Entwurf und Modellversuche des SWATH-Lotsenversetzsystems

Da es wenig Erfahrungen bei der Formgebung der Unterwasser-Schwimmkörpern und der Ermittlung des Schiffswiderstandes gab, wurden die Konstruktion der Schiffe und die Berechnung der Antriebsleistung mit Unterstützung von Prof. Dr. L.H. Seidl durchgeführt. Besonders wichtig waren seine Berechnungen über das Verhalten im Seegang bei verschiedenen Geschwindigkeiten.

Da die vom Wasser benetzten Flächen dieses Schiffstyps aufgrund der Unterwasser-Schwimmkörper größer sind als von vergleichbaren Einrumpfschiffen, war ein größerer Reibungswiderstand zu erwarten. Andererseits liegt der besondere Vorteil in den kleinen, die Wasseroberfläche durchstoßenden, Wasserlinieflächen, wodurch sich ein sehr niedriger Wellenwiderstand ergibt. Der für die Antriebsleistung entscheidende Schiffswiderstand ergibt sich aus der Addition des Reibungs- und des Wellenwiderstandes.

Nach diesen theoretischen Ergebnissen wurden die Schiffe entworfen, Modelle für die SWATH-Fahrzeuge gebaut und in ausführlichen Testreihen in Schiffbau-Versuchsanstalten untersucht. Diese Modellversuche dienten neben den numerischen CFD-Berechnungen (CFD = Computational Fluid Dynamics) zur Ermittlung des Schiffswiderstandes und der Antriebsleistung sowie der Wellenbilder im Bereich der Stützen. Dafür mussten von den Versuchsanstalten neue Verfahren entwickelt werden, da die kleinen Wasserlinienflächen als Besonderheit dieses Schiffstyps keine frei tauchenden und trimmende Modelle erlaubten.

Probefahrten des Tenders

Die Ergebnisse der Probefahrten in der Deutschen Bucht ergaben gute Übereinstimmungen des Leistungsbedarfs für den Antrieb mit den Berechnungen und den Modellversuchen. Dabei wurde der für SWATH-Schiffe berechnete und im Modellversuch gemessene typische Widerstandsbuckel im Bereich von 9–11 Knoten auch bei der Probefahrt bestätigt. Im Rahmen der Entwicklung des SWATH-Lotsensystems wurde ein Forschungsvorhaben durchgeführt und daher wurden umfangreiche Probe- und Abnahmefahrten ermöglicht, an denen auch die Marine beteiligt war. Viele Fahrten wurden zum Vergleich gemeinsam mit einem Einrumpfschiff durchgeführt. Dazu wurde ein Patrouillenboot mit 50 Metern Länge und einer Verdrängung von 370 Tonnen gewählt. Von besonderem Interesse war das Verhalten im Seegang und die Untersuchung von Slamming-Effekten. Slamming trat nicht auf und auch die Beschleunigungen im Bugbereich waren fast unabhängig von der Geschwindigkeit. Die Manövrierversuche zeigten, dass die Schiffe bei der Fahrt durchs Wasser kursstabil sind und der Drehkreis aus voller Fahrt etwa drei Schiffslängen entspricht.

SWATH-Stationsschiff Elbe und SWATH-Tender Döse und Duhnen (1999/2000)

Seit der Jahrtausendwende befindet sich das System mit inzwischen mehreren SWATH-Lotsenstationsschiffen und SWATH-Tendern im Einsatz. 1999 wurden die ersten Lotsen-Tender Döse und Duhnen nach SWATH-Bauart in Dienst gestellt. Das neue SWATH-Stationsschiff Elbe hat 2000 seinen Dienst aufgenommen. Die Tender werden vom Stationsschiff aus besetzt und versorgt. Im regelmäßigen Abstand kehrt das Stationsschiff zum Einsatzhafen zurück, wird mit Treibstoff, Wasser und Vorräten versorgt, und es findet ein Besatzungs- und Lotsenwechsel statt.

