Korea Ever-Power · Anwendungsleitfaden
Schnecke und Schneckenrad für Schiffswinden und Festmacherausrüstung
Ein 50.000-Tonnen-Massengutfrachter, der in einem Gezeitenhafen vor Anker liegt, wird durch acht Festmacherleinen, die jeweils mit 15 bis 30 Tonnen Spannung von einer Festmacherwinde gehalten werden, gegen Strömung und Wind gesichert. Das Schneckengetriebe in jeder Winde hält diese Spannung durch Selbsthemmung aufrecht – kontinuierlich, geräuschlos und ohne Motorantrieb –, während Gischt, Dieselabgase und die tropische Sonne jede exponierte Oberfläche an Deck angreifen. Versagt die Selbsthemmung einer einzelnen Winde, driftet das Schiff vom Liegeplatz ab, und die verbleibenden sieben Leinen fangen die asymmetrische Belastung auf, die sie nacheinander reißen lassen kann.
Schiffswinden – für Festmacher-, Anker-, Ladungs- und Schleppnetze – verwenden Schneckengetriebe, da diese selbsthemmend die Leinenspannung ohne separate Bremse halten (entscheidend für die Festmachersicherheit). Das hohe Übersetzungsverhältnis ermöglicht die nötige Kraftübertragung, um schwere Festmacherleinen von einem kompakten, deckmontierten Motor aus zu spannen. Zudem passt die Geometrie des Schneckengetriebes in die beengten Platzverhältnisse auf Vorschiffen und Achterdecks. Das Korrosionsschutzprotokoll ISO 12944 C5-M ist der Spezifikationsrahmen, der die atmosphärische Korrosivität von Schneckengetrieben mit den Anforderungen an Material, Beschichtungssystem und Dichtungen in maritimer Umgebung verknüpft. C5-M (sehr hohe maritime Korrosionsbeständigkeit) erfordert eine Schnecke aus 316L- oder Duplex-Edelstahl, ein Laufrad aus Nickel-Aluminium-Bronze, eine dreilagige Beschichtung (zinkreiche Grundierung plus Epoxidharz plus Polyurethan) und FKM-Dichtungen. Dies gewährleistet eine Ziellebensdauer von 25 Jahren in der gemäß der Norm höchsten Korrosionsbelastung. Die Zulassung durch eine Klassifikationsgesellschaft (DNV, Lloyd’s, BV, ABS) ist für alle Windenkomponenten auf Handelsschiffen erforderlich.
Warum Schiffswinden Schneckengetriebe verwenden
Eine Festmacherwinde muss zwei Funktionen erfüllen: das Einholen der Festmacherleine beim Anlegen (aktiv, motorbetrieben, 2 bis 5 Minuten pro Leine) und das Halten der Leinenspannung während des gesamten Liegeplatzes (passiv, Motor aus, Stunden bis Wochen). Das Schneckengetriebe in der Winde ermöglicht beides: eine hohe Drehmoment-Geschwindigkeitsreduzierung zum Einholen und ein selbsthemmendes Halten der Leinenspannung für das Backbordstag. Eine separate Bremstrommel oder ein Ratschenmechanismus sind nicht erforderlich – die selbsthemmende Geometrie hält die volle Festmacherspannung dauerhaft aufrecht.
Durch diese Doppelfunktion ist das Schneckengetriebe zum Standard für Schiffswinden aller Schiffstypen geworden – von 500 BRZ großen Küstenfischerbooten bis hin zu 300.000 tdw großen VLCCs.
Selbsthemmende Systeme halten ohne Motorantrieb 15 bis 30 Tonnen Festmacherleinenspannung pro Winde. Die Spannung variiert mit Gezeiten, Strömung und Wind – das Schneckengetriebe gleicht diese dynamischen Schwankungen geräuschlos aus. Wenn das Schiff auf einer Welle aufschaukelt, wird der kurzzeitige Spannungsanstieg (bis zum Zweifachen der statischen Spannung) durch die selbsthemmende Reibung absorbiert, anstatt auf den Motor übertragen zu werden.
