Wasserwerfer Feuerwehr: Tragbare Werfer statt Hydroschild

Tragbare Werfer ermöglichen bei gesicherter Wasserversorgung und hohen Volumenströmen eine enorme Löschleistung. Damit gehören sie bei Geräten zur Brandbekämpfung zur „Königsklasse“. Dieser Beitrag erläutert, worauf Feuerwehren bei der Beschaffung von Monitoren achten sollten, wie sich diese sinnvoll einsetzen lassen und welche Fakten entscheidend sind. Zudem wird erklärt, weshalb Wasserwerfer Feuerwehr Hydroschilden beim Schutz vor Wärmestrahlung überlegen sind.

Wasserwerfer der Feuerwehr

„Der Wasserwerfer ist die Artillerie der Feuerwehr, eine taktische Maßnahme zur Stabilisierung“, sagt Sven Lesse, Ausbilder für Schiffsbrandbekämpfung bei der Bundeswehr und Wehrführer der FF Neustadt in Holstein. „Der Einsatz eines oder mehrerer Werfer können dem Einsatzleiter helfen, aus einer defensiven Taktik heraus wieder führend in das Einsatzgeschehen einzugreifen. Oft beschreibt diese Maßnahme auch den Wechsel aus der Reaktion auf die Seite der Aktion.“

„Häufig vermisse ich den Einsatz von Wasserwerfern“, schildert Brandamtmann Jan Südmersen von der Berufsfeuerwehr Osnabrück (NI) seine Erfahrungen. „Da werden C-Rohre auf in Vollbrand stehende Hallen gerichtet mit dem einzigen Effekt, dass die Wasserversorgung belastet wird. Oder es ringen mehrere Einsatzkräfte über Stunden mit einem B-Rohr, gegebenenfalls noch unter Atemschutz.“

Eine bei Feuerwehren weit verbreitete Werferbauart sind tragbare Modelle. Wie Strahlrohre unterliegen sie seit etwa 7 Jahren einer europäischen Norm. Die EN 15767, in Deutschland als „Geräte zum Ausbringen von Löschmitteln, welche mit Feuerlöschpumpen gefördert werden – Tragbare Werfer“ veröffentlicht, löste die jeweiligen nationalen Normen ab. Sie beschreibt einen Werfer als Kombination aus Bodengruppe einschließlich Werfer sowie einer Düse (siehe Kasten „Tragbare Werfer nach DIN EN 15767“). Dabei kann es sich entweder um eine Düse zur Wasserabgabe mit oder ohne Löschwasserzusätze oder um eine besondere Schaumdüse handeln.

Tragbare Werfer nach DIN EN 15767

Eine tragbare Werfereinheit nach DIN EN 15767 besteht mindestens aus einem tragbaren Werferkörper, einer Kupplung (1), einer Grundplatte (2) und einer Tragevorrichtung (3). Wahlweise auch: einer Vorrichtung für horizontalen und vertikalen Vorschub (5), einer Pendelvorrichtung (nicht dargestellt), einer Sicherheitsvorrichtung gegen unkontrollierte Bewegungen (nicht dargestellt) und einer Düse (4), in Übereinstimmung mit DIN EN 15767-2 oder DIN EN 15767-3. Tragbare Werferkörper sind mit um 360 Grad vollständig drehbaren Einlasselementen auszurüsten, an welche die Kupplungen angebracht werden. Diese sollen verhindern, dass die Werfer durch den Schlauchdrall umkippen. Der Referenzdruck beträgt bei tragbaren Werfern 6 bar, der Nenndruck 16 bar, der Prüfdruck 25,5 bar und der Berstdruck 35 bar. Die Werfereinheit muss so konstruiert sein, dass sie bei Betätigung bei dem vom Hersteller angegebenen maximalen Volumenstrom in der ungünstigsten Richtung stabil bleibt.

Die Norm gliedert sich in drei Teile. Teil 1 von 2009 legt Sicherheits- und Leistungsanforderungen, Prüfmethoden, Inhalt und Form der Benutzeranweisung einschließlich Wartungshinweisen, Klassifizierung, Benennung und Kennzeichnung fest. Diese allgemeinen Vorgaben betreffen auch Werfer, die normalerweise am Fahrzeugaufbau montiert sind, bei Bedarf jedoch abgesetzt verwendet werden können. Teil 2 aus dem Jahr 2009 behandelt Anforderungen an Wasserdüsen, Teil 3 von 2010 die Anforderungen an Schaumdüsen für Werfer.