Lotsenstationsschiff Elbe (Hanse)

Die erste in SWATH-Bauweise gebaute Elbe lag vorwiegend auf ihrer Station im Seegebiet zwischen Helgoland und Neuwerk. Der Aufenthalt der Lotsen ist aufgrund der SWATH-Formgebung auch bei starkem Seegang angenehmer als auf einem Schiff in Einrumpfbauweise. Da in den deutlich größeren Unterwasser-Schwimmkörpern viel mehr Platz zur Verfügung steht, befinden sich die Maschinenräume unten. Die Kabinen der Lotsen und Besatzung und auch die Aufenthaltsräume befinden sich im und über dem Plattformbereich.

Im Gegensatz zu den Lotsentender erfüllt das Stationsschiff im Wesentlichen Aufgaben als Hotelschiff und bietet viel Platz für rund 40 Lotsen und 25 Besatzungsmitglieder. Mit einer Länge von 49,9 m, einer Breite von 22,55 m und einem Tiefgang von 6,5 m ergibt sich eine Verdrängung von rund 1450 Tonnen. Die Elbe ist mit 2135 BRZ vermessen, verfügt über vier Dieselmotoren zum Antrieb von vier Generatoren (4 × 750 kVA) und läuft mit der Antriebsleistung von 2000 kW 14 Knoten.

2010 wurde ein neues, mit 60,4 m Länge und 24,6 m Breite etwas größeres, Lotsenstationsschiff abgeliefert, es erhielt ebenfalls den Namen Elbe. Die alte Elbe wurde auf den Namen Hanse umgetauft und steht als Ersatzschiff zur Verfügung.

Lotsentender

Die zwei Lotsentender Döse und Duhnen wurden als Verdränger mit einer Verdrängung von 125 Tonnen bei einer Länge von 25 m und Breite von 13,5 m für eine Geschwindigkeit von 18,5 Knoten (max. 20 Knoten) entworfen. Als Material wurden zur Gewichtseinsparung überwiegend Aluminiumlegierungen verwendet. Die Tender sind mit einem dieselelektrischen Antrieb nach dem Prinzip der „elektrischen Welle“ ausgeführt. Die Dieselgeneratoren befinden sich im Maschinenraum auf der Plattform vor dem Steuerhaus etwa 2 Meter über dem Wasserspiegel. Die elektrischen Antriebsmotoren (2 × 800 kW) sind in den Unterwasser-Schwimmkörpern angeordnet und hinter jedem Propeller ist ein von einer Drehflügelrudermaschine betätigtes Spatenruder angeordnet. Die Gesamtleistung zum Antrieb beträgt 1600 kW. Der Aufbau wurde für den Aufenthalt von mindestens acht Lotsen und zwei bis drei Besatzungsmitgliedern ausgelegt. Das Steuerhaus ist als Rundumsichtbrücke mit großen Fenstern ausgeführt und ist mit zwei Fahrständen ausgestattet, je einer an der Steuerbord- und Backbord-Seite.

Viel Entwicklungsaufwand wurde für die Formgebung der Unterwasser-Schwimmkörper, der verbindenden Stützen und Minimierung der Wasserlinienflächen getrieben. Hier mussten geeignete Kompromisse gefunden werden, da durch die Stützen neben dem Zugang zu den Fahrmotoren auch Kabel und Be- und Entlüftung zu führen war. Zur Verbesserung des Seeverhaltens wurden an den Unterwasser-Schwimmkörper aktive Flossen nachgerüstet.

Die spezielle Form der Lotsentender erlaubt das Übersteigen der Lotsen bis 3,5 Meter Wellenhöhe bei einer Geschwindigkeit von 8–12 Knoten (Einrumpfboot 6–8 Knoten). Zum Übersteigen (Borden) ist ein Lotsenlift vorgesehen, der auch als „Mann über Bord“-Ausrüstung betrieben werden kann. Die Schiffsbewegungen der Tender werden mit vier kreiselgesteuerten Flossen an den Schiffsenden harmonisiert, die ab 4 Knoten Schiffsgeschwindigkeit aktiviert werden.