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Autor Thema: Schiffs-Dampfmaschinen  (Gelesen 77409 mal)

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Offline Corvus

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #75 am: 22 Mai 2011, 17:17:38 »
Hallo,

mich würde mal der Kohleverbrauch in kg/PSh so einer Machine interresieren.
Es gab mal das Turbinenschiff STASSFURT und der Dampfer NICEA, diese Schiffe wurden mit Kohlenstaubbrennern ausgerüßtet, Kohlestaubverbrennung steigert die Energieausbeute angeblich um ca. 30%.

Offline Turbo-Georg

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #76 am: 23 Mai 2011, 13:47:19 »
Hallo Corvus,

die Verbrauchszahlen, besonders von Schiffsdampfmaschinen waren wichtige Leistungsmerkmale. Allerdings bezogen sich die Hersteller-Angaben in kg/PSih in der Regel nicht auf den Kohleverbrauch, sondern auf den Dampfverbrauch. Hierbei waren die maschinenspezifischen Anforderungen an den Betriebsdampf bezüglich Druck und Dampfzustand (Feuchtigkeitsgehalt) bereits berücksichtigt.
Wie viel letztendlich Kohle benötigt wurde um 1 kg dieses Dampfes zu erzeugen, hing nicht nur von der Bauart und dem Wirkungsgrad des verwendeten Kessels ab, sondern im besonderen Maße von der Art und der Qualität der Kohle, das heißt von ihrem Heizwert oder ihrer Wärmeleistung.

Unter der Maßgabe einer vollkommenen Verbrennung, konnten pro kg bester Braunkohle etwa 5500 kcal und mit der gleichen Menge Steinkohle und Anthraziten 6800 bis 7800 kcal an Wärme erzeugt werden. Das ergab in etwa Verdampfungsziffern von 8,5  und 10,5 bis 12.
Diese so genannte Verdampfungsziffer bestimmte der Kesselhersteller zur besseren Vergleichbarkeit durch Versuche. Sie besagte wie viele kg Dampf durch jeweils 1 kg auf dem Rost verbrannter Kohle erzeugt wurden. Aus Gründen der Vereinheitlichung bezog man sich dabei stets auf eine Speisewasser-Temperatur von 0 Grad C und trocken gesättigten Dampf von 100 Grad C.
In der Praxis wurde jedoch weder der Kessel mit Wasser von 0 Grad C gespeist, noch die Maschine mit Sattdampf von 100 Grad C betrieben; der tatsächliche Kohleverbrauch musste daher durch Umrechnung ermittelt werden.
Ich erspare uns ein entsprechendes Rechenbeispiel und nenne stattdessen ein paar Vergleichszahlen für Zweizylinder-Verbundmaschinen, ähnlich der oben genannten, mit einer Leistung von 50 bis 500 PSi, also für Barkassen, Arbeitsfahrzeuge, kleinere Schlepper und dergleichen sowie Dreifach-Expansionsmaschinen von 500 bis 1000 PSi, wie Beispielweise in der Zeichnung am Anfang des Beitrags dargestellt.

http://forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,12823.15.html

Diese kamen u.a. auf kleineren Frachtdampfern, Seeschleppern und größeren Fischdampfern in den zwanziger und dreißiger Jahren des vorigen Jahrhunderts zum Einsatz.

Alle Beispiel-Maschinen arbeiteten mit Nassdampf  x ≈ 0,97, also einer Restfeuchte von etwa 3% bei einem Kesseldruck von 12 bis 15 ata. Wir legen einen Kesselwirkungsgrad von 0,65 und einen Heizwert von 7800 kcal für beste Anthrazit-Kohle zu Grunde.
Hiernach ergaben sich folgende Verbrauchszahlen:

Compound- bzw. Verbundmaschinen für Auspuff-Betrieb, Leistung 50 bis 200 PSi.

Dampfverbrauch  11 - 15 kg/PSih,
Kohleverbrauch   1,4 - 1,8 kg/PSih.

