Schiffbau: Elektrische Antriebe verbessern die Manövrier- und Positionsgenauigkeit

Schiffe, die Offshore-Plattformen versorgen müssen heute mit einem dynamischen Positioniersystem ausgestattet sein. Diese Systeme und weitere Vorteile haben die Entwicklung von elektrischen Strahltriebwerken vorangetrieben. Die Umrichter- und Antriebstechnik bei Master Boat kommt dabei von ABB.

von Martin Schiefer

Das Seegebiet im Golf von Mexiko, das sich von der texanischen Küste bis nach Florida erstreckt, beheimatet zehn der 15 US-amerikanischen Häfen mit dem größten Umschlagvolumen. Dort findet sich nicht nur eine weltweit bekannte Fischerei- und Garnelenverarbeitungsindustrie sondern auch rund 4.000 Offshore-Ölplattformen.

Ein günstiges Umfeld für eine starke Schiffbauindustrie: Entlang der etwa 2.500 Kilometer langen Küste finden sich zahlreiche Werften, die sich dem Bau von Spezialschiffen widmen. Eines dieser Unternehmen, Master Boat Builders, hat seine Nische ganz sicher gefunden. Es baut spezielle Offshore-Versorgungsschiffe für die Ölindustrie.

Pionier für Elektroantriebe

Als einer der ersten Werften in diesem Segment hat Master Boat auf Querstrahlantriebe mit Elektromotoren und Frequenzumrichtern gesetzt. Die elektronischen Querstrahlantriebe zeichnen sich durch eine Reihe von Vorteilen gegenüber ihren hydraulischen Vorgängern aus. Diese waren laut, relativ aufwendig und ineffizient und stellten nicht selten sogar eine Gefahr für die Umwelt dar, wenn auf See ein Rohr oder Schlauch brach.

Als sich alternative Technologien entwickelten und etablierten, verlangten die Schiffseigner nach einer Änderung. Denn neben den Vorteilen für die Umwelt sind elektronische Querstrahlantriebssysteme sicherer im Betrieb und der Wartung als Hydrauliksysteme. Die Sicherheit für die Crew verbessert sich dadurch und für die Schiffseigner sinken die Versicherungsprämien. Die modernen elektrischen Antriebssysteme lassen sich zudem einfacher installieren und sind kostengünstiger im Betrieb.

Der größte Vorteil der elektronischen Querstrahlantriebe liegt jedoch in dem problemlosen Anschluss und der Funktion zusammen mit der modernen dynamischen Positionierung (DP), die von dem American Bureau of Shipping (ABS) und den Mineralölunternehmen, die die Boote für die Versorgung ihrer Ölplattformen einsetzen, gefordert werden.

Eine starke Positionsregelung

DP ist eine automatische Betriebsart, die mittels GPS die Position eines Schiffes innerhalb eines Radius von eins bis drei Metern hält. Diese Systeme werden üblicherweise dann verwendet, wenn sich ein Schiff während des Be- und Entladens von Material und Versorgungsgütern in unmittelbarer Nähe einer Ölplattform befindet. Wenn das DP-System aktiv ist, regelt es gleichzeitig und kontinuierlich die Bug-Querstrahlantriebe, das Hauptantriebssystem und die Ruder, um das Schiff in Position zu halten, egal wie stark Wind, Strömung oder Wellengang sind. Wenn man sich diese Anforderungen klarmacht, dann ist klar, dass die benötigten Antriebe äußerst leistungsfähig sein müssen.

Die abgestimmte Regelung ist von entscheidender Bedeutung, um zu verhindern, dass das Schiff während des Be- und Entladens gegen die Ölplattform schlägt und diese eventuell verschiebt, wodurch der Bohrbetrieb in 3 bis 5 Meilen Tiefe beeinträchtigt werden könnte. „DP-Systeme wurden bei nahezu allen im Golf operierenden Offshore- Versorgungsschiffen zu einer Standardanforderung“, erläutert Andre Dubroc, Geschäftsführer von Master Boat.

Aus dem Wechsel von hydraulischen zu elektronischen Querstrahlantrieben ergaben sich sofortige Vorteile für das DP-System. Die Schnittstelle zwischen dem Elektromotor und DP-Software ist deutlicher effizienter, das System reagiert schneller und ist wartungsfreundlicher.

