PANZERSCHIFF C -aber mit gemischten Antrieb

delcyros · 27 März 2025, 18:33:02

Der Bauauftrag für das Schiff wurde am 23.08.1932 erteilt (erste Rate am 20.06.1932 genehmigt). Nach Peter's Ausführungen war man sich jedoch zu diesem Zeitpunkt über Ausführung der Antriebsanlage mit reinem Motorenantrieb nicht sicher. Die EAS fordert stattdessen nach Erfahrungen mit LEIPZIG und BREMSE nur Diesel für die Marschfahrt und Turbinen für Höchstfahrt.
Die Entscheidung wurde erst nach den Abnahmefahrten der "DRÖHNLAND" (hüst) zugunsten eines reinen Motorenantriebes getroffen. Nehmen wir nun hypothetisch an, dass die Entscheidung für C zugunsten eines gemischten Antriebes erfolgt sei.

Die sich daran anschließende Frage lautet, ob und in welcher Form ein gemischter Antrieb mit DESCHIMAG oder WAGNER-Hochdruckkesseln in C räumlich unterzubringen wäre und welche Änderungen und Auswirkungen das für den Kreuzer nach sich zieht.
Eine halbe Panzerschiffanlage (zwei M9Z42/58 & ein M5Z42/58 pro Welle) und zwei Hochdruckkessel und untersetzte Turbinen auf der anderen Seite der Vulkankupplung bringen theoretisch als Kurzleistung 26,820 WPS Diesel + ~53,500 WPS Hochdruck-Heißdampfturbinen. Rein von der Leistung her betrachtet ist das ein Leistungszuwachs von 50%, was nach den Modellversuchen und Probefahrten von ADMIRAL SCHEER (Daten stehen zur Verfügung) die Geschwindigkeit relativ sicher über 30 und vermutlich sogar an die 31 kts bringt (siehe Anhang: Blau: Modelltests, orange, rot & pink Meilenfahrten mit jeweils etwas unterschiedlichen Tiefgängen). 80,000 WPS können noch von zwei Wellen aufgenommen werden. Rein von den M-I und M-II Gewichten her ließe sich vermutlich nur ein geringer Teil (145t) einsparen. Dagegen wäre jedoch ein größerer Bunkervorrat notwendig.

Eine an diese Leistung angepasste Rumpfform wäre vermutlich günstiger? Anhebung des Panzerdecks wegen der größeren Einbauhöhe der Kessel?

delcyros · 28 März 2025, 10:44:09

Und nochmal die Meilenfahrtdaten und Modellversuche für ADMIRAL GRAF SPEE. Die Daten der Modellversuche der Schiffbaugesellschaft stammen aus der Zusammenstellung Voraussichtliche WPS-Werte für Panzerschiff "GRAF SPEE" Anlage aus K1 2949/35 geh. Daran angeheftet wurden später die Meilenfahrtergebnisse von GRAF SPEE, SCHEER und DEUTSCHLAND.
Insgesamt betrachtet waren die tatsächlichen Meilenfahrtergebnisse etwas günstiger als es nach Auskunft der Modellversuche zunächst erwartet wurde. So zeigten die Meilenfahrtergebnisse vom 27.2.1936 mit fast 7m mittleren Tiefgangs (vorn: 6,75m, hinten:7,18m) dass dafür nur soviel Leistung erforderlich war, wie es die Modellversuche für 6,5m mittlerer Tiefgang voraussagten.
In der Grafik unten sind die Ergebnisse zusammengefasst und daher vermutlich eher auf der konservativen Seite für die Rumpfform der GRAF SPEE. Zu den Unterschieden der Rumpfform von GRAF SPEE, SCHEER und DEUTSCHLAND hatte zuletzt THOR ausführliche Beschreibungen vorgelegt.

Thor · 28 März 2025, 20:12:41

Hi Sven,

schönes Thema, das Du hier zur Diskussion stellst !

Wenn wir uns den Längsschnitt von SC (als direkten Vorgänger unseres Neubaus - siehe RM25/7302) ansehen, kommen wir auf eine Maschinenraumlänge von (Spanten 61,50 bis 91,75) 30,25m für den Antrieb einer Welle. Die Länge eines Getrieberaums ist 4,25m (Spant 74,50 bis 78,75), sodass für einen DiMo-Raum (M9Z42/58) 13,00m zu rechnen sind.
Der gesamte Maschinenraumbereich reicht von Spant 61,50 bis 122,00 und ist somit 60,50m lang und stellt also für eine evolutionäre Weiterentwicklung des Antriebs die Grundlage dar.

