Panzerschiff X - Antriebsanlage

delcyros · 15 Mai 2009, 13:51:51

Um unnötige Seitendiskussionen vom Hauptthread auszugliedern sollten die Diskussionen über die Antriebsanlage hier laufen.

Anscheinend herrschen sehr differierende Auffassungen zu den Gewichten einer Dieselantriebsanlage vor. Ich fasse einmal zusammen:

Aus dem Fleuzer-thread stammen folgende Hinweise:
http://forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,592.0.html

Dieselmotoren der Deutschland-Klasse: M9Z42/58
Zylineranzahl: 9
Zylinderdurchmesser: 42
Zylinderhubraum: 58
Kurzleistung: 7100 ePS
max. Dauerleistung: 6550 ePS
Sparleistung: 5700 ePS (geschätzt, nach Vergleichswerten)
spezif. Verbrauch: 177 g/ePS/h
" bei Sparleistung: 168 g/ePS/h (geschätzt)
Länge: 7.1m
Breite: 1.5m
Höhe: 4.0m
Gewicht Deutschland: 81,65t.
Gewicht Scheer: 98,69t.
Gewicht Graf Spee: 100,1t.
Leistungsgewicht: 11,5 kg/ePS (Deutschland) bis 14,1 kg/ePS (Graf Spee)

Hilfsdiesel der Deutschland-Klasse: M5Z42/58
Zylineranzahl: 5
wirksam auf: 2 M9Z42/48
Zylinderdurchmesser: 42
Zylinderhubraum: 58
Kurzleistung: 3800 ePS
max. Dauerleistung: 3500 ePS
Sparleistung: 3040 ePS (geschätzt, nach Vergleichswerten)
spezif. Verbrauch: 200g /ePS/h
" bei Sparleistung: 190g/ePS/h (geschätzt)
Länge: 4.4m
Breite: 1.5m
Höhe: 4.0m
Gewicht: 43,7t.
Lesitungsgewicht: 11,5 kg/ePs

*Gewichte für Deutschland, Scheer und Graf Spee variieren. Bemessungsgrundlage sind ein Leistungsgewicht von 14 kg/ePS für das Panzerschiff X, womit sich auch das Gewicht der Hilfsdiesel auf je 53,2t. erhöht.

Anstelle des sehr großen Dieselgenerators sollte aber ein Junkers Motor gewählt werden (Prüfstandläufe 1932, 1934 mit Musterzulassung):

Dieselgeneratoren für Panzerschiff X: Jumo-205A
Zylinderanzahl: 6
Zylinderdurchmesser: 105
Zylinderhub: 160
Kurzleisung: 600 ePS
Dauerleistung: 510 ePS
Sparleistung: 480 ePS
spezif. Verbrauch: 170 g/ePS/h
" bei Sparleistung: 160 g/ePS/h
Länge: 1,95m
Breite: 0,6m
Höhe: 1,33m
Gewicht: 0,57t.
Gewicht mit Dynamo: etwa 1,2t.
Leistungsgewicht: 2 Kg/ePS

Zum Erzielen von etwa 160.000 WPS sind nach Abzug von 6% Verluste für Getriebe demnach 24 M9Z42/58 und 12 M5Z42/58 notwenig (=170.400 ePS Kurzleistung). Das reine Motorengewicht beträgt demnach 2400t. + 638,4t. Für die Deckung von 4400 KW Spitzenstrombedarf sind weitere 10 Jumo-205 basierte Dieselgeneratoren notwendig, was das Motorengewicht M-I auf 3038,4t. erhöht.

Anhängige bekannte antriebsrelevante Gewichte:
Getriebesatz mit Vulcan-Kupplung: 56,5t. (für M9Z42/58)
Antriebswelle: 84,5t. (Deutschland-Klasse)
Propeller: 13,5t. (besserer Vergleich: Graf Zeppelin etwa 19t. bei gleicher Schraubenleistung)
Maschienenraumbelüftung: 12t. (Scheer & Graf Spee)
Rohrleitungsnetz: 88t. (Scheer & Graf Spee)
Flurplatten: 20t. (Graf Spee, bezieht sich evtl. nur auf das Bezugsgewicht für eine Motoreinheit?)
Kabelnetz: 22t. (Graf Spee)
Werkzeuge / Geräte: 62t. (Graf Spee)
totes Betriebsstoffgewicht: 230t. (Graf Spee)

Da wir im wesentlichen drei Antriebssätze der Graf Spee installieren wollen (allerdings mit 6 Kupplungen und den Schrauben der GZ und 24 statt EINER Flurplatte für die Haupt- sowie 10t. für jede der Hilfsdiesel) ergeben sich anhängige Gewichte in Höhe von 2551,5t.
Das Gewicht der gesamten Antriebsanlage sollte demnach 3038,4 + 2551,5t. = 5589,9t., na sagen wir mal 5600t. betragen. Damit hat sich meine ursprüngliche Schätzung von 4048 t. als deutlich zu leicht erwiesen, insbesondere weil die Masse der anhängigen Gewichte unterschätzt wurde.

