Oktober 2009

AROSA AQUA – Ein innovatives Propulsionskonzept für eine neue Generation von Flusskreuzfahrtschiffen

Der Neubau 514 der NEPTUN Werft GmbH wurde aufgrund höchster Anforderungen des Reeders AROSA Flussschifffahrt GmbH hinsichtlich Schallkomforts in den Kabinen und Reduzierung des Energieverbrauchs mit einem neuen Propulsionskonzept im Heck ausgeführt.


Das Flusskreuzfahrtschiff AROSA AQUA ist mit vier SCHOTTEL Twin-Propellern Typ STP 200 und einem SCHOTTEL-Pump-Jet Typ SPJ 82 RD ausgerüstet.

Der 360° steuerbare und als eigenständige Propulsionsanlage zugelassene dieseldirekt angetriebene SCHOTTEL Pump-Jet SPJ Typ 82 RD im Bug hat bereits auf anderen Neubauten von Flusskreuzfahrtschiffen Einzug gehalten. Auf Grund seiner sehr kompakten Bauweise uns seiner äußerst niedrigen Körperschallwerte sowie seiner hervorragenden Eigenschaft, fast gleichbleibenden Schub bei jeder Fahrgeschwindigkeit zu liefern, trifft er in diesem Marktsegment auf reges Interesse und konnte dadurch seinen Marktanteil bereits erheblich ausbauen.

 

Das Hauptpropulsionssystem, bestehend aus 4 hochelastisch gelagerten SCHOTTEL Twn-Propeller Typ STP 200, angetrieben durch 4 Dieselmotore VOLVO PENTA D 12 mit einer Leistung von 331 kW bei 1800 U.p.m. ist einzigartig und wird mit diesem Schiff zum ersten Mal in der Binnenschifffahrt eingesetzt. Der nächste Neubau 515, ebenfalls für AROSA Flussschiff GmbH, wird auch mit diesem Propulsionskonzept ausgerüstet werden. Weiterhin ist zwischenzeitlich ein Flusskreuzfahrtschiff eines anderen namhaften Reeders - ebenfalls angetrieben durch vier STP 200 - in Dienst gegangen.

 

Die Antriebsleistung auf vier Antriebe aufzuteilen hat folgende Vorteile

Reduzierter Tiefgang 1,5 m

Da die Gesamtpropulsionsleistung auf vier Antriebe aufgeteilt wird, können die Propeller mit einem Durchmesser von 1050 mm bei hohem Wirkungsgrad und einer Leistung pro Anlage von 331 kW ausgeführt werden. Dieser kleine Propellerdurchmesser ist dank der SCHOTTEL Twin-Propeller Technologie ohne Wirkungsgradeinbuße realisierbar.

Da Flusskreuzfahrtschiffe auf den europäischen Flüssen bei unterschiedlichsten Wasserpegeln unterwegs sind, ist es besonders wichtig, den Schiffsbetrieb auch in Zeiten niedriger Pegel sicher zu stellen. Je weniger Tiefgang realisiert werden kann, desto größere Fahrgebiete können erschlossen werden. Deshalb bedeutet weniger Tiefgang bares Geld in der Kasse des Reeders.


Extrem niedrige Körperschallwerte

Zum einen resultieren die extrem niedrigen Körperschallwerte aus dem hydrodynamisch gestalteten Design des STP 200, zum anderen aus der einzigartigen elastischen Lagerung mit Konuselementen. Diese verleihen dem Antrieb eine Eigenfrequenz, die in ausreichendem Abstand unter den durch die Propeller erzeugten Erregerfrequenzen liegt. Darüber hinaus ergibt sich durch einen erheblichen Freischlag der Propeller zur Schiffsstruktur ein sehr niedriger Körperschalleintrag ins Schiff. Da der Tiefgang 1,5 m beträgt und der Propellerdurchmesser nur 1050 mm, sind hinsichtlich des Freischlages sehr komfortable Verhältnisse gegeben; einerseits zur Schiffsstruktur aber auch andererseits zur Basis.

