Forum Marinearchiv

Wie man heutzutage weiß, war die Konstruktionsmaschinenleistung der  Bismarck ca 35.000 PS geringer als die der Richelieu
bei gleichzeitig deutlich höheren Abmessungen
nämlich rund 30 % mehr länge und rund 50% mehr Breite bei nahezu gleicher Höhe
alles in allem rund 6000m³ mehr Raum und rund ein halber tausender mehr Masse

Unabhängig von einer möglicherweise höheren Betriebssicherheit durch mehrfach redundante Systeme, wie hätte man den  theoretisch einsparbaren Raum- und Massebedarf
einsetzen können
Schiff kürzen
TS System verbreitern
eingesparte Masse in zusätzlichen Deckspanzer
oder Gürtel weiter nach unten ziehen
oder was sonst oder welche Kombinantion wäre möglicherweise sinnvoll gewesen

Hai

Was ist mit Wartungs- und Reparaturfreundlich durch gute Zugänglichkeit?

hi, Thoddy,

Zitat von: Thoddy am 07 Februar 2010, 20:29:39
rund 50% mehr Breite

wie das ? nahmen nicht auf beiden Schiffen die Antriebsanlagen mehr oder weniger die ganze Schiffsbreite ein ?

Zitat von: Thoddy am 07 Februar 2010, 20:29:39
Unabhängig von einer möglicherweise höheren Betriebssicherheit durch mehrfach redundante Systeme,

"unabhängig von ..." ist m.E. nicht möglich; "Standkraft" ist doch ein entscheidender Faktor eines Kriegsschiff, besonders eines Schlachtschiffs, das ja für den Kampf mit gegnerischen Schlachtschiffen gedacht ist.

Gruß, Urs

Hallo Thoddy

ein sehr interessantes Thema.
Ich würde es gerne allgemein auf das gesamte Gebiet "kompaktes bauen" ausdehnen.

Bei den Maschinen hab ich genauso wie Urs so meine Zweifel an den vergleichenden Größen.
Allerdings hab ich nur Zahlen zur SH Anlage und die war ungefähr 77m lang.
Da kann die Anlage von BS ja nicht größer gewesen sein. Auch hab ich in Erfahrung gebracht das die Heißdampfanlagen weniger Raumbedarf benötigten als die Nassdampfanlagen der leichten Kreuzer (Nürnberg, Leipzig, Königsberg etc...).
Liegt der Raumbedarf der deutschen Schiffe ausschließlich an der Redundanz und an der Unterteilung oder eher an der Technik?

Bei 170m Zitadelle finde ich einen Raumbedarf von knapp 80m für die Maschinenanlage jetzt auch nicht so riesig.

Bei den 170m Zitadelle sind wir aber beim Pudelskern der Kompaktheit! SH/GS kann man da ganz genauso miteinbeziehen, da die Zitadelle genauso lang war.

Wie haben es allerdings die anderen Nationen geschafft, sehr viel kürzere Zitadellen zu bauen.
Z.B South Dakota 112m mit genauso viel Leistung und 9 x 40,6 cm (3 Türmen).
Selbst Yamato hatte nur eine Zitadellenlänge von 145m.
Und ich glaube kaum das die Zitadellenlänge der KM Schiffe ausschließlich an der Maschinenanlage hing.
Kompaktheit war für die ein "Fremdwort". Ich glaube dort liegt auch weit aus mehr Einsparpontiential für eine dickere Panzerung.
SH's Zitadelle hätte man mit den 3 Türmen auf kompakt getrimmt bestimmt auf 130-140m bekommen auch bei BS sehe ich da Sparpontial, was aber durch die 4 Türme nich so riesig ist. Als guten Vergleich zur BS, würde ich Vanguard nehmen, die hatte auch 4 Türme war aber wesentlich kompakter und kürzer in ihrer Zitadelle.

Meine Meinung zu deinen Alternativen ist auf alle Fälle den Deckspanzer verstärken.
Ein kürzeres Schiff ist langsamer und die deutschen Gürtel waren im Vergleich schon sehr weit nach unten gezogen.
Auch die TS Systeme hielten m.E. nach gut, wenn man das im Nachhinein an SH und BS und ihrer Performance gegen Torpedos beurteilen kann.
Und der Deckspanzer war die Schwachstelle im deutschen System neben dem Zitadellenpanzer, den könnte man auch noch verstärken beim üblichen KM Panzerschema.
 

So ganz schnell ausm Kopf
---------Länge----Breite--------Höhe
Bismarck--67m-----25m---------9,5m
Richelieu--51m-----16m--------10,0m

dies sind soweit mich meine Erinnerungen nicht trügen die Werte aus dem Report Chef Hauptamt Kriegsschiffbau Fuchs
K/K III A Nr. 231/41 g.Kdos. Vergleich zwischen "Richelieu" und "Bismarck

wobei die 16 m Breite für R. sind wohl ein Schreibfehler muß wohl 19 m heißen
33-14(2x7m Breite Torpedoschutzsystem  an der breitesten Stelle)

edit bei der Breite bin ich mir nun gar nicht mehr sicher nach Harold zeichnung 16 m Breite

Zitat von: Matrose71 am 08 Februar 2010, 00:09:02
Hallo Thoddy
Wie haben es allerdings die anderen Nationen geschafft, sehr viel kürzere Zitadellen zu bauen.
Z.B South Dakota 112m mit genauso viel Leistung und 9 x 40,6 cm (3 Türmen).
 

Das SoDak Beispiel finde ich interessant
die Kiste ist beachtliche 45 m kürzer und 2 m schmaler bei vergleichbarem Tiefgang als B. der Rumpf erscheint jedoch deutlich fülliger
Maximalverdrängung? beträgt rund 46000 ts und sie ist mit 130000 konstruktions PS  rund 28 knoten schnell,
also beachtliche zweieinhalb Knoten weniger als B.

bismarck ist ein bissel größer, wobei ein Teil der Mehrgröße meiner Meinung nach auch durch die größeren Treibstofftanks erklärbar ist 
wenn ich zusätzlich 25m für den 4 ten Turm bei B rausnehme bilde ich mir ein daß man in etwa dieselbe Wasserverdrängung wie Sodak erreicht

Rückschlüsse
die Rumpfform der Bismarck ist vergleichsweise günstiger als die der Sodak, da höhere Endgeschwindigkeit erreicht werden kann
wer bei annähernd gleicher Leistung höhere Geschwindigkeit erreicht, müßte theoretisch bei gleicher gefahrener Geschwindigkeit eine höhere Reichweite haben, dem ist aber nicht so, trotz 2000 t mehr im Tank hat B. wohl eine geringere Reichweite
daraus folgt daß die Antriebsanlage nicht besonders effizient ist. noch ein Argument die Antriebsanlage auszutauschen

Sehr interessanter Thread.
Dabei stellen sich mir folgende Fragen:
1. Warum hat man bei BS nicht gleiche Anlage wie bei SH installiert? (mehr Leistung)
2. Was unterschied die beiden Anlagen?
3. Was ist der Unterschied zwischen deutschen Hochdruckanlagen und ausländischen Anlagen bzw wie kommen die scheinbar betriebssichereren ausländischen Anlagen auf die gleiche/höhere Leistung wie die deutschen?

mfg

Servus,
hab grade mitbekommen, dass hier nach der Maschine von Richelieu gesucht wird.
Bieten kann ich nur die weitgehend baugleiche von Gascogne (andere Positionierung der Dieselgeneratoren) - siehe Anhang.
:MG:

@ Thoddy

Ich finde allerdings, dass die Rumpfgröße nicht unbedingt in Zusammenhang mit der Zitadellengröße steht.
SOD ist wohl so gebaut worden um noch halbwegs in das Washington-Abkommen zu passen.
Iowa und Yamato haben bedeutend längere Rümpfe aber jeweils auch nur 140-145m Zitadelle.

Zitatbismarck ist ein bissel größer, wobei ein Teil der Mehrgröße meiner Meinung nach auch durch die größeren Treibstofftanks erklärbar ist
wenn ich zusätzlich 25m für den 4 ten Turm bei B rausnehme bilde ich mir ein daß man in etwa dieselbe Wasserverdrängung wie Sodak erreicht

Wahrscheinlich, aber SOD hatte ein Rohr mehr und war dicker gepanzert (komprimiert auf die Zitadelle).
Was bei den deutschen Heißdampfanlagen auffällig ist, dass sie sehr viel mehr Kessel brauchten als die Niedrigdampfturbinen anderer Nationen.
Iowa hatte nur 8 Kessel für vier Turbinen und über 212000PS, Richelieu sogar nur 6 Kessel, während alle großen deutschen Anlagen 12 Kessel hatten für 3 Turbinen.
Allerdings ist hier eher die Kesselzahl ausschlaggebend, auch vom Raumbedarf.

Edit @ toppertino

Die Anlage von SH und BS sind sich sehr sehr ähnlich, nur die Anlage von BS wurde mit wesentlich weniger Druck betrieben, deshalb der Unterschied in der Leistung, allerdings auch in der Anfälligkeit.
Ich denke der Haupunterschied zu anderen Nationen liegt in den Kesseln, die Turbinen sind da eher Nebensache, allerding bin ich da auch nicht Experte.
Wenn man einen Blick auf die K-Kreuzer wirft, hatten die 4 Große und 2 etwas kleinere Kessel (Nassdampfturbine) und entwickelten damit 70000 PS.
Wenn man die Anlage von der Hipperklasse nimmt, brauchten die 8 Kessel um etwas über 80000 PS zu erreichen, was ungefähr 6 große Kessel der Nassdampfanlage geschafft hätten.

Zitat von: harold am 08 Februar 2010, 15:39:43
Servus,
hab grade mitbekommen, dass hier nach der Maschine von Richelieu gesucht wird.
Bieten kann ich nur die weitgehend baugleiche von Gascogne (andere Positionierung der Dieselgeneratoren) - siehe Anhang.
:MG:

gibt es Informationen über die Zuverlässigkeit der französischen Anlage
Deutscherseits wurden ähnliche Kinderkrankheiten wie bei den eigenen Hochdruckdampfanlagen unterstellt.

Von  ähnlichen Kinderkrankheiten wie bei den eigenen (deutschen) Hochdruckdampfanlagen weiß ich aus meinen Unterlagen nichts, weder bei der Dunkerque-Klasse noch bei Richelieu (JB war ja bis auf die Überstellungsfahrt nach Casablanca immobil).
Dafür hab ich noch einen schönen Indret-Kesselplan gefunden, den ich euch nicht vorenthalten möchte (Anhang), sowie den detaillierten Plan des vorderen Maschinenraums.
Dieser Plan ist zu groß (750 KB) um ihn hier anzuhängen; verkleinern möchte ich nicht, wegen der Lesbarkeit (im Original 1:50, 135 x 70 cm, 4 Schnitte, 2 Draufsichten, ausführliche Legende).
Wer ihn per mail gesendet haben möchte, PN an mich mit mailadresse, schick ich dann gesammelt raus.
:MG: Harold

@ harold

Zitat--------------------------------------------------------------------------------
Servus,
hab grade mitbekommen, dass hier nach der Maschine von Richelieu gesucht wird.
Bieten kann ich nur die weitgehend baugleiche von Gascogne (andere Positionierung der Dieselgeneratoren) - siehe Anhang.
 

