Der ISO-17357-Standard legt weltweit Sicherheitsrichtlinien für pneumatische Gummipuffer fest und unterteilt diese in zwei Hauptkategorien basierend auf Druckstufen. Teil 1 behandelt Hochdrucksysteme, während Teil 2 Niederdrucksysteme abdeckt. Bei Hochdruckpuffern nach ISO 17357-1:2014 handelt es sich um speziell konstruierte Puffer zur Aufnahme der enormen Aufprallkräfte beim Anlegen großer Schiffe wie Tanker oder Containerschiffe an Hafenterminals. Sie benötigen besonders starke Innenschichten und spezielle Gummimaterialien, die sich mindestens 400 % dehnen können. Niederdruckpuffer hingegen gemäß ISO 17357-2:2014 eignen sich besser für ruhigere Hafenbereiche mit geringeren Kräften. Hier ist besonderes Augenmerk auf die Flexibilität des Gummis innerhalb bestimmter Härtebereiche von etwa 50 bis 60 IRHD zu legen, und sie müssen die Luft deutlich länger als ihre Hochdruck-Pendants einschließen können. Alle Modelle, unabhängig von der Druckklasse, müssen enge Maßtoleranzen einhalten: eine Abweichung von nicht mehr als 2 % bei Länge und Breite, damit sie korrekt mit bestehenden Hafenanlagen und Andockvorrichtungen kompatibel sind.
Konforme pneumatische Gummipuffer enthalten vier wesentliche Materialsicherungen:
Die Hersteller müssen eine Druckprüfung mit 10 kN über 3.000 Zyklen durchführen, um einen Zeitraum von zehn Jahren Hafenbetrieb zu simulieren, wobei die zulässige bleibende Verformung auf 3 % begrenzt ist. Dies gewährleistet eine Formrückstellung von 97 % innerhalb von 5 Minuten nach Entlastung und entspricht den internationalen Erwartungen an die Haltbarkeit.
Die Prüfung von Pufferanlagen umfasst die Komprimierung zwischen 60 und 70 Prozent, um zu überprüfen, ob sie standhalten, wenn Schiffe an Docks anstoßen. Bei der Untersuchung der Energieabsorptions-Effizienz betrachten wir Kilonewtonmeter während wiederholter Belastungszyklen, die dem nachempfunden sind, was tatsächlich passiert, wenn große Schiffe an Pierwände andocken. Wie schnell federn Pufferanlagen zurück, nachdem sie zusammengedrückt wurden? Wir messen ihre Fähigkeit, innerhalb von zwei Minuten nach den Kompressionstests wieder ihre ursprüngliche Form anzunehmen. Dies ist besonders wichtig in belebten Häfen, in denen Schiffe den ganzen Tag über kommen und gehen. Wenn sich die Pufferanlagen nicht schnell genug zurückstellen, kommt es zu Betriebsverzögerungen. Bei der Durchstichfestigkeit führen Hersteller Stahlkegel-Impact-Tests an Proben durch. Bauteile, die die Zertifizierungsstandards bestehen, müssen Aufprällen mit einer Kraft von etwa 500 Joule standhalten, ohne vollständig zu zerreißen.
Um zu überprüfen, ob Kotflügel wirklich luftdicht sind, werden sie mit dem 1,5-fachen des normalen Drucks (sogenannte P80-Bewertung) unter Druck gesetzt und anschließend einen ganzen Tag lang unter Wasser getaucht, um Leckagen zu erkennen. Für Langzeit-Leistungstests führen Hersteller diese Druckprüfungen über 10.000 Mal durch, während die Kotflügel extrem harten Bedingungen ausgesetzt werden – von minus 30 Grad Celsius bis hin zu plus 60 Grad. Dies simuliert im Grunde das Verhalten der Kotflügel nach jahrelangem Einsatz. Laut realen Messungen aus Verschiffungshäfen weltweit können hochwertige pneumatische Fender sogar nach fünfzehn Jahren auf dem Wasser etwa 95 Prozent ihres ursprünglichen Drucks halten. Das ist im Vergleich zu günstigeren Alternativen tatsächlich beeindruckend, die im gleichen Zeitraum etwa 34 Prozentpunkte mehr Druck verlieren.