Nobody · 29 Mai 2009, 18:40:59

Eine gute Idee das extra zu machen. Ich habe mal "Ungewöhnliche Motoren" von Stefan Zima zu Rate gezogen. Dort finde ich:

spezifischer Verbrauch: 163 g/PSh (also etwas weniger)
Wirkungsgrad: 39%
Drehzahl: 450 U/min

Wenn ich das richtig Verstehe wog das Vulcan-Getriebe (-Kupplung?) der Deutschland-Klasse, dass je 4 Motoren auf eine Welle kuppelte, je 56.5 t?
Desweiteren gehe ich davon aus das es sich (zumindest bei den Panzerschiffen, für H sieht das anders aus) nicht um Drehmomentwandler sondern um gekoppelte Planetengetriebe/Differentialgetriebe handelt, aber da lasse ich mich gern eines besseren belehren.
Damit könntest du dann 24 Motoren mit 6 Getrieben auf 6 Wellen kuppeln - ehr ungünstig, oder?

Willst du 8 Motoren auf eine Welle arbeiten lassen bräuchtest du ein weiteres, deutlich größeres und schwereres, Getriebe um je zwei 4-Motor-Einheiten miteinander zu kuppeln, sowie entsprechend lange und ungünstige Wellen.

Wir sollten versuchen die Hilfsmotoren loszuwerden und jeden Motor seine eigene Hilfsbetriebe treiben lassen, selbst wenn dabei 21% der Bruttoleistung drauf gehen - oder wir machen das elektrisch.

Ich würde den Junkers Jumo 205 nicht als Antrieb für die Generatoren verwenden. Das ist ein Flugzeugmotor, der sich als solcher auch bewährt hat, aber genau da liegt das Problem. Ein Flugzeugmotor ist auf eine regelmäßige und intensive Wartung vor und nach jedem Einsatz angewiesen. Darüber hinaus sind sie nicht für die Art von Dauerbetrieb gedacht den wir von einem Generator erwarten (mehrere Wochen unterbrechungsfrei), sondern für Stückweisen Betrieb (nicht mehr als 10 bis 20 h am Stück würde ich schätzen) ausgelegt. Außerdem sollen sie sehr empfindlich auf Leistungsschwankungen reagiert haben - als Generator der Spannung und Frequenz möglichst konstant halten muss u.U. ein Problem, nicht jedoch im Flugzeug.
Welche Motoren wurden denn auf anderen Schiffen der Reichs-/Kriegsmarine als Dieselgeneratoren benutzt, und wieso wollen wir die nicht?
Wenn unbedingt was anderes sein muss - wie wäre es mit U-Boot Dieseln? Die Version mit 1050 PS sollte es schon geben. (Der Motor den ich meine wurde Später auch im Typ VII (mit 1400 PS) und im Typ XXI (mit 2000 PS) verwendet. Der Typ IX verwendete eine 9 (statt 6) Zylindrige Version mit 2200 PS)

Eine Frage noch: Über welchen Schiffsentwurf diskutieren wir hier? Etwa den Scharnhorst-Ersatz? (http://forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,4917.0.html)

