künftig auch Brücken passieren und in Seitenarme des Rheins einfahren kann. Neben modernen Kommunikations- und Überwachungssystemen entwickelte und integrierte Haux auch eine Brandbekämpfungsanlage mit Sprühnebel-Löschanlage im oberen und Sprinklern im unteren Bereich. Um den Auftrieb der Anlage sicher zu überwinden, waren jedoch auch 55 Tonnen Ballastgewicht erforderlich

Gewichtige Herausforderung

Seit fast 60 Jahren birgt das Taucherglockenschiff Carl Straat verloren gegangene Ladung oder Wracks im Rhein.

Der Auftrag an Jebens, Spezialist für schwere Brennteile, mechanische Bearbeitung und geschweißte Konstruktionen mit Stückgewichten von bis zu 160 Tonnen, umfasste 33 Teile mit sieben verschiedenen Ballastgewichten in unterschiedlichen Formaten. Der Brennschneidexperte erhielt von Haux eine Schemazeichnung mit Vorgaben zum Design der Ballastelemente. Auf einen Blick erkannte er weitreichendes Optimierungspotenzial, das neben Werkstoffgüte und Materialdicken auch konstruktive Änderungen betraf. Statt der Kundenvorgabe von dünnen Blechen aus Baustahl nach 10025 empfahl Jebens 250 Millimeter dicke Bleche in Brammenqualität einzusetzen. Das ersparte zusätzliche Walzungen, um auf die gewünschte Dicke zu kommen. Zudem war die geringere Anarbeitung des Derivats für den Einsatz als Ballastgewicht völlig ausreichend. Damit der Schiffskran die Gewichte selber von Bord heben kann, durfte kein Gewicht schwerer als 2,5 Tonnen sein – eine Anforderung die Jebens mit ausgeklügelter Dickenstückelung der Bleche beantwortete: So wurden von dem Brennschneidspezialisten 20 Ballastelemente aus 250 Millimeter dickem Blech in der geforderten Präzision mit Toleranzen im Millimeterbereich geschnitten und gefast. Deren Längen reichten von 720 bis 2.870 Millimeter bei 370 bis 650 Millimeter Breite. Weitere 13 Bleche, jeweils 1.400 Millimeter lang, 1.200 Millimeter breit und 180 Millimeter dick, komplettierten das Ballastgewicht. Da Haux erstmals derartige Gewichte bei einem Tauchsystem einsetzte, wurde die konkrete Ausführung der Elemente im engen Schulterschluss mit Jebens überarbeitet. Das ursprüngliche Design der Gewichte sah anschraubbare Befestigungen mit Schäkeln für die Seilschlaufen vor. Dafür hätte jedoch die Kontur von jedem der 33 Bauteile bis zu vier Mal entsprechend angeschnitten und mechanisch bearbeitet werden müssen. Das hätte enorm hohe Fertigungskosten verursacht. Jebens schlug deshalb alternativ die im Kranbau gängige Variante für Seilpoller vor: Pilzförmige Elemente, die an taschenförmig ausgeschnittene Konturen der Gewichte angeschweißt werden und eine zusätzliche mechanische Bearbeitung erübrigen. Durch die Einbettung der Pilze in Taschenausschnitte ist ein sicherer Stand der Elemente gewährleistet. Die pilzförmigen Seilpoller fertigte der Maschinenbauer im eigenen Werk in Cuxhaven aus hochwertigem Edelstahl, um Korrosion im rauen Arbeitseinsatz vorzubeugen. (uw)

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