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Technik und Waffen => Antriebssysteme => Thema gestartet von: Peter K. am 16 Oktober 2009, 13:45:45

Titel: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Peter K. am 16 Oktober 2009, 13:45:45
Die Dieselmotoren der deutschen Panzerschiffe
und ihr Brennstoffverbrauch

Das anhaltende Interesse an den M.A.N.-Dieselmotoren der Typen M9Z42/58 bzw. M5Z42/58 und insbesondere deren Brennstoffverbrauch bei verschiedenen Lastzuständen hat mich dazu veranlasst, näher in diese Richtung zu recherchieren. Sofern man in der einschlägigen Literatur dazu überhaupt Angaben findet, wird ein Wert von 200 g/PSeh genannt. Lediglich Stefan Zima gibt in seiner Veröffentlichung einen spezifischen Brennstoffverbrauch von 163 g/PSeh an.

Welche Brennstoffmengen verbrauchten diese Motoren nun tatsächlich?

Dazu war es notwendig, sich zunächst über die relevanten technischen Daten dieser doppelwirkenden Zweitaktmotore im Klaren zu sein:

Tabelle 1












EckdatenTypM9Z42/58M5Z42/58
ZylinderAnzahl95
Bohrungmm420420
Hubmm580580
NennleistungPSe7.1003.800
NenndrehzahlU/min450425
DauerleistungPSe6.5503.500
ZylinderleistungPSe789760
Gesamthubrauml1.381767
Zylinderhubrauml153153
Effektiver Druckkg/cm²5,105,20

Das Auffinden dieser Eckdaten bereitete mit folgenden Ausnahmen keine weiteren Schwierigkeiten:
-) Für den M9Z42/58 findet man für den effektiven Druck auch eine Angabe von 5,2 kg/cm². Da beide Werte sogar in Unterlagen der Firma M.A.N. genannt werden, habe ich mich nach rechnerischer Überprüfung für die obige Tabellenangabe als die Schlüssigere entschlossen.
-) Für den M5Z42/58 tauchen für die Nenndrehzahl auch Werte von 420 und 450 U/min. auf, für den effektiven Druck auch 5,1 kg/cm². Erneut habe ich mich für die Angaben in der obigen Tabelle entschlossen, weil sie rechnerisch die stimmigsten Ergebnisse lieferten.

Als ersten Schritt habe ich ein Kurvenblatt ausgewertet, das bereits 1932 von Ministerialrat Wilhelm Laudahn erstmals veröffentlicht wurde - also noch vor der Maschinenstandprobe auf dem Panzerschiff DEUTSCHLAND im Dezember 1932. Es muss also anhand der umfangreichen vorangegangenen Versuche entstanden sein. Dazu bemerkt Eberhard Rentzsch, der dieses Kurvenblatt 1984 erneut veröffentlichte, dass alle Prüfstandergebnisse später mit einer Toleranz von maximal 1,3 % im Bordbetrieb bestätigt wurden. Dies gilt auch für die übrigen hier verwendeten Originalunterlagen.

Wegen Copyright-Gründen möchte ich besagtes Kurvenblatt nicht im Original zeigen, aber die interessierenden Teile daraus habe ich wie folgt rekonstruiert:

Kurvenblatt M9Z42/58 (http://forum-marinearchiv.de/coppermine/albums/userpics/10123/M9Z4258.pdf)

Damit ergaben sich für den einzelnen M9Z42/58 folgende Daten:

Tabelle 2







LeistungPSe7.1006.6555.0123.3572.1351.237
DrehzahlU/min450439400350300250
Druckkg/cm²5,104,904,053,102,301,60
Spez. Verbrauchg/PSeh164160154157165178
Verbraucht/h1,161,060,770,530,350,22
Wirkungsgrad%38,539,541,040,538,535,5

Besonders festzuhalten bleibt, dass der geringste spezifische Brennstoffverbrauch mit 154 g/PSeh bei einer Motordrehzahl von 400 U/min., entsprechend einer Kupplungsleistung von 5.012 PSe, erreicht wurde – überhaupt zeigt sich die Verbrauchskurve zwischen 350 und 440 U/min. als bemerkenswert flach und selbst bei Höchstleistung bleibt der Verbrauch mit 164 g/PSeh gering.

Leider stand mir ein ähnliches Datenblatt für den M5Z42/58 nicht zur Verfügung. Aufgrund der engen konstruktiven Verwandtschaft der beiden Motore kann man jedoch durchaus dieselbe Verbrauchskurve annehmen, sofern man die Leistungen beider Maschinen in Relation zueinander setzt. Auf Grundlage dieser Annahme entstand dann das folgende Kurvenblatt:

Kurvenblatt M5Z42/58 (http://forum-marinearchiv.de/coppermine/albums/userpics/10123/M5Z4258.pdf)

Die entsprechenden Daten für einen einzelnen M5Z42/58 lauten daher:

Tabelle 3






LeistungPSe3.8003.4972.6811.7961.143663
DrehzahlU/min425415385337289241
Druckkg/cm²5,204,904,053,102,301,60
Spez. Verbrauchg/PSeh167160154157165178
Verbraucht/h0,630,560,410,280,190,12

Nun bildeten bekanntlich zwei Hauptmotore vom Typ M9Z42/58 und ein Hilfsmotor vom Typ M5Z42/58 einen Maschinensatz. Die beiden Neunzylindermaschinen waren dabei ausschließlich dafür zuständig, ihre gesamte Leistung an die Antriebswelle abzugeben. Der Fünfzylindermotor hatte hingegen alle drei Maschinen mittels eines angehängten Spülluftgebläses mit der nötigen Spülluft zu versorgen, sowie die Kühl- und Schmierölpumpen, Kühl- und Seewasserpumpen, Brennstoffpumpen und im Bedarfsfall den Verdichter zur Erzeugung von Anlassluft zu betreiben.

Wäre nun der Hilfsmotor mit den oben errechneten korrespondierenden Leistungen belastet worden, könnte schon den Brennstoffverbrauch für einen Maschinensatz bzw. die komplette Maschinenanlage errechnet werden:

Tabelle 4






Leistung SatzPSe14.20013.31010.0246.7134.2692.475
Leistung AnlagePSe56.80053.23940.09426.85317.0779.900
Spez. Verbrauchg/PSeh209202195199209226
Verbrauch Satzt/h2,962,691,961,340,890,56
Verbrauch Anlaget/h11,8510,767,835,343,572,23

Natürlich war dem nicht so, denn der Hilfsmotor war zur Sicherstellung einer größtmöglichen Betriebssicherheit leistungsmäßig so ausgelegt, dass er nie voll belastet werden musste – das die meiste Leistung verbrauchende Spülluftgebläse erforderte beispielsweise nur zwischen 50 und 60 % der Nennleistung des M5Z42/58.