--------------------------------------------------------------------------------
A2schnitte.pdf (141.23 KB - runtergeladen 12 Mal.)

Wie kommen den laut deinem Anhang die äußeren Schraubenwellen an den inneren vorbei? Bin ich nur zu blöd?

Servus Topper,
rote Pfeile:

(http://premium1.uploadit.org/harold//wellenfuehrung-2.jpg)

A.schknapp, aber geht!
:MG:

Quasi unter den Arm geklemmt...das hab ich in der Draufsicht gar nicht wahrgenommen.
Sieht aber wirklich sehr knapp aus.

Ich habe mir mal anhand der im Breyer veöffentlichten Daten einen groben Überblick hinsichtlich
Vergleich Maschinenanlagen Bismarck SoDak verschafft.
meiner meinung nach ist da gewichtsmäßig kein großer Unterschied erkennbar
beide Maschinenanlagen wiegen rund 2800 t
die Verbrauchsdaten kann ich nicht vergleichen sind alle für verschieden Geschwindigkeiten angegeben

Das Maß der Dinge scheint die französische Maschinenanlage zu sein vergleichsweise kompakt im Raum und Massebedarf.

@alle
habt ihr vergleichbare Verbrauchsdaten für die verschiedenen Schiffe bei gleichen Geschwindigkeiten? links wären auch willkommen.

Wieviel Kessel hatte SOD?

Und war die Anlage kompakter angeordnet?
Bei 112m Zitadelle muss es da da unten ganz schön eng sein.
Vom Gewicht nehmen sich die Anlagen aller großen BB's glaube ich nicht viel.

SOD hatte acht Kessel.

Hat zufällig jemand die Schaltungsmöglichkeiten der Turbinen/Kessel für B. zur Hand?

AFAIK waren die drei Kraftwerke Backbord, Mitte und Steuerbord im Normalfall über die Hauptzudampfstränge mit den jeweiligen gleichlautenden Turbinensätzen geschaltet. Es gab aber diverse Hauptzudampfbrücken, die andere Schaltungen zuließen.

Zitat von: harold am 08 Februar 2010, 16:36:34

Dafür hab ich noch einen schönen Indret-Kesselplan gefunden, den ich euch nicht vorenthalten möchte (Anhang), sowie den detaillierten Plan des vorderen Maschinenraums.

@ Harold oder alle anderen
hast du Detailinformationen zum Indret Sural z.B.
erzeugte Dampfmenge bei Nennleistung
spezifischer Brennstoffverbrauch bei Nennleistung
Wirkungsgrad
Gewicht leer
Gewicht mit Wasser
Heizoberfläche

kannst du mir bitte den größeren Plan zusenden Thoddyx(at)web.de

Danke

RICHELIEU: 27 kg/cm², 350° C, L 6,9 m, B 4,5 m, H 4,65 m
LE HARDI: 35 kg/cm², 385° C, L 4,5 m, B 2,5 m, 60 t/h Dampf bei Normalleistung, 70 t/h bei Überlast
Quelle: Jordan/Dumas bzw. Jordan/Moulin

@ Peter.K steht dort auch etwas zum Treibstoffverbrauch?

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Hat jemand einen Schimmer über die Herkunft eines spezifischen Treibstoffverbrauchs von 0,325 kg Heizöl per WPS bei 138000 PS bei Bismarck gemäß Koop und Schmolke für Bismarck.
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PS
Kennt jemand Dampfverbräuche für Turbinen verschiedener Schlachtschiffe für verschiedene Umdrehungen? z.B. 10%, 50% 100% Nennleistung
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So ich konnte nunmehr auch Kesselangaben zu den in Schlachtschiff Massachusetts eingesetzten Babcock Wilcox Kesseln finden
Ca 62 t Dampf maximal bei 5578 kg Brennstoffverbrauch.

Der Wagner Kessel ist damit deutlich effizienter in der Umsetzung Brennstoff Dampf. Und zwar rund 13 %.

Hallo Thoddy,

der Brennstoffverbrauch bezieht sich nicht ausschließlich auf den Dampfbedarf der Turbine(n), sondern beinhaltet auch alle anderen Dampfverbraucher, wie z.B. die notwendigen Pumpen für den Betrieb der Kessel- und Turbinenanlage.

Um den Brennstoffverbrauch B₀ eines Kessels und somit letztendlich aller Kessel, zu ermitteln benötigst du folgende Informationen:
1. Dampfmenge D in kg/h
2. Enthalpie i des Dampfes am Entnahmeventil in kcal/kg
3. Enthalpie i₀ des dem Kessel zugeführtem Speisewassers in kcal/kg
4. Kesselwirkungsgrad n
5. Unterer Heizwert h_u in kcal/kg
Der eigentliche Rechengang ist ganz simpel.

     B₀ = D * (i - i₀) / (n * h_u)

Die Enthalpie des Dampfes ermittelst du mittels Dampftabelle aus Druck und Temperatur.

Das Ergebnis multipliziert mit der Kesselanzahl und dividiert durch die Wellenleistung ergibt dann den Verbrauch in kg/WPS

Den Einfluss der Temperatur des Speisewassers auf den thermischen Wirkungsgrad habe ich ja bereits in dem Thread über Thermodynamische Kreisläufe beschrieben, welchen ich noch fortsetzen muss. Ebenso wichtig ist die Art- und Weise wie bzw womit das Speisewasser vorgewärmt wird.

Zitat von: Sven L. am 20 August 2018, 18:41:55
Hallo Thoddy,

der Brennstoffverbrauch bezieht sich nicht ausschließlich auf den Dampfbedarf der Turbine(n), sondern beinhaltet auch alle anderen Dampfverbraucher, wie z.B. die notwendigen Pumpen für den Betrieb der Kessel- und Turbinenanlage.

Schon klar, aber um Feststellungen zu treffen wo's hapert, muß man den Gesamtprozess auseinandernehmen.

Die Wagner Kessel haben einen Wirkungsgrad von 80%
bei 17% Schornsteinverlust und 3 % Strahlungs- und Leitungsverluste.
auch nach heutigen Maßstäben sehr ordentlich würde ich sagen.
Zum Vergleich Studie der US Navy
FINAL REPORT
High Efficiency – Reduced Emissions Boiler Systems for Steam, Heat, and Processing
ESTCP Project EW-201016
JULY 2012
Boilers with capacity larger than 10 MMBtu/h account for 28% of the total, and provide 85% of the overall US boiler capacity. Ninety three percent (93%) of all such systems are more than 10 years old [ORNL 2005] and typically operate at efficiencies between 70 and 80% [Harrold 1999].

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Mit 3950 kg Heizöl (Dichte 0,95 kg/l, Heizwärme 8800 kcal/l) werden bei Volllast 50 t Dampf mit 450° C Temperatur in einer Stunde von einem Kessel erzeugt. Kesseldruck dabei 58 atm (kg/cm²)

eine Turbine benötigt in einer Stunde
bei 122 U/min 10 t Dampf für 4.660 WPS (ca 15 kn ? weiss gerade nicht genau)
bei 270 U/min 164 t Dampf für 48.000 WPS (ca 30 kn)

Dazu kommen dann die ganzen Nebenverbraucher
Treibstoffpumpen, Schmierölkreislauf, Bunkerheizungen, Frischwassererzeugung zum Ausgleich der Wasserverluste im Geschlossenen Kreislauf, Kühlwasserpumpen, wer Lust hat kann weiter ergänzen

Ohne das die Hauptmaschinen sich auch nur einen Deut drehen, haben die beiden Schiff eine Stopplast, die knapp 10 t Heizöl pro Stunde verbraucht.
Möglicherweise -eher sehr wahrscheinlich- sind in dieser Stopplast auch "allgemeine Verbräuche" Z.B. Heizen des Schiffs, Erzeugung von Elektroenergie( -> Für Waffensysteme.... Licht), Pressluft, Hydraulik, Feuerlöschsystem enthalten.

Basierend auf der Leistung der Kessel könnten mit diesen 10 t Brennstoff ca 127 t Dampf produziert und irgendwo für Prozesse genutzt werden, die etwa einer Leistungsabgabe von ca 37.000 PS entsprechen.

Ergänzungen und Anmerkungen willkommen -die meisten Daten waren ausm Kopf.
Gibt es offensichtliche Fehler ?

Zitat von: Thoddy am 21 August 2018, 13:40:54

Zitat von: Sven L. am 20 August 2018, 18:41:55
Hallo Thoddy,

der Brennstoffverbrauch bezieht sich nicht ausschließlich auf den Dampfbedarf der Turbine(n), sondern beinhaltet auch alle anderen Dampfverbraucher, wie z.B. die notwendigen Pumpen für den Betrieb der Kessel- und Turbinenanlage.

Schon klar, aber um Feststellungen zu treffen wo's hapert, muß man den Gesamtprozess auseinandernehmen.

Zitat von: Thoddy am 21 August 2018, 13:40:54Die Wagner Kessel haben einen Wirkungsgrad von 80%
bei 17% Schornsteinverlust und 3 % Strahlungs- und Leitungsverluste.
auch nach heutigen Maßstäben sehr ordentlich würde ich sagen.

Vorsicht bitte mit pauschalen Aussagen. Ohne es näher überprüft zu haben beziehen sich die 80% wohl auf die Anlage der Bismarck. Der Schornsteinverlust hat Bezug zum Unteren Heizwert, dem CO₂-Gehalt der Rauchgase, Abgastemperatur und Außentemperatur. Wie man bemerkt ist der Verlust nicht fix. Ebenso variabel ist der Abstrahlungsverlust und steht in direktem Zusammenhang mit der Belastung des Kessels. Das heißt, je geringer die aktuelle Kesselleistung, desto höher der Abstrahlungsverlust. Bei den Verlusten rechne ruhig mit einer Stelle hinter dem Komma.

Zitat von: Thoddy am 21 August 2018, 13:40:54Mit 3950 kg Heizöl (Dichte 0,95 kg/l, Heizwärme 8800 kcal/l) werden bei Volllast 50 t Dampf mit 450° C Temperatur in einer Stunde von einem Kessel erzeugt.

Wenn du jetzt noch die Speisewassertemperatur hast, kannst mit Umstellung der zuvor von mir geposteten Formel das Wärmegefälle errechnen.
Um Missverständnissen vorzubeugen wäre es besser die von dir bezeichnete Heizwärme so zu benennen, wie es in der entsprechenden Fachliteratur gemacht wird. Also Unterer Heizwert und als Einheit kcal/kg. Deine 8.800 kcal/l entsprechen 9.263 kcal/kg.