Compound- bzw. Verbundmaschinen für Kondensator-Betrieb, Leistung von 50 bis 500 PSi.

Dampfverbrauch  7,8 - 10 kg/PSih,
Kohleverbrauch   1,0 - 1,3 kg/PSih.

Dreifach-Expansionsmaschinen, Leistung 500 bis 1000 PSi.

Dampfverbrauch 6,0 - 7,5 kg/PSih,
Kohleverbrauch  0,70 - 0,87 kg/PSih.

Ich muss zu meinem Bedauern gestehen, dass Dampfkessel nicht unbedingt zu meinen Interessens-Schwerpunkten zählen. Das spiegelt sich auch in meiner Fach-Bibliothek wieder.
Ich kann daher zur Kohlenstaub-Feuerung von Schiffskesseln keine Aussage treffen.
Ich hoffe dennoch, ich konnte den Rest der Frage einigermaßen umfassend beantworten.

« Letzte Änderung: 24 Mai 2011, 17:10:42 von Turbo-Georg »
Vermeintlich Schwieriges leicht verständlich machen.

Gruß Georg

Offline Captain Hans

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #77 am: 23 Mai 2011, 14:29:17 »
Hallo Georg

wieder einmal ein spitzen fachlicher und lehrreicher Bericht top top

liebe Grüße

Hans
,Nur wer sich ändert,bleibt sich treu"!!!
,,Nicht was du bist,ist das was dich ehrt,wie du bist,bestimmt den Wert"!!!

Offline genkideskan

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #78 am: 23 Mai 2011, 14:44:34 »

Dampf ist so eine komplexe und interessante Technik. Ich bin so gefesselt von den Problematiken und Lösungen, die gefunden wurden.
Ich frage mich wie das Fahren rein praktisch ausgesehen hat bzw. aussieht. Wie zuverlässig ist die Technik. Ist nicht ständig irgend etwas kaputt, verstopft, korrodiert? Hitze und Druck machen Reparaturen sicherlich nicht gerade einfach. Man kann doch nicht 1 Tag alles abkühlen lassen, um etwas zu reparieren. Gab es Probleme mit Korrosion und Verkalkungen? Waren die Maschinen nicht gegen Hitzeabstrahlung isoliert?
Der Dampf hat sicher alles extrem aufgeheizt - auch Ventile, Regler, Bedienelemente usw. Brandsalbe wurde sicher Eimerweise gebraucht:-).

Offline Turbo-Georg

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #79 am: 23 Mai 2011, 16:24:35 »
Hallo genkideskan,

wenn man von technologischen Problemen am Anfang der Entwicklung absieht, war die alte Dampfmaschinentechnik verglichen mit den späteren Dampfturbinen oder gar heutiger Hochtechnologie recht sicher und simpel. Das betraf sowohl die Maschinen selbst, als auch die Anforderungen an das Bedien-Personal. Gemessen an heutigen „Innovations-Sprüngen“ erfolgte die gesamte Entwicklung über einen recht langen Zeitraum. Man hatte Zeit aus Fehlern zu lernen und setzte doch gerne auf Bewährtes.
Man dimensionierte eher über, als dass man ein Bauteil zu schwach auslegte und versuchte es möglichst einfach zu gestalten, um es ggf. mit den beschränkten Bordmittel instand zu setzen oder gar neu herzustellen. Ich habe ja bereits am Anfang dieses Beitrages bei der Beschreibung der Maschinen-Bauweisen auf die gute Zugänglichkeit zu allen Teilen hingewiesen.
Bei guter Wartung und vorschriftsmäßigem Verhalten waren die meisten Störungen im laufenden Betrieb zu beheben, selbst Kolben ziehen und Lagerwechsel auf See erforderten bei erfahrenem und eingespieltem Maschinen-Personal nur kurzzeitige Stopps. Wichtige Hilfs-Einrichtungen wie z.B. Speisepumpen waren doppelt vorhanden oder konnten ggf. während der Instandsetzung kurzfristig durch die Pumpen anderer Aufgaben ersetzt werden.
Handwerkliches Geschick und die Gabe zur Improvisation hatten dabei einen hohen Stellenwert. Es ging aber auch nicht ständig etwas kaputt, verstopfte, korrodierte oder verkalkte wie du vermutest. Das erforderte allerdings regelmäßige Wartung der Anlage, wie z.B. Filterwechsel, Abschlammen und Reinigen der Kessel, sowie eine mehr oder weniger komplexe Kesselwasser-Chemie.
Auf die Arbeitsbedingungen in den Maschinen- und Kesselräumen, insbesondere bei Befeuerung mit Kohle konnte allerdings wenig Rücksicht genommen werden.
Trotzdem geht von dieser alten Technik bis heute eine kaum beschreibbare Faszination aus, die auch mich packte und mich veranlasste nach meiner Pensionierung regelmäßig 350 km zur Nordsee-Küste zu fahren, um als Dampfmaschinist auf einem See gehenden Traditionsschiff bis zu 10 Stunden bei 45 Grad C im Maschinenraum zu stehen.


