Glimpflich dank Dämpfer

Maschinenelemente

Stoßdämpfer – XXXL-Sicherheitsdämpfer von ACE halten Schleusentore trotz Schiffskollision intakt und schützen sie vor Kollision. In einem konkreten Vorfall konnte das Schlimmste verhindert werden.

20. September 2017

Einen dicken Knacks hat vor einigen Wochen ein zum Anfahren von Schiffen vorgesehener Balken in der Schleuse von Maasbracht bekommen. Ein Schiff hatte den Balken mit zu großer Wucht touchiert. Als Schutz in der niederländischen Schleuse verbaut, darf die Gesamtkonstruktion dennoch von sich behaupten, den Unfall gut überstanden zu haben.

Maßgeblich daran beteiligt waren Sicherheitsstoßdämpfer von ACE. Die Experten von ACE in den Niederlanden, Ralf Küppers und Han Titulaer, waren stolz und erleichtert zugleich, als sie vom Ernstfall in der Schleuse von Maasbracht erfuhren. »Erleichtert, weil weder auf dem Schiff noch an Land jemand durch die Kollision des Bugs mit dem Anstoßbalken zu Schaden gekommen ist. Stolz, weil unsere Sicherheitsdämpfer die Havarie mit dem Schleusentor verhindert haben«, so Küppers, der für den Vertrieb in den Benelux-Ländern verantwortlich ist.

Han Titulaer: »Unser Kunde Mourik Limburg BV und wir sind froh, dass unsere Sicherheitsmaßnahmen im Vorfeld so gut geplant waren und dass die gesamte Konstruktion die Havarie sehr gut überstanden hat.« Dazu ist zu bemerken, dass dieser Extremfall in den sieben Jahren seit Inbetriebnahme zuvor noch nicht eingetreten war.

Bei der Projektierung der Schleusenanlage hatten die beteiligten Partner das Anfahren des Anstoßbalkens durch Schiffe in der Schleuse mit einkalkuliert. Denn beim Navigieren eines Lastschiffes in einer Schleuse ist es prinzipiell denkbar, dass es, wie beim Einparken eines Autos in engen Parklücken, zum Kontakt, in diesem Fall zwischen Schleusentür und Schiff, kommt.

Bei beladenen und bis zu vier tausend Tonnen schweren Schiffen gibt es wohl kaum ein Schloss oder Scharnier, das die Schleusentür vor dem Bersten bewahrt. Ein unkontrolliertes und damit sehr gefährliches Befüllen oder Entleeren der gesamten Schleusenanlage mit Wasser wäre die Folge. Bei einem zu überwindenden Höhenunterschied von 12 Metern wie in Maasbracht ist das ein Schreckensszenario. So machten die Ingenieure aus der Not eine Tugend und ermöglichen kontrollierte Unfälle über einen Anstoßbalken.

In der Praxis, wie nun geschehen, heißt das, dass die Kapitäne der Frachtschiffe die Anstoßbalken als Schutzmarkierung benutzen und anfahren. So kann die Schleuse klein gewählt werden. Bei den großen Höhenunterschieden vor und hinter der Schleuse ist es bei flussabwärts geöffneten Schleusentüren, also niedrigem Wasser, zudem möglich, einfach unter den Anstoßbalken herzufahren.

Um also Schleuse wie Balken abzusichern, kommen die Stoßdämpfer von ACE zum Einsatz. Bei der Auslegung der Dämpfer war auch ein auftretender Wasserschlag zu berücksichtigen. Dieser bezeichnet eine physikalische Erscheinung, bei der durch Wasser ein starker mechanischer Stoß verursacht wird. Am Ende der Beratung und Auslegung durch ACE stand für die Sicherheitsdämpfer eine abzubauende Energie von 500.000 Newtonmeter, die ein Modell wirklich ungewöhnlichen Ausmaßes erfordert. Die Länge der speziell für die Schleuse konstruierten Dämpfer beträgt 2.649 Millimeter, ihr Außendurchmesser 200 Millimeter und ihr Eigengewicht 320 Kilogramm pro Modell.

Die Sonderkonstruktion weist eine optimierte Kennlinie, einen Festanschlag und einen Hub von 800 Millimetern auf und funktioniert nach folgendem Prinzip: Die Kolbenstange wird beim Abbremsvorgang eingeschoben und das sich vor dem Kolben befindende Hydrauliköl gleichzeitig durch alle Drosselöffnungen verdrängt. Durch die proportional zum verfahrenen Hub abnehmende Anzahl der wirksamen Drosselbohrungen verringert sich nicht nur die Einfahrgeschwindigkeit konstant, es bleiben auch der vor dem Kolben entstehende Staudruck und die Gegenkraft gleich.

Während sich der Abbremsvorgang bei Kleinstoßdämpfern von ACE so schnell vollzieht, dass Konstrukteure, die zum ersten Mal mit ihnen arbeiten, schon mal an ihrer Wirksamkeit zweifeln, benötigen die speziellen Schleusendämpfer 3,5 Sekunden, um den Hub von fast einem Meter zurückzulegen. Damit sie nach dem Anfahren wieder in die Ausgangslage zurückkehren können, arbeiten die Sicherheitsdämpfer ähnlich wie die Gasfedern von ACE mit Stickstoff. In einem Gasspeicher gesammelt, wird das von der Kolbenstange verdrängte Öl kompensiert und drückt die Kolbenstange beim Ausfahren in die Ausgangslage zurück. Für die Trennung des hydraulischen Systems vom Gasspeicher sind die schweren Sicherheitsstoßdämpfer von ACE mit einem Trennkolben-Stickstoff-Rückstellsystem ausgestattet.

Um die Schleuse so schnell wie möglich wieder in Betrieb zu nehmen, musste ein neuer Anstoßbalken her. Damit dieser ausgetauscht werden konnte, ist eine vorübergehende Demontage der Sicherheitsdämpfer von ACE nötig.

Zur Beschleunigung des Vorgangs erhielt das Projektbüro, das auch den Austausch des Balkens vornimmt, von Han Titulaer auf elektronischem Weg alle benötigten Hinweise für den Vorgang. Zum Abschluss aller Arbeiten übernimmt ACE die Inspektion der Dämpfer, wozu Han Titulaer bemerkt: »Wir sind zuversichtlich, dass die Konstruktion die nächsten sieben Jahre mindestens so gut übersteht wie die ersten.« mk

Erschienen in Ausgabe: 07/2017