Informationen zum Schiffshebewerk Niederfinow

Postkarte mit Schleusen-Treppe (1914) und Hebewerk (1934)

Entstehungsgeschichte

Das Schiffshebewerk Niederfinow liegt an der Havel-Oder-Wasserstraße nordöstlich von Berlin. Der Kanal war 1914 als „Hohenzollern-Kanal“ in Betrieb genommen worden. Sie ersetzte den alten Finowkanal vom Anfang des 17. Jahrhunderts.

Der steigende Transportbedarf der Eisen-, Ziegel- und Holzindustrie entlang des Finowkanals führte gegen Ende des 19. Jahrhunderts zur Überlastung dieser künstlichen Wasserstraße und zur Forderung nach einem modernen Großschifffahrtsweg. Nach langen politischen Auseinandersetzungen ging diese Forderung in das preußische Wasserstraßengesetz vom 1. April 1905 ein.

Die größte technische Herausforderung im Verlauf der geplanten Wasserstraße war die Überwindung eines Geländesprungs von 36 m Höhenunterschied (abhängig vom Oder-Wasserstand bis zu 37,14 m) bei Niederfinow/Liepe, nordöstlich von Berlin.

Als Abstiegsanlage sollte entweder eine Schleusentreppe, eine geneigte Ebene oder ein Schiffshebewerk für Schiffe von 65 m Länge, 8 m Breite und 1,75 m Tiefgang und mit einer Tragfähigkeit von 600/650 t gebaut werden.

1906 schrieb das preußische Ministerium der öffentlichen Arbeiten einen Wettbewerb aus. Zehn Entwürfe gingen ein, sechs davon sahen den Bau von Senkrecht-Hebewerken vor. Die preußische Akademie des Bauwesens entschied sich aber für keinen der Vorschläge, sondern empfahl im Oktober 1908 zunächst den Bau einer Schleusentreppe.


Nutzung des Auftriebs:
Vorschläge für ein Schiffshebewerk Niederfinow

1912 fand ein neuer Wettbewerb statt, aus dem der Entwurf der Beuchelt AG in Grünberg, Schlesien [heute: Zielona Góra, Polen], als Sieger hervor ging. Dieser Vorschlag war eine Weiterentwicklung des Wettbewerbsbeitrags aus dem Jahr 1906 für ein Hebewerk mit zweiarmigem Hebel. Die „Zeitschrift des Vereins der Ingenieure“ stellte den überarbeiteten Entwurf der Beuchelt AG vor und würdigte besonders die „große Einfachheit und vollkommene Betriebssicherheit des ganzen Werkes2.

Auf Veranlassung des zuständigen Ministeriums hatte die Königliche Bauleitung Eberswalde 1914 einen „Vorentwurf“ für ein Schiffshebewerk Niederfinow mit Waagebalken fertig gestellt. 1918 sollte das Hebewerk den Betrieb aufnehmen. Der Erste Weltkrieg durchkreuzte diese Planungen.

Nach dem Ende des Kaiserreichs und der Etablierung der Weimarer Republik ging die Verantwortung für die Wasserstraßen von den Ländern auf das Deutsche Reich über. Schon im Oktober 1918, noch vor Kriegsende und lange vor dieser sogenannten „Vereichlichung“ (1921), griff die Wasserstraßenverwaltung die Planungen für ein Schiffshebewerk Niederfinow wieder auf. In einem ersten Schritt wurde der Regierungsentwurf von 1914 noch einmal durchgearbeitet und kommentiert.

Zusammengefasst lassen sich drei Eckpunkte für die Anfänge des Schiffshebewerks Niederfinow festhalten:

