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Fleuzer: Diesel-Antriebsanlage

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Peter K.:
Auslegung einer hypothetischen Diesel-Maschinenanlage
unter Zuhilfenahme des Programms SPRINGSHARP 2.1
am Beispiel des Flugdeckkreuzers GOEBEN


Die meisten von uns “Marinegeschädigten“ sind fasziniert von der Technik, die in Kriegsschiffen installiert wurde – viele haben dazu auch eigene Ideen und fragen sich, mit welchen technischen Charakteristika ihr „Idealschiff“ wohl ausgestattet gewesen wäre.

Um solche Fragen beantworten zu können, hat Rick Robinson sein Programm SPRINGSTYLE entwickelt. Noch ziemlich unkomfortabel zu bedienen, erschien die letzte Version 1.2.1 im Mai 2001:
http://ourworld.compuserve.com/homepages/Lyonesse/software.htm

Mittlerweile gibt es den einfacher zu bedienenden Nachfolger SPRINGSHARP in der Version 2.1 und die weiter verbesserte Version 3.0 soll noch dieses Jahr erscheinen:
http://www.springsharp.com/index.htm

Wie jedes Computerprogramm hat aber auch SPRINGSHARP einige Mängel!
Ausgelöst durch den benachbarten Flugdeckkreuzer-Thread auf http://forum-marinearchiv.de/smf/viewtopic.php?t=523 und angeregt von unserem Technik-Guru HAROLD möchte ich nachfolgend meinen Lösungsweg ausführlicher vorstellen, um eine dieser Unzulänglichkeiten von SPRINGSTYLE zu eliminieren:
Man kann in der aktuellen Version des Programms zwar die verschiedensten Antriebsarten definieren, SPRINGSHARP macht aber keinen Unterschied im Gewichts- und Raumbedarf von Getriebeturbinen- und Dieselanlagen. Außerdem ist der Fahrbereich ausschließlich von der Menge des mitgeführten Treibstoffes abhängig – es berücksichtigt also den geringeren spezifischen Brennstoffverbrauch von Dieselmotoren nicht!

Bevor wir jetzt loslegen, möchte ich noch betonen, dass ich weder ein gelernter Techniker oder Mathematiker bin, noch etwas mit Schiff- oder Maschinenbau zu tun habe! Sämtliche nachfolgenden Berechnungen, Schlussfolgerungen und Schätzungen basieren auf angelesenes Wissen, meiner Bibliothek und marginal auf Informationen aus dem Internet – daher müssen diese nicht unbedingt fehlerfrei sein!
Aus diesem Grund bin ich für Ergänzungen, Berichtigungen und Kommentare dankbar!

ALLGEMEINES:
Die Güte eines jeden (Kriegsschiffs-)Entwurfes hängt zunächst einmal von der Wahl eines geeigneten, möglichst ähnlichen Vergleichsschiffes ab. Da wir hier eine Dieselantriebsanlage entwerfen wollen, dienen die Panzerschiffe der DEUTSCHLAND-Klasse als solche, auf die ich mich mehrmals beziehen werde.

AUFGABEN:
1. Bestimmung der erforderlichen Antriebsleistung einer Dieselantriebsanlage
2. Abschätzung des Raumbedarfs für die gesamte Antriebsanlage
3. Abschätzung des Gewichtsbedarfs für die gesamte Maschinenanlage
4. Festlegung des zu erwartenden Fahrbereichs

HILFSMITTEL:
- ein Schiffsentwurf mit dem Programm SPRINGSTYLE 2.1, hier der Flugdeckkreuzer GOEBEN
- Taschenrechner oder Tabellenkalkulationsprogramm
- Papier, Bleistift und Radiergummi oder CAD-Programm

FORMELSAMMLUNG:

Leistungsumrechnung:
1 PS = 0,986320 hp oder 0,735499 kW
1 hp = 0,745700 kW oder 1,01387 PS
1 kW = 1,34102 hp oder 1,35962 PS

