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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ablegen eines Schiffs von einer
Hafenmauer mit Hilfe eines pneumatischen oder hydraulischen Hohlkörpers, wobei
das Schiff von der Hafenmauer, ohne den oder die schiffseigenen
Propeller und/oder Strahlruder einzusetzen, mit Hilfe des pneumatischen
oder hydraulischen Hohlkörpers
zwischen Schiffsrumpf und Hafenmauer weggedrückt wird, wobei der Hohlkörper, welcher
sich anfänglich
in einem Ruhezustand drucklos oder nur mit einem Haltedruck zum
Halten des Abstands zwischen Schiff und Hafenmauer befindet, Druck
beaufschlagt und der pneumatische oder hydraulische Hohlkörper in
seiner Ausdehnung vergrößert wird.
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Aus
dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren und Anordnungen
bekannt, um Schiffe seitlich an einem Kai an- oder abzulegen. Bei seitlichen
An- und Ablegemanövern werden
vor allem Kräfte
senkrecht zur Fahrtrichtung eines an- oder abzulegenden Schiffes
benötigt,
um das Schiff vom Kai weg oder an den Kai heran zu manövrieren.
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Hauptsächlich werden
zum An- und Ablegen schiffsseitige Elemente eingesetzt, nämlich der
oder die Schiffspropeller unter gleichzeitigem Einsatz der oder
des Steuerruders und unter Zuhilfenahme der sogenannten Querstrahlruder.
Beide schiffseigenen Elemente dienen der Erzeugung einer definierten Querkraft,
wobei insbesondere die Querstrahlruder eine hohe Strahlgeschwindigkeit
erzeugen. Durch die entsprechenden Kräfte wird das Schiff quer zur normalen
Fahrtrichtung längsseits
an den Kai herangeführt
bzw. von dem Kai wegbewegt.
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Für die Hafenanlagen
ist die Verwendung von Strahlrudern bzw. der Einsatz der Schiffspropeller
in Verbindung mit dem Steuerruder besonders schädlich. Der durch die Propeller
und vor allem das/die Querstrahlruder erzeugte Strahl ist längere Zeit,
insbesondere während
des länger
andauernden Ablegemanövers,
auf den Kai gerichtet, um so das Ablegen bzw. Anlegen des Schiffes
zu kontrollieren. Durch die hohe Strahlgeschwindigkeit wird der
energiereiche Wasserstrahl jedoch nicht nur gegen die Hafenmauer
gerichtet, sondern wird von der Hafenmauer insbesondere nach unten
abgeleitet. Beim Um- bzw. Ableiten des energiereichen Strahls, der aufgrund
mangelnder Dissipationseffekte noch eine hohe Intensität aufweist,
entstehen Verwirbelungen an der Sohle der Hafenmauer. Durch diese
Verwirbelungen an der Sohle der Hafenmauer wird das Material, auf
dem die Hafenmauer gegründet
ist, weggespült.
Dieses Phänomen
wird als Kolkbildung bezeichnet. Ohne entsprechende Instandhaltungsmaßnahmen
gefährdet
diese Kolkbildung die Standsicherheit der Hafenmauer, da die Hafenmauer
und insbesondere deren Gründung
durch die Verwirbelungen stark geschwächt wird. Nur durch sehr hohe kostenintensive
und aufwändige
Schutzmaßnahmen kann
die Kolkbildung überwacht
werden und entsprechende entstandende Schädigungen der Hafenmauergründung wieder
hergestellt werden.
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Im
Stand der Technik sind unterschiedliche Alternativen zum Anlegen
von Schiffen bekannt, um unter anderem diesem Phänomen entgegen zu wirken.
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Weiter
sind im Stand der Technik aufblasbare bzw. luftgefüllte Fender
bekannt, die zum Schutz des Schiffes beim Anlegen an einer Hafenmauer
dienen. Diese Fender absorbieren einen Teil der auftretenden Kräfte, die
beim Auftreffen des Schiffsrumpfes auf die Hafenmauer entstehen.