Als Wasserdüsen kommen Vollstrahl- oder Hohlstrahldüsen zum Einsatz. Für Hohlstrahldüsen gelten im Wesentlichen dieselben Grundsätze wie für handgeführte Hohlstrahlrohre. Die DIN EN 15182 unterscheidet vier Funktionskategorien für „Strahlrohre für die Brandbekämpfung“:

Funktionskategorien der „Strahlrohre für die Brandbekämpfung“

1. variable Strahlform bei variabler Durchflussmenge
2. variable Strahlform bei konstanter Durchflussmenge
3. variable Strahlform bei einstellbarer konstanter Durchflussmenge
4. konstanter Druck:
   1. variable Strahlform bei konstantem Druck
   2. variable Strahlform bei einstellbarer Durchflussmenge bei konstantem Druck

Hohlstrahldüsen setzen sich üblicherweise aus denselben Bauteilen zusammen. Vor allem Schaltorgan, Volumenstromeinstellung, Zahnkranz sowie Strahlformsteller und Strahlformkegel bestimmen ihre Löscheigenschaften maßgeblich.

Strahl und Schleier bei tragbaren Werfern

Zahnkränze teilen den an der Mündungsöffnung austretenden Wasserstrahl auf und füllen den Innenraum des Hohlstrahls mit Wassertröpfchen. Erhältlich sind feste und rotierende Zahnkränze sowie Kombinationen beider Bauformen. Beim festen Zahnkranz sind Erhöhungen und Vertiefungen in das Gehäuse des Strahlrohres oder in den Strahlformsteller eingegossen beziehungsweise eingefräst. Je nach Öffnungswinkel trifft der Wasserstrahl auf diese Erhöhungen und wird dort aufgebrochen.

Bei manchen Strahlrohren tritt dabei die sogenannte Fingerbildung auf: Der Strahl weist keine gleichmäßige Form auf, sondern fingerähnliche Verdickungen. Besonders gut lässt sich dies erkennen, wenn ein Strahlrohr sehr langsam vom Vollstrahl bis zum feinen Sprühstrahl geöffnet wird. Praktisch bedeutet das, dass Feuerwehrangehörige hinter dem Wasserschleier nicht an jeder Stelle gleich gut geschützt sind.

Ein rotierender Zahnkranz ist meist ein Kunststoff- oder Metallring mit kleinen Zähnen. Ab einem bestimmten Öffnungswinkel des Strahlrohres wird er durch das austretende Wasser in Drehung versetzt. Er soll die statische Fingerbildung vermeiden und durch das Anschneiden des Hohlstrahls kleinere Tropfen erzeugen.

Auch bei drehenden Zahnkränzen kann Fingerbildung entstehen. Die Finger sind dann jedoch federartig und bewegen sich mit einer so hohen Geschwindigkeit um den Umfang des Hohlstrahls, dass sie mit bloßem Auge nicht sichtbar sind. Bei der Bekämpfung von Feststoffbränden hat diese Erscheinung keinen nennenswerten Einfluss. Selbst herausgebrochene Zähne am Zahnkranz sind deshalb unerheblich.

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist, ob der Sprühstrahlkegel mit Tropfen gefüllt oder innen hohl ausgeführt ist. Bei rotierenden Zahnkränzen mit hohlem Sprühkegel entsteht eine Sogwirkung, die Flammen in den Kegel in Richtung Mundstück zieht. Je nach Einsatz kann dieser Effekt gewünscht oder unerwünscht sein. Gewollt ist er beispielsweise, wenn Gasflammen „eingefangen“ werden sollen.

Schnellangriff auch per Monitor möglich

Strahlformsteller und Strahlformkegel sind bei einer Hohlstrahldüse zwei exakt aufeinander abgestimmte Bauteile. Sie legen Strahlform und/oder Volumenstrom fest und sind über einen Spindeltrieb verbunden. Wird der Strahlformsteller gedreht, verschiebt sich der Strahlformkegel; dadurch ändert sich die freie Fläche an der Düsenmündung.

