Das optimale Unterwasserschutz System für Kreuzer und Panzerschiffe

[Erlbon]

Nur tangentiellt zur Thema Unterwasserschutz verwandt, aber dennoch interessant für Blücher-Fachmänner :

Ich habe heute endeckt das der Norwegisches Riksarkiv haben die Dokumente, die nach dem Untergang Blücher aufgeflossen sind, eingescannt und digital verfügbar gestellt -

https://media.digitalarkivet.no/view/33990/10

War dass euch schon bekannt?

[Peter K.]

Danke für den tollen Link! 
... ich kannte ihn bisher noch nicht.

Man findet dort übrigens noch jede Menge anderer Schätze, z.B.
Blücher-Fotos
Erfahrungsbericht der Gruppe XXI
Kriegsgliederungen mit Transportbewegungen

[Thoddy]

schwere Kreuzer benötigen, um Ihren Geschwindigkeitsvorteil vor schnellen Schlachtschiffen zu gewährleisten leistungsseitig ebenfalls Schlachtschiffantriebe. Damit stehen die Größe und Gewichte der Maschinenanlagen weitgehend fest.
durch Verzicht auf Redundanz und etwas komprimierten Einbau kann man sicherlich etwas Platz und einiges an Gewicht zu Lasten der allgemeinen Betriebssicherheit sparen.
Um die projektierten Geschwindigkeiten zu erreichen, steht dem Schiff jedoch nur eine bestimmte Maximalbreite zur Verfügung.

300 kg TNT einer übliche Torpedosprengladung produzieren etwa Verbrennungsprodukte mit einem Normalgasvolumen von ca 290 m³ (nur sehr heiß), das ist also ein Feuerball mit einem Radius von etwa 5 m.

Innerhalb dieses Radius werden leichte Strukturen instant vollständig zerstört und nach außen beschleunigt.

pi mal daumen
30 cm Platten können einer Kontaktdetonation widerstehen, Platten von ca 10 cm stärke quer zur Detonation können ab etwa 3 m Entfernung standhalten platten von ca 5 cm stärke ab etwa 5 m.

Ob diese dicht bleiben ist eine andere Frage da recht hohe Kräfte und Beschleunigungen wirken. Erschütterungs- und Strukturschäden sind wahrscheinlich.

Man schafft es daher in keinem Fall, den Torpedoschutzes so zu bemessen, daß bei angemessener Breite ein gewichtsmäßig  akzeptabler Schutz möglich ist.
Demzufolge muß versucht werden Schaden durch Torpedos möglichst auf verhältnismäßig kurze Schiffslängen zu begrenzen, das Auseinanderbrechen der Konstruktion zu verhindern und insbesondere die Stromversorgung und Antrieb so zu dezentralisieren, dass auch bei Ausfall von Teilen derselben eine Leckabwehr und Auspumpen möglich ist.

Das Auseinanderbrechen ist keinesfalls eine typisch deutsche Erscheinung vielmehr absolut typisch für nicht gepanzerte Strukturen von weniger als 15 m Gesamtbreite.
Mitschiffs ist eine vorhandene Panzerung ebenfalls Träger der Längsfestigkeit, an den Schiffsenden jedoch wo solche nicht existiert, kann man nur versuchen etwas Gegenzuwirken indem man zusätzliche Träger mit entsprechender Materialstärke einzieht und das kostet "nur etwas zusätzliches Gewicht" am Schiffsende.

[oldenburger67]

Hallo Thoddy,

ich danke Dir für diese klare Analyse!
Die forensische Darlegung der Vorgänge im Falle der Explosion machen das Ganze leicht verständlich!
Dafür bedanke ich mich.
Von meiner Seite wäre die Frage damit geklärt.
Noch einmal meinen herzlichen Dank an Alle Beteiligten.

Thomas

[Thoddy]

Noch eine Ergänzung


mal abgesehen vom Einfluss des Wasserdrucks breitet sich die Detonationsenergie im Raum in alle drei Dimensionen gleichmäßig kugelförmig aus. Die Maximalenergie pro Flächeneinheit nimmt dabei mit der Kubikwurzel der Entfernung ab.

daher Vermeidung von Strukturformen welche Stosswellen-Energie gut leiten, oder in Richtung der zu schützenden Struktur reflektieren oder beugen können(Analog Lupe oder Hohlspiegel)
(runde Formen besitzen z.B. solche Eigenschaften - analoges Beispiel:
Wenn auf die Erde ein Komet großer Masse einschlägt wird die Einschlagenergie durch die Schichtstruktur der Erde und ihre runde Form so durch die Erde geleitet,  das genau auf der entgegengesetzten Seite ein Zentrum  entstehen kann an dem sich die ausbreitende Energie wieder konzentriert und so erhebliche Zerstörungen entstehen können

Die Erfahrungen der deutschen Marine im ersten Weltkrieg zeigten, das insbesondere zu vermeiden ist schwere und massive Schiffstrukturen im unmittelbaren durch Torpedoexplosion gefährdeten Bereich zu besitzen, die sich vom Rest der Konstruktion lösen können. Da diese sehr stark beschleunigt werden, durchschlagen massive Trümmer den Torpedoschutz  und weitere Schotte in Flugrichtung.

