Wasserbau Küste

Über‘s Arbeiten und (noch) nicht Fertigsein: Forschung und Erlebnisse an der KTH / Work in progress: Research and experiences at the KTH

In diesem Blogbeitrag berichte ich über meinen Forschungsaufenthalt an der Kungliga Tekniska Högskolan (Königlich Technischen Hochschule, KTH) in Stockholm, der nicht nur von bahnbrechenden Erkenntnissen in der Bodenmechanik 😉, sondern auch von sportlichen Herausforderungen und Weihnachtsstimmung geprägt war.

In this blog post, I will share some impressions from my research stay at the Kungliga Tekniska Högskolan (Royal Institute of Technology, KTH) in Stockholm, which was not only packed with ground-breaking research in soil mechanics 😉, but also with sportive challenges and Christmas spirit.

Das Institutsgebäude im winterlichen Kleid / The institute building in its winter dress

Forschung zur Variabilität von Baugrundeigenschaften / Research about the variability of ground properties

Die übliche Annahme von homogenen Bodeneigenschaften in einer Bodenschicht ist eine Vereinfachung einer oftmals viel komplexeren räumlich heterogenen Bodenrealität. Wir müssen davon ausgehen, dass die Baugrundeigenschaften streuen und mit Unsicherheiten belegt sind. Sieben Wochen durfte ich in der Gruppe Soil and Rock Mechanics an der KTH bei Prof. Stefan Larsson und Dr. Johan Spross zu Gast sein, um mich mit diesem Phänomen und speziell der Quantifizierung von Unsicherheiten zu beschäftigen.

The common concept of homogeneous ground properties in a geotechnical unit is a simplification of an often more complex, spatially heterogeneous ground reality. We have to assume that ground properties are scattered and subject to uncertainty. I was invited to spend seven weeks as a guest researcher working with Dr. Johan Spross in the Division Soil and Rock Mechanics headed by Prof. Stefan Larsson to investigate these uncertainties and methods for their quantification.

Ziel des Forschungsaufenthalts war es, einen in der Arbeitsgruppe entwickelten Ansatz zur multivariaten Datenanalyse weiterzuentwickeln und auf unseren eigenen Datensatz anzuwenden. Die Ergebnisse sollen unter anderem bei der Anwendung des neuen Eurocode 7 helfen. Die Arbeit wurde durch Diskussionen und Austausch sowohl an der KTH als auch mit Kolleg*innen in der BAW unterstützt. Auch die regelmäßige Teilnahme an den Seminaren der Arbeitsgruppe und das Arbeiten in einem internationalen Team waren wichtige Erfahrungen, von denen ich profitieren konnte.

The aim of the research stay was to continue working on an approach to multivariate data analysis developed in the division and apply it to our own data set. Among other things, the results are intended to assist with the application of the new Eurocode 7. The work was supported by discussions and exchanges both within the group at the KTH and with colleagues at BAW. Regular participation in the group’s seminars and working in an international team were also important experiences from which I could benefit.

Mein Arbeitsplatz in Schweden, wo wie auch in Deutschland, das Standardbuch für Zuverlässigkeitsberechungen von ANG & TANG (2007) einen festen Platz hatte / My Swedish workplace that, as in Germany, features the standard workbook for probabilistic engineering by ANG & TANG (2007)

Internationaler Austausch, Shuffleboard und mehr / International exchange, shuffleboard and more

In der Arbeitsgruppe traf ich unter anderem mit Promovierenden und Postdocs aus Schweden, Spanien, Italien, China und dem Iran zusammen. Die Vielfalt der Perspektiven bereicherte nicht nur die wissenschaftlichen Diskussionen, sondern schuf auch eine offene und anregende Atmosphäre. Insgesamt war ich beeindruckt von dem wertschätzenden Umgang miteinander, der auch einen sehr guten wissenschaftlichen Output zu liefern scheint. Ein fester Bestandteil meines Alltags an der KTH war die traditionelle schwedische Kaffeepause, auch Fika genannt, welche immer donnerstags stattfand. Hier trafen sich Kollege*innen, um bei einer Tasse Kaffee und einem süßen Gebäckstück zu plaudern. Diese informellen Treffen boten eine gute Gelegenheit, mehr über die Forschung der anderen zu erfahren und sich in entspannter Atmosphäre auszutauschen.

In the division, I met with PhDs and Postdocs from Sweden, Spain, Italy, China and Iran, among others. The diversity of perspectives not only contributed to the academic discussions, but also created an open and stimulating atmosphere. Overall, I was impressed by the respectful interaction with each other, which also seems to deliver a very good scientific output. An integral part of working at KTH was the traditional Swedish coffee break, also known as Fika, which always took place on Thursdays. Colleagues would meet here to chat over a cup of coffee and a sweet pastry. These informal meetings offered a great opportunity to learn more about the research of other colleagues and to exchange ideas in a relaxed atmosphere.

