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* HMA

Autor Thema: Vergleich Antriebsseffizienz  (Gelesen 2549 mal)

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Offline Thoddy

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Vergleich Antriebsseffizienz
« am: 12 Oktober 2012, 15:17:27 »
ich hab mir mal ein kleinesbißchen Mühe gemacht

hier ein grafischer Vergleich der Effizienz des Antriebes/Schiffskörper von 4 Schlachtschiffen
bezogen auf die zum Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit notwendigen Umdrehungsgeschwindigkeiten

Schiffe sind
Bismarck/Tirpitz
BB 55 North Carolina
BB 57 South Dakota
BB61 Iowa

Basis der Daten
Fahrtabellen der Schlachschiffe Bis/Tir
und FTP 218 War Service Fuel Consumption of USN Surface Vessels für die US Schiffe

Da die Daten aufgrund verschiedener Schrauben nicht direkt vergleichbar sind
habe ich mir erlaubt die Schiffe auf Basis einer Prozentskala zu vergleichen
wobei die benötigte Umdrehungsgeschwindigkeit bei 15 Knoten als Referenzwert 100% genommen habe
wenn man mal ein fest verdrahtes mechanische System zum Vergleich heranzieht müßten die Schiffe also bei 200% doppelt so schnell fahren (30 knoten - nur als milchmädchenvergleich :-D)

in Realität
brauchen für 15 kn Geschwindigkeit
Bismarck/Tirpitz 118 Umdrehungen je Minute
BB 55 North Carolina 101,4 Umdrehungen je Minute
BB 57 South Dakota 89,9 Umdrehungen je Minute
BB61 Iowa 86,7 Umdrehungen je Minute

im Vergleich der reinen Vortriebseffiziens schneidet die South Dakota im Geschwindigkeitsbereich von 17kn bis 22 kn am besten ab bei 21 knoten benötigt sie  139% mehr Umdrehungen im Vergleich zu den 3 anderen Schiffen, die jeweils etwa 144-145% mehr benötigen.
Im Bereich ihrer Höchstgeschwindigkeiten fallen NC und SD jedoch stark ab.

Im höheren Geschwindigkeitsbereich>24 kn  ist die Iowa am besten, jedoch bei Geschwindigkeiten größer 26 kn ist eine rückläufger Tendenz des Effizienzvorteils im Vortrieb erkennbar.

ich bräucht mal paar Anregungen warum die Verläufe so sind wie sie sind.

einmal kann ich mir vorstellen dass bei NC und SD der verhältnismäßig kurze Schiffsrumpf bei höheren Geschwindigkeiten verstärkten Widerstand produziert
im Vergleich zu NC scheinen die Schrauben der SD optimiert zu sein.

Ahnliches scheint für die Iowa zuzutreffen im Vergleich zu Bismarck/Tirpitz

mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm
außerdem noch folgende Auffälligkeit (jetzt in hinsicht Leistung/Kraftstoffverbrauch)

warum zum Teufel braucht Iowa für ~30 kn 212.000 Ps und Bismarck/Tirpitz nur 150.000 PS
gleichzeitg ist jedoch der Treibstoffverbrauch pro zurückgelegter Seemeile bei den deutschen Schiffen um paar Prozentpunkte höher

jetzt nicht ´sagen weil sie größer ist das ist unfug
bei 50500 ts Verdrängung macht Iowa 30,3 knoten und mit 56500 ts verdrängung 30,0
der Unterschied ist daher marginal.

möglicherweise spielen noch die Heizwerte der Treibstoffe sowie unterschiedliche Fahrregime eine Rolle,
außerdem hat die Iowa ein  günstigeres L/B Verhältnis, so daß in dieser Hinsicht ein  geringerer Verbrauch zu erwarten ist


« Letzte Änderung: 12 Oktober 2012, 20:13:19 von Thoddy »
Meine Herren, es kann ein siebenjähriger, es kann ein dreißigjähriger Krieg werden – und wehe dem, der zuerst die Lunte in das Pulverfaß schleudert!
WoWs : [FMA]Captain_Hook_