Zitat von: Thoddy am 21 August 2018, 13:40:54Dazu kommen dann die ganzen Nebenverbraucher
Treibstoffpumpen, Schmierölkreislauf, Bunkerheizungen, Frischwassererzeugung zum Ausgleich der Wasserverluste im Geschlossenen Kreislauf, Kühlwasserpumpen, wer Lust hat kann weiter ergänzen

Und genau setzt das Problem an. Um den Dampfbedarf dieser Aggregate ermitteln zu können, muss der Dampfdruck sowohl beim Eintritt, als auch beim Austritt bekannt sein. Es macht einen gewaltigen Unterschied, ob diese Turbinen auf Auspuff arbeiten oder auf Kondensation. Falls auf Kondensation muss der Druck beim Eintritt in den Kondensator bekannt sein. Bei Graf Zeppelin weiß ich nur den Druck beim Eintritt: 50 bar. Sollten alle Turbinen der Hilfsaggregate das Wärmegefälle auf Kondensation arbeiten, stellt sich die Frage wie das Speisewasser vorgewärmt wurde. Im benannten Fall käme nur Frischdampf in Frage und das war/ist eine schlechte Wahl.
Wenn jemand Maschinenkunde V sein eigen nennt, wäre ein Blick dort hinein evtl. Hilfreich, so fern dort Angaben existieren ob auf Auspuff oder Kondensation gearbeitet wurde und wie hoch der Kondensatordruck gewesen ist.

Zitat von: Thoddy am 21 August 2018, 13:40:54
Gibt es offensichtliche Fehler ?

Fehler: Nein.

Zitat von: Thoddy am 21 August 2018, 13:40:54
Ergänzungen und Anmerkungen willkommen -die meisten Daten waren ausm Kopf.

Speisewasserpumpen und ggf. die Umwälzpumpen derLaMont-Kessel.

In einer Skizze zur Dampfanlage von SH/GU gibt es möglicherweise eine Anzapfung für Hilfsmaschinen. Diese befindet sich am Ende der Mitteldruck-Turbine bzw. wird bei der Überströmung von der MD zur ND-Turbine abgezweigt. Leider habe ich keine Informationen welche Hilfsmaschinen hiermit betrieben werden, oder ob der abgezweigte Dampf zur Frischwassererzeugung verwendet wird. Für Hilfsmaschinen habe ich meine persönlichen Zweifel, da der Dampfdruck und somit die Enthalpie sehr gering wäre. Den Druck vermute ich zwischen ein und zwei bar. Genaueres könnte nur die Angabe bieten, von wo bis wo die einzelnen Turbinenstufen das jeweilige Wärmegefälle ausgenutzt haben.

Für die Berechnung des Brennstoffverbrauches pro WPS genügen die notwendigen Angaben, entsprechend der von mir in Post #22 gezeigten Formel.

Beispielhaft Angaben für "Graf Zeppelin" laut Ulrich H.-J. Israel:
58 kg/m² bei 420 Grad Dampftemperatur vor den Turbinen:
bei 4 x 50.000 WPS: 340 g/WPS h (Höchstlast, 16 Kessel)
bei 4 x   5.000 WPS: 525 g/WPS h (Marschfahrt 21 kn, 4 Kessel)

Dampfbedarf:
bei (4 x 50.000) 200.000 WPS: 167.000 kg (Höchstleistung)
bei (4 x 42.500) 170.000 WPS: 155.000 bis 158.000 kg (Volldauerleistung)

Zitat von: Thoddy am 20 August 2018, 15:19:06
Der Wagner Kessel ist damit deutlich effizienter in der Umsetzung Brennstoff Dampf. Und zwar rund 13 %.

Wie den obigen Ausführungen zu entnehmen ist, ist das entscheidende das Wärmegefälle. Entsprechend den von Peter K. gemachte Angaben für

ZitatRICHELIEU: 27 kg/cm², 350°
LE HARDI: 35 kg/cm², 385°

Wie unschwer zu erkennen ist sind sowohl die Dampfdrücke, als auch die Dampftemperatur deutlich niedriger als bei den Deutschen (Kesseln) zu dieser Zeit. Somit fällt, bei angenommenen gleichen Kondensatordrücken, das ausnutzbare Wärmegefälle erheblich niedriger aus, was sich dahingehend äußert, das die französischen Anlagen pro WPS mehr Dampf benötigen, somit mehr Brennstoff, was sich natürlich auf die Effizienz auswirkt.

Die Dampfleistung eines Marine Wagner Kesselanlage beträgt 50t/h
macht bei 12 Kessel 600t/h

Gruß Bernd

Steht bereits in Post 24 bis auf Anzahl Kessel. Das sollte jedoch Allgemeingut sein. :wink:

Zitat von: Hexe am 21 August 2018, 22:29:44
Die Dampfleistung eines Marine Wagner Kesselanlage beträgt 50t/h
macht bei 12 Kessel 600t/h

Gruß Bernd

Hallo Bernd,

dieser Thread behandelt hauptsächlich die Maschinenanlage der Bismarck, insofern ist deine Aussage richtig. Leser dieses Threads die nicht so versiert mit der Dampftechnik sind könnten annehmen das es sich um einen Standard handelt. Das wäre fatal, weil falsch.

Die Dampfleistung eines Marine Wagner Kesselanlage beträgt 50t/h
macht bei 12 Kessel 600t/h

Diese Aussage stammt aus dem Prüfungsbuch für die Marine Wagner Kessel
des Schlachtschiffes Bismarck

Gruß Bernd

Das mag ja richtig sein und wurde von mir auch nicht bezweifelt. Nur die Lesart ohne wissen woher es stammt kann Unkundige dazu verführen anzunehmen, dass es für Wagner-Kessel im Allgemeinen zutrifft. Und DAS ist falsch.  :wink:

unabhängig von technischen Einzelheiten die das Bild vielleicht ändern mögen
hier mal eine Laienrechnung

gemäß Fahrtabellen Schlachschiff Bismarck benötigt das Schiff bei ca 13 knoten Geschwindigkeit
ca 12830 kg Heizöl pro Stunde. Tirpitz liegt etwas günstiger

Diese Geschwindigkeit erfordert etwa 122 Schraubenumdrehungen pro Minute bei etwa 4660 WPS pro Turbine. Ausweislich Maschinenkunde Schlachtschiff Tirpitz benötigen die Turbinen hierbei  30 t Dampf pro Stunde.

lege ich die Dampfproduktion der Kessel bei Maximalleistung zugrunde (50 t Dampf mit 3950 kg Treibstoff) benötigt man ca 79 kg Heizöl pro Tonne Dampf.

Somit könnte man könnte man rechnerisch mit 12830 kg Treibstoff ca 160 Tonnen Dampf produzieren.

Und davon werden nur 30 t für den eigentlichen Hauptprozess benötigt.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------
zum Vergleich um eine etwas höherer Geschwindigkeit von 15 kn  Geschwindigkeit zu erreichen benötigt die Iowa Klasse nur 6972 kg Heizöl pro Stunde

Ich muss sagen ich bin schwer erschüttert.

Zitat von: Thoddy am 22 August 2018, 13:18:43
zum Vergleich um eine etwas höherer Geschwindigkeit von 15 kn  Geschwindigkeit zu erreichen benötigt die Iowa Klasse nur 6972 kg Heizöl pro Stunde

Ich muss sagen ich bin schwer erschüttert.

Es ist aber leider nicht alles so simple wie es scheint und ohne nähere Informationen musst du nicht erschüttert sein. Wie wurden denn die Pumpen der Iowa-Klasse angetrieben? Mit Dampf oder Elektrisch? Die Formel zur Berechnung des Ölbedarfs des/der Kessel gilt nicht nur für Kriegsmarine-Schiffe, sondern ebenso für die der USN. Diese Aussage gilt auch für die Berechnung des Dampfbedarfs von Turbinen (Haupt- und Pumpenantrieb).

Ohne das Wissen wie sich der Dampfverbrauch eines Schiffes zusammensetzt, muss bekannt sein welche Verbraucher es dafür gab. Du hast es ja bereits auf den Punkt gebracht mit dem Statement:

Zitataber um Feststellungen zu treffen wo's hapert, muß man den Gesamtprozess auseinandernehmen.

Ohne das (Fett hervorgehobene) geht es nicht. Alles andere führt zu Fehlern und/oder falschen Schlüssen.

Arbeitsdruck der Wagner Kessel 58 atm im oberen Post ergänzt

US Babcock Wilcox M Kessel
Temperatur 454°C
Arbeitsdruck 42 atm
Dampfproduktion 62 t/h
Heizölverbrauch 5578 kg/h   
Daten für Massachusetts (8 Kessel für etwa 130 000 SHP Gesamtturbinenleistung)

Iowa hat auch 8 Kessel aber Nennleistung Leistung der Dampfturbinen zusammen 212000 SHP~2150000 WPS
daher müßten die Kessel etwa doppelt so leistungsfähig sein.


Bei der Iowa Klasse wird Strom mit 8 x 1.250 kW Turbogeneratoren erzeugt, die hängen damit ebenfalls an den Kesseln bzw 2 x 250 kW Dieselgeneratoren.

hab mal rumgeschaut in der Leistungsebene 2600 kW(39 bar, 397°C) werden ca 14,7 t/h Dampf benötigt von modernen Turbinen.

mehr Daten habe ich erst mal nicht.


beim Motorenantrieb der P Klasse wird gesagt, das die Stopplast bei unter 1t Brennstoffbedarf pro Stunde für die 165000 PS Anlage liegt.

Hallo Sven,

wenn ich das richtig verstehe, bitte berichtigen

Zitat

Zitataber um Feststellungen zu treffen wo's hapert, muß man den Gesamtprozess auseinandernehmen.

Ohne das (Fett hervorgehobene) geht es nicht. Alles andere führt zu Fehlern und/oder falschen Schlüssen.

dann hätte sich IOWA mit knapp 7000kg/Std mit 15 Knoten vorwärtsbewegt aber sonst hätte nicht viel funktioniert. Kein Strom, keine Druckluft, kein Hydraulikdruck und selbst der Kapitän müsste zum waschen mit kaltem Meerwasser an Deck.

BISMARCK lief mit knapp 13000 kg/Std zwar nur 13 Knoten, war aber voll einsatzfähig, einschliesslich warmem duschen.

Grüße
Thommy

Für IOWA ist die Grundlage: die im Betrieb im 2 Weltkrieg gesammelten Daten aus WAR SERVICE FUEL CONSUMPTION OF U.S. NAVAL SURFACE VESSELS (FTP 218)

im großen und ganzen stimmen die Verbrauchswerte auch mit den First of class Standardisation Trials der New Jersey überein. Und da war definitiv kein Waffensystem am laufen. Bei Wassertemperatur 18°C mußte wohl auch nicht übermäßig geheizt werden.

die deutschen Verbrauchswerte gelten für Kriegsmarsch 3 leider kann ich nicht sagen was die feinen Unterschiede sind.

die hohe Stopplast von 10 t geht auf ca 7 to zurück im Zweiwellenbetrieb und auf weniger als 5 oder so im Einwellenbetrieb (zahlen Wieder ausm kopf).

Ohne eine exakte Auslegung der Maschinenanlage kann man nicht wirklich etwas nachrechnen. Der Rechenweg um den Dampfbedarf einer Turbine zu berechnen ist heute NICHT anders als vor 100 Jahren. Wenn in kcal/kg gerechnet wird - heute kJ/kg - lautet die einfache Formel:
     D_t = 632,3 / (h_t x η) in kg/PSh

h_t ist das Wärmegefälle des Dampfes.

