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Ein Tanker ist ein zum Transport von Flüssigkeiten oder Gase konstruiertes Schiff. Typische Transportgüter sind Rohöl, Öl als Fertigprodukt, Kraftstoff, Flüssiggas, Wasser oder Fruchtsäfte.
Ein Tanker ist durch seine Silhouette leicht von anderen Schiffen zu unterscheiden. Öl/Chemikalientanker hab ein flaches Deck, das außer der Brücke kaum Aufbauten trägt. Gastanker zeichnen sich meist durch die typischen kugel- oder trapezförmigen Tanks aus, die über das Hauptdeck heraus stehen. Tanker benötigen kein Ladegeschirr, lediglich zur Herstellung einer Verbindung der mittschiffs liegenden Anschlussstation (Manifolds) mit der Landseite kann ein Kran vorhanden sein um Schläuche an Bord zu heben. Alternativ können statt Schläuchen auch an Land installierte Ladearme genutzt werden, die einen Kran überflüssig machen.
Tanker-spezifische Einrichtungen
BearbeitenTanker haben zum löschen (seemännisch für „entladen“) Pumpen zum Transfer der Ladung an Bord. Diese sind üblicherweise Kreiselpumpen, die entweder in jedem Tank selbst oder in einem zentralen Pumpenraum angeordnet sind. Von dort wird die Ladung über Rohrleitungen zur Anschlusstation gepumpt und dort dem Empfänger übergeben.
Die Lade- und Löschoperationen werden mit einem Ladungsrechner überwacht, dieser bestimmt die Tankstände und berechnet damit die auf das Schiff einwirkenden Kräfte.
Viele der transportierten Stoffe können durch die Anwesenheit des Sauerstoffs der Erdatmosphäre eine explosionsfähige Atmosphäre bilden. Um Brände und Explosionen zu verhindern, wird die Tankatmosphäre durch die Befüllung mit einem Inertgas unter die Sauerstoffgrenzkonzentration der Ladung gebracht. Die Tanks sind daher in einem konstruktiv festgelegten Rahmen gasdicht. Das Inertgas kann ein speziell aufbereitetes, auf dem Schiff hergestelltes, Verbrennungsgas (Auspuffgas) sein; es kann aber auch jedes andere Gas verwendet werden, das mit der jeweiligen Ladung kein reaktionsfähiges Gemisch bildet. Häufig wird Stickstoff eingesetzt, da es bereits in hoher Konzentration in der Erdatmosphäre vorkommt und sich vor Ort über eine Gastrennanlage leicht daraus abscheiden lässt. Inertgas-Anlagen sind ab einer bestimmten Schiffsgröße durch SOLAS vorgeschrieben.
Um Schäden durch Über- bzw. Unterdruck im Ladetank zu verhindern sind entsprechende Sicherheitsventile am Tank angebracht, die sich beim überschreiten der Grenzwerte zur Atmosphäre öffnen. Druckänderungen entstehen insbesondere durch Wärmeausdehnung der Ladung und der Verdampfung der flüssigen Phase bis zum erreichen des Sättigungsdampfdrucks. Während des Löschens wird der Tankdruck durch die Einleitung von Inertgas stabil gehalten; dies wird entweder an Bord erzeugt oder durch die Gaspendelanlage vom Ladung empfangenden Tank zurück an Bord geleitet.
Zusätzliche Sicherheitsausrüstung umfasst neben einer Gasspüranlage, die an die Ladetanks anliegenden Bereiche kontrolliert, einem fest installiertem Feuerlöschsystem an Deck, auch Notschleppvorrichtungen,[1] die für alle Tanker über 20.000 DWT vorgeschrieben sind.[2]
Öltanker, verfügen zusätzlich:
Fest eingebaute Tankwascheinrichtungen um feste und flüssige Rückstände aus dem Tank entfernen zu können ohne ihn betreten zu müssen.
