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Technik und Waffen => Antriebssysteme => Thema gestartet von: Smutje Peter am 23 Dezember 2017, 20:27:56

Titel: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Smutje Peter am 23 Dezember 2017, 20:27:56
Mir ist schon länger aufgefallen, dass einige Schiffe der KM sehr hohe Turbinen-Leistungen haben.
Besonders fallen da Scharnhorst und Gneisenau mit ihren 160050 WPs und die Hipper Klasse mit ihren 132000 WPs auf.
Sven hat nun für diese Schiffe 125000 WPs Konstruktionsleistung für die Schwestern (bei Koop) bzw 110000 WPs Konstruktionsleistung für die Hippers gefunden. (Quelle ebenfalls Koop).
Ich bin selber schon vor einer Weile zur Überzeugung gekommen, dass die Flottentorpedoboote zwar 2 Turbinen mit je 16000 Ps Leistung hatten, die Kessel aber nur Dampf für 29000 WPs erzeugen konnten.
Ist das möglich, dass das bei den großen Schiffen ebenso liegt? Also z.B. Hipper zwar 3 Turbinen mit je 44000 Ps hatte, aber die Antriebsanlage nur auf 110000 Ps Konstruktionsleistung ausgelegt war?   
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Smutje Peter am 23 Dezember 2017, 20:31:15
Wenn man bei Koop "Die schweren Kreuzer der Hipper Klasse" nachliest scheint sich das zu bestätigen, da steht nämlich, dass jede Turbine 41% der Gesamtleistung der Anlage aufnehmen konnte. 
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Sven L. am 27 Dezember 2017, 19:23:20
Die Verwechslung von maximaler (forcierte) Leistung und Konstruktionsleistung findet sich nicht nur bei den Dickschiffen, sondern auch bei den kleineren Einheiten. So z.B. bei den Zerstörern der Kriegsmarine. Hier findet man häufig die Angabe von 70.000 PS. Tatsächlich sind es 60.000 PS gewesen.

Der ursächliche Grund kann darin liegen, dass evtl. ein Autor eine Leistungsangabe gemacht hat ohne genau anzugeben worauf sich diese bezieht.
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Smutje Peter am 27 Dezember 2017, 19:45:46
Danke Sven

@ Alle

Zu den Turbinen der Scharnhorst-Klasse gibt es die Information, dass jede Turbine für eine maximale Leistung von 53350 Ps ausgelegt war. Das gibt dann die oft genannten 160050 Ps(w). Der Neubauentwurf I für D (Scharnhorst) hatte aber laut Breyer eine Konstruktionsleistung von 125000 Ps für 30 kn bei 33400 t Konstruktionsverdrängung. Bis zum maßgeblichen Entwurf D7a ist das Schiff noch ein paar 1000 t schwerer geworden, und die Antriebsanlage ist wohl auch noch etwas mit gewachsen, bzw. stärker ausgelegt worden. Allerdings glaube ich auch, dass bei den 160050 Ps(w) die forcierte Höchstleistung, und nicht die Konstruktionsleistung angegeben wird. Leider sind da die bekannten Fachautoren wie Breyer, Gröner und Whiteley etwas ungenau.

Wer kann hier Daten ergänzen oder auch nur eine Meinung abgeben?

Im Voraus danke für Eure Mühe.   
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Herr Nilsson am 30 Dezember 2017, 13:20:15
Meiner Erfahrung nach sind die Leistungsangaben in der Literatur im Normalfall nicht wirklich falsch, sondern ohne Sinn und Verstand aus verschiedenen Quellen miteinander vermischt.
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Smutje Peter am 30 Dezember 2017, 18:09:20
Ja!

Leider scheint Dein Schluss tatsächlich so zu-zutreffen.   
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Smutje Peter am 06 Januar 2018, 17:13:28
Moin zusammen

Noch eine Ergänzung bzw. Quellenangabe:

Zu dem Antriebsanlagen der Flotten-Torpedoboote 1939 schreibt Wolfgang Harnack in seinem Buch "Die deutschen Flottentorpedoboote 1942-44" (Müller-Verlag 2004)
unter Top. 3c.2. Leistungen der Antriebsanlage:
Leistung der Anlage nach Konstruktion : 29000 WPs
Leistung je Turbine: 16000 WPs max.
Leistung der gesamten Anlage 32000 WPs max.
Höchstleistung einzelner Boote in der Meile 32560 WPs
Wellendrehzahl nach Konstruktion 463 U/min
maximal: 470 U/min.
außerdem gibt er noch an Fahrstrecke nach Konstruktion 2400sm bei 19kn, in der Praxis jedoch 2085sm bei 19kn oder bis 745sm bei 31kn. 

als Quellen für das Kapitel Antriebsanlagen gibt er nur allgemein Gröner, Witte und/oder Whitley an, ohne zu spezifizieren von wem die jeweiligen Daten sind.

unter 3c.1 gibt er den Wirkungsgrad der Anlage mit 17,8 WPs/t an.

in Kapitel 9a
nennt er wieder 32000 Ps als Konstruktionsleistung. Hier findet sich auch eine Tabelle der Gewichtsgruppen, nach der die Antriebsanlage 416 t gewogen hat. Als Quelle nennt er hier Witte.