Parallel dazu nehmen wir den Längsschnitt von HP zur Hand (RM25/9094), da diese annähernd dieselben Rumpfparameter aufweist und die gewünschte HDHD-Anlage besitzt - von achtern beginnend:
Tu-Raum 1: Sp. 47,00 bis 65,00 => 18,00m
Tu-Raum 2/3: Sp. 76,00 bis 88,50 => 12,50m
Kessel-Raum 1: Sp. 88,50 bis 99,25 => 10,75m
Kessel-Raum 2: Sp. 104,25 bis 115,00 => 10,75m
Kessel-Raum 3: Sp. 115,00 bis 125,75 => 10,75m

Dein Konzept sieht vor (Annahme von mir !):
13,00m Dieselmotorraum
4,25m Getrieberaum
12,50m Turbinenraum
10,75m Kesselraum
=> 40,50m, für den Hauptantrieb (ohne Hilfsdiesel, Generatoren, Stände, usw.) und wenn beide Antriebsstränge komplett parallel verbaut werden

Bitte korrigieren falls ich etwas mißverstanden habe - sollte das aber der Gedanke sein, müssen wir die folgenden Punkte klären:
- eine parallele Anlage für beide Wellen wäre nicht gebaut worden (durchgehendes Längsschott, keine Redundanz) - Längsversatz der Stränge zueinander ist aber bestimmt möglich
- das Getriebe (DiMo + HDHD) muss sicher neu entwickelt werden
- zum gegenständlichen Zeitpunkt (1932) wird bei Übergang von Diesel- auf Naßdampfantrieb noch ausgekuppelt und dafür muss angehalten werden
- HDHD ist auch erst in Entwicklung - keine Ahnung wie weit Deschimag/Wagner zu dieser Zeit sind
- MI-/MII-Gewichte hab' ich mir nicht angesehen (magst Du Deine Berechnung zeigen ?)
- ich sehe sie mit 80.000 WPS eher bei etwas unter 30 kn - HP hatte 28,8 kn bei 77.028 WPS

Die Rumpfformen von SC und HP sind sehr ähnlich, also nicht viel zu ändern und die Seitenhöhe variiert auch nur leicht (HP = 12,45m vs. SC = 12,20m; DE hatte noch 12,40m), sodass die Maschinenraumhöhe mMn geklärt ist.

Gruß
David

delcyros · 31 März 2025, 09:24:10

Lieber David,

hab Dank für deine Gedanken dazu (hatte gehofft, dass sich unsere Fraktion aus Österreich einmischt^^).
60,5m als Grundlage für den Antrieb, das behalten wir im Hinterkopf.

-Längsversatz innerhalb oder außerhalb der Raumteilungen? Ersteres käme kürzer (wenn gewünscht), letzteres wäre redundanter im Unterwassertreffer.
-Zum Getriebe: Ich würde die hydraulischen Vulkankupplungen wenn möglich behalten. Der Grund hierfür entlehne ich aus den Fähigkeiten der Panzerschiffsantriebe, einzelne Arbeitswellen (hier von Motoren gespeist) am Strang zu- oder abzuschalten, ohne Abstoppen zu müssen (K-Klasse). Die Flüssigkeitskupplung nimmt Drehmomente und Arbeitsleistung von bis zu zwei Arbeitswellen schaltlos auf. Auf eine davon könnte hier sogar verzichtet werden, da nur eine Turbinenausgangswelle aufgenommen werden muss. Jedoch ist die Arbeitsleistung unterschiedlich, da die von der Turbine gespeiste Arbeitswelle weniger Drehmoment aber dafür deutlich mehr Drehgeschwindigkeit leistet als eine von Motoren gespeiste Arbeitswelle. Dafür wäre vielleicht auch ein Untersetzungsgetriebe zwischen Turbine und Kupplung notwendig -eventuell hat auch jemand eine Idee für eine elegantere Lösung (Elektrischer Motor gespeist von Diesel- und Turbinengeneratoren?).