Fika in diesem Fall mit schwedischen „Geburtstagsflaggen“ anstelle von Geburtstagskerzen / Fika in this case with Swedish „birthday flags“ instead of birthday candles

Neben der Forschung kam auch der Spaß nicht zu kurz. Eine besondere sportliche Herausforderung war ein Shuffleboard-Spielabend, was für Nicht-Schweden gleichbedeutend mit Curling auf einem langen, mit künstlichem Sand bedeckten Küchentisch ist. Mit den Kolleg*innen teamweise im Wettbewerb sorgte insbesondere die Qualifikation der internationalen Spieler*innen für zahlreiche Lacher. Ein weiterer Höhepunkt war der Kulturnachmittag, bei dem jeder sein Heimatland vorstellte, z.B. durch traditionelle Speisen, Filme und Bilder aus der Heimat. Das Luciafest und die Institutsweihnachtsfeier rundete meinen Aufenthalt ab. Bei beiden Veranstaltungen gab es traditionelle schwedische Küche zusammen mit schwedischem Gesang.

In addition to research, there was also plenty of fun. One particular sportive challenge was the shuffleboard evening which for Non-Swedes translates into curling on a long kitchen table that is slightly covered by arteficial sand. Competing in teams with colleagues, the qualification of the international players in particular provided plenty of laughs. Another highlight was the afternoon of cultural exchange, where everyone presented their home country, e.g. through traditional dishes, films and pictures. The Lucia Festival and the institute’s Christmas party completed my stay. Both events featured traditional Swedish cuisine together with Swedish singing.

Fazit / Bottom line

Wie so oft in der Forschung fängt die Arbeit nach dem Forschungsaufenthalt erst richtig an. In den nächsten Monaten müssen die Ergebnisse der sieben Wochen in Publikationen verpackt werden und es gibt viele neue interessante Fragen, die beantwortet werden wollen. Ich bin dankbar, dass die BAW den Aufenthalt unterstützt hat. Auch möchte ich mich bei der Arbeitsgruppe in Schweden bedanken, die mich sehr herzlich aufgenommen hat. Die Zeit an der KTH prägte nicht nur meinen wissenschaftlichen Blickwinkel, sondern auch mein persönliches Wachstum. Ich freue mich auf die weitere Zusammenarbeit.

As often the case in research, the actual work begins after the research stay. Over the next few months, the results of these seven weeks have to be turnded into publications and there are many new interesting questions that need to be answered. I am grateful that the BAW supported my stay. I would also like to express my sincere graditude to the division in Sweden, who gave me a very warm welcome. The stay at KTH not only contributed to my scientific perspective, but also to my personal growth. I look forward to our collaboration in the future.

Mehrzweckschiffe des Bundes- Der nächste Meilenstein ist erreicht, Schiff 1 geht zu Wasser

Am 15. Juli 2023 war es soweit, das erste von insgesamt drei neuen Mehrzweckschiffen des Bundes wird erstmalig seinem künftigen Element übergeben. Über ein angepasstes Schienensystem sowie Schwerlastwagen wurde das neue Schiff auf einen eigens für dieses Manöver bereitgestellten Dockponton verfahren, um anschließend an geeigneter Stelle den Absenkvorgang durchführen zu können. Umfangreiche Vorbereitungen, Berechnungen und Prüfungen seitens unseres Auftragnehmers Abeking & Rasmussen (A&R) in Zusammenarbeit mit seinem Unterauftragnehmer Western Baltija Shipbuilding (WBS), Klaipeda sowie weiteren Experten gingen diesem besonderen Ereignis voraus. Vor Ort begleitet wurde dieser Vorgang ebenfalls durch die Experten der Projektteams der BAW sowie der WSV bzw. des Reedereizentrums (ReeZ). Alle Beteiligten zeigten sich sehr zufrieden, mit dem erfolgreich verlaufenen Manöver. Im Anschluss an das erfolgte „Ausdocken“ wird eine erste Überprüfung des tatsächlichen Schiffsgewichts zur Verifizierung der bisherigen, rechnerischen Gewichtsermittlung durchgeführt. In den nun folgenden Wochen wird das Schiff dann für seine bevorstehende Verschleppung zu A&R nach Lemwerder vorbereitet. Dort angekommen beginnt die Vervollständigung der gesamten Ausrüstung, der Schiffsausbau und die sukzessive Inbetriebnahme der einzelnen schiffstechnischen Systeme. Nach Abschluss der notwendigen umfangreichen Erprobungen und Probefahrten soll das erste Mehrzweckschiff im ersten Quartal 2025 fertiggestellt und an den Auftraggeber übergeben werden. Die Fertigung der Schwesterschiffe 2 und 3 wird nun planmäßig in Klaipeda fortgesetzt, freuen wir uns auf die nächsten herausragenden Ereignisse, die dieses Projekt für uns bereithält. Ein herzliches Dankeschön an alle Expertinnen und Experten, die dieses herausragende Neubauprojekt zu diesem nächsten, wichtigen Meilenstein gebracht haben. (Bildquellen: BAW)

MDI-DE Update

Das neue Geoportal der Marinen Dateninfrastruktur Deutschland (MDI-DE) präsentiert sich nach einer umfassenden technischen Überarbeitung jetzt modern und nutzerfreundlich. Die Umstellung auf OpenSource-Software ist abgeschlossen. Aussehen und Handhabung sind jetzt aktuell und auf mobilen Geräten komfortabel nutzbar. Das Geoportal bietet mit performanten Recherche-, Darstellungs-, und Download-Optionen einen zentralen Einstiegspunkt für Meeres- und Küstendaten der Nord- und Ostsee.