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Hierzu
ist aus der Druckschrift
JP
10 001 928 A ein pneumatischer Fender zum Dämpfen des
Aufpralls beim Anlegen des Schiffes an die Hafenmauer bekannt. Der
Fender arbeitet hierbei mit Ventilen, die ein sehr fein steuerbares
Reaktionsverhalten des Fenders ermöglichen.
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Eine
weitere Entwicklung offenbart die Druckschrift
JP 62 194 313 A . Es wird
ein Fender beschrieben, der den hohen Impuls beim Anlegen eines Schiffes absorbiert,
um so Beschädigungen
an der Hafenmauer als auch am Schiff zu vermeiden. Insbesondere
kann durch ein Berechnungsverfahren die Anlegezeit stark verkürzt werden.
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Zur
weiteren Optimierung wird in der Druckschrift
JP 60 223 513 A eine Anordnung
von mehreren pneumatischen Fender offenbart, die allesamt an einer
Hafenmauer angeordnet sind. Hierbei wird über eine entsprechende Sensoransteuerung
ein gleichmäßiges Dämpfungsverhalten
einer Vielzahl von pneumatischen Fendern erzielt. Die Fender werden hierbei
einzeln oder auch in Gruppen von einem zentralen Druckerzeugungsmittel,
wie beispielsweise einem Kompressor, angesteuert.
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Die
Druckschrift
DE 25
08 744 B2 offenbart eine Vorrichtung zum Zentrieren eines
Schiffsrumpfes in einem Dock mit Hilfe von verschwenkbaren Stützarmen.
Die Schwenkarme sind an den Dockwänden befestigt und mit Hilfe
einer Hydraulik bewegbar. Insbesondere sind die Schwenkarme in Form
eines Armparallelogramms gebildet. Am Ende des Schwenkarms befindet
sich ein Rollenfender, der gegen den Schiffsrumpf drückt.
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Die
Druckschrift
DE 22
02 451 C2 offenbart eine Fenderanordnung mit einem pneumatischen Reifen
auf einem Rad, das an einer hydraulisch betätigbaren Kolben-Zylinder-Einheit
angeordnet ist. Diese Fenderanordnung dient der Vermeidung von Schäden an der
Hafenmauer während
des Anlegens eines Schiffes und gleichzeitig der Vermeidung eines Rückpralls
des Schiffes beim Auftreffen auf die Fenderanordnung.
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Aus
der Druckschrift
DE
195 48 836 A1 ist eine Fendervorrichtung zur Abstandshaltung
eines Schiffs zu einer Hafenmauer bekannt. Hierbei ist am bzw. im
Schiffsrumpf ein druckbeaufschlagbares expandierbares Distanzelement
angeordnet. Das Distanzelement ist beispielsweise als ziehharmonikaförmiges Luftkissen
ausgebildet. Die Ausdehnung bzw. das Zusammenziehen erfolgt mit Hilfe
von Druckluft, nämlich
durch Druckbeaufschlagung bzw. Absaugung aus dem Luftkissen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aufzuzeigen,
das es ermöglicht,
ein Schiff insbesondere abzulegen, ohne die schiffseigenen Propulsionsorgane,
wie Propeller in Verbindung mit dem Ruder, sowie entsprechende Querstrahlruder,
einzusetzen.
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Gelöst wird
diese Aufgabe mit einem Verfahren nach Anspruch 1.
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Verfahrensgemäß wird ein
Schiff von einer Hafenmauer, ohne den oder die schiffseigenen Propeller
und/oder Strahlruder einzusetzen, mit Hilfe eines pneumatischen
oder hydraulischen Hohlkörpers zwischen
Schiffsrumpf und Hafenmauer weggedrückt, wobei der Hohlkörper, welcher
sich anfänglich in
einem Ruhezustand drucklos oder nur mit einem Haltedruck zum Halten
des Abstands zwischen Schiff und Hafenmauer befindet, Druck beaufschlagt
und der pneumatische oder hydraulische Hohlkörper in seiner Ausdehnung vergrößert wird,
womit das Schiff durch die auftretenden Kräfte von der Hafenmauer weggedrückt wird.
