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Autor Thema: Das optimale Panzerschiff 1943 vs USS Baltimore  (Gelesen 50791 mal)

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Offline Sven L.

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Re: Das optimale Panzerschiff 1943 vs USS Baltimore
« Antwort #360 am: 04 November 2014, 14:34:32 »
Halvar - mit dem Gewicht - ok.

Sonst hatte in an den Aufbauten nur wenig geändert - hpts. den achternen SA Leitstand zum Bug geschoben (und damit den kleineren Schwenkbereich akzeptiert)

Ich halte halt den Aufwand von 2 Wackeltöpfen für (zu) hoch für die vorhanden 10.5 Türme.

Gruß - Wastl
Was die Flak und Flakleitstände betrifft, habe ich mich an der Hipper/Prinz Eugen orientiert. Und wie schon gesagt ist Gewichtsmäßig alles ausgereizt bzw. der als Ziel gesetzte Konstruktionstiefgang wurde schon überschritten.
Grüße vom Oberschlickrutscher
Sven


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Clausewitz - Vom Kriege

Offline delcyros

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Re: Das optimale Panzerschiff 1943 vs USS Baltimore
« Antwort #361 am: 12 März 2016, 15:58:49 »
Alternativentwurf.

Ausgang:
Fünf Mächte Erklärung, Abgang Deutschlands aus einigen Artikeln des Vertrages von Versailles aber noch kein AGNA1935

Entwurfszeitraum: 1933/34

Panzerschiff "D" und (mit modifizierter Maschienenanlage) "E".

Meiner persönlichen meinung nach, wäre ich vorsichtig beim raufgehen in der Verdrängung, da die Kreuzereigenschaften des Panzerschiffes sehr schnell egalisiert werden. D.h. statt 19000t eher ein volles Schlachtschiff mit maximaler Verdrängung.
Gegenstand des Entwurfes sind aber weitere Panzerschiffe. Die Vergrößerungen des Schiffes halten sich daher in (sehr) engen Grenzen.
Asugang des Entwurfes ist Panzerschiff "C", dass sich im Bau befindet.

Moderate Vergrößerungen der Abmessungen:

T: 7.8m
B: 22.6m
L: 188.4m

Verdrängung leicht: "C" +750t (13,292t, Vgl. Abb. im Anhang)
Verdränung vollausgerüstet: "C" + 1050t

Damit hält sich der Entwurf innerhalb des durch die Reihe Panzerschiff A-B-C vorgegebenen Trendes der Vergrößerung (vgl. Abb. im Anhang).

Der prismatische Koeffizient verändert sich auf 0,580. Die Linienführung dient der Verbesserung der Seeigenschaften (andere Vorschiffs- und Buglinien, leicht fülliger im Heck), die Verbreiterung der Verbesserung der Formstabilität. Als Nebeneffekt kann durch die Verlängerung eine Verbesserung der Wiederstandsbeiwerte erwartet werden.

Es wird nicht angestrebt, eine neue Motorengeneration zu entwickeln, sondern die bestehende Anlage der Panzerschiffe zu verbessern. Die Verbesserungen von Entwurf "D" sind daher nur auf bestimmte Bereiche konzentriert, allen voran der Verbesserung der Durchbildung des Unterwasserschutzes, einer erheblichen Versgrößerung der Reichweite und eine geringfügige Verstärkung des Schutzes gegen Kreuzertreffer.

I.)
Maschienenanlage.
Eingebaut werden sollen 8x M9Z 42/58 mit angehängten, und elektrisch unterstützten Spülgebläsen. Auf eine Umsteuerbarkeit der Motoren wird zugunsten der Einfachheit verzichtet. Dafür: Umsteuerbarkeit durch Schraubenblattverstellung (a lá LEIPZIG).
Auf die M5Z 42/58 Hilfsdiesel wird daher verzichtet. Innerhalb der Maschienenräume werden auf zwei Ebenen acht 500KW Dieselgeneratoren anstelle der 450KW Aggregate von GRAF SPEE verbaut, die im unteren Lastbereich zusätzlich die Spülgebläse der Hauptmotoren unterstützen. Außerhalb der Maschienenanlage finden sich zwei weitere E-Werke mit insgesamt 4 x 500KW Diesel. Gesamtelektrische Leistung: 6000 Kw.
Erwartete Leistung der Hauptmaschienenanlage ohne Unterstützung: 8 x 5350 PS(e) Höchstleistung. Mit elektrischer Unterstützung: 8 x 6375 PS(e) Höchstleistung.

Erwartete Geschwindigkeit: in etwa Niveau ADMIRAL SCHEER. D.h. ohne Berücksichtigung der besseren Linien eine Geschwindigkeit des Vollausgerüsteten Schiffes um 27.0kts (28.2kt Probefahrt), offiziel 26.0kts.

Der Wegfall der Hilfsdiesel erlaubt eine Verkleinerung der Maschieneraumbreite. Dies führt zum vertikalen Einbau des TS und einer T-Schutzbreite von 4,5m. (vgl. Abb.)
Infolgedessen entsteht auch bis zu 20% zusätzliches Bunkervolumen in den Wallgangstanks.

Das Panzerdeck wird um etwa 60cm nach oben gelegt und schließt mit der Oberkante des GP ab. Infolgedessen entsteht Maschieneraumhöhe zum Einbau zusätzlicher Lüfter und Kühler (für "E" und später auf "D" nachrüsten: ATL).

