Antriebstechnik: Voith erhält ersten Auftrag für neuartigen Schiffsantrieb

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Voith hat vom britischen Unternehmen Turbine Transfers Ltd. den ersten Auftrag über die Lieferung eines Voith Linear Jets für einen von BMT Nigel Gee konzipierten Windpark-Versorger mit einer Länge von 19 Metern erhalten. Bei dieser Anwendung bietet der Voith Linear Jet einen deutlich höheren Pfahlzug, ohne dass hierzu die Motorleistung gesteigert werden muss. Der höhere Pfahlzug ermöglicht es Turbine Transfers, Techniker auch bei höherem Seegang sicher übersteigen zu lassen. Turbine Transfers, eine hundertprozentige Tochtergesellschaft der Holyhead Towing Company, betreibt derzeit eine Flotte von mehr als 20 Schnellkatamaranen, mit denen Personal und Ausrüstung zu und von den Offshore-Windkraftanlagen gebracht werden. Zu den langjährigen Kunden zählen Siemens, RWE npower, Van Oord, Dong Energy, EnBW und Royal Boskalis Westminster.


Der neue Schiffsantrieb Voith Linear Jet (VLJ) eröffnet Schiffsbauingenieuren neue Wege zur Optimierung ihrer Schiffsentwürfe. Der VLJ verbindet Einfachheit und Effizienz eines konventionellen Propellers mit der Möglichkeit einer Schiffsauslegung auf Spitzengeschwindigkeiten von 40 Knoten ohne dass dabei die für Propeller mit hoher Leistungsdichte typischen Erschütterungen, Geräusche und Rollbewegungen entstehen. Ähnlich wie bei einem Propeller ist die Effizienz bezogen auf die Schiffsgeschwindigkeit konstant hoch. Diese Eigenschaft verleiht mit VLJ ausgestatteten Schiffen deutliche Reichweitenvorteile gegenüber Schwesterschiffen mit Waterjet. Typische VLJ-Anwendungen sind Schiffe mit gemischtem Einsatzprofil, das sowohl Marschfahrt bei niedriger Geschwindigkeit als auch kürzere Fahrten mit hoher Geschwindigkeit beinhaltet. Beispiele hierfür sind Marineanwendungen, Schiffe der Küstenwache sowie Yachten. Darüber hinaus bietet diese neue Antriebsoption auch für Fähren Vorteile, die mit Dauergeschwindigkeiten von etwa 30 Knoten betrieben werden und deren Antrieb über schnell- oder mittelschnell laufende Diesel- oder LNG-Motoren erfolgt. Der Voith Linear Jet eliminiert einige der Nachteile herkömmlicher Waterjets, ohne dass sich dies negativ auf Spitzengeschwindigkeit oder hohe Geschwindigkeiten auswirkt. Die deutlich höhere Effizienz bei Marschfahrt mit niedriger Geschwindigkeit ermöglicht eine positive Designspirale bei Schiffen mit niedrigem Gewicht.


Kleinere Kraftstoffbehälter für die gleiche Reichweite reduzieren die Verdrängung des Schiffs und steigern damit die Rumpfeffizienz, was wiederum zu größerer Reichweite und höherer Spitzengeschwindigkeit führt. Die geringe Anfälligkeit für Bewuchs und die geringe Einbaukomplexität resultieren in niedrigen Wartungskosten und hoher Verfügbarkeit. Für Hochgeschwindigkeits-Anwendungen können herkömmliche Propeller nun sicher durch VLJ ersetzt werden, so dass ein Umstieg auf Waterjets erst dann erforderlich wird, wenn die bei der Auslegung geforderten Schiffsgeschwindigkeiten deutlich über 40 Knoten liegen.


Der Voith Linear Jet im numerischen Schlepptank


Die erfolgreiche Integration eines Antriebs in den Rumpf stellt eine der Hauptaufgaben des Schiffbauingenieurs dar, wenn es darum geht, dem Kunden eine bestimmte Schiffsgeschwindigkeit zu garantieren. Die Wechselwirkungseffekte zwischen Antrieb und Rumpf sind schwierig vorherzusagen; zusätzlich erschwert wird eine solche Voraussage etwa durch Kavitation. Um den Schiffsbauingenieur bei der Leistungsvoraussage zu unterstützen, hat Voith mit Hilfe der numerischen Strömungsmechanik (CFD) einen leistungsstarken „numerischen Schlepptank“ entwickelt, der für Voith Linear Jet Leistungsvoraussagen bei allen Rumpfformen optimiert wurde. Der numerische VLJ Schlepptank wurde mit mehreren Rumpfformen, durch Kavitationstunneltests in Instituten mit Versuchstank sowie mit VLJgetriebenen Rumpfformen validiert. Für kundenspezifische Projekte erzeugt der numerische VLJ Schlepptank einen vollständigen Bericht inklusive Kavitationsbeginn bei verschiedenen Betriebsbedingungen, Beeinflussung durch Tiefertauchung des Rumpfes und Vertrimmung sowie Leistungsanalyse für die verschiedenen möglichen VLJ Rumpfpositionen, Einbautiefen und Wellenwinkel. Zielsetzung hierbei ist es, den Schiffsbauingenieur bei der Optimierung des Schiffsdesigns zu unterstützen
und jedes Projekt gemeinsam zum Erfolg zu führen.

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