  • Die offene Findungsgeschichte, welches System zur senkrechten Schiffshebung für ein Hebewerk Niederfinow am besten geeignet sei, endete um 1920/1921.
  • Mit dem Auftrag des Ministeriums an das Neubauamt im Jahr 1923 zur Prüfung des seit 1921 entwickelten Systems Loebell, das ein Schiffshebewerk „mit nachgiebig gelagertem Ritzel“ vorsah,  begann eine verwaltungsinterne Kontroverse zwischen den verantwortlichen Ingenieuren der Abteilung Wasserstraßen im Reichsverkehrsministerium und den Ingenieuren des Neubauamts Eberswalde, die an einem Entwurf für ein Gegengewichts-Hebewerk mit 36 m langen Spindeln arbeitete, wie es das Unternehmen Haniel & Lueg bereits in den Jahren 1895 und 1900 vorgeschlagen hatte. Obwohl in den späteren Rückblicken nicht erwähnt, bildete diese Kontroverse den Ausgangspunkt für den verwaltungsinternen Optimierungsprozess.
  • Mit dem Erlass vom März 1924 schloss das Reichsverkehrsministerium jede Alternative zu dem von ihm favorisierten System Loebell aus.


Hebewerks-Modell des Reichsverkehrsministeriums
auf der Deutschen Verkehrs-Ausstellung (München 1925)

Auf der Grundlage dieser Anordnung begann die gemeinsame Ausarbeitung des später so genannten Regierungsentwurfs. Das Gutachten über diesen Entwurf des Reichsverkehrsministeriums veröffentlichte die Akademie des Bauwesens am 11. Mai 1927. Damit war der Weg für den Bau des Schiffshebewerks Niederfinow
nach dem D.R.P. 380 377 (Loebell) endgültig frei.


Der Trog

Funktionsweise

Die Schiffe werden in einem mit Wasser gefüllten Trog gehoben und gesenkt. Der Trog wird auf beiden Seiten durch Hubtore abgeschlossen. Er wiegt in gefülltem Zustand 4.300 t oder 86.000 Zentner. Das Gewicht ändert sich nicht, wenn ein Schiff in den Trog hinein- oder aus dem Trog herausfährt. Denn dann strömt genau soviel Wasser ab oder zu, wie das Schiff wiegt. Der Trog hängt an 192 Drahtseilen. Diese Drahtseile werden über Seilscheiben von 3,5 m Durchmesser geführt, die sich in den Hallen des obersten Stockwerks befinden. An ihren anderen Enden tragen die Drahtseile schwere Gegengewichte. Durch diese Gegengewichte wird das Gewicht des Troges vollständig ausgeglichen.


Seilscheibe 1:1, fertig zum Einbau
in den Versuchsturm

Zur Bewegung dienen vier Zahnräder, sogenannte Ritzel, die an langen Zahnstockleitern auf- und niederklimmen. Die Ritzel werden durch vier Motoren von je 75 PS [55 Kw] angetrieben. Bei der Auf- und Abwärtsbewegung des Troges wird kein Wasser verbraucht, während beim Schleusenbetrieb bekanntlich viel Wasser verloren geht.
In seiner untersten Stellung befindet sich der Trog in der Trogkammer, einer riesigen Betonwanne von 111 m Länge, 34 m Breite und 8 m Tiefe, die mit ihrer 4 m starken Sohle auf neun einzelnen Betonpfeilern ruht. Die Pfeiler reichen bis zum tragfähigen Baugrund, etwa 20 m unter Gelände hinab. Sie wurden nach dem Druckluftverfahren abgesenkt. In der Trogkammer steht das 60 m hohe Stahlgerüst, das sich, wie Sie sehen, in mehrere Türme gliedert. Die anschließenden Kanalhaltungen sind ebenso wie der Trog durch Hubtore abgeschlossen.

Zum Anschluss des Bauwerks an die obere Haltung dient eine 157m lange stählerne Kanalbrücke, die mit ihren 4.000 t Stahlgewicht schon für sich bedeutsam ist. Ihre Belastung durch die Wasserfüllung kann bis zu 100 t auf 1 lfd. m ansteigen.

Quelle: Rede des Reichsverkehrsministers zur Eröffnung des Schiffshebewerks am 21. März 1934

Heben und Senken eines Schiffes

Der Höhenunterschied von 36 Metern zwischen der Unteren, der Oderhaltung und der Scheitelhaltung, dem am höchsten gelegenen Teilstück des Oder-Havel-Kanals, wird in nur 5 Minuten überwunden. Das entspricht einer durchschnittlichen Fahrgeschwindigkeit von 12 cm/s, welche nach etwa 1 Meter Trogfahrt bzw. nach 20 Sekunden erreicht wird. Mit den Ein- und Ausfahrtmanövern benötigt ein Einzelschiff ca. 20 Minuten für die Durchfahrt.