Startseite des neuen Geoportals der MDI-DE

Die drei Säulen des Geoportals sind die Recherche über eine zentrale Suche, der Download und die Darstellung von Daten. Die zentrale „Suche“ greift dabei auf Metadaten, Daten und Dienste der zuständigen Behörden zurück. Zudem werden Webseiten und Ortsnamen durchsucht. Die Ergebnisse können anschließend weiter gefiltert werden, zum Beispiel nach Kategorie oder dem Datenanbieter. Ausgehend von der Suche können direkt weitere Information aufgerufen oder der direkte Download gestartet werden. Es ist ebenfalls möglich, bestimmte Suchergebnisse direkt in die Kartendarstellung zu übertragen. Die Kachel „Entdecken“ lädt zur thematischen Erkundung ein und über die Kachel „Download“ können Daten direkt heruntergeladen werden. Auf der Einstiegsseite der „Karten“ sind die Angebote thematisch geordnet. Die Themen können aber auch beliebig kombiniert und neu zusammengestellt werden. Weitere Kacheln führen zur Projektseite der MDI-DE oder zum „Küsten-Gazetteer“.

Beispiel für eine individuell zusammengestellte Karte im neuen Geoportal der MDI-DE

Die MDI-DE bietet momentan bereits knapp 3.000 Datensätze zum Download an. Insgesamt können 150 Darstellungsdienste in eigene Anwendungen eingebunden werden. Bei der Suche werden 15.000 Webseiten der Anbieterbehörden und 31.000 Ortsnamen durchsucht. Für alle Daten und Dienste gelten die Prinzipien von OpenData und FAIR: Findable, Accessible, Interoperable, Reusable.

Über ein Jahr und viel Detailarbeit hat die Umstellung des Geoportals auf freie Software benötigt. Die MDI-DE beruht seit neun Jahren auf einer Verwaltungsvereinbarung von acht Landes- und Bundesbehörden, die jeweils Daten aus dem Küsten- und Meeresbereich der deutschen Nord- und Ostsee erheben. Mit dem gemeinsamen Geoportal erfüllen sie ihre nationalen und internationalen Informationspflichten und haben damit zudem eine Plattform, um Daten gemeinsam über die Zuständigkeitsgrenzen hinweg der Öffentlichkeit zur Verfügung zu stellen.

Viele weitere Informationen über das Projekt MDI-DE sind im Internet unter https://projekt.mdi-de.org/ zu finden.

Die Küste im Klimawandel – Von der Forschung zum Dienst

Die Küstengebiete der Nord- und Ostsee: Weltnaturerbe Wattenmeer, 23000 km² Seeschifffahrtsstraßen, rund 600 km Deichlinie und Lebensraum von über 7 Mio. Menschen. Zahlreiche Akteure wie Küstenschützer und Hafenbetreiber arbeiten an und mit der Küste. Der Klimawandel stellt alle vor Herausforderungen.

Wie wird sich die Küste zukünftig durch Klimawandel verändern? Welche Informationen brauchen die zahlreichen Akteure an der Küste um den Herausforderungen zu begegnen? Diese und ähnliche Fragen wurden Mitte September beim Workshop „Die Küste im Klimawandel – von der Forschung zum Dienst“ am BSH diskutiert. Vertreten waren rund 50 Teilnehmerinnen und Teilnehmer aus Bundesbehörden, Landesbetrieben, Universitäten und Unternehmen. Eingeladen hatten der DAS-Basisdienst „Klima und Wasser“ sowie das BMDV-Expertennetzwerk.

Teilnehmende des Workshops vor dem BSH in Hamburg, Quelle BSH

Ziel des Workshops war es, das Wissen zu den Änderungen des Systems durch den Klimawandel zusammenzutragen, festzustellen wo die Herausforderungen liegen und wie diese gemeinsam angegangen werden können um die Küste nachhaltig zu schützen. Themenschwerpunkte waren unter anderem Wattenmeer und Ästuare, Küstenschutz, Seegang, regionale Meeresspiegeländerungen sowie ozeanographische und meteorologische Daten. Anschließend an einleitende Vorträge tauschten sich die Teilnehmenden in Kleingruppen über ihre Bedarfe an Daten und Produkten zu den jeweiligen Themen aus, welche sie für eine Anpassung an den Klimawandel benötigen.

