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Elektrischer Antrieb und elektrische Ausrüstung eines Rettungsboot für den Einsatz in explosionsgefährdeter Umgebung

Bei diesem Schiffsneubau handelt es sich um den Prototyp eines eher ausgefallenen, aber äußerst interessanten und anspruchsvollen Projekts, nämlich dem Neubau eines Rettungsbootes für den Einsatz in explosionsgefährdeter Umgebung.

Dieses Schiff soll im Gefahrenfall der Besatzung des Frachtschiffes die sichere Flucht aus dem Gefahrenbereich ermöglichen. Hierzu liegt das Schiff sofort einsatzbereit während des Umschlagvorgangs längsseits. Tritt jetzt eine gefährliche Situation ein, z.B. ein Brand an Bord, so kann sich die Besatzung auf das Rettungsboot begeben und schnellstmöglich vom Gefahrenort entfernen und retten, auch wenn der Weg von Bord an Land verlegt ist..

Bedingt durch den Einsatzort in explosionsgefährdeter Umgebung muß die gesamte Ausrüstung des Schiffes höchsten Ansprüchen in Bezug auf Explosionsschutz   genügen und die ATEX Vorschriften erfüllen.

Damit scheidet z.B. eine konventionelle Antriebsanlage mit einem Verbrennungsmotor aus. Aber auch ein einfacher, handelsüblicher Elelektroantrieb stellt keine Lösung dar, die Explosionsschutz- vorschriften wären hiermit nicht zu erfüllen, eine den Vorschriften entsprechende Ausführung, z.B. vollständige Kapselung wäre zwar realisierbar, nur auf Grund der extrem hohen Kosten für die Prüfung durch eine benannte Stelle bei der geringen Stückzahl finanziell nicht darstellbar.

Fluchtboot_Antrieb_klein

drehbarer 10kW POD-Antrieb

Ausgehend von dieser Situation wurden wir vom Kunden beauftragt eine den Vorschriften entsprechende und finanziell tragbare Lösung zu entwickeln und anschließend zu realisieren.

Um die Problematik einen den Explosionsschutzvorschriften entsprechenden Antrieb zu entwickeln zu umgehen haben wir einen Unterwasserflanschmotor (POD-Antrieb) vorgesehen, der drehbar in einem Motorbrunnen montiert wird.

Damit sind gleich mehrer wichtige Forderungen erfüllt:

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die nicht explosionsgschützte Komponente “Motor” befindet sich absolut sicher und explosionsgeschützt vollständig unter Wasser

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durch die drehbare Ausführung mit einem sehr großen Einschlagwinkel ist das Schiff äußerst manöverierfähig

->

dadurch, dass der Antrieb in einem separaten “Brunnen” montiert wurde, kann die gesamte Einheit  leicht nach oben heraus gezogen werden und Wartungsarbeiten am Motor können ohne Kranen des Schiffes aufgeführt werden.

Selbstverständlich gibt es ATEX-zertifizierte Batterien, z.B. für den Einsatz in Gabelstabler, nur haben diese zwei gravierende Nachteile. Zum Einen handelt es sich hierbei meist um gasende Batterien mit flüssiger Säure als Elektrolyt und zum Anderen sind die Preise im Vergleich zu Leistung hierfür exorbitant hoch.

Um die Problematik fehlende ATEX-Zertifizierung zu umgehen haben wir für den Batterieraum die zulässige Schutzart “Überdruckkapselung” gewählt.

Für die Traktion eigentlich ideal sind zyklenfeste  AGM-Batterien, die im Normalbetrieb weder gasen, kaum Selbstentladung besitzen, wesentlich höhere Zyklenzahlen aufweisen, keine speziellen Wannen benötigen und insbesondere kostengünstiger sind. Nur leider kann im extremen Störungsfall ein Überdruck in den Batterien entstehen, das Sicherheitsventil öffnen und Knallgas austreten, das aus dem gekapselten Raum nicht entweichen kann. Damit scheiden auch AGM-.Batterien aus.

Als absolut gasungsfreie Lösung haben wir uns daher für LiFeYPO4-Batterien entschieden.

Diese erfordern zwar höhere Investitionskosten gegenüber herkömmlichen Batterien, sind durch die ca. 10 fache Lebensdauer (Zyklenzyhl ca. 6.000) über die Einsatzdauer des Schiffes gerechnet wesentlich kostengünstiger als alle anderen Lösungen.

Den gleichen Lösungsansatz “überdruckkapselung” haben wir für die gesamte elektrische Verteilung und Steuerung, Batterietrennschalter, Ladetechnik, Wechselrichter und das Motorsteuergerät gewählt.

Damit können auch für alle anderen Bauteile, z.B. Sicherungen, Leitungsanschlüsse usw. Standardkomponenten verwendet werden und es müssen keine teuren speziellen ATEX-Bauteile, eingesetzt werden.

Abgesehen vom Kostenvorteil hätte es z.B. das Motorsteuergerät nicht als ATEX-zertifiziertes Bauteil gegeben.

LIFePo$-Batteriebank

Batteriebank, 48V, 300Ah bestehend aus 16 St. 3,2V LiFeYPO4-Zellen aufgeteilt auf 2 in Reihe geschaltete 24V Einheiten. Batterieraum als gasdichte Zelle mit Schutzgasfüllung unter Überdruck ausgeführt

Hauptverteilung

elektrische Verteilung und Steuerung sowie Ladetechnik in gasdichter Zelle mit Schutzgasfüllung unter Überdruck eingebaut.

Lediglich die Bedien- und Anzeigeelemente am Fahrstand und für die Betätigung der hydraulisch betätigten Fluchttreppe müssen daher ATEX zertifiziert ausgeführt werden.

Fluchtboot_Fahrstand_klein

Fahrstand mit ATEX-konformen Anzeige- und Bedienelementen

Fluchtboot_24V-Verteilung_klein

Bedien- und Anzeige-elemente am Fahrstand in explosionsgeschützter Ausführung

Neben diesen Kernkomponenten erhielt das Schiff natürlich weitere Ausrüstung, die vollständig den Explosionsschutzbestimmungen entsprechen mußten. Unter anderem haben wir hierfür eine am Markt nicht erhältliche Schwenk- und Drehhalterung für einen LED-Suchscheinwerfer konstruiert, aber auch weitere Standard-ATEX-Komponenten verbaut.

Zum Abschluß noch ein paar Impressionen vom Prototypschiff

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Redaktionsschluß 20.03.2018