delcyros · 30 Mai 2009, 09:10:55

Die Angaben drehten sich ursprünglich um den Vorschlag eins des Scharnhorst threads.
Am Jumo-205 würde ich festhalten wollen. Zwar entstammt er der Flugmotorenentwicklung, ist aber dort ein Sonderfall, war einer der sehr wenigen Flugmotoren mit attestierter Marinetauglichkeit. Während andere Flugmotoren oft nur enige dutzend bis etwa hundert Betriebsstunden zwischen größeren Wartungsintervallen zuließen, lag der Jumo-Diesel bei 220 Std., mit einer Grundbetriebszeit von 800 Std. in der ersten Ausführung (die Lufthansa bekam dann auch solche mit über 1000 Std., die wollen wir auch haben!). Der Jumo-Diesel war für Flugzeuge eigentlich nur schlecht geeignet, da er eine geringere Elastizität besaß und schlechter auf Laständerungen reagierte als ein Benziner. Daher wurden sie aus den Bombern (Ju-86) wieder ausgebaut (Formation halten, Gashebel spielen--->> schlecht). Geeignet waren sie für Seefernaufklärer und Flugboote (lange aber gleichförmige Last bei Reiseleistung). Als Antriebsmotor kämen sie daher für mich nicht in Frage (wurde probiert mit LS1 und LS2 sowie LS5, LS 6 u. LS7 sowie einer Serie von Küstenbooten der NVA), als dauerleistender Motor für den Generatorbetrieb jedoch auf jeden Fall. Du siehst das Problem also im Grunde von einer mißverständlichen Perspektive: Im Flugbetrieb (...und Schnellbootbetrieb als Antriebsmotor) brauchts mehr Elastizität, im Generatorbetrieb werden Über- und Unterlasten nicht mit rapide wechselnden Lastigkeitsänderungen sondern über Regelwiederstände ausgeglichen.
Hinsichtlich der Wartung ists zudem aufgrund der deutlich kleineren Zylinder eine Erleichterung, sollte mal ein Kolben gezogen werden.
Aber was wiegt ein U-boot-Dieselgenerator?
Die Vulcan-Kupplungen des Fleuzerantriebs arbeiteten teilweise synchron auf einer Welle, von ähnlichen Bedingungen ging ich ebenfalls aus.

Die 163g/PS/h können sehr gut für die Deutschland - Motoren hinkommen. Das betrifft dann aber die Sparleistung bei einer bestimmten Last. Ich habe sie auf 168 g/PS/h geschätzt. Wenn du die zugöhrige Leistung angeben könntest, dann kann ich eine Verbrauchskurve für den M9Z42/58 erstellen. Das würde eine deutlich genauere Reichweitenermittlung erlauben.

Nobody · 04 Juni 2009, 11:35:44

ZitatDer Jumo-Diesel war für Flugzeuge eigentlich nur schlecht geeignet, da er eine geringere Elastizität besaß und schlechter auf Laständerungen reagierte als ein Benziner. Daher wurden sie aus den Bombern (Ju-86) wieder ausgebaut (Formation halten, Gashebel spielen--->> schlecht). Geeignet waren sie für Seefernaufklärer und Flugboote (lange aber gleichförmige Last bei Reiseleistung).

Es schon interessant wie wir mit demselben Argument zu unterschiedlichen Schlussfolgerungen kommen.

Wir sind uns also einig, dass der Jumo 205 zu langsam und schlecht auf Last oder Leistungsänderungen reagiert, aber vorzüglich für einen konstanten Dauerbetrieb, wie in einem Fernaufklärer geeignet ist. Als E-Techniker muss ich dir nun sagen das ich einen solchen Motor nur ungern in einer Dieselgenerator sehen würde, weil es - wenn auch abhängig von verschiedenen Zeitkonstanten - zu (un-)vorhersehbaren Schwingungen und Schwankungen im Bordnetz führen würde. ^(*)

ZitatWährend andere Flugmotoren oft nur enige dutzend bis etwa hundert Betriebsstunden zwischen größeren Wartungsintervallen zuließen, lag der Jumo-Diesel bei 220 Std., mit einer Grundbetriebszeit von 800 Std. in der ersten Ausführung (die Lufthansa bekam dann auch solche mit über 1000 Std., die wollen wir auch haben!).

Das ist interessant, aber was bedeutet das? Alle 220 h (~9 Tage) Motor demontieren & überprüfen, und alle 1000 h (~42 Tage) neuer Motor (oder zumindest Komplettüberholung und ersetzen aller Verschleißteile)? Außerdem wurden Flugmotoren vor und nach jedem Einsatz überprüft (nur deshalb erreichten sie überhaupt diese hohe Lebensdauer!), in diesem Fall vermutlich einmal täglich Motor stoppen, abkühlen lassen & durchchecken.

ZitatDie Vulcan-Kupplungen des Fleuzerantriebs arbeiteten teilweise synchron auf einer Welle, von ähnlichen Bedingungen ging ich ebenfalls aus.

