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* HMA

Autor Thema: Elektrische Kraftübertragung  (Gelesen 5814 mal)

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Offline graylion

  • Bootsmann
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Elektrische Kraftübertragung
« am: 17 November 2005, 20:33:21 »
[edit: thread abgezwackt aus "Fleuzer:Dieselantrieb", da kein Zusammenhang damit. Thema allgemein jedoch offenbar interessant...]
- harold]


ich sachs nochma :) elektrische Kraftübertragung!

Offline harold

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Elektrische Kraftübertragung
« Antwort #1 am: 18 November 2005, 00:06:18 »
tjaaa...
aufm Passenger-Liner, sofort.

Sehen wir mal von Trefferwahrscheinlichkeiten in die Motorenräume ab (die blieben sich ja wohl gleich), so machen (zum kleineren Teil, weil zT anstelle der Getriebe) die Generatoren und die E-Motoren eine nicht unerhebliche Vermehrung des trefferanfälligen Areals aus.

Aber während auch ein vollgelaufener Wellentunnel noch Kraftübermittlung an die Schraube zulässt (vorausgesetzt, die Lagerungen sind OK), ist das eben mit einer Hochspannungs-Leitung im nassen Element nicht ganz so fein.
Und selbst wenn wir Widerstandsverluste einkalkulieren, und mit hohen Stromstärken fahren, Salzwasser ist nun mal ein ausgezeichneter Elektrolyt.

E-Motoren am Heck machen nur bei kürzester Wellenführung Sinn (sonst können wir´s ja gleich bleiben lassen...), d.h. sie sind in einem Bereich von SEHR wenig Schutzbreite gegen Wassereinbrüche.
Auch das ist nicht gerade ideal.

Und wenn ich mir noch vorstelle, dass in gefluteten Abteilungen sogenannte "erdfreie Kenngrößen" herumgespenstern, sei es auch nur durch eine mitdrehende Schraube, die ihrerseits ihren Motor als Generator mitdreht, ...klingt nach kollektiver Elektrokution der jeweilgen Leckwehr.

Da schmeiß ich mir doch lieber beim Wannenplätschern gleich den Föhn ins Badewasser...
Ciao,
Harold
4 Ursachen für Irrtum:
- der Mangel an Beweisen;
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Offline graylion

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Elektrische Kraftübertragung
« Antwort #2 am: 18 November 2005, 10:14:12 »
hmm, die US NAvy hatte exzellente Erfahrungen mit elektrische Kraftübertragung und hat aufgrund der besseren wasserdichten Unterteilung auch eine erhöhte Standkraft gesehen. Lies mal http://www.navweaps.com/index_tech/tech-038.htm

Offline graylion

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Elektrische Kraftübertragung
« Antwort #3 am: 18 November 2005, 10:29:08 »
achja, und für Bismarck war's auch ne Weile lang geplant, wurde AFAIK nicht gemacht, weil die Elektrik nicht rechtzeitig geliefert werden konnte.

Und lies Dir in dem o.g. Artikel mal die Treffer durch die besagte USN Schlachtschiffe so abbekommen haben ;)

Offline harold

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Elektrische Kraftübertragung
« Antwort #4 am: 18 November 2005, 13:01:21 »
Unter Gefechtsbedingungen hat keine der amerikanischen Antriebsanlagen gezeigt, ob oder wie anfällig/sicher sie ist (ich meine jetzt zB einen Treffer wie auf PoW). Und so viel ich weiß, war auch nie einer der Motoren direkt durch Wassereinbruch betroffen (die besser geschützten Generatoren lass ich jetzt mal beiseite).
Der Rückbau von BB 40 kann natürlich so -oder -so als Argument hergenommen werden; lassen wir die Amerikaner mal außen vor...

Das oft angeführte Argument der "schnellen" Umschaltbarkeit gefällt mir ... wobei natürlich hier "schnell" ziemlich relativ ist. Die Ankermasse eines schweren E-Motors ist nicht unbeachtlich, und das Moment von Welle und Schraube : gegen 100 t / Welle schätz ich : das mal runterbremsen aus ca 230 rpm.
Natürlich, wenn´s dringend ist, ist´s auch wurscht, welche Wicklungen durchbrennen. Schlimmstenfalls ist der Motor halt dann auszubauen (mach mal!). Ansonsten gilt auch hier: Leistungsübertragung trennen (wie? -ohne dass der Generator qualmt -also DOCH auskuppeln-) Wellenbremse, full stop, langsam anlaufen lassen entgegen bisheriger Richtung.
Dauert auch seine Zeit.