II.
Panzerung

Änderungen der Rumpfpanzerung (vgl. Abb.):

1.) Höhe des Splitterlängsschottes wird reduziert auf 3,45m und nach außen gesetzt um es in eine Flucht mit dem T-Schott zu bringen
2.) T-Schott auf 45mm verdickt, senkrecht gestellt und über das Hauptpanzerdeck hochgezogen (Vernietung mit Splitterlängsschott)
3.) Deck zwischen den Splitterlängsschotts auf 30mm verdickt
4.) Deck außerhalb des Splitterlängsschottes 40mm durchgängig
5.) Oberdeck auf 20mm verdickt
6.) 100mm GP auf 15° geneigt

Schutzfunktionen des Seitenschutzes erhöhen sich durch größeren Winkel des GP, tieferen Ölbunker hinter dem GP und dickerem TS. Im Äquivalent entsprechend einem 145mm starken, vertikalen GP (original GRFA SPEE: etwa 130 bis 135mm Äquivalenz). 

Schutzfunktion des Decks erhöht sich durch generelle Verdickung, sowie Verdickung des T-Schottes (bei Treffer außenbords) und des Oberdecks

Zusätzlich haben die MA Munitionsaufzüge jetzt auch ausreichend Platz hinter den Splitterlängsschotts. Das vom Panzer geschützte Volumen des Rumpfes erhöht sich erheblich.

Gewichtsveränderung: etwa 200t. -von der leichteren Maschienenanlage in etwa ausgeglichen.

Änderung des Barbett- und Turmpanzerung:
Die Barbetten sind durch das höhere Panzerdeck etwa 60cm (12%) kürzer und werden gewichtsneutral um +12% auf eine Dicke von 145mm KC/n.A. gebracht. Dies entspricht harmonisch auch der effektiven Wirksamkeit des Rumpfseitenschutzes.
Die Turmfrontplatten und CT-Seitenpanzerungen werden auf 180mm KC erhöht unter Beibehaltung der übrigen Panzerdicken.

Diese Maßnahmen erfordern etwa 80t realer Mehrgewichte.

III. Bewaffnung:

SA: 2 x 28,3cm L54,5 in DrhC/28mod mit 130rpg Dotierung (ca. 250t Mehrgewichte)
Fla-Leitstände: SL-6 (ca. 20t Mehrgewichte)
MA: wie GRAF SPEE
FLAK: wie GRAF SPEE
Torpedobewaffnung: wie GRAF SPEE
Bordfluganlage: wie GRAF SPEE

IV.
Ausrüstung im wesentlichen wie GRAF SPEE

V. Betriebsstoffe:
zusätzliche Treibmittel in den Wallgangstanks: 400t Diesel
(Gesamtdieselvorrat, einschl. Reserve: 3250t)

VI. Baureserve: 250t

« Letzte Änderung: 12 März 2016, 17:38:44 von delcyros »

Offline Sven L.

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Re: Das optimale Panzerschiff 1943 vs USS Baltimore
« Antwort #362 am: 12 März 2016, 18:50:27 »
Mal ganz dumm nachgefragt. Hast du evtl. Zugriff auf meinen Rechner? :-o

Außer das ich einen Entwrf mit 16.000 t Standard rechne, mit den entsprechend besseren Möglichkeiten als bei GS, liegen wir deiner Beschreibung nach recht dicht beieinander.  :-D
Grüße vom Oberschlickrutscher
Sven


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Offline Matrose71

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Re: Das optimale Panzerschiff 1943 vs USS Baltimore
« Antwort #363 am: 12 März 2016, 19:55:00 »
@ delc,

interessanter Entwurf!
Wir hatten so etwas ähnliches hier entworfen.

http://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,23719.0.html
http://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,23719.msg267041.html#msg267041
http://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,23719.msg267059.html#msg267059

Allerdings nehmen wir hier den modifizierten Hipper Rumpf von PE und bauen die maximal mögliche Leistung in diesem Zeitraum, mit 8x M12Z 42/58 + 4 x M6Z 42/58 ein.

Zitat
Meiner persönlichen meinung nach, wäre ich vorsichtig beim raufgehen in der Verdrängung, da die Kreuzereigenschaften des Panzerschiffes sehr schnell egalisiert werden. D.h. statt 19000t eher ein volles Schlachtschiff mit maximaler Verdrängung.
Gegenstand des Entwurfes sind aber weitere Panzerschiffe. Die Vergrößerungen des Schiffes halten sich daher in (sehr) engen Grenzen.
Ausgang des Entwurfes ist Panzerschiff "C", dass sich im Bau befindet.

Das verstehe ich nicht so ganz, die Verdrängung von PE ist doch durchaus drin, in Kompaktbauweise (Zitadelle) der Panzerschiffe.
Gut das Schiff hätte 15000ts standard und full load 19000ts, wie eben PE auch, insoweit, ist es m.M. nach das maximal mögliche in einer übeschaubaren Grenze.

Viele Grüße

Carsten

Offline Peter K.

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Re: Das optimale Panzerschiff 1943 vs USS Baltimore
« Antwort #364 am: 12 März 2016, 22:33:35 »
... was mir beim schnellen Durchlesen aufgefallen ist:
Die beiden Deckshöhen von jeweils 1,73 m sind absolut inakzeptabel - außer die Besatzungmitglieder haben durchwegs Liliputanergröße.  :wink:
Grüße aus Österreich
Peter K.

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Offline delcyros

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Re: Das optimale Panzerschiff 1943 vs USS Baltimore
« Antwort #365 am: 12 März 2016, 23:16:29 »
Die Idee des Entwurfes ist die Vereinfachung der Anlage mit einem Auge darauf, die Maschienenraumbreite zugunsten einer größeren T-Schutzbreite zu verringern.
Effektiver T-Schutz ist bei der Verdrängung doch machbar und sollte dann angestrebt werden (kommt ja auch dem Seitenschutz zugute).

