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Autor Thema: Schiffs-Dampfmaschinen  (Gelesen 77406 mal)

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Albatros

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #105 am: 02 Juli 2011, 16:41:18 »
Ich bin begeistert Georg, an Hand Deiner Texte, Skizzen und Diagramme erschließt sich sogar mir die Dampftechnik........ und das soll was heißen, würden einige bemerken...... :O/Y

 :MG:

Manfred

Offline Turbo-Georg

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #106 am: 03 Juli 2011, 13:49:18 »
Hallo Manfred,

Du zerstreust meine Bedenken, wieder einmal über das Ziel hinaus zu schießen und die Leserschaft zu überfordern.
Ich werde mich in der kommenden Woche an den Text der Fortsetzung machen; die Zeichnungen und Diagramme hierfür sind bereits fertig.

Danke für Euer Interesse.
Vermeintlich Schwieriges leicht verständlich machen.

Gruß Georg

Offline Turbo-Georg

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #107 am: 08 Juli 2011, 13:13:13 »
Liebe Dampf-Freunde, liebe Leser,

hier nun Beispiel 3, eine
Dreifach-Expansionsmaschine mit Abdampfturbine.

Die Zylinderanordnung in der Zeichnung (Bspl. 3) unterscheidet sich gegenüber denen der Beispiele 1 und 2 mit Rücksicht auf einen möglichst kurzen Dampfweg vom Nd-Zylinder zur direkt an der Abtriebsseite der Dampfmaschine angebauten Abdampfturbine.
Im Gegensatz zu älteren Dampfmaschinen, bei denen eine nachgerüstete Abdampfturbine meistens hinter der Dampfmaschine montiert wurde, handelt es sich hier um die Neukonzipierung einer integrierten Gesamt-Anlage.
Diese Antriebs-Anlage wurde wie Beispiel 1 mit Heißdampf von 16 ata bei 300 Grad Celsius betrieben. Die Dampftemperaturen am Manövrierventil und in den Receivern entsprechen daher dem Beispiel 1.
Zur Erzielung einer guten Wirksamkeit der Abdampfturbine wurde der Gegendruck des Nd-Zylinders jedoch auf 0,45 ata erhöht und der Nd-Abdampf strömte mit einer Temperatur von etwa 75 Grad Celsius aus. Aus gleichem Grund wurde der Kondensatordruck auf 0,05 ata (95% Vakuum) gesenkt.

Der Ausschnitt aus dem h-s-Diagramm (Bspl. 3) zeigt einen zum Beispiel 1 nahezu identischen Verlauf der Expansionslinien von Hd- und Md-Zylinder (gelb, orange), sowie die verkürzte Expansionslinie des Nd-Zylinders (rot).
Bei der waagerechten Linie zwischen Nd-Zylinder und Abdampfturbine AT (magenta) handelt es sich um Drosselverluste in den Überströmwegen (Umschaltklappe etc.). Bekanntlich bleibt bei der Dampfdrosselung der Wärmeinhalt konstant, während der Druck des Dampfes fällt. In diesem Falle von 0,45 auf etwa 0,35 ata

Die theoretischen Wärmegefälle ht der einzelnen Zylinder, sowie der Abdampfturbine belaufen sich auf:
Hd = 57 + Md = 51 + Nd = 50 + AT =  65 kcal/ kg, zusammen 223 kcal/kg und
die wirklichen (indizierten) Wärmegefälle hi auf:
Hd = 48 + Md = 39 + Nd = 35 + AT = 43 kcal/kg, zusammen 164 kcal/kg.

Es ergeben sich folgende Gütegrade (ηg = hi : ht):   
Hd = 0,84, Md = 0,76, Nd = 0,70, AT = 0,66.

Die mittlere Güte ist 0,74.


Beispiel 4, eine
Dreifach-Expansionsmaschine mit Zwischenüberhitzung und Abdampfturbine.

Die Zeichnung (Bspl. 4) zeigt im Vergleich zum Beispiel 3, dass hier der erste Receiver durch einen Zwischenüberhitzer ersetzt wurde.
Die Frischdampftemperatur am Manövrierventil beträgt wie bei den vorhergehenden Beispielen 292 Grad Celsius und der Dampf verlässt den Hd-Zylinder unverändert mit 182 Grad Celsius. Durch die Aufnahme von Wärme im Zwischenüberhitzer steigt die Temperatur des Zwischendampfes auf 290 Grad Celsius. Mit dieser Temperatur tritt er in den Md-Zylinder ein, um diesen nach teilweiser Expansion mit 188 Grad Celsius in Richtung Nd-Zylinder zu verlassen. Der Gegendruck des Nd-Zylinders liegt wiederum bei 0,45 ata. Der Dampf hat nach dem Verlassen des Nd-Zylinders in Richtung Turbine eine Temperatur von 85 Grad Celsius.
Der Kondensatordruck ist 0,05  ata.