Hierdurch wird der Einsatz von schiffseigenen Strahlrudern und/oder
Propellern völlig überflüssig und
es kommt zu keinerlei Kolkbildung, so dass dieses Verfahren die
Hafenmauer und insbesondere deren Gründung nachhaltig schont. Es
sind keine Instandhaltungsarbeiten auf Grund von Kolkbildungen mehr
nötig,
so dass hier ein hohes Kosteneinsparungspotential gegeben ist. Weiter
werden noch Betriebsstoffe des abzulegenden Schiffes eingespart.
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Durch
das Druckbeaufschlagen des Hohlkörpers
wird das Schiff weggedrückt.
Im Ausgangszustand, dem Ruhezustand, ist der Hohlkörper entleert und
passt in den Spalt zwischen Hafenmauer und Schiff, der durch etwaige
Fender realisiert ist. Gleichwohl besteht auch die Möglichkeit,
diese Hohlkörper in
einem Grundzustand als fenderähnliche
Abstandshalter und Distanzelemente auszubilden, so dass diese in
deren Grundzustand bereits ein gewisses Volumen aufweisen.
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Bei
Bedarf wird das entsprechende System aktiviert und die Hohlkörper mit
Druckluft beaufschlagt, bis der etwaig vorhandene Spalt durch den Hohlkörper ausgefüllt ist.
Die weitere Befüllung
erfolgt nunmehr unter einem Überdruck,
der sodann über
die Aussenseite des Hohlkörpers
auf die Bordwand des Schiffes wirkt. Diese durch den druckbeaufschlagten
Hohlkörper
auf das Schiff ausgeübte Kraft
ist proportional zum Überdruck
und der Kontaktfläche
mit der Schiffsbordwand. Besonders vorteilhaft ist es in diesem
Zusammenhang, die Kontaktfläche möglichst
groß auszugestalten,
da so nur ein verhältnismäßig geringer Überdruck
notwendig ist, um das Schiff von der Hafenmauer wegzudrücken.
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Durch
die ausgeübte
Kraft gerät
das Schiff zunehmend in eine von der Hafenmauer weggerichtete Bewegung
und wird hierbei solange weiter beschleunigt, bis der Hohlkörper seine
größtmögliche Ausdehnung
erreicht hat. Hierbei ist insbesondere die hohe Energieübertragung
in den Vordergrund zu stellen, da trotz eines langsamen Ablegemanövers dem
Schiff selbst eine große
Energiemenge zugeführt
wird, so dass sich das Schiff am Ende des Ablegevorgangs von alleine
noch weiter in die entsprechende Richtung weiterbewegt.
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Sobald
ein ausreichender Abstand von der Hafenmauer erreicht ist, kann
sich das Schiff sodann aus eigener Kraft fortbewegen, ohne dabei
irgendwelche Schäden
an den Hafenanlagen zu verursachen, da nunmehr keine Querbewegungen
durch Strahlruder oder Propeller in Kombination mit einem seitlich
gestellten Ruder notwendig sind bzw. der Abstand von der Kaimauer
zur Vermeidung von Schäden
ausreicht.
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Dadurch,
dass eine Vielzahl von pneumatischen oder hydraulischen Hohlkörpern expandiert werden,
ist einerseits eine bessere Kraftverteilung an der Schiffswand gegeben
und anderseits die Auflagefläche
des Hohlkörpers
auf der Schiffswand vergrößert, so
dass der Ablegeprozess zeitlich gestrafft wird. Ausserdem sind bevorzugt
mindestens zwei Einheiten erforderlich, um eine zur Kaimauer normale
Ablegebewegung zu realisieren und gleichzeitig eine Drehung des
Schiffes um die Hochachse zu vermeiden oder zu steuern.