Dazu noch eine Anmerkung von mir
416 t Anlagengewicht mit 17,8 Ps je tonne ergibt rund 7405 Ps ???
bei der üblichen Angabe des Leistungsgewicht in kg/Ps ergibt das rund 23371 Ps.

Also fehlerhafte und widersprüchliche Angaben in einem Buch.






Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Urs Heßling am 06 Januar 2018, 18:48:31
moin, Peter,

Zitat von: Smutje Peter am 06 Januar 2018, 17:13:28
Leistung der gesamten Anlage 32000 WPs max.
..
unter 3c.1 gibt er den Wirkungsgrad der Anlage mit 17,8 WPs/t an.

Dazu noch eine Anmerkung von mir
416 t Anlagengewicht mit 17,8 Ps je tonne ergibt rund 7405 Ps ???
bei der üblichen Angabe des Leistungsgewicht in kg/Ps ergibt das rund 23371 Ps.

Also fehlerhafte und widersprüchliche Angaben in einem Buch.
Bei "Wirkungsgrad" denke ich an eine Zahl x mit Bedingung 0 < x < 1

Wenn der Wirkungsgrad 0,73 wäre, käme die Rechnung ungefähr "hin".

Gruß, Urs
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Smutje Peter am 06 Januar 2018, 19:19:48
Hallo Urs

Da stimme ich Dir vorbehaltlos zu.  top

Ich vermute Harnack hat hier Leistungsgewicht und Wirkungsgrad verwechselt. Denn wie Du richtig bemerkt hast ist der Wirkungsgrad eine dimensionslose Größe, die eine Verhältnis zwischen aufgewendeter Leistung zu Nutzleistung angibt. Das Leistungsgewicht gibt an wie viel Nutzleistung man aus einer Anlage von vorbestimmten Gewicht erhält, bzw. was eine Anlage mit einer vorbestimmten Leistung wiegt. Hier ist die Dimension kg/Ps bzw. Ps/kg .   

edit:
Das Leistungsgewicht wird auch (z.B bei Breyer) MEG genannt (ebenfalls kg/Ps)
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Smutje Peter am 06 Januar 2018, 19:28:54
Ergänzung:

oder könnte Harnack hier mit Ps/t die Leistung(Ps) je t Dampf gemeint haben?

edit:

Quatsch 17,8 Ps/t das ist viel zu wenig Leistung!
die Vermutung ist sicher unrichtig.
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Herr Nilsson am 06 Januar 2018, 21:30:40
Ich kenne solche Zahlen nur als WPS/Konstruktionsverdrängung.

Edit:
17,8 WPS/t scheint mir für T26-T36 zutreffend zu sein. In diesem Falle allerdings mit 100% Zuladung.

32.000 WPS/1797 t~17,8 WPS/t
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: DST am 07 Januar 2018, 15:31:41
Zitat von: Smutje Peter am 23 Dezember 2017, 20:27:56
Ist das möglich, dass das bei den großen Schiffen ebenso liegt? Also z.B. Hipper zwar 3 Turbinen mit je 44000 Ps hatte, aber die Antriebsanlage nur auf 110000 Ps Konstruktionsleistung ausgelegt war?

Der Name Konstruktionsleistung sagt doch eigentlich schon aus das diese Leistung während der Konstruktion errechnet wurde.
Um mit x T Verdrängung eine Geschwindigkeit von y Kn zu erreichen.
Was dann später real herraus kommt weiß ja niemand.

Und wenn man jetzt bei der Konstruktion der Maschinenanlage etwas konservativ rechnet
-niedrigerer Brennwert als Super Preminum +++ Öl
-niedrigerer Wirkungsgrad der Kessel wegen thermischer Belastung im Schiffsrumpf
-niedrigerer Wirkungsgrad der Kessel wegen längeren Leitungen für die Abgase
-höherer Temperaturverlust in den Dampfleitungen
-höhere  Reibungsverluste bei den Turbinen und den Wellen

Dann könnte die ganze Anlage später deutlich mehr Leistung haben als theoretisch errechnet wurde.
Weil einfach nicht alles wirklich so schlecht war , wie man bei der Berechnung angenommen hatte.
Bestes Beispiel ist doch dafür die "Von der Tann" mit 42000 Ps konstruiert und 79000 Ps hatte sie.