Eine spätere Nachrüstung mit ATL (siehe "E") ist aufgrund der höheren Maschieneraumhöhe einfacher zu realisieren (bei 5.4 kg/cm^2 wären etwa 64000 PS(e) und 29kt Höchstleistung vollausgerüstet zu erwarten). Die Erhöhung des Panzerdecks kommt aber auch dem Schutz zugute, da es dass geschützte Volumen vergrößert, darüberhinaus reduziert es das Gewicht für die schwer gepanzerten Barbetten (in diesem Fall kompensiert durch eine entsprechende Verdickung auf 145mm). Der Seitenpanzer muß nicht erhöht werden, er ragte bei "C" eh bereits über das Panzerdeck hinaus.

Der Entwurf wird aller Voraussicht nach knapp unter 14K standart und um 17000ts vollausgerüstet bleiben, also etwas leichter als HIPPER und kreuzerhaftig werden.
Die Rumpflinien der HIPPER sind m.E.n. sinnvoll, kosten aber etwas Gewicht.

Die genaue Aufschlüsselung der Gewichte (metr t):

Besatzung: ~1000

Rumpf: 4173t (einschließlich Rumpfverbreiterung und längerer Bug)
Panzerung ohne Drehpanzer: 3025t
Hauptmaschienen: 1537t (bedingt durch Wegfall der vier M5Z42/48)
Hilfsmaschienen: 890t

Artilleriebewaffnung mit Drehpanzer: 2740t
Torpedoausrüstung: 81t
Flugzeugausrüstung: 26t
Sperrwaffen: 3t
Baureserve: 200t
Ausrüstung ohne Wasser: 617t

SCHIFF OHNE ZULADUNG: 13292t

Trink- und Speisewasser: 173t
Kesselwasser: 76t
Ausrüstungen: 312t
Heizöl: 168t
Treiböl: 3089t
Schmieröl: 137t
Brennstoffreserve: 164t

SCHIFF VOLLAUSGERÜSTET: 17411t 
STANDART: 13990t

Reichweite: ~19400nm bei 15kt bzw. 7730nm bei 27kt
 
Höchstleistung: ca. 51000 PS(e)
Geschwindigkeitserwartung Probefahrt: ~28.0kts
Geschwindigkeitserwartung Einsatz: ~27.0kts
Dauerhöchstleistung vollausgerüstet: 25.0 bis 26.0kts

später bei Verwendung der Baureserve für ATL:
Reichweite: ~19800nm bei 15kt bzw. 8500nm bei 27kt
Höchstleistung: ca. 64000 PS(e)
Geschwindigkeitserwartung Probefahrt: ~30.0kts
Geschwindigkeitserwartung Einsatz: ~29.0kts
Dauerhöchstleistung vollausgerüstet: 27.0 bis 28.0kts

Zitat
Die beiden Deckshöhen von jeweils 1,73 m sind absolut inakzeptabel - außer die Besatzungmitglieder haben durchwegs Liliputanergröße.

Peter, das Splitterlängsschott erstreckt sich zwar nur über eine Höhe von 3,45m statt 4,75 beim Original, es reicht jedoch auch nicht bis zum Panzerdeck hinab (vgl. Abb.) und endet ca. 0,7m über dem Panzerdeck. In diesen Bereichen ist das 45mm starke T-Schott über das Panzerdeck hinaus auf eine Höhe etwa 1,1m über dem Panzerdeck hochgezogen und über eine Tiefe von 40 cm mit dem anliegenden 40mm Splitterlängsschott vernietet, so dass keine Lücke im Längsschutz besteht. Die Deckshöhe beträgt aufgrund des Höhersetzens des Panzerdecks um 60cm brutto daher 2,05m.

« Letzte Änderung: 12 März 2016, 23:47:43 von delcyros »

Offline Peter K.

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Re: Das optimale Panzerschiff 1943 vs USS Baltimore
« Antwort #366 am: 12 März 2016, 23:21:18 »
Zitat
Die Deckshöhe beträgt aufgrund des Höhersetzens des Panzerdecks um 60cm brutto daher 2,05m.
... knapp für ein Schiff dieser Größe, aber ausreichend!  top
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Peter K.

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Offline Sven L.

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Re: Das optimale Panzerschiff 1943 vs USS Baltimore
« Antwort #367 am: 13 März 2016, 00:12:12 »
Also wenn ich Hadeler noch richtig im Kopf habe, sollten die Deckshöhen bei größeren Kampfschiffen zwischen 2,20 und 2,40 m betragen.

Es darf nicht vergessen werden, dass die Deckshöhen von OK bis OK gemessen sind und von dieser noch die Decksbalken und das Deck selber abgezogen werden müssen, wobei das Deck den eher geringeren Abzugsbetrag bildet. Je nach statischer Spannweite sollte ein solcher Decksbalken ca. 15 bis 20 cm haben.
Grüße vom Oberschlickrutscher
Sven


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Offline Sarkas

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Re: Das optimale Panzerschiff 1943 vs USS Baltimore
« Antwort #368 am: 14 März 2016, 11:23:32 »
Eine Detailfrage: Ist der Anschluss des Torpedowulstes an den Gürtelpanzer nicht eine Schwachstelle? Wäre es nicht besser, die Außenhaut senkrecht nach oben zu ziehen (analog z. B. der amerikanischen Praxis)?

Ansonsten ist der Thread neu für mich, und ich muss mich erst noch in ihn einlesen, aber das Thema ist interessant!    top

Offline Matrose71

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Re: Das optimale Panzerschiff 1943 vs USS Baltimore
« Antwort #369 am: 14 März 2016, 12:44:44 »
Salve,

warum sollte ein geneigter Gürtel, der bei gleicher Stärke, mehr Widerstand für einfliegende Granaten erzeugt, ein Nachteil sein?
Hier kann man Gewicht sparen und trotzdem eine gute IZ aufbauen.

