Ersatz des Taucherglockenschiffs „CARL STRAAT“ des... · (TGS) „CARL STRAAT“ zu erneuern oder zu modernisieren. Aber erst mit der Havarie der MS ... Nov. 2010 – Okt. 2011

Bundesanstalt für Wasserbau Neues aus dem Spezialschiffbau 25. September 2012 in Hamburg

Ersatz des Taucherglockenschiffs „CARL STRAAT“

Dipl.-Ing. Jörg Kasper (Bundesanstalt für Wasserbau)

Bild 1: Taucherglockenschiff (TGS) „CARL STRAAT“

Einleitung

In der Vergangenheit gab es zahlreiche Anstrengungen, das 1963 gebaute Taucherglockenschiff

(TGS) „CARL STRAAT“ zu erneuern oder zu modernisieren. Aber erst mit der Havarie der MS

„EXCELSIOR“ schlug die Stunde der Ersatzbeschaffung.

Was war passiert?

Am 24. März 2007 fuhr das Containerschiff MS „Excelsior“ mit 2 Containerreihen übereinander

nach Mannheim, um dort 2 weitere Lagen Container aufzunehmen. Bei der weiteren Talfahrt auf

dem Rhein hatte das Schiff bereits deutliche Kränkung nach Steuerbord, die der Schiffsführer

durch Aufnahme von Ballastwasser auszugleichen versuchte. Das Schiff hatte anschließend aber

noch mehr Kränkung nach Steuerbord, so dass der Schiffführer sich am 25. März 2007 gegen

14:30 Uhr entschloss, in Höhe von Köln-Porz aufzudrehen um mit dem Bug zu Berg zu ankern.

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Bild 2: Fahrtweg der MS „Excelsior“ Bild 3: Containerbeladung

Bild 4: MS „Excelsior“ kurz vor dem Aufdrehen

Bei diesem Aufdreh-Manöver gingen 32 Container über Bord, die entweder gleich sanken oder bis

zu 10 km abgetrieben wurden.

Bei der anschließenden Bergung der über Bord gegangenen Container zeigte sich die

Schwierigkeit, dass aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit die Taucher auch mittels

Taucherschild die Stahltrossen nicht an den Containern befestigen konnten. Nur mittels Einsatz

des TGS „Carl Straat“ konnten die übrigen Container angeschlagen und geborgen werden.

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Bild 5 und 6: Über Bord gegangene Container auf dem Rhein

Nach der Besprechung zum Erfahrungsaustausch zu den Havarien am Rhein am 26.04.07 im

BMVBS wurde am 15.04.2008 der Entwurf-HU Nr. 558 (WSD West) „über die Fahrzeug- und

Geräteausstattung gemäß dem gemeinsamen Havariegerätekonzept der WSDn West und

Südwest“ (GeschZ WS11/52.37.00/6 WSD-W 08, BMVBS) genehmigt. Der Teilauftrag zur

Erstellung eines technischen Konzeptes und Umsetzung des Ersatzes des Taucherglockenschiffs

„CARL STRAAT“ wurde von der WSD West an BAW, Referat Schiffstechnik (K4) erteilt.

Das jetzige Taucherglockenschiff „Carl Straat“

Das Bild 7 zeigt die wichtigsten Elemente der Taucherglockenanlage auf dem

Taucherglockenschiff „Carl Straat“:

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Bild 7: Taucherglockenanlage der „Caarl Straat“

Nachfolgend werden die wichtigsten Elemente der bisher vorhandenen kurz beschrieben:

– Kipprahmen

Zu beachten ist die in Querrichtung gelenkige Lagerung des Kipprahmens auf Höhe der

Wasserlinie, so dass wechselnde Krängungen des Schiffes nicht auf die Schleuse und das

Schachtrohr übertragen werden. Mit Hydraulikzylindern wird der Kipprahmen in einer Mittelstellung

abgestützt bzw. bei Bedarf festgestellt.

– Schleuse

Die Schleuse ist innerhalb des Kipprahmens horizontal drehbar gelagert. Über eine

Schleusenkammer auf der Backbordseite gelangt man in die Hauptkammer.

