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Geschichten aus der Schaeffler-Welt: Technologiekompetenz & Systemverständnis

Schleusen auf für den Welthandel

Am 26. Juni 2016 wurde der neue Panamakanal eröffnet. Die Schleusen sind so gewaltig, dass sie von 366 Meter langen Containerschiffen passiert werden können. Für die Schleusentechnik und ein umweltverträgliches Wassermanagement hat Schaeffler mehr als 3.400 Wälzlager zugeliefert.

Der neue Panamakanal

Rekordjagd in der Handelsschifffahrt

13.000 Tonnen Fracht auf einer Länge von 149 Metern: Die „Ancon“, ein amerikanisches Dampfschiff, das 1914 als erstes den fertiggestellten Panamakanal befuhr, erschien den Zeitgenossen riesig. Es entfachte eine Debatte darüber, ob so große Frachter jemals profitabel betrieben werden können. 102 Jahre später steht wieder eine Premiere an: Das erste Schiff auf dem neuen, insgesamt dritten Panamakanal wird das von einer chinesischen Reederei betriebene Containerschiff „COSCO Shipping Panama“ sein. Auf einer Länge von 300 und einer Breite von fast 50 Metern kann es 9.400 Standardcontainer an Bord nehmen; die maximale Tragfähigkeit beträgt rund 117.000 Tonnen.

Die Rekordjagd in der Handelsschifffahrt ist eine direkte Folge des wachsenden Welthandels – und der Grund, warum der Panamakanal nun um eine weitere Fahrrinne erweitert wurde. Bislang war die Passage nur Schiffen möglich, die maximal 32,3 Meter breit waren. Dieses Maß war für den internationalen Seehandel so bestimmend, dass lange Zeit Containerschiffe nach den sogenannten „Panamax“-Maßen gebaut wurden. Den wesentlichen Engpass stellten dabei die Schleusen dar: Nutzte ein Schiff die Maximalmaße aus, verblieben nur 60 Zentimeter zwischen den Schleusenwänden und den Ozeanriesen.

Die Technik der Schleusen

Mehr als 3.000 Tonnen bewegen

Auf atlantischer und pazifischer Seite muss mit Hilfe von drei Schleusen ein Höhenunterschied von 26 Metern überwunden werden.
Auf atlantischer und pazifischer Seite muss mit Hilfe von drei Schleusen ein Höhenunterschied von 26 Metern überwunden werden.

Schleusen überwinden Höhenunterschied

Nach neunjähriger Bauzeit wurde Mitte 2016 die neue, dritte Fahrrinne des Panamakanals eröffnet. Somit können nun Schiffe mit maximal 366 Meter Länge und rund 50 Meter Breite die Abkürzung zwischen Atlantik und Pazifik befahren. Ohne Schleusen kommt auch der neue Kanal nicht aus. Denn sowohl auf atlantischer als auf pazifischer Seite muss zunächst ein Höhenunterschied von 26 Metern überwunden werden, um das Landesinnere passieren zu können. Dies geschieht mit jeweils drei aufeinander folgenden Schleusen, die mit Wasser aus benachbarten Speicherbecken geflutet werden.

Gewaltige Tore aus Stahlbeton

Die aus Stahlbeton bestehenden Schleusentore haben gewaltige Ausmaße: Sie sind 50 Meter breit, 30 Meter hoch und 10 Meter dick. Aus Sicherheitsgründen sind je Staustufe zwei Tore verbaut, die sich zur Seite hin öffnen. Für das Öffnen und Schließen sorgen je Tor zwei Hauptantriebe, die eine Seilwinde antreiben. Da zum Antrieb der Tore sehr hohe Momente bis zu 330.000 Newtonmeter benötigt werden, ist jeweils ein Getriebe eingebaut, das das Drehmoment der Elektromotoren um das 280-fache erhöht. Sowohl am oberen Ende als auch auf dem Grund der Becken übernehmen je zwei sogenannte „Wagen“ die Führung der 3.100 Tonnen schweren Tore. Dabei handelt es sich um Führungsrollen, die nicht nur dem Eigengewicht der Tore standhalten müssen, sondern auch dem Druck von 430 Millionen Liter Wasser je Becken. Sowohl in den Führungsrollen als auch in den Getrieben kommen Lager von Schaeffler zum Einsatz.

Die langsame Bewegung der Schleusentore führt dazu, dass in den Lagern teilweise eine quasi-statische Belastung mit sehr hohen Kräften vorliegt.