Bezogen auf die USS Massachusetts kann man folgendes errechnen:
32.500 PS je Turbine, 40 ata vor der Turbine, 0,05 ata Kondensatorenddruck, 450 Grad Dampftemperatur
ergeben:

[tabular type=3]
[row][head]Formelzeichen[/head] [head]Wert[/head] [head]Einheit/Bemerkungen[/head] [/row]
[row][data]i[/data] [data]795,3[/data] [data]kcal/kg[/data] [/row]
[row][data]i₀[/data] [data]503,9[/data] [data]kcal/kg[/data] [/row]
[row][data]h_t[/data] [data]291,4[/data] [data]kcal/kg[/data] [/row]
[row][data]η_e[/data] [data]0,848[/data] [data]Wirkungsgrad Turbine[/data] [/row]
[row][data]D_e[/data] [data]2,56[/data] [data]kg/PSh[/data] [/row]
[row][data]G_st[/data] [data]83,2[/data] [data]t/h[/data] [/row]
[/tabular]

Bei den von Thoddy genannten 62 t/h je Kessel ergeben sich Gesamt 496 t/h. Die Turbinenanlage verbraucht für sich 332,8 t/h. Verbleiben für die übrigen Dampfverbraucher 163,2 t/h. Das sind 32,9% des Gesamtdampfes. Ändert sich der Wirkungsgrad der Turbine, ändert sich auch der Dampfverbrauch. Wie schon gesagt - der Rechengang ist seit Anbeginn des Turbinenbaus derselbe - heute wie gestern.
Der Wirkungsgrad der Turbinen der Turbo-Dynamos und auch der übrigen Hilfsaggregate, wird deutlich niedriger liegen.

Wie der Heizölbedarf eines Dampfkessels berechnet wird - auch hier ist der Rechengang bei Kriegsmarine und USN identisch - habe ich bereits in Post #22 dargelegt. Hier gilt, je höher der Heizwert des Öls, desto niedriger wird der Bedarf am selbigen. Obwohl nicht ganz korrekt, kann man bei halber Kesselleistung den halben Ölverbrauch ansetzen. Real wäre dieser etwas höher.
_______________________________________________________________________________________
Nachtrag:
Wie wir am Beispiel der USS Massachusetts sehen können ist die Dampfaufteilung 2/3 Antriebsturbinen + 1/3 Hilfsaggregate.
Laut Israel war dies im Fall der Graf Zeppelin dasselbe.

Zitat von: Thoddy am 22 August 2018, 14:55:51
Iowa hat auch 8 Kessel aber Nennleistung Leistung der Dampfturbinen zusammen 212000 SHP~2150000 WPS
daher müßten die Kessel etwa doppelt so leistungsfähig sein.

Da die Wärmeübertragung im Rechengang auch gleich bleibt, kann man stark davon ausgehen, dass die Kessel der Iowa wesentlich andere Abmessungen gehabt haben.

Einen hab ich noch ....  :-D

Ulrich H.-J. Israel schreibt bzgl. der Graf Zeppelin

ZitatDas Kesselspeisewasser wie auch das Trink- und Waschwasser wurden von drei getrennten Frischwassererzeugeranlagen hergestellt, die mit dem Abdampf der Hauptturbinen betrieben werden.

Dies halte ich für unmöglich. Wie will man ausreichend Seewasser mit ~32 Grad warmen (oder kühlen) Wasser erhitzen? Einzigen Möglichkeiten die ich sehe wären, entweder eine Anzapfung innerhalb der ND-Turbine, oder aber eine Anzapfung am Ende der MD-Turbine.

Nichts ist unmöglich - Toyota. Nun gut - auf Grund der Dokumente die Thoddy mir überlassen hat, muss ich meine Ansichten korrigieren. Gemäß den Dokumenten wurde das Speise- und Frischwasser in Abdampfverdampfern erzeugt, welche tatsächlich mit dem Abdampf der Turbinen (auch Turbo-generator-Turbinenabdampf ist möglich) betrieben wurden. Ich habe dazu auch etwas literarisches gefunden, muss dieses aber erst aufarbeiten. Auch wenn dieses aus Thermodynamischer Sicht nicht glücklich ist, ist es aber besser als Frischdampf hierfür zu verwenden. 

Soweit ich das verstehen kann wird das gesamte equipment rund um Kessel und Abtriebsturbinen von Gleichdruck dampfturbinen( Niederdruck )versorgt.

Maschinenkunde war nie meine Stärke obwohl ich mal 5 Semester im Maschinenbaustudium angefangen hatte. Und nicht zuende gebracht.

Zitat von: Thoddy am 23 August 2018, 18:48:24
Soweit ich das verstehen kann wird das gesamte equipment rund um Kessel und Abtriebsturbinen von Gleichdruck dampfturbinen( Niederdruck )versorgt.

Maschinenkunde war nie meine Stärke obwohl ich mal 5 Semester im Maschinenbaustudium angefangen hatte. Und nicht zuende gebracht.

Gleichdruck bedeutet aber nicht unbedingt Niederdruck. Von GZ weis ich, das die Turbo-Generatoren mit demselben Dampfdruck wie die Haupt-Turbinen versorgt wurden. In deinen Dokumenten wird allerdings ein weiterer Druck von 10 ata erwähnt. Möglich anzunehmen, das hiermit die Maschinenraumhilfsaggregate gemeint sind. Ich muss mir das alles mal in Ruhe durchlesen. Ist ja genügend Stoff  :-D

Hallo Thorsten,

bei E. Ludwig/K. Ilies in Handbuch für Schiffsingenieure und Seemaschinisten bin ich auf Seite 323 auf folgendes gestoßen:

ZitatAllgemein werden Druck und Temperatur so gewählt, daß am Ende der Expansion eine Dampffeuchtigkeit von etwa 10% erreicht wird. Amerikanische Turbinenanlagen arbeiten in der letzten Stufe bis zu einer Feuchtigkeit von etwa 13%, worauf zum Teil die oftmals sehr niedrigen Dampfverbrauchsangaben zurückzuführen sind.Es ist jedoch anzunehmen, daß diese Dampfverbrauchswerte nach längerer Betriebszeit infolge der Schaufelauswaschungen nicht mehr eingehalten werden.

Um amerikanische und deutsche Verbrauchswerte von Heizöl direkt vergleichen zu können, wären solch ausführliche Unterlagen wie jene, welche du mir zur Verfügung gestellt hast, von Nöten. Ansonsten müssen wir uns weiter im spekulativen Bereich bewegen und annehmen, dass die Werte der von dir genannten amerikanischen Schiffe nach einiger Zeit wesentlich höher gelegen haben.

Copy und Paste von der Wikipedia
Antrieb Iowa Klasse:
Die Schrauben werden jeweils von einer eigenen Antriebsanlage angetrieben. Dabei wird Wasser in je zwei M-Type-Kesseln von Babcock & Wilcox auf über 850 °F (~ 454 °C) bei einem Dampfdruck von 4500 Kilopascal (45 bar) erhitzt. Dieser Dampf wird zuerst in eine Hochdruck-Dampfturbine von General Electric geleitet, die dadurch, je nach gewünschter Geschwindigkeit, mit bis zu 5000 Umdrehungen pro Minute dreht. Danach wird der Dampf, der noch unter rund 300 kPa (3 bar) Druck steht, in eine Niederdruckturbine geleitet, in der der Dampf auf Kondensatordruck (deutlich unter 1 bar, der genaue Wert hängt von der Seewassertemperatur ab) entspannt wird.

als eine technische Grundlage für die deutschen Anlagen ist vermutlich das Kraftwerk Espenhain heranzuziehen.

leider kann ich erst mal nicht mit weiteren Infos dienen

Grundlage Zeichnung USS Wisconsin 1956.

Die Aufteilung der Maschinenanlage der Iowa-Klasse ist wirklich interessant.

  1T-2K-1T-2K-1T-2K-1T-2K

In jedem Turbinenraum befindet sich der Fahrstand, welcher für die jeweilige Turbine und den davor liegenden Kesselraum mit seinen zwei Kesseln zuständig ist.

Vor- bzw. hinter der Maschinenanlage findet sich jeweils ein Raum der als Emergency Diesel Generator & Destilling Plant bezeichnet ist. Der vordere reicht über die gesamte Breite des Innenschiffs, der achtete liegt zwischen den mittleren Wellen und ist ohne Destilling Plant. Turbo-Generatoren finden sich zumindest nicht direkt als solche bezeichnet in den Zeichnungen. Es ist nicht auszuschließen, das sich evtl. jeweils ein solcher in den Turbinenräumen befindet. Dies ist aber ohne nähere Informationen reine Spekulation meinerseits. Es ist also tatsächlich möglich, das die Iowa-Klasse reine Diesel-E-Werke besaß!
Die Iowa-Klasse scheint also so konfiguriert gewesen zu sein, wie ObBaurat Krux es für spätere deutsche Neubauten empfohlen hat.

Ich habe mir die Pläne von der USS News Jersey (1984) auch mal angeschaut. Wie ich es bereits angedeutet habe, befinden sich tatsächlich in jedem Turbinenraum zwei Turbo-Generatoren.

Hallo Thorsten,

das Englischsprachige Wikipedia gibt folgende Informationen zur Iowa-Klasse und deren Maschinenanlage.

ZitatThe machinery spaces were longitudinally divided into eight compartments with alternating fire and engine rooms. Four fire rooms each contained two M-Type boilers operating at 600 pounds per square inch (4,137 kPa; 42 kgf/cm2) with a maximum superheater outlet temperature of 850 °F (454 °C).[56][61] The double-expansion engines consist of a high-pressure (HP) turbine and a low-pressure (LP) turbine. The steam is first passed through the HP turbine which turns at up to 2,100 rpm. The steam, largely depleted at this point, is then passed through a large conduit to the LP turbine. By the time it reaches the LP turbine, it has no more than 50 psi (300 kPa) of pressure left. The LP turbine increases efficiency and power by extracting the last little bit of energy from the steam. After leaving the LP turbine, the exhaust steam passes into a condenser and is then returned as feed water to the boilers. Water lost in the process is replaced by three evaporators, which can make a total of 60,000 US gallons per day (3 liters per second) of fresh water. After the boilers have had their fill, the remaining fresh water is fed to the ship's potable water systems for drinking, showers, hand washing, cooking, etc. All of the urinals and all but one of the toilets on the Iowa class flush with saltwater in order to conserve fresh water. The turbines, especially the HP turbine, can turn at 2,000 rpm; their shafts drive through reduction gearing that turns the propeller shafts at speeds up to 225 rpm, depending upon the desired speed of the ship.[62] The Iowas were outfitted with four screws: the outboard pair consisting of four-bladed propellers 18.25 ft (5.56 m) in diameter and inboard pair consisting of five-bladed propellers 17 ft (5.18 m) in diameter. The propeller designs were adopted after earlier testing had determined that propeller cavitation caused a drop in efficiency at speeds over 30 kn (56 km/h; 35 mph). The two inner shafts were housed in skegs to smooth the flow of water to the propellers and improve the structural strength of the stern.