Von daher glaube ich nicht dass das falsche Angaben sind ,sondern das einfach verschiedene Leistungsangaben
aus verschiedenen Stadien der Konstruktion.des Bau`s und der Erprobung vermischt wurden.

mfg dirk
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Matrose71 am 07 Januar 2018, 16:07:18
Salve,

gerade bei den Flottentorpedo Booten, gab es doch das Problem, dass die Kessel etwas zu klein für Turbine und Turbogeneratoren berechnet wurden und somit überspitzt formuliert, die Leistung an der Schraube auch von der Menge der Verbraucher abhängig war, die Strom wollten. Die FTB 1939 konnten ja in der Praxis nicht ganz ihre berechnete Konstruktions Leistung, durch diesen Umstand erreichen.
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Smutje Peter am 07 Januar 2018, 16:51:52
Danke für Eure Antworten!

Macht Sinn.

Dabei fällt mir ein:
Was ist eigentlich aus der mal angekündigten, überarbeiteten Ausgabe von Gröner geworden? Da sollten ja solche Ungenauigkeiten (Fehler will ich das jetzt erst mal nicht mehr nennen!) korrigiert werden.

Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Sven L. am 11 Januar 2018, 14:23:25
Hallo Peter

Gib doch bitte mal die Leistung Konstruktion und Maximal an. Dazu bitte Dampf-Druck und Dampftemperatur. Dann kann ich dir den Dampfbedarf und den Ölverbrauch berechnen.
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Smutje Peter am 14 Januar 2018, 10:23:53
Hallo Sven

Mal sehen was ich da habe:

Dampfdruck: bis 70 atü
maximale Dampftemperatur: 400-450° C
Leistung der Anlage nach Konstruktion : 29000 WPs
Leistung je Turbine: 16000 WPs max.
Leistung der gesamten Anlage 32000 WPs max.
Wellendrehzahl nach Konstruktion: 463 U/min
max.: 470 U/min

mehr hab ich im Moment nicht sorry

edit:
Die Quelle ist Harnack (Quellenangabe vergesse ich immer wieder)
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: am 14 Januar 2018, 11:09:23
Zitat von: Halvar66 am 11 Januar 2018, 14:23:25Gib doch bitte mal die Leistung Konstruktion und Maximal an. Dazu bitte Dampf-Druck und Dampftemperatur. Dann kann ich dir den Dampfbedarf und den Ölverbrauch berechnen.

Zitat von: Smutje Peter am 14 Januar 2018, 10:23:53...mehr hab ich im Moment nicht sorry.

Die gesuchten Angaben beziehen sich auf Flottentorpedoboot 1939, oder?

Falls die Anlagen der Scharnhorst-Klasse gemeint sein sollten, die im ersten Beitrag des Threads genannt wurden, so gibt Breyer (MA 2 & 3, sowie »Die Schlachtschiffe der Scharnhorst-Klasse«) folgende Werte an:

Dampfdruck 44 atü (bzw. in MA 2 & 3 ata)
Dampftemperatur 470 °C
(jeweils beim Eintritt in die Turbinen)
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Smutje Peter am 14 Januar 2018, 11:40:20
Ja ging um das FT-boot 39 aber danke für Deine Daten!

top
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Sven L. am 14 Januar 2018, 18:24:59
Dank an euch. Mit den Zahlen kann ich arbeiten.
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Sven L. am 14 Januar 2018, 19:02:11
Mit den angegebenen Werten liegt der Dampfbedarf je Turbine, zzgl. 10% für Hilfsaggregate, bei

Normallast: 38,2 t/h (90%)
Höchstlast : 42,4 t/h (100%)

Die Verdampfungsziffer liegt bei 15,38 resp. 15,35

Der Ölverbrauch je Kessel liegt bei
Normallast: 4,96 t/h
Höchstlast : 5,52 t/h

Grundlage der Berechnungen: Dampfkessel und Feuerungen, Arthur Zinzen, zweite Auflage
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Peter K. am 14 Januar 2018, 20:00:55
Der Autor heißt Arthur ZINZEN, nicht ZINSEN.
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Sven L. am 14 Januar 2018, 20:21:38
Danke Peter, Schreibfehler ist korrigiert.
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Peter K. am 14 Januar 2018, 22:11:02
ZitatMit den angegebenen Werten liegt der Dampfbedarf je Turbine, zzgl. 10% für Hilfsaggregate, bei

Normallast: 38,2 t/h (90%)
Höchstlast : 42,4 t/h (100%)

Die Verdampfungsziffer liegt bei 15,38 resp. 15,35

Diese Angaben scheinen im Vergleich zu den Vorgängerbooten (T 13 - 21) zweifelhaft, denn jeder deren 4 Kessel erzeugte 33 t Dampf pro Stunde bei einer Verdampfungsziffer von 12,1 (bezogen auf 9.300 WE / kg)
Quelle: Siegfried BOCK, Kesselanlagen deutscher Kriegsschiffe, in: Schiff und Zeit, Heft 1, Seite 64-65
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Sven L. am 16 Januar 2018, 11:49:37
Da das Nachrechnen von Dampfaggregaten ohne vollständige Informationen durchaus fehlerbehaftet sein kann, will ich das ganze etwas aufdröseln.
Ausgangslage sind die Informationen von SmutjePeter:

Dampfdruck               pa = 70 ata
Dampftemperatur       t  = 450 °C
Konstruktionsleistung  14.500 PSw je Turbine

Für die Berechnung des Dampfbedarfs der Turbine sind die übrigen Angaben nicht relevant. Damit der Dampfbedarf berechnet werden kann wird noch der Enddruck pe benötigt. Hier musste ich eine Annahme treffen. Ich habe pe = 0,05 ata angenommen. Mittels Mollier (IS-Diagramm oder Tabelle) ergeben sich nun:
i  = 792,5 kcal
ie = 487,2 kcal

somit ergibt sich ein Wärmegefälle

ht = i – ie = 305,3 kcal

Die nächste Unbekannte ist nun der Wirkungsgrad. Hier musste mir Prof. Const. Zietemann weiterhelfen. Er bietet eine Tabelle wo sich abgestuft nach Turbinenleistung Wirkungsgrade (von/bis) finden. Demnach ergibt sich durch Interpolation ein Wirkungsgrad von

ηe = 0,819 = 81,9%

Ausgangswerte für die Interpolation sind:

10.000 PS15.000 PS
0,7900,800
0,8400,845

Ob sich dieser Wirkungsgrad mit dem tatsächlichen der ausgeführten Turbinenanlage deckt weiß ich nicht. Darum auch nur eine Annahme.
Nun errechnet sich der der Dampfbedarf mittels

De = 632,3 / (ht * ηe) = 632,3 / (305,3 * 0,819) = 2,53 kg/PSeh

Somit ist der unzweifelhafte Dampfbedarf einer Turbine bei einer Konstruktionsleistung von 14.500 PS

D = 2,53 * 14.500 = 36.685 kg/h = 36,7 t/h

Ändert sich ein oder mehrere Eingangsparameter, ändert sich ebenfalls das Ergebnis. Wenn z.B. die Dampftemperatur mit 400 °C angenommen wird, ergibt sich ein Dampfbedarf D von 38,65 t/h. Ändere ich hingegen den Dampfdruck von 70 auf 60 ata und belasse die Temperatur bei 450 °C dann ergibt D = 37,1 t/h. Bei 60 ata und 400 °C ergibt D = 39,3 t/h. Hierbei immer pe zu 0,05 angenommen.
Bei 70 ata und 450 °C aber Enddruck pe zu 0,04 angenommen ergibt sich ein Dampfbedarf von nur noch 35.990 kg/h = 35,99 t/h.

Diese Berechnung ist vom Heizwert des Brennstoffes vollkommen unabhängig!

Das Zweifelhafte kann sich also nur auf die beiden Annahmen beziehen, die ich treffen musste.
Ich habe die Normalleistung der Turbine mit der Konstruktionsleistung des Schiffes gleichgesetzt. Ob dies tatsächlich zutrifft entzieht sich meiner Kenntnis. Auf jeden Fall muss nun noch über den Mehrbedarf an Dampf bei Mehr- oder Minderleistung der Turbine sprechen. Auch hierfür gibt es bei Prof. Const. Zietemann entsprechende Angaben.

Zuschläge für Teilbelastungen

Teilbelastung 3/4 1/2 1/4 Last
Zuschläge zum3%9%21%bei gleicher Kühlwassermenge
Dampfverbrauch4%11%24%bei gleichem Vakuum

Zuschläge für Überlastung

Überlastung 10% 15% 20% 25%
Zuschläge in %0123

Tabellen nach Prof. Const. Zieteman, Die Dampfturbinen Teil I, Sammlung Göschen Band 274, 1932, Seite 123

Zu den Dampfkesseln äußere ich mich morgen, da ich mich jetzt auf meine Schicht vorbereiten muss.
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Sven L. am 16 Januar 2018, 18:57:45
Erfreulicherweise hat die heutige Orderabfrage ergeben, dass im Hafen zu wenig Schiffe liegen, als dass allen Kollegen eine Arbeit zugewiesen werden konnte. Heißt angenehmer weise - bezahlt die Füße hochzulegen. Ich liebe schlechtes Wetter  :-D

Aber um auf das Thema zu kommen.

Peter K. schrieb das die Kessel bei einem Unteren Heizwert (Hu) von 9.300 kcal/kg eine Verdampfungsziffer von 12,1 gehabt haben sollen. Ich hatte rund 15,3 errechnet. Ich habe dabei nicht angegeben das ich mit einem gänzlichen anderen Hu von rd. 10.260 kcal/kg gerechnet habe. Stellt sich die Frage nach dem Warum.