Auch meine ich, dass die jetzige Diskussion besser in diesem Thread aufgehoben ist,
http://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,23719.0.html

da meine Intention damals war, die technischen Möglichkeiten zwischen Deutschland und den USA zu vergleichen, als Baltimore auf Stapel gelegt wurde, also um 1942.
Viele Grüße

Carsten

Offline delcyros

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Re: Das optimale Panzerschiff 1943 vs USS Baltimore
« Antwort #370 am: 14 März 2016, 13:14:24 »
Überlegungen, die Außenhaut des T-Wulstes bis zum Oberdeck hochzuziehen gab es tatsächlich. Auf diese Möglichkeit wird an diese Stelle aber bewußt verzichtet. Ein solches Hochziehen ergibt m.E.n. nur dann Sinn, wenn der GP aus oberflächengehärtetem KC/n.A. besteht und die Wulsthaut so stark ist, dass sie Granaten sicher entkappt (etwa 40mm für dt. 20,3cm). Die dabei anfallenden Gewichte erscheinen mir zu hoch (40mm Wulst + min. 120mm KC/n.A.). Zusätzlich zu bedenken ist, dass Wh integral mit den Schiffskörper verbunden wird und Lastmomente aufnehmen kann, während KC ein reines Anhängsel ist und als Last am Schiffskörper aufgehangen / festgeschraubt werden muß.
Auch zugunsten einer besseren Austauschbarkeit defekt gewordener Platten will ich auf den außenliegenden GP nicht verzichten.

Für den Entwurf sind erhebliche Schiffbaumehrgewichtsreserven veranschlagt (Verlängerung, leichte Verbreiterung, flush decker achtern -wobei diese evtl. aufgrund der Forderung nach ähnlicher Sihlouette entfallen muß). Nach einer Überprüfung ließe sich nur etwa 25cm zusätzliche Deckshöhe -und damit Freibordhöhe- gewinnen, ohne auch die Barbetten höher ziehen zu müssen. Der Raum zwischen Oberkante Panzerdeck und Unterkante Oberdeck entspricht bei einer neu gewählten Freiborderhöhung von nur 0,2m dann 4,35m, abzüglich einer Deckshöhe von 8mm für das Batteriedeck entspricht dass einer lichten Höhe von 2,14m für jede der beiden Rumpfdecks oberhalb des Panzerdecks. Die 20cm längeren Splitterlängsschotten kosten nur wenige t mehr.

Geplant sind drei Panzerschiffe, dieses verbesserten Typs: D, E und F (anstelle SCHARNHORST und GNEISENAU). Bereits "E" soll über eine zuschaltbare Abgasturbinenunterstützung bei Höchstleistung verfügen, womit die Lesitung von 51000 PS(e) auf etwa 64000 PS(e) ansteigt. Diese Anlage ist bei "F" benfalls vorzusehen und bei "D" während der Motorüberholung nachzurüsten.
Eine solche Anlagennachrüstung ist bei den Panzerschiffen A bis C nur unter großen Problemen realisierbar. Aber deren größere Breite der Maschienenräume gestattet statt dessen bei einem Umbau ~1940 alternativ den Einbau von V-Motoren.


Die sechs Panzerschiffe sind im Vertrag von Versailles gesichert. Im modernisierten Zustand (ATL bei "D" bis "F" bzw. V-Motoren bei "A" bis "C") wären die sechs Einheiten taktisch homogen, d.h. 29kts Einsatz, Reichweite >17000nm bei 15kt.
Zwei zusätzliche Panzerschiffe können als Reserve gebaut werden, wobei bei  Inbetriebnahme die Panzerschiffe "DEUTSCHLAND" und "SCHEER" ausgemustert und als Reserve für die Dienstschiffe "GRAF SPEE", "D", "E", "F", "G" und "H" vorgehalten werden sollen. In der Praxis werden sowohl Frankreich als auch England bemüht sein, den möglichen Bau dieser beiden zusätzlichen Panzerschiffe zu unterbrechen und dem DR eine Vertrag anzubieten, der den Bau von Panzerschiffen zugunsten "gängiger Typen", d.h. 35000t Schlachtschiffe, 10000t Kreuzer und U-Boote aussetzt. Infolgedessen können die beiden Panzerschiffe wahrscheinlich als vollwertige Schlachtschiffe ~35000t "G" und "H" in Auftrag gegeben werden, womit die Panzerschiffe tatsächlich bei "DEUTSCHLAND", "SCHEER", "GRAF SPEE", "D", "E" und "F" bleiben. 

Der Baubeginn von "D" kann aufgrund der Ähnlichkeit mit "C" bereits Ende 1933 erfolgen. Stapellauf Anfang 1935, In Dienst: Mitte 1936
"E" Baubeginn Ende 1934, Stapellauf Anfang 1936, In Dienst Mitte 1937
"F" Baubeginn Mitte 1935, Stapellauf Anfang 1937, In Dienst Anfang 1938.

1939: geplant Umbau "DEUTSCHLAND" (9-12 Monate), Nachrüstung "D" mit ATL (6-9 Monate)
1940: geplant Umbau "SCHEER" und "GRAF SPEE" (je 9-12 Monate).

edit:
Matrose, hast Recht. Vielleicht kann einer der Mods den Teil der Diskussion verlegen?

edit2:
Es gibt noch mehr Einsparpotenzial beim Gewicht. Die Splitterlängsschotte greifen bei den Barbetten nahe deren max. Umfang, infolgedessen verringert sich die mit 70mm zu panzernde Decksfläche außerhalb der TS & Splitterlängsschotten. Gleichzeitig darf m.E. die Barbette hinter den Splitterlängsschotten auf 125mm ausgedünnt werden, ohne ballistischen Schutz einzubüßen (tatsächlich durch den sicheren Entkappungseffekt des 40mm Längsschottes gegen 8" wäre auch nur 100mm statthaft, aber die Kenntnis dieses Effektes wird nicht antizipiert).
So eingespartes Gewicht gehört am besten in die weitere Verstärkung des Panzerdecks. Viel ist leider nicht machbar. Neben einer Verstärkung des Panzerdecks zwischen den Längsschotten über den Munitionskammern von 30mm auf 40mm reichen die Gewichte für etwa +5mm entweder innerhalb oder außerhalb der Splitterlängsschotts im Bereich Mittschiffs über den Maschienenräumen, wobei ich die Verstärkung außenbords des TS und Splitterschottes von 40mm auf 45mm für wahrscheinlich nötiger halte.
« Letzte Änderung: 14 März 2016, 18:50:49 von delcyros »

Offline Matrose71

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Re: Das optimale Panzerschiff 1943 vs USS Baltimore
« Antwort #371 am: 14 März 2016, 18:44:07 »
@ delc,

mehrere Anmerkunegn.

