Zulassung eines Doppler Sonar Docking System auf der „Gaus“
Bevor ein Doppler Sonar auf einem Schiff unter deutscher Flagge eingebaut werden
darf, muss es zugelassen werden. Dafür war damals das DHI in Hamburg zuständig.
Die Zulassung sollte auf dem Forschungsschiff „Gaus“ unter seemäßigen
Bedingungen durchgeführt werden.
Forschungsschiff in Helsinki
Quelle: Verfasser
Die Gaus war gut auf die Prüfung und nachfolgender Zulassung von Radar,
Navigationsgeräten sowie Unterwassergerät etc. vorbereitet aber nicht auf die
Zulassung eines Docking Doppler Sonar System. Bei diesem System wird ein
Schwinger im vorderen Teil und ein zweiter Schwinger im hinteren Teil des
Schiffes installiert.
In Höhe des vorderen Maschinenraums gab es einen Schacht welcher mit dem
Schiffsboden verschweißt und bis zum Hauptdeck hochgeführt war. In diesem
Schacht läuft eine Montageplatte präzise an Schienen geführt und in der
Arbeitsposition fest fixierbar. Mit einem Flaschenzug lässt sich die
Montageplatte bis auf die Höhe des Hauptdecks ziehen. Hierauf wurde nun unserer
achterer Schwinger montiert und das Verbindungskabel zur Hauptelektronik Einheit
des Doppler Sonar im Prüflabor geführt. Mit der Installation des vorderen
Schwingers gab es auf diesem Schiff ein echtes Problem. Ein Schlitten wie im
Achterschiff ist hier nicht vorhanden, sondern nur ein Rohr durch den
Schiffsboden durchgeführt, welches dann in einer Zelle mit wasserdichter
Mannlochklappe endet.
Schwinger ausrichten
Schwinger im Schlitten
Quelle: Verfasser
Bei einer normalen Installation schließt die Oberfläche des Schwingers bündig
mit dem Schiffsboden ab um keinerlei Wirbelbildung zuzulassen. Das war hier
nicht machbar. Deshalb habe ich mich zu einem Einbau mit Strömungsabweiser
entschlossen wie im Bild dargestellt.
Schwinger anpassen
Quelle: Verfasser
Auf dem Bild werden gerade die Schweißnähte geglättet und die Anpassung
hergestellt. Ein weiteres Problem war, der
Schwinger muss von unten eingesetzt werden und dabei darf der empfindliche
Stecker im oberen Teil des Halterohrs nicht beschädigt aber auch nicht nass
werden. Deshalb wurde das Verbindungskabel mit dem wasserdichten Stecker
aufgeschraubt und anschließend durchgemessen. Danach wurde der Endteil des
Kabels wasserdicht gemacht und mit einem Zugseil versehen. Im nachfolgendem Bild
sehen wir diese Vorbereitung an Deck der „Gaus“
Vorbereitung an Deck
Quelle: Verfasser
Das einführen des Kabels sowie des Schwingers mit nachfolgender Befestigung
musste durch einen Taucher durchgeführt werden. Im nachfolgendem Bild sehen wir
die Vorbereitung für den Tauchgang.
Taucher vorbereiten
Quelle: Verfasser
Schwinger ausmessen
Quelle: Verfasser
Nachdem der Taucher den vorderen Schwinger befestigt hatte, wurden alle
Verbindungskabel in das Labor zur Hauptelektronik Einheit geführt und
angeschlossen.
Geräte installiert
Quelle: Verfasser
Nach der Fertigstellung der Installation sind wir mit der Gaus zur Abnahmefahrt
aufgebrochen. Durch den Nord-Ostsee Kanal sind wir zur Meilenmessstrecke vor
Eckernförde gefahren. Hier gibt es Landmarken im Abstand von 2 nautischen
Meilen. Auf dieser Teststrecke parallel zu den Landmarken habe ich das Doppler
Sonar Docking System in mehreren Fahrten sorgfältig kalibriert. Als Restfehler
blieben 0,25 % welches ein gutes Ergebnis ist. Während dieser Fahrten war die
Ostsee spiegelglatt also ideale Bedingungen. Der Abnahmebeamte des DHI hätte
allerdings gerne auch Fahrten unter Seegang gehabt. Da es einen pfiffigen Kpt.
an Bord gab hat uns dieser den nötigen Seegang hergestellt indem er die
Schiffsstabilisierungsanlage per Hand so manipuliert hat, dass das Schiff mit
+/- 15 Grad
Als weiteren Punkt der Abnahme musste ich den Nachweis erbringen, dass die
Anlage auch richtig von Bottom Track Modus in den Watertrack Modus und zurück
automatisch umschaltet.