« Letzte Änderung: 23 Mai 2011, 17:09:22 von Turbo-Georg »
Vermeintlich Schwieriges leicht verständlich machen.

Gruß Georg

Offline Corvus

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #80 am: 23 Mai 2011, 18:08:34 »
...Trotzdem geht von dieser alten Technik bis heute eine kaum beschreibbare Faszination aus, die auch mich packte und mich veranlasste nach meiner Pensionierung regelmäßig 350 km zur Nordsee-Küste zu fahren, um als Dampfmaschinist auf einem See gehenden Traditionsschiff bis zu 10 Stunden bei 45 Grad C im Maschinenraum zu stehen.
Tja, was hätten wir, wenn wir unsere Hobbys nicht hätten, danke für die Ausführungen, ich war bei den Minensuchboten Typ 40 auf 0,15 kg/PSh (10 kn) und 0,85 kg/PSh bei 17 kn gekommen in dem ich einfach mit Fahrstrecke und max. Treibstoffvorrat gerechnet habe.

Offline Turbo-Georg

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #81 am: 25 Mai 2011, 18:32:32 »
Hallo, liebe Leser,
hier noch einige erläuternde Angaben zum Thema „Indikator-Diagramme“.

Die angehangene Zeichnung zeigt die schematische Darstellung eines Dampfzylinders mit Steuerschieber und dem entsprechenden p-v-Diagramm einer Expansions-Dampfmaschine.

Wie bei der Zeichnung der o.a. Verbundmaschine, erkennen wir wiederum das theoretische  Arbeitsvermögen des Dampfes (grün) und das, durch Indizieren ermittelte Druck-Volumen-Diagramm, also die tatsächlich erbrachten Arbeit (gelb).
Die Buchstaben an der Indikator-Kurve kennzeichnen die einzelnen Prozess-Phasen und den Weg des Dampfkolbens.

a - b   Dampf-Füllung,
b - c   Expansion,
c - d   Vorausströmung,
d - e   Ausströmung,
e - f    Kompression,
f - a    Voreinströmung.