In dieser verzwickten Situation half mir ein weiteres Kurvenblatt von Laudahn bzw. Rentzsch, aus dem der Anteil der Gebläseleistung an der Kupplungsleistung der beiden Hauptmotoren ersichtlich ist. Das Ergebnis der Rekonstruktion der relevanten Teile dieses Kurvenblattes sieht folgendermaßen aus:

Kurvenblatt Gebläseleistung (http://forum-marinearchiv.de/coppermine/albums/userpics/10123/Geblaeseleistung.pdf)

Damit konnte ich nun die tatsächliche Leistung des Hilfsmotors zur korrespondierenden Kupplungsleistung der beiden Hauptmotoren errechnen, wobei ich außer der Gebläseleistung auch noch eine Pumpenleistung in Höhe von geschätzten 3 % an der Kupplungs- und Gebläseleistung berücksichtigte:

Tabelle 5





KupplungsleistungPSe14.20013.31010.0246.7134.2692.475
GebläseleistungPSe1.9451.9031.7541.5641.3881.114
PumpenleistungPSe484456353248170108
HilfsmotorleistungPSe2.4312.3602.1061.8141.5551.222

Diese Hilfsmotorenleistungen ergaben dann mittels der Brennstoffverbrauchskurve für den M5Z42/58 folgende Werte:

Tabelle 6






LeistungPSe2.4312.3602.1061.8141.5551.222
DrehzahlU/min.372371355335323296
Druckkg/cm²3,803,703,453,152,802,40
Spez. Verbrauchg/PSeh154154155157159164
Verbraucht/h0,370,360,330,280,250,20

Aus den Tabellen 2 und 6 errechnete ich schließlich die Daten für einen Maschinensatz bzw. für die halbe und ganze Antriebsanlage aus zwei bzw. vier Maschinensätzen:

Tabelle 7







Leistung SatzPSe14.20013.31010.0246.7134.2692.475
Leistung HalbPSe28.40026.61920.04713.4278.5394.950
Leistung AnlagePSe56.80053.23940.09426.85317.0779.900
Spez. Verbrauchg/PSeh190187187199223259
Verbrauch Satzt/h2,702,491,871,340,950,64
Verbrauch Halbt/h5,414,993,742,681,901,28
Verbrauch Anlaget/h10,819,977,485,363,812,56

Diese Auflistung deckt somit alle Fälle ab, bei denen zwei oder vier Hauptmotoren auf eine Antriebswelle arbeiteten. Allerdings war es durch die Verwendung von Vulcan-Getrieben auch möglich, nur einen oder auch drei Hauptmotore auf eine Welle wirken zu lassen und nicht nur deren zwei oder vier.

Was haben diese Konfigurationen nun für Auswirkungen auf den Brennstoffverbrauch?

Außer der Pumpenleistung muss sich vor allem auch die Gebläseleistung des Hilfsmotors reduzieren, da ja nur noch ein Hauptmotor und der Hilfsmotor mit Spülluft versorgt werden mussten. Als Referenzwert diente mir dazu die Anzahl der Zylinder, weil die Spülluft auch exakt dorthin zu transportieren war:

Tabelle 8




KupplungsleistungPSe7.1006.6555.0123.3572.1351.237
GebläseleistungPSe1.1841.1591.068952845678
PumpenleistungPSe2492341821298957
HilfsmotorleistungPSe1.4351.3931.2501.081934735

Damit ergaben sich für einen halben Maschinensatz, bestehend aus je einem M9Z42/58 und einem M5Z42/58, folgende Werte:

Tabelle 9



Leistung HalbsatzPSe7.1006.6555.0123.3572.1351.237
Spez. Verbrauchg/PSeh197194195211239282
Verbraucht/h1,401,290,980,710,510,35

Obwohl der Fünfzylinder-Hilfsmotor leistungsmäßig imstande war, sogar drei Hauptmotoren ausreichend zu versorgen, glaube ich aufgrund der räumlichen Entfernungen im Maschinenraum nicht, dass an Bord der Panzerschiffe die entsprechenden Redundanzsysteme installiert waren, einen dritten Motor anzusprechen. Daher nehme ich folgende mögliche Betriebskonfigurationen an:

Tabelle 10






Hauptmotoren pro WelleHauptmotoren in BetriebHilfsmotoren in Betrieb
122
242
364
484

Damit haben wir jetzt alle Zahlen zur Hand, um ein zusammenfassendes Bild zu zeichnen:

1 Hauptmotor pro Welle, d.h.
2 Haupt- und 2 Hilfsmotoren im Betrieb:


Tabelle 11




LeistungPSe14.20013.31010.0246.7134.2692.475
Spez. Verbrauchg/PSeh197194195211239282
Verbraucht/h2,792,581,951,411,020,70

2 Hauptmotoren pro Welle, d.h.
4 Haupt- und 2 Hilfsmotoren im Betrieb:


Tabelle 12




LeistungPSe28.40026.61920.04713.4278.5394.950
Spez. Verbrauchg/PSeh190187187199223259
Verbraucht/h5,414,993,742,681,901,28

3 Hauptmotoren pro Welle, d.h.
6 Haupt- und 4 Hilfsmotoren im Betrieb:


Tabelle 13




LeistungPSe42.60039.92930.07120.14012.8087.425
Spez. Verbrauchg/PSeh192189189203228267
Verbraucht/h8,207,565,694,092,931,98

4 Hauptmotoren pro Welle, d.h.
8 Haupt- und 4 Hilfsmotoren im Betrieb:


Tabelle 14




LeistungPSe56.80053.23940.09426.85317.0779.900
Spez. Verbrauchg/PSeh190187187199223259
Verbraucht/h10,819,977,485,363,812,56

Mit diesen Ergebnissen könnte man aufgrund der spärlich vorhandenen Unterlagen durchaus zufrieden sein, wenn ... ja, wenn da nicht Gerhard Koop und Klaus-Peter Schmolke bzw. Mike J. Whitley die folgenden Daten einer Brennstoffmessfahrt der ADMIRAL GRAF SPEE veröffentlicht hätten:

Tabelle 15











Geschwindigkeitkn18,6926,00
Hauptmotoren pro WelleAnzahl24
HauptmotorenAnzahl48
HilfsmotorenAnzahl24
LeistungPSe10.25036.945
Spez. Verbrauchg/PSeh248226
Verbraucht/h2,548,35
E-Dieselt/h0,160,16
Hilfskesselt/h0,420,42
Gesamtverbraucht/h3,128,93

Ausgehend von den hier angegebenen Leistungsdaten ergibt sich nach meinem Rechengang für einen M9Z42/58

Tabelle 16






LeistungPSe2.5664.621
DrehzahlU/min.319388
Druckkg/cm²2,603,85
Spez. Verbrauchg/PSeh161154
Verbraucht/h0,410,71

und für einen M5Z42/58

Tabelle 17








GebläseleistungPSe1.4221.710
PumpenleistungPSe197329
HilfsmotorleistungPSe1.6162.040
DrehzahlU/min.324349
Druckkg/cm²2,903,40
Spez. Verbrauchg/PSeh159155
Verbraucht/h0,260,32

womit sich folgende Gesamtzahlen ermitteln lassen:

Tabelle 18




LeistungPSe10.26436.968
Spez. Verbrauchg/PSeh211188
Verbraucht/h2,176,96


Damit liegen meine Ergebnisse eklatant unter den Angaben von Koop/Schmolke und Whitley, nämlich

beim spezifischen Verbrauch um 14,9 bzw. 16,8 % und
beim Gesamtverbrauch um 14,6 bzw. 16,7 %.

Eine schlüssige Erklärung dafür habe ich nicht - außer vielleicht meinen ,,grippigen" Zustand, der mich Fehler übersehen ließ!

Ich bitte daher alle Interessierten um eine kritische Durchsicht meiner Ausführungen – insbesondere wäre ich dankbar für jegliche Originalunterlagen, Prüfergebnisse, Protokolle von Brennstoffmessfahrten der Panzerschiffe, etc., die Licht in diese Angelegenheit bringen könnten.