Der Platz an Deck eines Schiffes zählt zu den beengtesten in allen Branchen. Die Anordnung des Schneckengetriebes im 90-Grad-Winkel platziert den Motor vertikal unter der Windentrommel – und passt damit in eine Deckfläche von 600 × 800 mm, die ein Reihengetriebe mit vergleichbarer Leistung nicht erreichen könnte. Jeder Quadratmeter Deckfläche wird von Ladeluken, Lüftungsanlagen und dem Zugang für die Besatzung beansprucht.
Handelsschiffe benötigen für alle Decksmaschinen eine Typgenehmigung einer Klassifikationsgesellschaft (DNV GL, Lloyd’s Register, Bureau Veritas, ABS). Das Schneckengetriebe muss gemäß den geltenden Klassifikationsregeln konstruiert, gefertigt und geprüft sein – einschließlich Materialzertifizierung, Belastungsprüfung mit dem 1,5-fachen der Nennlast und dokumentiertem Qualitätsmanagement.
ISO 12944 C5-M Korrosionsschutz – Spezifikation für Schneckengetriebepaare in maritimer Atmosphäre
ISO 12944 klassifiziert die atmosphärische Korrosivität in Kategorien von C1 (sehr gering – beheizte Innenräume) bis CX (extrem – Offshore mit direktem Salzwasserkontakt). Schneckengetriebe von Schiffswinden arbeiten je nach Schiffstyp und Einsatzgebiet in den Kategorien C4 bis C5-M. Das Protokoll ordnet jeder Kategorie die erforderlichen Material-, Beschichtungs- und Dichtungsspezifikationen für eine angestrebte Lebensdauer von 15 bis 25 Jahren zu.
Die Kostensteigerung von C4 zu CX beträgt etwa das Drei- bis Fünffache – hauptsächlich bedingt durch das Material (316L zu Duplex/Monel), die Komplexität der Beschichtung (zweischichtig zu thermisch gespritzt plus Epoxid) und die für die Offshore-Klassifizierung erforderliche Dokumentation (Belastungsprüfung, Fremdinspektion der Beschichtung, Materialrückverfolgbarkeit gemäß EN 10204 3.1). Eine Binnenschifffahrtswinde kostet in der Klasse C4 etwa 1.200 USD pro Schneckengetriebepaar; eine Offshore-Plattform-Verankerungswinde kostet in der Klasse CX 4.000 bis 6.000 USD für die gleiche Drehmomentkapazität.
Salzsprühumgebung und Schiffsdeckvibrationen
Salzsprühnebel als kontinuierliche Korrosionseinwirkung. Auf Seeschiffen setzt sich die Deckausrüstung kontinuierlich durch Salznebel ab – die Salzkonzentration in der Luft auf Deckshöhe beträgt 50 bis 300 mg/m²/Tag (gemessen nach ISO 9225). Dieser Salzfilm bildet in Kombination mit hoher Luftfeuchtigkeit (80 bis 100 % relative Luftfeuchtigkeit auf See) eine Elektrolytschicht auf allen freiliegenden Metalloberflächen, die zu kontinuierlicher elektrochemischer Korrosion führt. Standard-Kohlenstoffstahl korrodiert unter C5-M-Bedingungen mit 0,4 bis 0,8 mm pro Jahr – die Wandstärke eines Standard-Schneckengetriebegehäuses wird innerhalb von 5 bis 8 Jahren verbraucht. Das Beschichtungssystem nach ISO 12944 bildet eine Barriere zwischen dem Salzelektrolyten und dem Stahlsubstrat – die Beschichtung muss jedoch instand gehalten werden (Ausbesserung von Beschädigungen im Rahmen der regulären Schiffswartung), um die Barrierefunktion über die angestrebte Lebensdauer von 20 bis 25 Jahren aufrechtzuerhalten.
Schiffsdeckvibrationen. Schiffs-Schneckengetriebe sind ständigen Vibrationen ausgesetzt, die vom Hauptmotor (10 bis 25 Hz bei 0,5 bis 3 mm/s), den Hilfsgeneratoren (25 bis 50 Hz) und den wellenbedingten Rumpfbewegungen (0,1 bis 1 Hz bei geringer Amplitude, aber hoher Auslenkung) verursacht werden. Diese Vibrationen erzeugen nicht die abrupten Schwingungsstöße von Brechanlagen im Bergbau (Artikel A26), sondern wirken kontinuierlich – 24 Stunden am Tag auf See. Die Folge ist Reibkorrosion an den Zahnkontaktflächen des Schneckengetriebes während der langen Stillstandszeiten (z. B. beim Festmachen oder im Stau auf See). Ein Anti-Reibkorrosions-Fettzusatz oder regelmäßiges manuelles Drehen (eine volle Trommelumdrehung pro Woche während der Seereisen) beugt Reibkorrosionsschäden während längerer Stillstandszeiten vor.