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Wenn
das Aufblasen aus einer Druckbeaufschlagungsvorrichtung erfolgt,
kann ein entsprechender Überdruck
in dem Hohlkörper
generiert werden, um das Schiff von der Hafenmauer fortzubewegen. Die
Druckbeaufschlagungsvorrichtung kann entweder ein Kompressor oder
ein Druckspeicher sein, der vor dem Aufblasen der Hohlkammer von
einem Kompressor befüllt
wird. Alternativ kann auch die Verwendung von anderen fluiden Medien
unter Verwendung von Pumpen oder dgl. sinnvoll sein, um die Hohlkörper mit
Druck zu beaufschlagen.
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Um
eine entsprechende Konzentration des Drucks zu erzielen, bewirkt
das Aufblasen des pneumatischen oder hydraulischen Hohlkörpers nur
eine Ausdehnung des pneumatischen oder hydraulischen Hohlkörpers senkrecht
zur Hafenmauer. Hierdurch wird maximaler Schubimpuls auf das Schiff übertragen.
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Dadurch,
dass zum Einholen des pneumatischen oder hydraulischen Hohlkörpers aus
dem ausgefahrenen Zustand die eingeblasene Luft abgesaugt wird,
kann der Hohlkörper
schnell wieder in die Ausgangsposition, nämlich seine Ruheposition rücküberführt werden.
Dies geschieht besonders vorteilhaft bei Nutzung eines rückwärtslaufenden
Kompressors, der die Druckluft dem Hohlkörper entzieht.
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Anordnungsgemäß besteht
die Schiffsablegevorrichtung zum Ablegen eines Schiffes von einer Hafenmauer
aus einem pneumatischen oder hydraulischen Hohlkörper, der zwischen der Hafenmauer und
dem abzulegenden Schiff angeordnet ist, einer Druckbeaufschlagungsvorrichtung
und einer Ansteuerung. Die Gestalt des Hohlkörpers kann hierbei in einer
beliebigen, rotationssymmetrischen Form, besonders vorteilhaft in
Zylinder-, Tonnen und/oder Kugelform ausgeführt sein. Entscheidend hierbei
ist in erster Linie die Druckfestigkeit des Hohlkörpers.
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Dadurch,
dass der pneumatische oder hydraulische Hohlkörper aus Gummi, bevorzugt mit
einer Faserverstärkung
versehen, besteht, erhält
der Hohlkörper
eine gewisse Widerstandsfähigkeit
und insbesondere die gewünschte
Druckfestigkeit. Hierzu bieten sich im Weiteren auch entsprechende
metallische Verstärkungen
oder aber auch Verstärkungsfasern
in linearer oder in Gewebeform an, die in den Hohlkörper eingearbeitet
sind und so zu dessen Festigkeit beitragen. Zum Anderen dienen entsprechende
Verstärkungen
dem Verhindern des Abknickens des Hohlkörpers entlang der Ausdehnungsrichtung. Hierzu
bieten sich unter anderem Spiralen oder Ringe an, um eine gewünschte Versteifung
zu erhalten.
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Wenn
der pneumatische oder hydraulische Hohlkörper an der senkrechten Fläche der
Hafenmauer angeordnet ist, befinden sich an der Oberseite der Hafenarbeitsfläche keine
störenden
Hindernisse, die das Personal oder etwaige Fahrzeuge beeinträchtigen
könnten.
Somit hat die Gesamtanordnung keinen störenden Einfluss auf die Aktivitäten an der Hafenmauer.
Es entstehen weiter keine besonderen Anforderungen an die Befestigung,
da die Befestigung nur das Eigengewicht der Anordnung tragen muss.
Die Wirkkräfte
der Anordnung wirken als Normalkräfte auf die Hafenmauer, die
in dieser Richtung bereits ausreichend Gegendruck liefert.