In den zwei Tagen sind zahlreiche Wünsche, Ideen und Anregungen gesammelt worden, die teilweise bereits im DAS-Basisdienst „Klima und Wasser“ und dem BMDV-Expertennetzwerk bearbeitet werden bzw. in die zukünftigen Arbeiten und Untersuchungen einfließen.

Der Workshop hat gezeigt, wie wichtig der direkte Austausch zwischen Anwendern und Forschung ist und wie schön es ist sich endlich wieder in Präsenz zu sehen.

Mehrzweckschiffe des Bundes- Montage des LNG Tanks erfolgreich abgeschlossen

In der Woche vom 10. bis 14. Oktober fand im Zuge der Fertigung des ersten von insgesamt drei LNG betriebenen Mehrzweckschiffen auf unserer Baustelle in Klaipeda ein anspruchsvolles Kranmanöver zum Einsetzen des ca. 400 Kubikmeter fassenden LNG Tanks in den dafür vorbereiteten Großblock statt. Eigens zu diesem Zweck hatte die Western Baltija Shipbuilding (WBS), die im Auftrage unseres Auftragnehmers -Abeking und Rasmussen SE- den Bau der Stahlschiffskörper, die Konservierung sowie die Vorausrüstung mit Großkomponenten, wie z.B. die Gasaggregate, die Antriebs- und Manövrieranlagen sowie Separationsanlagen, etc. ausführt, den Schwimmkran MAJA mit einer maximalen Hubkraft von 330 Tonnen geordert. Das erforderliche Kranmanöver verlief nach Plan, so dass am Ende des Tages sowohl der LNG- Tank als auch der darüber befindliche Großblock aufgesetzt war. Ein weiterer wichtiger Meilenstein in der Fertigung dieser anspruchsvollen Neubauten. Die Montage der vorbereiteten Großblöcke wird sich bis in das Jahr 2023 erstrecken, dann wird der erste Neubau aufschwimmen und zur Fortführung der Ausrüstung, des Einbaues der Einrichtung, der Verkabelung sowie der dann nachfolgenden sukzessiven Inbetriebnahme der vielen schiffstechnischen Systeme nach Lemwerder an die Weser überführt. Das erste Schiff soll nunmehr In der zweiten Jahreshälfte 2024 fertiggestellt und an die WSV übergeben werden.

LNG Tank eingebaut, weiterer Großblock wird aufgesetzt

Sturmebben in der Tideelbe im Klimawandel

Sturmebbe in der HafenCity (HafenCity Zeitung | Michael Baden)

In einer Zusammenarbeit von BAW und BSH im Rahmen des BMDV-Expertennetzwerk Themenfeld 1 wurden Ereignisse untersucht, die im Allgemeinen eher weniger Beachtung finden: „Sturmebben“. Mit diesem von uns verwendeten inoffiziellen Begriff meinen wir das Gegenteil von Sturmfluten, somit also besonders niedrige Wasserstände, welche durch starken ablandigen Wind entstehen. Während dieser Ereignisse kann es zu Einschränkungen des Schiffsverkehrs der in den Ästuaren (tidebeeinflussten Flussmündungen) verlaufenden Bundeswasserstraßen kommen. Außerdem können extrem niedrige Tideniedrigwasserstände die Standfestigkeit von Uferbauwerken gefährden, sodass das NNTnw (niedrigster bekannter Tideniedrigwasserstand) als ein zu berücksichtigender Bemessungsparameter für viele Bauwerke herangezogen wird. Das Fokusgebiet der Untersuchung ist das Elbeästuar, ein wichtiger Verkehrsweg, in dem sich mit dem Hamburger Hafen der größte deutsche Seehafen und drittgrößte Containerhafen Europas befindet.

Ziel der Untersuchung war es herauszufinden, welchen Einfluss der Klimawandel in Zukunft auf Sturmebben haben könnte. Der Klimawandel kann Sturmebben zukünftig hinsichtlich mehrerer Prozesse beeinflussen:  durch eine Veränderung der Wetterlagen- und Abflussverhältnisse sowie den globalen mittleren Meeresspiegelanstieg (SLR) (IPCC 2021). Der SLR wird die Wasserstände in der Deutschen Bucht und der Tideelbe anheben und die Tidedynamik verändern, was wiederum zu einer Veränderung der Watttopographie führen kann. Die Wattgebiete in der Deutschen Bucht haben somit das Potential, zumindest anteilig mit dem SLR mitzuwachsen. Ein mögliches verändertes Niederschlagsverhalten im Einzugsgebiet der Elbe beeinflusst den Abfluss in die Tideelbe, welcher wiederum Einfluss auf die Wasserstände hat. Einige mögliche Einflussfaktoren auf Ästuare der Deutschen Bucht im Klimawandel sind in der nachfolgenden Abbildung skizziert.