Fender unterziehen einem beschleunigten Alterungstest, bei dem sie etwa 3.000 Stunden lang kombinierten Bedingungen aus UV-Licht und Salzsprühnebel ausgesetzt werden. Dies simuliert in etwa das, was nach ungefähr zehn Jahren in Küstennähe geschieht. Laut den von der ISO 188 festgelegten Standards muss das Material nach Abschluss aller dieser Tests mindestens 85 Prozent seiner ursprünglichen Zugfestigkeit beibehalten, bevor es zu Schäden kommt. Es gibt auch weitere Prüfungen. Zum Beispiel müssen die Materialien Ozonkonzentrationen von etwa 50 Teilen pro hundert Millionen standhalten. Außerdem werden sie darauf getestet, wie gut sie Langzeiterhitzung vertragen. Konkret verbleiben die Proben dabei drei volle Tage lang ununterbrochen in einer Umgebung mit einer Temperatur von etwa 70 Grad Celsius. Das Ziel ist einfach: sicherstellen, dass bei längerer Einwirkung hoher Temperaturen keine Risse entstehen oder das Material spröde wird.
Die standardmäßigen Druckwerte sind entscheidend dafür, dass pneumatische Fender einen sicheren Kontakt zwischen Schiffen und Kaisen gewährleisten. Wenn wir über P50-Bewertungen sprechen, betrachten wir den Innendruck, wenn der Fender etwa zur Hälfte zusammengedrückt ist, was die meisten normalen Betriebsbedingungen abdeckt. Dann gibt es die P80-Bewertung, die den Druck bei etwa 80 % Kompression misst, wobei der Fender bei einem Aufprall tatsächlich die meiste Energie absorbiert. Ein Beispiel: Wenn ein Fender eine Kennzeichnung von 1,5 bar für P50 und 3,0 bar für P80 aufweist, muss er diesen 3,0-bar-Bedingungen standhalten, um sowohl die OCIMF- als auch die PIANC-Sicherheitsstandards zu erfüllen. Eine Studie aus dem Jahr 2023 im Marine Safety Review weist zudem auf einen wichtigen Aspekt hin: Wenn Fender nicht über ausreichende P80-Kapazität verfügen, erhöht sich das Kollisionsrisiko um etwa 17 %. Deshalb ist die richtige Dimensionierung so wichtig, um der tatsächlichen Energiebelastung beim Andocken von Schiffen gerecht zu werden.
Sicherheitsventile greifen ein, wenn der Druck die P80-Werte überschreitet, wodurch verhindert wird, dass Systeme übermäßig aufgeblasen werden und möglicherweise vollständig ausfallen. Heutzutage kombinieren die meisten Systeme diese Sicherheitsfunktionen mit Echtzeit-Überwachungstechnologien, die den Druck auch bei plötzlichen Laständerungen nahezu konstant innerhalb von ±0,2 bar halten. Bei tatsächlichen Hafenoperationen zeigten Einrichtungen mit zweischichtigen Schutzsystemen laut Ponemon-Studie zwischen 2013 und 2023 einen Rückgang von Fenderproblemen um fast 40 %. Auch die Zertifizierungsanforderungen haben sich verschärft. Normungsgremien wie ABS verlangen mittlerweile jährliche Prüfungen aller Druckregelungssysteme, um sicherzustellen, dass sie den BSI PAS 2070-Vorgaben bezüglich Leckagen und der Lebensdauer von Ausrüstung unter Belastung entsprechen.
Das Oil Companies International Marine Forum, allgemein bekannt als OCIMF, legt weltweit Standards für pneumatische Gummipufferanlagen in maritimen Terminals fest. Ihre Empfehlungen enthalten konkrete Anforderungen hinsichtlich der Energiemenge, die diese Systeme absorbieren müssen, sowie der maximalen Auslenkung vor dem Versagen, alles mit dem Ziel, Schäden durch Schiffsanprall zu minimieren. Für Betreiber solcher Anlagen ist es unerlässlich, zu überprüfen, ob ihre Puffer den OCIMF-Berthing-Sicherheitsstandards aus dem Jahr 2022 entsprechen. Diese Standards berücksichtigen verschiedene Faktoren, darunter das Gewicht des anfahrenden Schiffes, seine Geschwindigkeit beim Anlegen sowie Wasserstandsänderungen infolge von Gezeiten im Tagesverlauf.
Die PIANC-2002-Leitlinien legen die Regeln dafür fest, wie pneumatische Puffer weltweit in Liegestrukturen integriert werden. Laut diesen Normen müssen Ingenieure analysieren, wie sich Lasten über mindestens fünfzehn verschiedene geometrische Anordnungen verteilen, damit keine einzelne Stelle an den Dockpfählen übermäßig belastet wird. Bei der Planung dieser Systeme spielen auch Umweltfaktoren eine Rolle. Wellen, die auf die Struktur treffen, sowie das Driften von Schiffen beim Anlegen sind besonders in offenen Häfen von großer Bedeutung, wo ein Energieeffizienzwert zwischen siebzig und achtzig Prozent einen wesentlichen Unterschied für Leistung und Sicherheit ausmacht.