Unterschiede zum deutschen Wiki finden sich beim Dampfdruck und der Drehzahl der HP-Turbine. Die Drehzahl ist für die Berechnung des Dampfbedarfs nicht von Bedeutung. Obwohl uns z.Zt. keine weiteren Informationen zur Verfügung stehen, werde ich die Tage (Spätschicht lässt mir leider nicht viel Zeit) die Anlagen von BS/TP und Iowa in einer Gegenüberstellung berechnen. Ich bin schon auf die Ergebnisse gespannt. Bedauerlicherweise haben wir kein Informationen mit welcher Temperatur das Speisewasser dem Kessel det Iowa-Klasse zugeführt wurde, ansonsten könnte man auch den genauen Brennstoffverbrauch berechnen.

Die frage nach der Temperatur des Speisewassers ist schwierig.

Die USN nutzte sogenannte "economizer" um mit den heißen Schornsteinabgasen das Speisewasser hinter dem Kondensator wieder vorzuwärmen.

Hallo Thorsten,

Economizer wurden bei den LaMont-Kesseln auch verwendet. Bei den Wagner-Kesseln nicht. Bei diesen gab es getrennte Vorwärmer. Ich gehe davon aus, das die USN bei den Iowa's ähnlich hoch vorgewärmt hat.

Ich habe mich daran gesetzt um die Maschinenanlagen von Iowa, Bismarck/Tirpitz und Graf Zeppelin gegenüberzustellen. Das Ergebnis ist recht interessant.
Weil über die Hilfsaggregate zuwenig Informationen vorliegen, habe ich für die Vergleichsrechnung ausschließlich die Turbinen berücksichtigt. Insofern ist kein direkter Vergleich mit tatsächlichen Verbrauchsangaben möglich. Für alle Turbinen wurde ein Wirkungsgrad von 80% angenommen, ebenso für die Kessel. Für die Iowa-Klasse habe ich Heiz-Öl mit einem Unteren Heizwert von 10.000 kcal/kg bzw. 41,87 MJ/kg und für die deutschen Anlagen Heiz-Öl mit 9.300 kcal/kg (38,94 MJ/kg).

[tabular type=8 caption="Tabelle 1: Ausgangswerte"]
[row][head colspan=5][/head][/row]
[row][head] [/head] [head][/head] [head][/head] [head][/head] [head][/head] [/row]
[row][data]HD-Stufe Eintritt[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Anzahl Turbinen[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Anzahl Kessel[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Antriebsleistung[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Getriebeart[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Innere Leistung je Turbine[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Dampfmassenstrom[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Turbineneintritt 1.HD-Stufe[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Turbineneintritt 2.HD-Stufe[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Turbineneintritt MD-Stufe[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Turbineneintritt ND-Stufe[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Turbinenaustritt[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Leistung 1. HD-Stufe[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Leistung 2.HD-Stufe[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Leistung MD-Stufe[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Leistung ND-Stufe[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data]kW[/data] [/row]
[/tabular]

In der nächsten Tabelle sind die Ergebnisse für die Turbinenanlage ohne Vorwärmung bzw. bei Kondensattemperatur, dargestellt.
[tabular type=8 caption="Tabelle 2: Ergebnisse ohne besondere Vorwärmung"]
[row][head] [/head] [head][/head] [head][/head] [head][/head] [head][/head] [/row]
[row][data]Speisewasservorwärmung[/data] [data colspan=3][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Gesamtdampfbedarf[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Gesamtbrennstoffbedarf[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Brennstoff je kW[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Brennstoffverbrauch Turbinen gesamt[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[/tabular]

Diese Tabelle ist gegenüber der vorhergehenden mit 160 Grad Speisewassertemperatur berechnet.
[tabular type=8 caption="Tabelle 3: Ergebnisse mit Vorwärmung"]
[row][head] [/head] [head][/head] [head][/head] [head][/head] [head][/head] [/row]
[row][data]Speisewasservorwärmung[/data] [data colspan=3][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Gesamtdampfbedarf[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Gesamtbrennstoffbedarf[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Brennstoff je kW[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Brennstoffverbrauch Turbinen gesamt[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[/tabular]

Fazit:
Wenn man nur die Turbinenanlagen sieht, stellt sich die Frage, wie die Iowa-Klasse einen fast doppelt so großen Fahrbereich erzielen konnte wie die Bismarck-Klasse. Was Zahlen der Amerikaner angeht bin ich leider ein notorischer Zweifler. Falls die Amerikaner keine Hilfe von Außerirdischen bekommen haben, oder andere physikalische Gesetze gefunden haben, waren deren Turbinenanlagen nicht wirklich besser. Die deutschen Anlagen konnten durch den höheren Anfangsdruck ein wesentlich größeres Wärmegefälle ausnutzen, nämlich BS/TP und auch GZ von 1.048,3 kJ/kg (250,4 kcal/kg) gegenüber Iowa mit 986,0 kJ/kg (235,5 kcal/kg).
Wenn die Konstruktionsleistung von der jeweiligen Konstruktions-Höchstgeschwindigkeit auf 15,0 kn runtergerechnet wird, ergeben sich folgende Werte:
[tabular type=8 caption="Tabelle 4: Brennstoffverbrauch bei 15 kn Geschwindigkeit"]
[row][head] [/head] [head][/head] [head][/head] [head][/head] [head][/head] [/row]
[row][data]Dampfbedarf[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Brennstoffbedarf[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[row][data]Brennstoff je kW[/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [data][/data] [/row]
[/tabular]

erst mal vielen Dank,
leider kann ich das Ergebnis nicht beurteilen.

in Schiffskunde Tirpitz blätter 159 und 160 sind Dampfverbräuche fur verschiedene Umdrehungen angegeben
wenn man die Ölverbräuche mit den für die Turbinen gebrauchten Dampfmengen vergleicht müssen da eine Menge weiterer Verbraucher am Werke sein

Zitat von: Thoddy am 03 September 2018, 18:55:28
... müssen da eine Menge weiterer Verbraucher am Werke sein

Damit hast du nicht ganz Unrecht. Sämtliche Pumpen die in den bzw für den Wärmekreislauf geschaltet waren, haben wohl Dampfturbinen als Antrieb besessen. Dazu kommt evtl noch der Frischdampf welcher zum Vorwärmen genutzt wurde. Es sollten wohl 30-40% des Dampfbedarfs der Turbinen zusätzlich gewesen sein. Und eben weil nicht genügend Informationen für die Nebenverbraucher zur Verfügung stehen, habe ich mich ausschließlich auf die Antriebsturbinen konzentriert, weil alle anderen Verbraucher im Zusammenhang mit diesen stehen, lassen sich in jedem Fall Rückschlüsse ziehen.

Ich muss mal kramen, aber es gab im Nav Weapons Forum doch eine ähnliche Diskussion mit Originaldokumenten (South Dakota oder North Carolina)und dort konnte man sehen, dass die US Turbinen im unteren Geschwindigkeitsbereich 0-20kn deutkich sparsamer waren, als die deutschen Turbinen, ab 20kn-24kn herrschte gleichstand und ab 23-24kn waren die deutschen Turbinen "sparsamer"/effizienter, eine NC verbrauchte bei Höchstfahrt deutlich mehr als Bismarck und war dazu langsamer.

Bedenken muss man bei beiden Marinen auch, dass bei Kriegsfahrt wohl unterschiedliche Vorgehensweisen herrschte, deutsche Kampfgruppen dürften wohl mit mehr vorgewärmten Kesseln gefahren sein, um im Notfall schnell reagieren zu können, das mußten die Amis im Pazifik erst, wenn sie nahe an den Japanern waren.
Und Kessel vorwärmen kostet Öl!

Zu meiner Schande muss ich gestehen, dass mir mal wieder nicht ganz klar ist, was am Ende herauskommen soll und außerdem kann ich so manche genannten Werte nicht nachvollziehen. Aus diesem Grunde möchte ich in die Diskussion auch nicht tiefer einsteigen, sondern nur zwei Anmerkungen vorbringen.

Mir ist bei den amerikanischen Daten aus FTP 218 nicht klar, welcher unterer Heizwert und wieviel Kessel und Schrauben jeweils für die Verbrauchswerte zugrunde liegen. Werden hier ggf. Äpfel mit Birnen verglichen?

Was die Schiffskunde TP angeht, handelt es sich aufgrund der Darstellungsweise dort mit hoher Sicherheit um Kopien aus der BBC-Beschreibung der Turbinen. Diese Daten entsprechen aber nicht notwendigerweise den realen Daten und sind mit Vorsicht zu genießen.

Der Bericht "Kriegserfahrungen" von ObBaurat Krux mit den Seiten 68 ff. bzgl. Bismarck und Tirpitz ist da wohl vielversprechender, weil wohl auf realen Daten basierend.

Zitat von: Matrose71 am 03 September 2018, 20:50:51
Ich muss mal kramen, aber es gab im Nav Weapons Forum doch eine ähnliche Diskussion mit Originaldokumenten (South Dakota oder North Carolina)und dort konnte man sehen, dass die US Turbinen im unteren Geschwindigkeitsbereich 0-20kn deutkich sparsamer waren, als die deutschen Turbinen, ab 20kn-24kn herrschte gleichstand und ab 23-24kn waren die deutschen Turbinen "sparsamer"/effizienter, eine NC verbrauchte bei Höchstfahrt deutlich mehr als Bismarck und war dazu langsamer.

Turbinen können nicht "sparsamer" werden. Ganz im Gegenteil. Je weiter sich die Leistung von der Grundauslegung entfernt, desto mehr Dampf wird verbraucht. Bei Leistungsverringerung, z.B. 25% der Konstruktionsleistung, erhöht sich der Dampfverbrauch je kW bzw. PS um 21-24%. Wogegen bei einer Leistungserhöhung der Dampfverbrauch bei einem Mehr von rd. 25% "nur" um rd. 3% je kW bzw. PS ansteigt. Da sich entsprechend dem Mehr- oder Weniger ebenfalls die dem Kreislauf zugehörigen Pumpen-Turbinen-Leistung auch entsprechend verändert, geht beides Hand in Hand. Wennmit "sparsamer" der Heizölverbrauch gemeint ist, müssen andere Verbraucher - also solche die nicht dem Antrieb dienten - abgeschaltet gewesen sein. Vielleicht waren auch solche Gerätschaften wie Frischwassererzeuger usw. abgeschaltet. Ein Link zu dem Nav Waepons Forum wäre hilfreich.

Ich habe mir die letzten Tage und Wochen wieder mal die Verbrauchsdaten Bismarck/Tirpitz zu Gemüte gezogen und miteinander kombiniert. Und zwar mit einen Statistik-Ansatz und unabhängig davon ob bestimmte Werte mit Vorsicht genossen werden sollten und ob vielleicht irgendwelche Werte völlig abwegig sein könnten. Zusätzlich habe ich versucht Hinweise aus den Akten der Kriegsmarine (Neubaupläne, Schiffbaupläne, Typenfragen usw) nach bestem Wissen und Gewissen mitzuberücksichtigen.

