EP4570641A1

EP4570641A1 - Vorrichtung und verfahren zum sichern von containern auf schiffen

Info

Publication number: EP4570641A1
Application number: EP23000177.8A
Authority: EP
Inventors: Hans-Jürgen Kessel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2023-12-11
Filing date: 2023-12-11
Publication date: 2025-06-18

Abstract

Die Stauung und Sicherung von Containern an Deck von Containerschiffen geschieht derzeit generell so, dass längsschiffs angeordnete Stapel bis zu 13 Containern hoch nebeneinander errichtet werden. Dabei werden die Container im Stapel untereinander und unten mit dem Schiff mit Verriegelungsstücken zugfest verbunden. Diese voneinander unabhängigen Stapel sind bei Seegang extrem kippgefährdet und müssen zur Vermeidung unzulässiger Zug- und Druckbelastungen im unteren Bereich an ihren schmalen Stirnseiten zusätzlich mit Laschstangen zum Deck und zu sogenannten Laschbrücken hin diagonal verzurrt werden. Das System ist empfindlich gegenüber Ausführungsfehlern, insbesondere gegenüber Fehlern in der vertikalen Gewichtsverteilung in den Stapeln. Das führt nicht selten zu Schäden und Verlusten.

Um die Kippgefahr der Stapel und die hohen Übertragungskräfte zu vermeiden, wird in dem neuen System jeder einzelne Container im Stapel durch vier Sicherungsvorrichtungen gesichert, welche die im Seegang auftretenden Querkräfte direkt in Sicherungsbrücken einleiten. Diese Sicherungsbrücken sind an den Stirnseiten der Containerstapel angeordnet, erstrecken sich quer über das ganze Schiff bis zur vollen Höhe der Containerstapel und sind fest mit dem Schiffskörper verbunden. Sie enthalten Arbeitsebenen, von denen aus die Sicherungsvorrichtungen ausgefahren (aktiviert) oder vor dem Entladen deaktiviert werden.

Das neue Sicherungssystem ist fehlerresistenter als das gegenwärtige System und durch den Wegfall von losen Sicherungselementen einfacher in der Bedienung. Es kann auf Containerschiffen jeder Größe verwendet werden, vorzugsweise auf Neubauten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine technische Einrichtung und ein zugehöriges Verfahren zur Sicherung von Containern auf dem Wetterdeck von Containerschiffen.

Derzeitiger Stand der Technik

Container werden bis heute an Deck von Containerschiffen, genauer auf den Ponton Lukendeckeln, generell in Längsrichtung nebeneinander in sogenannten Staubuchten (engl. Bays) gestaut. Dabei werden die Container in voneinander unabhängigen Stapeln von bis zu 13 Containern hoch aufeinandergesetzt. In diesen Stapeln sind die Container untereinander an den Eckbeschlägen mit Verriegelungsstücken (engl. Locks) vertikal verbunden. Der unterste Container in jedem Stapel ist mit ähnlichen Verriegelungen fest mit dem jeweiligen Lukendeckel verbunden. Diese Stauweise in unabhängigen Stapeln hat die anfängliche Blockstauweise mit Querverbindungselementen zwischen den Stapeln aus verschiedenen Gründen schon vor Jahrzehnten abgelöst.
Diese bis zu 33 m hohen Stapel mit einer Basisbreite von nur 2,26 m in Querschiffsrichtung sind bei Rollbewegungen des Schiffes im Seegang enormen Kippmomenten ausgesetzt, die zu unzulässig hohen Zug- und Druckkräften in den Verriegelungen und Eckbeschlägen sowie zu Schubverformungen der Container selbst führen. Deshalb müssen bei Stapelhöhen über vier Lagen an den Stirnseiten der untersten Lage zusätzliche Laschings in Form von Stahlstangen, üblicherweise kreuzweise, an jedem Stapel gesetzt und mit Spannschrauben vorgespannt werden. Bei Stapelhöhen über sechs Lagen müssen auch die zweite Lage und je nach geplanter Gesamthöhe der Stapel weitere Lagen in dieser Weise gesichert werden.
Diese Sicherung in höheren Containerlagen geschieht mit Hilfe sogenannter Laschbrücken. Das sind fest mit dem Schiffskörper verbundene Gerüste an den Stirnseiten der Containerstapel mit Arbeitsebenen, von denen aus die schwere körperliche Arbeit des Laschens und Entlaschens verrichtet wird. Die Mindestbreite dieser Arbeitsflächen richtet sich nach einer Empfehlung der IMO (International Maritime Organisation, einer Unterorganisation der UNO). Hinzu kommen an beiden Seiten Arbeitsabstände für das Einhängen der Laschstangen, sodass der Abstand der Stirnseiten aufeinander folgender Bays in der Praxis zwischen etwa 2,8 m und 3,2 m liegt. Dieser Hinweis ist für die Beurteilung der nachfolgend beschriebenen Erfindung von Bedeutung.
Zusammenfassend kann man den derzeitigen Transport von Containern an Deck von Containerschiffen wie folgt charakterisieren: Die einzelnen Containerstapel stellen vertikal angeordnete Kragträger dar, die beim Fahren im Seegang beträchtlichen Querkräften ausgesetzt sind. Weil dadurch die Festigkeit der Verbindungselemente im Stapel und unten zum Schiff sowie der Container selbst überfordert wird, müssen bis etwa zur halben Höhe der Stapel noch zusätzliche Zugelemente (Laschings) gesetzt werden, die an dafür vorgesehenen festen Gerüsten befestigt werden.