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Wenn
eine Vielzahl von pneumatischen oder hydraulischen Hohlkörpern entlang
der Hafenmauer an der senkrechten Fläche der Hafenmauer angeordnet
ist, können
unterschiedlich lange Schiffe an den unterschiedlichen Abschnitten
einer Hafenmauer anlegen bzw. später
abgelegt und von der Hafenmauer wegbewegt werden, wobei immer die
richtige Anzahl von Hohlkörpern
aktiviert werden kann, nämlich
die, die seitlich des wegzubewegenden Schiffes anliegen.
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Um
eine entsprechende Kontrolle über
die Arbeit der Hohlkörper
zu haben, sind die pneumatischen oder hydraulischen Hohlkörper oberhalb
der Wasserlinie angeordnet, da auch dieser Bereich eines Schiffrumpfes
annähernd
senkrecht zur Ausbringungsrichtung des Hohlkörpers ausgebildet ist.
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Dadurch,
dass die Druckbeaufschlagungsvorrichtung an jedem pneumatischen
oder hydraulischen Hohlkörper,
an einer Gruppe von pneumatischen oder hydraulischen Hohlkörpern, zentral
an der Hafenmauer und/oder zentral im Hafen angeordnet ist, lassen
sich die Hohlkörper
variabel mit Druck beaufschlagen. Je nach Ausgestaltung der Hafenanlagen
kann eine dezentrale Anordnung der Druckbeaufschlagungsvorrichtung
sinnvoll sein, da lediglich nur eine Stromversorgung am Anbringungsort
vorhanden sein muss. Weiter können
auch Fahrzeuge von einem zentralen Punkt aus mit Druckluft oder
dgl. beaufschlagt werden und dann an den entsprechenden Stellen
in die Druckspeicher einbringen.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, wenn die pneumatischen oder hydraulischen Hohlkörper und/oder
die Druckbeaufschlagungsvorrichtung(en) mittels schaltbarer Wirkverbindungen
einzeln, in Gruppen und/oder abschnittsweise fernsteuerbar sind.
Hierdurch besteht für
den Lotsen an Bord eines abzulegenden Schiffes die Möglichkeit,
in Eigenverantwortung das Schiff von der Hafenmauer wegzumanövrieren,
um so die volle Kontrolle über
den Ablegevorgang zu behalten.
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen detailliert beschrieben.
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Darin
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Schiffs an einer Hafenmauer und der
Schiffsablegevorrichtung in Frontansicht;
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2 eine
schematische Darstellung der Schiffsablegevorrichtung in einer Draufsicht;
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3 eine
schematische Darstellung eines Schiffs an einer Hafenmauer und der
Schiffsablegevorrichtung in einer Aufsicht und
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4 eine
schematische Darstellung der Schiffsablegevorrichtung mit dem Hohlkörper in
einer aktivierten, ausgefahrenen Position und einer Ruheposition
des Hohlkörpers.
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In 1 ist
eine schematische Darstellung eines Schiffs 3 an einer
Hafenmauer 2 und einer Schiffsablegevorrichtung 1 in
Frontansicht dargestellt.
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Das
Schiff 3 befindet sich im Wasser 4 eines Hafenbeckens.
Das Hafenbecken ist nach unten durch den Grund 42 des Hafenbeckens
und seitlich durch eine Hafenmauer 2 begrenzt. Das Schiff 3 ist an
der Hafenmauer 2 angelegt und soll von dieser ablegen.
Hierzu ist oberhalb der Wasseroberfläche 41 eine Schiffsablegevorrichtung 1 angeordnet,
die mit Hilfe von Druck das Schiff seitlich von der Hafenmauer 2 wegdrückt.
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2 zeigt
eine schematische Darstellung der Schiffsablegevorrichtung 1 in
einer Draufsicht.
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Die
Schiffsablegevorrichtung 1 umfasst als wesentliches Merkmal
den Hohlkörper 11,
der druckbeaufschlagbar ist und sich unter Druckbeaufschlagung ausdehnt.