Wir wissen, dass bei Expansionsmaschinen, im Gegensatz zu so genannten Volldruck-Maschinen nur während eines Teils des Kolbenweges Dampf zugeführt wird; die Dampfzufuhr wird bereits beim Punkt b beendet. Der wesentliche Teil der Arbeit wird durch die Expansion des eingeschlossenen Dampfes zwischen den Punkten b und c erbracht.
Vor Erreichen des unteren Tot-Punktes bei d, beginnt bei c die Ausströmung und setzt sich über d bis e fort. Bei e wird der Ausströmweg geschlossen und der rücklaufende Kolben verdichtet zwischen den Punkten e und f den Restdampf. Bei f beginnt mit der Voreinströmung ein neuer Zyklus.
Wie uns die Indikator-Diagramme der Verbundmaschine zeigen, verläuft der Prozess im unteren Zylinderraum entsprechen umgekehrt. Das untere Hubvolumen ist im Verhältnis von Kolben-Durchmesser D zu Kolbenstangen-Durchmesser d geringer.
Das Verhältnis zwischen den Füllungsvolumen  a und dem Hubvolumen s nennt man den Füllungsgrad. Das Volumen s’ wird schädlicher Raum genannt. Dieser muss zwar bei jedem Zyklus mit Frischdampf gefüllt werden, ist aber am Arbeitsprozess nicht beteiligt und gilt als Verlustfaktor.
Die Zuleitungen zum Steuerschieber für Zu- und Abdampf sind mit Z und A bezeichnet.

Volldruck-Maschinen wurden wegen ihres höheren Dampfverbrauchs ausschließlich bei kleineren Hilfsmaschinen eingesetzt, wie Rundlauf-Umsteuermaschinen, Rudermaschinen, Anker- und Verholspills und Ladewinden. Sie lassen sich durch Hand betätigte Wechselschieber einfach umsteuern und sind somit besonders kostengünstig.
Der Wechselschieber befand sich meistens in einem besonderen Schieberkasten und bewirkte eine Vertauschung von Ein- bzw. Austritt des Dampfes am Steuerschieber und damit eine Änderung der Drehrichtung.
« Letzte Änderung: 26 Mai 2011, 19:39:48 von Turbo-Georg »
Vermeintlich Schwieriges leicht verständlich machen.

Gruß Georg

Offline Turbo-Georg

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #82 am: 05 Juni 2011, 10:10:47 »
Hallo, liebe Freunde der Schiffsdampfmaschinen,

wie das Zitat eines Berichts zeigt, ist unter bestimmten Voraussetzungen eine Renaissance des Antriebs durch Kolbendampfmaschinen denkbar und sogar sinnvoll.
 
http://www.raddampfer-kaiser-wilhelm.de/verein/Mitgliederbericht/Montreux/Seite_1.htm

Zitat:
Die erfolgreiche Revaporisierung der "Montreux" hat gezeigt, dass es wieder möglich ist, neue wirtschaftliche Schiffsdampfmaschinen zu bauen. Auf Grund der positiven Ergebnisse und der anhaltenden Popularität der Raddampfer haben sich bereits weitere Schifffahrtsunternehmen für neue Dampfantriebsanlagen interessiert. Auch neue Dampfschiffe stehen zur Diskussion.
Vermeintlich Schwieriges leicht verständlich machen.

Gruß Georg

Albatros

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #83 am: 05 Juni 2011, 22:39:42 »
Auch neue Dampfschiffe stehen zur Diskussion. [/b]

Das wäre natürlich Großartig wenn das umgesetzt werden könnte.

 :MG:

Manfred

Offline Turbo-Georg

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #84 am: 07 Juni 2011, 13:13:59 »
Hallo Freunde,