Eine koreanische Werft, die acht Küstenmassengutfrachter (12.000 tdw) baute, spezifizierte Schneckengetriebe für die vorderen Festmacherwinden – vier Winden pro Schiff, insgesamt 32 Paare. Die ursprüngliche Spezifikation sah Schnecken aus Edelstahl 304 mit Aluminiumbronze-Laufrädern und einer zweilagigen Epoxid-Polyurethan-Beschichtung mit 200 µm Trockenfilmdicke vor – geeignet für C4 (geschützter Hafen), aber unterdimensioniert für die tatsächlichen Betriebsbedingungen (koreanische Küstengewässer, C5-M). Nach fünf Jahren im Einsatz meldete das dritte Schiff während der Taifunsaison einen Ausfall der Selbsthemmung einer Festmacherwinde. Das Schneckengetriebe war so stark korrodiert, dass sich der Reibungskoeffizient verändert hatte (Lochfraß am Schneckengewinde veränderte die Kontaktgeometrie), wodurch die Zuverlässigkeit der Selbsthemmung bei hohen Zugbelastungen beeinträchtigt wurde. Bei der Inspektion aller 32 Schneckenradpaare der Flotte wurden an 9 Paaren messbare Lochfraßkorrosion am Schneckengewinde festgestellt. Alle 9 wiesen Beschädigungen der Beschichtung an der Wellendichtungsschnittstelle auf (der schwächsten Stelle für Salzeintritt). Flottenweite Korrekturmaßnahme: Austausch aller 32 Schneckenradpaare durch Schnecken aus 316L-Stahl, NAB-Laufräder und Aufrüstung auf eine dreilagige Zink-Epoxid-Polyurethan-Beschichtung mit 320 µm Trockenfilmdicke (C5-M-Spezifikation). Austausch aller Wellendichtungen durch FKM-Doppellippendichtungen. Kosten pro Paar: 1.850 USD (vorher 980 USD). Gesamtkosten der Flottenmodernisierung: 59.200 USD. Die Differenz von 870 USD pro Paar zwischen C4- und C5-M-Spezifikation – insgesamt 27.840 USD für die gesamte Flotte – hätte die Kosten von 59.200 USD für den Austausch sowie geschätzte 120.000 USD für die Notfall-Dockzeit eingespart. Fazit: Küstenschiffe, die auf offener See verkehren, sind nach C5-M und nicht nach C4 klassifiziert – selbst wenn sie hauptsächlich in geschützten Häfen anlegen. Die Korrosionsbelastung auf See bestimmt die Spezifikation des Schneckengetriebes, nicht der Liegeplatz.
Drei Gehäuse mit Spezifikation für Schneckengetriebepaare von Schiffswinden
Fall 1 – Koreanische Werft: Festmacherwinden für einen 50.000-DWT-Massengutfrachter, C5-M, klassenzugelassen
Eine koreanische Werft spezifizierte Schneckengetriebepaare für acht Festmacherwinden (vier vorn, vier achtern) eines 50.000-DWT-Massengutfrachters für internationale Handelsrouten. Zugkraft der Festmacherleinen: 15 Tonnen pro Winde. Trommelgeschwindigkeit: 8 m/min Leinengeschwindigkeit. Motor: 30 kW, 1.450 U/min. Übersetzungsverhältnis des Schneckengetriebepaares: 35:1. Drehmoment an der Trommelwelle: 8.500 Nm. Selbsthemmende Haltekraft: 12.750 Nm (1,5 × Nennkraft gemäß DNV-Vorschriften). Klassifizierung: DNV GL-typgenehmigt. Material: Schnecke aus Edelstahl 316L (C5-M seewasserbeständig), Laufrad aus NAB-Nickel-Aluminium-Bronze. Beschichtung: Zinkreiche Grundierung 80 µm + Epoxid-Zwischenschicht 120 µm + Polyurethan-Decklack 120 µm = 320 µm Gesamt-DFT. Dichtung: FKM-Doppellippendichtung, IP66, mit fettgefülltem Labyrinth. Öl: ISO VG 460 Marine-Mineralöl EP mit Korrosionsinhibitor. Kosten pro Schneckenradpaar: 2.400 USD. Gesamtkosten für 8 Winden: 19.200 USD. Die geplante Lebensdauer des Schiffes von 25 Jahren erfordert einen Austausch des Schneckenrads (bei der Dockung im 12. bis 15. Jahr) sowie eine halbjährliche Ausbesserung der Beschichtung an den Dichtungsflächen.
