Ein TU-Satz auf zwei Wellen

[harold]

VERSCHOBEN AUS DEM GROSSE - KREUZER - THREAD [edit harold]


harold hat folgendes geschrieben:

(...)
Vorschlag 2:
Warum eigentlich nicht die Turbinenräume auf die Innenwellen lassen, und mit verringerter Kesselzahl (jedoch Ölfeuerung) betreiben?
Somit würden die vorderen Kesselräume für DM frei, und auf diesen ~28x16 m gehen sich bequem insgesamt 48.000 WPS für Marschfahrt aus.

Ich bin sonst kein Freund gemischter Antriebe, aber alles andere würde heißen, Derfflinger geradezu "auszuweiden" -da wäre ein Neubau wirtschaftlicher.
(...)


Hallo Harold, der Vorschlag ist im Ansatz nicht schlecht, aber leider nicht durchführbar, weil Du jeweils einen halben Turbinensatz ausbauen müsstest.

Auf vdTann, Moltke, Seydlitz, Derfflinger, Hindenburg und Lützow wurde jeweils 1 Turbinensatz auf 2 Wellen gesetzt: Ein kombinierter Hoch- und Mitteldruckteil auf jeder Außenwelle und der nachfolgende Niederdruckteil auf die Innenwelle derselben Seite. Also eigentlich 2 Turbinen auf 4 Wellen.

Der Grund dafür war das Fehlen von Untersetzungsgetrieben. Man hat deswegen versucht, die Drehzahl der Turbinen bei möglichst wenig Umfang möglichst weit nach unten zu drücken. Das kann man, indem man in die Turbine möglichst viele (Druck- oder Strömungs-)Stufen einbaut. Bei den SK's wurde das erreicht, indem man die Turbine einfach verlängert und geteilt hat.

Der Dampf strömt erst in die HD-Turbine, dann in die MD-Turbine, diese beiden liegen auf einer Welle und treiben die Außenwelle an. Aus der MD-Turbine wird der Dampf über ein riesen Dampfrohr in die ND-Turbine geleitet und diese treibt die Innenwelle an.

Folge: Innen- und Außenwellen können nicht unabhängig voneinander angesteuert werden und bnötigen sich gegenseitig, um überhaupt arbeiten zu können.

Baue ich jetzt einen Teil davon aus und lege das Hauptdampfrohr z.B. direkt an die ND-Turbine, explodiert die Drehzahl, oder ich muss den Dampfdruck soweit herunterregeln, dass es geht, dann komme ich aber in den Nassdampfbereich und zerstöre die Turbine mit dem so gebauten Wasser-Strahlgebläse
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Gruß

Jan


Nicht Schiffe kämpfen, sondern Menschen!


Servus Jan,
Danke für die Information!

Wie wurde das denn in der (hypothetischen) Praxis der Schadensbegrenzung gehalten, wenn (zB wie bei Blücher, wenn ich mich recht entsinne -hab jatzt grad nur knapp Zeit und kann nicht nachschlagen!) eine Schraube beschädigt ist, oder verlustig geht?

- und nächste Frage: war die Drehzahl der so "verbundenen" Wellen identisch (wenn ja: war es auch die Leistungsaufnahme?); wie wurden eventuelle Unterschiede ausgeglichen (Schraubendurchmesser, -steigung, -Blatt-Zahl etc.?);

- and last (da hab ich keine wirklich brauchbare Schnitt-Skizze zu), wie war die Kompartimentierung angedacht, gabs eine Überstrrömleitung für den Fall des Ausfalles der HD-MD-Stufe? Wie verlief die? Wie waren die zusätzlichen Schottdurchbrechungen gesichert?

Gibt´s eine -hier reinstellbare- Grafik dieser Anlage?

Wie waren die Erfahrungen damit in der Praxis?

Gell, Neugier ist so gar nicht meine Eigenschaft...
Aber, wenn du magst, mach mal n entsprechenden Thread in der Technik-Abteilung auf, unter Antriebsanlagen; ich hoffe doch sehr, dass ich nicht der einzige bin, der da scharf drauf ist!

