Composite-Deck reduziert Fluss-Schiffstiefgang um 45 %, steigert Effizienz

SAERTEX arbeitete mit Schiffbauer Neptun Werft zusammen, um einen Composite-Aufbau zu bauen, der das Gewicht um 45 % gegenüber Stahl bei einem Flusskreuzfahrtschiff reduziert. QUELLE: SAERTEX

Dieser Blog ist eine Sidebar zu meinem Dezember-2019-Feature-Artikel „Removing barriers to lightweighting ships with composites“.

Composite-Materiallieferant SAERTEX (Saerbeck, Deutschland) begann 2014 die Zusammenarbeit mit Neptun Werft (Rostock, Deutschland), mit dem Ziel, Gewicht bei einem 110 Meter langen, 11,4 Meter breiten Flusskreuzfahrtschiff zu reduzieren, um die Fahrtsaison zu verlängern. „Der Fluss hat in bestimmten Monaten geringe Tiefe“, erklärt Jörg Bünker, Leiter R&D, Application Service für SAERTEX LEO feuerbeständige (FR) Produkte. „Um den Schiffstiefgang um 1 Zentimeter zu reduzieren, müssen sie 11 Tonnen Gewicht einsparen. Wir arbeiteten mit ihnen, um Stahl durch Composites in allem oberhalb der Wasserlinie zu ersetzen. Unser Ziel war 45 % Gewichtsreduktion, und wir erreichten dies.“

Zusätzlich zur Lieferung von LEO-Materialien – Non-Crimp-Fabric (NCF) Verstärkungen plus FR-Schaumkerne und Aluminiumtrihydroxid-gefüllte oder intumeszente Beschichtungen (siehe „Withstanding fire without the weight“) – arbeitete SAERTEX auch mit der Werft an Designentwicklung und Demonstratorteilen. „Wir wählten LEO mit einem glasfaserverstärkten, quasi-isotropen Laminat für die Deckschichten und einer FR-modifizierten Version von SAERfoam, das Glasfaser-Composite-Verbindungen zwischen den Deckschichten durch Polyisocyanurat-Schaumkern aufweist“, sagt Bünker. „Diese Verbindungen im SAERfoam ermöglichen gute strukturelle Resistenz während des Feuers und gute Residualeigenschaften. Durch LEO-Composites musste der Bauherr keine zusätzliche Isolierung für Temperatur und Lärm verwenden, wie bei Stahl. Das bietet enorme Gewichtseinsparung.“

Es dauerte zwei Jahre, um Design- und Bauabnahme von der Zentralkommission für die Rheinschifffahrt (CCNR, Straßburg, Frankreich) zu erhalten, die für Binnenwasserstraßen in Europa zuständig ist. „Diese lange Periode lag teilweise daran, dass die Behörden nur zweimal pro Jahr tagen“, erklärt Bünker. „Nach unserem ersten Vorschlag wurden wir angewiesen, Daten zu sammeln und Brandtests durchzuführen, die wir bei der nächsten Sitzung vorstellten. Verbindungen waren ebenfalls ein Thema. Wir mussten Brandschutzunterbrechungen in den Fugen zwischen Paneelen hinzufügen und die Brandperformance sowohl von Composite-Composite- als auch Composite-Stahl-Fugen nachweisen.“

Der Mock-up-Bau stellte weitere Herausforderungen. „In einer Composite-Fabrik zu bauen ist kein Problem. Aber in der Werftumgebung zu bauen ist schwieriger. Doch das war entscheidend, um die Behörden zu überzeugen. Sie mussten sehen, wie es gebaut wird und darauf laufen, wenn es fertig war.“ Er weist darauf hin, dass die erhaltene Zulassung maßgeschneidert war, basierend auf dem spezifischen Design und Testing für dieses Schiff. Nach Zulassung wurden die Composites schnell gebaut. Die finale Struktur – als Sonnendeck bezeichnet – nutzte über 1.000 m² resin-infundierte Composite-Paneele, verbunden durch Tabbing und Bonding.

Bünker sagt, die Werft sei nun an weiteren Projekten interessiert. „Sie haben viel Wissen gewonnen und es öffnete ihre Augen für das, was möglich ist.“ Die beiden Unternehmen haben diverse weitere Projekte in Arbeit. SAERTEX ist auch Lieferant für das deutsche nationale AERONAUT-Projekt, das Windwiderstand reduzieren/ Luftstrom um Schiffsaufbauten optimieren will, um Treibstoffverbrauch und Treibhausgasemissionen zu senken. „Dafür arbeiten wir an einem Windschild/Spoiler für das Deckshaus eines anderen Binnenschiffs“, erklärt er. „Die Teile sind kleiner als das Sonnendeck, aber die Vorschriften verlangen die gleiche Arbeit, um Gleichwertigkeit zu Stahl für dieses neue Design zu zeigen. Das ist einer der Gründe, warum wir auch die Arbeit in FIBRESHIP und RAMSSES unterstützen, die einen composites-spezifischen und beschleunigten Zulassungsprozess schaffen wollen, der eine viel schnellere Qualifizierung ermöglicht.“