– Schachtrohr mit parallel geführter Treppe und Gelenk

Das Schachtrohr ist an die Schleuse angeschweißt. Über eine parallel geführte Treppe kann die

Glocke betreten werden. Am unteren Ende das Schachtrohrs ist die Glocke mit einer horizontalen

Drehachse gelenkig gelagert.

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– Schlauch

Der Schlauch zwischen dem Schachtrohr und der Glocke dient zur Abdichtung und als flexible

Verbindung.

– Glocke

Die Glocke dient während des Tauchbetriebs als Arbeitsraum. Klappbare Gitterrostpodeste sind

als Arbeitsbühne eingebaut. An der Decke der Glocke befinden sich Aufhängepunkte für Lasten

von bis zu 15 t. Kleinere Lasten werden mit Flaschenzügen angeschlagen.

– Parallellenker

Der obere Punkt des Kipprahmens, die Lagerung der Schleuse, das Gelenk an der Glocke und ein

Lager oberhalb der Glocke bilden eine Parallelogrammführung, die eine jederzeit horizontale Lage

der Glocke sicherstellt.

– Ballast

Der zum Absenken der Glocke erforderliche Ballast ist in Form von gusseisernen Blöcken außen

an der Glocke befestigt. Das Gesamtgewicht des Ballastes beträgt in diesem Fall 75 t.

– Hubgerüst

Das Hubgerüst in der Form eines A-Rahmens überspannt die Breite des Hecks am

Taucherglockenschiff. Die Bauhöhe des Hubgerüstes beträgt ca. 10,35 m über Basis und ist in

diesem Fall bestimmend für die Fixpunkthöhe des Schiffes. Die Glocke wird durch zwei

gleichlaufende Winden, Trommeldurchmesser 1000 mm, über zwei je 6- fach gescherte

Flaschenzüge angehoben. Der Durchmesser des Drahtseils mit einer rechnerischen Bruchlast von

716 kN beträgt 33 mm. Die gesamte Hubkraft der Hebe- Vorrichtung beträgt 1177 kN.

– Seilführung

Das Hubseil der Taucherglocke wird auf jeder Seite des Schiffes von einer Hubwinde

aufgenommen. Auf jeder Seite der TG ist das Seil mehrfach geschoren und wird oberhalb der TG

von der einen Seite zur anderen geführt. Durch diese Seilführung werden drei wichtige Vorteile

erzielt:

a) Beim Ausfall einer Winde kann die TG auch durch die verbleibende Winde gehoben und

abgesenkt werden, im Rahmen der zur Verfügung stehenden Trommelkapazität.

b) Durch eine wechselnde Verteilung der Seillängen zwischen den Hubwinden kann dafür

gesorgt werden, dass das Seil einem gleichmäßigen Verschleiß ausgesetzt ist.

c) Ungenauigkeiten in den Hubgeschwindigkeiten der Winden führen nicht zu einer „schiefen“

Lage der Taucherglocke.

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Neue Randbedingungen

Auf Grund der positiven Betriebserfahrungen mit dem existierenden Taucherglockenschiff „CARL

STRAAT“ soll der Neubau eine Erweiterung der Aufgaben im Rahmen des neuen

Havariegerätekonzepts erhalten. Neben der Steigerung der Freifahrtgeschwindigkeit soll

besonders das technische Konzept des Tauchglockeneinsatzes durch Einsatz heutiger Technik

optimiert werden. Als neue Aufgabe ist die Bergung von Containern nach einer Havarie

anzusehen.

Ersatz des TGS durch einen Neubau, jedoch mit einer neuen, deutlich niedrigeren

Fixpunkthöhe von max. 5,25 m über Ballastwasserlinie , um auch in Kanälen eingesetzt zu

werden.

Die ungefähren Hauptabmessungen und technischen Daten des TGS sollen betragen:

Länge (ü.a.) ca. 60,00 m

Breite (ü.a.) max. 11,50 m

Tiefgang max. 1,70 m

Freifahrtsgeschwindigkeit 16 km/h bei tiefem Wasser (>10m), min. 13 km/h gem.