Die Entwicklung des neuen Antriebs

Als das 1979 gegründete Unternehmen Master Boat zu wachsen begann, wurde eine Zusammenarbeit mit Gulf Coast Air & Hydraulics Inc. geschlossen, einem 25 Meilen entfernt angesiedelten Unternehmen, das pneumatische, hydraulische und elektrische Systeme und Serviceleistungen für die Schwerindustrie sowie den Schiffbau-/Offshoremarkt anbietet. Anfangs erhielt Master Boat von Gulf Coast mechanisch über Hydraulikmotoren betriebene Bug- und Heckstrahlruder-anlagen.

„Mitte der 2000er Jahre informierte uns Master Boat, dass sie dabei waren, ein Schiff mit elektronischem Querstrahlantrieb und Frequenzumrichtern zu bauen“, erklärt Chuck Moorehead, Präsident und Mitbegründer von Gulf Coast.

„Master Boat sah den Vorteil, Produkte und Serviceleistungen aus einer Hand zu beziehen. Deshalb wurde Gulf Coast in das Geschäft mit den elektronischen Querstrahlantrieben einbezogen und so die Grundlage für ein weiteres Wachstum gelegt“, erklärt Mike Mitchell, Application Manager bei ABB, der von Anfang an bei diesen elektrischen Systemen mit Master Boat zusammengearbeitet hat.

Das aktuelle Motor-Frequenzumrichter-Paket

Die neue Klasse der 220-Fuß-Schiffe von Master Boat stellt bereits die vierte Generation von Schiffen mit Frequenzumrichtern dar. Seit 2011, kurz nachdem ABB Baldor übernommen hatte, kommen bei den Antrieben die ACS800-Frequenzumrichter von ABB in Kombination mit RPM-Asynchronmotoren von Baldor zum Einsatz.

„Aufgrund des modularen Aufbaus ist der ABB-Frequenzumrichter perfekt für die Schiffbauindustrie geeignet. Wenn Sie bei einem Mineralölunternehmen unter Vertrag stehen, verlassen sich die Leute auf einer weit entfernt gelegenen Bohrinsel auf das Boot, das ihnen Gemüse, frisches Wasser, Zement oder was auch immer bringt. Längere Stillstandszeiten sind einfach nicht akzeptabel”, kommentiert Moorehead von Gulf Coast.

„Bei der DP-Anwendung schaltet der Frequenzumrichter in weniger als 10 Sekunden von 1.000 U/min in einer Drehrichtung zu 1.000 U/min in der anderen Drehrichtung um – eine volle Umkehr in weniger als 10 Sekunden. Das geht nicht auf Dauer mit einem herkömmlichen Asynchronmotor und frequenz-gestellten Antrieb, sie halten das einfach nicht aus“, ergänzt ABB-Ingenieur Mitchell.

Andre Dubroc von Master Boat schließt: „Diese Schiffe halten auch bei einem Wind von 10 Knoten, der auf die Seite drückt, ihre Position. Wenn der Wind oder die Strömung gegen den Bug drückt, könnte man es selbst bei der Windstärke eines Hurricanes in Position halten.”

Ausblick

Ende 2015 schwammen mehr als 60 von Master Boat gebaute Schiffe im Golf von Mexiko, die mit Baldor-/ABB-Antriebssystemen für die Querstrahlantriebe ausgestattet sind. Trotz dieses Erfolges sieht Gulf-Coast-Chef Moorehead weiteres Potential zur Weiterentwicklung: „Unsere große Herausforderung für die Zukunft ist, dass die Schiffe und somit auch die Querstrahlantriebe größer werden. Die Antriebe benötigen eine höhere Leistung, und wir müssen sie weiter anpassen, sodass sie weiterhin in den begrenzten Raum auf dem Schiff passen“.  jbi


Autor: Martin Schiefer ist Leiter Marine & Ports Deutschland bei der ABB Automation GmbH in Hamburg.

  • Elektrische Querstrahlantriebe bieten gegenüber hydraulischen Varianten deutliche Vorteile. Bild: ABB
0
RSS Feed

Hat Ihnen der Artikel gefallen?
Abonnieren Sie doch unseren Newsletter und verpassen Sie keinen Artikel mehr.

Mit einem * gekennzeichnete Felder sind Pflichtfelder!

Neuen Kommentar schreiben

Entdecken Sie die Printmagazine des WIN-Verlags