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Jul 21, 2023

Wasser

Veröffentlicht am 31. Juli 2022, 17:59 Uhr von

Veröffentlicht am 31. Juli 2022 um 17:59 Uhr von The Maritime Executive

(Der Artikel wurde ursprünglich in der Ausgabe Mai/Juni 2022 veröffentlicht.)

Wir leben in einer hypervernetzten, digital fokussierten Welt.

Durch die Globalisierung und den technologischen Fortschritt sind wir besser vernetzt und haben einen besseren Zugang zu Waren, Dienstleistungen und Informationen als je zuvor. Da vergisst man leicht, dass sich 90 Prozent aller Dinge noch genauso bewegen wie vor 500 Jahren.

Mit dem Schiff.

Dieser Handel wird von den rund 55.000 Handelsschiffen abgewickelt, die international Handel treiben. Ob Stückgut, Container oder Tanker, jeder von ihnen ist mit einem oder mehreren Propellern ausgestattet, die das Schiff durch das Wasser treiben. Der Propeller wiederum ist über eine Welle mit dem Motor verbunden, und diese Welle wird von verschiedenen Lagern getragen, um eine reibungslose Drehung zu gewährleisten.

Diese Lager erfordern häufig eine Fett- oder Ölschmierung. In den 1950er Jahren wurde ein ölgeschmiertes Stevenrohrsystem eingeführt, um die Verschleißlebensdauer der Wellenlager zu kontrollieren. Eine der Komponenten des Systems ist das sogenannte Stevenrohrlager. Seine Hauptaufgabe besteht darin, das ölgefüllte Stevenrohr abzudichten und zu verhindern, dass Öl ins Meer gelangt und Meeresverschmutzung verursacht.

Dennoch kommt es immer noch zu Unfällen.

Fischernetze, falsch ausgerichtete Propellerwellen, schlecht gewartete Dichtungen oder Herstellungsfehler können zum Ausfall der Dichtung führen. Der daraus resultierende Verlust der Öleindämmung kann für den Reeder kostspielig sein und zu Geldstrafen oder sogar Gefängnisstrafen für die Besatzung führen.

Ölgeschmierte Stevenrohrsysteme wurden angeblich entwickelt, um die Lagerverschleißlebensdauer zu kontrollieren. Aber was wäre, wenn diese Systeme überhaupt kein Öl benötigen würden?

Wassergekühlte Lager

Wassergekühlte Lager haben den Vorteil, dass keine Ölschmierung oder EALs (umweltfreundliche Schmiermittel) erforderlich sind, wodurch das Verschmutzungsrisiko auf Null reduziert wird. Während sich die Welle mit hoher Geschwindigkeit dreht, erzeugt das Wasser einen Keil, der die Welle vollständig vom Lagermaterial trennt und den Reibungskoeffizienten auf unter 0,001 senkt. Dadurch wird der Systemverschleiß auf ein vernachlässigbares Maß reduziert.

Wasser hat außerdem die doppelte spezifische Wärme von Öl. Ein gleiches Gewicht an Wasser absorbiert die doppelte Wärme wie Ölschmierstoffe, wodurch die Kühleigenschaften weitaus besser sind. Durch die Verwendung von Wasser als Schmiermittel sind keine Schmutzdichtungen erforderlich. Wenn keine Dichtungen erforderlich sind, sind Pumpen und Tanks möglicherweise nicht erforderlich. Dies führt zu einem einfacheren Wellenlagersystem und sofortigen Kosteneinsparungen in der Bauphase.

Stevenrohrlager sind mit einer Reihe von in Längsrichtung verlaufenden Stegen und Rillen ausgestattet. Wenn eine Verunreinigung wie Sand oder Splitt in das System eindringt, wird sie vom Wasser in eine Rille gespült, wo sie ausgespült wird. Aufgrund der Materialkonstruktion dieses Lagertyps wird im Gegensatz zu einem Metalllager, das kein Nachgeben hat, ein Verkratzen der Propellerwelle vermieden.

Darüber hinaus fängt eine gefettete Welle Verunreinigungen ein und verwandelt sie im Wesentlichen in eine Läppmasse. Dadurch wird die Welle bei jeder Umdrehung kontinuierlich abgenutzt.

Wassergekühlte Lager wurden unter Verwendung der modernsten verfügbaren Technologie und einer der ältesten nachhaltigen Ressourcen, die die Menschheit kennt, entwickelt.

Verbundlager

Thordon Bearings, ein Unternehmen von Thompson Gordon, ist ein in Ontario ansässiger Hersteller, der sich auf die Herstellung öl- und fettfreier Lager und Dichtungen spezialisiert hat. Das Unternehmen verwendet ein proprietäres, fettfreies, wassergeschmiertes Polymermaterial. Dieses Lagermaterial mit niedrigem Koeffizienten trägt dazu bei, die Reibung zwischen Welle und Lager zu reduzieren und Ruckgleiten zu verhindern. Thordon hat kürzlich das größte Ruderlager hergestellt, das jemals hergestellt wurde – in nicht weniger als vierundzwanzig Stunden!