Das glaube ich nicht, denn dann wäre das doch sehr große der Deutschland meiner Meinung nach überflüssig. Außerdem habe ich mal gelesen, das 1939 überlegt wurde, für zukünftige Projekte eine synchrone Schaltung mehrer Dieselmotoren ohne Getriebe direkt an die Welle zu prüfen. Daher meine Annahme, dass wir nicht "mal eben" 3, 5 oder gar mehr Motoren an eine Welle schalten können (1,2 und 4 sind kein Problem) - jedenfalls nicht ohne den gerade brandneuen Drehmomentwandler oder zusätzliche hochkomplexe Getriebe zu verwenden. Alternativ wäre natürlich eine elektrische Kraftübertragung möglich

ZitatDie 163g/PS/h können sehr gut für die Deutschland - Motoren hinkommen. Das betrifft dann aber die Sparleistung bei einer bestimmten Last. Ich habe sie auf 168 g/PS/h geschätzt. Wenn du die zugöhrige Leistung angeben könntest, dann kann ich eine Verbrauchskurve für den M9Z42/58 erstellen. Das würde eine deutlich genauere Reichweitenermittlung erlauben.

Bedauerlicher weise schweigt sich das Buch darüber an dieser Stelle zu diesem Motor aus, und im Bezug auf die deutschen Marinegroßdiesel wirft es mehr Fragen auf als es beantwortet.

- Als E-Techniker tendiere ich aber dazu solche Angaben immer als "bei Nennleistung" zu lesen.

Die Angaben die ich zwischenzeitlich zu den U-Boot-Dieseln gefunden habe sind alles andere als berauschend (Leistungsgewicht des Motors geschätzt auf 20 kg/PS, und das ohne den Notwendigen Generator), der Treibstoffverbrauch wäre mit unter 160 g/PSh (bei Sparleistung) jedoch unschlagbar.

Wenn ich Zeit hab werde ich mal einen Thread aufmachen um die damals vorhandenen Motoren zusammenzufassen.

(*) Wenn das gewünscht ist, kann ich gerne versuchen das näher zu erläutern.

Kosmos · 04 Juni 2009, 12:34:24

naja da wir das Schiff ja nicht tatsächlich bauen wollen muss das ganze nicht auf "10 t genau" stimmen.

Daher der einfachste Weg:

ZitatAndererseits überschätzt du die Turmgewichte und ANtriebsgewichte.
Antrieb + Hilfsmaschienen Scharnhorst sind 3.658t (Breyer S. 315), etwa 900t.

Hauptmaschinen mit Gerät 2680 t bei Scharnhorst, 1680 t bei Admiral Graf Spee.

etwa 2.5 mal doppelt so viel Leistung, 20 Hauptmotoren, d.h. bis zu 2.5 fache der Hauptmaschinen der GS=>4200 t, Problem bei so einer Rechnung dass hier die Wellen, Propeller mehrfach vorkommen, doch andererseits hat gerade der Dieselantrieb durch Notwendigkeit die zahlreichen über die ganze Länge des Maschinenraumes verteilte Motoren zu verbinden ziemlich viele Wellen. Etwa 4000 t bei Hauptmaschinen wäre als Richtwert ok. Mit bis zu 1300 t Mehrgewicht bei Hautmaschinen mit Gerät sollte man daher rechnen.

Spee · 04 Juni 2009, 12:56:35

@Nobody,

Außerdem habe ich mal gelesen, das 1939 überlegt wurde, für zukünftige Projekte eine synchrone Schaltung mehrer Dieselmotoren ohne Getriebe direkt an die Welle zu prüfen.

Diese Anordnung wurde schon 1933/34 für die Panzerschiffe "D" und "E" in Betracht gezogen.

delcyros · 08 Juni 2009, 21:29:31

Zitat von: Nobody am 04 Juni 2009, 11:35:44
Als E-Techniker muss ich dir nun sagen das ich einen solchen Motor nur ungern in einer Dieselgenerator sehen würde, weil es - wenn auch abhängig von verschiedenen Zeitkonstanten - zu (un-)vorhersehbaren Schwingungen und Schwankungen im Bordnetz führen würde. ^(*)

(*) Wenn das gewünscht ist, kann ich gerne versuchen das näher zu erläutern.

Natürlich würde mich deine Perspektive interessieren!

ZitatDas ist interessant, aber was bedeutet das? Alle 220 h (~9 Tage) Motor demontieren & überprüfen, und alle 1000 h (~42 Tage) neuer Motor (oder zumindest Komplettüberholung und ersetzen aller Verschleißteile)? Außerdem wurden Flugmotoren vor und nach jedem Einsatz überprüft (nur deshalb erreichten sie überhaupt diese hohe Lebensdauer!), in diesem Fall vermutlich einmal täglich Motor stoppen, abkühlen lassen & durchchecken.