Schwachstellen der Sicherung

Das gegenwärtige Sicherungssystem für Container an Deck von Containerschiffen wird von Fachfirmen nach den detaillierten Regeln der für das Schiff beauftragten Klassifikationsgesellschaft entworfen und der Schiffsführung in Form von Musterladefällen im amtlichen Ladungssicherungshandbuch zur Verfügung gestellt. Ein besonderes Merkmal dieser Musterladefälle ist, dass sie nur bis zu einer bestimmten Stabilität (Aufrichtvermögen) des Schiffes gültig sind und dass sie für die Gewichtsstaffelung in den Stapeln Grenzverteilungen angeben nach dem Prinzip: schwere Container unten, leichte oben. In der Praxis ergeben sich folgende häufige Probleme:

Die in den Musterladefällen enthaltenen vertikalen Gewichtsstaffelungen in den Stapeln werden bei abweichenden Gewichten nicht immer sinnvoll eingehalten mit der Folge von möglicher Überlastung der Stapelsicherung in schlechtem Wetter auf See.
Einzelne Container sind schwerer als in den Versanddokumenten angegeben und können die Stapelsicherung ebenfalls überlasten, wenn sie zu hoch gestaut werden.
Die den Musterladefällen zugrunde liegenden Beschleunigungsannahmen können überschritten werden, wenn die Stabilität des Schiffes größer ist, als für die Musterladefälle vorgesehen. Die Stabilität und weitere Parameter für die Beschleunigungsannahmen des Schiffes sind zum Zeitpunkt der Beladungsplanung oft nicht ausreichend genau bekannt.
Containereckbeschläge können über die zulässigen Toleranzen hinaus abgenutzt sein und die zugfeste Verbindung aufeinander gestapelter Container versagen lassen.
Die statische Unbestimmtheit der Sicherung mit Verriegelungsstücken einerseits und zusätzlichen Laschings andererseits kann angesichts der großen wirkenden Kräfte zur Überlastung der einen oder der anderen der beiden Komponenten führen.
Das dynamische Verhalten der hohen Stapel (Peitscheneffekt) sowie Stöße von Nachbarstapeln sind nicht vorhersehbar und können praktisch nicht beachtet werden.

Weitere Merkmale des derzeitigen Sicherungssystems

Weitere Merkmale des derzeitigen Sicherungssystems werden hier kurz aufgeführt, sofern sie der Beurteilung der im weiteren Text beschriebenen Erfindung dienen.

Das derzeitige Sicherungssystem benötigt auf den größten Containerschiffen knapp 60.000 bewegliche Teile in Form von Verbindungselementen, Laschstangen und Spannschrauben, die sachgemäß verwaltet, richtig verwendet und gewartet werden müssen.
Zum Einsetzen oder Entnehmen der Verbindungselemente muss jeder an Deck zu ladende oder entladene Container kurzeitig für den manuellen Zugriff über dem Kai hängend verharren. Der Umschlagsvorgang wird dadurch systemimmanent verzögert.
Die zuvor genannten Verbindungselemente sind entweder vollautomatische Locks oder halbautomatische Twistlocks. Werden halbautomatische Twistlocks verwendet, müssen diese vor dem Entladen der Container mit langen Stangen per Hand entriegelt werden.
Die zusätzliche Arbeit des Anbringens bzw. Entfernens der schweren Laschstangen und Spannschrauben kostet Hafenliegezeit und ist unfallträchtig.
Die oberen Containerlagen über dem Bereich der Laschbrücken sind unzugänglich. Das macht eine gezielte Brandabwehr, z.B. mit der für lokale Containerbrände vorgeschriebenen Löschlanze, in diesem Bereich unmöglich.
Die Abwehr größerer Brände der Decksladung mit Hilfe von leistungsfähigen Wassermonitoren wird erschwert, weil diese Monitore nur etwa auf halber Höhe der Stapel angeordnet sein können.
Im derzeitigen Sicherungssystem können in jedem Stapel in beliebiger Reihenfolge Container der beiden unterschiedlichen Bauhöhen 8 Fuß 6 Zoll (Standard) und 9 Fuß 6 Zoll (High Cube) aufeinandergestapelt werden.
Im derzeitigen Sicherungssystem sind beim Be- oder Entladen an Deck die Arbeitsschneisen zwischen den Laschbrücken für die landseitige Beladeeinrichtung (Containerbrückenkran mit Anschlagspreize) frei von Hindernissen. Das bedeutet, dass in geringstmöglicher Arbeitshöhe umgeschlagen werden kann, was einen Zeitvorteil darstellt.

Neuartiges System zur Sicherung von Containern an Deck

Grundprinzip des Systems

Das Grundprinzip des neuartigen Systems besteht darin, dass jeder Container an Deck an beiden Enden mit Hilfe von fest installierten, beweglichen Sicherungsvorrichtungen mit Sicherungsbrücken verbunden wird. Die Sicherungsbrücken sind ähnlich den üblichen Laschbrücken zwischen den Bays angeordnet, fest mit dem Schiffskörper verbunden und reichen bis knapp unter die volle Höhe der Containerstapel.
Die Sicherungsvorrichtungen nehmen in erster Linie die bei Seegang auftretenden Querkräfte auf und leiten sie direkt in die Sicherungsbrücken und dadurch in den Schiffskörper. Eine Verbindung der Container untereinander entfällt.