Mehrere Generatoren auf verschiedenste Motoren leiten, next argument:
Je mehr criss-cross die Kraftleitungen laufen, desto anfälliger wird die Übertragung gegen Flutungen. Wir sind in Spannungsbereichen von 10+ kV, bitte das nicht zu unterschätzen.
Ein Treffer, der die Außenhaut in diesem Bereich zerlegt, macht auch mit den Isolationsmaterialien der damaligen Zeit ziemlich kurzen Prozess. Und auch der beste Ölschutz-Schalter ist SEHR empfindlich gegen Auslaufen.

Last, but not least: das Magnetfeld, welches die angedachten Leistungen evozieren ... nicht nur die immer empfindlicher werdende (damals noch Röhren-) Technik der Bord-Elektrik hat damit keine rechte Freude nicht, sondern auch die Möglichkeit, das Schiff selbst mit irgendeiner Art von EMS zu versehen, ist perdú.---

Also das B-Schiff, scho wieda... um die gleiche effektive Leistung abzugeben, bräuchten wir also 120,5 MW auf drei Wellen, dh. pro Welle so etwa knapp über 40 MW.
Ob S&H das mit je éinem Motor hinbekommen hätte? Fraglich- - - (Frage an die Leut, die eine 34-er "Hütte" haben, oder ein paar alte Daten von Siemens & Halske),  auch 2 E-Motoren á 20 MW sind noch a bissl sehr science fiction für die Mittdreißiger.
Genauso fraglich siehts bei den Generatoren aus ...

Schade, dass mein Vater seit 12 Jahren tot ist - der WAR in den mittleren/späten 20-erJahren bei S&H, da ging´s um die Entwicklung von Generatoren für Wasserkraftwerke.

Ciao,
Harold
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Offline graylion

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Elektrische Kraftübertragung
« Antwort #5 am: 18 November 2005, 13:33:19 »
naja, jetzt zirkelste aber mit den Argumenten. Was hatten besagte Schnelldampfer denn für Elektromotoren? Und ich würde die Amis nicht rauslassen - auch wenn die Aussage, daß keiner von den Motoren getroffen wurde ja auch schon eine ist, aber hindsight ... Die Amis hatten auch TE ud DE Destroyers escorts.

Und zur schnellen Umschaltbarkeit - haste den Artikel gelesen? Dier sind mit den Motoren ganz schön ruppig umgegangen ...

Offline harold

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Elektrische Kraftübertragung
« Antwort #6 am: 18 November 2005, 15:03:15 »
"Besagte Schnelldampfer" (also "Normandie" und einige US-Schiffe) sowie die diversen amerikanischen DE´s und eine Anzahl von Tankern hatten Wechselstrom-Synchronmotore. Gut für EINE Geschwindigkeit, aber drehzahl-regulierbar? sindse NICHT. Außer man schaltet Widerstände zu und verpufft so die Leistung; oder kommt mit der Turbine aus dem ökonomischen Drehzahlbereich.
Die Kriegsschiffe, über die wir hier reden, hatten jedoch INDUKTIONSmotore.
Soweit zu deiner Anfrage.

Zur Schaltung der (auf "Langley") eingebauten ~Strom- Induktionsmotore (und eigentlich gehts hier NUR um solche, denn ich will veränderliche Drehzahlen, ohne Auskuppeln oder Drehzahlregulation über die Turbinen - alles andere ist für ein Kriegsschiff nicht sonderlich g´scheit)
eine kleine Illustration:


Langley wurde ja auch getroffen, irgendwo hab ich mal n damage-report gelesen, über die Probleme mit den Motoren... derzeit nix zur hand, leider.

Für Langsamläufer (Diesel!) empfiehlt sich der Gleichstromgenerator, weil ich da durch einfaches Manipulieren der Erregerspannung die Drehzahl ändern kann.
Mit allen Nachteilen, die Gleichstrom in der Verkabelung eben so mit sich bringt ... heutzutage hauptsächlich auf Schiffen eingesetzt, die fix durch die Drehzahlbereiche müssen, Schlepper/Bugsierer zB.

Soweit in der Schnelle zu den Motoren-Schemata.