Klären wir doch erst einmal, wie sich der Untere Heizwert errechnen läßt. In die Formel fließen Anteile von Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Sauerstoff (O), Schwefel (S) und Wasser (W) ein. Die Formel lautet:

Hu = 8080*(C)+2210*(S)+28600*(H)-600*(W)-3570*(O)

Wenn nun die chemischen Elemente mit ihrem entsprechendem prozentualem Anteil eingefügt werden, ergibt sich der Untere Heizwert. Hierin liegt nun die Schwierigkeit. Ich hatte ich für eine Aufteilung von (C) 84%, (H) 12%, (O) 0,5%, (N) 0,3%, (S) 2,8% und (W) 0,4% entschieden. Inzwischen habe ich ein Liste verschiedener Heizöle mit entsprechender Aufteilung gefunden. Ich werde morgen die Heizöle nachrechnen und schauen, ob sich da Unterschiede ergeben. Bericht folgt dann.

Bei den von Peter genannten Hu von 9.300 kcal/kg kann es sich eigentlich nur um Steinkohlenteeröl handeln. Also habe ich mit dem Wert von 9.300 kcal/kg neu gerechnet.
Als Ergebnis ergab sich eine Verdampfungsziffer von 14,0! Nach kurzem kratzen am Kopf und weiterem Studium diverser Literatur bin ich im Handbuch für Schiffsingenieure unnd Seemaschinisten von E. Ludwig/K. Illies fündig geworden. Ein umrechen der Verdampfungsziffer auf Normaldampf ist angesagt. 
Durch die von der Turbine her bekannten Grundwerte ergibt sich für den Kessel eine


Erzeugungswärme für den Heißdampf582,8kcal/kg
und der weitere Rechengang lautet  -  d = 14,0 * 582,8 / 640 = 12,75

Dies ist zwar nicht die 12,1 welche Peter K. zitiert hat, aber weil z.B. nicht die Abgastemperatur, welche Einfluss auf den Kesselwirkungsgrad und somit die Verdampfungsziffer hat, genannt worden ist, musste hier leider ebenfalls ein Annahme gemacht werden.
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Peter K. am 16 Januar 2018, 20:13:28
Meiner Meinung nach darfst du beispielsweise weder die Wellenleistung noch den Kesseldruck ohne Abschläge für die Berechnung des Dampfbedarfs einer Turbine verwenden.

Aus der bereits genannten Quelle noch einmal genauere Angaben zu den Kesseln von T 13 - T 18 für Vergleichszwecke:
Heizfläche je Kessel: 150 m²
Dampferzeugung je Kessel: 33 (erprobt 32,4) t/h
Kesseldruck: 70 (erprobt 70) atü
Dampftemperatur: 284 (erprobt 284) °C Sattdampf, 415 (erprobt 417) °C Heißdampf
Erzeugungswärme je Kessel: 628 (erprobt 631,9) WE/kg
Kesselwirkungsgrad: 82 (erprobt 75,1) %
Abgastemperatur: 360 (erprobt 450) °C
Verdampfungsziffer: 12,1 (erprobt 11,1)
Kesselrauminhalt: 47,22 (erprobt 47,22) m³
Kesselgewicht inkl. Wasser: 23,3 (erprobt 23,3) t
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Sven L. am 17 Januar 2018, 10:23:33
Zitat von: Peter K. am 16 Januar 2018, 20:13:28
Aus der bereits genannten Quelle noch einmal genauere Angaben zu den Kesseln von T 13 - T 18 für Vergleichszwecke:
Heizfläche je Kessel: 150 m²
Dampferzeugung je Kessel: 33 (erprobt 32,4) t/h
Kesseldruck: 70 (erprobt 70) atü
Dampftemperatur: 284 (erprobt 284) °C Sattdampf, 415 (erprobt 417) °C Heißdampf
Erzeugungswärme je Kessel: 628 (erprobt 631,9) WE/kg
Kesselwirkungsgrad: 82 (erprobt 75,1) %
Abgastemperatur: 360 (erprobt 450) °C
Verdampfungsziffer: 12,1 (erprobt 11,1)
Kesselrauminhalt: 47,22 (erprobt 47,22) m³
Kesselgewicht inkl. Wasser: 23,3 (erprobt 23,3) t
Danke für die Zahlen. Aus zwei Gründen sehr hilfreich!
Jetzt kann man in einer sehr langen und umfangreichen Berechnung ausrechnen ob die gewählte Auslegung (Verdampfer, Überhitzer und Vorwärmer)
den Anforderungen entspricht. Hierzu würde man noch die Kesselabmessungen und die Rohrdurchmesser bzw. abstände usw. benötigen.
In jedem Fall reicht das obige aus um den Brennstoffverbrauch der Kessel bei Höchstlast mit 10,68 t/h Dampfleistung (bei 33*4 = 132 t/h) zu beziffern.