wie wir dem o.a. Bericht über den Neubau einer Schiffsdampfmaschine entnehmen, galt die besondere Attraktivität der Kolbendampfmaschine für den Tourismus, als wichtige Entscheidungshilfe bei der Wahl eines neuen Antriebs für dieses Traditionsschiff.
Wie die Resultate der SLM-Studie und deren Schlussfolgerung zeigen, hat man sich die Entscheidung dennoch nicht leicht gemacht.
Wir wissen, dass sich die Kolbendampfmaschine als Schiffsantrieb seit nahezu 100 Jahren der Konkurrenz durch andere Antriebssysteme stellen musste. Die Konstrukteure begegneten besonders den Forderungen nach höherer Wirtschaftlichkeit durch eine Vielzahl von technischen „Innovationen“. Wir erinnern uns in diesem Zusammenhang an die frühe Einführung der Mehrfach-Expansion, aber auch an die Einführung von Heißdampf, der Verbund-Anordnung, sowie der Ventilsteuerung mit und ohne Schlitz-Auslass (Gleichstrom-Zylinder), um nur einige zu nennen.
Aber erst die Verwertung der Energie des Abdampfes durch Abdampfturbinen ggf. in Verbindung mit der Zwischenüberhitzung des HD-Abdampfes durch Frischdampf von 400 Grad Celsius, brachte den thermischen Gesamtwirkungsgrad der Kolbendampfmaschinen von vorher max. 21% auf mehr als 27% und damit in die Nähe der damaligen Antriebe mit Diesel- oder Ottomotoren.
Die Verknappung der „Ressourcen“ in den letzten Jahren des Krieges, sowie die Verweigerung moderner Antriebstechnologie für die ersten deutschen Nachkriegsneubauten durch die Besatzungsmächte, erbrachte jeweils eine Renaissance dieser Technologien aus den zwanziger und dreißiger Jahren des vorigen Jahrhunderts.
Wie wir dem Bericht weiter entnehmen können, wurden zur Entscheidungsfindung auch einige dieser „innovativen“ Bauformen geprüft.
Moderne Fertigungstechnologien in Verbindung mit der heutigen Automatisierungstechnik bieten unter den heutigen Gegebenheiten zusätzlich einige gute Voraussetzungen für den Einsatz der Kolbendampfmaschine als Antrieb für kleinere und mittlere Schiffseinheiten.

Falls Interesse besteht, werde ich in einem meiner nächsten Berichte auf diese konstruktiven bzw. baulichen Besonderheiten der Kolbendampfmaschine und ihre Auswirkung auf die Wirtschaftlichkeit eingehen.
« Letzte Änderung: 08 Juni 2011, 08:16:13 von Turbo-Georg »
Vermeintlich Schwieriges leicht verständlich machen.

Gruß Georg

Offline Captain Hans

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #85 am: 07 Juni 2011, 15:36:00 »
Hallo georg

Heutige Großdieselanlagen mit allen zusätzlichen Agregaten erreichen einen Gesamtwirkungsgrad von weit mehr als
40 %. Selbst Turbinenanlagen kommen über 40%.
Ich kann mir nicht vorstellen, daß solch ein Wirkungsgrad mit Kolbenmaschinen je erreicht werden kann. :?

viele Grüße

Hans
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Offline Turbo-Georg

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #86 am: 07 Juni 2011, 16:34:18 »
Hallo Hans,
schön von Dir zu hören.

Sicher sind moderne Großanlagen hoch optimiert und erreichen diese hohen Wirkungsgrade. Ich vermute aber, dass die Konstrukteure wohl eher die kleinen bis mittleren Einheiten ins Auge gefasst haben. Seit mehr als fünfzig Jahren ist auf diesem Gebiet keine Entwicklungsarbeit mehr geleistet worden. Es würde sich bestimmt lohnen, hier etwas davon zu investieren. Vielleicht wird es bald ausreichende Gründe geben auch solche Alternativen zu prüfen.
Vermeintlich Schwieriges leicht verständlich machen.

Gruß Georg

Albatros

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #87 am: 07 Juni 2011, 19:26:17 »
Hallo Freunde,

Falls Interesse besteht, werde ich in einem meiner nächsten Berichte auf diese konstruktiven bzw. baulichen Besonderheiten der Kolbendampfmaschine und ihre Auswirkung auf die Wirtschaftlichkeit eingehen.



Ich würde mich freuen,

 :MG:

Manfred

Offline Turbo-Georg

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #88 am: 09 Juni 2011, 08:46:35 »
Hallo Manfred, hallo Freunde,

danke für das gezeigte Interesse.
Der versprochene Bericht ist in Vorbereitung, aber die zum besseren Verständnis farbig anzulegenden Diagramme erfordern etwas Zeit.
Ich bitte um ein wenig Geduld
Vermeintlich Schwieriges leicht verständlich machen.

