Schiffsstabilität und Ladung für den OOW

Voraussetzungen

Du solltest einfache Rechnungen mit Momenten (Gewicht × Abstand), einfache Trigonometrie (Sinus und Tangens) und die Teile eines Schiffes beherrschen. Aus früheren Lektionen dieses Kurses solltest du die Aufgaben des OOW auf der Brücke kennen sowie die Pflichten aus MGN 315, einschließlich der Pflicht, im Hafen eine ordentliche Deckswache zu halten. Die Stabilität von Kleinfahrzeugen aus den RYA-Kursen (warum eine Yacht krängt und sich wieder aufrichtet und warum schwappendes Wasser im Schiffsinneren gefährlich ist) ist ein guter Anfang, aber die Stabilität eines Handelsschiffs wird berechnet, nicht gefühlt.

Für das Zeugnis Officer of the Watch (Unlimited) (STCW-Regel II/1) werden Stabilität und Ladungsarbeit im MCA-Lehrplan Stability and Operations und in der mündlichen Prüfung geprüft (siehe MSN 1856 und die MCA-Lehrplandokumente für den aktuellen Umfang).

Lernziele

• Verdrängung, Tragfähigkeit (Deadweight) und Leergewicht definieren sowie TPC, FWA und DWA anwenden.
• Die Schwerpunkte K, G, B und M bestimmen und die metazentrische Höhe (GM) erklären.
• Ein neues KG und GM nach Be- und Entladen berechnen, einschließlich der Korrektur für freie Oberflächen.
• Eine GZ-Kurve lesen und die IMO-Kriterien für die Stabilität im unversehrten Zustand nennen.
• Den Effekt freier Oberflächen erklären und beschreiben, wie man ihn verringert.
• Schlagseite (list) von einem Lolling-Winkel (angle of loll) unterscheiden und jeweils sicher korrigieren.
• Schlagseite und Trimmänderung durch verschobene Gewichte berechnen.
• Die Lademarken lesen und die Freibordregeln anwenden.
• Den Ladungswachdienst und die Ballastpflichten des OOW im Hafen sowie die praktischen Stabilitätskontrollen auf See durchführen.

Warum der OOW Stabilität braucht

Die Stabilität wird meist vom Chief Officer mit dem Ladecomputer berechnet und vom Kapitän genehmigt. Aber der OOW ist derjenige, der an Deck ist, wenn das Schiff während der Ladearbeit unerwartet Schlagseite bekommt, der die Tiefgänge abliest, der die Ballastpumpen überwacht und der auf der Brücke ist, wenn das Schiff langsam zu rollen beginnt und am Ende jeder Rolle hängen bleibt. Viele Kenterungen und Ladungsschäden begannen mit Anzeichen, die ein Wachgänger hätte bemerken können. Du musst verstehen, was die Zahlen bedeuten, damit du erkennst, wann die Wirklichkeit nicht zu ihnen passt.

Verdrängung und Tiefgang

Grundbegriffe

• Verdrängung (Δ): die Gesamtmasse des Schiffes und alles, was an Bord ist, in Tonnen. Nach dem Archimedischen Prinzip entspricht sie der Masse des verdrängten Wassers: Δ = Unterwasservolumen × Wasserdichte.
• Leergewicht (Lightship): das Schiff ohne Ladung, Brennstoff, Wasser, Vorräte oder Besatzung.
• Tragfähigkeit (Deadweight, DWT): alles, was das Schiff trägt: Ladung, Brennstoff, Süßwasser, Ballast, Vorräte, Besatzung und Effekten. Deadweight = Verdrängung − Leergewicht.
• Dichte: Seewasser wird mit 1,025 t/m³ und Süßwasser mit 1,000 t/m³ angesetzt. Hafenwasser liegt dazwischen und wird mit einem Aräometer (Hydrometer) gemessen.

Tonnen pro Zentimeter (TPC)

TPC ist die Masse, die den mittleren Tiefgang um 1 cm verändert:

TPC = Wasserlinienfläche × Dichte ÷ 100

Er steht in den hydrostatischen Tabellen des Schiffes, aufgetragen gegen den Tiefgang. Man verwendet ihn für kleine Änderungen: Das Laden von 300 t auf einem Schiff mit TPC 30 taucht es 10 cm tiefer ein.

Süßwasserzuschlag (FWA) und Hafenwasserzuschlag (DWA)

Ein Schiff schwimmt in Süßwasser tiefer als in Seewasser, weil Süßwasser weniger dicht ist. Der FWA ist die Zunahme des Tiefgangs in Millimetern beim Übergang von Salz- zu Süßwasser bei der Sommerverdrängung:

FWA (mm) = Δ ÷ (4 × TPC)

In Hafenwasser der Dichte ρ (t/m³, in der Formel als kg/m³ geschrieben):

DWA (mm) = FWA × (1025 − ρ) ÷ 25

Ein Schiff, das in einem Flusshafen mit Hafenwasser von 1010 kg/m³ lädt und einen FWA von 150 mm hat, darf ihre Ladelinie um DWA = 150 × 15 ÷ 25 = 90 mm untertauchen, denn sie wird um diesen Betrag steigen, sobald sie Seewasser erreicht.