Bei Hohlstrahlrohren und Hohlstrahldüsen der Funktionskategorie 1 verändert sich auf diese Weise zugleich der Volumenstrom. Die Form von Strahlformkegel und Strahlformsteller ist so ausgelegt, dass der Hohlstrahl je nach relativer Stellung unterschiedlich umgelenkt wird und sich seine Form entsprechend ändert.

Die Strahlform einer Hohlstrahldüse ergibt sich aus der Stellung von Strahlformkegel und Strahlformsteller zueinander. Aus feuerwehrtaktischer Sicht sollte ein Feuerwehrangehöriger mit einer möglichst kurzen Drehung von höchstens 180 Grad zwischen Voll- und Sprühstrahl wechseln können. Hydraulisch ist dagegen eine Ausführung mit mehreren erforderlichen Umdrehungen vorteilhaft, weil sich das Strahlbild dadurch genauer einstellen lässt.

Je kleiner der Drehwinkel zur Veränderung des Strahlbildes ausfällt, desto ungleichmäßiger wird das Sprühbild. Dann versucht ein Teil des Strahlrohrmundstücks noch, einen Vollstrahl zu bilden, während ein anderer Bereich bereits Sprühstrahl erzeugt.

Für Riegelstellungen, bei denen Trupps gewöhnlich sehr lange und nahezu unbeweglich mit B-Strahlrohren arbeiten müssen, bieten sich Schnellangriffswerfer an, auf Englisch Quick Attack Monitors. Ihr Vorteil besteht darin, dass sich auch mit einer nur schwach besetzten Löschfahrzeugbesatzung rasch eine Einsatzstellung herstellen lässt.

Schnellangriffswerfer mit etwa 1.000 Litern pro Minute (l/min) werden inzwischen von nahezu allen bekannten Herstellern angeboten. Diese Werfer verfügen bewusst nur über einen begrenzten Schwenkbereich von wenigen Grad nach rechts und links. Ihre Bodengruppe kann Kräfte in Axialrichtung aufnehmen, seitliche Kräfte dagegen nur sehr eingeschränkt.

Einige Werfer sind mit automatischer Druckhaltedüse verfügbar. Diese Druckhalteautomatik schafft zwar grundsätzlich eine „reichweitenoptimierte Mündungsöffnung“. Der Staudruck des Wassers gegen das Federpaket vernichtet allerdings auch kinetische Energie. Anders ausgedrückt: Bei ausreichendem Druck und gleichem Volumenstrom erzielt eine gute Rundstrahldüse eine größere Wurfweite als eine automatische Düse.

Entsprechendes gilt für Oszillationseinrichtungen an Monitoren, die den Werfer pendeln lassen. Sie arbeiten mit Wasser und nutzen einen Teil der kinetischen Energie des durchströmenden Wassers, um die Pendelbewegung zu erzeugen. Dadurch sinkt ebenfalls die Wurfweite. Einen Vorteil bietet die Oszillation, wenn im unbemannten Betrieb ein vorher festgelegter Bereich etwa zur Kühlung oder zum Schutz abgedeckt werden soll.

Einsatzfehler mit tragbaren Werfern vermeiden

Beim Werfereinsatz treten häufig Fehler auf. Neben einer fehlerhaften Bedienung der Bedienelemente handelt es sich meist um folgende Punkte:

• die Unterschätzung des Wasserbedarfs hinsichtlich Druck und Volumenstrom. Das betrifft sowohl die Pumpenleistung der Fahrzeuge als auch die grundsätzlich verfügbare Wasserversorgung.
• die Überschätzung der Wirkung: Der Bediener hinter dem Monitor kann kaum beurteilen, ob der Wasserstrahl tatsächlich flächendeckend auftrifft. Sinnvoll ist daher ein vorgeschobener Beobachter, der seitlich versetzt steht und den Bediener zu Richtung und Erhöhung einweist. Zwar wirkt es eindrucksvoll, wenn ein Dachstuhlbrand mit fünf Monitoren und sieben Drehleitern mit Wenderohren eingekesselt wird. Dächer sind jedoch dafür ausgelegt, Wasser abzuhalten.

