Eisbrecher (Schiff)

Der amerikanische Eisbrecher „Nathaniel B. Palmer“ in der Antarktis, 1998

Das deutsche als Eisbrecher ausgelegte Forschungsschiff „Polarstern“

Dampfeisbrecher Stettin im Kieler Hafen

Teil einer Außenwand eines Eisbrechers (Sampo) im Vergleich zu der eines Standardschiffs gleicher Größe

Der Bug eines Eisbrechers

Eisbrecherrumpf: Bug

Tageskurs des Forschungsschiffes Polarstern beim Rammeisbrechen im Südpolarmeer

Die Tarmo im Hafen von Kotka am 14. Mai 2006

Der russische Eisbrecher Yamal

Der Dampf-Eisbrecher Stettin in Oevelgönne

Dampf-Eisbrecher Wal, Bj. 1938

der heute als "Passagier-Eisbrecher" genutzte Sampo im Hafen von Kemi

Ausblick in die Fahrrinne hinter dem Eisbrecher Sampo in etwa 50 cm dickem Eis

Ein Eisbrecher ist ein Schiff, das speziell dafür ausgerüstet ist, durch die zugefrorene See oder zugefrorene Flüsse fahren zu können, sei es für sich selbst und seine eigene Ladung, oder um anderen Schiffen eine Fahrrinne freizubrechen und schiffbar zu halten.

Eigenschaften

Mehrere Bedingungen muss ein Eisbrecher gegenüber normalen Schiffen erfüllen:

• Er soll eine Bug- und Rumpfform haben, die nicht nur das Eis bricht, sondern die gebrochenen Eisstücke auch derart unter oder über das Festeis schiebt, dass eine offene Fahrrinne zurück bleibt;
• Die Schiffsaußenhaut muss besonders stabil gebaut sein, um nicht von den Eismassen zerdrückt zu werden; spezielle Rumpfformen müssen sicherstellen, dass es nicht zu rechtwinkligen Eispressungen kommen kann, wenn der Eisbrecher selbst einmal festsitzt;
• die Motorleistung muss ausreichend sein, den Vortrieb auch unter schweren Bedingungen zu gewährleisten;
• Propeller und Ruder müssen so angebracht sein, dass sie nicht durch die Eisbrecharbeit gefährdet werden

Der Rumpf

Der Rumpf eines Eis fahrenden Schiffes bedarf besonderer Eisverstärkung: Stärkere Beplankung innerhalb des Tauchbereichs des Rumpfes, durchgängig doppelte Verschweißung der Außenhaut, verstärkte Innenspanten und engerer Spantenabstand. Eisbrecher sind im Verhältnis zu ihrer Größe besonders breite Schiffe, um eine möglichst breite Fahrrinne zu erzeugen.

Der Bug

Der Bug ist normalerweise derart geformt, dass das Eis nicht von einer scharfen Bugkante wie von einem Messer zerschnitten, sondern von der flachen und gewölbten Bugunterseite nach unten gedrückt wird, so dass sich der Eisbrecher auf das Eis schiebt und es unter seinem eigenen Gewicht zerbricht. Die Form des Bugs muss gewährleisten, dass die Eisbruchstücke um den Schiffsrumpf weit herum gedrückt werden und nicht den Propeller oder das Ruder beschädigen. Ein Auftürmen des gebrochenen Eises zu Schollen vor dem Bug würde den Eisbrecher stark behindern oder zum Stillstand zwingen. Durch verbesserte Bugformen brauchen moderne Eisbrecher nur noch die Hälfte der Maschinenleistung früherer Eis brechender Schiffe.

Ein anderer Weg wird bei den Thyssen-Waas-Eisbrechern gegangen. Thyssen-Waas-Eisbrecher besitzen eine patentierte Bugform, mit der ein völlig eisfreier Kanal hinter dem Schiff geschaffen werden kann. Bei diesen Eisbrechern wird das Eis von zwei links und rechts des Rumpfs angebrachten Schneiden zerschnitten. Die Bruchstücke werden dann mit Pressluft unter das benachbarte Eis „geschossen“. Bisher wurden zwei Eisbrecher mit diesem Spezialbug erfolgreich umgebaut. Mit dem optimierten Bug kann dabei mit gleicher Motorenleistung die zweifache Eisbrechleistung (doppelte Eisdicke) erreicht werden. Weiterer Vorteil ist, dass diese Eisbrecher sowohl in Salz- als auch in Süßwasser eingesetzt werden können. Da sie das Eis schneiden und sich nicht auf das Eis schieben, ändert die unterschiedliche Eintauchtiefe in Salz- oder Süßwasser den zugrunde liegenden Mechanismus nicht.