Zitat- HDHD ist auch erst in Entwicklung - keine Ahnung wie weit Deschimag/Wagner zu dieser Zeit sind

Für Wagner-Hochdruckkessel mit natürlicher Konvektion vermutlich zu früh, aber für Zwangsumlauf- (La-Mont) oder Zwangsdurchlaufkessel (Benson) seit 1932 vom K-Amt für Zerstörer 1934 diskutiert und für D1934 vorgesehen. Nahe genug am zeitlichen Vektor für C. Ob HDHD für C diskutiert wurde oder Nassdampf, entzieht sich meiner Kenntnis, da ich die Unterlagen dazu nicht gesehen habe.
Aber ich entnehme dem Einwand die Forderung nach Ausarbeitung von zwei Versionen:
Einmal mit Marine-Schulz-Kessel und Nassdampftechnik
Einmal mit La-Mont oder Benson-Kessel und HDHD
hier ließe sich nochmal am Verbrauch und Raumerfordernissen diskutieren, welche Benefits/ Nachteile den Techniken zugrundeliegt.

ZitatMI-/MII-Gewichte hab' ich mir nicht angesehen (magst Du Deine Berechnung zeigen ?)

Die war nur naiv auf Basis der von Harold für D1934 (8 Kessel statt vier für C) vorgelegten Gewichts-Berechnung für Diesel und HDHD. Ich denke dazu gibt es später mehr, da noch verschiedene Dinge gar nicht voll in Betracht gezogen wurden.

Zitatich sehe sie mit 80.000 WPS eher bei etwas unter 30 kn - HP hatte 28,8 kn bei 77.028 WPS

Da können wir guten Gewissens bei den bekannten Daten für die Panzerschiffe bleiben und müssen hier keine Analogie bemühen. Die vorliegenden Daten zu den Meilenfahrten und Modellversuchen legen nahe, dass die Panzerschiffsrümpfe trotz aller Unterschiede zwischen A und C -objektiv betrachtet- nicht unerheblich widerstandsärmer waren als die der schweren Kreuzer. Waren aber auch nur Zweischrauber mit Kielhacke und ohne Bugwulst und Schulter. Die Frage wieviel WPS mit welcher Geschwindigkeit korrelierte wurde von den Schiffsbauversuchsanstalten in Hamburg und Berlin intensiv an Modellen ohne (EPS-Daten) und mit Schrauben (WPS-Daten) diskutiert. Das eingangs erwähnte Dokument "Voraussichtliche WPS-Werte für Panzerschiff "GRAF SPEE" enthält eine handschriftliche Zusammenfassung von Modelldaten und Meilenfahrtergebnissen. Aus unserem letzten Freiburger Besuch für ADMIRAL SCHEER siehe Anhang (Propellersteigung ähnlich GRAF SPEE).
für 28 Kt: 48470 WPS
für 29 Kt: 56565 WPS
für 30 Kt: 67730 WPS
für 31 Kt: 83645 WPS
für 32 Kt: 104110 WPS
Die Daten entsprachen den späteren Meilenfahrtergebnissen, im Einzelfall waren die Modellergebnisse (vgl. blaue Punkte in den Graphen in post #1 und #2) sowohl für SCHEER wie auch für GRAF SPEE konservativ (Kurze Überprüfung: bekannter Punkt: 28,5 Kt bei 53,650 WPS für GRAF SPEE bei mittleren Tiefgang von 6,5m, extrapolierter Punkt: 80000WPS wären 49,14% mehr Leistung, nach der dritten Potenzwurzel ergäbe das ohne Berücksichtigung von Kavitation und Wellenwiderstand ein Geschwindigkeitsgewinn von 14,25% =32,56 Kt. Die Daten der Schiffsmodellversuche mit Schrauben liegen deutlich drunter, sind damit plausibel und stellen meines Erachtens die besten uns zur Verfügung stehenden Ausgangsdaten dar)

Sven L. · 31 März 2025, 14:42:20

Halöle,

Wenn gemischter Antrieb, dann würde ich eher Vermuten dass es auf drei Wellen hinauslaufen würde. Diesel auf Mittelwelle und Turbinen auf den Außenwellen.
Bei nur zwei Kessel pro Welle wird sich die Turbinenleistung deutlich reduzieren.