Bei einem in Dubai im Trockendock liegenden Containerschiff wurde festgestellt, dass der Ruderlagerspielraum am Limit liegt. Da sich das Ende der Wartungszeit immer näher rückte, musste der Eigentümer entscheiden, ob er zum Trockendock zurückkehren oder das vorhandene Metalllager durch die wassergeschmierte Technologie von Thordon ersetzen wollte. Thordons lokaler Partner, Ocean Power International, versicherte der Werft, dass sie das Lager pünktlich liefern könne.

Mit nur einer Ruderschaftzeichnung als Referenz goss das in Burlington, Ontario, ansässige Team von Thordon ein übergroßes Stück mit einem großen Sicherheitsspielraum. Das fertige Stück hatte die Maße 1.250 mm x 1.050 mm x 1.350 mm und wog 2.500 Pfund. Obwohl es das größte jemals gelieferte Lager war, war es dennoch siebenmal leichter als ein vergleichbares Bronzelager und leicht genug, dass es noch in dieser Nacht in ein Verkehrsflugzeug verladen werden konnte.

Vierundzwanzig Stunden später traf das Lager in Dubai ein, wo das Team vor Ort die Endbearbeitung gemäß den genauen Spezifikationen durchführte. Anschließend wurde das Teil mit flüssigem Stickstoff unterkühlt, wodurch der Außendurchmesser um 21,93 mm schrumpfte und das Lager problemlos eingebaut werden konnte. Die resultierende Installation weist eine höhere Abriebfestigkeit als das ersetzte Bronzelager auf und verdoppelt die erwartete Lebensdauer.

Vertrag über mehrere Schiffe

Die Vorteile wassergekühlter Lager gepaart mit der schnellen Lieferzeit von Thordon haben zu einer Vereinbarung über mehrere Schiffe mit Maritime Partners, dem weltweit größten Betreiber von Binnenschiffen, geführt.

Es ist geplant, zwölf Doppelschnecken-Schubboote von der in Louisiana ansässigen FMT-Werft mit Ausrüstung zu liefern, zu der RiverTough-Heckwellenlager, ThorPlas-Blue-Ruderlager mit Pucker-Dichtungen, ThorPlas-Blue-Lenkgestängebuchsen, SXL-Anlaufscheiben und TG100-Heckwellendichtungen gehören.In Betrieb Maritime Partners ist eine der modernsten, neuen und umweltfreundlichsten Flotten im gesamten US-amerikanischen Binnenflussnetz und hat sich voll und ganz für die wassergekühlten Lösungen von Thordon entschieden, um einen zuverlässigen Betrieb und ein Null-Verschmutzungsrisiko zu gewährleisten.

Holzlager

Am anderen Ende des Spektrums steht die am längsten laufende wassergekühlte Lagerlösung der Geschichte: Holzlager aus Lignum Vitae.

Lignum Vitae ist seit über drei Jahrhunderten im Einsatz. Es erhielt sein erstes Patent im Jahr 1852. Im SNAME im Jahr 1882 gelistet. Im Ersten Weltkrieg in der gesamten Flotte eingesetzt, dann erneut im Zweiten Weltkrieg. Es wurde für den Einsatz auf der USS Nautilus ausgewählt – dem ersten Atom-U-Boot der Welt. Der schnellste Ozeandampfer der Welt, die SS United States, wurde auf ihrer Jungfernfahrt 1952 mit dem Blauen Band für die schnellste Atlantiküberquerung ausgezeichnet, ein Rekord, den sie bis heute hält.

Sein Wellenlager wurde aus Lignum Vitae gefertigt.

Kein anderes Lagermaterial hat die Geschichte und Langlebigkeit von LV. Und da es sich um einen vollständig erneuerbaren Rohstoff handelt, wird ihm die Ehre zuteil, die umweltfreundlichste verfügbare Lösung zu sein.

Was macht es so gut?

Lignum Vitae ist das härteste aller gehandelten Hölzer mit einem Gewicht von 4.390 lbf auf der Janka-Skala – das entspricht Aluminium. Mit 6,8 lb/bd ft ist es auch das dichteste aller Harthölzer, verglichen mit Ebenholz mit 5,8 lb/bd ft. Es dauert Jahrhunderte, bis einer dieser Bäume ausgewachsen ist.

Es enthält natürliche Öle, die für Selbstschmierung und Verschleißfestigkeit sorgen. Eine Studie der US Navy ergab, dass LV den niedrigsten jemals gemessenen Reibungskoeffizienten aufwies. Diese Öle bieten außerdem Widerstandsfähigkeit gegen Fäulnis und da es sich um Holz handelt, ist es nicht anfällig für Schäden durch Elektrolyse.

Die meisten dieser Eigenschaften sind das Ergebnis seiner einzigartigen Zellstruktur. Im Gegensatz zu den meisten Hölzern, deren Maserungen in Längsrichtung verlaufen, bildet LV eine gewebte Matrix mit einem 60-Grad-Winkel der Maserungen. Dies wirkt wie eine vorgespannte Feder. Es kann mit einer 100-Tonnen-Presse komprimiert werden und springt nach einigen Tagen zurück und nimmt mit perfektem Formgedächtnis wieder seine Form an.

