Luftschmierung für Schiffe

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Kleine Luftblasen unter dem Schiffsboden dienen zur Luftschmierung und damit zur Verminderung der als Schiffswiderstand bezeichneten Reibung im Wasser. Damit wird der direkte Kontakt zwischen Schiffsaußenhaut und Wasser reduziert und dadurch der Treibstoffbedarf der Schiffe gesenkt.

Aktive Methode[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei der „Microbubbles“-Technik werden kleine Luftblasen unter den Schiffsboden geblasen. Dazu ist der entsprechende statische Druck von 1,5 bis 3 bar zu überwinden. Mit dem von der Luftgeschwindigkeit sowie den Rohrdurchmessern und -längen abhängigen dynamischen Druck sind rund 4 bis 5 bar aufzubringen. Bei einem entsprechend geformten Schiffsboden perlen diese Luftblasen von vorn nach hinten und zur Seite und reduzieren den Schiffswiderstand. Damit können bei gleicher Geschwindigkeit der Treibstoffverbrauch und damit die Emissionen gesenkt werden.

Praktische Ausführung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die als „Mitsubishi Air Lubrication System“ (MALS) patentierte und urheberrechtlich geschützte Methode wurde bereits praktisch – mit Leistungseinsparungen von über 10 % – erprobt. Es fanden umfangreiche Untersuchungen im Modell statt, deren Ergebnisse sich beim ersten Schiff in Großausführung – dem Schwergut-Modultransporter Yamatai – bestätigt haben. Erstmals bei einem Kreuzfahrtschiff zum Einsatz kam das System bei der 2014 abgelieferten Quantum of the Seas. Auch das im Mai 2016 in Dienst gestellte Kreuzfahrtschiff Harmony of the Seas verfügt über ein Luftschmierungssystem. Die zwei von der Werft Mitsubishi Heavy Industries (MHI) für AIDA Cruises gebauten Kreuzfahrtschiffe der Hyperion-Klasse erhielten dieses System ebenfalls.[1] Erwartet werden Brennstoff-Einsparungen von 5–7 %. Auch die derzeit (2019) größten Containerschiffe, die MSC-Megamax-24-Klasse, wurde mit diesem System ausgerüstet.[2] Bei Binnenschiffen wird die Luftschmierung diskutiert und vereinzelt (Futura Carrier) angewendet.

Passive Methode[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Nach dem Vorbild der Natur soll durch eine strukturierte, haarige Beschichtung an der Außenhaut der Schiffe eine dauerhafte Luftschicht am Schiffsrumpf unter Wasser gehalten werden.

In der Natur sind zahlreiche Pflanzen und Tiere zu beobachten, die mit dieser Methode im Wasser leben und damit Kraft und Wärme sparen. Sie haben Oberflächen, die von einer silbrig schimmernden Luftschicht überzogen sind und beim Untertauchen nicht benetzen. Bei genauer Untersuchung werden bei einigen Tierarten feine Haarstrukturen sichtbar, die die Luftschicht auch bei Strömung festhalten. Der Salvinia-Effekt (hydrophile Spitzen auf den ansonsten superhydrophoben Haaren) soll dabei helfen, ein Ablösen von Luftblasen zu verhindern und die Luftschicht stabil zu halten.

Praktische Ausführung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

An Forschungsinstituten und technischen Universitäten werden derzeit die Mechanismen untersucht, um das passive Funktionsprinzip auf die Schiffstechnik zu übertragen. Diese Arbeiten sind noch nicht abgeschlossen und Schiffe wurden bisher noch nicht nach diesem Prinzip ausgerüstet.

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • I. Zotti, S. Miotto: Study and numerical simulation of the drag reduction on a flat plate lubricated by air injection by micro bubbles, In: Towards Green Marine Technology and Transport, Taylor & Francis, London, 2015, ISBN 978-1-138-02887-6, S. 67–74.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Luftteppiche für die neuen AIDA-Kreuzfahrtschiffe, Schiffsjournal, 9. Juli 2012. Abgerufen am 25. Mai 2016.
  2. Raising the baseline for ULCV, DNV GL, 9. Dezember 2018 (englisch)