Noch kurz ein Hinweis auf ein US-Patent, das am Anfang der Entwicklung stand:

1,297,130 A General Electric patent from 1919 for a combination geared steam turbine and electric drive

patft.uspto.gov/netahtml/...-bool.html

Soweit mal.
Bernhard, du merkst schon, ohne seriöse Quellenangabe oder exakte Berechnungen geht "bei uns" NIX.
Das hat seine "historischen" Gründe, da fast alle hier schon die Erfahrung mit Diskussionsbeiträgen gemacht haben, die zwar fix und schnell kamen, aber weitgehend unfundiert waren...
Geht nicht gegen dich, nicht missverstehen! - aber bitte Behauptungen HIER stets mit Quellen/Daten/Fakten untermauern; so lernt ein jeglicher von uns zu!

MfG
Harold
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Offline Huszar

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Elektrische Kraftübertragung
« Antwort #7 am: 18 November 2005, 15:17:02 »
PS zu Harold:

Wir haben den (besser gesagt: die) Fleuzer so aufgebaut, dass nur die damals wirklich auf Schiffen der DKM eingebauten Sachen benutzt werden konnten/durften, und die TEchnik der damaligen Zeit massivst zu berücksichtigend war.
Wie gesagt, nur solche Sachen konnten/durften wir in unseren Fleuzer einbauen, dass Mitte/Ende der 30er zumindest in Entwicklung war.
Grossdiesel: Prototyp
Turbinen (im ung. Entwurf): komplett aus den leichten Kreuzern übernommen
SA:  :oops:  einzige Neuentwicklung, da es mit den 28ern nicht klappen wollte
sFLAK: vorhandene Rohre in vorhandene Lafetten eingebaut.


Wenn wirs nach der heutigen Technik machen dürften, würde ein angewinckeltes Flugdeck, und ein A-REaktor eingebaut  :P


mfg

alex
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1213, Brief von Erzbischof Johan von Meran an Palatin Bánk von Bor-Kalán

Offline graylion

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Elektrische Kraftübertragung
« Antwort #8 am: 18 November 2005, 17:24:45 »
@Harold: ich hab euch die daten und links gegeben die ich hatte. OK, die DEs haett ich raussuchen koennen, das gammelt irgendwo zuhaus auf der Festplatte rum. Was ich hier zwischen den Zeilen so rauslese, ist dass Diesel/Dampf-elektrisch keine so gute wäre, weil Diesel besser mit Gleichspannung arbeitet und Dampf besser mit Wechselspannung?

Und zum Thema Elektrische Antrieb und welche Leistungen: http://www.reference.com/browse/wiki/SS_Normandie leider nicht erwähnt mit wieviel Motoren, ber 160.000 PS auf 4 Wellen.

Offline Huszar

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Elektrische Kraftübertragung
« Antwort #9 am: 18 November 2005, 17:34:19 »
Four Turbo-Electric, total 160,000 hp.

Vier Motoren, würd ich sagen.

mfg
alex
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Offline harold

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Elektrische Kraftübertragung
« Antwort #10 am: 18 November 2005, 20:20:10 »
Die Marine History Exchange Group hat auch a bissl was dazu:
http://post.queensu.ca/cgi-bin/listserv/wa?A2=ind0501&L=marhst-l&F=&S=&P=86779
------
@ Bernhard,
nimm´s nicht übel! Wir haben hier ne "ungeschriebene Regel": wenn jemand eine Behauptung in den Raum stellt, so möge zur Argumentation jeweils ein ausführliches Studium der verfügbaren Quellen einsichtig sein.
Also MEHRERE; oder eine qualifizierte Argumentation über naturwissenschaftliche Daten, wo dies möglich ist (in der Technik sollte dies möglich sein).
Viele von uns haben ganz ganz böse Erfahrungen mit Sätzen, die eher pauschal á la "wie jeder weiß.." begannen und dann doch nur "Spinnen in der Yuca-Palme" waren.
THESEN (im Sinn von "ich spinn jetzt mal a bissl, aber wär´s möglich, dass..." sind hingegen höchst willkommen!!!
-(dies war der Moderator in mir)-

So, back to the facts in discussion now:

Diesel + Gleichstrom : mit der dámaligen Technologie wenig sinnvoll, nur Verluste an Wirkungsgraden. Drehzahländerungen über Diesel viel effizienter. Rotationsumkehr über Kupplung ebenfalls.

Turbine + ~Strom : ja, aber bitte keine Synchronmaschinen!
Die Drehzahl der Turbine sollte stets im bestmöglichen Bereich bleiben, dh. die Motore müssen über eine Wechselschaltung (je nachdem, wie viele Pole) angesteuert werden.

Der einzig wirklich unwiderlegbare Vorteil der TE-Antriebe liegt in der Verkürzung der Wellenlänge, dh. Torsionsvibrationen kommen in wesentlich geringeren Frequenzbreiten auf als bei langen Wellen.