Komponente Sicherungsvorrichtung

Die Sicherungsvorrichtung in der bevorzugten Ausführungsform besteht aus einem quaderförmigen Gussstahlkörper, an dessen einem Ende ein kurzes, vertikales Winkelprofil fest angebracht ist. Das obere Ende dieses Winkelprofils wird durch ein fest verbundenes Schrägflankenprofil erweitert, welches an seiner Oberseite abgerundet und schwarzgelb markiert ist. An der Stirnseite des Winkelprofils sitzt innen ein fest verbundener Konus. Die stirnseitigen Abmessungen des Winkelprofils mitsamt dem Schrägflankenprofil decken sich mit dem Querschnitt des quaderförmigen Stahlkörpers.
Die ganze Sicherungsvorrichtung befindet sich in einem Stahlgehäuse und kann durch einen Bewegungsmechanismus ganz in dieses Gehäuse eingezogen werden (Ruhezustand) oder um eine bestimmte Distanz aus diesem Gehäuse ausgefahren werden (aktiver Zustand).
Im aktiven Zustand schmiegt sich das Winkelprofil frontal und einseitig an einen der oberen Eckbeschläge eines bereits geladenen Containers. Gleichzeitig sitzt der Konus in der stirnseitigen Öffnung dieses Eckbeschlags. Auf diese Weise kann der Konus Querkräfte und anteilige Gewichtskräfte aus dem Container auf die Sicherungsvorrichtung übertragen. Ebenso kann das Winkelprofil einseitig Querkräfte und auch Längskräfte aus dem Container auf die Sicherungsvorrichtung übertragen.
Das Winkelprofil ist so hoch, dass es im aktiven Zustand über den Eckbeschlag des Containers hinausragt. Dadurch ermöglicht es zusammen mit dem aufgesetzten Schrägflankenprofil das passgenaue Absetzen des als nächstes zu ladenden Containers und fixiert diesen dann einseitig in Längs- und Querrichtung an seinem unteren Eckbeschlag.
Im Ruhezustand ist die Sicherungsvorrichtung vollständig eingezogen, sodass in der Arbeitsschneise zwischen zwei Sicherungsbrücken kein Hindernis für den Umschlag besteht. Der Umschlag kann wie bei dem herkömmlichen System auf niedrigem Niveau ohne unnötige und zeitraubende Vertikalbewegungen stattfinden.
Für jeden Container sind insgesamt vier derartiger Sicherungsvorrichtungen vorgesehen, welche im aktiven Zustand als kurze Kragträger Querkräfte und anteilige Gewichtskräfte in das zugehörige Gehäuse und von diesem auf die Sicherungsbrücke übertragen. Die Verbindung der Gehäuse mit der Sicherungsbrücke soll fest, aber durch geeignete Wahl der Konstruktion so elastisch sein, dass die zulässigen Maßtoleranzen der Containerabmessungen durch elastische Verformungen ausgeglichen werden können.

Komponente Sicherungsbrücke

Die Sicherungsbrücke in der bevorzugten Ausführungsform besteht aus zwei querschiffs angeordneten Stahlwänden im Abstand von ca. 1,2 Metern, die fest mit dem Schiffskörper verbunden sind. Die Wände reichen über die gesamte Breite und Höhe der an Deck gestauten Containerstapel. Die Materialstärke nimmt entsprechend den Festigkeitsanforderungen von unten nach oben ab. Die Wände sind zweckmäßig versteift und miteinander konstruktiv verbunden, vorzugsweise in den Niveaus der Arbeitsebenen (engl. Catwalks).
Diese Arbeitsebenen liegen etwas über den horizontalen Nahtstellen der Container, sodass die Gehäuse der Sicherungsvorrichtungen dicht unterhalb der Arbeitsebenen angeordnet sind und somit kein Hindernis in den Arbeitsebenen darstellen.
Die Stahlwände der Sicherungsbrücke besitzen ausreichende Öffnungen und konstruktive Aussparungen, um dem Bedienpersonal beim Betätigen der Sicherungsvorrichtungen die Blickkontrolle auf die Container zu ermöglichen.
Die Arbeitsebenen sind durch Leitern und Durchstiegsöffnungen miteinander verbunden und mit Geländern versehen, wo notwendig. Dabei sind diesbezügliche Empfehlungen der IMO zu beachten.

Möglichkeiten der Bewegung der Sicherungsvorrichtung

Die Bewegung der Sicherungsvorrichtung vom Ruhezustand in den aktiven Zustand und zurück wird durch einen zuverlässigen elektrischen Mechanismus bewirkt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass in der bevorzugten Ausführungsform das Gehäuse mit der Sicherungsvorrichtung unter dem Boden der jeweiligen Arbeitsfläche angeordnet ist.
In dieser Ausführungsform bietet es sich an, die Bewegung mit Hilfe einer an der Sicherungsvorrichtung befestigten Zahnstange und einem am Gehäuse gelagerten Zahnrad zu ermöglichen. Die manuelle Energieübertragung kann durch einen langen Hebel geschehen, den eine Person auf der Arbeitsplattform in einem oder mehreren Bewegungsabläufen betätigt.
In einer anderen Ausführungsform kann ein rotierender Antrieb mit Hilfe einer Spindel in die gewünschte transversale Bewegung umgesetzt werden.
In einer weiteren Ausführungsform kann unter Druck stehende Flüssigkeit oder Gas mit Hilfe eines Kolbens in einem Zylinder die gewünschte transversale Bewegung erreichen.