Im Groben ist dabei folgendes Herausgekommen:

* variabler Verbrauch
-variabler Verbrauch Fahrturbinen  bei ca 150000 WPS etwa 0,22 kg/WPS (bei 10.000 WPS ca 0,42 kg/WPS)
-weiterer Variabler Verbrauch nicht direkt durch Turbinen verursacht ~0,1 kg/WPS

* fixer Verbrauch
-Treibstoff notwendig für den Betrieb eines Kraftwerkes(M1) ca 2,5 t/h ohne dass auch eine Umdrehung geliefert wird. in Summe etwa 7,5 t für alle drei Kraftwerke
-Treibstoff notwendig für allgemeinen Schiffsbetrieb ca 2,2 t/h - 3 t

die errechneten fixen Gesamttreibstoffmengen deuten damit darauf hin das das Schiff permanent ungefähr 10,5 t Treibstoff pro Stunde benötigte, dies entspricht einer Dauerleistung in Höhe von 25.000 PS (30.000 kW) für Schiffsbetrieb und Aufrechterhaltung der Fahrbereitschaft.

für die Hippers findet sich eine fast ebenso hohe fixe Zahl (gesehen bei Blücher Indienststellungsprotokoll)

Fragen jederzeit gerne
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Nicht Klären konnte ich bisher folgenden Sachverhalt.
die korrigierte Fahrtabelle Tirpitz nach längerer Betriebszeit für Normaldruck weist für 30,8 kn Fahrgeschwindigkeit eine Reichweite von 3534 Seemeilen aus. Für 7717 m³ Heizöl (Dichte ca 0,95 kg/l) ergibt sich bei dieser Leistung ein Treibstoffverbrauch von 60,7 t/h.

Ausweislich der Kenndaten der Kessel erzeugt ein Kessel bei äußerster Leistung 50 t Wasserdampf bei einem Treibstoffverbrauch von 3.950 kg/h
Der höchst mögliche Treibstoffverbrauch sollte demnach 47,4 t/h betragen.

Oder anderes rum, der Treibstoffverbrauch für 30,8kn bei Normaldruck ist 28% höher als der theoretische Treibstoffverbrauch aller 12 Kessel bei äußerster Leistung.

Gibt es irgendwas, was mir entgangen ist?

zum Vergleich Verbrauch Maschinenanlage der geplanten P-Kreuzer, hier
war ein fixer Verbrauch von 0,8 t/h für Schiffszwecke und ein variabler Verbrauch von ca 0,22kg/WPS geplant. Ausweislich der erreichten Reichweiten der Panzerschiffe (Scheer mit einer Tankfüllung vom Kap der guten Hoffnung bis nach WHV) erscheint dies sogar plausibel

moin,

Zitat von: Thoddy am 08 August 2019, 15:01:58
die korrigierte Fahrtabelle Tirpitz nach längerer Betriebszeit für Normaldruck weist für 30,8 kn Fahrgeschwindigkeit eine Reichweite von 3534 Seemeilen aus. Für 7717 m³ Heizöl (Dichte ca 0,95 kg/l) ergibt sich bei dieser Leistung ein Treibstoffverbrauch von 60,7 t/h.

Exkurs (oder nicht ?)
Warum nicht ?  Es erscheint mir aus folgendem Grund nicht unwahrscheinlich:
Der ehemalige Kommandant eines Zerstörers 103 (Rommel) erzählte mir im Gespräch, sein Schiff (eigene Anmerkung: d = 4000 t) habe auf der Rückfahrt vom Mittelmeer in der Biskaya im sogenannten "4-Kessel-Betrieb" und bei Höchstfahrt (35 Kn) ca. 60 t/h Treibstoff verbraucht.

Gruß, Urs

ZitatGibt es irgendwas, was mir entgangen ist?

Als absoluter Laie fällt mir da die Qualität des Treibstoffs ein (Heizwert des genutzten Öls)

Die Fahrtabellen für deutsche Schiffe sind für Öl mit Heizwert 8800 kcal/l gerechnet.
Vor dem Krieg wurden alle Reichweiten für Öl mit 10000 kcal/l gerechnet.
selbstverständlich wurde bei Vorhandensein das bessere Öl verwendet
die Reichweite erhöht sich dann entsprechend bei ansonsten identischen Fahrleistungen.

Zitat60 t/h Warum nicht ?  Es erscheint mir aus folgendem Grund nicht unwahrscheinlich:

Urs ich habe überhaupt keine Probleme mit der höhe des Verbrauchs sondern mit den Kenndaten der Boiler die bei äußerster Leistung (Betonung äußerste ) 600 t Wasserdampf pro Stunde erzeugten bei einem Verbrauch von ca 48 t Treibstoff.

Die 60 t/h sind eine "geringe" Überlast von 28% über einen Betrag, der als äußerste Leistung angegeben ist und dann steht über der Fahrtabelle Daten für normalen Druck. Also noch nicht mal forcierte Fahrweise der Maschinenanlage.
Ich weiß, weder die Herren vom Schiffbauamt noch vom Waffenamt noch von der Hauptabteilung Schiffe waren fehlerfrei in Ihren schriftlichen Äußerungen. aber vieles ergibt sich im Kontext mehrere Dokumente.

ZitatDer ehemalige Kommandant eines Zerstörers 103 (Rommel) erzählte mir im Gespräch, sein Schiff (eigene Anmerkung: d = 4000 t) habe auf der Rückfahrt vom Mittelmeer in der Biskaya im sogenannten "4-Kessel-Betrieb" und bei Höchstfahrt (35 Kn) ca. 60 t/h Treibstoff verbraucht.

Die Lütjens Klasse hatte ein maximale Maschinenleistung von 70000 PS für eine Geschwindigkeit von theoretisch 35 kn.
Augenscheinlich ist sie im Beispiel noch innerhalb der erwartbaren Spezifikationen gefahren worden und hat dann 60 t Treibstoff pro Stunde gebraucht?
Dieser Wert erscheint mir echt schlecht.

Ich mag mich ja täuschen, aber meines Wissens wurden alle Brennstoffmessfahrten auch vor dem Krieg schon mit einem HU von 8800 WE und lediglich Höchstfahrten mit 10000 WE gerechnet. Wenigstens ist das in der PflM Heft 3 von 1936 bereits so festgelegt.

Wie dem auch sei, ich habe mir gestern mal MI für Brummer angeschaut, tatsächlich ist dort die Heizflächenbelastung der entscheidende Wert. Auf dieser Basis wurden die Verbräuche dann in kg umgerechnet. Für Brummer wurden dabei vier unterschiedliche maximale Verbrauchszahlen abhängig vom unteren Heizwert angegeben, man muss also HU bei solchen Rechnungen berücksichtigen. D.h., wenn wie bei Bismarck und Tirpitz der Brennstoffverbrauch bei äußerster Last mit 10000 WE angegeben wird, die Fahrbereichstabelle aber wahrscheinlich 8800 WE zugrunde legt, dann liegt hier schon mal ein Grund für die Abweichungen vor.
Es hat zwar womöglich nicht unbedingt einen Einfluss auf Krux' Rechenweg, aber ich hadere außerdem etwas mit den 7717 m³. Dieser Wert ist das reine Volumen der Bunker und kann meiner Meinung nicht der tatsächlich Wert der erfassbaren Menge sein. Über die erfassbare Menge Bestand auch seinerzeit schon eine gewisse Unklarheit. Im Koppelblatt für Tirpitz werden z.B. verschiedene Werte für die erfassbare Menge angegeben:
gemäß B.d.S. 7500 m³
gemäß O.K.M. 7700 m³
gemäß Flotte a) 7388 m³ b) bei Sonderaufgabe 7717 m³
Ich habe mir mal den Spaß gemacht die Werte von Krux im Koppelblatt durchzurechnen und komme dabei eher bei 7500 m³ raus. :/DK:

Brennstoffmenngen sind ein Kunst für sich
Handakte Allgemeine Konstruktionsdaten Überwasserschiffe
gibt für Heizölzuladung 6.452 t
Sonderzuladung 1008 t an
Summe damit 7.460 t

Laut Vergleich zwischen Richelieu und Bismarck K-K III A Nr. 587-41, G.Kdos.Berlin 31. Mai 1941.
ist die Sonderzuladung auf 2000 t erhöht worden leider habe ich gerade nicht die dort berücksichtigte Brennstoffmenge zur Hand

Vermutlich ist jedoch nicht alles vorhandene Öl restlos nutzbar

Dichte Heizöl lt Krux  0,9594 kg/l

Volumen für 6.452t + 1.008t  ->7.700,8 m³
Volumen für 6.452t + 2.000t  ->8.804,2 m³

schaut man sich das KTB der Tirpitz an, wurde regelmäßig über 8000 m³ gebunkert

Zusätzlich sind als Brennstoffe noch Flugbenzin und Dieselöl vorhanden, die nicht berücksichtigt sind.

Mein vorläufiges Ergebnis für Verbräuche pro Stunde bei verschiedenen Geschwindigkeiten
t korrigierte Fahrtabelle nach Oberbaurat Krux nach längerer Betriebsdauer ist Tirpitz ist im  vergleichbaren Bereich 0 - 5% schlechter als die originalen Fahrtabellen.
und Fahrtabelle  für Einwellenfahrt Bismarck (hier habe ich einen um 5% Mehrverbrauch verschlechterten  Wert berücksichtigt, verglichen mit dem Original um konform mit Krux zu sein). Die Kraftstoffverbräuche habe ich auf ein Heizöl mit 8800 kcal/l normiert.

Bei den amerikanischen Schiffen fällt auf, dass deren Kraftstoffbedarfskurve faktisch keine fixen Anteile enthält. Howe hat diese fixen Anteil zwar, aber in einem geringeren Ausmaß als Bismarck( etwa halbiert bis 2/3).

Zitat von: Thoddy am 09 August 2019, 12:53:13
Brennstoffmenngen sind ein Kunst für sich
Handakte Allgemeine Konstruktionsdaten Überwasserschiffe
gibt für Heizölzuladung 6.452 t
Sonderzuladung 1008 t an
Summe damit 7.460 t

Laut Vergleich zwischen Richelieu und Bismarck K-K III A Nr. 587-41, G.Kdos.Berlin 31. Mai 1941.
ist die Sonderzuladung auf 2000 t erhöht worden leider habe ich gerade nicht die dort berücksichtigte Brennstoffmenge zur Hand

Vermutlich ist jedoch nicht alles vorhandene Öl restlos nutzbar

Dichte Heizöl lt Krux  0,9594 kg/l

Volumen für 6.452t + 1.008t  ->7.700,8 m³
...

Vorsicht, diese Werte beziehen mit absoluter Sicherheit auf eine Dichte von 0,927 kg/l.

Hallo Marc, hallo Thoddy,

äußerst interessant eure Diskussion. Aber ich Denke es sollten für unbedarfte Leser einiges präzisiert werden.

Ganz wichtig ist, das ihr, auch wenn in euren Dokumenten andere Einheiten Anwendung finden, grundsätzlich den unteren Heizwert Hu in kcal/kg statt kcal/l anzugeben und auch damit zu rechnen. In keinem meiner technischen Bücher findet sich kcal/l, sondern ausschließlich kcal/kg.
Dazu kommt, das ihr vielleicht etwas deutlicher herausstellt um was für "Heizöl" es sich tatsächlich handelt.
Bei herkömmlich raffineriertem Heizöl wird sich immer ein Hu von ~10.000 kcal/kg einstellen. Genauer, je nach Erdöl-Sorte, liegt dieser zwischen 9.600 und 10.500 kcal/kg. Ebenso wird das spezifische Gewicht schwanken.
Alle anderen unter den vorgenannten Hu's sind Teeröle! Selbst bei der Raffinerierung von Erdöl fällt Teeröl an. Hinzu kommen noch die speziell aus Stein- bzw. Braunkohle hergestellten Steinkohlen- bzw. Braunkohlenteeröle. Steinkohlenteeröl kann hierbei durchaus einen Hu von 9.300 kcal/kg erreichen. Dies hängt von der verwendeten Steinkohle und deren chemischer Zusammensetzung ab.
Ich gehe davon aus, dass das von Thoddy genannte "Heizöl" mit 8.800 kcal/l tatsächlich Steinkohlenteeröl mit einem Hu von ~9.300 kcal/kg gewesen ist.