Die bessere=engere Kompartimentierung der Antriebsanlage kann bald mal zum Nachteil werden : viele kleinste Abteilungen bedeuten auch eine ziemliche Erschwerung bei der Aggregatbedienung und der Leckwehr.

Heute schaut´s (im zivilen Bereich) anders aus; die QM II hat zB. ihre "mairmaids", dh Antrieb und Steuerung bilden éine Einheit, die beliebig geschwenkt werden kann, bei konstanter Drehzahl wird dazu noch der Schrauben-Anstell-Winkel verändert.
Für den militärischen Bereich ist Wolfgang der kompetenteste Mann hier für heutige Bauten, also würde ich vorschlagen, seine Rückkehr abzuwarten mit Fragen in diesem Bereich.-
 
Um sólche Manöver-Spassettln aufführen zu können, haben wir um 1935 nur den Schneider-Voith-Antrieb; und dá rentiert sich eine elektische Kraftübertragung allemal!

Ciao,
Harold
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Offline Spee

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Elektrische Kraftübertragung
« Antwort #11 am: 18 November 2005, 21:22:47 »
Servus,

dann möchte ich zu Thema turbo- bzw. diesel-elektisch mal ein paar Äußerungen abgeben. Nicht von mir, aber erstmal lesen:

"Differences in machinery were much more marked; British battleships and all but the last battlecruisers had direct-drive turbines, while both the USN and the German navy built a number of Dreadnoughts with triple-expansion engines. The USN had problems with gearing production and went for steam turbines driving through an electric plant. This had many disadvantages with only a few benefits."
...The US machinery gave exeptional opportunities for close subdivision of the machinery. "Tennessee" had eight large boilers with superheat, each of which was in a separate room, four on either side of  the two big turbo-generator rooms. There were three motor-rooms, the centre space having two motors. This excellent scheme was degraded by a number of faults; there was a single switchborad room controlling all power with large ventilation trunks reducing its protection *. There were glass windows lown down in the generator room bulkheads and numerous large ventilation trunks penetrading bulkheads.

* In 1942, "Saratoga", with a similar machinery plant , was immobilised by a single torpedo flooding the control room.

Der turbo-elektrische Antrieb der Amerikaner war aus der Not geboren und die Briten fanden in ihm keinerwegs eine gute Alternative zur Getriebeturbine. Niedergeschrieben hat das kein geringer als Sir Stanley Goodall nach seiner Besichtigung amerikanischer Schiffe Anfang der 20er Jahre.
Servus

Thomas

"Spain, the Queen and I prefer honor without ships than ships without honor."

Casto Secundino María Méndez Núñez

Offline harold

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Elektrische Kraftübertragung
« Antwort #12 am: 19 November 2005, 01:29:39 »
(edit: ...hab diesen thread, zwecks besserer Übersichtlichkeit, vom Fleuzer-thread getrennt. -harold-)
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Offline graylion

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Elektrische Kraftübertragung
« Antwort #13 am: 19 November 2005, 16:10:37 »
@Huszar, naja 40000 PS E-Motoren hatte ja harold gerade obendrueber in den Bereich des Scinece Fiction verwiesen, deswegen wollte ich mich da nicht so festlegen.

@Spee. Naja wenn Du den Text selber mal liest, wird da einduetigr drauf hingewiesen, dass der Schwachpunkt der Kontrollraum und die fenster waren. beides kann man anders loesen. Oder anders gesagt: die Probleme lagen in der Implementierung, nicht im Prinzip!

da zitiere ich doch lieber mal http://www.navweaps.com/index_tech/tech-038.htm

"Turboelectric drive offers several advantages:

1.  There is no mechanical connection between the turbogenerator shaft and the propeller shaft, allowing both to turn at their disparate efficient speeds.  This reduces propeller rotation speeds and increases fuel efficiency.

2.  The motor rooms can be placed nearer the stern than can reduction-geared turbines, eliminating the need to lead the propeller shafts farther forward in the ship.

3.  The machinery components are more easily segregated into multiple compartments, and require fewer steam line penetrations of watertight bulkheads.

4.  The turbo-electric drive consumes less beam, allowing more hull breadth to be devoted to the torpedo defense system.

5.  The propeller shafts can be immediately reversed by simply switching the direction of the electric motors without the need to reroute steam to a separate reversing turbine.

6.  Equal power (but not speed) is available for ahead or astern steaming.  Astern steaming can also be maintained indefinitely.