Anforderungen an den Bewegungsmechanismus

In allen denkbaren Ausführungsformen sollen von dem Antrieb folgende Mindestanforderungen erfüllt werden:

Der Ruhezustand und der aktive Zustand müssen von der Bedienperson anhand der Bedienelemente klar unterschieden erkennbar sein.
Das Erreichen des Ruhezustands und des aktiven Zustands muss sicher erkennbar oder wahrnehmbar sein, um unbeabsichtigte Zwischenzustände zu vermeiden.
Im Ruhezustand und im aktiven Zustand muss eine ausreichend starke, selbsttätige Blockierung eintreten, die ein unbeabsichtigtes Verlassen dieses Zustands verhindert.
Beim Erreichen und Verlassen des aktiven Zustands muss der Bewegungsmechanismus mit Sicherheit so viel Kraft haben, um einen Eckbeschlag im Rahmen seiner Fertigungstoleranzen und der Fertigungstoleranzen des Containerstirnrahmens mit Hilfe des in den Eckbeschlag eingeführten Konus der Sicherungsvorrichtung auszurichten bzw. den Konus wieder herauszuziehen.

Zweck und Gestaltung des Konus

Der Konus, der seit der Einführung von Frachtcontainern mit stählernen Eckbeschlägen in unterschiedlichen Ausführungsformen und Anwendungen anzutreffen ist, erhält in der bevorzugten Ausführungsform des neuartigen Sicherungssystems die Aufgabe des formschlüssigen, konischen Eingriffs in die stirnseitige Öffnung des oberen Eckbeschlags des zu sichernden Containers. Seine Länge muss so groß sein, dass er bis unter die nach oben gerichtete Öffnung des Eckbeschlags reicht. Diese Eigenschaften ermöglichen:

die Feinpositionierung des Containers,
die Aufnahme von beidseitigen, horizontalen Kräften,
die Aufnahme von anteiligen, vertikalen Gewichtskräften,
das Verhindern des vorzeitigen Verriegelns eines landseitigen Anschlagmittels (Spreize des Containerbrückenkrans),
die Unterstützung der Sicherungsvorrichtung gegen vertikale Stöße beim ungenauen Absetzen des folgenden Containers.

Damit erhält der Konus für das neuartige Sicherungssystem eine besondere Bedeutung.

Sicherungsvorrichtung für den obersten Container im Stapel

Der Container in der obersten dafür vorgesehenen Position in einem Stapel kann ebenso wie alle darunter geladenen Container mit den beschriebenen Sicherungsvorrichtungen gesichert werden. Um jedoch die Sicherungsbrücke nicht über die zu ladenden Container hinausragen zu lassen, werden in der bevorzugten Ausführungsform die Sicherungsvorrichtungen für die vorletzte Containerposition derart modifiziert, dass das vertikale Winkelprofil mit dem aufgesetzten Schrägflankenprofil deutlich höher ausgestaltet wird.
Die Höhe muss so groß sein, dass die längsschiffs gerichteten Flanken des Winkelprofils unter Beachtung elastischer Verformung den obersten Container beim Auftreten von Querkräften daran hindern, seitwärts zu kippen. Eine weitere Sicherung dieses obersten Containers ist dann nicht erforderlich. Die Festlegung der Höhe dieser Winkelprofile richtet sich nach den Querbeschleunigungsannahmen der beauftragten Klassifikationsgesellschaft.

Verfahrensmerkmale des neuen Systems

Der unterste Container in jedem Stapel wird auf den Lukendeckel gesetzt und durch vier aufgeschweißte Führungswinkel positioniert. Ein Verriegeln mit dem Lukendeckel ist nicht erforderlich. Dann werden an allen vier oberen Eckbeschlägen die Sicherungsvorrichtungen in die aktive Position gebracht. Der nächste Container wird mit Führung durch die Schrägflankenprofile der Sicherungsvorrichtungen auf dem schon geladenen Container abgesetzt und die zugehörigen Sicherungsvorrichtungen werden aktiviert. Dieser Vorgang wiederholt sich bis zum obersten Container, für den jedoch keine Sicherungsvorrichtungen vorgesehen sind.
Beim Entladen verläuft dieser Vorgang in umgekehrter Reihenfolge. Ist ein Stapel in einem Hafen bis zur vorgesehenen Höhe beladen, so ist jeder Container zwangsläufig für die Seereise ordnungsmäßig gesichert. Dies kann überdies jederzeit gut sichtbar kontrolliert werden.
Bei der Beladungsplanung muss darauf geachtet werden, dass Standard-Container und High Cube-Container nicht mehr beliebig aufeinandergestapelt werden können, sondern getrennt in jeweils entsprechend konditionierte Bays geladen werden müssen. Der oberste Container in einem Stapel kann jedoch eine beliebige Höhe haben.