Gegenmaßnahmen
-eher dünne Außenhaut zur Vermeidung schwerer Trümmer.

-ein Luftgefüllter Bereich zwischen Außenhaut und eigentlichem Torpedoschutz der zum einen die bei der Detonation entstehende Stoßwelle entkoppelt sowie als Aufnahmebereich für die Explosionsgase dient. Dies verringert Druckspitzen.

-Vor dem eigentlichen Torpedoschott, dass eine möglichst hohe Verformbarkeit bei hoher Festigkeit haben soll, liegt ein mit Flüssigkeits gefüllter Bereich. Da Flüssigkeiten nicht komprimierbar sind, findet eine Verteilung der sich ausbreitenden Detonationsenergie auf eine größere Fläche statt. gleichzeitig muss eine größere Masse beschleunigt werden, um das nachgebende Schott zum Reissen zu bringen. Der Flüssigkeitsgefüllte Bereich bremst gleichzeitig fliegende Trümmer der Außenhaut ab bevor diese auf das eigentliche Schott treffen.

[oldenburger67]

Hallo Thoddy,

ich finde es wirklich faszinieren wie Du den Vorgang einer Torpedoexplosion darstellst.
Sehr schön bildlich, sodass ich mir richtig vorstellen kann!
Dafür Danke ich Dir!!! Chapeau !
Bei dem Beispiel mit dem Meteoriten und der Erde musste ich unwillkürlich an den Kugelstoßpendel denken, der bis vor wenigen Jahren auf keinem Schreibtisch fehlen durfte!

In Deiner letzten Absatz führst Du aus, dass ein dünneres dafür aber reissfestes Torpedoschott besser ist als ein massives.
Demnach wäre der Unterwasserschutz der Hipper Klasse also doch nicht so schlecht wie ich eingangs vermutet habe?
Carsten hatte ja eingangs ausgeführt, dass es in Hinblick auf das Torpedoschott zwei Denkschulen gibt.

Der Untergang der Blücher war unglücklich, und vor Allem mit besserer Aufklärung auch vermeidbar gewesen.
Aber die Gefahr eines Torpedotreffers blieb immer.

Offen gestanden bleibt ja auch immer des letzte Kampf in Douglas Reeman Roman "Rendezvous im Südatlantik" stehts im Hinterkopf.
Gerade in Hinblick auf die Wirkung von Torpedotreffern ist das ja nun nicht wirklich weit hergeholt.

Aber zurück zur Praxis, respektive den theoretischen Planungen.
Anscheinend versuchten die deutschen Konstrukteure das Problem dadurch zu lösen, dass sie ihr Heil neben anderen Aspekten in der Breite suchten. Wie bereits erwähnt, das angedachte Panzerschiff D (Harold) hätte eine Breite von 25,6 m aufgewiesen, der Kreuzer P schon 27m und der angedachte "Handelszerstörer" von 1941 sogar schon 28m, also fast die Breite eines Schlachtschiffes. 

Nochmals danke für diese plastische Darstellung einer Torpedoexplosion.

Ich verbleibe mit freundlichen Grüßen

Thomas

[Thoddy]

In Deiner letzten Absatz führst Du aus, dass ein dünneres dafür aber reissfestes Torpedoschott besser ist als ein massives.

es geht zum einen um den Kompromiss aus Festigkeit (dicke) vs Abstand zu Explosion

je dichter man das Schutzschot an den Ort der Detonation verlagert desto größere Festigkeitswerter muss es grundsätzlich besitzen. Die Anforderungen steigern sich dabei nicht linear. Negativ wirkt weiterhin das identische Stahlkompositionen mit zunehmender Dicke immer schlechtere mechanische Eigenschaften besitzen(nachlassende Zugfestigkeit und nachlassende Bruchdehnung)


Desweiteren ist bei gegegebener Festigkeit ein Material mit hoher Bruchdehnung besser geeignet, da dieses auf Belastungen zunächst mit Nachgeben reagiert anstatt sofort zu Brechen.
Durch das Nachgeben erhöht sich der Zeitraum in dem eine Kraft auf das Werkstück wirken muss, die sich letztlich aus der zur Verfügung stehenden Gesamtenergie ergibt.