Im h-s-Diagrammn (Bspl. 4) sehen wir wieder die „Abkühlung“ des Frischdampfes von 400 auf 292 Grad Celsius am Manövrierventil, sowie die gleichzeitige Überhitzung des  Zwischendampfes (Pfeile A und B). Wie in Beispiel 2 erkennen wir auch die deutliche Verschiebung der Expansionslinien von Md-, Nd-Zylinder und Turbine in Richtung Heißdampfgebiet.
Der Drosselverlust in der Überström-Einrichtung zwischen Nd-Zylinder und Abdampfturbine AT erscheint im Heißdampfgebiet etwas geringer. 
Der Turbinen-Abdampf hat nur noch eine Restfeuchte von ca. 4%.

Die theoretischen Wärmegefälle ht der einzelnen Zylinder, sowie der Abdampfturbine belaufen sich auf:
Hd = 56,5 + Md = 57,5 + Nd = 56,5 + AT =  71 kcal/ kg, zusammen 241,5 kcal/kg
und die wirklichen (indizierten) Wärmegefälle hi auf:
Hd = 47,5 + Md = 48 + Nd = 42 + AT = 48,5 kcal/kg, zusammen 186 kcal/kg.

Es ergeben sich folgende Gütegrade (ηg = hi : ht):   
Hd = 0,84, Md = 0,83, Nd = 0,74, AT = 0,68.

Die mittlere Güte ist 0,77.

Stellen wir zum Abschluss die indizierten, also in mechanische Arbeit umgesetzten Gesamt-Wärmegefälle der Dreifach-Expansionsmaschine gemäß Beispiel 1 mit 131 kcal/kg und der Dreifach-Expansionsmaschine mit Zwischenüberhitzung und Abdampfturbine gemäß Beispiel 4 mit 186 kcal/kg  gegenüber, so ergibt sich eine Erhöhung um etwa 42 %.
Zu der jeweiligen Minderung des Dampfverbrauchs durch erhöhtes inneres Gesamt-Wärmegefälle, ergibt sich zumindest bei den Beispielen 3 und 4 aus der Arbeit der Abdampfturbinen eine kostenlose  Erhöhung der Maschinenleistung um rund 25%.
Vermeintlich Schwieriges leicht verständlich machen.

Gruß Georg

Offline Captain Hans

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #108 am: 08 Juli 2011, 14:36:45 »
Hallo Georg

klasse erklärt - danke top

viele 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 RonnyM

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #109 am: 08 Juli 2011, 16:39:47 »
...sach ich ja, unser Turbo-Georg wäre ein klasse Ausbilder an der TMS (Techn. Marineschule) am besten in Kiel und Bremerhaven gleichzeitig.  :O/Y

Grüße Ronny


PS Hubschrauber hätte ich gestellt  :-D
...keen Tähn im Muul,
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Offline Turbo-Georg

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #110 am: 08 Juli 2011, 16:45:42 »
Hey Ronny,

hast du nicht doch den Hubschrauber mit einem Rollstuhl verwechselt.
Vermeintlich Schwieriges leicht verständlich machen.

Gruß Georg

Offline RonnyM

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #111 am: 09 Juli 2011, 09:17:10 »
...ach Georg, ich meinte doch 40 Jahre früher... :MLL:

Grüße Ronny
...keen Tähn im Muul,
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Offline Turbo-Georg

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #112 am: 12 Juli 2011, 18:52:56 »
Liebe Dampffreunde, liebe Leser,

den oben angekündigten Foto-Rundgang durch den Antrieb eines Doppelschrauben-Dampfer habe ich als neues Thema ins Forum gestellt.

 http://forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,14960.0.html#new
« Letzte Änderung: 13 Juli 2011, 13:20:26 von Turbo-Georg »
Vermeintlich Schwieriges leicht verständlich machen.