Hierzu stellt sich nun die Frage, warum rechnete die Marine bereits 1936 mit Steinkohlenteeröl statt mit "richtigem" Heizöl?

Vor 14 (!) Jahren hatten wir in diesem Zusammenhang dieses schönen Thread (https://www.forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,463.msg4607.html#msg4607) hier ...

Hallo Sven,

ja, du hast recht, man sollte präziser sein. Also nochmal genau: Fahrtbereichsmessfahrten wurden auf 8800 kcal/l normiert (unterer Literheizwert). Die 8800 kcal/l beziehen sich also nicht auf eine reales Öl, sondern dienen lediglich als Vergleichsgröße. Höchstfahrten und Maschinenerprobungen wurden auf einen unteren Heizwert von 10000 WE/kg bezogen.
Die Dichte von Heizöl wird in Gewichtslisten immer mit 0,927 kg/l angegeben (Ausnahmen gibt es, aber in diesem Falle gilt der Wert).

Edit:
Achso, das hatte ich noch im Nachlass Rütz gefunden.

was stellen die 943 kg/cm³ dar?

Die Frage ist, korrespondieren die
6452 t Brennstoffzuladung Standard + 1000 t Öl Sonderzuladung (7452 t)) aus der Handakte mit 7700 m³ Tankinhalt?


Sven Danke für den Hinweis mit den Litern

ich habe teilweise m³ mit  t Verbräuchen verglichen :BangHead:

Zitat von: Thoddy am 12 August 2019, 10:04:02
was stellen die 943 kg/cm³ dar?

Damit ist die Dichte des Heizöls gemeint. 0,943 t/m³

Hallo Marc,

danke für den Auszug. Jetzt weiß man mal die genaue chemische Zusammensetzung des verwendeten Heizöls. Jetzt man selber nachrechnen inwieweit die Angabe von Ho und Hu passen.

Zitat von: Thoddy am 12 August 2019, 10:04:02
Die Frage ist, korrespondieren die
6452 t Brennstoffzuladung Standard + 1000 t Öl Sonderzuladung (7452 t)) aus der Handakte mit 7700 m³ Tankinhalt?

Eindeutig nein! Die korresponierenden Werte sind 6961m³ + 1088m³=8049m³

FTP 218 Iowa class
durchschnittliche Verdrängung 56.500 tons = 57404 t
Maximum Fuel capacity95%:  2.509.245 gal = 9.498,5 m³
Tons 9.033 = 9.178 t

Heizwert 150.000 BTU/gal = 9.992 kcal/l
Dichte = 0,9663 kg/l

Geschwindigkeit 30kn (bei mittlerer Verdrängung 50.500 tons erhöht sich die Geschwindigkeit auf 30,3 kn )
Leistung 212.000 SHP = 209.099 WPS
RPM 196
Reichweite 4.710 sm

demzufolge Verbrauch bei 30 kn 60,5 m³/h (Öl mit 9.992 kcal/l)
-------------------------------------68,7 m³/h (Öl mit 8.800 kcal/l)

zum Vergleich
Tirpitz korrigierte Fahrtabelle Krux nach längerer Betriebszeit Normaldruck für Heizwert 8.800 kcal/l
Verdrängung ca 50.000 t
erfassbarer Brennstoff 7.717 m³ 


Geschwindigkeit 30 kn
Leistung etwas kleiner als 150.000 WPS
RPM etwas weniger wie 270 RPM
Reichweite 3694 sm

Tirpitz verbraucht  nach Krux bei 30 kn   62,7 m³/h (Öl mit 8800 kcal/l)

ergo bei hohen Geschwindigkeiten verbraucht das deutsche Schiff weniger wenn man den Heizwert der Heizöle berücksichtigt.

Zitat von: Thoddy am 12 August 2019, 13:36:58
FTP 218 Iowa class
durchschnittliche Verdrängung 56.500 tons = 57404 t
Maximum Fuel capacity95%:  2.509.245 gal = 9.498,5 m³
Tons 9.033 = 9.178 t

Heizwert 150.000 BTU/gal = 9.992 kcal/l
Dichte = 0,9663 kg/l

Geschwindigkeit 30kn (bei mittlerer Verdrängung 50.500 tons erhöht sich die Geschwindigkeit auf 30,3 kn )
Leistung 212.000 SHP = 209.099 WPS
RPM 196
Reichweite 4.710 sm

demzufolge Verbrauch bei 30 kn 60,5 m³/h (Öl mit 9.992 kcal/l)
-------------------------------------68,7 m³/h (Öl mit 8.800 kcal/l)

zum Vergleich
Tirpitz korrigierte Fahrtabelle Krux nach längerer Betriebszeit Normaldruck für Heizwert 8.800 kcal/l
Verdrängung ca 50.000 t
erfassbarer Brennstoff 7.717 m³ 


Geschwindigkeit 30 kn
Leistung etwas kleiner als 150.000 WPS
RPM etwas weniger wie 270 RPM
Reichweite 3694 sm

Tirpitz verbraucht  nach Krux bei 30 kn   62,7 m³/h (Öl mit 8800 kcal/l)

ergo bei hohen Geschwindigkeiten verbraucht das deutsche Schiff weniger wenn man den Heizwert der Heizöle berücksichtigt.

Schreib das mal bei Navweaps rein, dann bist du die nächsten zwei Wochen damit beschäftigt zu beweisen das die Tirpitz besser war als die Iowa :sonstige_154:

@Thoddy

Als Hinweis: Die Amis rechnen mit dem oberen Heizwert. Ist bei vergleichen zu beachten.

Arbeiten die mit Brennwertheizungen ?

Zitat von: Thoddy am 12 August 2019, 17:29:26
Arbeiten die mit Brennwertheizungen ?

Bezieht sich die Frage auf den Hinweis von mir?

War einfach eine "Spassantwort" zur Auflockerung.

OK  top

Es wäre aber trotzdem eine nette Geste an unsere Mitleser, wenn du einheitliche Einheiten verwenden würdest. Also die Angabe Btu in kcal/kg umrechnen. Das erleichtert das Vergleichen ungemein.

Nachtrag:
Sorry, eben erst gesehen, du hast ja umgerechnet.  :roll: Lag daran, dass ich das auf der Arbeit am Handy gelesen habe. Ohne Lesebrille und dem gewackelt in unseren Taxen passiert das dann leider.

Für diejenigen die gerne mitrechnen möchten: 1 Btu = 0.25219 kcal.

Hallo Marc,

bezogen auf deinen Post #67 mit dem Dokument über die Heizöl-Analyse kommt man beim Nachrechnen mit den angegeben prozentualen Einzelbestandteilen auf andere Werte von H_o und H_u.

	%	kcal
c	84,7	6.844
s	1,0	22
n	0,3	0
h	10,4	2.974
w	0,0	0
o	3,6	-129
	Hu	9.712

H_o ergibt demnach 9.840 kcal.

Woher kommen diese Unterschiede des oberen und unteren Heizwertes?

Ups, hab Deine Frage falsch verstanden, von daher ist meine Antwort überflüssig.  :BangHead:
Unter dem überflüssigen, kursiven Teil habe ich meine Antwort mal so geändert, dass sie sich auf Deine Frage bezieht.  :wink:

Der obere Heizwert ist bei wasserstoffhaltigen Brennstoffen höher, da bei diesem Wert davon ausgegangen wird, dass das bei der Verbrennung entstehende Wasser wieder kondensiert und dabei wird die Verdampfungswärme des Wassers frei, kann also zusätlich genutzt werden. Beim unteren Heizwert geht man davon aus, dass das Wasser gasförmig auftritt und daher liegt dieser Wert niedriger.

Ich ergänze mal mit ein paar Vermutungen:
Kleinere Abweichungen bei den Heizwerten können unter anderem dadurch entstehen, dass die Tabellenwerte nicht immer dieselben sind. Dazu muss man wissen, welche Temperaturen bei der Berechung bzw. experimentellen Bestimmung der Daten zu Grunde lagen, da die Heizwerte (genauer, die Enthalpien) temperaturabhängig sind. Daher müssen in wissenschaftlich sauber formulierten Berechnungen immer die Parameter Druck und Temperatur angegeben werden!
Bei einer experimentellen Bestimmung hat man zusätzlich das Problem, dass der Kohlenstoff unter Umständen nicht komplett zu CO2 verbrennt, sondern auch CO entstehen kann, auch dies verändert den Heizwert.

Zum Thema Maschineanlagen gibt es im Schlussbericht der Blüchererprobung paar nette Zusatzinformationen. hier mal als Extrakt

1 Stopplast im 2 Wellenbetrieb 5,5 t/h Ölverbrauch
2 Stopplast im 3 Wellenbetrieb 8,0 t/h
die Feststellungen decken sich in etwa mit meinen Berechnungen aus dem Vergleich des Ein-, Zwei- und Dreiwellenbetriebs von Bismarck bzw Tirpitz.

Aus den Stopplasten wird der "überaus hohe Anteil des Hilfsmaschinbeverbrauchs am Gesamtverbrauch des (stehenden) Schiffs ersichtlich". Dieser führt zu gravierenden Fahrbereichseinschränkungen.

Als wesentliche Ursache werden die 22 dampfbetriebenen Turbohilfsmaschinen (von 33 Hilfsmaschinen) pro Kesselraum gesehen.
ausweislich der gemessenen Verbräuche können folgende Reichweiten erwartet werden:
17,5 sm/h 4500 - 5000 sm
25 sm/h 3500 - 4000sm
27 sm/h 3000 - 3500sm
höchste Dauerleistung
31 sm/h 2000 sm


Abhilfe sollte daher zum einen die Verringerung der Anzahl an  Kessel bringen (doppelte Leistung pro Kessel), sowie der Ersatz von Turbohilfsmaschinen durch elektrisch angetriebene.

Eine Umstellung auf größere Kessel würde neben der Verringerung der Stopplasten auch eine Vereinfachung der komplizierten Maschinenanlage und bessere Zugänglichkeit  und geringere Störanfälligkeit mit sich bringen. Reichweitenerhöhung bei niedrigen Fahrstufen bis 3000 sm bei hohen Fahrstufen bis 1500 sm.

Alternativ sollte auch eine Umstellung der Mittelwelle auf die im Rahmen der Entwicklung der P-Klasse angedachten V-Motoren(Gesamtleistung 40.000 WPS) möglich sein.

Zuletzt wird darauf hingewiesen, dass die Kriegslage eine Umstellung nicht erlaubt.