Bildlich vereinfachend gesprochen, wenn der Ruck  auf ein Werkstück bei gleicher Gesamtenergie nicht nur 1 Sekunde dauert sondern 2 Sekunden halbieren sich die Kräfte, die auf das Werkstück wirken.

[mhorgran]

Das kommt davon, wenn man eigentlich nicht wirklich weiß was man bauen will und eine Design Vorgabe allen ernstes die Silhouette/Aussehen ist, das an die BS Klasse angelehnt sein soll.

Das sollte die Zielerkennung des Gegners erschweren. Hat ja auch bei Bismarck / PE vs Hood / Prince-of-Wales gut funktioniert.
Die mangelnde Reichweite der Hipper-Klasse war "möglicherweise" auch so nicht geplant.

[asus1402]

Hallo Stefan,

die Abkürzung der Prinz Eugen war PG.

Gruß Peter

[ede144]

Das kommt davon, wenn man eigentlich nicht wirklich weiß was man bauen will und eine Design Vorgabe allen ernstes die Silhouette/Aussehen ist, das an die BS Klasse angelehnt sein soll.

Das sollte die Zielerkennung des Gegners erschweren. Hat ja auch bei Bismarck / PE vs Hood / Prince-of-Wales gut funktioniert.
Die mangelnde Reichweite der Hipper-Klasse war "möglicherweise" auch so nicht geplant.

Nein die Reichweite war so nicht geplant. Man ist wahrscheinlich den Versprechungen der Turbinenhersteller aufgesessen und hat unterschätzt das die Turbinen überwiegend in Teillast und damit in einem ungünstigen Effektivbereich laufen. Zusätzlich kommt dazu, das man im Kriegsmarsch alle Boiler auf Temperatur hielt um schnell Leistung zur Verfügung zu haben.

[Smutje Peter]

Moin zusammen

Was haltet ihr von der Idee auf der Außenseite des Torpedo-Schotts vom Panzerdeck bis zum Schiffsinnenboden eine 5 bis 10 cm starke Betonschicht aufzutragen. Eine Torpedo-Detonation müsste dann erst den Beton pulverisieren, bevor die Sprengungsgase auf das eigentliche Torpedoschott treffen. Außerdem würde der Beton Splitter und Trümmer zumindest abbremsen. Außerdem wird die Einwirkzeit der Detonation länger und die Energie auf größere Fläche verteilt.
So ein Betonpanzer könnte auch gut nach Indienststellung eingebracht werden und könnte bei Schäden auch gut repariert werden. Bei einer Wichte von 2 bis 2,6 to pro Kubikmeter käme das Gewicht für beide Torpedoschotte bei AGS auf zusammen ~ 180 to für 5cm bzw auf 360 to bei 10 cm.  Da der Schwerpunkt der Beton-Verstärkung deutlich unter dem des Schiffsschwerpunkt liegt könnte man auch hierfür Ballast einsparen.   

[Smutje Peter]

Vorschlag:
Verzicht auf 164 to Wasserbalast in den Schlingerdämpungszellen zugunsten der Betonschicht?

Macht das Eurer Meinung nach Sinn?

[ede144]

Da Beton sehr zugempfindlich ist, würde er auf ein Torpedoschotts aufgebracht, Risse bekommen und abfallen. Meiner Meinung nach keine sinnvolle Massnahme.

[Sven L.]

Vorschlag:
Verzicht auf 164 to Wasserbalast in den Schlingerdämpungszellen zugunsten der Betonschicht?

Macht das Eurer Meinung nach Sinn?

Macht es Sinn die Schlingerdämpfungsanlage ihrer Funktionalität zu berauben?

[Smutje Peter]

@Sven

Ja
Die Schlingerdämpfungsanlage wurde bereits kurz nach der Erprobung dauerhaft abgeschaltet wegen der Gefahr der aditiven Wirkung bei Fehlbedinung. (Quelle Breyer)

@ede

Das kommt auf die Dicke an. Sicher macht das Schiff Bewegung. Da können auch Zugmomente auftreten. Aber wenn der Beton nicht wie ein Verputz aufgetragen wird, sondern mit einer Verschalung (die nach dem Aushärten wieder entfernt wird) vergossen wird, hat er den Charakter einer massiven Steinplatte. (Ich habe übrigens Bauingenieurwesen studiert und sogar im Bereich Baustoffe meine Diplomarbeit gemacht)