Abschließend möchte ich noch auf drei ausgezeichnete Threads hinweisen, aus denen die Schwierigkeiten zu ersehen sind, bis die Maschinenanlagen dieser Schiffe tatsächlich fronttauglich waren:

DEUTSCHLAND (http://forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,6100.msg76515.html#msg76515)
ADMIRAL SCHEER (http://forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,6117.msg76655.html#msg76655)
ADMIRAL GRAF SPEE (http://forum-marinearchiv.de/smf/index.php/topic,6124.msg76692.html#msg76692)

EDIT: Zahlenwerte in Tabelle 8 wegen Tippfehler korrigiert!
EDIT: Zahlenwerte in Tabellen 17 und 18 wegen Rechenfehler korrigiert!
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: t-geronimo am 16 Oktober 2009, 16:08:35
Aaahhh, endlich wird dieser hervorragende Beitrag auch mit der Tabellenfunktion verziert!!! :TU:)

:-D
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Peter K. am 16 Oktober 2009, 16:12:00
Ja, fummelig, aber auf jeden Fall hübscher ... :wink:
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Q am 16 Oktober 2009, 17:31:02
Peter kann es sein, das du die E-Diesel vergessen hast? Vielleicht liegt da des Pudels Kern!

Auf jeden Fall sehr erhellend deine Berechnung.

Don´t Panic
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Peter K. am 16 Oktober 2009, 17:36:59
Die E-Diesel sind in meiner Rechnung nicht berücksichtigt, müssen es aber auch nicht, weil auch Koop/Schmolke bzw. Whitley den Verbrauch für die E-Diesel extra mit 0,16 t/h angeben (siehe Tabelle 15).
Hier kann die Diskrepanz also nicht herrühren!

Aber jedenfalls DANKE für deine Durchsicht und es freut mich, dass du die Abhandlung interessant fandest!
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Q am 16 Oktober 2009, 17:49:02
Danke Peter, ja hab ich dann auch gemerkt. Ich finde die Tabelle 15 irgendwie sehr eingenartig. Kann das stimmen? Mit nur 36.945 PSe die angegebene Vmax mit 26 kn zu erreichen???

Don´t Panic

Edit: Ups da bin ich aber dem Zahlenteufel unterlegen die 26 kn waren ja Deutschland. Sorry
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Huszar am 17 Oktober 2009, 12:12:03
Hallo, Peter

Wenn die Angaben für die Generatoren stimmen, haben diese insg. 2936 PS. Der Verbrauch von 160.000 g/h würde also einen Spez.Verbrauch von 54,5 g/PSh bedeuten. Kann das stimmen?

Interessant ist, dass der Unterschied in beiden Fällen mit 38g/PSh identisch ist.

Mal eine blöde Frage: hast du in Tabelle 5 auch die Leistungsanforderung der Hilfsmotoren mit eingerechnet (Gebläse + Pumpen)?

mfg

alex
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Peter K. am 17 Oktober 2009, 13:07:46
Servus ALEX!


Die Dieselgeneratoren tun hier zwar nichts zur Sache, aber einen spezifischen Brennstoffverbrauch von nur 54,5 g/PSh für ein Aggregat halte ich für absolut unmöglich!
Ich vermute, die genannten 2.936 PS Leistung der Dieselgeneratoren beziehen sich auf DEUTSCHLAND, bei 8 vorhandenen Stück also 367 PS pro Diesel.

Nach meinen Unterlagen hatte aber DEUTSCHLAND wie folgt in ihren E-Werken verfügbar:
8 Dieselgeneratoren (einfachwirkende Viertakter) der Firma Linke-Hofmann-Busch, Breslau, mit einer Leistung von 375 (Laudahn) bzw. 375 bis 400 (Koop/Schmolke) PSe bei 1.000 U/min. und einem Leistungsgewicht von 8 kg/PSe, die jeweils 250 (Laudahn) bzw 270 (Koop/Schmolke) kW, zusammen also 2.000 bzw. 2.160 kW, erzeugen konnten
ADMIRAL SCHEER hatte ebenfalls 8 Dieselgeneratoren, aber von der Firma M.A.N, die jeweils 350 kW, zusammen also 2.800 kW, erzeugten
ADMIRAL GRAF SPEE hingegen bekam ihre 8 Dieselgeneratoren (Viertakter) von der Fa. MWM, die jeweils rund 640 PSe leisteten und 420 kW, insgesamt also 3.160 kW, erzeugten

Die genannten 0,16 t/h Verbrauch für die E-Diesel beziehen sich nun aber auf ADMIRAL GRAF SPEE. Wenn diese Angabe nun tatsächlich richtig ist, glaube ich nicht, dass mehr als 2 Dieselgeneratoren in Betrieb waren (entsprechend 125 g/PSeh) - und selbst die nicht in Vollast, sondern vielleicht so mit jeweils etwa 520 PS (entsprechend 154 g/PSeh).


Ja, dieser auffallende Unterschied von 38 g/PSeh bzw. von rund 15/17 % trieb mich ja auch zur Verzweiflung - irgendwas muss also bei meinen Berechnungen schon stimmen, irgendwas anderes aber eben nicht ...  :|
... oder die genannten Autoren haben da irgendwie ´nen Wurm reingebracht!  :wink:

Die Gebläseleistung im gleichnamigen Kurvenblatt bezieht sich ja auf die gesamte Gebläseleitung eines Maschinensatzes, bestehend aus zwei Haupt- und einem Hilfsmotor. Daher muss darin auch die Gebläseleistung des Hilfsmotors enthalten sein - zumindest hab´ ich die Kurven so interpretiert.
Die Pumpenleistung bestimmte ich durchgehend als einen Prozentsatz von geschätzten 3 % an der Kupplungsleistung der Hauptmotore / des Hauptmotors und der korrespondierenden Gebläseleitung des Hilfsmotors.


LG
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Huszar am 17 Oktober 2009, 13:19:37
Hallo, Peter

Die Zahlen hab ich aus dem Whitley, Verbrauch ist für Spee, Leistung für Dtl.


ZitatDie Gebläseleistung im gleichnamigen Kurvenblatt bezieht sich ja auf die gesamte Gebläseleitung eines Maschinensatzes, bestehend aus zwei Haupt- und einem Hilfsmotor. Daher muss darin auch die Gebläseleistung des Hilfsmotors enthalten sein - zumindest hab´ ich die Kurven so interpretiert.
Die Pumpenleistung bestimmte ich durchgehend als einen Prozentsatz von geschätzten 3 % an der Kupplungsleistung der Hauptmotore / des Hauptmotors und der korrespondierenden Gebläseleitung des Hilfsmotors.

Und wenn die Hilfsmotoren nicht eingerechnet wurden, stimmt die REchnung dann?

mfg

alex
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Peter K. am 17 Oktober 2009, 13:43:07
ZitatUnd wenn die Hilfsmotoren nicht eingerechnet wurden, stimmt die REchnung dann?

Gute Frage, ALEX, die ich so auf die Schnelle nicht beantworten kann - erfordert eine komplette Neuberechnung (is a bissl aufwendig)!

LG
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Peter K. am 17 Oktober 2009, 20:14:46
Aufgrund der Vermutung von HUSZAR, dass die im Kurvenblatt angegebene Gebläseleistung nur für die Hauptmotoren gilt und jene für den Hilfsmotor noch nicht berücksichtigt ist, habe ich alle Berechnungen neu angestellt.