Werden Flammen und Rauch wieder in das Gebäude zurückgedrückt, bedeutet das nicht zwangsläufig, dass das Feuer wirksam bekämpft wird. Bei einer einigermaßen intakten Dachhaut erreicht das Löschwasser stets nur einen Teil des Brandgutes; zahlreiche tote Winkel und verdeckte Brandherde bleiben bestehen. Besonders bei Dachstuhlbränden sollten Einsatzkräfte deshalb so lange wie möglich im Innenangriff vorgehen.

Stellungswechsel ist schwierig

Wasserwerfer, Monitore und Wenderohre an Drehleitern können erst sicher eingesetzt werden, wenn sich in den betroffenen Bereichen oder Gebäudeabschnitten keine Menschen mehr befinden. In Ausnahmefällen lassen sich Wasserwerfer auch im Innenangriff verwenden, etwa in sehr großen Lagerhallen. Üblicherweise bedeutet der Einsatz von Wasserwerfern und/oder Wenderohren jedoch den Totalverlust mindestens eines Gebäudeabschnitts – bis zur Trennung von Brand(bekämpfungs)abschnitten oder eines gesamten Komplexes. Einheitsführer sollten die Positionierung von Wasserwerfern daher sorgfältig planen, da ein Stellungswechsel schwierig und arbeitsintensiv ist (siehe Kasten „Fünf Praxistipps“).

Vor der Beschaffung von Werfern als zusätzliche Beladung müssen einerseits Stauraum und Gewichtsreserve des Fahrzeugs geprüft werden. Andererseits sollte jede Feuerwehr je Fahrzeug festlegen, wie die vorhandene Pumpenleistung im Einsatz auf die einzelnen Geräte zur Löschmittelabgabe verteilt wird.

Das bedeutet: Bereits im Vorfeld sollten die technischen Daten der eigenen Wasserwerfer und jener benachbarter Feuerwehren erfasst werden. Erstellen Sie dazu eine passende Tabelle und klären Sie, woher das erforderliche Wasser kommen soll und wie viele Löschfahrzeuge für Wasserversorgung oder Druckerhöhung notwendig sein werden. Eine heiße Einsatzstelle ist der falsche Ort für solche Berechnungen.

Fünf Praxistipps

Bei der Aufstellung tragbarer Werfer sind folgende Punkte zu beachten:

1. Die B-Leitung oder B-Leitungen zur Versorgung des Werfers sollten nicht über die gesamte Länge völlig gerade verlegt werden.
2. Für diese Leitung sollte nach Möglichkeit ein Verteiler mit Kugelhahn genutzt werden.
3. Beim langsamen Befüllen ist darauf zu achten, dass sich der Drall der Schlauchleitung frei ausdrehen kann.
4. Trifft der Strahl nicht am gewünschten Ort auf, darf keinesfalls unter Druck ein Stellungswechsel versucht werden. Stattdessen ist die Leitung herunterzufahren, der Werfer neu auszurichten und anschließend wieder in Betrieb zu nehmen.
5. Wenn möglich, ist die am Werfer angebrachte Sicherungsleine beispielsweise an einem Poller anzuschlagen. Reicht ihre Länge nicht aus, sollte zusätzlich eine Arbeitsleine verwendet werden.

Werfer statt Hydroschild

Steht ein Gebäude in Brand und sind benachbarte Häuser bedroht, muss die Feuerwehr eine Brandausbreitung über den eigentlichen Brandort hinaus verhindern. Dr.-Ing. Holger de Vries erläutert, warum ein Hydroschild zur Abschirmung gegen Wärmestrahlung ungeeignet ist und stattdessen Werfer eingesetzt werden sollten.

Die typische Lage: Ein Gebäude oder Gebäudeteil steht im Vollbrand, während nahe gelegene Gebäude gefährdet sind. Mit diesem Szenario gehen gewöhnlich Schwierigkeiten bei der Wasserversorgung einher.