Ästuar im Klimawandel (BAW)

Welche Wetterlagen Sturmebben in der Tideelbe begünstigen, und wie sich diese Wetterlagenverhältnisse in Zukunft durch den Klimawandel verändern könnten, wurde im Rahmen des Expertennetzwerkes vom Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) untersucht, während an der BAW die Wirkung möglicher klimawandelbedingter Änderungen der drei Einflussfaktoren Abfluss, SLR und Wattwachstum auf extrem niedrige Tideniedrigwasserstände während Sturmebben in der Tideelbe untersucht wurde. Um die Wirkung dieser drei Einflussfaktoren zu untersuchen, wurde ein hydrodynamisch-numerisches Modell verwendet. Dieses umfasst das Gebiet der gesamten Deutschen Bucht von Terschelling in den Niederlanden bis Hvide Sande in Dänemark sowie die Ästuare von Ems, Weser und Elbe:

Deutsche Bucht Modell (BAW)

Es wurde eine Sturmebben-Kette aus dem Jahr 2018 und eine Sturmebben-Kette aus dem Jahr 1987 mit dem Modell simuliert.  Dabei wurden sowohl der Referenzzustand, als auch verschiede Abfluss-, SLR- und Topographieszenarien untersucht.

Im Fokus der Auswertungen lag hierbei der niedrigste Tideniedrigwasserstand (NTnw) am Pegel St. Pauli. Dieser Pegel ist charakteristisch für den Hamburger Hafen. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass der NTnw durch den SLR ansteigt, jedoch nicht in vollem Maße des eingesteuerten SLR. Bei den untersuchten Szenarien mit 10, 30, 50, 80 und 110 cm SLR ohne sowie mit vollständigem Wattwachstum steigt das NTnw 2018 bei St. Pauli um 84-94 %, bezogen auf den jeweiligen SLR. Die Rolle des Abflusses hängt von dessen Stärke ab. Je höher der Abfluss, desto größer ist der Einfluss auf die Wasserstände am Pegel St. Pauli. Bei einem Abfluss von mehr als 1000 m³/s liegt der Einfluss auf das NTnw der Sturmebbe 2018 bei etwa 2,3 cm pro 100 m³/s. Würde das meteorologische Ereignis 1987 bei heutiger Topographie, heutigem mittleren Meeresspiegel und niedrigerem Abfluss (400 m³/s) noch einmal auftreten, so könnte, auf Basis der Modellergebnisse, das bisherige NNTnw am Pegel St. Pauli um ca. 30 cm untertroffen werden.

Vorläufige Ergebnisse des BSH (Jensen et. al. In prep.) deuten darauf hin, dass Sturmebben begünstigende Wetterlagen im Klimawandel zukünftig seltener werden.  

Nach diesen Erkenntnissen wird es im Klimawandel, insbesondere durch den Meeresspiegelanstieg, langfristig zu einer geringeren Beeinträchtigung durch Sturmebben in der Tideelbe kommen. In naher Zukunft können jedoch bisherige extrem niedrige Wasserstände in der Tideelbe untertroffen werden, bevor die Wirkung des Meeresspiegelanstiegs überwiegt.

Genauere Informationen zu den verwendeten Daten, Methoden und Ergebnissen können in dem vor kurzem erschienen gemeinsamen Bericht „Sturmebben in der Tideelbe im Klimawandel“  (https://doi.org/10.18451/expn_2022_01) nachgelesen werden.

Referenzen:

IPCC (2021) Summary for Policymakers. In: Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Intergovernmental Panel on Climate

Jensen et. al. (in prep.)  Negative storm surges in the Elbe estuary – Large-scale meteorological conditions and future climate change. In: atmosphere.


‚HUET‘ – Unterwasser-Abenteuer in Cuxhaven

Hinter der Abkürzung HUET verbirgt sich das „Helicopter Underwater Escape Training“.
Wir vier Mitarbeitende der BAW aus dem Bereich Geotechnik, einer sonst sehr erdverbundenen Disziplin des Bauingenieurwesens, sollten im Offshore Safety-Trainingscenter Cuxhaven lernen, wie man sich in Notsituationen aus einem Helikopter (hoffentlich) retten kann.

Nach einem Theorie-Teil am Vormittag ging es mit Pommes im Bauch über zum Praxis-Teil. Netterweise fand dieser in einem Schwimmbecken statt und nicht in der kalten Nordsee. Wir haben dennoch sogenannte Arbeitsüberlebensanzüge angezogen, bevor wir im Becken dann den Umgang mit einem Notatemsystem (CAEBS – „Compressed Air Emergency Breathing System“) geübt haben. Unsere Ausrüstung sah folgendermaßen aus:

links Arbeitsüberlebensanzug mit Schwimmweste, rechts CAEBS (Bildquelle)

Nach einigen Vorübungen, stets angefeuert durch ein motivierendes „Atme, atme, atme!“ unseres Trainers, kam der unter der Schwimmbadhalle schwebende Helikopter-Dummy zum Einsatz. Unsere Aufgabe war es nun, in 4 Übungen mit steigendem Schwierigkeitsgrad uns jeweils von unseren Sitzen loszuschnallen und aus dem Helikopter zu entkommen (im Bild unten skizziert).