Die Schwerpunkte: K, G, B und M

• K, der Kiel: der Bezugspunkt für senkrechte Höhen.
• G, der Schwerpunkt: der Punkt, in dem das gesamte Gewicht des Schiffes angreift. KG ist seine Höhe über dem Kiel. Er hängt davon ab, wie das Schiff beladen ist, und er ist die Größe, die du steuern kannst.
• B, der Auftriebsschwerpunkt: der Schwerpunkt des Unterwasservolumens, in dem der Auftrieb nach oben wirkt. KB hängt vom Tiefgang (und von der Rumpfform) ab.
• M, das Quermetazentrum: bei kleinen Krängungswinkeln der Punkt, in dem die Senkrechte durch den gekrängten Auftriebsschwerpunkt die Mittellinie schneidet. KM = KB + BM, wobei BM = I ÷ V (das Flächenträgheitsmoment der Wasserlinienfläche um die Mittellinie, geteilt durch das Unterwasservolumen). KM liest man für den Tiefgang aus den hydrostatischen Tabellen ab.

Metazentrische Höhe (GM)

GM = KM − KG

Wenn das Schiff krängt, wandert B zur tiefen Seite (nach B1), weil dort mehr Volumen eintaucht. Das Gewicht wirkt weiterhin durch G nach unten; der Auftrieb wirkt durch B1 nach oben. Der waagerechte Abstand zwischen den beiden Wirkungslinien ist der aufrichtende Hebelarm GZ. Die Skizze unten zeigt die Geometrie.

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• Liegt M über G (GM positiv), drückt das Kräftepaar das Schiff wieder aufrecht: stabil.
• Fallen G und M zusammen (GM null), ist das Schiff indifferent. Es bleibt in dem Winkel, in den man es gedrückt hat.
• Liegt G über M (GM negativ), ist das Schiff im aufrechten Zustand instabil. Es legt sich so weit über, bis es einen Winkel findet, in dem es stabil ist, oder es kentert.

Für kleine Winkel (bis etwa 10° bis 15°) gilt:

GZ = GM × sin θ

und das aufrichtende Moment = Δ × GZ (Tonnenmeter).

Steif und weich

Ein großes GM macht ein steifes Schiff: ein starkes aufrichtendes Moment und eine kurze, schnelle, ruckartige Rollbewegung, die unangenehm ist, die Zurrungen belastet und Ladung verrutschen lassen kann (Container- und Schwergutschiffe mit großem GM leiden darunter). Ein kleines GM macht ein weiches Schiff: eine lange, langsame, träge Rollbewegung und geringere Stabilitätsreserve. Ideal ist ein mittleres GM.

Die Rollperiode gibt eine praktische Kontrolle des GM. Eine übliche Näherung lautet:

Rollperiode T (Sekunden) ≈ 2 × C × B ÷ √GM

Dabei ist B die Breite des Schiffes und C ein Beiwert, der meist zwischen 0,37 und 0,42 liegt (der IMO-Stabilitätskodex enthält dafür eine Formel). Wird die Rollperiode während einer Reise merklich länger (verbrauchter Brennstoff aus den Doppelböden, Eisansatz, Wasser an Deck, nicht volle Tanks), sinkt das GM. Melde das.

Berechnung von KG und GM

Momentenmethode

Das vertikale Moment jedes Gewichts um den Kiel ist Gewicht × sein eigenes KG (oft als Kg geschrieben). Das neue KG ist das Gesamtmoment geteilt durch die gesamte Verdrängung:

KG = Σ(Gewicht × Kg) ÷ Σ Gewicht

Gelöschte Gewichte werden als negative Gewichte eingesetzt.

Durchgerechnetes Beispiel für GM

Ein Schiff hat eine Verdrängung von 10.000 t und ein KG von 7,20 m. Es lädt 500 t Ladung im Unterraum bei Kg 2,0 m und löscht 200 t aus dem Zwischendeck bei Kg 9,0 m. Nach den Arbeiten betragen die Momente freier Oberflächen der nicht vollen Tanks insgesamt 1.500 t·m. Bei der endgültigen Verdrängung weisen die hydrostatischen Tabellen KM 7,90 m aus.

1. Festes KG = 71.200 ÷ 10.300 = 6,913 m.
2. Korrektur für freie Oberflächen (FSC) = 1.500 ÷ 10.300 = 0,146 m.
3. Flüssiges KG = 6,913 + 0,146 = 7,059 m.
4. GM (flüssig) = KM − flüssiges KG = 7,900 − 7,059 = 0,841 m.

Das minimale Anfangs-GM nach IMO beträgt 0,15 m, das Schiff liegt bei diesem Kriterium also deutlich innerhalb der Grenzen. Beachte, dass das Laden tief und das Löschen hoch den Schwerpunkt G gesenkt und damit das GM erhöht hat, während die nicht vollen Tanks fast 15 cm davon kosten.