Admiralitätsformel, auch englische Formel und Probefahrtsformel genannt:
N=(D(^2/3)*v(^3))/c, wobei
N…Leistung in WPS, PSe oder PSi, D…Verdrängung in t oder ts, v…Geschwindigkeit in kn, c…Admiralitätskonstante (beschreibt Schiffsform, Art der Antriebsanlage, etc.)
Um gute Ergebnisse zu erzielen, darf die Admiralitätsformel nur zum Vergleich sehr ähnlicher Schiffe mit annähernd identen Froudschen Zahlen verwendet werden! Da wir hier aber nur EIN, bereits festgelegtes Schiff behandeln, erscheint mir ihre Verwendung legitim!
Hadeler schreibt ergänzend, dass die Verwendung des Exponenten 3 bei der Geschwindigkeit zwar kein Fehler ist, aber dass dieser Exponent eigentlich von der Froudschen Zahl abhängt:
F=0,2 bis 0,3 - Exponent 3, F=0,34 bis 0,46 – Exponent 4,5, F=größer 0,48 – Exponent 2,5

Froudsche Zahl:
F=v/(Wurzel aus (g*L)), wobei
F…Froudsche Zahl, v…Geschwindigkeit in m/s, g…Erdbeschleunigung in m/s² (9,81 m/s²), L…Länge in der Konstruktionswasserlinie
Diese dimensionslose Zahl stellt Beziehungen zwischen Geschwindigkeit und Länge her!

Geschwindigkeitsumrechnung:
m/s=(kn*1852)/3600

Gewichtsumrechnung:
1 ts = 1,016 t = 1016 kg

1. Bestimmung der erforderlichen Antriebsleistung einer Dieselantriebsanlage

SPRINGSHARP verlangt für die geforderte Geschwindigkeit von 32,5 kn der GOEBEN eine Leistung von 120.801 SHP (shaft horse power), das sind nach obigem Umrechnungsfaktor 122.477 (120801*1,01387) WPS (Wellen-PS). Wir gehen daher bei unseren weiteren Berechnungen von einer benötigten Antriebsleistung von 122.500 WPS aus!

siehe auch Abbildung 1

Errechnen wir zunächst der Vollständigkeit halber die Froudsche Zahl durch Einsetzen in die obige Formel, dann erhalten wir als Ergebnis einen Wert von 0,356 für die Höchstgeschwindigkeit von 32,5kn.

siehe auch Abbildung 2

Bei unseren weiteren Berechnungen werden wir die Admiralitätskonstante benötigen, also formen wir die obige Admiralitätsformel folgendermaßen um:
c=(D(^2/3)*v(^3))/N
Als Displacement verwenden wir die Konstruktionsverdrängung (normal), als Exponent für die Geschwindigkeit bleiben wir beim üblichen Wert 3 und für die Leistung setzen wir unsere 122.500 WPS ein. Daher ergibt sich für c der Wert 222,79831!

siehe auch Abbildung 2

Der leistungsstärkste Dieselmotor, der mit geringem konstruktivem Aufwand und daher mit großer Wahrscheinlichkeit zum fraglichen Zeitpunkt - nämlich 1935 - zur Verfügung stehen kann, ist meiner Meinung nach der MAN-Typ M12Z42/58. Er ist eine simple Verlängerung um drei Zylinder des M9Z42/58, wie er auf den Panzerschiffen der DEUTSCHLAND-Klasse eingebaut wurde und der auch als M10Z42/58 und M11Z42/58, also mit 10 bzw. 11 Zylindern, erhältlich ist. Mehr als 12 Zylinder in einem Reihenmotor einzubauen, hielt man damals aber für undurchführbar! Die Typbezeichnung verrät übrigens die Zylinderanzahl (12, 9, 10 bzw. 11), den Zylinderdurchmesser (420 mm) und den Kolbenhub (580 mm).

Uns interessiert hier zunächst einmal die Leistung des M12Z42/58! Diesbezügliche Angaben in der Literatur sind, wie kaum anders zu erwarten, widersprüchlich. Gehen wir aber von den bekannten 7.100 PSe (effektive PS) Höchst- und 6.655 PSe Dauerleistung des M9Z42/58 der DEUTSCHLAND-Klasse aus, ergibt sich eine Zylinderleistung von 788,9 (7100/9) bzw. 739,4 (6655/9) PS für diesen Motor. Legen wir diese Werte auf die 12 Zylinder des M12Z42/58 um, kommen wir auf 9.467 (788,9*12) PSe Höchst- und 8.873 (739,4*12) PSe Dauerleistung. Vergleichen wir diese Rechenergebnisse mit den verschiedenen Literaturangaben, sind 9.480 PSe Höchstleistung, d.h. eine Zylinderleistung von 790 PS, für den M12Z42/58 die realistischste Angabe. Über die Dauerleistung des Motors habe ich leider keinerlei Daten gefunden, also müssen wir sie schätzen! Diese beträgt beim M9Z42/58 der DEUTSCHLAND-Klasse 93,73 % (100/7100*6655) der Höchstleistung, d.h. 6,27 % weniger. Legen wir diesen Wert auf den M12Z42/58 um, ergibt sich eine Dauerleistung von 8.885 (9480-6,27%) PSe.