Ciao,
Harold

[En Echelon]

Hallo Harold,

Blücher hatte noch Expansionsmaschinen. Der Havarist war Moltke. Moltke erlitt nach Schraubenverlust eine schwere Turbinenhavarie. Trotz Schnellschluss drehte die betroffene Turbine so schnell hoch, dass einzelne Turbinenschaufeln durch die Fliehkräfte abgerissen wurden und zu einem Totalschaden des halben T-Satzes führten (Schaufelsalat). Soweit ich weiß, wurde der zugehörige Halbsatz nicht beschädigt.

Die Turbinen waren so ausgelegt, das HD- und MD-Teil die gleiche Leistung und Drehzahl brachten wie der ND-Teil. Das lässt sich ziemlich einfach regeln indem man mit den Stufen spielt (reine Rechenaufgabe). Muss mal in meiner Literatur nachsehen, ob ich Dir dafür ne Formel geben kann. Die Schrauben konnten also gleich sein. Durchmesser war nach meiner Erinnerung bei allen 3,88m mit geringer Steigung. Also für Schiffe dieser Größe relativ klein (=> hohe Drehzahl!).

Wie die Raumunterteilung war, kann ich aus dem Stehgreif nicht sagen, da muss ich mal meine Unterlagen wälzen. Kann aber etwas dauern, weil ich nicht nach Hause komme heute  

P.S.: Hälfte vergessen. Soweit ich weiß, konnte keine Welle allein gefahren werden, auch nicht im Notfall. Grund: Fahre ich die Außenwelle allein, werde ich den Abdampf nicht los. Leite ich den direkt in den Kondensator, wird das Druckgefälle so hoch, dass sich die Drehzahl verdoppelt (über den Daumen) => Schaufelsalat. Den Niederdruckteil (Innenwelle) habe ich schon beschrieben: Beaufschlage ich die mit HD-Dampf, dreht sie zu hoch. Regele ich den Kesseldruck runter, kriege ich Nassdampf und schrotte damit die Schaufeln (Turbinen mit Nassdampf fahren ist wie mit nem Sandstrahlgebläse arbeiten), weil die SKr auch keine Überhitzer oder Dampftrockner hatten.

Einzige möglichkeit ist bei der HD/MD-Stufe z.B. einen Turbogenerator nachschalten, um den Abdampf loszuwerden oder bei der ND-Stufe einen vorschalten, um den Eingangsdruck abzusenken. Da gibt's dann aber Rohrsalat, weil ein Turbo-Raum kein E-Werk ist...

[harold]

Hab das Thema -wie angedacht- in den "Antrieb" verschoben.-

Ich bin ab heut abends weg,  ab Sonntag-Abend wieder ausführlich vor meinem PC zuhause - wenn ich also auf interessante Informationen nicht sofort reagiere, ist das kein Desinteresse meinerseits!
Ciao,
Harold

[En Echelon]

Hallo Harold, das mit dem Abzwacken war ne gute Idee.

Mir ist da noch was eingefallen zu Deiner Idee mit Innen TU und außen DM:

Man könnte je einen halben TU-Satz von jeder Seite ausbauen (Außen und innen, z.B. Bb- innen, Stb.- außen), den ND-Satz Stb-innen da lassen wo er ist, und den HD/MD-Satz von Bb-außen nach Bb-innen setzen. Dann den Abdampf von der neuen HD/MD-Bb-innen in die ND-Stb-innen leiten. Dann wäre nur noch ein TU-Satz da, der auf beide Innenwellen wirkt. Die Drehrichtung der Schrauben wäre damit auch wieder gegenläufig, wie ursprünglich (nach außen).

Was ich jetzt ohne Unterlagen nicht sagen kann, ist, wie es mit den Rückwärtsturbinen läuft. Soweit ich mich erinnere gab es nur für zwei Wellen HD-Rückwärtsturbinen, ich weiß jetzt nur nicht auf welchen Wellen. Die Rückwärtsturbinen waren m.E. in einem Gehäuse mit der jeweiligen Vorwärtsturbine, so dass bei der o.g. Variante nur eine übrig wäre und die zweite ohne große Umbauten eines Halbsatzes nicht übernommen werden könnte.

Platz- und Gewichtsmäßig könnte es auch Probleme geben, weil der ND-Teil einen wesentlich größeren Durchmesser hat, als der HD/ND-Teil. Symmetrisch wäre das also nicht.