Effekt freier Oberflächen

Wenn ein Tank teilweise gefüllt ist (nicht voll), fließt die Flüssigkeit beim Krängen zur tiefen Seite. Ihr Schwerpunkt wandert zur tiefen Seite, was den aufrichtenden Hebelarm verkleinert, als wäre G gestiegen. Dieses scheinbare Anheben von G ist die Korrektur für freie Oberflächen:

FSC = Moment der freien Oberfläche ÷ Δ

Für einen rechteckigen Tank gilt: Moment der freien Oberfläche (t·m) = (l × b³ ÷ 12) × Dichte der Flüssigkeit im Tank

Dabei ist l die Länge und b die Breite des Tanks.

Wichtige Punkte:

• Er hängt von der dritten Potenz der Breite ab, nicht davon, wie viel Flüssigkeit darin ist. Ein Tank mit wenigen Zentimetern Wasser am Boden hat fast die gleiche Wirkung wie ein halb voller.
• Teilt man einen Tank mit einem Längsschott in zwei gleiche Hälften, sinkt der Effekt freier Oberflächen auf ein Viertel (jede Hälfte hat ein Achtel des ursprünglichen b³; zwei davon ergeben ein Viertel).
• Halte die Zahl nicht vollständig gefüllter Tanks so gering wie möglich. Tanks ganz voll pumpen oder ganz leer pumpen.
• Wasser an Deck, in Laderäumen oder aus der Brandbekämpfung hat einen großen Effekt freier Oberflächen. Löschwasser hat schon Schiffe an der Pier zum Kentern gebracht. Pumpe es ab.

Beispiel: ein Doppelbodentank 20 m lang und 10 m breit, mit Seewasser nicht voll. FSM = 20 × 10³ ÷ 12 × 1,025 = 1.708 t·m. Bei einem Schiff von 10.300 t ergibt das eine FSC von 0,166 m: ein einziger Tank frisst etwa ein Fünftel des GM aus dem durchgerechneten Beispiel auf.

Die GZ-Kurve

Bei größeren Winkeln ist GZ nicht GM × sin θ, weil sich die Wasserlinienfläche verändert, sobald die Deckskante eintaucht oder die Bilge austritt. Die Stabilitätsunterlagen des Schiffes enthalten Querstabilitätskurven (KN-Kurven), und es gilt:

GZ = KN − KG × sin θ

(wobei KG um die freie Oberfläche korrigiert ist). Trägt man GZ gegen die Krängung auf, erhält man die Kurve der statischen Stabilität. Die Skizze unten zeigt eine typische Kurve und die IMO-Kriterien.

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Was man daraus abliest:

• Anfangssteigung: die Tangente im Ursprung schneidet GM bei 57,3° (ein Radiant). Ein steiler Anfang bedeutet ein großes GM.
• Maximales GZ und der Winkel, bei dem es auftritt.
• Winkel des Verschwindens der Stabilität: dort fällt GZ wieder auf null. Darüber hinaus kentert das Schiff.
• Stabilitätsbereich: von aufrecht bis zum Winkel des Verschwindens der Stabilität.
• Fläche unter der Kurve: die dynamische Stabilität, also die Energie, die dem Krängen durch Wind und Seegang entgegenwirkt.

IMO-Kriterien für die Stabilität im unversehrten Zustand

Die allgemeinen Kriterien im Intact Stability Code 2008 (Teil A) lauten:

Es gibt außerdem ein Kriterium für schweren Wind und Rollen (Wetterkriterium) sowie besondere Regeln für bestimmte Schiffstypen (Getreideladungen nach dem International Grain Code, Holzdecksladungen, Containerschiffe, Passagierschiffe). Jedes Schiff muss genehmigte Stabilitätsunterlagen haben, und der Kapitän muss sicherstellen, dass das Schiff vor dem Auslaufen die Vorschriften erfüllt. Der Ladecomputer prüft diese Kriterien für jeden Zustand.

Schlagseite und Loll

Ein Schiff, das in ruhigem Wasser schräg liegt, hat entweder Schlagseite (list) oder einen Lolling-Winkel (angle of loll). Vom Kai aus sehen sie gleich aus, aber sie haben entgegengesetzte Ursachen und entgegengesetzte Abhilfen, und eine Verwechslung kann das Schiff zum Kentern bringen. Die Skizze unten vergleicht beide.

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Schlagseite

G hat die Mittellinie verlassen (ungleichmäßige Beladung, ein voller Tank auf einer Seite, verrutschte Ladung). GM ist positiv. Das Schiff krängt, bis B1 senkrecht unter G1 liegt, und es liegt immer auf derselben Seite.

tan θ = GG1 ÷ GM, wobei GG1 = (w × d) ÷ Δ

w ist das verschobene (oder außermittig geladene) Gewicht und d der Querabstand.

Beispiel: Im durchgerechneten GM-Beispiel (Δ 10.300 t, GM 0,841 m) werden 80 t Ladung 10 m außerhalb der Mittellinie gelöscht statt auf ihr. GG1 = 80 × 10 ÷ 10.300 = 0,078 m. tan θ = 0,078 ÷ 0,841 = 0,093, θ = 5,3°.