ODME (Überwachungs- und Kontrollsystem für das Einleiten von Öl)
ggf. Heizsystem
Klassifikation von Tankern
BearbeitenKlassifizierung nach Schiffsmaßen
BearbeitenWie andere Schiffe auch, können Tanker in Klassen nach Schiffsmaßen eingeteilt werden. Dabei ergeben sich aus den Beschränkungen durch Wasserstraßen jeweilige Abmessungsklassen. Bekannte Vertreter sind z.B. die Panamax oder die Suezmax Klasse. Für den Ladungstransport ist insbesondere die mögliche Zuladung durch verfügbares Laderaumvolumen oder die Tragfähigkeit ein Klassifizierungsmerkmal. Die Gruppierung kann bei diesen Merkmalen recht willkürlich erfolgen; allerdings setzte der Ölkonzern Shell mit dem "average freight rate assessment" (AFRA) System einen häufig genutzten Industriestandard für Öltanker.[3]
Klassifizierung nach Rumpfkonstruktion
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Einzellhüllentanker
BearbeitenDer Einzellhüllentanker hat keine räumliche Trennung zwischen der Ladung und der Außenhaut, die Außenhaut ist gleichzeitig ein Teil der Tankwand. Sämtliche Rohrleitungen müssen durch die Tanks selbst oder über Deck geführt werden. Zur Einhaltung der Stabilität werden einzelne Tanks für die Aufnahme von Ballastwasser genutzt.
Doppelhüllentanker
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Der Doppelhüllentanker hat eine räumliche Trennung zwischen den Tankhüllen und der Außenhaut (Doppelhüllenschiff), der Tank ist in den Rumpf "eingesetzt". Der Abstand der beiden Hüllen zueinander beträgt in der Regel 2–3 Meter. Vergleicht man dabei ein Einzelhüllentanker mit einem Doppelhüllentanker gleicher Laderaumgröße, hat der Doppelhüllentanker durch die zweite Hülle einen größeren Auftriebskörper und damit ein höheres Freibord. Ursprünglich wurden doppelwandige Tanker nicht aus Sicherheitsgründen entwickelt, sondern um Heizkosten bei Gütern, wie Bitumen, Melasse oder Paraffin zu sparen, da eine Doppelhülle eine bessere Wärmedämmung zum kälteren Seewasser bietet.
Nach der Katastrophe der Exxon Valdez (1989) hat die Internationale Seeschifffahrts-Organisation (IMO) als Regulierungsbehörde beschlossen, dass alle durch sie regulierten Öltanker, die ab 1996 gebaut werden und über 5000 Tonnen Transportgewicht haben, mit einer Doppelhülle ausgestattet sein müssen. Nach der Erika-Katastrophe (1999) hat die IMO beschlossen, dass ab 2015 nur noch Öltanker mit doppelwandigen Außenhüllen betrieben werden dürfen. Alternative Konstruktionen sind grundsätzlich erlaubt, sofern sie mindestens denselben Schutz bieten. Die IMO hat eine Reihe von Bauweisen, wie den Zwischendecktanker, als gleichwertig anerkannt. Allerdings lässt die US Küstenwache nur Doppelhüllentanker in ihren Gewässern zu, sodass die meisten international verkehrenden Schiffe entsprechend gebaut werden.[4]
Doppelhüllentanker sollen bei sachgemäßem Betrieb eine höhere Sicherheit gegen das Auslaufen des Transportgutes bieten. Die Doppelhülle der Tanker muss allerdings als Ballasttank nutzbar sein, um das Schiff – entsprechend der aktuellen Beladung – mit Ballastwasser trimmen zu können und so Stabilitätskriterien einzuhalten. Durch das Seewasser und dem Luftsauerstoff sind die Innenwände der Ballasttanks einer hohen Korrosionsgefahr ausgesetzt, so dass regelmäßige Kontrollen und Erneuerungen des Schutzanstrichs erforderlich sind. Mit steigendem Schiffsalter existieren daher erhöhte Kontrollauflagen.[2]
Währen der Sicherheitsvorteil im normalen Betrieb und Schadensfall einer Hülle unbestritten ist, ist es für den Fall einer gleichzeitigen Beschädigung beider Hüllen situationsabhängig und nicht abschließend geklärt. Durch das höhere Freibord befindet sich mehr Ladung oberhalb der Wasserlinie, daher kann es z.B. bei einer Durchstoßung durch Kollision länger dauern bis sich das Hydrostatisches Gleichgewicht zwischen Seewasser um dem Tankinhalt eingestellt hat.[5]
Rechtliche Klassifizierung
BearbeitenFür international verkehrende Seeschiffe sind durch die Internationale Seeschifffahrts-Organisation (IMO) einheitliche rechtliche Vorgaben vereinbart worden. Ein Schiff kann dabei auch für den Transport mehrerer Güterklassen zugelassen werden, die jeweiligen Bestimmungen sind dann Gesamt einzuhalten. Soll ein Schiff Güter transportieren, die per Definition nicht in die nachfolgenden Abschnitte fallen, wird es rechtlich nicht als Tanker angesehen. Beispielhaft sind hier Fruchtsafttanker oder Wasserboote zu nennen; auch wenn sie technisch wie ein Tanker funktionieren, müssen nur die üblichen Regeln für Frachtschiffe eingehalten werden.