[harold]

Servus Jan,

hast du ne Möglichkeit (so du wieder quellen-nahe bist), das irgendwie grafisch darzustellen/einzuscannen...  und hier als Anhang reinzustellen [unten: "antwort erstellen"; dann gibts die Option eines Datei-Anhangs (max 200 kb, 800 px breit)] -?

Und, nach wie vor stell ich mir die Frage:
- wodurch war diese Konfiguration bedingt? Der Verzicht auf Redundanz in einer Antriebsanlage deutet ja immer auf eine "Krott" (=Kröte), die zu fressen ist;
- war´s in diesem Fall Platzbedarf? Oder Misstrauen gegen die Effizienz der Schraubengeometrie, zu wenig Raum für größere Schraubendurchmesser... ?  

Ciao,
Harold

[En Echelon]

Was ich da grafisch machen kann muss ich mal sehen...

Der Grund für diese Konfiguration war das Missverhältnis zwischen den Drehzahlen von Turbinen und Propellern.

Um eine Dampfturbine in einigermaßen wirtschaftlichen und gleichzeitig dauerhaften (Lebenserwartung) Bereich zu fahren, muss entweder die Drehzahl hoch sein oder der Durchmesser groß. Gleichzeitig spielen Platzbedarf und Gewichtsverhältnisse eine Rolle. Wichtig ist dabei die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes, der Nassdampfanteil und das Druckgefälle (das auch maßgeblich an der Strömungsgeschwindigkeit beteiligt ist).

Turbinen haben ungern Nassdampf, deswegen muss ich mit Hochdruckheißdampf arbeiten => Hoher Eingangsdruck => hohes Druckgefälle => hohe Strömungsgeschwindigkeit. Man kann jetzt viele viele Stufen einbauen um das Strömungsgefälle pro Stufe zu reduzieren und dadurch auf niedrige Drehzahlen kommen, oder man kann den Radumfang der einzelnen Turbinenräder so vergrößern, dass trotz hoher Bahngeschwindigkeit der Laufschaufel eine niedrigere Drehzahl erreicht wird.

Man muss sich das so vorstellen (Beispiel Curtisrad weil einfacher):
Der Dampf strömt aus der Düse aus und trifft ungefähr im 45°-Winkel auf die ersten Laufschaufeln. Der Dampf hat dort eine Geschwindigkeit von mehreren 100 m/s (muss ich nachschlagen) und gibt die Hälfte dieser Geschwindigkeit an die Laufschaufel ab. Die dreht sich also mit der halben Einströmgeschwindigkeit weg und der Dampf verlässt mit der halben Einströmgeschwindigkeit das Rad und strömt in die Leitschaufel, wo die Richtung wieder umgedreht wird und dann strömt er weiter in das zweite Laufrad usw. Das zweite Laufrad muss einen größeren Durchlass haben als das erste, weil in der gleichen Zeit die gleiche Menge Dampf passieren muss, wie im ersten Rad, der Dampf jedoch nur noch halb soviel Speed hat. Deswegen werden bei Curtis- und Parsons-Turbinen pro Stufe die Lauf- und Leitschaufeln immer größer. Bei Druckstufenturbinen kann man die Schaufelräder für eine Reihe von Stufen gleich groß halten, indem man das Druckgefälle pro Stufe gleich groß hält.

Druckstufenturbinen werden allerdings nur für Kraftwerke verwendet, weil sie nicht dynamisch gefahren werden können (feste Drehzahl).

Parsons-Turbinen haben zwar auch eine Art Druckstufe, fallen aber nicht unter diese Kategorie (sondern Reaktionsturbine). Die Parsons hat den Nachteil (für die Marine), dass sie den Druck über viele Stufen hoch hält. Das bedeutet aber auch, dass sie ein sehr druckfestes und damit schweres Gehäuse braucht. Deswegen wurden Marineschiffe wenn es ging mit Mischturbinen gebaut, die im ersten Teil 2-3 Curtisräder hatten (Curtisturbine = reine Strömungsturbine). Bei der Curtisturbine wird der volle Druck in der Druckstufe sofort komplett abgebaut und in Bewegung umgewandelt, d.h. ich kann einen Großteil des Drucks sofort abbauen und nutzen und brauche die Turbine nicht so druckfest ummanteln (HD-Teil). Nach den Curtisrädern kommt eine Druckstufe und danach Parsonsräder (MD/ND-Teil). Diese Konfiguration ist die sog. "Marineturbine".