Zunächst wäre die Tabelle 5 meines Originalpostings mit den Leistungen des M5/42/58 zu ersetzen:







KupplungsleistungPSe14.20013.31010.0246.7134.2692.475
Gebläseleistung HauptmotorenPSe1.9451.9031.7541.5641.3881.114
Gebläseleistung HilfsmotorPSe540529487434385309
PumpenleistungPSe501472368261181117
HilfsmotorleistungPSe2.9842.9062.6082.2591.9521.541

Dadurch ändert sich auch die Tabelle 6 mit den Verbrauchswerten des Hilfsmotors:







LeistungPSe2.9842.9062.6082.2591.9521.541
DrehzahlU/min.399393384365344320
Druckkg/cm²4,354,303,953,603,302,80
Spez. Verbrauchg/PSeh155155154154156159
Verbraucht/h0,460,450,400,350,300,25

Tabelle 7 mit den Daten für zwei oder vier Hauptmotore pro Antriebswelle sieht dann so aus:









Leistung SatzPSe14.20013.31010.0246.7134.2692.475
Leistung HalbPSe28.40026.61920.04713.4278.5394.950
Leistung AnlagePSe56.80053.23940.09426.85317.0779.900
Spez. Verbrauchg/PSeh197194194209236277
Verbrauch Satzt/h2,792,581,951,401,010,69
Verbrauch Halbt/h5,585,163,892,802,021,37
Verbrauch Anlaget/h11,1710,327,785,614,042,74

Die Leistungsdaten für den HIlfsmotor beim Betrieb eines halben Maschinensatzes ändern sich nach Tabelle 8 wie folgt:






KupplungsleistungPSe7.1006.6555.0123.3572.1351.237
GebläseleistungPSe1.5131.4801.3641.2171.079866
PumpenleistungPSe2582441911379563
HilfsmotorleistungPSe1.7711.7241.5561.3541.176929

Damit werden die Verbrauchszahlen für den halben Maschinensatz nach Tabelle 9 zu:





Leistung HalbsatzPSe7.1006.6555.0123.3572.1351.237
Spez. Verbrauchg/PSeh203201203222255306
Verbraucht/h1,441,341,020,750,550,38

Als Zusammenfassung ergibt sich dann:

1 Hauptmotor pro Welle,
d.h. 2 Haupt- und 2 Hilfsmotoren im Betrieb






LeistungPSe14.20013.31010.0246.7134.2692.475
Spez. Verbrauchg/PSeh203201203222255306
Verbraucht/h2,882,672,041,491,090,76

2 Hauptmotoren pro Welle,
d.h. 4 Haupt- und 2 Hilfsmotoren im Betrieb






LeistungPSe28.40026.61920.04713.4278.5394.950
Spez. Verbrauchg/PSeh197194194209236277
Verbraucht/h5,585,163,892,802,021,37

3 Hauptmotoren pro Welle,
d.h. 6 Haupt- und 4 Hilfsmotoren im Betrieb






LeistungPSe42.60039.92930.07120.14012.8087.425
Spez. Verbrauchg/PSeh199196197213243287
Verbraucht/h8,477,835,934,303,112,13

4 Hauptmotoren pro Welle,
d.h. 8 Haupt- und 4 Hilfsmotoren im Betrieb






LeistungPSe56.80053.23940.09426.85317.0779.900
Spez. Verbrauchg/PSeh197194194209236277
Verbraucht/h11,1710,327,785,614,042,74

Jetzt bleibt nur noch die Tabelle 17 zu ändern










Gebläseleistung HauptmotorenPSe1.4221.710
Gebläseleistung HilfsmotorPSe395475
PumpenleisungPSe208343
HilfsmotorleistungPSe2.0282.528
DrehzahlU/min.352377
Druckkg/cm²3,353,9
Spez. Verbrauchg/PSeh155154
Verbraucht/h0,310,39

und es ergeben sich die Gesamtzahlen:





LeistungPSe10.26436.968
Spez. Verbrauchg/PSeh222196
Verbraucht/h2,287,25

Nun, somit kommen wir mit HUSZAR´s Annahme den Angaben von Koop/Schmolke bzw. Whitley zwar näher, liegen aber immer noch darunter, und zwar

beim spezifischen Verbrauch um 10,5 bzw. 13,3 % und
beim Verbrauch um 10,2 bzw. 13,2 %!

... nicht wirklich befriedigend!

Hat noch jemand eine Idee?
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: delcyros am 17 Oktober 2009, 20:28:13
Wie groß ist der unwirksame Brennstoffanteil GS in den Dieselleitungen? Bei Meßfahrten wird der Brennstoff in den Leitungen i.d.R. nicht abgelassen aber geschätzt. Bei großen Reservoires eine nicht zu unterschätzende Fehlerquelle. Auskunft darüber sollte das Messprotokoll geben können.
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Peter K. am 17 Oktober 2009, 20:34:57
Guter Gedanke ...

ADMIRAL GRAF SPEE soll 230,5 t Brennstoff in den Leitungen geführt haben.

Ich kann mir aber nicht vorstellen, dass das bei den Brennstoffmessfahrten keine gebührliche Berücksichtigung gefunden hat.
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Peter K. am 20 Oktober 2009, 16:16:01
.... kann noch jemand ´was beitragen?
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: mhorgran am 20 Oktober 2009, 17:02:06
Zitat von: Peter K. am 17 Oktober 2009, 20:34:57
Guter Gedanke ...

ADMIRAL GRAF SPEE soll 230,5 t Brennstoff in den Leitungen geführt haben.

Ich kann mir aber nicht vorstellen, dass das bei den Brennstoffmessfahrten keine gebührliche Berücksichtigung gefunden hat.
konnten die Leitungen überhaupt leer gepumpt werden, also war der Brennstoff wirklich zV? Ebenso mußte wohl auch in den Tanks ein Restbestand bleiben.
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: DST am 20 Oktober 2009, 17:58:39
kleine zwischen frage:
die graf spee war ja etwas schneller als die deutschland obwohl sie um einiges schwerer war.
das bedeutet es stand bei der ads mehr leistung zur verfügung.
und wie bekommt man mehr leistung aus einem diesel ?
luft haben die immer genug also muß nur mehr kraftstoff rein.
kann es sein das die bei ads ein kleines bischen "chiptuning " betrieben haben
um die gewünschten geschwindigkeiten zu erreichen ?

mfg dirk
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Peter K. am 20 Oktober 2009, 18:05:34
Servus STEFAN!

Ich glaube schon, dass der Treibstoff in den Leitungen wohl "totes" Gewicht war, also nicht verbraucht werden konnte, ebenso nehme ich an, dass die Bunker wahrscheinlich nicht vollständig geleert werden konnten.

Aber das tut meiner Ansicht hier alles nichts zur Sache, denn die Brennstoffmessfahrten wurden allgemein ja in der A.B.V.-M. (Allgemeine Bauvorschrift - Maschine) bzw. für jedes einzelne Schiff in der B.B.V.-M. (Besondere Bauvorschrift - Maschine)geregelt, d.h. Geschwindigkeit, Fahrtdauer, etc. wurde speziell befohlen - beispielsweise "sechsstündige Fahrt mit drei Motoren" oder "48-stündige Fahrt mit 14,5 kn".
Man lies also das Schiff nicht einfach mit 3xAK dahinrauschen, bis es infolge Brennstoffmangel liegenblieb, sondern rechnete den in einer gewissen Zeit verbrauchten Treibstoff dann zur Fahrtstrecke hoch.
Das soll uns hier aber vorerst nicht interessieren! Sofern Koop/Schmolke bzw. Whitley mit ihren Angaben richtig liegen, muss also irgendwo in meiner Rechnung ein Fehler sein - und DEN hätte ich vordergründig erst ´mal gerne gefunden ...