Der BSI PAS 2070:2021-Standard legt Leistungsanforderungen fest, die sich auf den gesamten Lebenszyklus von Schiffsstoßfängern beziehen. Um nachzuweisen, dass ihre Produkte etwa 20 Jahre halten, müssen Hersteller mehr als 5.000 Kompressionstests durchführen und untersuchen, wie sich Mikrorisse im Laufe der Zeit ausbreiten. Unabhängige Prüfstellen überprüfen anschließend die Herkunft der Materialien und die Konsistenz der Chargen während des gesamten Produktionsprozesses. Zudem werden strenge Grenzwerte festgelegt, wobei nur eine Dichteabweichung von maximal 2 % zwischen verschiedenen Produktionsdurchläufen erlaubt ist. All diese Qualitätsprüfungen wurden tatsächlich eingeführt, nachdem die Port Safety Review 2021 festgestellt hatte, dass fast jeder siebte Andockunfall auf minderwertige Stoßfänger-Materialien zurückzuführen war. Im Grunde dienen diese Standards genau dazu, solche Probleme in Häfen und Seehäfen weltweit zu verhindern.
Die großen Klassifikationsgesellschaften wie ABS, LR von Lloyd's Register, BV bei Bureau Veritas, CCS in China und SGS stellen sicher, dass Schiffe Standards erfüllen, wie beispielsweise ISO 17357, PIANC-Richtlinien und der neue BSI PAS 2070:2021-Standard. Diese Organisationen prüfen alles, von der Belastbarkeit der Konstruktionen über die verwendeten Materialien bis hin zu Fertigungsverfahren und der tatsächlichen Leistung, beispielsweise wie viel Energie bei Stößen absorbiert wird oder wie gut die Druckhaltefähigkeit ist. Die Zertifizierung durch sie setzt auch die Erfüllung der Anforderungen an das Qualitätsmanagement nach ISO 9001 voraus. Die meisten Häfen weltweit verlangen tatsächlich diese Art der unabhängigen Genehmigung, bevor Fender in Betrieb genommen werden können. Dies trägt dazu bei, dass die Sicherheitsstandards an allen Stellen, an denen Schiffe anlegen, weitgehend einheitlich sind, was sinnvoll ist, wenn man bedenkt, wie unterschiedlich die Schiffe sind, die täglich in die Häfen einlaufen.
Moderne Fertigung setzt ein dreistufiges Qualitätssicherungssystem ein:
Eine Studie zur maritimen Sicherheit aus dem Jahr 2022 ergab, dass die blockchainbasierte Rückverfolgbarkeit die Fehlerquoten bei Audits um 34 % senkte. Standardisierte Kennzeichnungen beschleunigen auch Feldinspektionen, wobei PIANC eine Verringerung der Vorfalluntersuchungen um 50 % meldet, wenn Zertifizierungsdaten klar auf den Fender sichtbar sind.
Die ISO 17357-Normen enthalten Leitlinien für pneumatische Gummifender und sind in zwei Teile unterteilt: Teil 1 für Hochdrucksysteme und Teil 2 für Niederdrucksysteme.
Hochdruck-Fender sind für starke Aufprallkräfte konzipiert, wie sie beispielsweise von Tankern oder Containerschiffen ausgehen, und verfügen über robuste Innenschichten sowie dehnbaren Gummi. Niederdruck-Fender eignen sich für ruhigere Hafenbereiche und erfordern Flexibilität innerhalb von Härtebereichen von 50 bis 60 IRHD.
Die P80-Bewertung misst den Druck bei etwa 80 % Kompression, wo die Fender während des Aufpralls die meiste Energie absorbieren, wodurch Sicherheit gewährleistet und das Kollisionsrisiko verringert wird.
Klassifizierende Gesellschaften wie ABS, BV und CCS überprüfen die Einhaltung von Normen, die Konstruktionsdauerhaftigkeit, die Materialqualität und leiten Prüfungen ein, um sicherzustellen, dass Produkte die erforderlichen Sicherheits- und Leistungsstandards erfüllen.
Rückverfolgbarkeit, einschließlich RFID-Kennzeichnung und Konformitätsmarkierung, hilft dabei, Materialien vom Lieferanten bis zum Endprodukt zu verfolgen, gewährleistet hohe Produktionsqualitätsstandards und senkt die Fehlerquote.
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