Abhilfe: Gewicht zurück auf die Mittellinie bringen oder die hohe Seite ballasten.

Loll

G liegt auf der Mittellinie, aber über M: GM ist im aufrechten Zustand negativ. Das Schiff kann nicht aufrecht stehen; es fällt zu einer Seite. Beim Krängen wandert B so weit nach außen, dass der aufrichtende Hebelarm wieder positiv wird, und das Schiff hängt im Lolling-Winkel, bei dem GZ null ist. Es kann bei Seegang oder in einer Kurve zur anderen Seite umfallen, und es hat nur eine sehr geringe Stabilitätsreserve.

Anzeichen für Loll statt Schlagseite:

• Es lässt sich kein Grund für die Schlagseite finden (Tanks und Ladung sind symmetrisch).
• Das Schiff fällt von einer Seite zur anderen.
• Es rollt langsam und hängt am Ende jeder Rolle, und zwar um den Lolling-Winkel statt um die Aufrechte.
• Typische Ursachen sind vorhanden: aus den Doppelböden verbrauchter Brennstoff und Wasser, hohe Decksladung (Holz, Container), die Wasser aufnimmt, Eisansatz, nicht volle Tanks.

Abhilfe: G senken. Korrigiere Loll niemals, indem du Gewicht auf die hohe Seite verschiebst: Dadurch fällt das Schiff auf der anderen Seite in einem größeren Winkel um. Die sichere Reihenfolge ist:

1. Feststellen, dass es Loll und nicht Schlagseite ist.
2. Freie Oberflächen nach Möglichkeit beseitigen: nicht volle Tanks auffüllen oder leer pumpen.
3. Niedrig liegende Doppelbodentanks füllen, wobei mit einem geteilten Tank auf der tiefen Seite begonnen wird (ihn zuerst zu füllen bringt Gewicht tief unten und auf die Seite, auf der das Schiff bereits liegt, und die freie Oberfläche eines kleinen Tanks ist klein). Danach den entsprechenden Tank auf der hohen Seite füllen.
4. Hohes Gewicht nach Möglichkeit entfernen oder absenken (Decksladung nur als letztes Mittel über Bord werfen und nur auf Entscheidung des Kapitäns).

Trimm

Begriffe

• Trimm: der Unterschied zwischen den Tiefgängen achtern und vorn. Trimm über Heck (achtern tiefer) ist für gute Steuerfähigkeit und die Eintauchung des Propellers normal.
• LCF (Längsschwerpunkt der Wasserlinienfläche): der Punkt, um den das Schiff trimmt, der Flächenschwerpunkt der Wasserlinie. Er liegt nahe der Mitte des Schiffes, wandert aber mit dem Tiefgang.
• MCTC (Trimmoment für 1 cm): das Trimmoment (t·m), das den Trimm um 1 cm ändert. Es steht in den hydrostatischen Tabellen.

Trimmänderung (cm) = Trimmoment ÷ MCTC

Durchgerechnetes Trimm-Beispiel

Ein Schiff ist 140 m lang, hat Δ 10.300 t, MCTC 160 t·m/cm und einen LCF in Schiffsmitte. Der OOW erhält die Anweisung, 150 t Ballast vom Vorpiek (Schwerpunkt 60 m vor Schiffsmitte) in den Achterpiek (Schwerpunkt 65 m hinter Schiffsmitte) zu übernehmen.

1. Verschobene Strecke = 60 + 65 = 125 m nach achtern.
2. Trimmoment = 150 × 125 = 18.750 t·m über Heck.
3. Trimmänderung = 18.750 ÷ 160 = 117 cm über Heck.
4. Bei einem LCF in Schiffsmitte wird die Änderung gleichmäßig verteilt: der Tiefgang achtern nimmt um etwa 59 cm zu, der Tiefgang vorn nimmt um etwa 59 cm ab. (Liegt der LCF nicht in Schiffsmitte, verteilt man die Änderung im Verhältnis der Abstände der Lote vom LCF.)

Prüfe, dass der Tiefgang vorn nicht so klein wird, dass der Bug schlägt oder die Vorschrift zur Sicht nach vorn von der Brücke (SOLAS V/22) verletzt wird, und prüfe den Tiefgang achtern gegen die Wassertiefe am Liegeplatz oder im Fahrwasser.

Lademarken

Die Marken

Das Internationale Freibord-Übereinkommen von 1966 (mit dem Protokoll von 1988), das im Vereinigten Königreich durch die Merchant Shipping (Load Line) Regulations umgesetzt wird, legt den Mindestfreibord fest, damit das Schiff genügend Auftriebsreserve hat und das Deck angemessen trocken bleibt. Die Marken sind in die Schiffsseite in Schiffsmitte eingeschnitten oder eingeschweißt und in einer kontrastierenden Farbe gestrichen. Die Skizze unten zeigt sie.