BTW, hat vielleicht jemand zufällig die A.B.V.-M. oder die B.B.V.-M. der ADMIRAL GRAF SPEE oder eines anderen Panzerschiffs?
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Peter K. am 20 Oktober 2009, 18:51:33
Servus DIRK!

Zitatdie graf spee war ja etwas schneller als die deutschland obwohl sie um einiges schwerer war

So kann man´s zumindest in der einschlägigen Literatur lesen, DEUTSCHLAND 28,0 kn bei 48.390 WPS, ADMIRAL SCHEER 28,3kn bei 52.050 WPS, ADMIRAL GRAF SPEE 28,5 kn maximal, Maximalleistung etwa 54.530 WPS.
Ohne Protokolle der Meilenfahrten - die ich bisher noch nirgends gesehen habe - sind das meiner Ansicht jedoch Zahlen, die für sich alleine so ungefähr gar nichts aussagen! Bei welcher Verdrängung wurden diese Geschwindigkeiten erzielt, bei welchem Tiefgang vorne und hinten? War das Schiff kopf- oder steuerlastig vertrimmt? Welche Wassertiefe war vorhanden? Setzte Strömung? Windrichtung und -stärke? Seegangsstärke? Wurde die Leistung mit Überlast erzielt und wenn ja, mit wieviel Überlast?

Zitatluft haben die immer genug also muß nur mehr kraftstoff rein

Na ja, ganz so ist es nicht, denn mit steigendem Spülluftdruck, also einer größeren Spülluftmenge, sinkt bis zu einem gewissen Grad auch der Brennstoffverbrauch der Hauptmotoren. Gleichzeitig wird natürlich die Gebläseleistung des Hilfsmotors steigen und damit auch dessen Brennstoffverbrauch - irgendwo wird es dann wohl einen günstigsten Gesamtbrennstoffverbrauch in Relation zur Spülluftmenge geben, einmal unabhängig von der Abgastemperatur bzw. von der thermischen Beanspruchung des Motors.

Unter Inkaufnahme einer ungünstigeren Verbrennung in den Zylindern kann man zur Leistungssteigerung (=Überlast) natürlich eine gewisse Zeit lang zusätzlichen Brennstoff einspritzen, keine Frage.

Obwohl die Admiralitätskonstante einen ungewöhnlichen Wert aufweist und damit dein "tuning"-Gedanke nicht von der Hand zu weisen ist, sehe ich wenig Sinn darin - denn im Gegensatz zu den veröffentlichten französischen und italienischen High-speed-Probefahrtsergebnissen liefen die deutschen Panzerschiffe offiziell immer nur 26 kn!
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: t-geronimo am 20 Oktober 2009, 20:03:28
Und die Hauptfrage zu den Meilenfahrten:

Waren das überhaupt tatsächlich gemessene Werte oder errechnete/hochgerechnete?
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Peter K. am 20 Oktober 2009, 20:07:35
... Geschwindigkeiten wurden gemessen und zwar mindestens von zwei unabhängigen Beobachtern!

Die Meile bei Neukrug war z.B. an Land im Abstand von genau 2 sm durch Baken-Paare abgesteckt, die genaue Deckpeilungen ermöglichten. Außerdem musste die Gesamtstrecke immer in beiden Richtungen abgefahren werden, das Mittel aus beiden galt dann!

Man muss aber schon zwischen Meilenfahrten und Brennstoffmessfahrten unterscheiden!
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: t-geronimo am 20 Oktober 2009, 20:23:38
War falsch ausgedrückt, ich meinte die Höchstgeschwindigkeiten.  :|

Da muß man immer mal schauen (nur hat man meist keine Quellen), ob die denn tatsächlich jemals in Realität erreicht wurden oder ob von irgendeiner Meilenfahrt im Beladungszustand XYZ dann nur hochgerechnet wurde.
Als Beispiel das B-Schiff: Soweit ich weiß, wurden die immer wieder angegebenen 30,1 oder 30,8 kn für Bismarck nicht unbedingt tatsächlich erreicht, sondern auch nur errechnet. Hat Josef Kaiser auch irgendwo hier im Forum mal geschrieben, meine ich.

Meinst Du mit der einschlägigen Literatur für die oben angegebenen Werte Koop/Schmolke usw., oder gabs da im MAN-Archiv noch handfesteres?
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Peter K. am 20 Oktober 2009, 20:46:49
Ist durchaus möglich, dass Höchstgeschwindigkeiten auch nur hochgerechnet wurden - ich kann´s jedenfalls nicht bestätigen. Nach meinen Wissensstand wurde ganz genau angegeben, bei welchen Beladungszzustand, bis zur welcher Windstärke und bei welcher Mindestwassertiefe Höchstgeschwindigkeits-Meilenfahrten durchzuführen fahren - daher wären für mich ja auch die A.B.V.-M. bzw.die B.B.v.-M. so interessant!

Nein, zu diesen Motoren hatten wir damals bei MAN nicht gesucht - da gibt´s aber sicher noch was zu den Prüfstanderprobungen, die hier wiederum nicht relevant sind ...
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: DST am 20 Oktober 2009, 21:42:24
Zitat von: Peter K. am 20 Oktober 2009, 18:51:33

Zitatluft haben die immer genug also muß nur mehr kraftstoff rein

Na ja, ganz so ist es nicht, denn mit steigendem Spülluftdruck, also einer größeren Spülluftmenge, sinkt bis zu einem gewissen Grad auch der Brennstoffverbrauch der Hauptmotoren. Gleichzeitig wird natürlich die Gebläseleistung des Hilfsmotors steigen und damit auch dessen Brennstoffverbrauch - irgendwo wird es dann wohl einen günstigsten Gesamtbrennstoffverbrauch in Relation zur Spülluftmenge geben, einmal unabhängig von der Abgastemperatur bzw. von der thermischen Beanspruchung des Motors.


hmmm ,
dieselmotoren sind ja qualität gesteuert
d.h. anders als ein benzinmotor wird die leistung nicht durch die menge des angesaugten kraftstoffluftgemisches
geregelt ( quantität gesteuert) sondern nur durch die eingesprizte menge kraftstoff.
wenig leistung = wenig kraftstoff
viel leistung = viel kraftstoff
die im zylinder befindliche luftmenge ist immer gleich. egal ob bei volllast oder standgas.

wenn ich jetzt über meinen gesamten drehzahl verlauf etwas mehr leistung brauche.
z.b. weil mein schiffchen etwas fetter ist
könnte man einfach die eingespritzte menge kraftstoff erhöhen .
die folge wären zum einen ein höherer verbrauch in allen fahrstufen
zum anderen höhere thermische belastungen.
gleichzeitig könnte ich aber bei gleichen drehzahlen die gleichen geschwindigkeiten fahren.

btw.  die ads hatte , im verhältnis zur deutschland , ca 112% maschinenleistung.
dort wären zumindest 12% mehr verbrauch erklärbar. mit reibungsverlusten evtl sogar etwas mehr.

mfg dirk
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Peter K. am 21 Oktober 2009, 21:41:10
Servus DIRK!

Natürlich hast du vollkommen recht - die Leistung von Dieselmotoren wird durch die eingespritzte Brennstoffmenge geregelt, was bei Schiffsmotoren auch mit einer Änderung der Drehzahl einhergeht. Ich wollte mit meinem Éinwurf auch nur darauf hinweisen, dass die erforderliche Brennstoffmenge für eine bestimmte Motorenleistung aber auch vom Spüldruck abhängig ist, wenn auch in relativ engen Grenzen.