Diese Eisbruchmechanik ist eine Weiterentwicklung der Dreischneiden-Technik, bei der mittels eines breiten Bugs, der Seitenschneiden, der Kiellinie und einer speziellen Gestaltung des Unterschiffs das Eis im wesentlichen möglichst nur in zwei Plattenbrüche zerlegt und durch den Bug und das Unterschiff unter das benachbarte Eis verdrängt wird. Diese Technik sicherte seit den 1990er Jahren eine eisfreie Rinne wesentlich länger als frühere Techniken, die den Nachteil haben, dass Eisbruchstücke in der Rinne schnell wieder zusammenfrieren können. Unter das Nachbareis verdrängter Eisbruch liefert keine Kristallisationskeime in der gebrochenen Fahrrinne.

Das letzte Umbauprojekt (Stand 2006) eines Eisbrechers in einen Thyssen-Waas-Eisbrecher, die „Kapitan Sorokin“, hat dabei folgende für Eisbrecher typische technische Daten:

Länge über alles: 141,25 m; Länge zwischen den Loten: 132,39 m; Breite: 30,50 m; Seitenhöhe: 12,30 m; Konstruktionstiefgang: 8,50 m; Tragfähigkeit: 5.140 t; Hauptmaschine: 9 ZL 40/80; Maschinenleistung (MCR): 6 x 3.040 kW; Geschwindigkeit: 18,5 kn; Tonnage: 15.385 t

Die Leistung

Die Motorleistung eines Eisbrechers ist so bemessen, dass er im Normalfall nicht nur das Eis vor ihm brechen kann, sondern auch die entstandene Fahrrinne hinter ihm so breit und von Eisschollen frei ist, dass nachfolgende Schiffe problemlos folgen können.

Eisbrechtechnik

Sollte das Gewicht des Schiffs alleine nicht ausreichen, um die Eismassen zu zerbrechen, kann noch ein besonderer Stampfmechanismus zur Unterstützung zugeschaltet werden. Eine Methode, das Stampfen zu erzeugen, besteht darin, große Wassermassen zwischen Bug und Heck des Eisbrechers hin- und herzupumpen, wodurch das Schiff ins Schwingen gerät (Nickschwingungen, „Stampfen“) und der Druck auf das Eis verstärkt wird. Eine weitere Variante verschiedener atomgetriebener russischer Eisbrecher ist es, durch im Kühlkreislauf erzeugten überspannten Wasserdampf das vorderschiffs liegende Eis quasi „anzuschmelzen“. Unter günstigsten Voraussetzungen kann damit (auf Kosten der Geschwindigkeit) die maximal überwindbare Eisdicke nahezu verdoppelt werden. Dieses Verfahren ist allerdings umstritten und nicht in allen Gewässern zugelassen, da dadurch die direkt unter dem Eis liegende Meeresflora besonders auf viel befahrenen Routen stark beschädigt wird.

Als weitere Stampf-Methode wird noch ein sogenannter „Hammer“ eingesetzt. Dies sind zwei sehr schwere Gewichte, die in entgegengesetzter Richtung rotieren. Somit heben sich die Schwungkräfte die meiste Zeit des Umlaufes auf. Wenn die Gewichte gleichzeitig oben oder unten sind, wird der Bug entsprechend in die Höhe gerissen oder auf das Eis gestampft. Ein moderner Eisbrecher wird durch geschützte Schrauben beidseitig an Bug und Heck angetrieben und zusätzlich durch seitliche Strahldüsen stabilisiert. Der Stampfmechanismus wird durch Pumpen erzeugt, die sehr schnell Wasserballast von einer Seite des Schiffes zur anderen transportieren. Aus unter der Wasserlinie liegenden Löchern im Rumpf kann zusätzlich Luft gepumpt werden, um durch die aufsteigenden Blasen Eis zu brechen.

Beide Stampftechniken, also das schnelle Umpumpen großer Wassermengen aus den Trimmtanks sowie das Stampfen mittels schwerer Unwuchtgewichte haben einen weiteren Sinn und Vorteil: die eingetauchten Flächen der Bordwand sind beim Auftauchen mit Wasser benetzt, welches wie ein Schmierfilm zwischen Bordwand und Eis wirkt. Die Stampfmechanismen haben auch die Aufgabe, den Eisbrecher selbst zu befreien, wenn er sich festgefahren hat.