Der Bottom
Track reicht bei dieser Anlage bis 600 Feet also ca 200 Meter tief. Das
ist die Tiefe bis zu welcher die Anlage den Doppler Puls vom Seeboden benutzt.
Geht die Tiefe über dieses Maß hinaus, soll die Anlage automatisch auf den
Watertrack Modus umschalten. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Schiffslog,
welches die Geschwindigkeit direkt am Schiffsboden misst, wird beim Doppler
Sonar per Zeitfenstersteuerung die Geschwindigkeitsinformation aus einer Tiefe
von 12 Meter unter dem Schiffsboden entnommen. Die Reflektion an Schwebeteilchen
im Wasser aus dieser Tiefe wird für die Anzeige genutzt. Das hat den großen
Vorteil, dass man aus den Verwirbelungen welche der Schiffskörper bei der Fahrt
durch das Wasser erzeugt, heraus ist.
Um nun diesen Nachweis erbringen zu können müssen wir im Bereich der Ostsee und
auf unseren weiteren Weg nach Helsinki eine Stelle finden welche tiefer als 200
Meter ist. Zusammen mit dem Kpt., haben wir vor der schwedischen Küste, in der
Nähe der Insel Gotland eine geeignete Stelle gefunden. Dort angekommen, sind wir
mehrfach über das Loch im Meeresboden gefahren. Die Anlage hat perfekt
funktioniert und hat den Bottom Track absteigend bis 220 Meter gehalten und dann
in den Watertrack Modus geschaltet . Aufsteigend hat die Anlage ab 190 Meter
wieder vom Watertrack Mode in den Bottom Track Mode geschaltet. Zum Schluss der
Abnahme musste ich noch die
Watertrack Command Funktion vorführen.
Diese Funktion erlaubt die zwangsweise Umschaltung aus dem Bottom Track
Modus in der Watertrack Modus auch in Tiefen von 0-200 Metern. Der Sinn dieser
Funktion ist es, z .B. bei einem Schiff am Anker liegend, die Richtung und die
Stärke der Strömung zu messen.
DHI Abnahme des Systems
Quelle: Verfasser
Display eines Doppler Sonar Systems
Quelle: Verfasser
Installation und Inbetriebnahme von Doppler Sonar System auf diversen Schiffen
Nach der erfolgreichen Zulassung des Doppler Sonar Systems wurden diese Systeme
auf diversen Schiffstypen installiert und betrieben. Meistens handelte es sich
dabei um Spezialschiffe, Supertanker aber auch bei der Bundesmarine haben wir
derartige Systeme zum Einsatz gebracht. Der Hauptgrund wurde weiter oben schon
erläutert, weil in der Kombination Transit Satelliten Navigationssystem und
Doppler Sonar eine gute Koppelnavigation auch zwischen den Fixpositionen des
Transit Systems dadurch gegeben war. Die Doppler Sonar Anlage liefert über einen
Ausgang 200 ppNM
( 200 Pulse per Nautical Mile) eine sehr präzise Weginformation über Grund.
Diese Information wird den diversen Nautischen System an Bord wie z. B. Radar,
Kartenplotter etc. zugeführt.