Öltanker
BearbeitenDas MARPOL Übereinkommen liefert in Anlage I die Definition, dass ein Öltanker jegliche Form von verarbeiteten oder nicht verarbeiteten Erdöl transportiert, sofern die Substanz nicht in MARPOL Anlage II aufgeführt wird. Weiter unterteilt wird dabei in die Zulassung für den Transport von Rohöl oder Ölprodukten beziehungsweise der optionalen Zulassung als Tank-Massengutschiff.[6]
Als Ölprodukt zählen alle aus Rohöl hergestellten Produkte, wie z.B. die Leicht & Mitteldestillate Benzin und Diesel, als auch Vakuumdestillationsrückstände wie Bitumen. Während rechtlich keine weitere Unterscheidung stattfindet, benötigen manche Produkte eine speziellere Ladungsfürsorge. Um Ausflockungen einzelner Ladungsbestandteile zu vermeiden bzw. die Pumpfähigkeit zu erhalten, kann es nötig werden, die Ladung auf einer Mindesttemperatur zu halten. So unterscheiden sich Asphalttanker zu anderen Produkten- und Chemikalientankern insbesondere durch ein ausgeprägteres Heizsystem und einer besseren Tankisolierung.
Chemietanker
BearbeitenDie Anlage II des MARPOL-Übereinkommens beschreibt grundsätzliche Vorgaben für Chemietanker und wird durch den "Internationalen Code für den Bau und die Ausrüstung von Schiffen zur Beförderung gefährlicher Chemikalien als Massengut" (IBC Code) ergänzt.
Der IBC Code führt in Kapitel 17 alle Substanzen auf, die von Chemietanker zu transportieren sind. Weiterhin beschreibt er drei Typen von Chemietankern und die jeweiligen Bauvorgaben. Diese spiegeln die Gefährdung der zu transportierenden Ladung absteigend wider:[7]
- Der Typ 1 ist für die Beförderung von Erzeugnissen bestimmt, von denen sehr große Umwelt- und Sicherheitsgefahren ausgehen, die ein Höchstmaß an Vorbeugungsmaßnahmen erfordern, um ein Entweichen dieser Ladung zu verhindern.
- Der Typ 2 ist für die Beförderung von Erzeugnissen mit besonders schweren Umwelt- und Sicherheitsrisiken bestimmt ist, die umfangreiche Vorbeugungsmaßnahmen erfordern, um ein Entweichen dieser Ladung zu verhindern.
- Der Typ 3 ist für die Beförderung von Erzeugnissen bestimmt, die hinreichend schwere Umwelt- und Sicherheitsrisiken bergen, die einen mäßigen Grad an Eindämmung erfordern, um die Überlebensfähigkeit im beschädigten Zustand zu erhöhen.
Für welche Chemikalien das jeweilige Schiff zugelassen ist, wird im International Certificate of Fitness for the Carriage of Dangerous Chemicals in Bulk explizit festgehalten.[8]
Gastanker
BearbeitenDas Kapitel 7, Teil C der SOLAS-Konvention verweist auf den "International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk" (IGC Code)[9] für besondere Vorgaben an Gastanker.
Gastanker transportieren sämtliche verflüssigten Gase und Substanzen des IGC Code in Kapitel 19.