Der Jumo-205 wurde mit der expliziten Forderung der Möglichkeit der Wartung mit Bordmitteln während des Betriebes entworfen und gebaut. Man braucht ihn nicht abzuschalten um normale Wartungsarbeiten durchzuführen. Zu diesem Zwecke besaß z.B. die Ju-G38 auch Wartungstunnel zu den Motoren im Flügel. Besondere Wartung war prinzipiell notwendig, wenn Notleistung abgerufen wurde. Beim Gashebel wurde dazu ein verblompter Draht gespannt, entnahm der Flugzeugführer Kurzleistung oder Notleistung, dann mußte er den Schubhebel über diesen Draht vorschieben, der darauf riss. Damit wußten die Mechaniker, dass der Motor ein spezielles Wartungsprogramm durchlaufen mußte.

Nobody · 09 Juni 2009, 22:59:16

Tja worauf hab ich mich da nur eingelassen...

Na schön dann wolln wir mal. Beispielhaft werde ich dann mal versuchen die Regelung in einem Drehstromsystem (= 3 Phasen Wechselstrom; Englisch: AC=alternating current) zu erklären, Gleichstrom und Bilder falls ich Zeit und Lust habe oder sie sich als notwendig erweisen sollten.

Grundlagen
Man kann (auch heute) Strom nicht (effizient) "direkt" zwischenspeichern - Kondensatoren, Akkus und Spulen sind schwer, verlustbehaftet und (ohne Wechselrichter(=moderner Leistungselektronik)) für Wechselstrom ungeeignet - die Gesamtverbrauch muss daher zu jedem Zeitpunkt genau der Gesamtenergieproduktion entsprechen.
Unser Bordnetz besteht aus den an die Dieselmotoren gekuppelten Synchrongeneratoren ("Dynamos") und verschiedenen Verbrauchern wie Glühbirnen, das Feuerleitsysteme (http://www.navweaps.com/index_tech/tech-013.htm) und, wichtig, eine Reihe von Synchron-/Asynchronmotoren für Kompressoren, Lüfter, Turmschwenkwerk und Lenzpumpen. (Deutsche Schiffe hatten soweit ich weiss sowohl ein Gleich- als auch ein Wechselstrombordnetz, welcher Verbraucher jetzt an welchem Netz hing entzieht sich meiner Kenntnis. Die Liste ist daher vermutlich weder Vollständig noch müssen die erwähnten Systeme tatsächlich am jeweiligen Netz hängen. Ich bitte hier um Nachsicht)

Die Regelung
In einem als ideal angenommenen System müssen wir uns keine Sorgen über die Spannungsstabilität machen, die (vermutlich) 220 V +-10% (Einphasig) lassen sich recht einfach über die Erregerwicklung des Synchrongenerators einstellen und halten.
Was passiert nun wenn wir schlagartig eine große Last z.B. die Lenzpumpen einschalten/abstellen? Wie erwähnt ist der Energieverbrauch immer genauso hoch die Energieproduktion, und auch eine ideale Regelung ist nicht in der Lage die Motorausgangsleistung sofort anzupassen. Woher kommt also die Energie? Sie stammt aus den rotierenden Massen, dass sind Generatoren die an sie gekoppelten Dieselgeneratoren und die erwähnten Synchron-/Asynchronmotoren die direkt am Netz hängen. Das bedeutet, dass die Netzfrequenz sinkt bzw steigt die entsprechenden Maschinen ihre Drehzahl ändern und Bewegungsenergie (Ekin=1/2*J*w²) abgeben bzw aufnehmen. Darauf baut die Leistungsfrequenzregelung auf, die nichts weiter tun muss als die Generatorleistung so anzupassen, dass die Netzfrequenz stabil und konstant ist (vermutlich 50 Hz, oder wie hoch war die auf einem deutschen Kriegsschiff zwischen 1920 und 1945?)

Grenzen
Da zu hohe oder zu niedrige Netzfrequenz schädlich sind (Überschreitung der Höchstdrehzahl sowie unerwartete Resonanzen), trennen sich in einem solchen Fall Generatoren bzw Kraftwerke automatisch (Frequenzrelais) vom Netz. Im heutigen Europäischen Verbundnetz ist dies übrigens bei 55 und 47.5 Hz der Fall. Werden diese Grenzen unter-/überschritten haben wir totalen Blackout, das dürfte auch auf einem militärischen Schiff mit möglicherweise höheren Toleranzen gelten - sonst werden uns früher oder später Maschinenbestandteile wie Wicklungen, Kolben, Pleuel sowie Kurbelwellen- und Gehäusefragmente um die Ohren fliegen.