Zitat von: Peter K. am 16 Januar 2018, 20:13:28
Meiner Meinung nach darfst du beispielsweise weder die Wellenleistung noch den Kesseldruck ohne Abschläge für die Berechnung des Dampfbedarfs einer Turbine verwenden.
Was die Wellenleistung betrifft müsste man wissen wo die genau gemessen wurde. Vor- oder hinter dem Getriebe? Im ersteren Fall muss ich nichts von der Wellenleistung abziehen und im letzteren Fall bei einem Einfachen Untersetzungsgetriebe rd. 2% und bei einem Doppelt untersetzem Getriebe rd. 4% auf die Wellenleistung aufschlagen. Da ich von ersterem ausgehe würde, wären es 16.320 statt 16.000 PS je Turbine bei Höchstlast und 14.790 statt 14.500 PS bei Normallast (Grundauslegung der Turbine). Dies entspräche einem Dampfbedarf der Turbinen bei Normallast von 37,99 t/h statt 37,24 t/h. Kein wesentlicher Unterschied.
Viel wichtiger wäre es zu wissen, wie hoch der Dampfbedarf der Hilfsaggregate wäre - Heizöl-, Speisewasser-, Kühlwasser-, Leckpumpen usw. sofern diese Dampfbetrieben gewesen sind. Bei den Leckpumpen tippe ich, nach allem was ich bislang gelesen habe, bei der KM auf elektrischem Antrieb, aber der Rest wurde mit Dampf betrieben. Evtl. beim Anfahren der Anlage elektrisch, da noch kein Dampf zur Verfügung stand. Ausgehend von dem errechneten Dampfbedarf der Turbinen, das sind rd. 86,9 t/h, nochmals 51,9% aufschlagen um auf die 132 t/h Gesamtleistung der Kessel zu kommen.  Nach K. Illies konnte der Dampfbedarf der Hilfsaggregate bis zu 40% des Dampfbedarfes der Antriebsturbinen betragen. Aber wie schon erwähnt, ohne genaue Angaben über die Hilfsaggregate kann ich hierzu keine Aussage treffen, außer das ich den Wert von 51,9% für sehr hoch halte.
Was denn Kesseldruck betrifft stimme ich dir durchaus zu, möchte jedoch anmerken, das beim Hochdruck-Heißdampf die Verluste in den Leitungen durch den geringeren Reibungswiderstand geringer ausfallen als beim Nassdampf. Wenn ich statt der 70 at.abs. nur 65 zum Berechnen nehme, erhöht sich bei Volllast (Normallast) der Dampfverbrauch nur um 0,01 kg/PSeh, oder um 166 kg/h.
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Peter K. am 17 Januar 2018, 20:01:47
ZitatMit der von dir genannten Erzeugungswärme konnte ich die Speisewassertemperatur emitteln. Diese lag/liegt bei ~140 °C
... nach genannter Quelle: 135 (erprobt 133) °C

Zitat... Rohrdurchmesser ...
... nach genannter Quelle: 25 mm

ZitatWas die Wellenleistung betrifft müsste man wissen wo die genau gemessen wurde. Vor- oder hinter dem Getriebe?
Ganz zweifellos bezeichnet die Wellenleistung jene Leistung, die an den Propeller abgegeben wird. Sie wird also unbedingt hinter dem Getriebe gemessen. Beim einfach untersetzten Rädergetriebe gehe ich gerne mit dem von dir vorgeschlagenen Abzug von 2 % konform, würden aber auch noch einen weiteren Prozentpunkt für Reibungsverluste (Wellenlager, Stopfbuchse, ...) von der Turbinenleistung abziehen. Bei der Wellenleistung eines Turbinensatzes von 14.500 WPS ergäbe sich meiner Meinung nach also eine Turbinenleistung von rund 14.950 PS.
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Sven L. am 17 Januar 2018, 20:54:35
Das mit dem Speisewasser passt, weil ich 420 Grad gerechnet hatte.

Hatte von TurboGeorg mal Unterlagen über bei der KM verwendet Kessel bekommen. Da steht's auch 25/20. Also 2,5 mm Wandstärke. Aber zum berechnen werden noch Rohrabstände der einzelnen Gruppen benötigt und ggf die Abstände der Rohrreihen.

Habe im Illies nochmal das Kapitel über Getriebe gelesen. Demnach sind die 14.950 PS vollkommen ok.
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Peter K. am 18 Januar 2018, 18:03:57
Diese Kesselunterlagen würden mich bei Gelegenheit interessieren ...
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Sven L. am 18 Januar 2018, 19:55:51
Deine Mailadresse müsste ich noch haben. Schicke es dir am Wochenende.
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Peter K. am 18 Januar 2018, 22:19:03
Vorab schon mal DANKE!
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Sven L. am 19 Januar 2018, 11:07:57
Mails sind raus. Wenn du noch weitere Infos brauchst, lass es mich wissen.
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Peter K. am 19 Januar 2018, 18:02:22
Vielen Dank für die Zusendung!
Tatsächlich handelt es sich dabei um einen Auszug aus dem Wort- und Bildteil des Heftes "Maschinenkunde  - Leitfaden für den U.O. Lehrgang Lfb. II an den Marineschulen im Bereiche der Schiffsmaschinen-Inspektion Wilhelmshaven", Ausgabe 1940, das bereits vollständig Bestandteil meiner Sammlung ist.
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Sven L. am 20 Januar 2018, 18:19:37
Ich habe inzwischen die Information über die Turbo-Generatoren des T-Boots Typ 1939 gefunden. Es gab zwei 80 KW Generatoren.