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• Decklinie: markiert das Freibord-Deck.
• Lademarkenscheibe (Plimsoll-Marke): ein Ring von 300 mm Durchmesser mit einer waagerechten Linie hindurch. Die Oberkante der Linie verläuft durch den Mittelpunkt der Scheibe und liegt auf gleicher Höhe wie die Sommerlademarke. Die Buchstaben daneben zeigen die zuweisende Behörde (zum Beispiel L R).
• Die Lademarken, jeweils an ihrer Oberkante gemessen:

Holzschiffe haben zusätzliche Holzladelinien, die mit einem L-Präfix markiert sind.

Zonen und Gebiete

Das Übereinkommen teilt die Ozeane in Tropen- und Sommerzonen sowie saisonale Gebiete (Winter, Tropen) ein, die in einer Karte im Übereinkommen und auf Routenkarten dargestellt sind. Gültig ist die Lademarke für die Zone, in der sich das Schiff befindet. Das Schiff darf niemals so beladen werden, dass die maßgebende Marke in irgendeiner Phase der Reise untergetaucht ist: beim Auslaufen, bei jeder Zone und beim Ankommen. Ein Schiff, das einen Hafen in der Tropenzone verlässt und in eine Sommerzone weiterfährt, muss bis zum Überqueren der Grenze genug Brennstoff und Wasser verbraucht haben, damit die Sommermarke frei kommt.

Beladen in Hafenwasser

Lade bis zu dem Punkt, an dem die maßgebende Marke höchstens um den DWA untergetaucht ist, der aus der gemessenen Dichte des Hafenwassers berechnet wurde. Danach ist zu berücksichtigen, dass Brennstoff und Wasser verbraucht werden, bevor eine neue Zone erreicht wird. Nimm die Dichteprobe in mehreren Tiefen längsseits, abseits jeder Einleitung.

Überladung ist eine Straftat für Kapitän und Reeder und wird von der Hafenstaatkontrolle festgehalten.

Ladungswachdienst im Hafen

Wenn das Schiff längsseits liegt, hält der OOW für den Kapitän und den Chief Officer einen Deckswachdienst (STCW Kapitel VIII, Teil 4-4 legt die Grundsätze für den Wachdienst im Hafen fest). Die typischen Pflichten sind:

Sicherheit des Schiffes

• Festmacher: Sie müssen nachgeholt werden, wenn das Schiff mit Tide und Ladung steigt und fällt. Lose Leinen lassen das Schiff am Liegeplatz wandern; zu straff gespannte Leinen reißen oder reißen die Poller aus. Stehe nie im Schlagbereich von Leinen.
• Tiefgang, Trimm und Schlagseite: Lies die Tiefgänge regelmäßig ab und vergleiche sie mit dem Ladeplan. Jede unerwartete Schlagseite ist ein Grund anzuhalten und herauszufinden, warum.
• Gangway: sicherer Zugang mit Sicherheitsnetz, Beleuchtung, einem Rettungsring mit Leine, der mit der Bewegung des Schiffes nachgestellt wird.
• Wetter: Achte auf zunehmenden Wind, der das Schiff vom Liegeplatz losreißen oder die Kranarbeiten stoppen könnte.
• Brandschutz und Sicherheit: Brandrundgänge, Erlaubnisscheine für Heißarbeiten, ISPS-Sicherheitsstufe und Zugangskontrolle.
• Umweltschutz: Achte auf Öl über Bord und halte die Speigatten während des Bunkerns verschlossen.

Einhaltung des Ladeplans

• Prüfe die Lade- oder Löschfolge anhand des Stauplans und der Ergebnisse des Ladecomputers und halte den Fortschritt fest.
• Halte die Ballastarbeiten im Gleichschritt mit der Ladung, damit die Beanspruchungen (Querkräfte und Biegemomente) in jeder Phase innerhalb der Grenzen bleiben, nicht nur am Ende. Bei Massengutfrachtern verlangt der BLU-Kodex einen mit dem Terminal vereinbarten Lade- oder Löschplan einschließlich der Ballastung und das Recht, die Ladearbeiten zu stoppen, wenn Grenzwerte überschritten würden.
• Achte auf die Anzeichen übermäßiger Hogging-Beanspruchung (die Enden hängen durch, mehr Tiefgang an den Enden als erwartet) oder Sagging-Beanspruchung (die Mitte hängt tiefer als der Mittelwert der Enden). Vergleiche den Tiefgang in Schiffsmitte mit dem Mittelwert von Tiefgang vorn und achtern.
• Prüfe, dass die Ladung nach dem Ladungssicherungshandbuch (CSS-Kodex) richtig gestaut und gesichert ist, dass Gefahrgut nach dem IMDG-Kodex getrennt und gekennzeichnet ist und dass feste Massengüter die richtigen Erklärungen nach dem IMSBC-Kodex haben (manche Ladungen können sich verflüssigen und verrutschen, wenn ihr Feuchtegehalt zu hoch ist).
• Auf Tankern befolge die Sicherheits-Checkliste Schiff–Land und die ISGOTT-Verfahren, überwache Tankstände, Inertgasdruck und Ladegeschwindigkeiten und wisse, wie man die Ladung im Notfall stoppt.