Der Nachteil bei den bisher üblichen Propulsionskonzepten mit zwei Hauptantriebsanlagen und einer für diese Schiffsgröße bisher üblichen Leistung von ca. 2 x 800 kW war, dass die Propellerdurchmesser selbst bei Twin-Propelleranlagen 1400 mm nicht unterschreiten durften, damit die hohe Antriebsleistung von 800 kW noch über zwei Propeller ins Wasser übertragbar war. Deshalb waren Tiefgänge um die 1700 mm erforderlich. Trotzdem musste der Freischlag zum Schiffsrumpf extrem klein gehalten werden, damit die - bezogen auf den Tiefgang - sehr große Propulsionsanlage noch unter dem Schiff unterzubringen war. Oft musste noch in Kauf genommen werden, dass die Propeller auf Basis positioniert werden mussten.

 

Erhebliche Wirkungsgradsteigerung

Das Hinterschiff muss wegen der kleineren Propellerdurchmesser von 1050 mm kaum tunnelliert werden. Dadurch ist der Wirkungsgrad dieses Hinterschiffes erheblich besser als derjenige eines hochtunnellierten mit zwei 800 kW Propulsionsanlagen. Die Sogziffern fallen bei der Propulsionsanlage mit 4 x STP 200 dank des komfortablen Freischlages der Propeller zum Rumpf erstaunlich niedrig aus, sodass sich fast der gesamte Anlagenschub in Vortriebskraft umsetzen lässt. Darüber hinaus sind die Propeller bei der Antriebsleistung 331 kW niedriger belastet als bei der Doppelanlage mit 800 kW, was trotz kleinerem Propellerdurchmesser zu einem höheren spezifischen Anlagenwirkungsgrad führt als bei der Doppelanlage.

 

Gleiche Steuerungsphilosphie wie bei einer Doppelanlage

Da die Kapitäne die Schiffe öfter wechseln, wurde bei der Entwicklung der neuen Propulsionsanlage mit vier STP 200 besonderer Wert darauf gelegt, dass sich für die Kapitäne kein Unterschied bei der Steuerung der Vierfachanlage zur Steuerung einer Doppelanlage ergibt. So werden steuerungstechnisch das BB Anlagenpärchen und das STB Anlagenpärchen jeweils über einen Joystick zusammengefasst, so dass sich die Brücke bis auf wenige Details nicht von der Ausführung für eine Doppelanlage unterscheidet.

 

Motorenauslastung wie bei dieselelektrischer Propulsion

Die vier Propulsionsanlagen können beliebig zu- und abgeschaltet werden. Abgeschaltete Propulsionsanlagen windmillen in der Strömung und werden weiter über den Vorgabewinkel des Steuerhebels durch die Azimuthsteuerung mitgeführt, um den Widerstand so klein wie möglich zu halten. Damit kann endlich das für Doppelanlagen typische Teillastproblem der Dieselmotore, das zu Verrußung der Motore, zu höherem Energieverbrauch, erhöhter Wartung und schlechten Emissionswerten führt, gelöst werden! Bei Kanalfahrt oder Stromabwärtsfahrt wird der Schiffsantrieb entweder über die beiden inneren oder die beiden äußeren Anlagen immer noch redundant sichergestellt. Damit können die 2 aktiven Propulsionsanlagen immer noch bei hoher Last und die Dieselmotore bei relativ hohem Wirkungsgrad betrieben werden. Es ergeben sich somit fast die gleichen Vorteile hinsichtlich der Dieselmotorenauslastung wie bei einem dieselelektrischen Antriebskonzept, es entfallen jedoch die Umwandlungsverluste.

 

9-fache Redundanz und dadurch extrem gesteigerte Betriebssicherheit

Da alle vier SCHOTTEL STP 200 Hauptpropulsionsanlagen selbst noch einmal mit redundanter Steuerung ausgeführt sind, ergibt sich bei der Steuerung eine 8-fache Redundanz. Für das Gesamtschiff ergibt sich dadurch, dass der SCHOTTEL SPJ 82 RD im Bug ebenfalls als eigenständige Propulsionsanlage zu betrachten ist, eine 9-fache Redundanz. und man erreicht eine noch nie dagewesene Betriebssicherheit.