Jetzt steht immer noch die Frage im Raum bzgl. der niedrigen Konstruktionsgeschwindigkeit des Flottenzerstörer 1939. Dies lag nicht an zu geringer Dampfleistung der Kesselanlage, sondern, soweit es der Literatur entnommen werden kann, daran, dass dieselbe Anlage wie für den Typ 1937 verwendet wurde. Ursprünglich sollten die Boote T22-24 zu dem vorgenannten Typ gehören. Wenn man davon ausgeht, das Konstruktionsmäßig eine höhere Leistung erforderlich gewesen ist, so verwundert es nicht, wenn die Boote vom Typ 39 dann langsamer waren.
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Smutje Peter am 21 Januar 2018, 11:34:19
Moin zusammen

Die beiden 80 KW Turbogeneratoren standen in E-Werk I, dazu kam noch ein 160 KW Diesel-Generator in E-Werk II. Zusammen also 320 KW bei 220V. Die Flottentorpedoboote 1941 hatten die gleichen elektrischen Anlagen, und auch das gleiche M II Gewicht, nämlich 69 t. (Quelle Harnack)   
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Sven L. am 21 Januar 2018, 12:51:43
Danke Smutje.

Ich hatte nur die Turbo-Generatoren erwähnt, weil die Diesel-Generatoren nicht in die Dampfbedarfs-Berechung einfließen.
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Smutje Peter am 21 Januar 2018, 12:55:13
klar
aber gab es da nicht noch andere Verbraucher wie z.B. Dampf betriebene Bootskräne und Davids, die Kombüse, Dampf betriebene Pumpen und Feuerlöscheinrichtungen?
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Sven L. am 21 Januar 2018, 14:53:24
Ja, aber die wesentliche Haupt-Hilfsdampfverbraucher hatte ich bereits genannt. Als da wären, Kühlwasser- und Luftpumpen für die Kondensatoren, Speisewasserpumpen und die ebenfalls Dampfbetriebenen Ölförderpumpen. Dann wäre da noch die Schiffsheizung zu nennen. Wobei diese allerdings nur indirekt Kesseldampf benötigt haben wird.
Waren die Bootswinden überhaupt noch Dampfbetrieben, oder wurden diese inzwischen auch elektrisch angetrieben? Würde aber nur bei Stillstand des Schiffes, also der Hauptdampfabnehmer (Turbinen) eingesetzt werden und somit den Dampfverbrauch nicht direkt beeinflussen.
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Smutje Peter am 21 Januar 2018, 15:13:15
Hallo
Also welche Hilfsmaschinen im einzelnen Dampfbetrieben waren weiß ich nicht. Deshalb ja als Frage gestellt. Bei Feuerlöscheinrichtungen bin ich mir allerdings schon ziemlich sicher, dass die teilweise mit Dampf betrieben wurden. (Auf den Diesel(Panzer)-Schiffen hatte man dafür Hilfskessel, die auch für den Betrieb der Kombüse genutzt wurden.) Bei den Davids und den  Boot-Kränen ist es tatsächlich egal. (Da hätte ich auch selber drauf kommen können.)

Off Topic
Mir gefällt sehr wie sich dieser Thread entwickelt. Manches wird für mich zumindest verständlicher! Meinen Dank an alle Beteiligten!   
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Smutje Peter am 27 Januar 2018, 13:35:57
Moin zusammen!

Nachdem jetzt keine weiteren Posts zum Thema mehr eingestellt werden, ist es an der Zeit ein Resümee zu ziehen.