BinSchUO

Hohe Manövrierfähigkeit mit guten „Halte- und Positioniereigenschaften“

Neues Schleusenkonzept für Taucheinsatz (Entfall Schleusenwärter vor Ort,

Materialschleuse)

Umfang der Warn- und Schutzausstattung (Gefährdungsanalyse)

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Bild 8: Neue Randbedingungen

Einsatzgebiet und Einsatzbedingungen

Das Einsatzgebiet erstreckt sich hauptsächlich auf den schiffbaren Bereichen (Zone 3 und 4) der

WSD West, WSD Südwest und WSD Süd, also von Rhein, Ruhr, Mosel, Neckar, Main, MDK und

Donau. Zusätzlich soll der neue TGS auch in den Kanälen eingesetzt werden. Dies bedingt eine

max. Höhe von 5,25 m

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Bild 9: Neue Einsatzgebiete in Nebenwasserstraßen und Kanälen mit Fixpunkthöhe 5,25 m

An das neue Schiff werden sowohl im Betrieb und Unterhaltung als auch im universellen

Einsatzverhalten besondere Anforderungen für eine Einsatzzeit von ca. 40 Jahren gestellt.

Technisches Konzept

Gem. Vorgabe im Erlass wurde ein Technisches Konzept erstellt, das nach Teilnahmewettbewerb

und beschränkter Ausschreibung an die Fa. DST vergeben wurde. Das Technische Konzept wurde

mit halbjähriger Verspätung vorgelegt. Anfangs enthielt es ansprechende innovative Konzepte, die

sich mit der Zeit aber immer mehr an die bestehende Konstruktion annäherten.

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Bild 10: Neues Konzept für TGS

Übrig blieben 2 Konzepte: ein neues mit einer kombinierten Druck-/ Zugstange um die

Fixpunkthöhe einzuhalten ohne ballasten zu müssen. Und ein optimiertes Konzept des bisherigen

TGS mit einem klappbaren A-Galgen und einem geeigneten Ballastsystem, um die Fixpunkthöhe

einhalten zu können. Nach Bewertung der Vor- und Nachteile beider Konzepte und unter

Abwägung der Sicherheit beider Konzepte empfahl der Verfasser der Studie die zweite Variante,

also das bisher bewährte TGS-System zu optimieren:

Absenkung Parallelogramm durch veränderte Geometrie

Klappbarer Heckgalgen (bedingt eine Vorrichtung zur Ablage des Schachtrohres)

Geeignetes Trimm- und Ballastsystem zum Erreichen der Fixpunkthöhe

4 Ruderpropeller mit Düse als Antriebseinheit (In der Studie wurden Ruderpropeller und

Azimutantriebe miteinander verglichen und bewertet, mit Vorteilen für den

Ruderpropellerantrieb)

Dieselelektrisches Antriebs- und Betriebssystem

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Bild 11: Optimiertes, ursprüngliches System

Im Juli 2010 lag der Endbericht der Technischen Studie vor und wurde dann mit dem BMVBS

abgestimmt. WSD West und BAW-K4 mussten noch einige Ergänzungen liefern bis das Konzept

abgenickt wurde.

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Bild 12: Endbericht Techn. Konzept

Das Projekt befindet sich terminlich leicht im Verzug gegenüber der ursprünglichen Planung

(Fertigstellung Bau nach Entwurf-HU in 2014 geplant). Die Gründe dafür sind im Wesentlichen:

1. Längere Bearbeitungszeit durch Aufttragnehmer zur Erstellung des Techn. Konzeptes

2. Längere Bearbeitungszeit zur Abstimmung des Techn. Konzeptes mit dem BMVBS

aufgrund Ergänzungen und Konjunkturpaket.

3. Bei der Evaluierung des Techn. Konzeptes zur Erstellung der Bauvorschrift (BV) musste

BAW-K4 zudem festgestellen, dass einige Aussagen des Techn. Konzeptes so nicht

umsetzbar sind, das sind unter anderem:

a. Einsatz der vorgeschlagenen mobilen Schutz- und Warnausstattung: so

technisch nicht möglich, BAW-K4 sucht nach einer anderen techn. Lösung.

b. Marktsichtung für mögliche Systemlieferanten für die wichtigsten Systeme:

- Tauch- und Schleusentechnik, Atemluftversorgung

- Kran- und Hebetechnik für Taucherglocke, Tauchschacht und Lagerung

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c. Gewichts- und Kostenkalkulation wurden in der Studie sehr optimistisch

betrachtet und nicht in dem Detailierungsgrad wie BAW-K4 solche Gewichts- u.