Wir werden nun insgesamt 14 Motore des Typ M12Z42/58 in unsere GOEBEN einbauen, d.h. wir kommen auf eine gesamte Höchstleistung von 132.720 PSe (14x9480).
Das bedeutet zunächst einmal, dass wir auf jeden Fall mindestens drei Antriebswellen vorsehen müssen, weil damals nicht mehr als etwa 60.000 PS auf eine Welle übertragen werden konnten. Doch davon später mehr!
Jetzt haben wir noch das Problem, dass wir einerseits eine Antriebsleistung von 122.500 WPS benötigen und andererseits eine Leistung von 132.720 PSe haben. Wellen-PS werden ja, wie der Name schon sagt, an der Antriebswelle gemessen, während effektive Pferdestärken am Flansch der Kurbelwelle des Dieselmotors gemessen werden – dazwischen liegen Getriebe- und sonstige Reibungsverluste, die wir wieder schätzen müssen. Bei den Panzerschiffen der DEUTSCHLAND-Klasse mit ihren beiden Antriebswellen haben diese Verluste 4 % der Höchstleistung betragen. Da die GOEBEN aber von drei Wellen angetrieben wird und daher ein dritter Getriebesatz vorhanden ist, müssen wir die Getriebe- und sonstigen Verluste mit etwa 6 % annehmen. Somit ergibt sich ein Wert von 124.757 (132720-6%), also rund 124.700 WPS als Höchstleistung.
Die gesamte Dauerleistung der GOEBEN lässt sich nach demselben Schema errechnen und beträgt 124.390 PSe (14*8885) bzw. 116.927 (124390-6%), also rund 116.900 WPS.

Mit unseren errechneten 124.700 WPS Höchstleistung haben wir gegenüber dem ermittelten Bedarf von 122.500 WPS für 32,5 kn Höchstgeschwindigkeit bei Konstruktionsverdrängung eine gewisse Leistungsreserve verfügbar. Ermitteln wir nun die erreichbaren Geschwindigkeiten! Dazu formen wir die Admiralitätsformel folgendermaßen um:
v=dritte Wurzel aus (c*N/(D(^2/3)))
Wenn wir dann für c die oben errechneten 222,…, für N die Höchstleistung von 124.700 WPS und für D wieder die Konstruktionsverdrängung einsetzen, ergibt sich eine Kurzhöchstgeschwindigkeit von 32,69 kn bei Konstruktionsverdrängung. Setzen wir für D die Einsatzverdrängung (full load) ein, erzielen wir bei maximaler Verdrängung immerhin noch eine Kurzhöchstgeschwindigkeit von 32,16 kn.
Wollen wir die Dauerhöchstgeschwindigkeit wissen, setzen wir für c wieder die oben errechneten 222,… ein, für N die Dauerleistung von 116.900 WPS und für D die Konstruktionsverdrängung. Es ergibt sich die Dauerhöchstgeschwindigkeit von 32,00 kn bei Konstruktionsverdrängung. Ersetzen wir in der Formel die Konstruktionsverdrängung wieder durch die Einsatzverdrängung, macht die GOEBEN bei maximaler Verdrängung eine Dauerhöchstgeschwindigkeit von 31,47 kn.

2. Abschätzung des Raumbedarfs für die gesamte Antriebsanlage

Meine ursprüngliche Absicht, die gesamte Maschinenanlage so Platz sparend wie möglich auf engstem Raum unterzubringen, habe ich vor allem aus Gründen der Leck- und Schiffssicherung wieder fallen gelassen – bei Ausfall einer einzigen Abteilung wäre nämlich der Verlust von bis zu acht Hauptmotoren oder 57 % der gesamten Antriebsleistung möglich gewesen!