Beim Vorgang der Hebung eines Schiffes laufen nacheinander folgende Vorgänge ab:

  • Ausgangsposition: Der Trog befindet sich in unterer Betriebsstellung, fest mit der Kanalhaltung verbunden. Er ist quasi selbst zu einem Stück Kanal geworden. Trogtor und Haltungstor Ost sind in geöffneter Stellung, das Schiff liegt am Startplatz.
  • Der Schiffsführer, der bereits vorher über Funk darüber verständigt wurde, dass sein Schiff als nächstes gehoben wird, erhält das grüne Einfahrtsignal. Er legt am Startplatz ab, fährt in den Trog ein und macht an den Pollern fest.
  • Durch die Bewegung des einfahrenden Schiffes und durch andere Schiffsbewegungen im Vorhafen können Wasserspiegelschwankungen entstehen. Sind diese abgeklungen, schließt der Trogfahrer per Knopfdruck das Trog- und das Haltungstor.
  • Das Spaltwasser zwischen Trog- und Haltungstor wird abgelassen.
  • Der Andichtrahmen, der die wasserdichte Verbindung zwischen Kanal und Hebewerkstrog ermöglicht, wird in seine landseitige Stellung zurückgefahren.
  • Die mechanische Verriegelung zwischen Trog und Landanschluss wird gelöst. Der Trog hängt jetzt frei an den 46 Seilen und ist fahrbereit.
  • Der Umformer wird angelassen und hochgefahren, bis er die zum Betrieb notwendige Gleichstromspannung liefert.
  • Nach Ertönen eines Signals setzt sich der Trog nach oben in Bewegung. Die Fahrt dauert ca. 5 Minuten. Während dieser Zeit begibt sich der Trogfahrer vom östlichen an den westlichen Steuerstand.
  • Der Trog stoppt nach Erreichen der oberen Haltung mithilfe eines Pegel-Ausgleichsystems automatisch ab.
  • Der Trog wird mit dem oberen Kanalanschluss mechanisch verriegelt, so dass er nicht mehr pendeln kann.
  • Der obere Andichtrahmen wird herangefahren und legt sich gegen den Trog.
  • Der Spalt zwischen oberem Haltungstor und Trogtor West wird mit Wasser gefüllt.
  • Beide Tore werden hochgefahren, der Trog ist jetzt Teil der Scheitelhaltung geworden.
  • Das Schiff erhält „Grün“, die Leinen werden gelöst, das Schiff fährt aus, der Vorgang ist beendet.


Mit Hilfe der Seil-Treidelanlage wird ein
Schubleichter aus dem Unterwasser
zum Schiffstrog gezogen

Beim Abwärtsschleusen wiederholen sich die Vorgänge in umgekehrter Reihenfolge. Beim Durchschleusen eines Schubverbandes, der länger ist als der Trog, treten noch verschiedene Besonderheiten auf. So muss in diesem Fall der Verband entkoppelt werden, das Schubboot verlässt den Trog rückwärtsfahrend. Oben angekommen, müssen die antriebslosen Schubbehälter von einem Treidelhaken übernommen und maschinell aus dem Trog gezogen werden.


Ansicht der gesamten Baustelle Niederfinow

Der Grundbau

Der Baugrund für das Hebewerk weist komplexe geologische und hydrologische Lagerungsverhältnisse auf. Die Höhen und die Mächtigkeit der geologisch unterschiedlichen, nicht horizontstabilen Schichten schwanken. Das Bodenprofil wurde mithilfe von etwa 300 Bohrungen erstellt.

Mit dem dritten Gutachten vom 11. Oktober 1926 wurde die Reihenfolge für die Erstellung der Grundbauten von Osten nach Westen festgelegt. Die Bodenplatte aus Eisenbeton (111 m lang, 34 m breit, 8 m stark) und die wasserdichte Trogkammer (nutzbare Weite: 97,65 m Länge, 29,10 m Breite, 7,90 m Tiefe) wurden auf neun Senkkästen (Betonpfeiler) mithilfe eines Druckluftverfahrens etwa 20 m unter dem Geländeniveau gegründet (= 8 m Tiefe Trogwanne, 4 m Stärke Sohlplatte, 8 m Höhe Senkkästen/Pfeiler). Die Baugrube enthielt rund 150 000 m 3 Bodenaushub.