Selbst wenn das Brandobjekt von Wassertürmen und Hydranten umgeben wäre, trifft zunächst das erste Fahrzeug ein. Weitere Einheiten folgen dann im Abstand von 3 bis 5 Minuten. Bis ausreichend B-Leitungen zu Fahrzeugen, Verteilern, handgeführten Rohren, Werfern oder Drehleiter-Wenderohren verlegt sind, vergehen etwa 30 Minuten oder mehr. Diese Zeit muss die Führungskraft akzeptieren und nutzen, um die Fahrzeuge sinnvoll aufzustellen.

Der Hydroschild wird oft als Universallösung dargestellt. Für die gleichmäßige Bewässerung eines klein abgegrenzten Bereichs kann er durchaus geeignet sein. Bei Problemen mit der Wasserversorgung stellt sich jedoch die Frage, ob ein Gerät sinnvoll ist, das erst ab 1.000 l/min arbeitet und dessen Wirkungsbereich kaum beeinflussbar ist, weil es in der Regel bis zum Einsatzende an seinem einmal gewählten Standort verbleibt.

Eine weiterhin gültige Grundregel lautet: Der beste „Nachbarschaftsschutz“ ist die Bekämpfung des Primärbrandes. Was nicht mehr oder deutlich weniger intensiv brennt, kann die Umgebung nicht beschädigen. Das schließt nicht aus, gefährdete und der Wärmestrahlung ausgesetzte Gebäudeteile in der Anfangsphase vorübergehend zu benetzen, beispielsweise mit einem B-Rohr. Mit einem Hydroschild wäre das nicht möglich.

Wasserwerfer Feuerwehr als Alternative

Es gibt einen weiteren physikalischen Grund, Hydroschilde auf Tage der Offenen Tür zu beschränken: Sie sind weitgehend unwirksam. Der Wasserschleier ist nicht dicht genug, und die Tropfen bleiben nicht lange genug in der Luft, um Energie wirksam aufzunehmen.

Oskar Herterich verwies 1960 in seinem Buch „Wasser als Löschmittel“ auf eine Untersuchung von 1937. Als zu schützende Fläche diente dabei eine Stahlplatte, die den Flammen eines Benzinbrandes ausgesetzt war. Aus den Untersuchungsergebnissen stammen folgende Zitate:

1. „Der Sprühstrahl bietet dann den besten Schutz, wenn die zu schützende Fläche direkt besprüht wird.“
2. „Ein Strahl, der die strahlende Fläche nicht benetzt, ist nicht in gleicher Weise wirksam.“
3. „Ein Einfluss der Tropfengröße war bei diesen Versuchen nicht festzustellen.“ Leider enthält die Veröffentlichung keine Angaben über das Tropfenspektrum.

Hier ist etwas Physik entscheidend: Von den Arten der Wärmeübertragung ist Wärmestrahlung die leistungsstärkste. Vereinfacht formuliert steigt die gesamte abgestrahlte Wärmeleistung mit der vierten Potenz der Temperatur.

Verdoppelt sich die Temperatur eines Objekts, erhöht sich seine Strahlungsleistung folglich auf das 16-Fache. Deshalb kann sich ein kalter Wintertag bei etwas direkter Sonneneinstrahlung warm anfühlen. Genau diese intensive Wärmestrahlung durchdringt eine Wasserwand jedoch nahezu ungehindert.

Oft wird außerdem übersehen, dass Wärmestrahlung unabhängig von der Windrichtung wirkt. Der Wind beeinflusst die Leistung eines Hydroschildes dagegen erheblich, denn dieser lässt sich anders als ein Werfer nicht ausrichten. Vergleichbares gilt für Düsenschläuche.

Welche Möglichkeiten bestehen also? Steht die Entscheidung zwischen einem Hydroschild und einem Werfer mit 1.000 l/min, sollte der Werfer gewählt werden – zunächst auf den Brand gerichtet. In einer späteren Einsatzphase können Werfer so auf gefährdete Objekte ausgerichtet werden, dass das Wasser mit der passenden Einstellung des Sprühstrahls an deren Oberflächen herabläuft. Das Gebäude wird dadurch gekühlt, weil die erwärmte Gebäudeoberfläche Wärmeenergie an das abfließende Wasser abgibt.

(Text: Holger de Vries und Michael Rüffer)