Bei großen Eisstärken oder im Packeis kann die Schiffsgeschwindigkeit durch den hohen Widerstand, den das Eis entgegensetzt, gegen Null zurückgehen. In diesem Fall muss der Eisbrecher zurücksetzen und einen neuen „Anlauf“ fahren. Dieses unter Umständen mehrfache Zurück- und Vorausgehen nennt man „Boxen“.

Ein Hubschrauber gehört heutzutage bei großen Eisbrechern zur Ausrüstung, um im Notfall die Verbindung zum Festland zu gewährleisten, aber vor allem, um die Eisverhältnisse auszukundschaften und so die optimale Route des Schiffes zu bestimmen.

Verhalten auf offener See

Auf Grund des schlechten Verhältnisses von Breite zur Länge, eines kurzen Kiels und des auf Eisbruch ausgelegten Antriebs verhält sich ein Eisbrecher auf offener See ausgesprochen ungemütlich. Er neigt stark zum Rollen und ist in stürmischer See schwer zu manövrieren. Dem versucht man bei einigen neuen Eisbrechern mit Ballasttanks beizukommen.

Auch die breite Form des Bugs, der nicht in der Lage ist, auch hohe Wellen elegant zu durchschneiden, fördert die Neigung eines Eisbrechers, in Wellenberge einzutauchen.

Neue Schiffstechnologien der „Azi-Pods“, ein unter dem Rumpf elektrisch angetriebener Propeller, der um 360 Grad drehbar ist, könnten auch den Eisbrechern nicht nur mehr Fahrsicherheit auf hoher See, sondern zusätzlich bessere Manövrierfähigkeit beim Eisbruch bringen. Mit dieser Technik und mit einem normalen, schnittigen Bug ausgerüstete Schiffe besitzen ein Heck, das wie ein Eisbrecherbug geformt ist. Bei Eisgang drehen diese Schiffe um und brechen rückwärts mit voller Leistung durch das Eis. Diese neue Technologie wird bereits von den Schiffen MT Mastera und MT Tempera benutzt.

Geschichte

Die Häfen der Ostsee und des Nordmeers waren in der Vergangenheit im Winter häufig zugefroren. Die Schifffahrt kam zum Erliegen, die Schiffe wurden aufgelegt, die Besatzungen abgemustert. Nach der industriellen Revolution hingegen musste das in Form von Schiffen eingesetzte Kapital jedoch „arbeiten“ und ein mehrmonatiges Aufliegen war unter dem Druck der Märkte und der Konkurrenz wirtschaftlich nicht mehr tragbar. Man begann zu überlegen, wie die zugefrorenen Wasserwege auch im Winter offen gehalten werden konnten. Anfangs versuchte man mit reiner Handarbeit, also mit Sägen, und kleinen Holzbooten mit Schneidkanten, sogenannten Eisewern und schließlich sogar mit Sprengstoff, Fahrrinnen und Fahrwasser offen zu halten, eine äußerst mühsame Arbeit, die oft über Nacht wieder zu nichte gemacht wurde, wenn ein frischer Wind neue Packeismassen aufgetürmt hatte. Erst nach der Erfindung der Dampfmaschine und deren Einführung auch in der Schifffahrt wurden erste, einfache, aber dennoch wirkungsvolle Eisbrecher entwickelt.

Der erste dampfbetriebene Eisbrecher war wahrscheinlich die Pilot, die 1864 in Kronstadt gebaut wurde. Als einer der ersten echten Eisbrecher gilt der nach Plänen des Admirals Makarow entworfene Eisbrecher Jermak. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts nahmen mehrere Länder speziell als „Eisbrecher“ gebaute Schiffe für die Küstengewässer in Betrieb.

Der älteste erhaltene maschinenangetriebene Eisbrecher der Welt ist die finnische Tarmo, die 1907 in Newcastle upon Tyne gebaut wurde und letztmalig 1970 zum Einsatz kam. Sie hat eine Antriebsleistung von 3.850 PS und eine Verdrängung von 2.300 t.

Das erste zivile Schiff der Welt mit einem Atomantrieb war der 1958 in Dienst gestellte sowjetische Eisbrecher Lenin (44.000 PS, 19.240 BRT, 3 Reaktoren à 90 MWt). Zur sowjetischen „Arktika“-Klasse gehören die größten und leistungsstärksten atomgetriebenen Eisbrecher der Welt, mit einer Leistung von rund 55.000 kW (75.000 PS, 2 Reaktoren à 171 MWt). In dieser Leistungsklasse wurden in der Sowjetunion zwischen 1975 und 1992 die Rossija, Arktika, Sibir, Sowjetski Sojus und die Jamal gebaut. Sie können Eis von fünf Metern Dicke durchbrechen. Die Arktika erreichte 1977 als erstes Überwasserschiff den Nordpol. Zuvor war dies nur mit U-Booten gelungen.