Aber sehen wir uns zunächst die benötigten Abmessungen an:

Der M9Z42/58 der DEUTSCHLAND-Klasse hat eine Länge von etwa 7,1 m, eine Breite von zirka 1,5 m und eine Höhe von ungefähr 4,0 m. Bei unveränderter Breite und Höhe schätze ich die Länge des, um drei Zylinder verlängerten M12Z42/58 der GOEBEN auf etwa 9,5 (7,1/9*12) m.

Ein großer Nachteil der Dieselmotore vom Typ M9Z42/58 und M12Z42/58 ist ihr Bedarf nach einem Hilfsmotor, der die nötige Spülluft, das Kühlwasser, Kühlöl und Schmieröl fördert. Erst die späteren V-Motoren besaßen ein angebautes Spülluftgebläse, das einen solchen Hilfsmotor entbehrlich machte.
Auf den Panzerschiffen der DEUTSCHLAND-Klasse hat man für je zwei Hauptmotore eine, auf fünf Zylinder verkleinerte Ausführung – den M5Z42/58 – mit etwa 4,4 m Länge, aber sonst gleicher Breite und Höhe als Hilfsmotor verwendet. Dieser entwickelte 3.800 PSe Kurzhöchstleistung, entsprechend einer Zylinderleistung von 760 (3800/5) PSe, bzw. 3.500 PSe Dauerhöchstleistung, entsprechend einer Zylinderleistung von 700 (3500/5) PSe.
Grundsätzlich wird jeder M12Z42/58 der GOEBEN einen etwa 2.000 PS starken Hilfsmotor benötigen, wofür ich ursprünglich den, auf diese Leistung gedrosselten M6Z32/44 vorgesehen hatte.
Um aber die Ersatzteilbevorratung an Bord zu vereinfachen, sehen wir jetzt für je zwei Hauptmotore einen, um einen Zylinder verlängerten M5Z42/58 der DEUTSCHLAND-Klasse, also einen M6Z42/58, vor. Dieser wird bei sonst gleicher Breite und Höhe etwa 5,3 (4,4/5*6) m lang sein, zirka 4.560 (6*760) PSe Kurzhöchstleistung und ungefähr 4.200 (6*700) PSe Dauerhöchstleistung entwickeln.

Das bedeutet also, dass neben den 14 Hauptmotoren auch sieben Hilfsmotore einzubauen sind!
Zur Deckung des laufenden Strombedarfs von grob geschätzten 4.200 kW planen wir außerdem zehn Dieselgeneratoren, wie sie auch auf der DEUTSCHLAND-Klasse eingebaut wurden, ein, die bei jeweils 640 PSe Dauerleistung laufen und dabei 420 kW Strom erzeugen, etwa 4,8 m lang und 1,4 m breit sind.
Die geschätzten Abmessungen von Vulcan-Kupplungen, Getrieben und Drucklagern können der Abbildung 3 entnommen werden.

Die genaue räumliche Anordnung meiner Maschinenanlage ist ebenfalls aus der Abbildung 3 ersichtlich! Die Anlage ist in neun, verschieden große Abteilungen unterteilt, benötigt eine Länge von 99,9 m, das sind 44,5 (100/224,5*99,9) % der Länge in der Konstruktionswasserlinie, und eine Breite von 12,0 m. Sie ist auf einer Grundfläche von knapp 1.092 (99,9*12-Munitionskammern (2*5,8*4,4+2*2,9*4,4)-Bunker(2*1,45*10,5)) m² installiert und belegt bei einer Maschinenraumhöhe von 7,4 m einen Raum von gut 8.079 (1092*7,4) m³.
Zum Vergleich war die Maschinenanlage der ADMIRAL GRAF SPEE in sechs Abteilungen unterteilt und war 61,5 m lang, das waren 34% der Länge in der Konstruktionswasserlinie.

Vom Standpunkt der Leck- und Schiffssicherung her bewirkt der Ausfall einer Abteilung des Maschinenraumes unter Annahme der weiteren Betriebsbereitschaft aller Antriebswellen folgende Verluste: in 8,8 % aller Fälle von 35,7 % der Antriebsleistung (5 Motore), in 31,6 % aller Fälle von 28,6 % der Antriebsleistung (4 Motore) und 20 % der Stromerzeugungskapazität (2 Generatoren), in 20,2 % aller Fälle von 28,6 % der Antriebsleistung (4 Motore), in 28,8 % aller Fälle von 14,3 % der Antriebsleistung (2 Motore) und 30 % der Stromerzeugungskapazität (3 Generatoren) und in 10,5 % aller Fälle von 14,3 % der Antriebsleistung (2 Motore).