Die Druckbeaufschlagung erfolgt hierbei aus einem Druck(luft)speicher 15 der
Luft in den Hohlkörper 11 einbringt
und so dessen Volumen vergrößert.
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Der
Druckluftspeicher 15 wurde zuvor durch den Kompressor 12 mit
Druckluft gefüllt.
Nach dem Ablegen fördert
der Kompressor 12 die Luft aus dem Hohlkörper 11 zurück in den
Druckluftspeicher 15, um den Hohlkörper 11 aus dem ausgefahrenen
Zustand einzufahren und die Luft für den nächsten Ablegevorgang zwischenzuspeichern.
Hierzu braucht der Kompressor 12 nur noch eine geringere
Arbeit verrichten, als die Luft aus der Umgebung anzusaugen und
zu komprimieren.
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Gesteuert
wird die Schiffsablegevorrichtung 1 mit Hilfe einer pneumatischen
Schaltung 13, die insbesondere die Druckluftzufuhr steuert.
Ergänzend wird
die Gesamtanordnung über
eine Funkeinheit 14 angesteuert, die entsprechende Befehle
von einer zentralen Steuereinheit oder von einem Lotsen an Bord
des abzulegenden Schiffes 3 aufnimmt und so die entsprechenden
Ventile und Aggregate ansteuert.
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Weiter
sind sämtliche
Elemente auf einer Grundplatte 16 angeordnet, die die Schiffsablegevorrichtung
zu einer leicht austauschbaren Einheit macht, die besonders im Service
leicht zu handhaben ist.
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In 3 wird
eine schematische Darstellung eines Schiffs 3 an einer
Hafenmauer 2 und der Schiffsablegevorrichtung 1 in
einer Aufsicht wiedergegeben.
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Hierbei
liegt das Schiff 3 wieder längsseits an der Hafenmauer 2 an.
An der Hafenmauer 2 sind in diesem Ausführungsbeispiel mehrere Schiffsablegevorrichtungseinheiten 1 dargestellt,
die alle einen gleichen Abstand A zueinander aufweisen. Nunmehr können zum
Ablegen des Schiffes 3 nur die erforderlichen Schiffsablegevorrichtungen 1 mit
Haken √ aktiviert
werden, um so das Schiff 3 von der Hafenmauer 2 fortzubewegen.
Die aktivierten Schiffsablegevorrichtungen √ drücken das Schiff mit Hilfe der
druckbeaufschlagten Hohlkörper
von der Hafenmauer fort, wohingegen die deaktivierten Schiffsablegevorrichtungen
x ohne Funktion sind.
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4 zeigt
eine schematische Darstellung der Schiffsablegevorrichtung 1 mit
dem Hohlkörper 11 in
einer aktivierten, ausgefahrenen Position und einer Ruheposition
des Hohlkörpers 11g.
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Hierbei
wird insbesondere die Ausdehnungsrichtung und das entsprechende
Ausdehnungsverhältnis
des Hohlkörpers 11 der
Schiffsablegevorrichtungen 1 deutlich. Die gestrichelte
Linie stellt den Ruhezustand des Hohlkörpers 11g dar, wohingegen
der ausgefahrene und druckbeaufschlagte Hohlkörper 11 normal von
der Hafenmauer 2 in das Hafenbecken hineinragt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schiffsablegevorrichtung
- 11
- Hohlkörper
- 11g
- Hohlkörper im
Grundzustand
- 12
- Kompressor
- 13
- pneumatische
Schaltung
- 14
- Funkeinheit
- 15
- Druckluftspeicher
- 16
- Grundplatte
- 2
- Hafenmauer
- 3
- Schiff
- 4
- Wasser
- 41
- Wasserlinie/-oberfläche
- 42
- Grund
aktivierte Schiffsablegevorrichtung
- √
- aktivierte
Schiffsablegevorrichtung
- x
- deaktivierte
Schiffsablegevorrichtung
- A
- Abstand
benachbarter Schiffsablegevorrichtungen