Gedankenexperiment
Nehmen wir an wir hätten unseren trägen (d.h. es vergeht eine gewisse Zeit bevor Steuerbefehle umgesetzt werden) und unelastischen (d.h. die Steuerbefehle werden nur relativ langsam umgesetzt) Jumo 205 Ausf. E/G (Lebensdauer 1000 Stunden[du willst wirklich 8 mal im Jahr die Motoren wechseln?], http://de.wikipedia.org/wiki/Junkers_Jumo_205) mit einem 5 zu 3 Getriebe an einen 2-poligen Synchrongenerator gekuppelt. (okay ich gebs zu die letzten Angaben ist überflüssiger schnick-schnak)

T1 Schalten wir nun einen oder mehrere Großverbraucher, z.B. die Lenzpumpen, zu dem z.Z. stabilen System hinzu, so wird die Frequenz steil abfallen, die Motorsteuerung erkennt dies und "gibt mehr Gas"
T2 Der Motor hat die geforderte Leistungsänderung (naja, eigentlich Regeln wir Drehmoment) noch nicht umgesetzt, die Frequenz fällt weiter stark ab --> die Steuerung fordert "noch mehr Gas"
T3 Unser Diesel beginnt langsam die unter T1 geforderte Änderung umzusetzen was den Frequenzabfall bremst. Aufgrund der weiter fallenden Netzfrequenz schreit die Steuerung verzweifelt nach mehr Leistung
T4 Der Jumo hat es geschafft das Leistungsdefizit auszugleichen und die Frequenz stabilisiert sich - d.h. sie fällt nicht mehr. Da sie aber nach wie vor viel zu niedrig ist fordert sie... richtig, mehr Leistung.
T5 Der nun vorhandene Leistungsüberschuss sorgt dafür das die Netzfrequenz wieder steigt. Eine Gute Regelung würde dies nun erkennen und beginnen die Leistung zu reduzieren
T6 Die Frequenz ist wieder auf Sollniveau angestiegen, die Steuerung meint alles wäre in Ordnung und veranlasst daher keine Änderung. Der Motor ist aber immer noch dabei die bei T4 geforderten Änderungen umzusetzen.
T7 Die Frequenz steigt immer schneller an, da der Motor nach wie vor die Leistung erhöht da er noch nicht das in T5 geforderte Leistungsniveau erreicht hat
...
T8 Die Frequenz stabilisiert sich auf einem neuen höchstwert
T9 Die Frequenz beginnt wieder zu fallen

Ich hoffe es ist leicht einzusehen, dass sollte die von den Piloten bemerkte Verzögerung des Motors bei der Gasannahme nur ein bischen zu groß sein, sich Fehler/Schwingungen immer weiter aufschaukeln würden (das heißt dann nicht umsonst Resonanzkatastrophe!). Man stelle ich auch vor was passieren würde, wenn man die Großverbraucher zum Zeitpunkt T6 oder T7 wieder abstellen würde!

Bei einem Gleichstromsystem könnte das sogar noch unangenehmer sein, da sich Schwankungen vor allem bei der Netzspannung bemerkbar machen würden - da würde ich dann ein paar Feuerlöscher neben jedem Verbraucher empfehlen

Woelfchen · 10 Juni 2009, 18:00:28

Noch ein paar Bemerkungen zu dem gelungenen Beitrag von Nobody:

Die Netzfrequenz wird heute noch wesentlich stabiler gehalten als der Artikel erwarten lässt.

Stufe 1:    49,8 Hz    Alarmierung des Personals, Einsatz der noch nicht mobilisierten Kraftwerksleistung.
Stufe 2:    49,0 Hz    Unverzögerter Lastabwurf von 10 - 15 % der Netzlast.
Stufe 3:    48,7 Hz    Unverzögerter Lastabwurf von weiteren 10 - 15 % der Netzlast.
Stufe 4:    48,4 Hz    Unverzögerter Lastabwurf von weiteren 15 - 20 % der Netzlast.
Stufe 5:    47,5 Hz    Alle Kraftwerke müssen sich vom Netz trennen.