1. Hier wurde mit dem Kollegen Faun schon öfter über die Verwendung von Abgasturboladern bei doppelwirkenden Zweitaktern diskutiert. Das ganze scheint wesentlich schwieriger zu sein, als die nötige Raumhöhe und einen Werftaufenthalt. Die originalen M9Z 42/58 waren termisch an ihrer Belastungsgrenze auf den 3 Panzerschiffen, da die Hilfsmotoren gedrosselt waren, um mehr Leistung für die Hauptmotoren zu generieren, wäre es ein leichtes gewesen diese Drosselung aufzuheben, um somit mehr Verbrennungsluft zur Verfügung zu stellen (gleiche Wirkungsweise wie ATL bei nicht selbstansaugenden Motoren). Insoweit glaube ich nicht, dass das technisch so einfach realisierbar war.

2. Mir leuchtet noch nicht der Verzicht auf die Hilfsmotoren ein, bei denen du ~ 200t sparst, aber gelichzeitig das MII Gewicht ~150-160t erhöhst, was Netto eine Gewichtsersparnis um~40-50t bringt, also relativ wenig.

3. Für mich wäre schon das Effektivste, die damals technisch  mögliche, stärkste Anlage ( 8 x M12Z 42/58 + 2 x M6Z 42/58 ~ 2150t) in einen Kreuzerrumpf zu bauen, mit der Bauphilosophie der Panzerschiffe (kompakte Bauweise/Zitadelle mit 2 Türmen)

4. Warum sollen diese Schiffe als Ersatz für SH/GN gebaut werden, hier erscheint mir ein Ersatz für die Hipper Klasse wesentlich besser, insoweit kann man den Barbettendurchmesser für einen 20,3cm Vierling entsprechen zu einem 28cm SK34 Drilling gestalten und die Türme tauschen, wenn man möchte.
Viele Grüße

Carsten

Offline delcyros

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Re: Das optimale Panzerschiff 1943 vs USS Baltimore
« Antwort #372 am: 15 März 2016, 00:10:04 »
Zitat
4. Warum sollen diese Schiffe als Ersatz für SH/GN gebaut werden, hier erscheint mir ein Ersatz für die Hipper Klasse wesentlich besser(...).

1933/4 gibt es noch keine vertraglichen Vorraussetzungen (AGNA) für den Bau schwerer Kreuzer. Erlaubt sind Panzerschiffe als Ersatz für die sechs Linienschiffe der Weimarer Republik. Nicht erlaubt sind schwere Kreuzer. Dieses Format wäre auch nicht gebaut worden, hätte England nicht das DR mit dem AGNA35 an die Begrenzungen von Washington / London mitgebunden. An dieser Stelle wurde davon ausgegangen, dass die Weimarer Republik ihr Kontingent voll ausschöpft, es aber noch nicht zum AGNA 35 gekommen ist. Bis zum Abschluß desselben ist "F" bereits in Bau gegeben.

Zitat
3. Für mich wäre schon das Effektivste, die damals technisch  mögliche, stärkste Anlage ( 8 x M12Z 42/58 + 2 x M6Z 42/58 ~ 2150t) in einen Kreuzerrumpf zu bauen, mit der Bauphilosophie der Panzerschiffe (kompakte Bauweise/Zitadelle mit 2 Türmen)

Möglich aber unwahrscheinlich. Realistischer sind 8 x M12Z42/58 + 4 x M6Z/42/58 und >2700t einschl. MII. GRAF SPEE lag bereits bei über 2300t. deswegen sind 2150t eher unglaubhaft. Dazu kommt der exorbitante Maschienraumflächenbedarf.

Zitat
2. Mir leuchtet noch nicht der Verzicht auf die Hilfsmotoren ein, bei denen du ~ 200t sparst, aber gelichzeitig das MII Gewicht ~150-160t erhöhst, was Netto eine Gewichtsersparnis um~40-50t bringt, also relativ wenig.

Hinsichtlich des Gewichtes wird es nur eine geringe Einsparung geben, das ist richtig. Vor Einführung ATL wird das Leistungsgewicht schlechter sein als AGS, danach besser. Die Optimierung liegt auf anderem Gebiet. Zum Einen wird die Gesamtanlage durch den Wegfall von vier sehr großen Hilfsdiesel technisch erheblich vereinfacht, und damit Störunanfälliger, auch gegen Ausfall eines Hilfsdiesel durch einen unglücklichen Treffer. Zum anderen erhalten wir eine höhere Leistungkonzentration in der Bezuggröße Maschienenraumfläche. Nur durch die Reduzierung der Maschieneraumbreite auf 12m ist es möglich, dem Schiff ein effektives Torpedoschutzsystem zu geben. Das von DEUTSCHLAND hat einem leichten LT einwandfrei nicht standgehalten, das von BISMARCK jedoch rißfrei. Mit bis 5,0m Schutzbreite und 45mm vertikalem T-Schott sind wir bei einer Resistenz von ca. 250kg S1, d.h. ca. 800lbs TNT anliegend.
1932-34 wurden zahlreiche Versuche mit Sprengziel II durchgeführt, welche die Richtigkeit dieser Anordnung bestätigten. Es ist naheliegend, davon auszugehen, dass diese Ergebnisse bei der Durchbildung des Unterwasserschutzes Berücksichtigung finden werden.
Dieselmaschienen sind raumkritische Anlagen, eine Optimierung des Raumbedarfes schien mir daher angebracht.