Da sich der Gürtelpanzer der GOEBEN über eine Länge von 146 m erstreckt, bleiben nach Einbau der Maschinenanlage noch 46,1 (146,0-99,9) m Länge zur Unterbringung der Magazine für Artillerie und Bordflieger, sowie für das Fliegerbenzin innerhalb der Zitadelle übrig!

siehe auch Abbildung 4

3. Abschätzung des Gewichtsbedarfs für die gesamte Maschinenanlage

Grundsätzlich wird ja angenommen, dass eine Dieselantriebsanlage im Vergleich zu einer Turbinenanlage gleicher Leistung stets einen höheren Gewichtsbedarf aufweisen, d.h. ein schlechteres Leistungsgewicht in kg/PS haben wird.

Nachfolgend versuchen wir nun, das voraussichtliche Gewicht der Maschinenanlage der GOEBEN abzuschätzen:

Die Marine hat ursprünglich für die Antriebsmotoren der DEUTSCHLAND-Klasse ein, für damalige Verhältnisse unglaublich niedriges Leistungsgewicht von 11,5 kg/PSe gefordert. Die MAN-Konstrukteure haben diese Forderung auch durch eine sehr leichte Bauweise der Motoren M9Z42/58 und M5Z42/58 erfüllen können. Der laufende Betrieb der Schiffe zeigte dann allerdings verschiedene Mängel auf, die eine Verstärkung der Kolben, Kolbenstangen und Hülsenfeder-Schwingungsdämpfer, aber auch an den Motorenunterbauten, Fundamenten und Bodenkonstruktionen notwendig machte. Diese, gewichtsmäßig offensichtlich erheblichen Verbesserungen lassen sich auch anhand von Zahlenmaterial belegen:

Ein M9Z42/58 hat bei einem Leistungsgewicht von 11,5 kg/PSe ein Gesamtgewicht von 81,65 (7100*11,5/1000) t, ein M5Z42/58 von 43,70 (3800*11,5/1000) t. Somit ergibt sich ein reines Motorengewicht von insgesamt 828 (81,65*8+43,7*4) t.
Folgt man jetzt aber verschiedenen Literaturangaben, wird für DEUTSCHLAND ein Motorengewicht von rund 900 t, d.h. 8,7 (100/828*900-100) % mehr, für ADMIRAL SCHEER etwa 982 t, d.h. 18,6 (100/828*982-100) % mehr, und für ADMIRAL GRAF SPEE sogar 1.013 t, d.h. 22,3 (100/828*1013-100) % mehr, genannt. Diese Gewichtsangaben ergeben nun tatsächliche Motoren-Leistungsgewichte von 12,5 (900*1000/(7100*8+3800*4)) kg/PSe für DEUTSCHLAND, 13,6 (982*1000/(7100*8+3800*4)) kg/PSe für ADMIRAL SCHEER und knapp 14,1 (1013*1000/(7100*8+3800*4)) kg/PSe für ADMIRAL GRAF SPEE.

Nach der einschlägigen Literatur hatte auch der M12Z42/58 ein Leistungsgewicht von 11,5 kg/PSe – selbiges kann man ohne weiteres auch vom M6Z42/58 annehmen. Zur weitgehenden Vermeidung der obigen, zum Entwurfszeitpunkt ja bekannten Unzulänglichkeiten rechnen wir jedoch mit einem Leistungsgewicht von 14 kg/PSe. Damit ergibt sich für den M12Z42/58 ein reines Motorengewicht von 132,72 (9480*14/1000) t, für den M6Z42/58 von 63,84 (4560*14/1000) t. Alle Hauptmotoren wiegen somit rund 1.858 (132,72*14) t, alle Hilfsmotore etwa 447 (63,84*7) t und alle Motoren zusammen daher rund 2.305 (1858+447) t.

Die beiden Getriebesätze der ADMIRAL GRAF SPEE wogen samt Vulcan-Kupplung rund 56,5 t, daher werden die drei benötigten Sätze der GOEBEN ein Gewicht von etwa 85 (56,5/2*3) t aufweisen.