Wie gesagt, das Druckgefälle in der Druckstufe bestimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes. Das Laufrad bewegt sich ca. mit der halben Strömungsgeschwindigkeit des Dampfes am Laufschaufelumfang. Jetzt kannst Du ja mal ausrechnen, sagen wir bei einer Strömungs- V0 von 600 m/s (das ist niedrig) was für einen Umfang Du brauchst, um auf eine für Schiffspropeller erträgliche Drehzahl zu kommen...

Um die hohe Drehzahl nicht zu haben und um den großen Durchmesser zu vermeiden, braucht man viele Stufen. Diese Stufen machen die Turbine lang. Zu lang. Deswegen hat man die Turbine geteilt und aus einer zwei gemacht.

Heute ist das kein großes Problem mehr, da man in der Lage ist, entsprechend dimensionierte Untersetzungsgetriebe zu bauen. Die Höhe der Drehzahl wird nur noch von der Materialfestigkeit limitiert (die Schaufeln sollen ja nicht wegfliegen)

[Huszar]

Auch deshalb wurden bis nach dem 1WK die meisten Dickschiffe mit vier Wellen aber nur zwei Turbinen gebaut (kein Getriebe). Während den Umbauten in den 20er/30er wurden dann die alten Turbinen rausgeschmissen, und welche mit Getriebeübersetzung eingebaut.


Da wir unser Schiff auf Mischanlage (und Ölbefeuerung) umstellen möchten, und deshalb die Maschine (und Kessel) sowieso rausnehmen, was hindert uns daran, neue Getriebeturbinen einzubauen?


mfg

alex

[harold]

Thread-trennung : stick to the topic.
Hier gehts mal nur um das wirklich Gebaute, Alex.
Hypothetisches "nebenan"!

Harold

[Huszar]

ok, dann den zweiten Absatz vergessen  


mfg

alex

[En Echelon]

Hallo Harold,

so, nun zu der Raumaufteilung (Bsp. Seydlitz):

Die Niederdruckturbinen befinden sich in den beiden achteren Turbinenräumen auf dem unteren Plattformdeck, die durch ein Längsschott getrennt sind. Sie erstrecken sich ca. von Spant 47 bis Spant 56 (Spantabstand 1,2m). Das müsste Abt. VI sein. Bei Spant 56 befindet sich ein Querschott, an das sich die vorderen Turbinenräume mit den Hochdruckturbinen anschließen, die sich bis ca. Spant 65 nach vorn erstrecken (Abt. VII). Das Querschott ist jeseits durch das große Dampfrohr von HD- zu ND-Satz durchbrochen. Zwischen den beiden vorderen Turboräumen befinden sich 3 Längsschotts, die zwei zusätzliche Räume mit Hilfsmaschinen bilden.

Die achteren Turboräume erstrecken sich in der Höhe über Unteres und Oberes Plattformdeck, die vorderen nur über das untere Plattformdeck. Auf dem Oberen Plattformdeck über den HD-Räumen befinden sich je ein E-Werk mit je zwei Turbo-Generatoren, dazwischen wieder zwei Hilfsmaschinenräume.

Die größere Raumhöhe der achteren Räume wird durch den größeren Durchmesser der ND-Turbinen verursacht. Diese sind dadurch in ihrer Achse auch höher angeordnet als die HD-Sätze, so dass durch den höheren Wellenabgang für die Innenwellen ein höheres Gefälle entsteht als für die Außenwellen. Die 4 Wellen liegen also vertikal nicht parallel, sondern die Innenwellen erzeugen einen mehr nach unten gerichteten Schub, während die Außenwellen fast waagerecht verlaufen.

Mit der Dampfgeschwindigkeitsberechnung musst Du noch etwas warten, da muss ich mich erstmal wieder reindenken...

[harold]

Servus Jan,
interessant! Vor allem die Schottdurchbrechung zwischen VI u VII interessiert mich (Querschnitt, Sicherung?).
Entschuldige die Kürze, morgen abends bin ich dann ausführlicher dran.
Ciao, Harold