Klar ist auch, dass durch die Verbrennung einer größeren Brennstoffmenge eine höhere Leistung entsteht, wenngleich auch durch die unsauberere Verbrennung mit einem geringeren Wirkungsgrad. Übringens wurde damals generell von Dieselmotoren verlangt, für 30 min. mit 10 % Überlast gefahren werden zu können (beim M9Z43/58 waren´s 8,4 %)

Zitatdie ads hatte, im verhältnis zur deutschland , ca 112% maschinenleistung.
dort wären zumindest 12% mehr verbrauch erklärbar. mit reibungsverlusten evtl sogar etwas mehr

Das sehe ich (noch) nicht so, denn dass ADMIRAL GRAF SPEE eine höhere Maschinenleistung hätte als DEUTSCHLAND, steht für mich ohne Einsicht in die Protokolle der Meilen- bzw. Brennstoffmessfahrten noch lange nicht fest. Bekannt ist ja nur, dass die beiden Schiffe irgendwann einmal 28,0 bzw. 28,5 kn erreicht haben - bei unbekannter Verdrängung, mit unbekannter Maschinenbelastung, bei unbekannten Wetterbedingungen, usw.  - und DEUTSCHLAND dafür 48.390 WPS oder ungefähr 50.325 PSe aufwenden musste, was wiederum nur etwa 2.075 PSe unter der maximalen Dauerleistung lag.
Ohne weitere Daten könnte man also ganz frech behaupten, DEUTSCHLAND sei ihre 28 kn als Dauerleistung bei Einsatzverdrängung von 14.500 t, 3 Beaufort Wind und (widerstandserhöhendem) flachem Wasser gelaufen, ADMIRAL GRAF SPEE ihre 28,5 kn als Höchstleistung für 30 min. bei 12,500 t Konstruktionsverdrängung, 4 Beaufort Wind und (widerstandsgünstigem) tiefem Wasser! Liest sich dann gleich ein bissl anders als die nackten Zahlen!

Daher kann ich vorerst nur nach den vorliegenden Brennstoffverbrauchskurven gehen, die auf Prüfstandsergebnissen beruhen und im Bordbetrieb (auf welchem Schiff?) nur Toleranzen bis maximal 1,3 % aufgewiesen haben sollen. Und jetzt "wurmt" mich natürlich die Diskrepanz zwischen meiner darauf beruhenden Rechnung und den wenigen bekannten Verbrauchsdaten der ADMIRAL GRAF SPEE.

Dennoch, deine Idee hat was ... aber was wir brauchen, sind wohl mehr Daten - sonst kommen wir hier, glaube ich, nicht wirkich weiter!
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Peter K. am 26 Oktober 2009, 15:22:26
Über PN bin ich auf den folgenden interessanten Punkt aufmerksam gemacht worden, der die Diskrepanz zwischen dem von mir errechneten Brennstoffverbrauch und dem bekannten der ADMIRAL GRAF SPEE tangieren könnte:

Die von mir benutzten Brennstoffverbrauchskurven beziehen sich auf einen unteren Heizwert (Kiloheizwert) von 10.000 W.E./kg, während die Verbräuche bei Fahrtbereichsmessfahrten bei einem unteren Heizwert (Literheitwert) von 8.800 W.E./l festgestellt wurden. Beide stehen über das spezifische Gewicht in Beziehung:



Gasöl0,81
Quelle: Leitfaden für den Motorenunterricht an der Marineschule Kiel-Wik und Wesermünde, 1936

Hier (http://www.fischer-tropsch.org/primary_documents/patents/DE/de683927.pdf) ist aber von 0,86 bis 0,87 und hier (http://www.dieselmuseum.de/motor/teeroel.htm) sogar von 0,75 bis 0,89 die Rede.

Setzt man 10.000 W.E./kg und 8.800 W.E./l gleich, ergäbe sich ein spezifisches Gewicht von 0,88.

Zum Vergleich der Kiloheizwert einiger Treiböle in W.E./kg:







Deutsches Paraffinöl10.162
Nordamerikansiches Gasöl10.866
Mexikanisches Gasöl10.512
Argentinisches Gasöl10.193
Südafrikanisches Gasöl10.297
Quelle: VDI, 1927

Nun stellt sich die Frage, welchen unteren Heizwert bzw. welches spezifische Gewicht der Brennstoff der ADMIRAL GRAF SPEE während ihrer Brennstoffmessfahrt hatte? Sind die angegebene Verbräuche bereits auf einen unteren Heizwert von 8.800 W.E./l umgerechnet oder sind das die gemessenen (errechneten) Werte vor der Umrechnung auf die gemeinsame Basis?
Ist ein niedrigerer unterer Heizwert des Treiböls der ADMIRAL GRAF SPEE Ursache für deren höheren Verbrauch gegenüber meiner Rechnung?
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: FAUN am 18 August 2015, 17:06:48
Ist das Rätsel hier bereits gelöst? Ansonsten vielleicht einige Anmerkungen.
In der Tabelle 15 wird von Peter K. angeführt, daß die Meßfahrt bei 26 kn und 36.945 PS durchgeführt wurde, in der Antwort #17 schreibt Peter, daß die GRAF SPEE 28,5 kn bei 54.530 WPS läuft. Die erste Zahl hatte bereits Q in Antwort #5 infrage gestellt. Kann es also sein, daß 2,5 kn mehr ~17.000 PS mehr erfordern?
Nach dem ersten Diagramm liegen die Motoren bei 34.945 PS ges. ==> 4.620 PSeinzeln fast in ihrem optimalen Bereich, Peters Rechnungen zeigen vergleichbare Daten. Gehen wir hier aber von einer Geschwindigkeit nahe der maximalen aus, PS=~7000, so erhöht sich der Verbrauch um ca. 6 %. Die Korrelation zum Hilfsmotor sollte bestehen bleiben.
Würde die Steigung der Schraube bekannt sein, so könnte man ermitteln, ob die jeweiligen Motor-/Getriebedrehzahlen zu den angegbenen Leistungszahlen passen. In die PS-Zahlen gehen ja jeweils die Motordrehzahlen ein.

Zu dem "mehr Gas geben", was hier vorgeschlagen wurde, kann nur gesagt werden, das Fahren in sog. gedrückten Drehzahlbereich ist für einen Motor nicht gut. Die thermische Belastung führt zu Schäden durch Überhitzung. Die Insider hier wissen es, daß die falsche Schraube die Hauptmaschine überfordern kann.
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Peter K. am 21 August 2015, 17:06:04
ZitatIst das Rätsel hier bereits gelöst?
... mangels neuer Daten leider nicht!

Zitat... Meßfahrt bei 26 kn und 36.945 PS ...
... wobei es sich um PSe handelt, nicht um WPS!

ZitatKann es also sein, daß 2,5 kn mehr ~17.000 PS mehr erfordern?
JA! Die Geschwindigkeit geht bekanntlich mit der dritten Potenz in die Leistungsformel ein, daher könnte man auch ganz grob sagen, dass die Verdopplung der Geschwindigkeit eine Verachtfachung der Leistung erfordert.

ZitatNach dem ersten Diagramm liegen die Motoren bei 34.945 PS ges. ==> 4.620 PSeinzeln fast in ihrem optimalen Bereich
... sehe ich nicht ganz so, eher bei 5.000 PSe

ZitatWürde die Steigung der Schraube bekannt sein ...
... ist sie leider nicht!