Wie Herr Nilsson angemerkt hat, sind die meisten Angaben in der Literatur nicht wirklich falsch, sondern nur vermischt, und nicht im Zusammenhang zitiert.
Ich vermute, dass die Autoren im allgemeinen die höchsten genannten Daten eingesetzt haben. Anscheinend hat die KM für Turbinenschiffe und –Boote eine Überlast von 120% verlangt. Meist wurde die dann angegeben. Vermutlich waren die Turbinen meistens auf eben diese forcierte Leistung ausgelegt. Also z.B. Scharnhorst/Gneisenau auf 3x53350Ps, zusammen die oft genannten 160050 Ps, oder die Hipper-Klasse mit 3x44000 Ps (zusammen 132000 Ps). Für die Hipper-Klasse wird bei Hadeler und Koop aber eine Konstruktionsleistung von 110000 Ps angegeben. Die 132000 Ps entsprechen dann genau 120%. Harnack gibt in seinem Buch über die Flottentorpedoboote auch an, dass die genannten Werte bei Turbinenanlagen eine maximale 120% Leistung ist.
Die angegebenen Geschwindigkeiten dürften dann wohl die Höchstgeschwindigkeit mit 120 % Leistung bei Einsatzverdrängung sein.
Beim Flottentorpedoboot 1939 konnte diese (2x16000 Ps = 32000 Ps) wegen der zu klein dimensionierten Kesselanlage, und zu vielen Dampf verbrauchenden Hilfsmaschinen nicht erreicht werden. Die maximale Leistung betrug hier wohl ~29000 Ps was dann einer 110 % Überlast entspricht. Bei Einsatzverdrängung in See hatten die dann Mühe 30 kn zu halten.
Ein Sonderfall sind wohl Scharnhorst und Gneisenau. Breyer gibt für den Neuentwurf I 125000 Ps Konstruktionsleistung für 30 kn an. Das dürfte dann die 100 % Leistung sein. Bei 120 % hätte der Neuentwurf dann 150000 Ps gehabt. Im weiteren Verlauf der Konstruktion sind dann Scharnhorst/Gneisenau noch um ein paar 1000 t gewachsen (u.a. Vermehrung der MA von 8 auf 12 x 15 cm SK), was dann auch zu deren niedrigem Freibord geführt hat. Gleichzeitig ist vermutlich auch die Antriebsanlage verstärkt worden. Hier wohl von ~125000/150000 Ps auf ~133000/160000 Ps. Bei 133000 Ps wären dann 30 kn zu erreichen gewesen, mit Überlast waren dann bis 2 kn mehr drin. Dabei gilt zu bedenken, dass bei 160000 Ps allmählich die Grenze der Leistung erreicht war, die die Propeller noch ins Wasser bringen konnten (Schlupf).
Bei Bismarck schreibt Breyer, dass zumindest zeitweilig turboelektrischer Antrieb erwogen worden war, und dass die Anlage durch die Verwendung von Getriebeturbinen robuster gebaut werden konnte. Haldeler gibt für Bismarck/Tirpitz ebenfalls 110000 Ps Konstruktionsleistung an. Ich vermute, dass diese Konstruktionsleistung dadurch (Getriebeturbinen) auf ~115000 Ps gestiegen ist. Forciert auf 120% ergibt das dann die für Bismarck genannten 138000 Ps. Im Gegensatz zu der etwas überzüchteten, und anfälligen Antriebsanlage von Scharnhorst/Gneisenau waren die robusteren und schwereren Anlagen der Bismarck-Klasse dann auch in der Lage bei den Probefahrten noch höhere Leistungen zu erzielen.   

Bitte beachten:

Die Schlussfolgerungen sind Vermutungen von mir und müssen nicht notwendigerweise richtig sein.

Kritik erwünscht!
Titel: Re: Falsche Leistungsangaben für Turbinenschiffe der KM in der (Fach)Literatur?
Beitrag von: Sven L. am 04 April 2018, 19:03:27
Hallo Peter,

lieber spät als nie  :-D

Deinen Ausführungen kann man durchaus folgen. Scharnhorst und Gneisenau sind Leistungsmäßig ein unendliches Thema für sich. In jedem Fall sollte man bei Vergleichen immer von der Konstruktionsleistung ausgehen. Die zu erreichende Höchstleistung einer Turbine ist ist immer von der Höchstleistung der Kessel abhängig. Die Kesselleistung ist stark vom Kesselwirkungsgrad abhängig. Dieser wiederum ist ebenfalls von einigen Faktoren (Luftvorwärmung, Heizöl-Qualität/Brennwert, Bedienung etc.) abhängig. Angenommen bei der Berechnung des/r Kessel wurde ein Wirkungsgrad von 80% ermittelt, aber im Betrieb wird nur ein Wirkungsgrad von 75% erreicht, ist es ersichtlich das die die Leistung der Turbine entsprechend schwächer ausfällt. Also z.B. statt 20% Überlast nur 16%.
ZitatBeim Flottentorpedoboot 1939 konnte diese (2x16000 Ps = 32000 Ps) wegen der zu klein dimensionierten Kesselanlage, und zu vielen Dampf verbrauchenden Hilfsmaschinen nicht erreicht werden.
Diesem Punkt kann ich nicht zustimmen, weil meiner Kenntnis zufolge diese Boote tatsächlich um die Maschinenanlage herum gebaut wurden, bzw. die Maschinen und Kessel bereits gebaut waren, jedoch die Boote vom Typ 37 storniert und dafür die vom Typ 39 in Auftrag gegeben worden sind. Da diese größer ausfielen als ihre Vorgänger ist es ersichtlich das die geplanten Leistungen nicht erreicht wurden.

Da ich dieses Thema äußerst interessant finde, habe ich mich in der Zwischenzeit ausgiebig mit Thermodynamischen Kreisprozessen beschäftigt, da diese genau in dieses Thema passen. Hierrüber werde ich demnächst ein eigenes Thema starten.