Der größte je gebaute Eisbrecher ist die amerikanische SS Manhattan, ein zum Eisbrecher umgebauter Tanker. Sie durchfuhr 1969 als erster Tanker die Nordwestpassage.

Das deutsche Polarforschungsschiff Polarstern ist ebenfalls als Eisbrecher gebaut und kann 1,5 Meter dickes Eis durchfahren. Am 7. September 1991 erreichte dieses Schiff als erstes konventionell angetriebenes Schiff den Nordpol.

Als technisches Kulturdenkmal ist der Dampf-Eisbrecher Stettin von besonderer historischer Bedeutung. Er kann besichtigt werden und liegt im Museumshafen Oevelgönne in Hamburg. Gebaut 1933 wurde er mit einer Dreifach-Expansions-Dampfmaschine von 2.200 PSi ausgestattet, die von zwei schottischen Großwasserraumkesseln (Flammrohrkesseln) mit Dampf versorgt wird. Seit Beginn der achtziger Jahren ist die Stettin, die damals verschrottet werden sollte, als schwimmendes und im Sommer auch fahrendes Museum auf der Elbe und in der Ostsee anlässlich von Veranstaltungen wie dem Hafengeburtstag, der Kieler Woche oder der Hansesail Rostock unterwegs. Sie wird von einem Verein und Sponsoren unterhalten und gepflegt. Der Kohleverbrauch beträgt bis zu 1.000 kg pro Stunde, die Geschwindigkeit max. 14,2 kn. Das Schiff hat einen genieteten Stahlrumpf mit 95.000 Nieten, Propeller mit 4,5 m Durchmesser, eine Wellendrehzahl von max. 100 U/min und kann Eis mit einer Dicke bis zu einem Meter brechen.

Liste der Eisbrecher nach Ländern

Dänemark

Danbjørn, Isbjørn und Thorbjørn im Hafen von Frederikshavn

• Danbjørn
• Isbjørn
• Thorbjørn

Deutschland

Polarstern (Schiff) Dampfeisbrecher Stettin (Museumsschiff) Dampfeisbrecher Wal (Museumsschiff) Dampfeisbrecher Elbe (Museumsschiff) Stephan Jantzen (Eisbrecher) Arkona (Mehrzweckschiff) Mellum (Mehrzweckschiff)

Neuwerk (Mehrzweckschiff) Hanse (Eisbrecher) Eisvogel (Eisbrecher-Kriegsmarine) Eisvogel/Eisbär (Eisbrecher-Bundesmarine) Max Waldeck (Eisbrecher)

Finnland

Eisbrecherflotte Finnlands im Hafen von Helsinki

Botnica Fennica Nordica Kontio Otso Apu

Voima Sampo Sisu Urho Tarmo (Museumsschiff)

Österreich

• Eisvogel

Schweden

Isbrytaren I Isbrytaren II / Sankt Erik Statsisbrytaren / Atle I Ymer I Thule Oden I Tor Njord Ale

Atle II Frej Ymer II Oden II Tor Viking Vidar Viking Balder Viking

Großbritannien

• HMS Endurance

Russland

Kapitan Dranitsyn

Krasin

• Atomeisbrecher Jamal (Arktika-Klasse)
• Atomeisbrecher Arktika (Arktika-Klasse)
• Atomeisbrecher 50 Let Pobedy (Arktika-Klasse)
• Atomeisbrecher Rossija (Arktika-Klasse)
• Atomeisbrecher Sowjetski Sojus (Arktika-Klasse)
• Atomeisbrecher Sibir (Arktika-Klasse)
• Jermak (1898)
• Jermak (1974)
• Krasin
• Kapitan Dranitsyn
• Kapitan Khlebnikov

Kanada

• Louis S. St. Laurent

International

• Arctic Sunrise
• SS Manhattan

Siehe auch

• Atomeisbrecher

Literatur

• Oesterle: Eisbrecher aus aller Welt. 1988, ISBN 3-344-00284-8
• Prager/Ostersehlte: Dampfeisbrecher Stettin - seine Vorgänger und Nachfolger. 1986, ISBN 3-925769-00-5

Weblinks