Zitat... die jeweiligen Motor-/Getriebedrehzahlen ...
... da die Vulcan-Getriebe 1 : 1,8 untersetzten, ist das leicht zu errechnen

... nochmals aus KOOP/SCHMOLKE mit Ergänzungen von mir:

Brennstoffmessfahrt der ADMIRAL GRAF SPEE




Geschwindigkeit in knLeistung in PSeWellendrehzahl pro min.Motordrehzahl pro min.
18,6910.250146263
26,0036.945214385

Meilenfahrt der ADMIRAL GRAF SPEE













Geschwindigkeit in knLeistung in WPSWellendrehzahl in min.Motordrehzahl in min.
5,383584581
10,061.65979142
13,523.775105189
14,694.590114205
18,349.770142256
20,6815.130164295
22,2219.125176317
23,5024.675190342
24,8731.015204367
26,0036.125213383
28,5053.650240432
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Peter K. am 22 August 2015, 10:28:22
An dieser Stelle ist es vielleicht auch interessant, wie ADMIRAL SCHEER kurz nach der Indienststellung im Vergleich zur DEUTSCHLAND geschwindigkeitsmäßig bewertet wurde!
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: bodrog am 22 August 2015, 11:18:07
Interessant ist eigentlich der allerletzte Abschnitt, der für die künftigen Zerstörer 1934 mit einer Fahrtstrecke von 7000 sm rechnet... (Oh, die Theorie von  :roll: )
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Matrose71 am 22 August 2015, 13:05:15
Hallo,

was mich sehr irritiert, sind die Kommentare und Beschreibungen zum Rumpf von Deutschland und Scheer.

Wenn man sich die Zahlen anschaut, die publiziert sind, hat für mich eher Deutschland den günstigeren Rumpf um schneller zu laufen, da sie weniger breit ist, aber gleich lang, nach den Zahlen die man nachlesen kann.

Hier wird aber etwas anderes geschrieben, schon sehr merkwürdig.
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Peter K. am 22 August 2015, 14:20:52
Zitat... hat ... eher Deutschland den günstigeren Rumpf um schneller zu laufen, da sie weniger breit ist, aber gleich lang, nach den Zahlen die man nachlesen kann.

Die Schiffsbreite hat im Gegensatz zur Länge überraschend wenig Einfluß auf die Geschwindigkeit und eine größere Breite muß nicht unbedingt einen "schlechteren", weil widerstandsmäßig ungünstigeren Rumpf zur Folge haben.

Beide Schiffe sind in der geschwindigkeitsmässig wichtigen Konstruktionswasserlinie gleich lang, ADMIRAL SCHEER ist allerdings über alles um 5,5 cm länger.
Die Breite ist bei ADMIRAL SCHEER um 0,65 m größer, was gewichtsmäßig durch eine um 5 cm niedrigere Seitenhöhe und bei gleicher Konstruktionstiefe somit auch durch eine um 5 cm geringere Freibordhöhe teilweise ausgeglichen wird.
Neben den positiven Auswirkungen auf die Stabilität verursacht diese Verbreiterung trotz der größeren Verdrängung eine Reduzierung des Blockkoeffizienten von 0,539 auf 0,527 und eine um 7 m² vergrößerte Hauptspantfläche, was nicht nur eine Erhöhung des Völligkeitsgrades der Hauptspantfläche von 0,882 auf 0,912 nach sich zieht, sondern in weitere Folge auch eine geringfügige Verringerung des für die Geschwindigkeit wichtigen Zylinderkoeffizienten von 0,611 auf 0,578. Die größere Verdrängung der ADMIRAL SCHEER sorgt außerdem für eine geringe Verschlechterung des Schlankheitsgrades von 8,004 auf 7,983.
Bis zu diesem Punkt spricht alles außer dem kleineren Blockkoeffizienten dafür, dass ADMIRAL SCHEER bei gleicher Leistung etwas langsamer als das Typschiff sein wird.
Offenbar durch Formänderungen am Rumpf hat man aber trotz der Verbreiterung die Fläche der Konstruktionswasserlinie um 34 m² verringert und gleichzeitig deren Schwerpunkt von 1,16 m vor der Schiffsmitte nach 0,88 m hinter der Schiffsmitte verlegt. Außerdem wurde der Formschwerpunkt 0,87 m nach achtern verschoben.

Dies zusammen werte ich als Indizien für einen geschwindigkeitsmäßig etwas günstigeren Rumpf der ADMIRAL SCHEER gegenüber DEUTSCHLAND.


Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Matrose71 am 22 August 2015, 15:37:39
Vielen Dank für die Erklärung Peter! top
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Thoddy am 23 August 2015, 17:48:45
ich meine irgendwo gelesen zu haben dass (K-Amtsseitige?) Schleppversuche eine Verbesserung der Rumpfform bei der Deutschlandklasse eine Erhöhung der Höchstgeschwindigkeit auf 30 kn ohne Anheben der Maschinenleistung vermuten ließen. die erfordliche Baumaßnahme erfordert eine Verbreiterung des Rumpfes.
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Matrose71 am 23 August 2015, 18:36:35
Hallo Thoddy,

ganz sicher?

Mir ist eher eine Verlängerung um ~10m in Erinnerung.
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Smutje Peter am 23 August 2015, 18:50:02
hallo zusammen

Ich habe auch eine Verlängerung in Erinnerung. Quelle war Breyer. Dazu eine Verbreiterung durch Hochziehen der Wulste bis zum Oberdeck. Nur Verbreiterung sollte das Seeverhalten und die Geschwindigkeit negativ beeinflussen, in Verbindung mit der Verlängerung beides verbessern.   
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: Thor am 23 August 2015, 19:08:32
Anbei das komplette Besprechungsprotokoll ...

Gruß
David
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: FAUN am 24 August 2015, 11:00:43
Zu den Betrachtungen von Peter zwei Überlegungen. Zum einem möchte ich den Begriff des Slips einführen und zum anderen einmal die theoretische Leistung angeben.
Der Slip ist das Verhältnis der Schraubengeschwindigkeit zur Geschwindigkeit des Schiffes. Dieses wird in % ausgedrückt und sollte nahe der 100 sein. Neben der Tatsache, daß sich die Schraube nicht in einem festen Medium bewegt, kommen noch andere Faktoren zum Tragen. Auch kann der Slip zeigen, ob z.B. der Trimm des Schiffes i.O. ist.Normalerweise haben z.B. Containerschiffe eine leichte Gattlage, diese variiert aber je nach Tiefgang. Ist sie falsch gewählt, kann dadurch der Wasserwiderstand sich erhöhen.
Der Slip drückt also die theoretische Strecke nach Umdrehungen der HM x Steigung der Schraube, ausgedrückt in kn (Geschw.) oder sm (zurückgelegte Strecke). Rechnen wir nun aus den Daten die Schraubensteigung aus, so sehen wir, daß es sich eigentlich um Verstellpropeller handeln müßte. Die Steigung entsprechend der Schraubendrehzahl und der dazu gehörigen Geschwindigkeit liegt zwischen 3,67 und 3,99m.
Nehmen wir als zweites die Leistung hinzu, so können wir folgenden Bezug herstellen, von einer gegebenen Geschwindigkeit und der dazu gehörenden Leistung kann ich überschlägig die notwendige Leistung einer anderen Geschwindigkeit ermitteln, in dem ich aus den Geschwindigkeiten ein Verhältnis bilde, dieses hoch 3 nehme und den Kubus mit der alten Leistung multipliziere.
Betrachten wir beide Ergebnisreihen, den ersten und letzten Wert würde ich jetzt einmal außen vor lassen, erkennen wir ein Abfallen der theoretischen Leistung parallel zu Verringerung der Schraubensteigung. Die tatsächliche Leistung verhält sich dagegen umgekehrt. Übersetzt heißt es, der Slip nimmt mit steigender Geschwindigkeit zu, es wird mehr Leistung als theoretisch errechnet benötigt.
Vielleicht bringt die vorstehende Diskussion über den Schiffsrumpf hier weitere Erkenntnisse?