Zitat
1. Hier wurde mit dem Kollegen Faun schon öfter über die Verwendung von Abgasturboladern bei doppelwirkenden Zweitaktern diskutiert. Das ganze scheint wesentlich schwieriger zu sein, als die nötige Raumhöhe und einen Werftaufenthalt. Die originalen M9Z 42/58 waren termisch an ihrer Belastungsgrenze auf den 3 Panzerschiffen, da die Hilfsmotoren gedrosselt waren, um mehr Leistung für die Hauptmotoren zu generieren, wäre es ein leichtes gewesen diese Drosselung aufzuheben, um somit mehr Verbrennungsluft zur Verfügung zu stellen (gleiche Wirkungsweise wie ATL bei nicht selbstansaugenden Motoren). Insoweit glaube ich nicht, dass das technisch so einfach realisierbar war.

Der M5Z42/58 leistete kaum genug bei voller Last um die verschiedenen Pumpen, beide Hauptdiesel und sich selbst  mit Spülluft zu versorgen, sowie eine 100%ige Redundanz für zwei weitere Hauptdiesel wenigstens bei Dauerlast aufzuweisen, für andere Aufgaben war da keine Leistung mehr übrig. Die Forderung nach 100% Redundanz bei Ausfall eines Hilfsdiesel zwingt zum M5Z42/48, sicherer wäre eigentlich der M6Z42/58 (mit ihm gäbe es auch genug Leistung um den mittleren Betriebsdruck trotz Forderung nach Redundanz wenigstens ein wenig anzuheben). Schon allein deswegen sollte man die Spülluftgebläse am Hauptmotor anhängen, auch wenn das zunächst einen Leistungsverlust bedeutet.

Der Dieselmotor verfügt über einen konstanten, höchsten Druck bei dem das Luftbrennstoffgemisch durch Kompression zündet und auch einen nahezu konstanten, niedrigen Spülluftdruck. Durch eine Nachladung oberhalb der Spülluftschlitze -wie sie für Zweitaktdieselmotoren bereits 1912 erstmals erprobt wurde, lässt sich der mittlere Betriebsdruck nur etwas erhöhen - womit eine Leistungssteigerung einhergeht. Die mir zur Verfügung stehenden Angaben zwischen 1927 und 1940 geben relativ konstant Leistungsgewinne von 10% bis 30% durch Nachladung von Zweitaktdieseln an. Die notwendigen Drücke sind mit den technischen Grundlagen damals durchaus schon beherschbar, der Kolben komprimiert sie anschließend wieder auf konstantem Höchstdruck. Die Druckbelastung in der Spitze ist gleich, die thermische Belastung kann durch den Luftüberschuss der Nachladung sogar geringfügig gesenkt werden. Bei Tests mit ATL nachladenden Zweitaktdiesel 1927 waren Erhöhungen des mittleren Betriebsdruckes bis 6.0 at erreicht worden, ohne dass es sich um ein für den ATL eigens entwickelten Motor handelte und ohne Zwischenkühlung oder Stoßaufladung.
Der mittlere Betriebsdruck des M9Z42/58 lag bei max. 5.1 at ohne Aufladung.
Bei einer sehr moderaten Erhöhung des mittleren Betriebsdruckes durch Aufladung auf nur 5.5 at lassen sich bereits 7,920 PS(e) pro Motor erzielen, ein Leistungsgewinn von 11,5%.
Diese Aufladung ist mit den damaligen Mitteln selbst ohne Zwischenkühlung der Luft machbar. Der doppelwirkende Zweitakt VZ32/44  wurde mit ATL und mehrstufiger Nachladung sogar um 25% gesteigert.

Grundsätzlich ist es richtig, dass der doppelwirkende Zweitaktdiesel schwieriger aufzuladen ist als ein einfachwirkender Viertakter, bei welchem wesentlich größere Leistungsgewinne schon damals realisierbar waren (50% bis 100% eher Standart als Ausnahme!) dass heißt aber im Umkehrschluß nicht, dass man es mit den damals vorhandenen Kenntnissen nicht konnte. Höhere Leistungsgewinne, wie sie Viertakter zeigten, waren aber mit den Wirkungsgraden von ATL und Materialien nicht bei diesem Verfahren realisierbar.
Laudahn verfasste noch 1931 einen Artikel "Leistungssteigerung bei Dieselmaschinen durch „Aufladen“ der Zylinder", in: Jb. d. Brennkrafttechn. Ges. 12, 1931, S. 8-30, in welchem der Weg durch Aufladung vorgezeichnet wird, der Viertakter entwickelt sich leistungsmäßig 1928 bis 1938 einfach wesentlich schneller als der Zweitakter, aber das wollte MAN nicht wahrhaben.
Bei MAN beurteilte man die Wirksamkeit des ATL zunächst (1930) skeptisch, allerdings  bewegt sich 1934 schließlich auch MAN mit aller Energie in diese Richtung. Aber erst nachdem Büchi, BBC und Sulzer gezeigt hatten, dass es auch am Zweitakter geht.