Vorteile des neuen Systems

Nachstehend werden die wesentlichen Vorteile des neuartigen Systems aufgeführt:

Die direkte horizontale Übertragung der im Seegang auftretenden Querkräfte von jedem einzelnen Container in zwei fest mit dem Schiff verbundene Strukturen (die Sicherungsbrücken am vorderen und hinteren Ende jeder Bay) vermeidet den Umweg über hohe vertikale Zug- und Druckkräfte und das unsichere Zusammenspiel mit zusätzlichen Laschings an vorgegebenen Positionen. Die gesamte Sicherung wird durch geringere Kräfte erreicht, die sich im Gefüge der Sicherungsbrücke durch Verformungen im elastischen Bereich weitgehend homogenisieren. Ein Schwingen von hohen Stapeln wird vollständig vermieden. Zusammenbrechen von Containern und Verluste über Bord können somit ausgeschlossen werden.
Die Abmessung der Sicherungsbrücken von jeweils ca. 1,2 Metern in Schiffslängsrichtung, vermehrt um zwei Sicherheitsabstände von 0,2 Metern zu den Containerstapeln ergibt einen Abstand zwischen den Stirnwänden einer Bay von ca. 1,6 Metern. Diese Abstände sind beim herkömmlichen Sicherungssystem der Laschbrücken deutlich größer. Der Gewinn an verfügbarer Staulänge wirkt sich bei den derzeit größten Containerschiffen von 400 m Länge derart aus, dass zwei 40'-Bays zusätzlich untergebracht werden können. Das betrifft nicht nur die Beladung an Deck, sondern auch den darunter liegenden Laderaum, weil die Bays an Deck grundsätzlich in vertikaler Fluchtlinie mit den Bays der Raumladung angeordnet sein müssen. Somit ergibt sich aus dem neuartigen Sicherungssystem eine erhebliche Steigerung der räumlichen Ladekapazität des Schiffes, die gewichtsmäßig durch eine Verringerung des mitgeführten Ballastwassers ausgeglichen wird.
Die homogenere Übertragung der Sicherungskräfte von den Containern über die Sicherungsvorrichtungen und die Sicherungsbrücken in den Schiffskörper ermöglicht eine größere Toleranz bei der vertikalen Gewichtsverteilung in den Stapeln als bei dem derzeitig empfindlicheren Sicherungskonzept. Das gilt auch für die Beachtung der maximal zulässigen Stabilität. Diese größere Bandbreite der Gewichtsverteilung an Deck wird wesentlich allein durch die maximale Stapellast und die Stabilität des Schiffes begrenzt, nicht aber durch Einschränkungen aus dem Sicherungssystem.
Der Wegfall aller kaiseitigen Arbeiten im Zusammenhang mit dem Einsetzen und Entnehmen von Verriegelungselementen (Locks), das bordseitige Entriegeln von halbautomatischen Locks, das schnellere Absetzen von Containern beim Laden ohne das zeitraubende Einfädeln der Locks und auch der Wegfall von Lascharbeiten nach Ladeende ermöglichen eine deutliche Steigerung der Umschlagsleistung und damit eine Verkürzung der Hafenliegezeit.
Die schwere und unfallträchtige Arbeit beim Setzen und Entfernen der Laschstangen und Spannschrauben entfällt vollständig. Ebenso entfallen sämtliche Arbeiten der Schiffsbesatzung zur Überwachung, Kontrolle, Ausgabe und Einsammeln der beweglichen Sicherungsausrüstung.
Die bis zur vollen Höhe der Containerstapel reichenden Sicherungsbrücken mit den integrierten Arbeitsflächen ermöglichen die Installation von optimal angeordneten Feuerlöschmonitoren und auch den Zugang zu jedem einzelnen Container in den Bays zwecks lokaler Brandbekämpfung.

Beschreibung der Abbildungen

Figur 1 zeigt zwei Seitenansichten von Containerschiffen. Das obere Schiff (1a) ist das derzeit weltweit größte Containerschiff (Stand Dezember 2022) mit einer Länge von ca. 400 Metern und einer Breite von ca. 61 Metern. Es ist mit einem Sicherungssystem für die Decksladung nach dem derzeitigen Stand der Technik ausgerüstet. Der Abstand zwischen den Containerstirnseiten der einzelnen Staubuchten (Bays) richtet sich nach dem Platzbedarf für die Laschbrücken, auf denen die Container zusätzlich mit Laschstangen gesichert werden müssen. Daraus ergibt sich bei der gegebenen Schiffslänge die Anzahl von 24 Staubuchten (Bays) für 40-Fuß Container auf dem Wetterdeck und wegen des rein vertikalen Umschlags auch im Laderaum darunter.
Das darunter dargestellte fiktive Schiff (2a) ist in seinen Abmessungen identisch, jedoch mit der neuartigen Containersicherungsvorrichtung ausgerüstet. Wegen der baulich kürzeren Sicherungsbrücken gegenüber den herkömmlichen Laschbrücken können 26 Staubuchten (Bays) für 40-Fuß Container über die Schiffslänge angeordnet werden. Das ist ein Plus von 1152 40-Fuß Containern oder knapp 10% der Ladekapazität.
Die Nummern in Figur 1 haben folgende Bedeutung:

1: Bay Nr. 1 bis 24
2: Container der Bauhöhe 8 Fuß 6 Zoll im Stapelstau maximal 13 Lagen hoch
3: Die herkömmlichen Laschbrücken reichen maximal bis zur sechsten Lage
4: Bay Nr. 1 bis 26
5: Container im Stapelstau maximal 13 Lagen hoch
6: Die neuartigen Sicherungsbrücken reichen bis unter die dreizehnte Lage

Figur 2 zeigt einen Ausschnitt der Decksbeladung eines Containerschiffs als Seitenansicht mit vier Sicherungsbrücken (4). Geladen sind sogenannte High Cube Container der Bauhöhe 9 Fuß 6 Zoll in 11 Lagen. Die unterste Lage besteht aus zwei 20-Fuß Containern, die darauffolgenden 10 Lagen aus 40-Fuß Containern.
Die Nummern in Figur 2 haben folgende Bedeutung:

1: Höhenbegrenzung der obersten Containerlage als 40-Fuß Container
2: Sicherungsvorrichtung des obersten Containers mit höheren vertikalen Flanken
3: ISO-genormter 40-Fuß Container mit der Höhe von 9 Fuß 6 Zoll (High Cube)
4: Sicherungsbrücke auf einem Wetterdeck mit zwei Stahlwänden im Abstand von 1.2 m
5: Konstruktive Aussparung der Rahmenkonstruktion zur Blickkontrolle und zum Lichteinfall
6: Winkelprofil Längsseite mit innenliegender vertikaler Fläche und Schrägflanke
7: Sicherheitsabstand von der Sicherungsbrücke zum Container von 0,20 Metern
8: ISO-genormter 20-Fuß Container mit der Höhe von 9 Fuß 6 Zoll (High Cube)
9: Einfache Stapelkonen zur Sicherung der mittigen 20-Fuß Containerfugen
10: Zugang zur Sicherungsbrücke im Bereich der primären Tragpfosten
11: Pontonlukendeckel nebst vier aufgeschweißten Container-Führungswinkeln
12: Lukenschacht
13: Primärer und sekundärer Tragpfosten für Sicherungsbrücke und Container
14: Wetterdeckverschanzung Absturzsicherung des Betriebsgangs
15: Bordwand im Überwasserbereich
16: Bordwand im Unterwasserbereich
17: Bodenplatte
1a: Höhe Containerstapel ca. 32,00 Meter
2a: Seitenhöhe Schiffsrumpf (Hauptdeck/Bodenplatte) ca. 33,20 Meter

Figur 3 zeigt die Funktion und Bedienung der Sicherungsvorrichtung in zwei Arbeitsebenen der Sicherungsbrücke. Der vertikale Abstand der Sicherungsvorrichtungen und damit die Höhe der Arbeitsräume ist in dieser Darstellung auf Container der Höhe 9 Fuß 6 Zoll (High Cube) zugeschnitten. Für Container der Standardhöhe 8 Fuß 6 Zoll wären diese Räume entsprechend niedriger. Die Darstellung zeigt zwei Sicherungsvorrichtungen (19) in der Ruheposition (oben), eine Sicherungsvorrichtung (5) in der aktiven, sichernden Position (Mitte linksseitig) und eine Sicherungsvorrichtung (14) im Bewegungsablauf zum Zwecke der Sicherung nebst dem manuellen Bedienvorgang (Mitte rechtsseitig). Unten sind zwei Sicherungsvorkehrungen (9, 11) in der aktiven, sichernden Stellung dargestellt.
Die Nummern in Figur 3 haben folgende Bedeutung:

1: Arbeitsraum zur Betätigung der Sicherungsvorrichtungen
2: Stahlwand der Sicherungsbrücke mit innenliegenden Versteifungen
3: Hebelstange zur manuellen Bedienung eines Zahnradgetriebes für eine Zahnstange
4: Arbeitsebene (Catwalk) mit Laufrosten versehen
5: Aktive Position einer Sicherungsvorrichtung in einem oberen Container- Eckbeschlag
6: Container in einem komplett gesicherten Zustand linksseitig
7: Steigleiter links an der Stahlwand
8: Gesicherter Container im Stapelstau linksseitig der Sicherungsbrücke
9: Sicherungsvorrichtung in aktiver Position
10: Mittelschott des Gehäuses für zwei Sicherungsvorrichtungen
11: Sicherungsvorrichtung in aktiver Position
12: Gesicherter Container im Stapelstau rechtsseitig der Sicherungsbrücke
13: Noch ungesicherter Container rechtsseitig
14: Sicherungsvorrichtung in Bewegung zur aktiven Position
15: Eckbeschlag des ungesicherten Containers vor dem Sicherungsvorgang
16: Manuell zu betätigendes Zahnradgetriebe zum Bewegen einer Sicherungsvorrichtung
17: Untere Licht-, Sicht- und Montageöffnung des Arbeitsraums
18: Große Licht- und Sichtöffnung des Arbeitsraums
19: Zwei Sicherungsvorrichtungen in der geschützten Ruheposition
1a: Gesamtabmessung Sicherungsbrücke + zwei Sicherheitsabstände = 1,6 Meter
2a: Gesamtbreite Sicherungsbrücke = 1,2 Meter
2b: Gesamthöhe eines Sicherungsbrückenarbeitsraums = 2,9 Meter (9 Fuß 6 Zoll Container)
2c: Sicherheitsabstand Sicherungsbrücke zum Containereckbeschlag = 0,20 Meter

Figur 4 zeigt in einer schematischen Darstellung unter Vernachlässigung des Höhenmaßstabs die Sicherungsvorrichtung in drei verschiedenen Arbeitspositionen. In der oberen Darstellung befindet sich die Vorrichtung (2) in der Ruheposition und schließt dabei bündig mit der Sicherungsbrücke ab. In der mittleren Darstellung befindet sich die Sicherungsvorrichtung (4) auf dem Weg zur Sicherung eines hinzugeladenen Containers. In der unteren Darstellung befindet sich eine Sicherungsvorrichtung (5) in ihrer aktiven Position, in der sie den unteren Container an seinem oberen Eckbeschlag sichert und den hinzugeladenen Container an seinen unteren Eckbeschlägen positioniert. Der unterste Container im Stapel wird mit üblichen Führungsprofilen auf dem Lukendeckel positioniert.
Die Nummern in Figur 4 haben folgende Bedeutung:

1: Laufsteg mit Gitterrosten
2: Vorrichtung in Ruheposition
3: Horizontale Versteifung der Sicherungsbrücke
4: Vorrichtung in Bewegung zwischen Ruheposition und aktiver Position
5: Vorrichtung in aktiver Position
6: Gehäuse zur Führung der Vorrichtung
7: Sicherungsbrücke Mittellot
8: Vertikales Winkelprofil
9: Wand der Sicherungsbrücke
10: Vertikale Versteifung der Sicherungsbrücke
11: Vertikales Winkelprofil mit aufgesetztem Schrägflankenprofil
12: Sicherungskonus
13: Unterer Container-Eckbeschlag eines hinzugeladenen Containers
14: Oberer Container-Eckbeschlag eines gesicherten Containers
15: Führungswinkel und Konus in der Sicherungsposition
16: Bodenebene des untersten Containers im Stapel
17: Pontonlukendeckel als Basis für den Stapelstau auf einem Vollcontainerschiff
1a: Distanz ab Mittellot Innenseite der vertikalen Versteifung = 500 mm
1b: Distanz ab Mittellot Außenseite der Sicherungsbrücke = 600 mm
1c: Gesamtlänge der Sicherungsvorrichtung = 560 mm
1d: Horizontalhub + Basisabstand = 320 + 40 = 360 mm
2a: Distanz Außenseite der Sicherungsbrücke zum Container-Eckbeschlag = 200 mm
2b: Eingrifflänge des Winkelprofils = 120 mm
2c: Eingreiftiefe des Konus im Container-Eckbeschlag = 95 mm

Figur 5 zeigt eine schematische Draufsicht der Sicherungsvorrichtungen in der aktiven Position zur Sicherung zweier Container in benachbarten Stapeln. Die Darstellung soll vor allem zeigen, dass die bislang üblichen seitlichen Abstände (2a) der Containerstapel in den Ladebuchten auch mit dem neuartigen Sicherungssystem eingehalten werden.
Die Nummern in Figur 5 haben folgende Bedeutung:

1: Container in Draufsicht in linksseitiger gesicherter Stauposition
2: Schwarz-gelber oberer Rand des linksseitigen Schrägflankenprofils
3: Oberer linksseitiger Eckbeschlag mit einer durch den Konus blockierten oberen Öffnung
4: Konus in der Sicherungsposition
5: Stirnwand eines linksseitig gesicherten Containers
6: In Längsrichtung angeordneter Schenkel eines Winkelprofils
7: Zwischenplatte eines Gehäuses für eine linke und rechte Sicherungsvorrichtung
8: Linksseitige Sicherungsvorrichtung in aktiver Position
9: Anschlagssicherung der Ruheposition einer linksseitigen Sicherungsvorrichtung
10: Längsseite eines rechtsseitig gesicherten Containers
11: Oberer linksseitiger Eckbeschlag eines rechtsseitig gestauten Containers
12: Konus in der Sicherungsposition
13: Querschiffs angeordneter Schenkel eines Winkelprofils mit Konusbasis
14: In Längsrichtung angeordneter Schenkel eines Winkelprofils
15: Rechtsseitige Sicherungsvorrichtung in aktiver Position
16: Stahlwand der Sicherungsbrücke
17: Im Gehäuse verbleibender Teil der Sicherungsvorrichtung
18: Querschiffs angeordnete Gehäusetrennwand für eine Sicherungsvorrichtung
1a: Fuge zwischen der rechten und linken Sicherungsvorrichtung in aktiver Position
1b: Toleranzfuge zwischen Vorrichtung und Gehäuse
2a: Fuge zwischen den oberen rechten und linken Containereckbeschlägen
2b: Toleranzfuge zwischen Vorrichtung und Gehäuse
2c: Länge einer Gehäusehälfte für eine Sicherungsvorrichtung

Figur 6 zeigt eine schematische Frontansicht zweier Containersicherungsvorrichtungen in der aktiven Stellung.
Die Nummern in Figur 6 haben folgende Bedeutung:

1: Schrägflankenprofile mit schwarz-gelber Markierung
2: Linksseitig hinzugeladener Container
3: Unterer Eckbeschlag des linksseitig hinzugeladenen Containers
4: Oberer Eckbeschlag des linksseitig gesicherten Containers
5: Linksseitig gesicherter Container
6: Berührungsfläche der Eckbeschläge der linksseitigen Container
7: Konus der linksseitigen Sicherungsvorrichtung
8: Vertikale Schenkel der Winkelprofile der Sicherungsvorrichtungen
9: Konus der rechtsseitigen Sicherungsvorrichtung
10: Berührungsfläche der Eckbeschläge der rechtsseitigen Container
11: Rechtsseitig gesicherter Container
12: Oberer Eckbeschlag des rechtsseitig gesicherten Containers
13: Unterer Eckbeschlag des rechtsseitig hinzugeladenen Containers
14: Rechtsseitig hinzugeladener Container

Figur 7 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Sicherungsvorrichtung mit einer hydraulischen Antriebsoption. In der oberen Darstellung befindet sich die Vorrichtung in der Ruheposition und schließt dabei bündig mit der Sicherungsbrücke ab. In der unteren Darstellung befindet sich die Vorrichtung in ihrer aktiven Position, in der sie den unteren Container an seinem oberen Eckbeschlag sichert und den hinzugeladenen Container an seinem unteren Eckbeschlag positioniert.
Die Nummern in Figur 7 haben folgende Bedeutung:

1: Gehäuse der Sicherungsvorrichtung
2: Rückwand des Gehäuses mit Hydraulikstempelfixierung
3: Fester Hydraulikstempel
4: Hydraulikzylinder in der Sicherungsvorrichtung in Ruheposition
5: Hydraulikkolbendichtung
6: Feststehender Hydraulikkolben
7: Vertikales Winkelprofil mit dem Gehäuse abschließend
8: Konstruktive Stahlwand der Sicherungsbrücke
9: Unterer Container-Eckbeschlag eines hinzugeladenen Containers
10: Konus eingeführt im oberen Container-Eckbeschlag des unteren Containers
11: Oberer Eckbeschlag des unteren Containers
12: Sicherungsvorrichtung in der aktiven Position
1a: Hydraulikzylinder in Endauslage
1b: Hubweg des Hydraulikzylinders
2a: Halbe Länge einer Sicherungsbrücke in Schiffslängsrichtung
2b: Sicherheitsabstand Sicherungsbrücke zu den Eckbeschlägen des Containerstapels
2c: Eingreiftiefe des Winkelprofils zur Containersicherung
2d: Eingreiftiefe des Konus in einen oberen Eckbeschlag

Claims

System zur Sicherung von Containern an Deck von Containerschiffen, bestehend aus einer Sicherungsbrücke und mit diesen verbundenen, ausfahrbaren Vorrichtungen zum Sichern von Containern, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
die ausfahrbare Vorrichtung ist an ihrer Stirnseite mit einem vertikalen Winkelprofil, mit einem auf das Winkelprofil aufgesetzten Schrägflankenprofil und einem exakt positionierten Konus versehen zur Erfüllung folgender Funktionen in der sichernden Position:
- Das Winkelprofil sichert den oberen Eckbeschlag eines bereits geladenen Containers einseitig in Längs- und Querrichtung und dient mit einem Überstand zur einseitigen Fixierung des nächsten darauf zu stapelnden Containers,

- das Schrägflankenprofil erleichtert das Positionieren dieses nächsten Containers.
Der Konus nach Anspruch 2 ist so gestaltet und dimensioniert, dass er beim Einführen in den oberen Eckbeschlag eines geladenen Containers
- diesen exakt positioniert,

- beidseitig horizontale Kräfte aus dem Container in die Vorrichtung führen kann,

- anteilige Gewichtskräfte aus dem Container in die Vorrichtung übertragen kann,

- ein vorzeitiges, unerwünschtes Verriegeln der Entladevorrichtung der landseitigen Umschlagseinrichtung verhindert,

- die Vorrichtung nach Anspruch 1 gegen vertikale Stöße beim ungenauen Absetzen des nächsten Containers unterstützt.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1 ist mit einem Bewegungsmechanismus ausgestattet, welcher
- eine vollständig eingezogene Position (Ruhezustand) und eine ausgefahrene, sichernde Position (aktiver Zustand) für das Bedienpersonal klar unterscheidbar macht,

- das Erreichen des Ruhezustands und des aktiven Zustands sicher erkennbar oder wahrnehmbar macht,

- im Ruhezustand und im aktiven Zustand selbsttätig und ausreichend stark blockiert,

- beim Erreichen und Verlassen des aktiven Zustands so viel Kraft entwickelt, um den Konus nach Anspruch 2 in den Eckbeschlag sicher einzuführen bzw. herauszuziehen.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1 ist für den an zweithöchster Position vorgesehenen Container in jedem Stapel dergestalt modifiziert, dass das vertikale Winkelprofil höher und zwar so hoch ausgeführt wird, dass der nachfolgende, in der höchsten Position geladene Container bei den anzunehmenden Querbelastungen im Seegang nicht kippen kann.
Die Sicherungsbrücke ist mit Gehäusen für die Führung der Vorrichtungen nach Anspruch 1 ausgestattet. Diese sind vorzugsweise platzsparend unter dem Boden der Arbeitsflächen für das Bedienpersonal angeordnet, so dass bei Einhaltung der empfohlenen Mindestbreite der Arbeitsflächen mehr Schiffslänge für die Stauung von Containern an Deck und auch im Laderaum zur Verfügung steht.
Die Gehäuse nach Anspruch 6 sind in der Konstruktion der Sicherungsbrücke ausreichend elastisch befestigt, um die auftretenden und kumulierenden vertikalen Maßtoleranzen der Container sicher ausgleichen zu können.
Verfahren zur Sicherung von Containern an Deck von Containerschiffen unter Verwendung des Systems nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
Wegfall aller Arbeiten mit losen Sicherungsmitteln, wie Verriegelungselementen und Laschings.
Endgültige Sicherung jedes geladenen Containers durch Ausfahren der Vorrichtungen nach Anspruch 1 an die vier oberen Eckbeschläge.
Bereitstellen der Absetzmatrix für den nächsten Container durch Ausfahren der vier Vorrichtungen nach Anspruch 1.
Wegfall jeglicher Sicherungsarbeit für den Container in der obersten Position eines Stapels.
Größere Toleranzen bei der Beladungsplanung der vertikalen Massenverteilung in den Containerstapeln und den anzuwendenden Stabilitätseinschränkungen des Schiffes infolge der homogeneren Verteilung der Sicherungskräfte im System.