Offline Herr Nilsson

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Re: Vergleich Antriebsseffizienz
« Antwort #1 am: 12 Oktober 2012, 17:03:29 »
Dumme Frage: Sagen Deine Berechnungen nicht eigentlich nur etwas über die verwendeten Schrauben aus? D.h wieviel Umdrehungen brauche ich für eine bestimmte Geschwindigkeit mit den verbauten Schrauben. Sie sagen aber doch eigentlich nicht aus, wieviel Leistung man braucht, um eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen erzeugen.
Aus dem Bauch heraus würde ich daher die Leistung gegen die Geschwindigkeit aufmalen, um so etwas wie Effizienz des Gesamtsystems zu bekommen.
Oder verstehe ich das falsch?  :?
Gruß Marc

Offline Thoddy

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Re: Vergleich Antriebsseffizienz
« Antwort #2 am: 12 Oktober 2012, 18:25:32 »
Zitat
Sagen Deine Berechnungen nicht eigentlich nur etwas über die verwendeten Schrauben aus? D.h wieviel Umdrehungen brauche ich für eine bestimmte Geschwindigkeit mit den verbauten Schrauben.

genau sdie Grafen stellen die Vortriebseffiziens der Schrauben dar, zur klareren Darstellung, hoffe ich, habe ich mal meine 2trangigen  Überlegungen durch die Reihe Ms abgetrennt
ist es nur die Schraube, warum die "kleineren Schiffe" irgendwann effizienztechnisch abschmieren,
oder gibts vielleicht gibts auch Hüllenprobleme

die Schraubentechnisch beste Lösung Wäre eine die bei 100 umdrehungen 10 kn, bei 200 umdrehungen 20 knoten und bei 300 umdrehungen 30 kn macht aber das ist ja in einem hydraulischen Kraftübertragungssystem nicht möglich soviel ich weiß.


im 2 ten schritt würde ich dann auch die Maschinenanlage einbeziehen die Sache mit den PS ist mir nur so durchn Kopf geschossen und habs gleich zum Merken mitaufgeschrieben :-)
« Letzte Änderung: 12 Oktober 2012, 20:22:35 von Thoddy »
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WoWs : [FMA]Captain_Hook_

Offline Thoddy

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Re: Vergleich Antriebsseffizienz
« Antwort #3 am: 15 Juni 2017, 15:51:27 »
passt nicht ganz aber wegen der Referenz

Abschrift eines Dokument zum Unterschied in der Effizienz von Drei- und Vierwellenanlagen
Stand 1914 verlieren 4-Wellen-Anlagen zwischen 8 und 12 Prozent Antriebeffizienz verglichen zu 3-Wellen-Anlagen.
Meine Herren, es kann ein siebenjähriger, es kann ein dreißigjähriger Krieg werden – und wehe dem, der zuerst die Lunte in das Pulverfaß schleudert!
WoWs : [FMA]Captain_Hook_

Offline Peter K.

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Re: Vergleich Antriebsseffizienz
« Antwort #4 am: 15 Juni 2017, 21:59:52 »
Dieses Dokument bezieht sich auf einen Vortrag namens "SOME QUESTIONS RELATING TO BATTLESHIP DESIGN" von T. G. OWENS, damals Chefkonstrukteur von Vickers, vor der "Institution of Naval Architects", gehalten am 01.04.1914 und veröffentlicht in deren "Transactions" sowie im "The Engineer" am 03. und 10.04.1914. Er wude in der Juni-Ausgabe der "Marine-Rundschau" auch in Deutschland diskutiert, was HAROLD bereits 2007 hier analysiert hat.
Auf Wunsch kann ich die Artikel zukommen lassen.
Grüße aus Österreich
Peter K.

www.forum-marinearchiv.de

Offline Thoddy

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Re: Vergleich Antriebsseffizienz
« Antwort #5 am: 16 Juni 2017, 08:48:34 »
Ja gerne :TU:)
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WoWs : [FMA]Captain_Hook_

Offline Peter K.