Stoppen der Ladearbeiten

Du hast die Befugnis und die Pflicht, die Ladearbeiten zu stoppen, wenn du eine Gefahr siehst: unerwartete Schlagseite, beschädigte Ladung oder Verpackung, ein leckender Gefahrgutbehälter, Beanspruchungen nahe an den Grenzwerten, Versagen der Festmacher oder unsichere Arbeit durch Stauer. Stoppe zuerst und unterrichte dann den Chief Officer.

Ballast

Warum Ballast

Ballast gibt einem leeren Schiff genügend Tiefgang, damit Propeller und Ruder eingetaucht sind, genügend Tiefgang vorn, um das Schlagen zu verringern, ausreichende Stabilität, einen annehmbaren Trimm und Schlagseite sowie annehmbare Beanspruchungen des Rumpfes.

Ballastwasser-Management

Das IMO-Übereinkommen über die Ballastwasser-Behandlung (seit 2017 in Kraft) soll die Verschleppung schädlicher Wasserorganismen mit dem Ballastwasser verhindern. Schiffe führen einen genehmigten Ballastwasser-Managementplan und ein Ballastwasser-Journal und müssen Folgendes erfüllen:

• den D-1-Standard (Ballastwasseraustausch): mindestens 95 % Volumenaustausch, möglichst mindestens 200 Seemeilen vom nächsten Land entfernt in Wasser von mindestens 200 m Tiefe (ist das nicht möglich, mindestens 50 Meilen vom Land in 200 m Tiefe). Dieser Standard wurde inzwischen für fast alle Schiffe durch D-2 ersetzt.
• den D-2-Standard (Leistung): Behandlung durch ein zugelassenes Ballastwasser-Managementsystem, um die Zahl der lebensfähigen Organismen in der Einleitung zu begrenzen.

Jeder Ballastvorgang (Übernehmen, Lenzen, Verschieben, Behandeln) ist mit Zeiten, Positionen, Mengen und Tanks zu erfassen. Prüfe die Anforderungen jedes Hafenstaats, die strenger sein können.

Ballastpflichten des OOW

• Wisse, welche Tanks bearbeitet werden, welche Mengen geplant sind und in welcher Reihenfolge.
• Peile die Tanks oder überwache die Fernanzeigen regelmäßig und prüfe, ob Tiefgang und Schlagseite wie erwartet reagieren.
• Achte auf Überlaufen aus den Entlüftungen, das bedeutet, dass ein Tank überfüllt oder ein Ventil falsch gestellt ist.
• Denke daran, dass der aufeinanderfolgende Austausch auf See die Stabilität und die Beanspruchung kurzzeitig beeinflusst: Halte dich genau an die genehmigte Reihenfolge.
• Erfasse alles.

Praktische Stabilitätskontrollen für den OOW auf See

• Die Rollbewegung beobachten. Eine lange, langsame Rollbewegung, die am Ende hängen bleibt, deutet auf ein kleines oder negatives GM hin. Eine plötzliche Änderung der Rollperiode ist eine Warnung.
• Auf unerwartete Schlagseite achten. Sie kann auf verrutschte Ladung, Wassereinbruch, ein offen gebliebenes Tankventil oder Loll hindeuten.
• Lenz- und Tankpeilungen. Unerklärliche Zunahmen in der Bilge eines Laderaums oder in einem Ballasttank können auf Wassereinbruch hindeuten.
• Decksladung und Zurrungen. Nach schwerem Wetter prüfen und alles melden, was locker oder beschädigt ist.
• Eisansatz und Wasser an Deck. Beides erhöht G. Veranlasse frühzeitig das Entfernen von Eis.
• Brennstoff- und Wasserverbrauch. Das Verbrennen aus den Doppelböden erhöht G und erzeugt freie Oberfläche. Der Chief Officer hat die Reihenfolge geplant; kenne sie.
• Schweres Wetter. Meide Bedingungen, die synchrones oder parametrisches Rollen verursachen, und denke daran, dass die Stabilität abnimmt, wenn ein Wellenkamm in Schiffsmitte liegt.
• Schaden. Bei einem Wassereinbruch lautet die Reihenfolge: den Zufluss nach Möglichkeit stoppen, melden, wasserdichte Türen schließen und die Stabilitätsunterlagen für den Schadensfall verwenden. Freie Oberfläche und Verlust an Auftrieb wirken gleichzeitig.

Durchgerechnetes Beispiel: unerwartete Schlagseite beim Beladen

Ein Stückgutschiff lädt nachts Stahlprodukte. Du hast Deckswache. Das Schiff soll während der ganzen Zeit aufrecht liegen. Um 0200 bemerkst du eine Schlagseite von etwa 3,5° nach Backbord, und die Gangway beginnt zu klemmen.