Das Rohrleitungsnetz der Panzerschiffe war offensichtlich unterschiedlich dicht ausgebaut, aber auf ADMIRAL SCHEER und ADMIRAL GRAF SPEE brachte es im Mittel ungefähr 88 t auf die Waage. Berücksichtigen wir den um 62,4 (100/61,5*99,9-100) % längeren Maschinenraum der GOEBEN, können wir mit einem Gewicht der Rohrleitungen von rund 145 (88+62,4%) t rechnen.

Das Gewicht der Antriebswellen betrug auf ADMIRAL SCHEER und ADMIRAL GRAF SPEE rund 169 t – dabei liefen etwa 57,1 m der Wellen im Bereich der Maschinenräume. Bei der GOEBEN mit ihren drei Antriebswellen befinden sich dort Wellen mit 132,6 m Länge. Daher setzen wir als Gewicht für die Antriebswellen rund 370 (169/57,1*132,6) t an.

Die beiden Propeller jedes Panzerschiffes wogen etwa 27 t, daher werden die drei Schrauben der GOEBEN ein Gewicht von rund 40 (27/2*3) t aufweisen.

Die Maschinenraumlüftung der ADMIRAL SCHEER und der ADMIRAL GARF SPEE wog etwa 12 t – unter Berücksichtigung des längeren Maschinenraumes der GOEBEN ergeben sich hier rund 20 (12+62,4%) t.

Das Gewicht der Flurplatten war auf den Panzerschiffen wieder relativ unterschiedlich, auf ADMIRAL GRAF SPEE wogen sie etwa 20 t. Auch hier stellen wir den längeren Maschinenraum der GOEBEN in Rechnung und kommen so auf ein Gewicht von rund 35 (20+62,4%) t.

Sehr unterschiedlich war auch das Gewicht der Kabel auf den Einheiten der DEUTSCHLAND-Klasse, auf ADMIRAL GRAF SPEE betrug es rund 22 t. Aufgrund des längeren Maschinenraumes der GOEBEN ergibt sich hier ein Gewicht von etwa 35 (22+62,4%) t.

Werkzeuge und Geräte wogen auf ADMIRAL SCHEER und ADMIRAL GRAF SPEE im Mittel rund 62 t. Für die GOEBEN schätze ich hier - entsprechend der zusätzlichen Antriebswelle - den Bedarf um ein Drittel höher ein, also auf rund 95 (62/2*3) t.

Das Gewicht des, in den Leitungen befindlichen Brennstoffs war auf den drei Einheiten der DEUTSCHLAND-Klasse ebenfalls sehr unterschiedlich und wog auf ADMIRAL GRAF SPEE rund 230 t. Berücksichtigen wir das, durch den längeren Maschinenraum vergrößerte Rohrleitungsnetz der GOEBEN, kommen wir hier auf rund 370 (230+62,4%) t.

Nun können wir bereits das Gewicht der Hauptmaschinenanlage, im Sprachgebrauch der deutschen Kriegsmarine auch als MI bezeichnet, mit 3.490 (2305+85+145+370+40+20+35+25+95+370) t errechnen! Das ergibt ein Leistungsgewicht der Hauptmaschinenanlage von rund 26,3 (3490*1000/132720) kg/PSe bzw. 28,0 (3490*1000/124700) kg/WPS bei Höchstleistung und 28,1 (3490*1000/124390) kg/PSe bzw. 29,9 (3490*1000/116900) kg/WPS bei Dauerleistung.
Zum Vergleich kommt die ADMIRAL GRAF SPEE mit ihrer rund 1.716 t schweren Hauptantriebsanlage auf ein Leistungsgewicht von 30,2 kg/PSe (1716*1000/56800) bzw. 31,5 (1716*1000/56800-4%) kg/WPS bei Höchstleistung und 32,2 (1716*1000/53240) kg/PSe bzw. 33,6 (1716*1000/53240-4%) kg/WPS bei Dauerleistung.