Schaeffler-Ingenieur Francesco Capittini

Die besondere Herausforderungen skizziert Schaeffler-Ingenieur Francesco Capittini wie folgt: „Die langsame Bewegung führt dazu, dass in den Lagern teilweise eine quasi-statische Belastung mit sehr hohen Kräften vorliegt.“ Hinzu kommt, dass der Betrieb des Panamakanals aufgrund seiner Bedeutung für den Welthandel zuverlässig rund um die Uhr funktionieren muss. Nur alle fünf Jahre ist ein Wartungsintervall vorgesehen.

Die Schleusentore sind 50 Meter breit, 30 Meter hoch und 10 Meter dick. (Bild: Panama Canal Authority)
Die Schleusentore sind 50 Meter breit, 30 Meter hoch und 10 Meter dick. (Bild: Panama Canal Authority)
Beitrag zur Umweltverträglichkeit

Speicherbecken machen ressourcenschonendes Wassermanagement möglich

Drei Speicherbecken sorgen für eine höhere Umweltverträglichkeit. (Bild: AFP)
Drei Speicherbecken sorgen für eine höhere Umweltverträglichkeit. (Bild: AFP)

Ein wesentliches Merkmal des neuen Panamakanals sind drei Speicherbecken, die sich neben jeder Staustufe befinden. Sie sorgen für eine höhere Umweltverträglichkeit des gigantischen Ausbauprojektes. Denn Staustufen benötigen permanent Wassernachschub. Bislang dient dazu im Wesentlichen der Gatúnsee, ein vor hundert Jahren künstlich aufgestauter See in der Landesmitte. Für ein ressourcenschonendes Wassermanagement sorgen nun Speicherbecken, vom Betreiber auch als „Wassersparbecken“ bezeichnet. Mit ihrer Hilfe wird ein Großteil des Wassers im Kreis geführt: Um das Wasser in einer Staustufe abzulassen, öffnen sich mehrere Ventile in einem unterirdischen Kanal, der die Sparbecken und die Staustufe miteinander verbinden. Aufgrund der großen Abmessungen von bis zu sieben Metern wurden die Ventile ebenfalls als Tore ausgeführt. Die stählernen Führungsrollen für diese Tore sind ebenfalls mit Lagern von Schaeffler ausgestattet.

Internationale Kooperation

Lösungen für alle Fälle

Der gesamte Bau des neuen Panamakanals erfolgte durch hochspezialisierte Unternehmen aus aller Welt. So entwickelte die italienische Ingenieurgesellschaft Cimolai Technology den gesamten Mechanismus, um die Tore zu bewegen. Matteo Maretto, Mitglied des Entwicklungsteams bei dem italienischen Familienunternehmen, erläutert: „Die Lager sind für die Gesamtfunktion der Schleuse eine sehr kritische Komponente. Sie müssen unter allen Umständen funktionieren, sonst käme der komplette Betrieb zum Stillstand. Schaeffler hat uns während der Entwicklung gut beraten.“ So kommen nun sowohl in den Führungsrollen als auch in den Trommeln für die Stahlseilwinden Pendelrollenlager von Schaeffler zum Einsatz.

Die Lager sind für die Gesamtfunktion der Schleuse eine sehr kritische Komponente. Schaeffler hat uns während der Entwicklung gut beraten.

Matteo Maretto, Mitglied des Entwicklungsteams bei Cimolai Technology

Die Getriebe für die Schleusentore entwickelte PIV Drives, ein Unternehmen der Brevini-Gruppe. Die Getriebespezialisten griffen auf Kegel-, Pendel- und Zylinderrollenlager von Schaeffler zurück. Ein Großteil der Lager wurde speziell beschichtet, um die besonderen Betriebsbedingungen über einen Zeitraum von 35 Jahren zu erfüllen. Für die Ventile, die Wassersparbecken und Staustufen voneinander trennen, zeichnete hingegen Hyundai Samho verantwortlich. Schaeffler belieferte das südkoreanische Unternehmen mit Pendelrollenlagern für die Führungsrollen. Die verwendeten Lager sind chrombeschichtet und daher besonders korrosionsgeschützt. Dr. Stefan Spindler, im Vorstand von Schaeffler für das Industriegeschäft verantwortlich, sagte anlässlich der Eröffnung des neuen Panamakanals: „Unsere Vertriebsmannschaft besteht weltweit aus Ingenieuren. Sie arbeiten mit Schaeffler-Experten verschiedener Disziplinen wie Beschichtungstechnologen und Berechnungsexperten zusammen und können so unseren Kunden Lagerlösungen für die anspruchsvollsten Anwendungen anbieten.“

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