1. Anhalten und einschätzen. Bitte den Vorarbeiter der Stauer, das Laden auf der Backbordseite zu stoppen. Lies die Tiefgänge auf beiden Seiten in Schiffsmitte ab: Backbord 8,26 m, Steuerbord 7,04 m. Bei einer Breite von 20 m bestätigt dieser Unterschied von 1,22 m eine Schlagseite von etwa 3,5° (tan θ = 1,22 ÷ 20).
2. Die naheliegenden Ursachen prüfen. Die letzten drei Hebe gingen in den Backbordflügel von Laderaum Nr. 3. Die Tankpeilungen zeigen, dass der Backbord-Doppelbodentank von Nr. 2 30 t voller ist als geplant. Jemand hat ihn gefüllt.
3. Schlagseite oder Loll? Das Schiff liegt stetig auf Backbord, fällt nicht um, und die gefundenen Ursachen sind unsymmetrisch: Es ist Schlagseite, mit positivem GM.
4. Abschätzen. Δ 12.000 t und GM 0,65 m (aus dem Ladecomputer). Die zusätzlichen 30 t im Backbordtank liegen 6 m außerhalb der Mittellinie (180 t·m), und etwa 60 t mehr Ladung als geplant sind im Backbordflügel in 5 m Abstand gelandet (300 t·m). Gesamt 480 t·m. GG1 = 480 ÷ 12.000 = 0,040 m. tan θ = 0,040 ÷ 0,65 = 0,062, θ = 3,5°. Die berechnete Schlagseite stimmt mit der beobachteten überein, die Ursache ist also verstanden.
5. Korrigieren und melden. Ruf den Chief Officer. Die Pumpe des Doppelbodentanks Nr. 2 Backbord wird gestoppt, und man stellt fest, dass das Ventil offen steht; der Tank wird wieder auf den Plan zurückgeführt. Die Stauer laden die nächsten Hebe auf Steuerbord. Das Schiff richtet sich auf. Trage das Ereignis ins Logbuch ein.

Der Punkt: Eine unerwartete Schlagseite ist eine Information. Finde die Ursache, bevor du sie korrigierst, denn eine falsche Korrektur bei einem lollenden Schiff ist gefährlich.

Häufige Fehler

• Die Korrektur für freie Oberflächen vergessen oder annehmen, ein fast leerer Tank habe keinen Effekt auf freie Oberflächen.
• GZ = GM sin θ bei großen Winkeln verwenden. Verwende die KN-Kurven.
• Loll korrigieren, indem man Gewicht auf die hohe Seite verschiebt. Senke stattdessen G, beginnend mit der tiefen Seite.
• Eine Schlagseite für unwichtig halten. Sie hat immer eine Ursache, und die Ursache kann ein Wassereinbruch sein.
• Den Tiefgang in Schiffsmitte ignorieren und dadurch Hogging oder Sagging übersehen.
• Ballast vor der Ladung lenzen, sodass die Beanspruchungen während des Vorgangs die Grenzen überschreiten.
• Auf eine Marke in Hafenwasser beladen, ohne die DWA-Berechnung, oder einen Zonenwechsel während der Reise vergessen.
• Ballastvorgänge nicht im Ballastwasser-Journal erfassen.
• Zulassen, dass sich Löschwasser an einem Schiff längsseits ansammelt.

Zusammenfassung

• Verdrängung = Unterwasservolumen × Dichte. Deadweight = Verdrängung − Leergewicht. TPC; FWA = Δ ÷ (4 × TPC); DWA = FWA × (1025 − ρ) ÷ 25.
• GM = KM − KG. Positives GM: stabil. Für kleine Winkel GZ = GM sin θ; für große Winkel GZ = KN − KG sin θ.
• Neues KG nach Momenten; die Korrektur für freie Oberflächen (FSM ÷ Δ) addieren, um das flüssige KG zu erhalten.
• Der Effekt freier Oberflächen hängt von der dritten Potenz der Tankbreite ab; ein Längsschott in der Mittellinie senkt ihn auf ein Viertel.
• IMO-Kriterien: Flächen 0,055, 0,090 und 0,030 m·rad; GZ 0,20 m bei 30° oder mehr; maximales GZ bei 25° oder mehr; GM mindestens 0,15 m.
• Schlagseite: G außerhalb der Mittellinie, GM positiv, immer auf derselben Seite; tan θ = GG1 ÷ GM. Loll: GM aufrecht negativ, Umfallen auf beide Seiten; G senken, zuerst auf der tiefen Seite.
• Trimmänderung = Trimmoment ÷ MCTC.
• Lademarken: S auf der Mitte der Scheibe, T und W 1/48 des Sommertiefgangs oberhalb bzw. unterhalb, WNA 50 mm unterhalb von W, F und TF jeweils einen FWA oberhalb von S bzw. T.
• Im Ladungswachdienst die Ballastarbeiten im Gleichschritt mit der Ladung halten, Tiefgänge, Schlagseite und Festmacher überwachen und die Arbeiten stoppen, wenn etwas nicht stimmt.
• Auf See auf die Rollperiode, Schlagseiten, Peilungen und alles achten, was G erhöht.

Kontrolliere dein Verständnis

1. Ein Schiff hat KM 8,20 m und KG 7,60 m, mit Momenten freier Oberflächen von 900 t·m bei einer Verdrängung von 15.000 t. Wie groß ist ihr flüssiges GM?