Für welche Gase das jeweilige Schiff zugelassen ist, wird im Certificate of Fitness for the Carriage of Liquefied Gases in Bulk explizit festgehalten.[10]
Antrieb von Wasserfahrzeugen
BearbeitenDer Antrieb umfasst alle Einrichtungen für den Bewegung eines Wasserfahrzeuges. Bei maschinellen Anlagen können diese in das Propulsionsorgan (Arbeitsmaschine) und die Energie bereitstellende Kraftmaschine kategorisiert werden. Unter Umständen wird die Antriebsenergie aus der primären Energiequelle über eine oder mehrere Übertragungsstufen umgewandelt (mechanisch, elektrisch, hydraulisch) Gewisse Propulsionsorgane, wie der Voith-Schneider-Antrieb, vereinen zudem Funktionen des Vortriebs und Manövrieren.
Nicht & einfach mechanische Antriebe
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Die Muskelkraft stellt eine der einfachsten Antriebsformen dar, das Fahrzeug kann dabei über verschiedenen Umsetzungsarten und einfachen Hilfsmitteln, sowohl von sich aus (z.B. durch (Tret-)kurbeln, staken, rudern oder paddeln) als auch von außen (z.B. durch Treideln), bewegt werden.
Seil-/Kettenfähren können durch reine Muskelkraft bedient werden, häufiger geschieht dies jedoch über einen mechanischen Antrieb auf dem Fahrzeug oder an seiner Anlegestelle.
Nutzung der Umwelt
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Natürliche auftretende Strömungen können ebenfalls über einfache Hilfsmittel genutzt werden. Gierseilfähren bzw. Rollfähren nutzen zur Bewegung die Flussströmung. Um den benötigten Anstellwinkel der Fähre zum Fluss zu verändern werden zumeist Winden eingesetzt.
Wind kann genutzt werden, um durch den Strömungswiderstand und den dynamischen Auftrieb von Segeln oder Zugdrachen eine Antriebskraft bereitzustellen. Zugdrachensysteme wurden von der Firma SkySails entwickelt. Die Produktion wurde allerdings eingestellt und installierte Anlagen zurückgebaut. Eine in den 1980er-Jahren durchgeführte Studie untersuchte bereits den Einsatz von Windenergie zur Antriebsunterstützung von Handelsschiffen und favorisierte dabei die Verwendung von festen Tragflügeln.[11] Klassische Segel bestehen aus einem flexiblen Natur- oder Kunststoffmaterial, benötigen ein umfangreiches Stehendes & laufendes Gut und eine regelmässige Anpassung an die Windverhältnisse. Tragflächensegel (englisch Hard sail) haben eine deutlich geringere Komplexität, konnten sich kommerziell jedoch lange nicht etablieren. Die japanischen Reederei Mitsui O.S.K. Lines setzt das Hardsail seit Oktober 2022 auf dem Massengutfrachter "Shofu Maru" ein[12] und plant sie auch auf weiteren Neubauten zu installieren.[13]
Flettner Rotoren nutzen ebenfalls den Wind, diese müssen jedoch aktiv in Rotation gehalten werden um einen Antriebseffekt über dem einfachen Störungswiederstand zu bieten. Insbesondere auf Windkursen zwischen Raumwinds und am Wind ersetzt die benötigte Leistung für die Drehbewegung ein vielfaches der ersetzten Vortriebsleistung[14]
Sonnenstrahlung kann durch den Einsatz von Photovoltaik zu elektrischer Energie gewandelt werden. Die unbeständige Verfügbarkeit erlaubt, ohne einen Energiespeicher, nur den ergänzenden Betrieb zu anderen Stromerzeugern. Das derzeit größte solar betriebene Wasserfahrzeug ist der Katamaran Tûranor PlanetSolar. Aufgrund der nur begrenzt verfügbaren Nutzflächen für P/V-Installationen und damit verbundenen begrenzten Leistung sind diese Systeme auch auf kommerziellen Anwendungen wie Solarfähren bisher nur zur Erhöhung des Autakiegrads im Einsatz.
Kraftmaschinen
BearbeitenDie klassischen Vertreter der Kraftmaschinen sind Wärmekraftmaschinen wie die Kolbendampfmaschine, die Dampfturbine, der Verbrennungsmotor und die Gasturbine, sie alle stellen mechanische Energie in einer Drehbewegung bereit.