Fall 2 – Japanischer Hochseetrawler: Schleppnetzwinde, hohe Auslastung, Risiko durch Salzwassereinwirkung
Ein japanischer Fischereischiffbauer spezifizierte Schneckengetriebepaare für zwei Schleppnetzwinden auf einem 500-BRZ-Hochseetrawler. Schleppnetzwinden unterscheiden sich von Festmacherwinden durch ihren Arbeitszyklus: Die Schleppnetzwinde zieht das Fischernetz (5 bis 15 Tonnen) 8 bis 12 Mal pro 24-Stunden-Fischereitag ein – deutlich aktiver als eine Festmacherwinde, die nur einmal pro Hafenanlauf zum Einsatz kommt. Trommelzugkraft: 12 Tonnen. Leinengeschwindigkeit: 30 m/min (schneller als beim Festmachen – die Zeit im Fanggebiet ist Produktionszeit). Motor: 45 kW Hydraulik. Übersetzungsverhältnis des Schneckengetriebepaares: 25:1. Drehmoment: 6.200 Nm. Die Schleppnetzwinde befand sich auf dem Achterdeck – direkt den brechenden Wellen, Fischabfällen, Gischt und Öltropfen ausgesetzt. Korrosionsklasse: C5-M mit Spritzwasserschutz (zeitweiliges Eintauchen in Meerwasser bei schwerem Wetter). Material: Schnecke aus 316L-Stahl, Laufrad aus NAB-Stahl. Dichtung: IP67 mit druckbeaufschlagtem Labyrinth (positiver Fettdruck verhindert das Eindringen von Meerwasser bei Wellenüberschlag). Preis pro Paar: 2.800 USD (Spritzwasserschutz-Aufpreis gegenüber Standard C5-M). Weitere Informationen Schneckengetriebe in Marinequalität Optionen für Winden-, Ankerwinden- und Deckmaschinenanwendungen.
Fall 3 – Vietnamesische Binnenschifffahrtsfähre: Festmacherwinde, C4, kostenoptimiert
Ein vietnamesischer Fährbetreiber spezifizierte Schneckengetriebepaare für vier Festmacherwinden einer 200-Passagier-Flussfähre, die im Binnenwasserstraßennetz des Mekong-Deltas verkehrt. Zugkraft der Festmacherleinen: 3 Tonnen (die Fähre lag in ruhiger Flussströmung ohne Gezeiteneinfluss). Motor: 5,5 kW elektrisch. Übersetzungsverhältnis des Schneckengetriebepaares: 30:1. Drehmoment: 1.800 Nm. Die Wasserbedingungen im Binnenwasser entsprachen C4 (hohe, aber nicht maritime Bedingungen – kein Salzsprühnebel, mäßige Luftfeuchtigkeit). Material: feuerverzinkte Schnecke (geeignet für Süßwasser C4), Laufrad aus Phosphorbronze (kein Entzinkungsrisiko in Süßwasser). Beschichtung: Zweischichtige Epoxid-Polyurethan-Beschichtung mit 200 µm Trockenfilmdicke. Dichtung: EPDM-Doppellippendichtung, Schutzart IP55. Kosten pro Paar: 420 USD. Gesamtkosten für vier Winden: 1.680 USD. Die C4-Spezifikation sparte im Vergleich zur seetüchtigen C5-M-Spezifikation rund 1.400 US-Dollar pro Paar – was dadurch gerechtfertigt ist, dass die Fähre nie in Salzwasser eingesetzt wurde. Die geplante Lebensdauer der Fähre von 15 Jahren erforderte bei geringer Beanspruchung und dem unproblematischen Einsatz in Süßwasser keinen Radwechsel.