Antwort: FSC = 900 ÷ 15.000 = 0,06 m. Flüssiges KG = 7,66 m. GM = 8,20 − 7,66 = 0,54 m.

1. Warum verringert ein Längsschott in der Mittellinie eines nicht vollen Tanks den Effekt freier Oberflächen auf ein Viertel?

Antwort: Das Moment der freien Oberfläche hängt von der dritten Potenz der Tankbreite ab. Jede Hälfte hat die halbe Breite, also ein Achtel des Moments; zwei Hälften ergeben ein Viertel des ursprünglichen Wertes.

1. Ein Schiff mit Δ 8.000 t und GM 0,40 m verschiebt 50 t 12 m quer über das Deck. Welche Schlagseite ergibt sich?

Antwort: GG1 = 50 × 12 ÷ 8.000 = 0,075 m. tan θ = 0,075 ÷ 0,40 = 0,1875, θ = 10,6°.

1. Wie unterscheidet man eine Schlagseite von einem Lolling-Winkel, und warum ist das wichtig?

Antwort: Eine Schlagseite liegt stetig auf einer Seite, mit einer gefundenen unsymmetrischen Ursache und positivem GM. Ein lollendes Schiff hat keine unsymmetrische Ursache, kann nach beiden Seiten umfallen und rollt langsam um den Lolling-Winkel. Es ist wichtig, weil die Abhilfe für eine Schlagseite (Gewicht auf die hohe Seite verschieben) ein lollendes Schiff auf der anderen Seite in einen größeren Winkel fallen lassen kann.

1. Nenne vier der IMO-Kriterien für die Stabilität im unversehrten Zustand aus dem IS-Code 2008.

Antwort: Beliebige vier von: Fläche bis 30° mindestens 0,055 m·rad; Fläche bis 40° (oder Flutungswinkel) mindestens 0,090 m·rad; Fläche 30° bis 40° mindestens 0,030 m·rad; GZ mindestens 0,20 m bei 30° oder mehr; maximales GZ möglichst bei 25° oder mehr; Anfangs-GM mindestens 0,15 m.

1. Sommertiefgang 12,00 m, TPC 40, Sommerverdrängung 40.000 t. Wo liegen die Marken T, W und F relativ zu S?

Antwort: 1/48 von 12,00 m = 250 mm, also liegt T 250 mm über S und W 250 mm unter S. FWA = 40.000 ÷ (4 × 40) = 250 mm, also liegt F 250 mm über S.

1. Das Schiff aus Frage 6 lädt in Hafenwasser der Dichte 1.005 kg/m³. Um wie viel darf sie die Sommermarke untertauchen?

Antwort: DWA = 250 × (1.025 − 1.005) ÷ 25 = 200 mm, sofern sie in einer Sommerzone liegt und keine weitere Zugabe für den Verbrauch nötig ist.

1. Ein Schiff mit MCTC 200 t·m/cm verschiebt 120 t Ladung 50 m nach vorn. Wie groß ist die Trimmänderung, und wie wird sie verteilt, wenn der LCF in Schiffsmitte liegt?

Antwort: Trimmmoment 6.000 t·m. Trimmänderung = 30 cm über Kopf (vorn tiefer). Der Tiefgang vorn nimmt um 15 cm zu, der Tiefgang achtern nimmt um 15 cm ab.

1. Während der Ladearbeit stellst du fest, dass der Tiefgang in Schiffsmitte viel tiefer ist als der Mittelwert von Tiefgang vorn und achtern. Was deutet das darauf hin, und was solltest du tun?

Antwort: Das Schiff hat Sagging-Beanspruchung (schweres Gewicht konzentriert in Schiffsmitte). Prüfe die Beanspruchungen laut Ladecomputer gegen den tatsächlichen Zustand, informiere den Chief Officer und stoppe oder passe die Lade- und Ballastarbeiten an, falls Grenzwerte überschritten werden könnten.

1. Auf der Reise ist die Rollperiode merklich länger geworden, und das Schiff hängt am Ende jeder Rolle. Was könnte geschehen, und welche Kontrollen würdest du durchführen?

Antwort: GM sinkt, möglicherweise gegen null oder negativ. Prüfe auf nicht volle Tanks und verbrannten Brennstoff aus den Doppelböden, Wasser an Deck oder in den Laderäumen, Eisansatz und verrutschte Ladung; nimm Peilungen vor und informiere den Kapitän.

Weiterführende Literatur

• B. Barrass und D.R. Derrett, Ship Stability for Masters and Mates, 7. Aufl. (Butterworth-Heinemann)
• MCA OOW Unlimited (II/1) Stability and Operations syllabus
• D.J. House, Seamanship Techniques, 4. Aufl. (Routledge)
• MCA Code of Safe Working Practices for Merchant Seafarers (COSWP)
• STCW Convention and Code, Fassung 2017 (konsolidiert, IMO), Kapitel VIII Wachdienst
• MARPOL, konsolidierte Fassung (IMO)
• MSN 1856 (M+F) Amendment 1, UK training and certification for masters and deck officers