kn   UPM   Steigung   PS  indiziert   PS theo
5,38   45   3,69   358   
10,06   79   3,93   1659   2341
13,52   105   3,97   3775   4027
14,69   114   3,98   4590   4842
18,34   142   3,99   9770   8932
18,69   146   3,95   10250   10340
20,68   164   3,89   15130   13885
22,22   176   3,90   19125   18768
23,50   190   3,82   24675   22624
24,87   204   3,76   31015   29247
26,00   213   3,77   36125   35438
28,50   240   3,67   53650   47580
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: thommy_l am 24 August 2015, 11:46:14
Hallo,

das ist für einen schiffstechnischen Laien wie mich sehr verständlich dargestellt. Hochinteressanter Thread!
Danke an Faun und Peter!

Grüße
Thommy
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: delcyros am 05 März 2016, 10:33:27
Peter,

mir ist gerade aufgefallen, dass das Kurvenblatt "Gebläseleistung"  die Leistung ohne Verdichter und Pumpen angibt. Ich lasse mal Pumpen außen vor aber Verdichter scheinen mir erheblich Leistung zu schlucken, wenn die Spülluft für zwei Hauptdiesel vorverdichtet werden soll.

lg
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: FAUN am 05 März 2016, 23:52:39
Zitat von: delcyros am 05 März 2016, 10:33:27
Peter,

mir ist gerade aufgefallen, dass das Kurvenblatt "Gebläseleistung"  die Leistung ohne Verdichter und Pumpen angibt. Ich lasse mal Pumpen außen vor aber Verdichter scheinen mir erheblich Leistung zu schlucken, wenn die Spülluft für zwei Hauptdiesel vorverdichtet werden soll.

lg

Mit den Verdichtern sind die Kompressoren für die Anlaßluft gemeint, das oder die Gebläse sind für die Spül-/Ladluft.
Allerdings, je länger man sich mit den damaligen Motoren beschäftigt, desto interessanter wird es. So ist in dem Startbeitrag von Peter K. meiner Meinung nach eine Annahme, die überdacht werden sollte. Der Hilfsmotor treibt neben dem Gebläse auch die Küllwasser-, die Schmieröl- und die Brennstoffzubringerpumpen an, weiterhin den Kompressor für die Anlaßluft. Letztere mal außen vor gelassen, sind die Pumpen nicht von der Leistung des Hauptmotors abhängig, will heißen, sie haben immer die gleiche Förderleistung und -menge. Deshalb muß der Hilfsmotor mit einer konst. Drehzahl und einer konst. Grundlast laufen. Wo die entsprechende Spülluftmenge bei Teillast der Hauptmotoren bleibt, kann ich momentan nicht sagen, sollte sich aber klären lassen. Deshalb ist die Annahme von 3% der Motorenleistung nicht aufrecht zu erhalten. Vergleichbar sind die Hilfsdiesel zur Stromerzeugung, die ja frequenzbedingt auch mit konst. Drehzahl laufen müssen.
Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: delcyros am 06 März 2016, 12:16:32
Faun,

vielen Dank für deine Ausführungen, heißt das, dass die Spülluft nur ambienten Atmossphärendruck hatte? Über das ganze Lastvolumen?

Titel: Re: Die Dieselmotoren der Panzerschiffe und ihr Brennstoffverbrauch
Beitrag von: delcyros am 08 März 2016, 15:01:36
Hier mal eine rein spekulative Frage.

Welche Entwicklungsmöglichkeiten gäbe es eigentlich noch im M9Z42/48?
Verfügte dieser Motor über einen mechanisch- oder vom Hilfsdiesel M5Z42/58 getriebenen Kompressor für die Aufladung? Er hatte zumindest keinen Abgasturbolader.
Turbolader waren zwar Neuland aber Alfred Büchi der seit 1905 ein Patent auf Abgasturbolader hielt (1905: CH 35 259 A & DRP No. 204630) und die Machbarkeit 1913/4 in Winterthur belegte, -was zu Verbesserungen der Turboaufladung beim Dieselmotor führte (Patent 1915 DRP Nr. 454107)- erarbeitete in den Jahren zuvor die technischen Grundlagen, insbesondere für große Schiffsdiesel. Diese Arbeiten wurden nach dem ersten Weltkrieg von Laudahn beachtet, der im ersten Weltkrieg u.a. bei MAN das Projekt eines großen 12,000 PS(e) Schiffdiesel betreute. Der Chef der Konstruktionsabteilung der Marine Wilhelm Laudahn war inzwischen zum Ministerialrat befördert, der im Verkehrministerium saß. Auf seine Initiative sollten 1923 zwei dieselgetriebene Passagiersschiffe mit Büchis Abgasturbolader ausgerüstet werden, es handelte sich um die PREUßEN und die HANSESTADT DANZIG.
Die beiden zehnzylinder Dieselmotoren mit einer Nennleistung von je 1750 PS(e) waren eine MAN Entwicklung, die von den Vulcan Werften Stettin in Lizenz gebaut wurden. Die Abgasturbolader wurden nach Angaben Büchis gefertigt (lieferung der Verdichter von BBC Mannheim) und seperat von den unaufgeladenen, saugluftbetriebenen Dieseln aufgestellt. Eine ungeteilte Abgasleitung führte die Abgase von den Zylindern zum Turbolader.
Die durch Nachrüstung mit Abgasturbolader erreichte Leistung überschritt in Tests 1926 die geplante 2500 PS(e) erheblich und es wurden kurzzeitig sogar 3200 PS(e) erreicht.
Die in diesem Zusammenhang gewonnenen Erkenntnisse zum Druckgefälle und der Selbstregelung des Abgasturboladers unterstützten ein weiteres Patent in welchem Büchi die Druckwellenaufladung und seperate Abgasleitungen für den Stoßbetrieb erstmals beschrieb (1925: DRP No. 568 855).
Anhand eines vier- und eines sechszylinder Lokomtivendiesel konnte Büchi diese Stoßaufladung 1925 ausführlich testen, wobei kurzzeitig die Leistung um 100% erhöht wurde.
Erst 1929 wurde der erste MAN U-Bootsdiesel mit Abgasturboaufladung ausgerüstet (und an die Sowjetunion geliefert).
Der 1934 geplante MAN Motor für einen mexikanischen Zollkreuzer verfügte statt über Hilfsdiesel entsprechend über einen am Motor angebauten VTy401 Abgasturbolader mit Stoßaufladung.

Im wesentlichen sind damit die technischen Grundlagen für die Abgasturboaufladung bereits Ende der 20´er Jahre gegeben. Zu einem Einsatz in den Panzerschiffsdieselmotoren kam es nicht. Mit dem von Büchi etablierten schweizer Konzern BBC existiert seit Mitte der 20´er Jahre ein Lizenzgeber und Hersteller mit Produktionsstandorten in Baden und Mannheim.
Der Vorteil an der Abgasturboaufladung liegt in meinen Augen auch darin, dass neben einem erheblichen Leistungsgewinn und eine Verbesserung des spezifischen Verbrauchs auch eine Verkleinerung der Maschienenräume zu erwarten wäre, da die Hilfsdiesel entfallen.