Häufig gestellte Fragen
F: Benötigt ein Schneckengetriebepaar für eine Schiffsverankerungswinde die Zulassung einer Klassifikationsgesellschaft?
Für Handelsschiffe, die den SOLAS- und Klassifikationsregeln unterliegen (alle Frachtschiffe, Passagierschiffe und Offshore-Schiffe): Ja – das Schneckengetriebepaar muss von der zuständigen Klassifikationsgesellschaft typgenehmigt oder einzeln zertifiziert sein. Die Genehmigung umfasst die Materialprüfung, die Konstruktionsprüfung (Spannungsanalyse), die Fertigungsqualität (Schweißen, Bearbeitung, Wärmebehandlung) und die Belastungsprüfung (1,5-fache Nennlast). Für kleinere Wasserfahrzeuge unterhalb der Klassifikationsnorm (Fischerboote unter 24 Metern, Sportboote) ist eine Klassifikationsgenehmigung zwar nicht gesetzlich vorgeschrieben, wird aber aus Versicherungs- und Sicherheitsgründen empfohlen. Die Dokumentationskosten für die Klassifikationsgenehmigung betragen 300 bis 800 USD pro Paar – diese sind im Preis für die Schiffsausführung enthalten.
F: Wie wirkt sich Reibkorrosion auf Schneckengetriebepaare in der Schifffahrt aus?
Reibkorrosion entsteht, wenn die Zahnflächen von Schnecke und Rad unter statischer Last (Festmacherspannung) durch Schiffsvibrationen Mikrobewegungen (0,01 bis 0,1 mm Amplitude) erfahren. Diese Mikrobewegungen stören den Schmierfilm, legen blankes Metall frei und erzeugen Oxidpartikel, die als Schleifmittel wirken und den lokalen Verschleiß an der Zahnkontaktstelle beschleunigen. Bei monatelangem Liegen im Hafen mit motorbedingten Vibrationen kann Reibkorrosion sichtbare Lochfraßstellen in der Kontaktzone verursachen. Vorbeugung: Verwenden Sie Fett mit einem Anti-Reibkorrosions-Zusatz (Molybdändisulfid oder Graphit); drehen Sie die Windentrommel während längerer Hafenaufenthalte wöchentlich um eine volle Umdrehung; und planen Sie eine Inspektion des Schneckengetriebes im Rahmen der jährlichen Klassifizierungsprüfung ein, um Reibkorrosion zu erkennen, bevor sie die selbsthemmende Kontaktgeometrie beeinträchtigt.
F: Kann eine 2-Gang-Schnecke in einer Schiffsverankerungswinde verwendet werden?
Nein – die Schneckengetriebe von Festmacherwinden müssen eingängig sein, um eine Selbsthemmung zu gewährleisten. Ein zweigängiges Getriebe würde unter der Spannung der Festmacherleine rückwärts laufen und ein unkontrolliertes Abrollen der Festmacherleine ermöglichen – eine erhebliche Sicherheitsgefahr. Ladungswinden (die eine separate Bremse zur Lastsicherung verwenden und nicht auf Selbsthemmung angewiesen sind) können zweigängige Getriebe nutzen, um beim Einholen der Last effizienter zu arbeiten. Ankerwinden verwenden aus demselben Grund wie Festmacherwinden eingängige Getriebe: Der Anker darf sich nicht abrollen, wenn der Motor stoppt. Die Selbsthemmungsanforderung ist für alle Anwendungen von Schiffswinden zur Leinenbefestigung absolut und unabdingbar.
F: Wie hoch ist die zu erwartende Lebensdauer eines Schneckengetriebepaares für Schiffswinden?