Der zuschaltbare ATL im mittelhohen und hohen Lastbereich ist pures Gold für einen Diesel. Er kann die Energie für die Zufuhr von Spülluft ab mittleren Drehzahlen nahezu vollständig selbst tragen, der Betrieb eines Hilfdiesel bzw. die Wegnahme von Motorleistung fürs angehängte Gebläse entfallen. Bei sehr hohen Drehzahlen und höherem Wirkungsgrad erzeugt die ATL darüberhinaus soviel zusätzliche Energie, dass sich der Ladedruck etwas erhöhen lässt, womit eine höhere Endleistung erzeugt wird. Da der ATL nur mit dem vom Motor anfallendem Abgas betrieben wird, spart er im Betrieb den Verbrauch der Hilfsdiesel ein und führt somit zu einem höheren Gesamtwirkungsgrad der Anlage und einem geringeren spezifischen Verbrauch. Lediglich im Teillastbereich und im Bereich geringer Drehzahlen muß unterstützt werden, entweder durch den Motor selbst mit angehängtem Spülluftgebläse oder elektrisch.

Prinzipiell wäre eine solche Anlage natürlich auch beim M12Z42/58 mit den enstrpechenden Vorteilen denkbar.



« Letzte Änderung: 15 März 2016, 00:20:51 von delcyros »

Offline Matrose71

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Re: Das optimale Panzerschiff 1943 vs USS Baltimore
« Antwort #373 am: 15 März 2016, 03:22:49 »
@ delc

Zuerst zu den verschiedenen MI Anlagen.

Zitat
3. Für mich wäre schon das Effektivste, die damals technisch  mögliche, stärkste Anlage ( 8 x M12Z 42/58 + 2 x M6Z 42/58 ~ 2150t) in einen Kreuzerrumpf zu bauen, mit der Bauphilosophie der Panzerschiffe (kompakte Bauweise/Zitadelle mit 2 Türmen)

Die 2 x für die Hilfsmotoren waren ein Schreibfehler, 4 wären richtig gewesen!

Zitat
Möglich aber unwahrscheinlich. Realistischer sind 8 x M12Z42/58 + 4 x M6Z/42/58 und >2700t einschl. MII. GRAF SPEE lag bereits bei über 2300t. deswegen sind 2150t eher unglaubhaft. Dazu kommt der exorbitante Maschienraumflächenbedarf.

Die 2150t beziehen sich auf die MI und nicht auf MI und MII. Darüber hinaus verstehe ich nicht, den Einwand, des "exorbitanten Maschienraumflächenbedarf"!
Ein Maschinenraum mit der M12Z 42/58 Anlage liegt bei 72m Länge im Gegensatz zu 61,5m der Graf Spee, an Breite gibt es keinen Mehrbedarf. Allerdings hatten die Panzerschiffe einen erheblichen Teil ihrer MII (Diesel Aggregate) nicht in diesem 61,5m langen Maschinenraum aufgestellt. Hier kann der längere Maschinenraum genutz werden, um mehr MII Diesel oder sogar alle unterzubringen. Ich sehe keinen exorbitanten Maschienraumflächenbedarf, gerade wenn man das auch mit der Hipper Klasse vergleicht.

Deine Ausführungen zu 4 Taktern und einfachen 2 Taktern und Abgasturboladern ist mir durchaus bekannt und auch richtig, allerding hat der doppelwirkende Zweitakter da einen entscheidenden Nachteil, durch den zweiten Brennraum. Hier ist die Kolbenstange (plus Kreuzkopfmuttern) und die Stopfbuchse erheblich höheren termischen Belastungen ausgesetzt, was bei allen drei Panzerschiffen und Bremse ein ständiges Problem war. Die Wärmeabführung an den Kolbenstangen und der Stopfbuchse wurde bei den Panzerschiffen, nach meinem Wissen, nie zu 100% gelöst. Insoweit bin ich nach wie vor höchst skeptisch, das du auf die bereits existierenden Motorenanlagen der 3 Panzerschiffe eine ATL montieren kannst, die automatisch zu höheren termischen Belastungen führt.

http://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,6125.msg160663.html#msg160663
http://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,6100.msg76515.html#msg76515
http://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,6117.msg76655.html#msg76655
http://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,6124.0.html
« Letzte Änderung: 15 März 2016, 03:35:00 von Matrose71 »
Viele Grüße

Carsten

Offline delcyros

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Re: Das optimale Panzerschiff 1943 vs USS Baltimore
« Antwort #374 am: 15 März 2016, 12:38:36 »
Matrose,

der "exorbitante" Maschienenraumflächenbedarf bezieht sich auf die Anlage mit Hilfsdieseln. Eine sinnvolle T-Schutzbreite mit Hilfsdieseln ist praktisch erst ab 24m Schiffsbreite zu erreichen. Mit einigen Tricks (geneigte T-schotten) schaffte Deutschland jeweils 3m T-Schutzbreite bei 20,6m Schiffsbreite mit der historischen M9Z + Hilfsdiesel Anlage -das reicht nicht für einen wirksamen Schutz gegen Unterwassertreffer. Damit wird die ganze T-Schottsanlage von über 600t Gewicht zum nutzlosen Ballast.

Nur wenn die Anlage in der Breite auch um etwa 2m verkleinert wird geht sich eine halbwegs vernünftige T-Schutzbreite bei Schiffsbreiten um 22,0m aus. Das ist mit Hilfsdieseln praktisch nicht machbar, es sei denn eine Breite um 24,0m und eine Verdrängung von weit über 20,000t wird in Kauf genommen. - bei dieser Verdrängung wird ein guter Teil des Leistungsgewinnes des M12Z wieder aufgefressen und die kreuzerhaftigkeit des Entwurfes beschnitten.

Infolgedessen ist m.E. der richtige Weg im Wegfall der technisch ab Mitte der 30´er Jahre überflüssigen* Hilfsdiesel und der Beschränkung der Schiffsgröße zu suchen. Genau diese Forderung wurde später auch von der Marine erhoben, nachdem sich der mit angehängten Spühlluftgebläse versehene M6Z so gut bewährte.
So wird zusätzlich der Gesamtwirkungsgrad verbessert, der Brennstoffverbrauch reduziert, die Übersichtlichkeit verbessert und die Betriebssicherheit erhöht.