Gruß Georg

Offline RonnyM

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #113 am: 13 Juli 2011, 11:34:36 »
...gottseidank lässt sich meine Auto-Diesel-Maschine leichter starten... :MLL:

Grüße Ronny
...keen Tähn im Muul,
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Albatros

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #114 am: 03 September 2011, 20:52:49 »
Hallo Georg,

Ein Arbeitskollege von mir ist auf dem Dampfer Eilbeck der Reederei Knöhr & Burchard Nfl an Deck gefahren. Er erzählte nun das die Eilbeck noch eine Dampfmaschine hatte ( auf Öl umgestellt ). Laut einem Schiffsregister war es eine Dpl. Verbund. + AbdT. Mit 2200 PSi.

Ich übersetze das mal als Doppelverbunddampfmaschine + einer Abdampfturbine.

Könnte man diese Doppelverbunddampfmaschine auch als eine Zweifach-Expansionsmaschine bezeichnen ? Und die Abdampfturbine wird dann wohl z.B. mit dem hydraulischen Kupplung System Bauer-Wach, in Verbindung mit einem Untersetzungs-Getriebe auf der Welle zugeschaltet worden sein oder ?

 :MG:

Manfred

Offline Turbo-Georg

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #115 am: 04 September 2011, 11:59:17 »
Hallo Manfred,

genau genommen sind es zwei zusammengebaute Verbund- oder Zweifach-Expansionsmaschinen, daher der Name Doppel-Verbundmaschine.
Demnach eine Vierkurbelmaschine mit Abdampfturbine.
Vermeintlich Schwieriges leicht verständlich machen.

Gruß Georg

Offline Turbo-Georg

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #116 am: 05 Oktober 2011, 19:07:06 »
Liebe Dampffreunde, liebe Leser,
ich möchte doch mit etwas Verzögerung die Antwort von unserem Freund Albatros (# 114 vom 3.9.2011) zum Anlass nehmen, etwas näher einzugehen, auf das Thema:

Doppelverbund-Schiffsdampfmaschinen.

Vom Anfang dieses Berichts wissen wir bereits, dass die Doppelverbund-Schiffsdampfmaschine letztendlich das Ergebnis des Konkurrenzdrucks war, unter den die bis dahin übliche Dreifach-Expansionsmaschine durch die immer häufiger als Schiffsantrieb eingesetzte Dieselmaschine geriet. Wir wissen auch, dass es die Erfolge des Heißdampf-Verbundantriebes im Land-Dampfmaschinenbau waren, die bei den Dampf-Konstrukteuren den Wunsch aufkommen ließen, besonders die niedrigen Dampfverbrauchszahlen, die bei den einfachen, gar nicht großen Lokomobilen erreicht wurden, für den Schiffsmaschinenbau nutzbar zu machen, um mit bessere Wirtschaftlichkeit der Konkurrenz durch den Dieselmotor zu begegnen.

Dabei war der Einsatz von Verbund- oder Compoundmaschinen im Schiffbau nicht neu. Sie verdrängten wegen ihres niedrigeren Dampfverbrauchs schon sehr früh, die so genannten Zwillingsmaschinen mit ihren ebenfalls um 900 versetzten zwei Kurbeln.
Ein Kurbelversatz  von 900 erfüllte die Mindestanforderungen bezüglich selbstständigem Anspringen, obwohl bei der Verbundmaschine zur Unterstützung dieses Vorganges im kalten Zustand oder bei besonders ungünstiger Kurbelstellung zusätzliche Hilfsschieber unabdingbar waren.

Wenn anfangs Zwillingsmaschinen kleiner Leistung vorwiegend bei sehr kleinen, leichten Booten zum Einsatz kamen, fanden Verbundmaschinen mit einem Leistungsbereich von 30 bis 500 PSi von der Barkasse bis zum kleinen Frachtdampfer Anwendung. Besonders auf kleineren Passagierdampfern im Flussverkehr war sie anzutreffen, auch bis zu einer Leistung von manchmal 1500 PSi; dann besaß sie in der Regel eine Einspritz-Kondensationsanlage. Dieser Leistungsbereich bildete jedoch eine Ausnahme, denn wie wir aus der Antwort # 30 wissen, sind bei Zweikurbel-Maschinen ein gleichmäßiges Drehmoment und ein Massenausgleich (siehe Antwort # 23) nicht erreichbar. Darüber hinaus würden bei höheren Leistungen wegen der nur zweifachen Expansion des Dampfes die ND-Zylinder unverhältnismäßig groß und schwer. Hier bot die in jeder Hinsicht komfortablere Dreifach-Expansionsmaschine eindeutig Vorteile.