Salve,

vorangestellt, nach meinem Wissen basiert die technische Basis der deutschen Heißdampfanlagen auf den Schnelldampfern Bremen und Europa.

1. Unterscheidet sich der Betrieb von Turbogeneratoren zwischen Heiß und Nassdampf dermaßen eklatant, dass die Auswirkungen die Thoddy beschrieben hat, nicht aus Erfahrungen der RM mit ihren Turbinenschiffen abzusehen war.

2. Unterscheiden sich die Turbohiflsmaschinen eklatant von den Schnelldampfern, konnte man aus deren Betrieb keine Erkenntnisse gewinnen.

Es ist schon ziemlich merkwürdig und auch etwas überraschend, dass die KM bei praktisch all ihren Klassen mit Einführung der Heißdampfanlagen, von einer Vielzahl von Problemen praktisch überrannt wurde, aber vor allen dingen, das man beim berechneten Verbrauch praktisch Lichtjahre daneben lag, gibt wirklich zu denken.

Dagegen ließt sich die Einführung der Diesel auf den Leichten Kreuzern, Panzerschiffen und Bremse wie ein Spaziergang, obwohl dort auch eine ganze Reihe von technischen Problemen aus dem Weg geschafft werden musste und man war mit seinen Berechnungen an der Realität.

Es wurde ja in etlichen Foren darüber spekuliert, dass das RMA und seine Nachfolgeorganisation nach 1918 sehr viele fähige Mitarbeiter und damit Fachwissen verloren hat. Ich halte diese Spekulationen zwar für übertrieben, aber will mal einen anderen Aspekt mit einbringen. Der Hang zur Goldrandlösung und technischen Redundanz. Da hat man viele Dinge gemacht, die im Nachhinein Konsequenzen hatten die man so nicht auf dem Schirm hatte.

In den dreißiger Jahren wurden in Deutschland Wärmekraftwerke mit den weltweit höchsten Wirkungsgraden in Dienst gestellt.

Formell besteht kein unterschied zu Dampfturbinengetriebenen (Kriegs-edit)Schiffen. Die Erfahrungen lassen sich grundsätzlich zum Schiffbau hin adaptieren.

Es gibt jedoch einen wesentlichen Unterschied: Wärmekraftwerke und zivile Schiffeedit sind auf eine konstante  Leistungsabgabe hin punktoptimiert. Dies gilt insbesondere auch für die Hilfmaschinen.  Bei Maschinenanlagen der Kriegsschiffeedit ist das anderes. Diese werden über ein weites Leistungsabgabespektrum belastet. Die größten Zeitanteile verbringen die Kriegsschiffe im Teillastbereich (ca 20 - 30 % der Maximalleistung). Die Hochdruckdampfturbine ist zwar grundsätzlich auch im Teillastbetrieb effizienter als eine Dampfdruckturbine mit geringerem Betriebsdrücken.

Es erscheint mir jedoch, daß die Hilfmaschinen auf den deutschen Schiffen für ihren Betrieb auf Kriegsschiffen viel weniger variabel in der Leistungsaufnahme/Leistungsabgabe ausgelegt waren,  als für den Betrieb der Hauptmaschinen optimal gewesen wäre.

Offensichtlich wurden die fixen Verbräuche der Hilfsmaschinen in Ihren Auswirkungen auf den Fahrbereich und Seeausdauer völlig unterschätzt.

Es ist jedoch auch ersichtlich, das dieses Problem spätestens im Jahr 1940 erkannt wurde und Abhilfe möglich gewesen wäre, wenn längere Werftliegezeiten möglich gewesen wären bzw neue Schiffe gebaut worden wären.

Wenn das Wörtchen wär nicht wär, wär ich längst ein Millionär.

moin,

Zitat von: Thoddy am 30 August 2019, 09:56:02
Es gibt jedoch einen wesentlichen Unterschied: Wärmekraftwerke sind auf eine konstante  Leistungsabgabe hin punktoptimiert. Dies gilt insbesondere auch für die Hilfmaschinen.  Bei Schiffsmaschinen ist das anderes. Diese werden über ein weites Leistungsabgabespektrum belastet. Die größten Zeitanteile verbringen die Schiffe im Teillastbereich (ca 20 - 30 % der Maximalleistung). Die Hochdruckdampfturbine ist zwar grundsätzlich auch im Teillastbetieb effizienter als eine Dampfdruckturbine mit geringerem Betriebsdrücken.

Einschränkung: das Gesagte gilt für Kriegsschiffe.
Handelsschiffe fuhren und fahren im Fast-Volllastbetrieb bzw. auf Wirtschaftlichkeit hin optimierter  Geschwindigkeit ggf. tagelang ohne eine Laständerung ihre Strecken ab.
Kriegsschiffe klären auf, suchen, fahren schiffsinterne oder verbandsinterne Übungen usw. und haben dabei eine möglicherweise mehr als 100-fache Anzahl von Maschinenkommandos auf gleicher Strecke.

Gruß, Urs

Zitat
1. Unterscheidet sich der Betrieb von Turbogeneratoren zwischen Heiß und Nassdampf dermaßen eklatant, dass die Auswirkungen die Thoddy beschrieben hat, nicht aus Erfahrungen der RM mit ihren Turbinenschiffen abzusehen war.

2. Unterscheiden sich die Turbohiflsmaschinen eklatant von den Schnelldampfern, konnte man aus deren Betrieb keine Erkenntnisse gewinnen.

Zu 1) hier stellt sich die Frage was/wo der dermaßen eklatante Unterschied ist.

Zu 2) sei die Frage gestattet worin der eklatante Unterschied liegen soll.

Aus technischer Sicht gibt es keinen Unterschied zwischen den Turbo-Generatoren, oder anderen mittels Turbine angetriebener Hilfsmaschinen. Sie drehen sich im Kreis, werden untersetzt und bewegen das anzutreiben der Aggregat. Der "Treibstoff" hierfür ist der Dampf und dieser wurde dem Kessel im Nassdampfzustand entnommen und hiernach auf 15 bis 8 kg/cm² gedrosselt. Durch die Drosselung kann der Dampf, je nach Höhe des Ausgangsdampfdruckes, eine leichte Überhitzung erfahren.
Das mögliche zur Verfügung stehende Enthalpiegefälle wurde in den einzelnen Hilfsmaschinen unterschiedlich ausgenutzt. Manchen arbeiteten dieses bis zur Kondensationsspannung ab, andere hingegen nur bis zu einem gewissen Gegendruck. Das bei letzteren hieran noch zur Verfügung stehende Gefälle konnte ggf. zur Speisewasservorwärmung verwendet werden.
Es ist aus thermodynamischer Sicht am günstigsten, den Dampf zum ausschließlichen Antrieb der Hauptmaschinen zu verwenden.

Das es Unterschiede zwischen Fracht-/Passagier und Kriegsschiffen gibt, hat Urs bereits geschrieben. Während erstere hauptsächlich im Volllast-Betrieb arbeiten, tun dies Kriegsschiffe eher im Teillast-Bereich.

Soviel erstmal hierzu

@Thoddy:

Wie ObBaurat Krux schon schrieb - ALLE Hilfsmaschinen elektrisch betreiben.

Ich habe in meinem Beitrag eine aussgedehnte Edit Orgie durchgeführt um das Lesen und deuten zu vereinfachen. Der Unterschied zwischen den Lastanforderungen Zivil vs Militär war mir eigentlich bekannt, habe das aber teilweise verdrängt. :-D

Sven hinsichtlich Krux, ganz klares ja von meiner Seite, aber die Erkenntnis kann man nunmehr als bereits 1940 dokumentiertes "Allgemeingut" bezeichnen.

ich werde mich dann in der nächsten Zeit mal mit den geänderten Grundlagenzahlen an eine (überschlägige) Neuberechnung der Reichweite Bismarckklasse aufgrund geänderter Kesselanzahl und Hilfsmaschinenausstattung machen.

Ich habe nunmehr auch die für Reichweitenberechnung genutzte  Verbrauchszahl für Hochdruckdampfanlagen finden können.
Generell wurde von 0,35 kg pro WPS und Stunde ausgegangen und dann anhand des PS Bedarfs pro kn die Reichweite bei gegebener Treibstoffmenge hochgerechnet.

Bei 30 kn kommt Bismarck diesem Wert sehr nahe, aber nur wenn man 10000 kcal/l als Heizwert zugrundelegt.

Da jedoch die Stopplasten aller Schiffsneubauten
- Hipperklasse
-Scharnhorstklasse
-Bismarckklasse

bei rund 8 t/h lagen sind die Verbräuche pro WPS  und Stunde im niedrigen Teillastbereich nicht bei den erwarteten 0,35 kg sondern eher bei deutlich über über 1 kg pro WPs und Stunde angesiedelt.

Und als Sahnehäubchen 0,55 -0,65 kg pro WPS und Stunde Verbrauch für die alten Dampfturbinen der K-Kreuzer.

Zitat von: Thoddy am 14 Januar 2020, 18:36:20
Ich habe nunmehr auch die für Reichweitenberechnung genutzte  Verbrauchszahl für Hochdruckdampfanlagen finden können.
Generell wurde von 0,35 kg pro WPS und Stunde ausgegangen und dann anhand des PS Bedarfs pro kn die Reichweite bei gegebener Treibstoffmenge hochgerechnet.

Bei 30 kn kommt Bismarck diesem Wert sehr nahe, aber nur wenn man 10000 kcal/l als Heizwert zugrundelegt.

Da jedoch die Stopplasten aller Schiffsneubauten
- Hipperklasse
-Scharnhorstklasse
-Bismarckklasse

bei rund 8 t/h lagen sind die Verbräuche pro WPS  und Stunde im niedrigen Teillastbereich nicht bei den erwarteten 0,35 kg sondern eher bei deutlich über über 1 kg pro WPs und Stunde angesiedelt.

Und als Sahnehäubchen 0,55 -0,65 kg pro WPS und Stunde Verbrauch für die alten Dampfturbinen der K-Kreuzer.

Heute würde man sagen, die sind auf Power Point Engineering reingefallen :sonstige_154:
Da hat die Detailverliebtheit und Redundanzfreude der KM eine Konsequenz.

US Report über deutsche Treibstoffe bei der Kriegsmarine

http://www.fischer-tropsch.org/primary_documents/gvt_reports/USNAVY/tech_rpt_333_45/Report-333-45.pdf

Bei meinen aktuellen Recherchen ist mir die Anweisung zur Berechnung der Reichweiten bei Limitierung auf das worst case Heizöl zu Gesicht gekommen. werde ich bei Gelegenheit hier ablegen.

Ganz kurz sagt die Anweisung folgendes aus.

Schiff voll kriegsbereit
-alle Hilfsmaschinen laufen
-Stromerzeugung auf 100%
-alle Kraftwerke sind in Betrieb, so dass ohne Verzögerung auf Höchstfahrt gegangen werden kann.

Anstelle des "normalen" Heizöls mit ca 10.000 kcal/l unterer Heizwert ist der Verbrauch für ein Heizöl mit 9000 kcal/l zu ermitteln..

zum Vergleich
US Black Bunker Oil hatte einen unteren Heizwert von ca 150.000 - 153.000 BTU per Gallone, was ziemlich genau 10.000 kcal/l ist.