Gruß Georg

Offline Turbo-Georg

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #89 am: 14 Juni 2011, 15:18:08 »
Liebe Dampfmaschinenfreunde, liebe Leser,

Sie erinnern sich, dass im Link der Antwort # 82 vom 5.6.2011 für eine vollständige Neuauslegung und Neukonstruktion des Antriebes der    „Montreux“ mehrere Maschinentypen (Bauformen) von Kolbendampfmaschinen näher geprüft wurden. Neben einigen bereits hier behandelten Bauformen springt der Maschinentyp

Verbund-Dampfmaschine
mit Zwischenüberhitzung, Turbo-Rekompression und Abdampfturbine


besonders ins Auge.

Sie wissen, dass die Findungskommission letztendlich für die "Montreux", die "Vevey" und  die "Italie" je eine Zwillings-Auspuffmaschine und für die "Helvétie" eine Drillings-Auspuffmaschine empfohlen hat. Sie wissen auch, dass bei der Wertanalyse nicht ausschließlich der thermische Wirkungsgrad, sondern auch Komplexität, Preis, technisches Risiko und technisch begründeter Personalbedarf Ausschlag gebend waren.

In den folgenden Beiträgen möchte ich besonders auf diese, den meisten wohl unbekannte Maschinen-Bauform eingehen und einige Varianten davon, miteinander vergleichen.

Wie ich in meinen vorherigen Postings bereits mitteilte, stammen die Grundlagen dieser Maschinen-Technologie aus den zwanziger und dreißiger Jahren des vorigen Jahrhunderts und entsprangen in erster Linie der Konkurrenz-Situation durch den Dieselmotor. Eine kurze Phase der Renaissance nach dem Krieg, wurde nicht nur durch die Ressourcen-Verknappung, sonder auch durch die politischen Umstände geprägt.

Auf das größere Wärmegefälle bei Verwendung von Heißdampf gegenüber dem Nassdampf und der damit verbundenen größeren Arbeitsfähigkeit je kg Dampf wurde bereits neben einigen anderen Vorteilen hingewiesen. Es waren in den ersten Dekaden des vorigen Jahrhunderts vor allem die deutschen Ingenieure Schmidt und Hartmann, die auf dem Gebiet der Heißdampfforschung wirkten und durch ihre Versuche die Anwendung von Heißdampf im Land-Dampfmaschinenbau ermöglichten.
Im Schiffsmaschinenbau befürchtete man betriebstechnische Schwierigkeiten bei den verwendeten Steuersystemen und Dampfzylindern und ging das Thema Heißdampf nur sehr zögerlich an. Die nicht nur positiven Erfahrungen mit Dampftemperaturen um 250 Grad Celsius bei Maschinen mit Kolbenschieber-Steuerung bestärkten die Kritiker.
Erst durch den Einsatz der Ventilsteuerung, anfangs nur bei den Hd-Zylindern, später auch bei den Md- und Nd-Zylindern, wurde die Anwendung von Heißdampf von 350 bis 400 Grad Celsius ermöglicht.
Eine typische Vertreterin dieser neuen Generation von Heißdampfmaschinen war u.a. die Doppelverbundmaschine mit Ventilsteuerung System Lentz oder wie auch die der Fa. Christiansen & Meyer mit Nd-Gleichstromzylinder (Schlitzauslass) und Kolbenschieber.
Die Kolbenschieber hatten eine zusätzliche Hilfsauslass-Überdeckung, die erst kurz vor OT schloss und somit die sonst bei Gleichstromzylindern nach Stumpf übliche, hohe Kompression (90%) des Restdampfes vermied.
Es wurden aber auch moderne Mehrfach-Expansionsmaschinen für Heißdampf gebaut oder alte Nassdampfmaschinen hierauf umgerüstet.
« Letzte Änderung: 15 Juni 2011, 08:42:11 von Turbo-Georg »
Vermeintlich Schwieriges leicht verständlich machen.

Gruß Georg