Es ist diese letzte Eigenschaft, die es perfekt für den Einsatz in Stevenrohren macht. Das Holzlager passt sich im Laufe der Zeit der Welle an, indem es sich im Wesentlichen einläppt. Dabei bildet sich der niedrigste Koeffizient. Und da Wellenvibrationen eine Folge von zu großem Spiel sind, werden Vibrationen durch diese Eigenschaft selbst bei einer falsch ausgerichteten Welle fast vollständig eliminiert.

Ständige Weiterentwicklung

Bob Shortridge, der Gründer von Lignum Vitae North America, geht ständig an die Grenzen des Materials. Derzeit lässt er seine Lager von HydroTech mit Sitz in Kanada testen, einem Unternehmen, das sich auf Lagertechnologie für die Schifffahrts- und Wasserkraftindustrie spezialisiert hat.

Das Paar arbeitet daran, das bestmögliche Lager für alle Bedingungen zu entwickeln und testet LV mit allen Materialtypen und Designs. Das ultimative Ziel ist es, ein Material zu finden, das bei hohen Geschwindigkeiten den effektivsten Wasserkeil entwickeln und gleichzeitig den Verschleiß bei niedrigen Geschwindigkeiten begrenzen kann, und die ersten Ergebnisse von Lignum Vitae zeigen, dass es an die Spitze kommt.

Shortridge ist auch ein Geschichtsinteressierter mit einer langjährigen Faszination für die SS der Vereinigten Staaten und dafür, was sie so schnell gemacht hat. Zum Zeitpunkt des Verfassens dieses Artikels spendet er Lignum-Vitae-Lagermaterial zur Ausstellung im SS United States Conservancy Museum und wartet auf die Erlaubnis, an Bord des Schiffes zu gehen, um das Stevenrohrlager zu inspizieren, mit dem Ziel, seine Entwürfe weiter zu verfeinern. Die Anwendung moderner Produktionsmethoden auf eines der ältesten bewährten Materialien ist ein Rezept für nachhaltigen Erfolg.

Wenn Dinge schief laufen

Der Austausch oder Einbau von Lagern und Dichtungen im Trockendock ist eine Sache. Sie zu reparieren oder auszutauschen, während das Schiff nach einer Panne im Wasser liegt, ist etwas ganz anderes.

Aegir Marine ist auf Heckdichtungen und Antriebssysteme spezialisiert und bietet einen flexiblen Ansatz für die Schiffswartung. Wir passen uns zwar gerne Ihrem Trockendock-Zeitrahmen an, ragen aber vor allem bei der Durchführung von schwimmenden und notfallmäßigen Unterwasserreparaturen heraus.

Aegirs proprietäres SealDock ist ein Unterwasserlebensraum, der unterhalb der Wasserlinie eine trockene Arbeitsumgebung schafft. SealDock wurde speziell für die Projektanforderungen entwickelt und verwendet einen Gummidichtungsmechanismus gepaart mit positivem Luftdruck. Dies ermöglicht den geschulten Technikern den Zugang zur Baustelle und die Durchführung der Reparaturen.

Aegir lässt seine eigene Prime-Marke oder Ersatzteile in seinen DNV-zugelassenen Anlagen herstellen. Mit einem globalen Vertriebsnetz sind wir ideal aufgestellt, um Ihr Schiff reparieren, umrüsten und wieder in Fahrt bringen zu lassen.

Diese Fähigkeiten führten 2022 zu einer Partnerschaft mit Spliethoff zur Lieferung von Teilen und Dienstleistungen für die Stevenrohrdichtung. Mit einer weltweiten Trockenfrachtflotte von über 50 Schiffen liefert Spliethoff hochwertige Fracht und benötigt eine maximale Flottenverfügbarkeit. Die Partnerschaft mit Aegir wird dazu beitragen, eine globale Versorgung und Reaktion für alle Stevenrohrdichtungsteile und Dienstleistungen sicherzustellen, die für den Transport der Ladung erforderlich sind.

Umweltfreundliche Technologie

Wenn es um Fortschritte im maritimen Bereich geht, ist die Mission klar: Umweltfreundliche Lösungen für die globale Schifffahrtsindustrie zu entwickeln und bereitzustellen. Die wassergekühlte Lagertechnologie ist die umweltfreundlichste Wahl ohne Verschmutzungsrisiko.

Ob Sie die neueste Polymertechnologie oder ein altes Holz mit noch unentdeckten Eigenschaften verwenden, es gibt großartige Möglichkeiten, die Arbeit zu erledigen. – MarEx Regelmäßiger Mitwirkender Sean Hogue ist Senior Vice President of Operations bei Baker Marine Solutions.

Die hier geäußerten Meinungen sind die des Autors und nicht unbedingt die von The Maritime Executive.