Die vier verschiedenen Situationen, in denen wir uns aus dem Helikopter retten sollten

Am Anfang war es noch einfach: Tür aufziehen, Rettungsinsel hinausschmeißen und hinterherspringen, bevor der Helikopter unter Wasser ist.
Ab der zweiten Übung kam dann das Atemsystem zum Einsatz. Zunächst wurde der Dummy gerade heruntergelassen, kurz vor der Wasseroberfläche wurden die Fenster und Türen geöffnet, sodass wir anschließend unter Wasser ohne Hindernis hinaustauchen konnten.
In der dritten Übung wurde der Helikopter-Dummy zunächst mit uns versenkt und dann um 180° gedreht. Das war der Moment, in dem wir alle verstanden, warum die Trainer uns zuvor Anweisungen gegeben haben wie „greif zu deinem Fuß“ und nicht „greif nach unten“.
Vor der letzten Übung wurden die Fenster- und Türöffnungen wieder verschlossen und wir mussten sie unter Wasser auf dem Kopf stehend öffnen, bevor wir in Richtung rettender Wasseroberfläche schwimmen konnten. Ziemlich k. o. und glücklich, die Übungen gemeistert zu haben, gab es dann noch ein Abschieds-Gruppenbild vor dem Helikopter-Dummy:

Doch was war der Grund für unser Unterwasser-Abenteuer während der Arbeitszeit?

Seit 2 Jahren erkundet das Bundesamt für Seeschifffahrt und Hydrographie (BSH) Flächen in der Nord- und Ostsee, auf denen anschließend offshore-Windparks gebaut werden sollen. Wer auf diesen Flächen die Windenergie nutzen darf, wird in einer Auktion der Bundesnetzagentur festgelegt. Und damit die Bietenden ihre Kosten für den Windparkbau abschätzen können, wird zuvor ein umfangreiches Informationspaket geschnürt und öffentlich zur Verfügung gestellt (https://pinta.bsh.de/).

Neben Untersuchungen zur Tier- und Pflanzenwelt, sowie den Windverhältnissen auf der Fläche, spielen Informationen über den Baugrund eine tragende Rolle. Wenn dazu Bohrungen und Drucksondierungen bis in eine Tiefe von 80 m durchgeführt werden, sind „offshore client representatives“ für das BSH an Bord der Bohrschiffe. Diese Aufgabe teilen sich Mitarbeitende des BSH, des Ingenieurbüros Ramboll sowie der BAW. Im 2 x 12-Stunden-Schichtbetrieb begleiten und überwachen wir die Arbeiten auf dem Schiff, nach 2 Wochen werden wir dann abgelöst. Damit für diesen Personalwechsel das Bohrschiff seine Arbeit nicht unterbrechen und zurück in den Hafen fahren muss, ist der Transport via Helikopter vorgesehen. Auf der folgenden Karte kann man erkennen, dass der Weg zurück an Land kein Katzensprung ist: die Fläche N-9, die dieses Jahr untersucht wird, liegt mehr als 100 km von der Küste entfernt.

Mit einem roten Punkt an Land markiert: ein möglicher Abflugort des Helikopters: Eemshaven in den Niederlanden; rot umkringelt: Fläche N-9 (Bildquelle)

Wo die BAW im Bereich offshore noch aktiv ist, kann im neusten BAW Geschäftsbericht nachgelesen werden.

Der erste erfolgreiche Herzschlag der neuen Mehrzweckschiffe (MZS)

Mit der erfolgreichen Zertifizierungserprobung des ersten LNG-Bordnetzaggregates einer 12er-Serie, begleitet von der Klassifikationsgesellschaft Lloyds Register, der BAW und der WSV, wurde ein essenzieller Meilenstein im Konstruktions- und Fertigungsprozess der drei neuen Mehrzweckschiffe erreicht.

Dies ist besonders bemerkenswert, da in den letzten 21 Monaten ein mit Erdgas betreibbarer Verbrennungsmotor so weiterentwickelt wurde, dass er mit toxischer und explosiver Verbrennungsluft, die bei einem Havariebekämpfungseinsatz im Operationsgebiet des MZS auftreten kann, sicher funktioniert.

Dafür haben die Motorkonstrukteure nicht nur die baulich konstruktiven Aggregate-Anpassungen durchgeführt, sondern im Vorfeld Versuche und Messungen an einem Testmotor realisieren müssen.