An der Pier
Quelle: Verfasser
Funkraum während der Probefahrt
Quelle: Verfasser
Ankermanöver wärend der Probefahrt
Quelle: Verfasser
Funkstation
Quelle: Verfasser
Es ist ersichtlich, wenn diese Information nicht präzise ist, würde schon nach
kurzer Zeit die Darstellung auf den verschiedenen nautischen Systemen nicht mit
der Realität übereinstimmen. Bei den Supertankern kommt ein weiterer Aspekt
hinzu. Da die Annäherungsgeschwindigkeit des Tankers an die Pier vorgeschrieben
ist wird die Einhaltung nur mit einem präzise arbeitendem
Funkgestell mit den Empfängern
Quelle: Verfasser
Esso Languedoc
Probefahrt
Der Supertanker Esso Languedoc wurde 1973 auf der AG Weser Werft gebaut. Neben
vielen weiteren Systemen an Bord, hat die Debeg auch das Docking Doppler Sonar
System für dieses Schiff geliefert, installiert und in Betrieb genommen. Da ich
der Projektleiter war habe ich auch an der Probefahrt des Schiffes teilgenommen
und neben vielen anderen Arbeiten auch das Doppler Sonar System während der
Probefahrt kalibriert. Diese Supertanker können die geforderten Meilenfahrten
nur auf hoher See durchführen. Deshalb wurde das System unter der Nutzung des
Debeg Decca Meilenmesssystem kalibriert. Beim später durchgeführten Manöver von
Voll Voraus auf Voll Zurück konnte das Doppler System gut für die Ermittlung des
völligen Stillstand des Schiffes über Grund nach dem Bremsmanöver
eingesetzt werden. Für diesen „Bremsweg“ benötigt ein Supertanker ca. 15
Minuten und eine Strecke von ca. 2 Meilen. Danach ist die See um das Schiff
völlig aufgewühlt und durch in das Wasser sehen lässt sich der Stillstand kaum
gut feststellen.
Brücke der Esso Languedoc
Quelle: Verfasser
Blick auf Kapstadt vom Hubschrauber aus
Quelle: Verfasser
Anflug auf den Tanker Esso Languedoc vor Kapstadt
Quelle: Verfasser
An Deck gelandet
Quelle: Verfasser
Esso Languedoc
Fahrt von Kapstadt zum Persischen Golf
Die Doppler Sonar Anlage hat längere Zeit gut und zur Zufriedenheit der
Besatzung gearbeitet. Dann gab es aber die Fehlermeldung, dass der hintere
Schwinger ausgefallen ist. Die Schiffsbesatzung und die Reederei haben die
sofortige Reparatur als sehr dringend hingestellt, weil das System für die
Manöver im Persischen Golf sehr wichtig ist.
Das Schiff befand sich zu diesem Zeitpunkt vor der Küste Westafrikas mit dem
Kurs via Kapstadt zum Persischen Golf und hier nach Saudi Arabien zum Ölport Ras
Tanura. Wir haben dann einen neuen Dual Axis Schwinger, gut verpackt, auf den
Weg zum Agenten in Kapstadt gebracht. Bin dann von Hamburg aus via Frankfurt und
Johannesburg nach Kapstadt geflogen. Zusammen mit dem Agenten in Kapstadt haben
wir einen Hubschrauber gechartert welcher mich die 40 Meilen auf
See rausbrachte und
inclusive Schwinger sanft direkt an Deck der Esso Languedoc abgesetzt hat.
Blick hoch zur Brücke
Quelle: Verfasser
Arbeit am Schwinger
Quelle: Verfasser
Wir haben den defekten Schwinger auf dem Wege von Kapstadt nach Ras Tanura im
persischen Golf ausgewechselt. Das musste mit allergrößter Sorgfalt durchgeführt
werden, weil bei einem Fehler ein Loch von ca. 40 CM
offen gewesen wäre. Man kann sich vorstellen wie schnell der
Maschinenraum vollgelaufen wäre. Was sehr selten ist, auf dem Bild rechts, der
1. Offizier hat bei der Arbeit selbst Hand mit angelegt. Wir befinden uns hier
im indischen Ozean mit ca, 4000 Meter Wasser unter dem Kiel.
Auswechseln des defekten Schwingers
In der Reihenfolge, wie schon weiter oben beschrieben, haben wir den defekten
Schwinger ausgebaut und anschließend den neuen Schwinger eingebaut. An der
Nirosta-Marke wurde der neue Schwinger dann sorgfältig ausgerichtet. Der Kpt.
und die Offiziere waren an der guten Funktion des Doppler Sonars sehr
interessiert. Deshalb hat der 1. Offizier sogar bei der Auswechselung des
Schwingers persönlich mitgearbeitet.