7.  The machinery is more easily cross-connected in the event of battle damage through the switching of electrical loads between different turbogenerators and motors, and the elimination of propulsive steam lines.

8.  More steam is available at all power levels for the ship's service turbogenerators (SSTGs), making more power available for ancillary systems (including main battery elevation and training) and electronics.

9.  Most major electrical components are reparable by the ship's company at sea.
 

The turboelectric drive also has several inherent negatives:
 

1.  It is heavier and more expensive than a direct drive or reduction geared turbine installation.

2.  It is susceptible to turbogenerator room damage.

3.  It is susceptible to damage to the main control compartment containing the bus bar system.

4.  It is susceptible to shorting out from shock damage to the bus bar system.

Turboelectric drive ships realized fuel economies of as much as 20% compared to comparable turbine ships, according to Freedman's report of the difference in fuel consumption between USS New Mexico (BB-40) and her two direct drive turbine sister ships USS Mississippi (BB-41) and USS Idaho (BB-42). "

Siehe weiter unten in dem Artikel zum Thema praktische Erfahrungen mit dem Umsteuern von E-Motoren: "Turboelectric machinery also permitted more rapid development of accelerating and decelerating power on the shafts.  It made the last ditch maneuver of “twisting” a ship out of a torpedo's path by backing down one side's shafts while running the opposite side full ahead and applying full rudder toward the backing side more effective.  It also permitted extended periods of backing.  After suffering a torpedo hit in the extreme bow while at anchor off Saipan in 1944, USS Maryland (BB-46) backed to Pearl Harbor at 10 knots so as not to strain the collision bulkhead forward.

The same ship also escaped two collisions in a matter of minutes during a close order fleet maneuvering exercise between the wars.  When USS Oklahoma (BB-37) sheered out of column to avoid running down an errant destroyer, she intruded on the next column of ships, crossing the Maryland's bow.  The Maryland performed an immediate “crash back” to avoid the Oklahoma, decelerating and letting the other battleship pass ahead, only to be confronted with the direct drive turbine USS Arizona (BB-39) vainly trying to back down behind her.  Maryland's electric motors were immediately thrown back to flank speed ahead and the turboelectric ship accelerated ahead of the less responsive Arizona. "

@harold, koenntest Du diese Aussage mal n bisschen paezisieren bitte: "Der einzig wirklich unwiderlegbare Vorteil der TE-Antriebe liegt in der Verkürzung der Wellenlänge, dh. Torsionsvibrationen kommen in wesentlich geringeren Frequenzbreiten auf als bei langen Wellen."

Ich hab Dir genuegend Material fuer Vor- und Nachteile gegeben, jetzt will ich aber auch was sehen ;)

Achja, und um der Frage vorzubeugen, warum die USN wieder davon abgerueckt is: Gewicht! Die Tatsache, dass der WT die Standardverdraengung eingefuehrt hat, zwang zu leichten Maschinen - probierts aus in Springsharp! So wirtschaftlich kann ne Maschine nicht sein, als dass es sich lohnen wuerde, dafuer eine Tonne mehr zu investieren als unbedingt notwendig. Die Gruende fuer die Einfuehrung der Standardverdraengung gips hier: http://www.chuckhawks.com/treaty_battleships.htm - in Kuerze: es war die Tatsache, dass ein Vergleich der Maximalverdraengungen Marinen bevorteilen wuerde, die keine langen Reichweiten fuer ihre Schiffe rauchen, die RM zB.

Offline graylion

  • Bootsmann
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Elektrische Kraftübertragung
« Antwort #14 am: 19 November 2005, 16:32:19 »
Ich sollte vielleicht auch nochmal erklaeren, warum ich so ein Fan des elektrischen Antriebs bin - es ist die tatsache, dass Elektrizitaet die "Goldwaehrung" der Energie dastellt und dass man einen Hybridantrieb elektrisch eigentlich einfacher loesen koennen sollte als mechanisch. Ich denke auch and die Diskussion mit dem 3-Schraubenantrieb. Wenn die mittlere Schraube gut fuer Revierfahrt ist, dann sollte sie bedieselt sein. Auessere Schrauben dann mit Turbinen? Geht das von der Leistungsverteilung raus? Ich schreib das nochmal ausfuehrlicher in dem Thread. Mein Gedanke ist halt, dass man mit E-Motoren auch ziemlich frei waere in der Entscheidung, welche Schraube man gerade betreibt, und wo man die Energie dafuer herbekommt.