Ausgelegt für die Schiffslebensdauer: 20 bis 25 Jahre mit einem planmäßigen Radwechsel nach 12 bis 15 Jahren (zeitgleich mit der zweiten Sonderinspektion im Trockendock). Die Stahlschnecke (316L oder Duplex) hält bei ordnungsgemäßer Beschichtungswartung über die gesamte Schiffslebensdauer. Das NAB- oder Aluminiumbronze-Rad ist das Verschleißteil – die Betriebsstunden betragen typischerweise 200 bis 500 pro Jahr (nur im Liegebetrieb), sodass der mechanische Verschleiß gering ist. Der lebensdauerbegrenzende Faktor ist Korrosion – entweder extern (Beschichtungsschäden, die das Gehäuse freilegen) oder intern (Dichtungsdefekt, der Salznebel ins Öl eindringen lässt). Mit der C5-M-Spezifikation und jährlicher Beschichtungswartung ist die angestrebte Lebensdauer von 25 Jahren erreichbar.
F: Welches Schmiermittel wird in Schneckengetrieben von Schiffswinden verwendet?
Standardmäßig wird Marine-Mineralöl EP ISO VG 460 oder 680 mit Korrosionsinhibitor und Anti-Fretting-Additiv verwendet. Synthetisches PAG kommt bei extremen Temperaturen (Arktis, Tropen) zum Einsatz, wenn der Temperaturbereich den Einsatzbereich von Mineralöl übersteigt. Ölwechselintervall: jährlich im Rahmen der Klassifizierungsprüfung oder wenn die Ölanalyse einen Wassergehalt von über 0,5 Prozent (Hinweis auf Dichtungsverschleiß und Eindringen von Salzwasser) oder eine Säurezahl von über 2,0 mgKOH/g ergibt. Kleinere Fischereifahrzeugwinden verwenden aus Gründen der Einfachheit Marinefett anstelle von Öl – dies ist akzeptabel für Winden mit einer Zugkraft unter 5 Tonnen, bei denen die Wärmeentwicklung beim Einholen gering genug ist, um durch Fett abgeführt zu werden.
Schiffswinden-Schneckengetriebe arbeiten unter den aggressivsten atmosphärischen Korrosionsbedingungen in industriellen Anwendungen: ISO 12944 C5-M Salzsprühnebeltest mit 50 bis 300 mg/m²/Tag, kontinuierliche Luftfeuchtigkeit über 80 % und UV-Strahlung an offenen Decks über 20 bis 25 Jahre. Das Korrosionsschutzprotokoll C5-M schreibt für diese Umgebungsbedingungen Schnecken aus Edelstahl 316L oder Duplexstahl, NAB-Laufräder, eine dreilagige Beschichtung mit einer Mindest-DFT von 320 µm und FKM-Dichtungen vor – ein Spezifikationsniveau, das 2- bis 5-mal teurer ist als das für Binnenschiffe übliche C4, aber für jedes Schiff, das in offenen Küsten- oder Hochseegewässern verkehrt, obligatorisch ist. Die Selbsthemmung hält die Festmacherleine ohne Motorantrieb – eine Sicherheitsfunktion, deren Ausfall bei einem Sturm zu Schiffsdrift und strukturellen Schäden führen kann. Die Zulassung durch eine Klassifikationsgesellschaft stellt sicher, dass das Schneckengetriebe die geprüften Konstruktions-, Material- und Belastungsprüfstandards erfüllt, die die maritime Sicherheit erfordert.
Für Werften, Hersteller von Schiffsausrüstung und Schiffsbetreiber klassifiziert unsere Ingenieurabteilung die Korrosionsumgebung und empfiehlt die Schutzart gemäß ISO 12944. Standardkatalog Schneckengetriebesätze in Marinequalität Windengrößen von 80 bis 250 mm Achsabstand mit C4- bis C5-M-Material- und Beschichtungspaketen abdecken. Einreichen Spezifikation für Schiffswindenantriebe mit Schiffstyp, Zugkraft der Festmacherleine, Einsatzgewässer und Anforderungen der Klassifikationsgesellschaft.
Spezifizierung von Schneckenradpaaren für Schiffswinden oder Deckmaschinen?
Bitte senden Sie uns Schiffstyp, Zugkraft der Festmacherleine bzw. Ankergewicht, Einsatzgebiet (Binnengewässer, Küste, Meer, Offshore), Klassifikationsgesellschaft und geplante Lebensdauer des Schiffes. Wir ermitteln die Korrosionskategorie und empfehlen Ihnen die Spezifikationen für Material, Beschichtung und Dichtung.
Herausgeber: Cxm
