Hochschule Wismar
University of Technology, Business and Design
Fachbereich Seefahrt Warnemünde
Diplomarbeit

Entwicklungstendenzen von Twistlocks
für die Containersicherung auf Seeschiffen

eingereicht von:
Robert Löber

November 2005

Vorwort

Diese Diplomarbeit setzt sich mit der Thematik der Ladungssicherung auf Containerschiffen auseinander, welche immer mehr an Bedeutung gewinnen wird. Dazu wird ein Einblick in die Entwicklung der Containerschifffahrt für die nächsten Jahre gegeben. Genauer untersucht wird in dieser Arbeit die Verwendung von Twistlocks, welche wohl eine der wichtigsten Rolle bei der Ladungssicherung an Deck übernehmen. Die Bedeutung von möglichen Schiffsbewegungen im Seegang und deren Folgen werden als Grundlage für das Verständnis von Interaktionen zwischen Schiff und Ladung aufgezeigt. Eingegangen wird ferner auf die Vorschriften von ausgewählten Klassifizierungsgesellschaften und deren Berechnung von auftretenden Kräften auf die Container, sowie deren Sicherungselemente. Folgen von überdimensionierten Kräften sind Schäden am Container, welche ebenfalls einen Abschnitt dieser Arbeit zum Thema haben. Das Hauptaugenmerk der Arbeit liegt bei der Entwicklung der Twistlocks, die seit Beginn der Containerschifffahrt erhebliche Fortschritte gemacht haben. Neuerungen und deren Probleme werden analysiert und ihrer Gewichtung nach bewertet.

Inhaltsverzeichnis

Vorwort ...  0
Inhaltsverzeichnis  ...  2
Abbildungsverzeichnis ...  4
Tabellenverzeichnis  ...  6
Abkürzungsverzeichnis ...  7

1 Einleitung ... 8

2. Bewegungsverhalten eines Schiffes  ... 12

3 Kräfteberechnungen der Klassifizierungsgesellschaften ... 20
3.1 Berechnungsgrundlagen nach Germanischen Lloyd ... 20
3.1.1 Berechnung der Querkraft Fq  ... 21
3.1.2 Berechnung der Längskraft Fl  ... 26
3.1.3 Beanspruchung der Containerstützen und Unterbauten  ... 27
3.1.3.1Unterbauten für Containerstapel mit seitlicher Abstützung ... 27
3.1.3.2 Belastungsermittlung für die Fußpunkte/ Containerstützen/ Gerüste von Containerstapel mit Zurrung und/oder Twistlocks (ohne seitliche Stützung)  ... 30
3.1.3.3 Containerfundamente  ... 32
3.1.3.4 Berechnungen zu Kräften im Zurrsystem  ... 33
3.2 Berechnungsmethode nach Det Norske Veritas ... 36
3.2.1 Winddruck und Belastungsgrenzen ... 37
3.2.2 Ermittlung von Beschleunigungswerten  ... 39
3.2.3 Direkte Berechnung ... 42
3.2.4 Formelbasierte Berechnung  ... 44
3.2.4.1Grundlegende Berechnungen ... 44
3.3 Vergleichende Betrachtung von GL und DNV ... 51

4 Ladungssicherung und Schäden ... 53
4.1 Ladungssicherung von Containern ... 53
4.2. Schäden an Containern ... 59

5 Sicherungselement Twistlock ... 66
5.1 Stufen der Optimierung des Twistlock ... 67
5.2 Prüfungsmethoden zur Belastungsaufnahme  ... 79
5.3 Vollautomatische Twistlocks ... 86
5.3.1 Funktionsweise vollautomatischer Twistlocks  ... 87
5.3.2 Handling vollautomatischer Twistlocks ... 92
5.3.3 Wartung vollautomatischer Twistlocks  ... 100

6. Schlussfolgerungen ... 102

Literaturverzeichnis ... 104

Anhang  ... 106

1 Einleitung

Es stellt sich zu Beginn dieser Arbeit die Frage, welche Bedeutung hat die Ladungssicherung von Containern in der weltweiten Seeschifffahrt. Dazu soll der nun folgende Teil einen kurzen Überblick geben.

Der Container revolutionierte im atemberaubenden Tempo die gesamte Transportwelt. Nach wie vor ist das Wachstum ungebrochen, wobei das System der Containerisierung in allen seinen Ebenen gleichzeitig immer weiter optimiert wird. Ohne den Container würden die schnell fortschreitende Globalisierung der Wirtschaft und ihre ebenso rasch sich weiterentwickelnde Arbeitsteilung nicht funktionieren, denn beides basiert auf dem Vorhandensein dichter, zuverlässiger und preisgünstiger Transportketten, wie sie sich nur durch den Einsatz von Containern entwickeln konnte. Ein amerikanisches Landverkehrsunternehmen gab den entscheidenden Anstoß für das heutige Containersystem. Das System wurde 1956 zum ersten Mal den Kunden in den Vereinigten Staaten angeboten, konnte sich aber erst zehn Jahre später vollends durchsetzen. Die Seeschifffahrt als eine der wichtigsten Schnittstellen musste sich nun dieser neuen Transportvariante von Gütern anpassen. Es gilt damals wie heute, den Transport effizient, sicher und schnell zu gestalten.