Auch die Nachbildung der im realen Schiffseinsatz besonders kritischen explosiven Umgebungssituation musste zur Vorbereitung der Werkserprobung betrachtet und in die Bordnetzaggregateerprobung integriert werden. Nicht zuletzt waren hierfür die baulichen Gegebenheiten am Motorprüfstand und auch der laufende Fertigungsbetrieb bzgl. des sicherheitstechnischen Umgangs mit explosiver Verbrennungsluft zu berücksichtigen.

Für den nunmehr ersten Motor dieser neuen hochkomplexen und ausrüstungsintensiven LNG-Mehrzweckschiffe hat alles auf Anhieb funktioniert. Die erforderlichen Nachweise konnten erbracht werden. Für die nun folgenden Aggregate wünschen wir den vertraglich und fertigungstechnisch verantwortlichen Firmen MTU und BERGEN-Engine auch weiterhin gutes Gelingen.

Für das in Norwegen bereits gebaute und erfolgreich erprobte Bordnetzaggregat bzw. die noch zu bauenden drei Einheiten für das erste MZS schließen sich nun zunächst der Transportweg nach Litauen (Klaipėda), zum Zwecke des Einbaues in den Schiffskasko an. Im weiteren Projekt-/Fertigungsablauf wird der vorausgerüstete Schiffskasko, nach Deutschland (Lemwerder) verschleppt. Dort wird aus dem vorausgerüsteten Kasko ein modernes und hochkomplexes Mehrzweckschiff, dessen Systeme, wie auch die Bordnetzaggregate nach Abschluss der Installationsarbeiten einer Inbetriebnahmeprozedur und weiterer Hafen- und Seeerprobungen unterzogen werden. Anschließend kann das Mehrzweckschiff dem in 2021 neu gegründeten Reedereizentrum der WSV übergeben werden.

P.S. Durch die zwischenzeitliche Herauslösung des Motorfertigungswerkes aus dem Rolls-Royce-Konzern gehören sowohl der gebaute als auch die noch für die Mehrzweckschiffe zu bauenden LNG-Motoren zu den letzten, die ein Rolls-Royce-Typenschild erhalten werden.

(erstellt: Ulf Türmer, Referat K4, Fachbereich Elektrotechnik)

Bildquelle: BAW

Kiellegung des ersten von insgesamt drei LNG- Mehrzweckschiffen (MZS) des Bundes

Mit dem erfolgten Brennstart am 28.06.2021 und der nunmehr am 07.09.2021 erfolgten offiziellen Kiellegung wurde knapp 20 Monate nach erfolgter Vertragsunterzeichnung am 20.01.2020 der Schritt in die eigentliche Fertigung des ersten von insgesamt drei neuen LNG- Mehrzweckschiffen (MZS) des Bundes vollzogen. Der Auftragnehmer, die Abeking & Rasmussen Schiffs- und Yachtwerft SE, hat auf Grund der gegenwärtigen sehr guten Auslastungslage am Stammsitz in Lemwerder an der Weser einen Teil der Fertigung an die Western Baltija Shipbuilding Yard in Klaipeda/ Litauen vergeben. Die Abeking & Rasmussen Schiffs- und Yachtwerft SE ist während der gesamten Fertigung mit einem eigenen Projektteam zur Sicherstellung einer hohen Qualität sowie als permanenter Ansprechpartner für die Bauaufsicht des Auftraggebers in Klaipeda vertreten. Das Fertigungskonzept sieht vor, dass die Neubauten in einer sogenannten Blockbauweise umfangreich vorausgerüstet mit einem Abstand von ca. 9 Monaten bis schlussendlich September 2023 an der Ostsee entstehen werden. U.a. werden bauablaufbedingt bereits Großkomponenten, wie z.B. der ca. 350 m3 fassende LNG- Tank, die Bergen- Gasmotoren ab Schiff zwei, die Hauptantriebsanlagen sowie der Bugjet der Fa. Schottel eingebracht. Für die weitere Ausstattung mit umfangreicher Decksausrüstung, u.a. die große Schleppwinde, die Hebezeuge, die umfangreiche Ausrüstung zur Ölbekämpfung, der Ausbau und die Einrichtung mit sämtlichen dann folgenden Inbetriebnahmen, Erprobungen und Probefahrten werden die Schiffe sukzessive schwimmfähig und vollständig konserviert an die Weser überführt werden.