Überraschend ist die beinahe perfekte Übereinstimmung unseres Rechenergebnisses von 3.490 t für das Gewicht der Hauptmaschinenanlage der GOEBEN mit den Angaben von SPRINGSHARP. Das Programm wirft hierfür einen Wert von 3.432 ts, also rund 3.487 (3432*1,016) t aus!

siehe auch Abbildung 5

4. Festlegung des zu erwartenden Fahrbereichs

SPRINGSHARP gesteht der GOEBEN bei einem maximalen Bunkervorrat von 3.911 ts oder rund 3.974 (3911*1,016) t einen Fahrbereich von 18.000 sm bei 12 kn zu! Anders ausgedrückt, benötigt man für 12 kn Geschwindigkeit eine Leistung von 6.166, also rund 6.170 ((22418^(2/3)*12^3)/222,…) WPS und 18.000 sm Fahrstrecke ergeben bei einem Etmal (Fahrstrecke während 24 Stunden) von 288 (12*24) sm eine Gesamtfahrzeit von 62,5 (18000/288) Tagen oder 1.500 (62,5*24) Stunden. Somit lässt sich bei einem Vorrat von 3.974 t ein Stundenverbrauch von etwa 2,65 (3974/1500) t oder etwa 429 ((2,65*1000*1000)/6170) g pro WPSh errechnen.

siehe auch Abbildung 6

Die Motoren der DEUTSCHLAND-Klasse – also der M9Z42/58 und der M5Z42/58 – haben ebenso wie der M12Z42/58 und sehr wahrscheinlich auch wie der M6Z42/58 der GOEBEN einen spezifischen Brennstoffverbrauch von 200 g pro PSeh. Außerdem verbraucht jeder Dieselgenerator 20 kg oder 0,02 (20/1000) t Brennstoff pro Stunde.

Die nachfolgenden Berechnungen basieren auf der Annahme, dass für die permanente Stromerzeugung alle zehn Dieselgeneratoren ständig in Betrieb sind, die Schaltung der Hauptmotoren dergestalt erfolgt, dass sie zur Vermeidung unnötiger Getriebe- und sonstiger Reibungsverluste auf die geringste mögliche und sinnvolle Wellenanzahl wirken und dass für jeweils zwei laufende Hauptmotoren ein Hilfsmotor mit korrespondierender Leistung benutzt wird.

14 in Betrieb befindliche M12Z42/58 liefern eine maximale Dauerleistung von 124.390 (14*8885) PSe, die über alle drei Wellen übertragen werden. Abzüglich der korrespondierenden Getriebe- und sonstiger Reibungsverluste von 6 % wirken 116.927 WPS auf die Wellen, die eine Geschwindigkeit von 32,0 kn bei Konstruktionsverdrängung ermöglichen. Diese 14 Hauptmotoren verbrauchen dabei 24,878 (200/1000000*124390) t Treiböl pro Stunde und erfordern den Betrieb von sieben Hilfsmotoren M6Z42/58 mit einer maximalen Dauerleistung von 29.400 (7*4200) PSe, was einen weiteren Treibölverbrauch von 5,88 (200/1000000*29400) t pro Stunde mit sich bringt. Mit dem stündlichen Treibölverbrauch der zehn Dieselgeneratoren von 0,2 (10*0,02) t ergibt sich der gesamte Treibölverbrauch pro Stunde von 30,958 (24,878+5,88+0,2) t. Das entspricht wiederum einem Verbrauch von knapp 249 (30,958*1000000/124390) g/PSeh. Bei einem Etmal (Fahrstrecke während 24 Stunden) von 768 (32*24) sm werden knapp 743 (30,958*24) t Treiböl verbraucht, was einem Verbrauch von 96,7 (743/768*100) t pro 100 sm entspricht. Somit lässt sich nun die Fahrstrecke bei einem Bunkerinhalt von 3.974 t mit rund 4.100 (3974/96,7*100) sm berechnen - das entspricht einer Fahrzeit von über 128 (4100/768*24) Stunden!

Nach dem obigen Schema sind die weiteren Konfigurationen zu lesen, die ich in der Tabelle der Abbildung 7 zusammengefasst habe!

Abschließend hoffe ich, dass ich mit diesem sehr langen Posting nicht allzu sehr gelangweilt habe und wiederhole meine Aufforderung zur konstruktiven Kritik, zu Ergänzungen, Berichtigungen und Kommentaren!

Grüße aus Österreich
Peter K.

Peter K.:
Abbildung 1

Peter K.:
Abbildung 2

Peter K.:
Abbildung 3

Peter K.:
Abbildung 4

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