Wie kennen mehrere Gründe warum der so erfolgreiche Verbundantrieb des Land-Dampfmaschinenbaus nicht ohne weiteres als Schiffsantrieb größerer Leistung einsetzbar war.
Die Kombination von zwei Verbundmaschinen zu einer Vierkurbelmaschine erfüllte zwar alle wesentlichen Grundvoraussetzungen, aber es bestanden anfangs die verschiedensten Vorbehalte und Bedenken gegen die Anwendung von Heißdampf.
Ein wesentlicher Faktor für den Erfolg war aber der Einsatz von Hochdruck-Heißdampf. Er bildete in Verbindung mit einem geringeren Füllungsgrad gegenüber herkömmlichen Nassdampfmaschinen, die Voraussetzung für eine Expansion auf Kondensatordruck in nur zwei Zylindern, ohne die Gefahr zu großer Dampfnässe und der Kondensation an den Zylinderwänden.

Aus all den Erwägungen heraus entstand die wohl bekannteste Doppel-Verbundmaschine,
die Lentz-Einheitsschiffsmaschine (LES) mit Ventilsteuerung. Eigentlich war sie eine doppelte, vertikale Lanz-Heißdampf-Lokomobile, wie auch die Doppel-Verbundmaschine mit Schiebersteuerung von Christiansen & Meyer.
Größtenteils auf diese beiden Bauformen aufsetzend, entstanden eine Vielzahl an Ausführungen der bekannten Dampfmaschinen-Hersteller in Europa und Nordamerika.

Bei vier, um jeweils 900 versetzten Kurbeln, war nicht nur ein nahezu absoluter Massenausgleich möglich, sondern die Kurbeln der zusammengehörigen Zylinder jeder Einzelmaschine konnten um 1800 zu einander angeordnet werden (Verbundanordnung nach Woolf), wodurch eine verlustarme, direkte Überströmung des Dampfes vom HD- zum ND-Zylinder möglich wurde. Die, von Mehrfach-Expansionsmaschinen bekannten Receivern als Dampf-Zwischenspeicher entfielen somit. Die Kurbeln der beiden Einzelmaschinen wurden hingegen zueinander um 900 versetzt.
Durch die gleichmäßige Verteilung des Drehmoments wurden Schwingungen und Vibrationen und damit die mechanischen Belastungen der Bauteile stark reduziert und erlaubten höhere Drehzahlen (Schnellläufer).

Eine Vielzahl damals schon länger bekannter und neuer Erfindungen wurde von den verschiedenen Herstellern in das Grundkonzept eingebracht um die Wirtschaftlichkeit weiter zu erhöhen. Einige davon werden wir in der nächsten Folge behandeln.

« Letzte Änderung: 05 Oktober 2011, 22:02:01 von Turbo-Georg »
Vermeintlich Schwieriges leicht verständlich machen.

Gruß Georg

Offline Snuffy

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #117 am: 06 Oktober 2011, 14:43:37 »
Hallo Georg, vielen dank für deine guten und verständlichen Beiträge zu den Schiffsdampfmachinen. Da auch für Leute, die davon keinen ahnung haben, alles sehr sehr genau und verständlich erklärt wird. Für mich wurde sehr viel klarer, was meine Freunde für grosse Probleme und Arbeit an unserer " Dampflok haben " die wir ja auch wieder zum laufen wollen und auch bald soweit sind.  Ich warte immer sehr gespannt auf neue Beiträge von dir !!! Mfg: Willi. :MG:

Offline Turbo-Georg

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #118 am: 06 Oktober 2011, 16:18:05 »
Hallo Willi,
danke für Dein Interesse. Solltest Du irgendwelche Fragen haben, kannst Du mich auch gerne über PN anschreiben.
Vermeintlich Schwieriges leicht verständlich machen.

Gruß Georg

Albatros

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Re: Schiffs-Dampfmaschinen
« Antwort #119 am: 06 Oktober 2011, 16:22:53 »
Solltest Du irgendwelche Fragen haben, kannst Du mich auch gerne über PN anschreiben.

Schöner wäre es aber Willi würde die Fragen hier stellen, dann hätten wir auch etwas davon....... :O/Y

 :MG:

Manfred