Bei einer Abweichung von 0,2Hz geht es also schon rund und Stufe 2 bedeutet Stromausfall in Bestimmten Regionen!
Die aktuelle Frequenz könnt ihr übrigens hier anschauen und die obrige Tabelle stamt hier her. (Seite 65)

ZitatIch hoffe es ist leicht einzusehen, dass sollte die von den Piloten bemerkte Verzögerung des Motors bei der Gasannahme nur ein bischen zu groß sein, sich Fehler/Schwingungen immer weiter aufschaukeln würden (das heißt dann nicht umsonst Resonanzkatastrophe!).

Besserwissermodus an:
Nö, dazu muss es nicht kommen. Das ist auch eine Frage der Reglerauslegung. Den muss man "nur" ein bissel langsamer machen. Dann ist ein Problem gelöst. Nachteil: Wenn wir Pech haben sinkt die Drehzahl immer weiter. -> Kein Strom mehr.

Ob der Jumo wirklich so träge war das er zur Stromerzeugung nicht taugt entzieht sich meiner Kenntnis. Allerdings hat die Frage für unser Schiff nur akademischen Wert. Dieser Motor besitzt, wie schon beschrieben wurde, nicht die Notwendige Laufleistung.
Es wird schon seine Gründe haben warum die Motoren so schwer waren.
Mehr Leistung beim selben Gewicht gibt es halt bei Turbinen. Blöderweise schlucken die mehr....

Gruß
Johannes

Matrose71 · 29 Juni 2009, 23:16:45

ZitatDaher meine Annahme, dass wir nicht "mal eben" 3, 5 oder gar mehr Motoren an eine Welle schalten können (1,2 und 4 sind kein Problem) - jedenfalls nicht ohne den gerade brandneuen Drehmomentwandler oder zusätzliche hochkomplexe Getriebe zu verwenden. Alternativ wäre natürlich eine elektrische Kraftübertragung möglich wink

Laut "Prager Panzerschiff Deutschland"

konnten alle Motoren wie gewünscht zu oder abgeschaltet werden (1,2,3,4(1.Welle) 5,6,7,8(2.Welle))
Also es konnten auf einer Welle auch 3 Motoren geschaltet werden nach seinen Angaben. Er gibt dazu auch Geschwindigkeitsangaben, was Deutschland mit 6 Motoren, 3 auf jeder Welle laufen konnte. Also scheint es doch möglich auch 5 oder 6 Motoren in einer Gruppe zu ordnen.

Nobody · 01 Juli 2009, 21:18:07

ZitatLaut "Prager Panzerschiff Deutschland"
konnten alle Motoren wie gewünscht zu oder abgeschaltet werden (1,2,3,4(1.Welle) 5,6,7,8(2.Welle))
Also es konnten auf einer Welle auch 3 Motoren geschaltet werden nach seinen Angaben.

Interessanter Hinweis, dass bestärkt mich in meiner Annahme das die Deutschland über Planetengetriebe/Differentialgetriebe (http://de.wikipedia.org/wiki/Planetengetriebe#Summiergetriebe) verfügte. Diese würden es sogar erlauben, dass jeder der 4 Motoren mit einer anderen Leistung und Drehzahl läuft. Wenn man an einem solchen "4 auf 1" Differential eine Welle festsetzt, hätte man natürlich ein "3 auf 1" Getriebe, sinnvoll wäre das aber meiner Meinung nach nicht.
Das bedeutet außerdem auch nicht, dass man nun einfach einen 5 Motor anschließen kann!

Ich stelle mir das folgendermaßen vor:
a) "2 auf 1", ein einzelnes "simples" Differential
b) "4 auf 1", zwei über ein stärkeres drittes Differential gekoppelte Getriebe
c) "8 auf 1", würde 7 Differentiale in drei Stufen erfordern

Alles über 4 Motoren erscheint mir daher impraktikabel, es bedeutet entweder Verschwendung oder erfordert unsymetrische Getriebe. Außerdem ist es ein hohes Risiko so viele Systeme von einem einzigen Bauteil abhängig zu machen

Sollte man aber hydraulische Strömungsgetriebe wie Drehmomentwandler zur Verfügung haben, dann stellt sich dieses Problem nicht. Man könnte einfach beliebig viele Motoren einzeln an eine große Welle kuppeln.

Matrose71 · 01 Juli 2009, 22:52:10

Ich zittier hier mal aus dem Prager.