Ja, selbst mitgearbeitet habe ich
auch
Quelle: Verfasser
Mit dem Zweistrahl-Oszillografen wurde anschließend die Funktion des Doppler
Sonar Gerätes gemessen.
Das Display zeigte alle Werte normal an
Quelle: Verfasser
Alle Mitwirkenden am Austausch des Schwinger freuten sich das Docking Doppler
Sonar Gerät funktioniert wieder einwandfrei. Zum Mittag hat der Kpt. eine Runde
ausgegeben.
Am Kpt. Tisch
Quelle: Verfasser
Zu diesem Bild ist aber eine Erklärung nötig. Vor einiger Zeit hat ein Esso
Tankschiff in der Nacht eine Insel getroffen. In der Seeamtsverhandlung wurde
festgestellt, dass die Schiffsbesatzung „negative Gittervorspannung“ in
reichlichem Maße angelegt hatte, welches dann folglich die Ursache für das
Auflaufen gewesen ist. Das führte dazu, dass Alkohol auf allen Esso Schiffen
streng verboten wurde. Bei einer Mitfahrt auf deutschen Esso Schiffen wurde ich
jedes Mal bei der Anmeldung an Bord gefragt ob ich Alkohol dabei habe. Wenn ja
wurde dieser abgegeben und erst bei der Abreise wieder zurückgegeben.
Aber wir waren hier ja auf einem französischem Esso Schiff und da wurde mir
gesagt bei besonderen Gelegenheiten wird eine Ausnahme gemacht. Nun die
erfolgreiche Reparatur war eine solche Ausnahme. Am nächsten Tag gab es vor dem
Mittag schon wieder einen Drink. Ja heute hat der dritte Offizier Geburtstag
also war das doch eine Ausnahme! Nun man vermutet schon wie es weitergeht, an
allen 14 Tagen welche ich an Bord war wurde eine Ausnahme gefunden. Der Rest der
Zeit bis zum persischen Golf war nun weniger anstrengend allerdings wurde die
einwandfreie Funktion des Doppler Sonars vom Kpt. und den Offizieren sorgfältig
und kritisch verfolgt und Logbuch zur Funktion aufgezeichnet.
Hier im indischen Ozean waren wir natürlich dauernd im Water Track Mode. Das
Umschalten auf den Bottom Track wird erst wieder am Eingang zum Persischen Golf,
in der Straße von Hormus erfolgen. Habe mich jetzt öfter beim Funkoffizier sehen
lassen. Der große Vorteil der Funkstation an Bord war, dass sich der Hauptsender
auch außerhalb der Seefunkbänder betreiben lässt. Das wusste ich ja schon von
der Probefahrt deshalb hatte ich mit OMs aus E09 DJ8DE Jürgen und DJ4GM Klaus
Dieter, welche eine gute
Richtantenne und eine KW Endstufe benutzen, Kontakt zu bestimmten Zeiten
vereinbart. Das hat dann auch sehr gut funktioniert, meistens war die Verbindung
in SSB Telefonie im 15 Meter Amateurfunkband ok manchmal bin ich aber auch im 20
Meter tätig gewesen. Die Sendeleistung des
Senders betrug 1600 Watt. Einer der beiden OMs hat dann jeweils meine Frau
angerufen und die Positionsmeldung durchgegeben. Das hat meine Reisekasse sehr
entlastet, ansonsten hätte ich teure Seefunkgespräche via Norddeich Radio führen
müssen. Ob der Betrieb
als DJ7WL/mm in der Form legal war ist mir nicht klar. Es gab schon eine CEPT
Vereinbarung zwischen Frankreich und Deutschland welche das regelt aber für den
Betrieb von Bord eines französischen Schiff
aus ??
Funkoffizier bei der Arbeit
Quelle: Verfasser
Bestes Mützenwetter im indischen Ozean
Quelle: Verfasser
Die Kontaktrunde aller deutschen Seeschiffe ließ sich mit dieser Anlage auch gut
verfolgen und so konnte ich von Bord der Esso Languedoc auch einige bekannte
Funkoffiziere auf deutschen Schiffen begrüßen. Für die Bewegung an Bord gab es
entweder die Möglichkeit sich im Trimmraum zu betätigen oder Rundgänge/Läufe über das
Schiff zu unternehmen.
