Turbokupplungen Sicher durchs Eis im Kaspischen Meer

Ist das Kaspische Meer zugefroren schieben sich Schiffe mit dem breiten Rumpf auf das Eis, um es zu brechen. Hierfür hat Voith Turbo ein Offshore Supply Vessel mit Voith Turbokupplungen vom Typ 1150 TM1-X ausgestattet.

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OSWALD Elektromotoren GmbH

J.M. Voith SE & Co. KG / VTA

Herkömmliche Schiffe vermeiden jeden Kontakt mit Eis oder Packeis. Führt ihre Route trotzdem durch nicht eisfreie Gewässer, müssen sie sich einem Eisbrecher anschließen. Die stärkere Beplankung innerhalb des Tauchbereichs des Rumpfes, eine durchgängig doppelte Verschweißung der Außenhaut und verstärkte Innenspanten machen die schwierige Fahrt durchs Eis möglich. Eisbrecher sind im Verhältnis zu ihrer Größe besonders breite Schiffe, um eine möglichst breite Fahrrinne zu erzeugen. Der Bug ist normalerweise so geformt, dass das Eis nicht von einer scharfen Bugkante wie von einem Messer zerschnitten, sondern von der flachen und gewölbten Bugunterseite nach unten gedrückt wird. Das Schiff schiebt sich auf das Eis und bricht es mit seinem Gewicht. Durch verbesserte Bugformen brauchen moderne Eisbrecher nur noch die Hälfte der Maschinenleistung früherer Eis brechender Schiffe.

Die Herausvorderung: geringe Wassertiefen und Eisschicht im Winter

Das Kaspische Meer stellt Eisbrecher vor besondere Herausforderungen. Extrem geringe Wassertiefen von teilweise nur 3,5 Metern bereiten Probleme und im Winter kommt eine bis zu 75 Zentimeter dicke Eisschicht hinzu. Dadurch ist die Bestimmung der erforderlichen Antriebsleistung sehr schwierig. Trotz aller Sorgfalt bei der Auslegung der Schiffsantriebe kommt es in diesen Gewässern immer wieder zu Überlastungen oder sogar zu Blockierungen des Propellers. Hier verkehrt der Eisbrecher M/V „TULPAR“ mit Turbokupplungen vom Typ 1150 TM1-X. Sie sorgen für erhöhte Sicherheit und Verfügbarkeit, dämpfen Vibrationen und Geräusche und erhöhen die Beweglichkeit des Eisbrechers.

Häufiges Anfahren ist kein Problem

Die konstantgefüllten Turbokupplungen zwischen Elektromotor und Schottel-Ruderpropeller ermöglichen alle wichtigen Betriebszustände (Nennleistung: 2000 kW, Nenndrehzahl: 1200 1/min, Nenndrehmoment: 15900 Nm). Beim Anfahren wird der Elektromotor bei stillstehendem Propeller gestartet, der Propeller muss anschließend losgebrochen und beschleunigt werden. Dabei stellt die Turbokupplung sicher, dass der Elektromotor nicht schlagartig mit dem vollen Anfahrmoment belastet wird, sondern Wellenleitung und Propeller sanft und ohne Überlast übernimmt. So ist auch häufiges Anfahren kein Problem, die Lebensdauer des Motors wird verlängert. Der maximale Kupplungsschlupf beim Manövrieren liegt bei etwa zwei Prozent.

Hydrodynamische Turbokupplung sorgt für Sicherheit

Bei der Fahrt im Eis kann am Propeller plötzlich ein erhöhter Drehmomentbedarf auftreten. Die Steuerung des Frequenzumrichters lässt ein Übermoment von 110 Prozent des Nennmoments zu, dann reduziert sie die Antriebsdrehzahl. Die hydrodynamische Turbokupplung überträgt dabei das Drehmoment im Nennbetrieb und dämpft Drehschwingungen während des Betriebs, unabhängig von der Erregerfrequenz. Zudem reduziert sie den Massenstoß bei einer Blockierung während der Eisfahrt, vermeidet einen Ausfall aller Komponenten im Antrieb und erhöht damit die Verfügbarkeit und Sicherheit des Antriebs. Die Turbokupplung reagiert auf eine plötzliche Überlast mit einem sehr „flachen“ Kennlinienverlauf. Auch bei stark schwankenden Drehmomenten wird nicht der Motor in seiner Drehzahl gedrückt, sondern die Kupplung. Mit ihrem Schlupf lassen sich Überlastspitzen weich abfangen und ausgleichen. Der Motor bleibt auf Drehzahl und beschleunigt den Propeller sofort wieder, wenn die Lastspitze abgebaut ist. Durch Änderung der Füllmenge in der Turbokupplung im Stillstand kann die Arbeitsmaschine an die ständig wechselnden Bedingungen angepasst werden.

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