Dampferzeuger stellen den Dampf für die Dampfverbraucher bereit. Dies kann durch Befeuerung mit verschiedensten Brennstoffen in einem Dampfkessel erfolgen. Kernreaktoren werden vereinzelt auf Eisbrechern und militärischen Fahrzeugen eingesetzt, diese Fahrzeuge werden auch als Reaktorschiff bezeichnet.
Zur Erhöhung der Gesamteffizienz kann Abwärme aus anderen Anlagen nach dem Prinzip der Kraft-Wärme-Kopplung zur Dampfproduktion benutzt werden. Dies geschieht insbesondere durch Abgasnutzung über den Einsatz von Abgaskesseln.
Trotz ihres Namens können Schiffsdieselmotoren für eine Vielzahl von Kraftstoffen ausgelegt werden, ihre Bezeichnung bezieht sich lediglich auf das Arbeitsprinzip des Motors. Weit verbreitete Schiffstreibstoffe sind Produkte der Erdölraffinerie wie Schweröl oder Marinedieselöl. Rechtlichen Vorgaben gegen Emissionen durch die Schifffahrt haben zur Entwicklung und Einführung höherwertiger Kraftstoffe, alternativer Kraftstoffe wie LNG und der Abgasreinigung geführt. Aktuelle Forschungen und Pilotprojekte arbeiten an alternative Antriebstechniken, dem Einsatz von Power-to-Fuel Kraftstoffen wie z.B. Methanol, Wasserstoff oder Ammoniak. Diese können sowohl in Verbrennungsmotoren als auch in einer Brennstoffzelle eingesetzt werden.
Ein Elektromotor kann, als rotierende elektrische Maschine, sowohl als Motor für eine Arbeitsmaschine fungieren, als auch Arbeitsmaschine sein um als Generator elektrische Energie bereitzustellen. Diese elektrische Energie kann sowohl für einen Dieselelektrischen Antrieb als auch von anderen Schiffshilfssystemen genutzt werden. Sind Antrieb und Hilfssysteme elektrisch miteinander verbunden, wird dies als integrierter elektrischer Antrieb bezeichnet.
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Kolbendampfmaschine SS Dakota -
Dampfturbine (geöffnet) -
Gasturbine mit Getriebe -
Propulsionsorgane
BearbeitenDer maschinelle Vortrieb eines Fahrzeuges wird durch eine Strömungsmaschine verursacht. Der bekanntesten Vertreter ist dabei der Propeller als Weiterentwicklung der Archimedischen Schraube. Ihm vorher ging bereits die Verwendung von Schaufelrädern. Diese werden zwar meist mit dem Aufkommen von Dampfschiffen assoziiert, jedoch lassen sich erste Ideen und Umsetzungen auf wesentlich frühere Zeiten zurückführen.
Alle Propulsionsorgane haben gemein, dass Sie Schub erzeugen. Dabei muss dieser nicht zwangsweise durch die Bewegung von Wasser erzeugt werden, ein Propeller kann ebenfalls als Luftschraube ausgelegt werden. Zur Verwendungen kommt dies bei Spezialanwendungen wie Sumpfbooten oder Luftkissenfahrzeugen, bei denen aus betrieblichen Gründen ein Propeller im Wasser unerwünscht ist.
Der Propeller wird über die Wellenanlage mit dem Antriebsmotor verbunden. Die Wellenanlage leitet die am Propeller entstehenden Kräfte in den Fahrzeugkörper ein und verhindert das Eindringen von Wasser. Eine solche Konfiguration wir auch als Innenbord-Installation bezeichnet. Außenbordmotoren hingegen werden als komplette Antriebseinheit außen am Fahrzeug befestigt und benötigen daher keine Durchführung durch den Rumpf.
Ein einzelner, fest ausgerichteter Propeller erzeugt nahezu nur Schub in Längsrichtung und bietet damit allein keine Möglichkeit das Fahrzeug zu manövrieren. Daher wird er in Kombination mit einem Ruder ausgeführt, dass durch Ablenkung der Strömung eine seitliche Kraft erzeugen kann. Befinden sich mindestens zwei Propeller nebeneinanderliegend, kann auch durch unterschiedlichen starken Schub manövriert werden.
Beim Wasserstrahlantrieb liegt der Propeller nicht außerhalb des Rumpfes, sondern innen liegend in einer Pumpeneinheit. Durch den Rumpf tritt lediglich ein Ansaug- und Auslasskanal. Bei diesem System wird kein Ruder benötigt, da der Wasserstrahl über eine steuerbare Düse austritt.
