FALLSTUDIE Naval Solutions

Modernisierung Armada República de Colombia: Neue Power für Padilla-Fregatten der kolumbianischen Marine

Veröffentlicht am 28 November 2016

Anfang der 1980er Jahre nahmen die vier Fregatten „Almirante Padilla“, „Caldas“, „Antioquia“ und „Independiente“ ihren Dienst in der kolumbianischen Marine auf — angetrieben von jeweils vier MTUMotoren der bewährten Baureihe 1163. Fast 30 Jahre später sind die Schiffe immer noch erfolgreich im Einsatz und sollen es auch bleiben: Im Zuge einer umfassenden Modernisierung erhalten die Fregatten neue Hauptmotoren, neue Bordstromsysteme und ein neues Überwachungs- und Steuerungssystem „Callosum“, von mtu zugeschnitten auf ihre bevorstehenden Missionen.

Wir waren mit der Leistung unserer Motoren in der Vergangenheit sehr zufrieden. Darum haben wir uns wieder für einen mtu-Motor der Baureihe 1163 entschieden.

Javier Diaz - Kapitän zur See und Projektleiter der kolumbianischen Marine
Cartagena de Indias, Kolumbien — In der kolumbianischen Marine spielen die Fregatten der Klasse „Almirante Padilla“ eine wichtige Rolle. Sie patrouillieren im pazifischen Ozean und in der Karibik, um nationale Ressourcen zu schützen sowie Piraterie, Schmuggel und Terrorismus zu bekämpfen. Gebaut von der Kieler Howaldtswerke- Deutsche Werft GmbH (HDW) liefen die vier Fregatten der „Armada República de Colombia“ (ARC) zwischen Oktober 1983 und Juli 1984 vom Stapel. Nachdem die Hauptmotoren der Schiffe — jeweils vier 20-Zylinder-Motoren der Marke mtu — Mitte der 1990er Jahre bereits einmal überholt worden waren, entschied sich die kolumbianische Marine Ende 2008 für eine Remotorisierung ihrer Almirante-Padilla-Flotte mit neuen mtu-Motoren — in vielerlei Hinsicht eine sinnvolle Langzeitlösung. Gerade bei Schiffen dieser Klasse, die sich in gutem Zustand befinden, macht es Sinn, die Antriebssysteme mit Motoren auf dem neuesten technologischen Stand und einer längeren TBO (time between overhaul) auszustatten. Anders als bei einer weiteren Überholung, die bis zu einem Jahr in Anspruch nehmen kann, stehen die Fregatten bei einer Remotorisierung schon nach kürzerer Zeit wieder zur Verfügung.
Im Zuge der Modernisierung wurden in jedem Schiff die vier 20-Zylinder-Motoren (Typ 1163 TB 82) mit vier 16-Zylinder-Motoren vom Typ 1163 TB 73L ersetzt. Durchgeführt wurden die Arbeiten in der kolumbianischen Militärwerft COTECMAR. Dank ihrer kompakten Bauweise passen die neuen Motoren perfekt in den Maschinenraum. „Wir wollten mit den bestehenden Möglichkeiten das Optimum herausholen“, so Javier Diaz, Kapitän zur See und Projektleiter der kolumbianischen Marine. „Die gleiche Motorbaureihe in ähnlicher Konfiguration stellte für uns die ideale Lösung dar. Da wir mit der Leistung unserer Motoren in der Vergangenheit sehr zufrieden waren, haben wir uns wieder für einen mtu-Motor der Baureihe 1163 entschieden.“
Die Motoren dieser Baureihe gehören dank ihrer Zuverlässigkeit, der hohen Leistungsdichte und einer schnellen Beschleunigung zu den meist verwendeten Motoren im militärischen Schiffsbereich. Seit vielen Jahren kommen die leistungsstarken Schnellläufer in Fregatten und Korvetten zum Einsatz. Mit einem Gewicht von 22,8 Tonnen haben die 1163er seit jeher ein in diesem Leistungsbereich unschlagbares Leistungsgewicht von 3,1 Kilogramm pro Kilowatt (kW). Gleiches gilt für ihre Bauraumleistung mit über 200 kW pro Kubikmeter — ein großer Vorteil für die Fregatten der Almirante-Padilla-Klasse, die auf ihren Einsätzen schnell und wendig bleiben müssen.