„Nach Lloyds Register of Shipping belief sich die am 1. Juli 1971 in Fahrt befindliche Containerschiffstonnage auf 2,87 Mio. BRT. Führend waren zu diesem Zeitpunkt die Vereinigten Staaten mit 75 Einheiten und 1,07 Mio. BRT, gefolgt von England mit 51 Containerschiffen mit 0,63 Mio. BRT. “ /1/

Die Bundesrepublik Deutschland lag zu dieser Zeit an Platz 3 mit 42 Containerschiffen und 0,33 Mio. BRT. Über Jahrzehnte war ein stetiges Wachstum zu verzeichnen, wenn auch nicht immer mit rekordverdächtigen Ergebnissen in Umschlag und Neubau. Mit der steigenden Nachfrage an Staukapazitäten für Container, mussten auch schiffbaulich neue Wege gegangen werden.

So führte der Weg zum einen über die Schiffsgröße, gemessen an ihrer Ladekapazität, sowie die schiffbautechnische Neugestaltung von Containerschiffen. So wurde im August 1990 das erste Open-Top Containerschiff in Dienst gestellt. Dieser Schiffstyp besitzt keine Lukendeckel mehr, so dass die Container von der Tankdecke bis zum Wetterdeck durchgestaut werden. Dies zog weitere Veränderungen nach sich, wie z. Bsp. der Einbau von leistungsfähigeren Pumpen um witterungsbedingtes übergehendes Seewasser und Regenwasser aus dem Laderraum zu entfernen. Diese Art von baulicher Umsetzung ist bis heute erhalten. Des Weiteren wurden Containerschiffe in Generationen eingeteilt. Schiffe die zur 1. Generation zählen haben eine Kapazität von etwa 800 TEU. Die Containerschiffe der 2.Generation können bis zu 1500 TEU befördern und die der 3. Generation etwa 3000 TEU. Bis heute hat dieser Anstieg nicht nachgelassen, so dass Schiffe der 5. Generation mit mehr als 6600 TEU heute die Weltmeere befahren. Zum heutigen Zeitpunkt werden Studien, sowie Entwürfe für Containerschiffe mit mehr als 10000 TEU veröffentlicht und von Klassifikationsgesellschaften geprüft.

„Die Weltwirtschaft bleibt weiter auf Expansionskurs, wobei es regionale Unterschiede gibt. Der Welthandel wird nach der letzten OECD-Prognose im Jahr 2005 um 7,4% und 2006 um weitere 9,6% wachsen.“ /2/ Ein aufwärts Trend bleibt auch in der Containerschifffahrt somit erhalten und spiegelt sich in den Auftragsbüchern der Werften wieder. „ Im 2. Quartal 2005 wurden 220 neue Orders mit zusammen über 605.700 TEU fest vergeben, wobei die Jahre 2008 ff. mit 468.000 TEU (77,3%) jetzt den Schwerpunkt der Ablieferungen bilden.“ /2/

Aus Darstellungsgründen sind Abbildungen nur in der Kaufversion enthalten.

Abb. 1-1: Bestand und Auftragsbestand nach Anzahl der Schiffe ¹

“ Die Tonnage von derzeit ca. 7,554 Mio. TEU wird bis Ende 2008 insgesamt um weitere 1.236 Schiffe mit 4,52 Mio. TEU wachsen. Davon entfallen 3,46 Mio. TEU auf 579 Schiffe größer als 3.000 TEU. Das entspricht 76,5% des aktuellen Auftragsbestandes in TEU.“ /2/

Viele der in Auftrag befindlichen Schiffe werden in asiatischen Werften gebaut werden. Weiterhin zeigen diverse Prognosen einen deutlichen Zuwachs in den globalen Umschlagszahlen. Der asiatische Wirtschaftsmarkt ist auch in dieser Hinsicht der Spitzenreiter, was den Umschlag von Containern betrifft.

Abb. 1-2: Weltcontainerumschlag 1996 bis 2004, aktuelle Prognose bis 2006 ²

Diese Expansion des Containerverkehrs verlangt natürlich auch eine Absicherung während des Transportes um Schäden bzw. Totalverluste zu vermeiden. Es beginnt bei diesem Dienstleistungszweig mit dem Packen des Container, über den Transport, bis hin zum Entladen am Bestimmungsort. Der Seetransport ist ein Teilstück dieser Dienstleistung, bei dem die Container auf dem Schiff, großen und öfter auch extremsten Belastungen, wie z.B. Mechanik und Thermik, ausgesetzt sind. Daher ist es zwingend notwendig Sicherungssysteme anzuwenden, die solche Belastungen kompensieren können. In den folgenden Abschnitten der Arbeit, wird die Sicherung der Containerstapel mittels Twistlocks, aus Sicht der Vorschriften und deren Umsetzung, betrachtet werden.

2. Bewegungsverhalten eines Schiffes

Um in den nachfolgenden Abschnitten der Arbeit den Bezug zur Ladungssicherung zu gewinnen, ist es jedoch notwendig das Bewegungsverhalten von Seeschiffen zu betrachten. Schiffe, als freibewegliche Objekte, unterliegen während der Seereise mehreren Einflüssen. Es wird unterschieden nach:

1. äußeren Kräften wie Wind und Seegang
2. schiffsinternen Kräften, durch hochfrequente Maschinen- und Propellerschwingungen

[...]

1;2 http://www.fondshaus.de./pdf/cmr_2-05.pdf