Fertig montiertes Stahlgerüst (Foto: 16.2.1932)

Das Stahlgerüst

Der Stahlbau folgte den Erfahrungen im Brücken- und Maschinenbau. Das Hebewerksgerüst setzt sich aus acht Zweigelenkrahmen, die als Doppelrahmen ausgebildet sind, zusammen. Vier Zweigelenkrahmen bilden den seitlich abgestützten Mittelturm, der die Zahnstockleitern und die Mutterbackensäulen für den Drehriegel (Patent Loebell) aufnimmt. Die durchlaufenden Seilscheibenträger verbinden den Ost- und den Westturm mit dem Mittelturm.

Das aus Baustahl ST 37 gefertigte Gerüst (ca. 60 m hoch, 94 m lang, 27 m breit) nimmt die ca. 8:580 t bewegte Last (gefüllter Trog und Gegengewichte) auf. Nach Vorbereitungen im Winter 1930/31 wurde es innerhalb eines Jahres zwischen dem Frühjahr 1931 und dem Frühjahr 1932 mithilfe eines eigens errichteten Montagekrans aufgestellt und montiert.

Das Hebewerk erhielt einen leicht silbern glänzenden Anstrich.

Antrieb und Sicherheit

Im Zentrum der Maschinentechnik für die Trogfahrt stehen vier Antriebe aus je einer am Gerüst befestigten Zahnstange (auch: Zahnstockleiter) über die gesamte Hubhöhe und je einem Antriebsritzel (am Trog installiert). Die vier Antriebsmaschinen in den Maschinenhäusern über dem Trog sind mit einer Wellenringleitung miteinander verbunden.
Die elektrischen Antriebe sind Gleichstromnebenschluss-Motoren mit einer Leistung von 55 kW. Die Drehzahl der vier Fahrmotoren wird in Leonard-Schaltung während der Trogfahrt vom Anfahren bis zum Anhalten vom Fahrtenregler im Bereich von 60 bis 700 U/min automatisch geregelt.


Querschnitt, Antrieb und Sicherheitssystem

Mit dem Antrieb gekoppelt ist ein Sicherheitssystem. Vier Schraubenspindeln (auch: Drehriegel) drehen sich innerhalb einer zweifach geschlitzten Mutter (auch: Mutterbackensäule) synchron zur Trogfahrt.

Während einer ungeplanten Betriebsstörung im Sommer 2000 demonstrierte das Sicherheitssystem nach dem Reichspatent 380 377 (Loebell) seine volle Funktionsfähigkeit.


Probestücke von Dreikant-Litzenseilen

Trog und Seile

Im Schiffstrog zwischen den beiden Längsseiten des Stahlgerüsts werden Schiffe schwimmend gehoben und gesenkt.

Das Gewicht des mit Wasser gefüllten Trogs (ca. 4:290 t) wird von 192 Beton-Gegengewichten zu je 21 t und zusätzlichen Unterseilen ausgeglichen. (Dem archimedischen Prinzip folgend; ist es gleich, ob sich ein Schiff im Trog befindet oder nicht.) Im Unterschied zum einfachen Stahl ST 37 des Gerüsts wurde für den Trog der hochwertige, gewichtsparende Stahl ST 52 verwendet, ebenso für die Tore und die Mutterbackenstücke.

Trog und Gegengewichte sind mit insgesamt 256 Seilen zu je 56,70 m Länge und 52 mm Durchmesser verbunden, sie laufen paarweise über zweirillige Seilscheiben; 64 Seile sind an die Führungsrahmen der Gegengewichte angeschlossen und haben eine Traglast von je 4 t. Weiterhin werden insgesamt 69 weniger stark ausgelegte Seile am Hebewerk eingesetzt: an den Trog-, Haltungs- und Hilfstoren, an den Stoßbalken, bei den Seiltreidelanlagen und den Treidellokomotiven, bei den Aufzügen, dem Dachkran und am Sicherheitstor.