Vorteile der Remotorisierung


Neben der Remotorisierung wurden auch Propeller und Wellen sowie Getriebe überholt und aufgerüstet. Die Leistung, die Getriebe und Propeller aufnehmen können, blieb dabei gleich. Daher reduzierten die mtu-Ingenieure die Motorleistung von 5.200 kW (bei 1.230 bis 1.280 Umdrehungen pro Minute) auf 4.290 kW (bei 1.160 bis 1.200 Umdrehungen pro Minute), um die Anforderung der Schiffe optimal zu erfüllen.
Im Vergleich zum bisherigen Antrieb kann durch die Remotorisierung die Zeit zwischen Grundüberholungen von 9.000 auf 24.000 Stunden erhöht werden. „Dadurch müssen wir die Motoren erst am Ende der Lebenszeit des Schiffs in etwa 20 Jahren komplett überholen lassen und nicht schon vorher mit hohem Aufwand ausbauen“, erläutert Kapitän Diaz. Auch die Leistungsfähigkeit wird sich zukünftig merklich steigern, vor allem im Teillastbereich: Mehr Kraft und ein höheres Drehmoment ermöglichen es, mit weniger Kraftstoff die gleiche Geschwindigkeit wie vorher zu erreichen und zu halten. Darüber hinaus erhöht sich durch den geringeren Durchschnittsverbrauch die Reichweite der Flotte.
Die Akustik wurde ebenfalls optimiert: Eine elastische Lagerung verringert den Körperschall um 20 Dezibel (dB-A) gegenüber dem Vorgängermodell; die wassergekühlten Abgasleitungen und Registerturboaufladung reduzieren den Luftschall, was die Ortung der Fregatten erschwert. „Für die Motoren dynamischer Anwendungen haben wir die Turbolader so angepasst, dass sie ausreichend hohen Ladedruck liefern und einen möglichst breiten Drehzahlbereich abdecken“, erklärt Markus von Albedyhll, Projektleiter bei MTU Friedrichshafen GmbH. „Um eine noch dynamischere Leistungsabgabe in Schiffsanwendungen zu erreichen, setzen wir das Konzept der Registeraufladung ein.“ Die daraus resultierende höhere Leistung im unteren Drehzahlbereich und der verringerte Kraftstoffverbrauch in den verschiedene Fahrmodi waren mit die wichtigsten Entscheidungsgründe der kolumbianischen Marine für einen mtu-Motor.
Auch die Besatzung profitiert direkt von den neuen Motoren: niedrigere Oberflächentemperaturen, weniger Vibrationen und ein niedrigerer Geräuschpegel sorgen für angenehmere Arbeitsbedingungen und erhöhte Sicherheit im alltäglichen Betrieb.

Dieselmotoren zur Stromerzeugung


Neben den Antriebssystemen ließ die kolumbianische Marine auch die Systeme zur Stromerzeugung auf ihren Fregatten erneuern. Die vier 8-Zylindermotoren der mtu-Baureihe 396, welche die Bordstromaggregate bisher antrieben, wurden durch 8-Zylindermotoren der Baureihe 2000 ersetzt. Diese erfüllen die Emissionsregelungen der International Maritime Organization (IMO) und produzieren künftig Strom für Radar, Küche, Kommunikation und den elektrischen Antrieb von Pumpen. Die kolumbianische Marine profitiert dabei von einer raum- und kraftstoffeffizienten Lösung: Dank der kompakten Bauweise sparen die Aggregate erheblich Platz und bis zu 20 Prozent Gewicht ein, was sich positiv auf die Verdrängung auswirkt. Außerdem entsteht dank der neuen Lösung bei der Stromproduktion zukünftig weniger Lärm: Im Gegensatz zum Vorgängermotor, der noch einfach gelagert war, sind die Motoren für die Erzeugung von Bordstrom doppelt elastisch gelagert. Dadurch lässt sich störender Körperschall um bis zu 40 Prozent reduzieren. Hinzu kommt ein geringerer Kraftstoffverbrauch, wodurch die Aggregate bei voller Auslastung bis zu fünf Prozent sparsamer sind als ihre Vorgänger.

Flexibles Überwachungs- und Steuerungssystem


Sind die Fregatten im Einsatz, muss ihre Technik unter den geforderten Bedingungen auf See zuverlässig, sicher und effizient funktionieren. Zu diesem Zweck erhielten alle vier Schiffe im Rahmen der Modernisierung ein integriertes, intelligentes und intuitiv bedienbares Automations- system zur Überwachung, Regelung und Steuerung sämtlicher Bereiche und Funktionen der Schiffstechnik — das mtu Callosum. Die Anzahl der Messstellen wurde mehr als verdoppelt, so dass über ein dichtes Netzwerk von Sensoren gleichzeitig mehrere tausend Datenparameter erfasst und ausgewertet werden können. So regelt das integrierte Überwachungs- und Steuerungssystem beispielsweise die Antriebsanlagen der Fregatten, wobei jeweils zwei Motoren über ein Sammelgetriebe (CODAD-Antrieb) über die Antriebswelle mit einem Verstell-Propeller gekoppelt sind. Hier passt Callosum Beschleunigung und Fahrverhalten optimal an die Anforderungen an. Zusätzlich stellt Callosum sicher, dass schiffsbetriebstechnische Systeme wie Bordaggregate oder diverse Schiffsbereiche — wie Tanks und Bilgen sowie Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen — verlässlich funktionieren. Kommt es zu Unregelmäßigkeiten oder Fehlfunktionen, kann die Besatzung mögliche Schäden schon im Vorfeld eingrenzen und eigenständig beheben, ein Vorteil gerade bei längeren Aufenthalten auf See.

Effiziente Betreuung vor Ort


Um die Modernisierung möglichst effizient zu gestalten, unterstützte mtu die kolumbianische Marine und COTECMAR mit technischem Knowhow und Systemdokumentationen für Hauptmotoren, Stromaggregate und Elektronik. Mehr als zwei Jahre verbrachten zwei mtu-Ingenieure vor Ort, um die Installation, Probefahrten („Harbour and Sea Acceptance Test“) und Inbetriebnahme der Fregatten zu betreuen. Auch mit dem Service- Team vor Ort arbeitete mtu eng zusammen. „mtu hat bei der Auswahl der Service-Monteure eine sehr gute Wahl getroffen“, so Kapitän Diaz. „Durch vorherige Einsätze in Cartagena kannten die Mitarbeiter die lokale Kultur, die Sprache, die Werft und die Marine sehr gut.“