Die Funktionen Schub zu erzeugen und gleichzeitig in eine beliebige Richtung zu lenken, werden durch eine Reihe von von Anlagen vereint. Diese werden unter dem Begriff Azimut-Strahler zusammengefasst, da sie sich gänzlich um Ihre Hochachse drehen können. Die bekanntesten Vertreter sind dabei der Ruderpropeller und die Propellergondel. Während sich beim Ruderpropeller der Antriebsmotor im Rumpf des Fahrzeugs befindet, ist dieser bei der Propellergondel mit integriert. Weitere Anlagen sind der Voith-Schneider-Antrieb sowie der Pump-Jet. Der Veth-Jet bildet je nach Konfiguration eine Art Hybrid aus Querstrahlruder und Wasserstrahlantrieb.
Zu den technisch realisierten Antrieben, die jedoch wegen geringer Effizienz kaum genutzt werden, zählen der Raketenantrieb, welcher gelegentlich bei Torpedos anzutreffen ist, und der Magnetohydrodynamische Antrieb.
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Schaufelrad -
Sumpfboot -
Komponenten des dieselmechanischen Antriebs -
Außenbordmotor an einem Schlauchboot -
Ruderpropeller -
Propellergondel -
Voith-Schneider Antrieb -
Pump-Jet
Siehe auch
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Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ Emergency towing system (ETS), also emergency towing gear. Abgerufen am 3. April 2023 (englisch).
- ↑ a b International Maritime Organization: SOLAS consolidated text of the International Convention for the Safety of Life at Sea, 1974, and its Protocol of 1988 : articles, annexes and certificates : incorporating all amendments in effect from 1 January 2020. Consolidated edition 2020, seventh edition Auflage. London 2020, ISBN 92-801-1690-8, XI-1, Regel 2.
- ↑ Classification tankers by deadweight — Shipshub. Abgerufen am 4. April 2023.
- ↑ Oversight of the U.S. Role in the International Maritime Organization. Abgerufen am 4. April 2023.
- ↑ Jack Devanney: The tankship tromedy: the impending disasters in tankers. CTX Press, Tavernier, FL 2006, ISBN 978-0-9776479-0-3, S. 379–383.
- ↑ International Maritime Organization: Marpol Consolidated Edition 2022: Articles, Protocols, Annexes and unified interpretations of the International Convention for the Prevention of Pollution from Ships, 1973, as modified by the 1978 and 1997 Protocols: Incorporating all amendsments in force on 1 November 2022. Seventh edition, 2022 Auflage. 2022, ISBN 978-92-801-1743-1, Kapitel 1, Regel 1.
- ↑ International Code for the Construction and Equipment of Ships carrying Dangerous Chemicals in Bulk (IBC Code). Abgerufen am 3. April 2023.
- ↑ Chemical Tankers - Maritimeknowhow. Abgerufen am 3. April 2023.
- ↑ IGC Code. Abgerufen am 9. Mai 2023.
- ↑ CERTIFICATE OF FITNESS – GAS CARRIERS. Abgerufen am 9. Mai 2023.
- ↑ Wind Ship Development Corporation, Lloyd Bergeson, United States: Wind Propulsion for ships of the American merchant marine. U.S. Dept. of Commerce, Maritime Administration, Office of Maritime Technology : Reproduced and sold by the National Technical Information Service, Washington, D.C. : Springfield, Va. 1981 (hathitrust.org [abgerufen am 21. März 2023]).
- ↑ Projekt Wind Challenger - Japanischer Kohlefrachter setzt Hightech-Segel ein. 30. Oktober 2022, abgerufen am 21. März 2023 (deutsch).
- ↑ MOL Signs Deal to Build 2nd Bulk Carrier Equipped with 'Wind Challenger' Hard Sail System - Reducing Environmental Impact by Using Wind as Vessel's Propulsive Force - | Mitsui O.S.K. Lines. Abgerufen am 21. März 2023 (englisch).
- ↑ Spinning metal sails could slash fuel consumption, emissions on cargo ships. 28. März 2021, doi:10.1126/science.aap8915 (science.org [abgerufen am 11. März 2023]).