*überflüssig weil entweder mechanisch (gekoppelt) oder elektrisch (angetrieben) im niedrigtourigen Bereich unterstützt werden kann, und im hochtourigen der ATL das Spülluftgebläse so unterstützt, dass selbst ohne Aufladung 100% der Konstruktionsleistung zur Verfügung steht (statt etwa 85% bei angehängten Spülluftgebläsen). Tatsächlich sind 10% bis 15% Leistungsgewinn mit einfachen Nachladern machbar, die der M9Z42/58 besaß(!), die Leistungsaufnahme des Spülluftgebläse aber nur für für schrittweise Erhöhungen des mittleren Arbeitsdruckes 48000 PS(e) - 51000 PS(e) -54000 PS(e) ausreichte. Ein Turbogebläse ist für diese Aufgabe technisch geeigneter und verwandelt zudem die schädlichen hohen Temperaturen und Drücke in den Auspuffanlagen, für die teilweise sogar eine ZWANGSKÜHLUNG eingebaut wurde, in Nutzenergie. Würde diese Zwangskühlung nicht am Abgasrohr sondern an der komprimierten Ladeluft angebracht, wäre eine wesentliche Erhöhung der Leistung und des Wirkungsgrades sogar bei gleichen Drücken möglich.

Nocheinmal: Der ATL führt NICHT IM MOTOR zu höheren, thermischen Belastungen -zumindest wenn die Betriebsgrenzen eingehalten werden. Der ATL, der die thermische Arbeit der Auspuffgase aufnimmt, befindet sich nahe der Auspuffanlage i.d.R. oberhalb des Motors und treibt über ein Spülluftgebläse vorverdichte Spülluft und Ladeluft (idealerweise gekühlte Ladeluft) dem Zylinder zu. Durch den beim Laden verursachten, zusätzlichen Luftüberschuß im Zylinder erfolgt eine stärkere Kühlung der Kolben und Zylinderflächen, die ausgenutzt werden kann, um die thermische Belastung im Zylinder zu SENKEN (der doppelwirkende und ATL unterstützte V32/44 nutzte diese Eigenschaft). Der Motor wird einem höherem, mittleren Betriebsdruck ausgesetzt, bei den bescheidenen Leistungszielen von 5,5at statt 5,1at hält sich das aber in (sehr) engen Grenzen.
Bei heutigen Leistungszielen der Turboaufladung, und den damit verbunden Drücken über 12at sieht das anders aus und wesentliche Materialermüdungen müssen beobachtet werden. Bis 6at gilt aber Mitte der 30´er als sichere "Hochaufladung", erst mittlere Betriebsdrücke über 6at bis 10at als "Sonderaufladung", die eine sorgsame Motordurchbildung verlangten (BBC).

Zur M12Z Anlage möchte ich mich nur bedingt äußern. Das Hauptproblem liegt in der unzureichenden Redundanz der Versorgung mit Spülluft durch den M6Z Hilfdiesel. Damit ließe sich die für Hilfsaggregate aufgestellte Forderung von 100% Redundanz nicht mehr erreichen und eine solche Anlage würde wahrscheinlich wegen der höheren Ausfallgefahr abgelehnt werden.
Zwei M12Z benötigen eine Reinleistung von** 2595 PS am Gebläse bei 5.1at und immernoch 2338PS bei 4.05at. Eine solche Leistung wird aber nie zu 100% vom Hilfmotor übertragen. Es kommt aufgrund der Gebläse und mechanischen Teile zu Verlusten, den ich aber nicht beziffern kann. Um die Forderung nach 100% Redundanz in Dauerleistung zu ermöglichen, müßte der M6Z wenigsten noch 4678 PS(e) Nutzleistung nach Abzug der für den Betrieb des eigenen Spülgebläses und der Hilfspumpen nötigen Leistung aufbringen.
Der M12Z42/58 mit angehängten Spülluftgebläse -ohne Hilfsdiesel leistet 82,4%, d.h. 7800 PS(e), gegenüber 9467 PS(e) mit Hilfsdiesel. Infolgedessen kann vom M6Z42/58 nur etwa 3900 PS(e) erwartet werden, eine Redundanz ist damit ausgeschlossen.

Für eine redundante Anlage wäre daher mindestens ein M7Z, besser ein M8Z42/58 notwendig, deren Nutzleistung mit angehängtem Spülluftgebläse und Pumpen im gesuchten Bereich liegt. Die Komplexität einer solchen, ~76000 PS(e) leistenden Anlage, die aus zwölf großen Dieselmotoren mit insgesamt 128 Zylindern besteht schient mir ungerechtfertigt im Vergleich zur vorgeschlagenen Anlage von [unaufgeladen] 51000 PS(e) bzw. [aufgeladen] 64000 PS(e) von nur 72 Zylindern.
Es ist zudem hochgradig fragwürdig, ob eine ~76000 PS(e) Konstruktion mit ähnlicher T-Schutzbreite (=24m Schiffsbreite, >20K Konstruktionsverdrängung) überhaupt auf dieselbe Geschwindigkeit kommen kann wie eine 64000 PS(e) leistende Anlage ohne Hilfsdiesel bei dem nun möglichen, kleinerem Rumpf (=22m Schiffsbreite, 16K Konstruktionsverdrängung). Eventuell -aber das müßte gesondert untersucht werden, stellt sich daher die Frage, ob der Gewinn der Geschwindigkeit entscheidend besser*** ist als bei der unaufgeladenen, unterstützten Anlage [51000 PS(e)].

**basierend auf Peter´s Datenblatt zur Gebläseleistung Maschienensatz.

*** "entscheidend" kann mehrere Faktoren besitzen: Raum, Betriebssicherheit, resultierende Reichweite, resultierende Geschwindigkeit