Der nunmehr erfolgten Kiellegung sind intensive Gespräche im Rahmen der Prozesse von Basic – und Detail Design vorangegangen. Diese erfolgten zwischen den Beteiligten der Werft, dem Projektteam des Auftraggebers, bestehend aus dem Team der Bauaufsicht des Referates Schiffstechnik der BAW, den Vertretern des künftigen Eigners (WSV mit dem Reedereizentrum, inkl. Mitgliedern der künftigen Besatzung) sowie der Klassifikationsgesellschaft Lloyds Register und einer Vielzahl von beteiligten Systemlieferanten und Zulieferern. Die in der zweiten Hälfte 2020 bei der HSVA Hamburg erfolgreich durchgeführten umfangreichen Modelloptimierungen und anschließenden Modellversuche lassen ein in Bezug auf die geforderten Leistungsmerkmale, insbesondere die Erreichung des geforderten Pfahlzuges von 1450 kN, optimierten Schiffsentwurf erwarten. Der weitere Fertigungszeitplan sieht für den Mai 2022 sowie den Januar 2023 die jeweiligen Kiellegungen der MZS 2 und MZS 3 vor, so dass spätestens ab diesem Zeitpunkt die Intensität für die Beteiligten der Bauaufsicht nochmals erhöht wird. Zudem wird mit der Überführung des MZS 1 voraussichtlich im April 2022 die Bauaufsicht dann künftig zwei Baustellenorte betreuen müssen. Zur Wahrnehmung der Bauaufsicht steht ein erfahrenes Team, bestehend aus dem Referat Schiffstechnik der BAW, dem Reedereizentrum der WSV, einschließlich Mitgliedern der künftigen Besatzung sowie einem externen Dienstleister im Auftrag der BAW, der Bietergemeinschaft Reederei Laeisz/ Innoven GmbH, zur Verfügung. Ein nächstes Highlight wird die Erprobung und Zertifizierung der für diesen Einsatzfall speziell entwickelten gasschutzfähigen Bergen- Gasmotoren sein. Die baugleichen Mehrzweckschiffe werden die mit LNG betriebene, seegehende Spezialschiffsflotte des Bundes um drei weitere Einheiten erweitern.

Quelle: Abeking & Rasmussen Kiellegung 6510 Klaipeda 7 September 2021

Die Vorfreude steigt…

Derzeit wird am Standort Hamburg der BAW in der Wasserbauhalle die bestehende Versuchsinfrastruktur erweitert. Direkt zwischen dem Schiffswellenbecken und der großen Umlaufrinne entsteht eine neue Strömungsrinne. Die 36 m lange Versuchsstrecke wird beidseitig mit Wänden aus Glas ausgestattet, was eine umfassende Beobachtung verschiedener Versuchsszenarien ermöglicht. Zuzüglich Ein- und Auslaufelementen ergibt sich eine Gesamtlänge der Anlage von rund 50 m. Die Rinne erhält bei einer durchgehenden Breite von 60 cm einen autarken Wasserkreislauf.

Für die Realisierung des angestrebten Durchflusses von 500 l/s sind zwei parallel angeordnete Motoren installiert. Hiermit wird eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit von rund 1 m/s beim nominellen Wasserstand von 80 cm erreichbar sein. Der aus Edelstahl bestehende Rinnenboden weist zahlreiche Möglichkeiten zur Installation fester Einbauten auf. Entsprechende Bohrungen sind vorbereitet. Die Oberholme sind zur Aufnahme einer später vorgesehenen Installation einer 3D-Traverse ausgelegt.

Als Besonderheit gibt es für Untersuchungen von tidebeeinflussten Effekten die Möglichkeit, die Strömungsrichtung im laufenden Versuchsbetrieb umzukehren. Im Moment der Strömungsumkehr wechseln Ein- und Auslaufelement ihre Funktion und die beidseitig zur Strömungsberuhigung installierten Gleichrichter werden entsprechend motorgesteuert aktiviert bzw. deaktiviert.

Für mögliche Untersuchungen zu bodennahem Sedimenttransport ist die Rinne mit zwei motorgetriebenen Sedimentfängen ausgestattet, die damit je nach Versuchsphase aktiviert oder deaktiviert werden können.

Die Auftragsvergabe zu Planung, Herstellung und Installation der Rinne erfolgte im Juni 2020 an die Fa. Gunt. In die Detailplanung flossen in einem intensiven Austausch mit der BAW-KA deren zahlreichen Erfahrungen aus dem Betrieb der dortigen Versuchsrinnen ein.

Die Zeit zwischen der finalen Freigabe der Planung im November 2020 und dem Baubeginn im April 2021 wurde für notwendige vorbereitende Arbeiten genutzt. Die Tragfähigkeit des Hallenbodens musste durch Herstellung eines Betonsockels erhöht werden, um der neuen Rinne eine entsprechende Standfestigkeit zu verleihen. Der Hallenbereich im Umfeld der Rinne erhielt einen neuen ebenen und robusten Fußbodenbelag. Bereits bestehende Rohrleitungen für den Anschluss der Rinne an das Wassernetz der BAW wurden einer intensiven Innenreinigung unterzogen.

Das erste Projekt steht in den Startlöchern und kann die Fertigstellung und Inbetriebnahme kaum erwarten. Der zunehmend sichtbare Baufortschritt lässt dabei die Vorfreude steigen…

Verfasst von Bernhard Kondziella

Als technischer Angestellter bin ich überwiegend im Bereich der Naturmessungen und im Bereich des physikalischen Modellwesens tätig. Angesiedelt sind diese Themen im Referat K1 "Küsteningenieurwesen" der Dienststelle Hamburg.