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Re: Vergleich Antriebsseffizienz
« Antwort #6 am: 16 Juni 2017, 10:59:19 »
... kommt!
Grüße aus Österreich
Peter K.

www.forum-marinearchiv.de

Offline Matrose71

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Re: Vergleich Antriebsseffizienz
« Antwort #7 am: 16 Juni 2017, 19:04:37 »
Salve,

was mir über die ganzen Jahre noch aufgefallen ist, das die USN Schiffe alle einen enormen Tiefgang für ihre Größe und Gewicht haben, im Vergleich zu anderen Nationen von den Kreuzern angefangen, bis zu den Schlachtschiffen. Eventuell spielt das auch eine Rolle.
Man schaue sich auch NC und SD an die ~ 10,70m bis 11,2m Tiefgang hatten.

Gerade Iowa müßte im Vergleich zu BS/TP oder ihren USN Vorgängern wesentlich höher aus dem Wasser kommen, macht sie aber nicht, sie ist mit ihren 57000ts ~ 11,40 im Wasser, während Tirpitz mit ihren 54000ts wohl ~ 10,30m tief im Wasser war. Anscheinend erzeugt die größere Breite von BS/TP mehr Auftrieb als die größere Länge der Iowa.
Für mich ist das auch der"logische" Schlüssel warum die Schwestern nur 1-2kn schneller waren, bei gleicher Antriebsleistung und besserem L/B Verhältnis, aber auf grund ihres Gewichtes fast genauso tiel im Wasser lagen wie BS/TP.

Insoweit wüde mich auch mal die genaue Breite von Richelieu interessieren, ob das jetzt wirklich "nur" 33m waren oder doch 34m, weil die Franzosen haben eine Mischung aus "beiden" Philosophien gebaut, langes Schiff mit langem Bug (Iowa Style) und genügend Beite für den Auftrieb (lag auch "nur" ~10m im Wasser) und langsam war die Gute ja nicht mit vergleichbarer Antriebsleistung von TP.

Nach meiner Logik, die auch durchaus total falsch sein kann, hätten sowohl BS/TP und SH/GN jeweils 10m mehr am Bug hydrodynamisch sehr gut getan.
Harold hatte das ja auch mal für den geplanten GN Umbau analysiert.

M.M nach haben sich die USN Schiffe bessere oder effizientere Geschwindigkeiten durch ihren großen Tiefgang (zu wenig Breite/Auftrieb) versaut.
« Letzte Änderung: 16 Juni 2017, 19:20:49 von Matrose71 »
Viele Grüße

Carsten

Offline Richard Aigner

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Re: Vergleich Antriebsseffizienz
« Antwort #8 am: 16 Juni 2017, 19:47:05 »
Die USN Schiffe waren in der Breite durch die Schleusen des Panama Kanals beschränkt. Vor die Wahl gestellt mit 1-2 Knoten mehr um Cap Horn zu schippern oder durch den Kanal....
Gruß, Richard

Offline Matrose71

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Re: Vergleich Antriebsseffizienz
« Antwort #9 am: 16 Juni 2017, 20:26:04 »
Salve,

das ist absolut richtig, ich wollte auch nur aufzeigen, dass wohl Rumpfform und Hydrodynamik auch eine entscheidende Rolle bei der Antriebseffizient von Schlachtschiffen spielen.

Am Beispiel Panama Kanal (Deutschland Nord-Ostsee Kanal = Tiefgang) kann auch nochmal gut sehen, dass Schlachtschiffbau die Quadratur des Kompromisses ist, da auch strategische Überlegungen durchaus eine Rolle spielen, die eierlegende Wollmilchsau gibt es halt nicht! :-D
Viele Grüße

Carsten