Kostenkalkulationen erstellt. Andererseits ist es aber auch sehr schwierig,

genaue Gewichts- und Kostenkalkulationen für ein so einmaliges Projekt zu

finden. Dies stellte BAW-K4 ebenfalls fest im Rahmen der Erstellung der

Bauvorschrift und Kostenkalkulation für den Entwurf-AU.

BAW-K4 hat mit Beginn des Jahres 2012 mit der schiffbaulichen Entwurfsplanung begonnen und

erstellt auf Basis der vorliegenden Informationen:

eine Bauvorschrift,

einen ausschreibungsfähigen Generalplan

eine aussagekräftige Gewichts- und Kostenkalkulation für den Entwurf-AU

die notwendigen Vergabeunterlagen

Die Unterlagen entsprechen zur Zeit einem Abarbeitungsgrad von ca. 75%.

Bild 13: 3D-Visualisierung Generalplan für Ersatzbau „Carl Straat“

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Projektverlauf (Chronologie)

Projektphasen (ab Vorlage genehmigter Entwurf-HU)

Phase 1

Mai 2008 – Feb. 2009

- Auswertung Entwurf-HU

- Vergabe Gefährdungsanalyse durch WSA

- Erstellung Gefährdungsanalyse durch Fa. DST

- Abstimmung Gefährdungsanalyse mit BMVBS

Phase 2

Mrz. 2009 – .Okt 2010

- Überprüfung des Anforderungsprofils und Ermittlung von Verbesserungspotenzial

- Ausschreibung und Vergabe Technisches Konzept

- Erstellung Technisches Konzept durch Fa. DST (Vorlage Endbericht Juli 2010)

- Abstimmung Techn. Konzept mit BMVBS

Erlass Abstimmung der technischen Konzeption des BMVBS v. 14.10.2010

Phase 3

Nov. 2010 – Okt. 2011

- Ergänzung technisches Konzept gem. Erlass durch WSD West und BAW-K4

- Allgemeine Haushaltssperre (Ungewissheit über weitere Umsetzung Projekt)

- Konjunkturprogramm mit Schwerpunkt Ersatz Mehrzweckschiffe

- Abstimmung des ergänzten technischen Konzeptes mit BMVBS

Erlass BMVBS-WS11 vom 06.02.2012 Ersatz TGS Sachstand

Phase 4 (jetzige Phase)

Feb. 2012 – Mar 2013

- Evaluierung des technischen Konzeptes und weitere technische Detailklärungen

- Aktualisierung Anforderungsprofil in Absprache mit Betreiber

- Erstellung der Bauvorschrift

- Erstellung Entwurf-AU

- Erstellung Vergabeunterlagen für Ausschreibung

Phase 5

Apr 2013 – Sept 2013

- Ausschreibung und Vergabe

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Phase 6

Okt 2013 – Sept 2015

- Bau des neuen TGS auf der Werft

- Bauüberwachung, Erprobung und Abnahme

- Übergabe an Betreiber

Phase 7

Okt 2015 – Sept 2017

- Überwachung Gewährleistung

Ausblick

Wie oben dargestellt, wurde das Projekt durch im Projektverlauf auftretende, neue, zu-sätzliche

Fragestellungen im Ablauf leicht verzögert. Der weitere Projektablauf ist nach Ansicht BAW-K4

jedoch technisch beherrschbar und im geplanten Zeitrahmen umsetzbar. Allerdings wurden

wichtige, technische Fragestellungen für die Umsetzung des Projekts vom Technischen Konzept in

eine ausschreibungsreife BV noch nicht in allen dafür notwendigen Einzelheiten evaluiert und

kalkuliert. Hieraus könnten sich noch gewisse Restrisiken für den Bau des neuen TGS ergeben.

Abbildungsnachweis:

Bild 1 BAW-K4

Bild 2 und 3 Schifffahrt-online

Bild 4 WSP NRW

Bild 5 und 6 www.welt.de

Bild 7 Teil Zeichnung TGS (BAW)

Bild 8 aus Havariegerätekonzept, WSD West

Bild 9 aus Havariegerätekonzept, WSD West

Bild 10 aus Techn. Konzept der Fa. DST, Bericht Nr. 1968



Bild 13 BAW-K4

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