Zwischen den Antriebsdieseln und dem Zahnradgetiebe wurde eine Vulcan-Flüssigkeitskupplung installiert, die das überaus empfindliche Zahnradgetriebe vor dem Einfluß des motorischen Ungleichförmiggrades schützt. Diese "elastische Schaltkupplung" bietet die Möglichkeit, einzelne Motoren durch Ölfüllung oder Ölentleerung der Kupplung beliebig dazu- und abzuschalten.

und weiter

Auf jede Popellerwelle wirkt eine Gruppe von vier Dieseln, die jeweils paarweise nebeneinanderstehen. Zwischen jedem Motorenpaar befindet sich das besagte Vulcan-Getriebe, dessen Hydraulik es also möglich macht, jede Welle wahlweise mit einem, mit zwei, drei oder allen vier Motoren zu fahren.

Frage ist jetzt ob so ein Getriebe mehr als 4 Motoren auf seiner "Propellerwelle" verträgt. Da das zu und abschalten ja hydraulich erfolgte und somit wohl auch noch weitere Motoren so trennen oder dazuschalten könnte.
Prager beschreibt auch, dass das zu und abschalten nur bei ganz bestimmten Drehzahlen erfolgen konnte.

Matrose71 · 04 Juli 2009, 15:27:44

Ich trage hier nochmal die Erfahrungen aus der Diskussion über Dieselantriebsanlagen zusammen.

Wie sich aus der Diskussion über die Motorenanlage des "Modernisierten Panzerschiffes" ergeben hat, ist eine "halbwegs" realistische Motorenanlage mit Dieseln, auch für Schlachtschiffe, nur mit den bekannten MAN Dieseln M*Z42/58 und mit bekanntem Vulcan Getriebe/Kupplung mit höchstens 4 Motoren auf einer Welle darzustellen.

D.h. die maximal mögliche Leistung wären 16 x M12Z42/58 auf 4 Wellen mit einer Gesamthöchstleistung von 151680 PSe
Diese Leistung entspricht 139546 WPS Kurzhöchstleistung und 130788 WPS Dauerleistung.
Diese Maschinenanlage würde ungefähr einen Raumbedarf zwischen 68-72m Länge und 19-20m Breite beanspruchen.
Das Gewicht einer kompletten Anlage würde ungefähr bei 4000 - 4500t liegen.

Ich denke das sind Werte mit denen man in Zukunft in einem Entwurf rechnen kann.

Woelfchen · 04 Juli 2009, 22:14:41

Gibt es noch Infos zu der Anordnung der Panzerschmotoren? So eine Skizze wie bei den Planungen (Modernisiertes Panzerschiff) wäre nicht schlecht. Natürlich bemaßt, damit man weis wieviel Platz die Tatsächliche Antriebsanlage gebraucht hat.

Ich sehe hier das Problem das etliche Leute die Wartung der Motoren unterschätzen. Das ist nicht böse gemeint, aber habt ihr schon mal so was gemacht? (Ich kenne beispielsweise eine Autowerkstatt die keine Smarts repariert, weil man zu schlecht hinkommt)

Falls ich selbst mal mitplane möchte ich das schon mit realistischen Werten machen.

Gruß
Johannes

Nobody · 06 Juli 2009, 00:16:19

Tja ich hab leider keine Guten Unterlagen dazu. Was ich habe ist eine unbemaßte Skizze und die Daten aus dem Fleuzer-Antriebsthread. Daraus konnte ich den Maßstab der Skizze auf 1:500 schätzen. Da ich keinen Scanner habe hab ich versucht ein Foto zu machen - das Ergebnis hab ich angehängt.
Ich hab versucht sie digital nachzuzeichnen, aber das lässt noch zu wünschen übrig, da viele Details, Generatoren und andere mir unbekannte Einrichtungen noch nicht eingefügt sind.

Aus der Skizze und den Daten der Motoren hab ich folgendes für die Antriebsanlage der Deutschland ermittelt:
Gesamtlänge: ~58 m
Breite am Boden: 11 m
Breite auf höhe Panzerdeck 14 m
Höhe: 6 m
Abstand der Antriebswellen: ~9 m

Die Einbaubreite eines MZ 42/58 liegt demnach bei etwa 3, das gleiche gilt für die Dieselgeneratoren von denen je 2 übereinander zusammen mit den Hilfsmotoren aufgestellt sind. Der Mindestabstand Motor-Wand liegt bei etwa 1 Meter und neben jedem Getriebe liegt ein Raum dessen Nutzung mir unbekannt ist.

Ich hoffe ich konnte Helfen, über genauere Angaben würde aber auch ich mich sehr freuen.