Blick vom Bug zur Brücke ca. 250 Meter
Quelle: Verfasser
Steuerstand und Display Doppler Sonar
Quelle: Verfasser
Das Tankschiff Esso Languedoc zog nun weiter seine Bahn vorbei an Madagascar
sowie den Komoren auf dem direktem Weg zur Straße von Hormus. Die Bordroutine
wurde durchgeführt, wie beobachten der Anlage, Messprotokoll führen etc. Aber
ca. auf halbem Weg zur Straße von Hormus und am Morgen um 04:00 Uhr wurde ich
per Telefon aus dem Bett geholt. Die Anlage zeigte keine Geschwindigkeit mehr
an. An der Hauptelektronik-Einheit wurde ein Zweistrahl Oszi an den relevanten
Messpunkten für empfangene Echos angeklemmt. Keinerlei Echo zu sehen sondern nur
Grundrauschen. Die AGC (Automatic Gain Control) Spannung wurde gemessen. Per AGC
war die maximale Verstärkung eingestellt. Die Sende Steuer Pulse waren auch in
Ordnung. Dann ging es über das ganze Schiff zur vorderen Anschlussbox. Hier
wurde die Sendeleistung gemessen auch ok.
Das gleiche an der hinteren Anschlussbox im Maschinenraum. Ja und nun, es war
kein Fehler feststellbar und trotzdem funktioniert die Anlage nicht. Zurück an
der Mainelektronik-Einheit wurde der Oszillograph wieder an den
Empfangsmesspunkten angeschlossen. Kpt. und wachhabender Offizier schauten mich
an, aber ich hatte in dem Moment auch keine Erklärung für den Ausfall der
Anlage. Aber was war das, auf dem Oszi war ein winziges Echo zu sehen welches
nach und nach immer stärker wurde. Die AGC sprang an und regelte die Verstärkung
in Proportion zum Empfangssignal herunter. Kurze Zeit danach war das Signal
wieder normal und die Geschwindigkeitsanzeige auch in Ordnung. Zu diesem
Zeitpunkt hatte keiner eine Erklärung für das Verhalten der Anlage. Später und
zurück in Hamburg fand ich eine Erklärung in einer Dokumentation welche
Messungen im indischen Ozean beschrieb. Danach sinken, örtlich sehr begrenzt, in
den frühen Morgenstunden die Schwebeteilchen im Wasser auf eine tiefere Ebene
ab. Auf allen meinen späteren Fahrten und Erprobungen ist dieser Fall nicht
wieder aufgetreten und auch der Hersteller der Anlage hat diese Auswirkung nie
beobachtet.
In der Straße von Hormus wurde der Schiffsverkehr sehr rege. Hier bekamen wir
auch wieder Bodenkontakt mit der Anlage und damit war die Koppelnavigation sehr
präzise. Unser Weg führte uns nun direkt zur Ölverladestation Ras Tanura vor
Saudi Arabien. Beim Anlegemanöver an einer künstliche Insel zeigte uns das
Doppler Sonar sehr genau die Bewegung des Schiffes in allen Achsen an. Meine
Aufgabe war damit beendet. Es wurde noch ein Abschlussprotokoll erstellt und
unterschrieben. Per Boot ging es an Land und weiter mit einem PKW zum Flughafen
um den Heimflug anzutreten.
Fahrt zur Pier Ras Tanura Saudi Arabien
Quelle: Verfasser
PKW für die Fahrt zum Flughafen Abu Dhabi
Quelle: Verfasser
Abschlussbetrachtung
Im Gegensatz zu vielen Kommunikations- und Navigationsverfahren in der
Seeschifffahrt, welche nicht mehr eingesetzt, werden findet man auch im Jahr
2013 viele Doppler Sonar Anlagen auf Schiffen installiert. Die technischen Daten
dieser Anlagen sind der hier beschrieben Doppler Sonar Anlage sehr ähnlich.
Allerdings hat der 200 ppNM Ausgang dieser Anlagen nur noch eine Reservefunktion
für den Fall, dass die GPS Systeme an Bord ausfallen.