Thor · 31 März 2025, 20:48:25

Grüß Euch,

bezüglich Raumaufteilung (und Antriebsschemata) bitte die Anhänge beachten:
Ich habe anhand von RM25/9098 (Plattformdeck HP) und RM25/7297 (Plattformdeck SC) die Außenmaße von Dieselmotor-, Getriebe-, Turbinen- (halber Tu-Raum 2/3) und Kesselräumen (halber Kesselraum 1, also La-Mont-Kessel !) genommen und in den SC-Rumpf einzupassen probiert:

- Var. A: parallele Antriebsstänge
- Var. B: parallele Antriebsstänge in Längsrichtung zueinander verschoben (jeweils ans Ende des alten Maschinenraums)
- Var. C: Konzentrierung der HDHD-Anlage in der Mitte (in Längsrichtung betrachtet)
- Var. D: 3-Wellenantrieb mit halber SC-Anlage auf der Mittelwelle, Turbinen mit je 4 Kesseln auf den Außenwellen
- Var. E: 3-Wellenantrieb mit halber SC-Anlage auf der Mittelwelle, Turbinen mit je 2 Kesseln auf den Außenwellen
- Var. F: 3-Wellenantrieb mit halber SC-Anlage auf der Mittelwelle, Turbinen mit je 2 Kesseln auf den Außenwellen, zur Schiffsmitte hin versetzt und längsgestreckt für maximale Redundanz (Kraftwerksteilung)

Inwieweit zu jener Zeit die Getriebetechnologie vorangeschritten war, um eine Turbinen- mit einer Dieselanlage zu verbinden, traue ich mir nicht zu beurteilen.
Die Leipzig wurde im Oktober 1931 in Dienst gestellt und war (siehe Eingangspost) gerade in Erprobung - inwiefern da das K-Amt "wieder" etwas Neues probieren möchte sei dahingestellt. LE musste - ebenso wie die nachfolgende NG - selbst bei einer 3-Wellen-Anlage, wo die mittlere Welle allein von den Marschdieseln angetrieben war, anhalten um einzelne Anlagenteile zu- oder abzuschalten.
Deswegen hab' ich die 3-Wellen-Anlagen in den o. a. Varianten dargestellt und sehe - gleich wie Sven L. - das als praktikabelste Lösung für den Spagat zwischen Geschwindigkeit und Fahrbereich.

Bei der Kesselanlage könnte man auch bei LE/NG abkupfern:
NG schaffte noch im Juni 1940 31,67 kn mit 56.650 WPS (Tu) + 11.150 WPS (DiMo) - ohne HDHD

Hinsichtlich der Geschwindigkeit muss ich echt einmal einen Vergleich zwischen den beiden Schiffsklassen (GS zu HP) anstellen - kurz zur Übersicht:

Geschw. ...... SC .......................... HP
28 kn ..... 48.470 WPS ........ 70.000 WPS
29 kn ..... 56.565 WPS ........ 78.500 WPS
30 kn ..... 67.730 WPS ........ 86.500 WPS
31 kn ..... 83.645 WPS ........ 97.000 WPS
32 kn ... 104.110 WPS ..... 120.120 WPS

SC .... Werte aus W-04/11625
HP .... Werte aus NARA 2283

Gruß
David

Sven L. · 31 März 2025, 20:58:01

@David

Bedenke das LE und NG Naßdampfanlagen besessen haben.

Sven L. · 31 März 2025, 21:11:08

Ich möchte an dieser Stelle auf den Thread "Studie zu einem Hybrid-Träger-Kreuzer" hinweisen. Hier ist eine mögliche Anordnung der Maschinenanlage aufgezeigt. Ob im vorliegenden Fall zwischen den beiden Antriebsarten ein Raum für Hilfsmaschonen liegt, ergibt sich aus dem erforderlichen Strombedarf. Evtl. reichen auch zwei Hilfsmaschienenräume vor und hinter den Antriebsräumen aus.

Sven L. · 31 März 2025, 21:18:44

Ebenfalls stellt sich die Frage ob ein Kesselraum mit 4 Kesseln auch ausreichen würde.

delcyros · 01 April 2025, 11:57:01

Lieber David & Sven,

zunächst kurz zu den Plänen (hab Dank David dafür, schön visualisiert!).
Zweiwellenvarianten:
Variante A (ich nenns mal die französische Variante wegen der fehlenden Trefferredundanz) ist mit Abstand die kürzeste und würde achtern enorm viel Platz lassen. Bei einer Neukonstruktion würde der advocatus diaboli in mir versuchen, den Platz achtern für einen überhöhten Turm zu nutzen, eventuell sogar unter Aufgabe von etwas Panzerschutz und Depl.-Vergrößerung. Aber ach! so weit wollten wir uns nicht vom Original entfernen.

Variante B stellt für den Zweck einen geeigneten Ausgangspunkt dar. Bietet auch genügend Raum für Hilfmaschienen.

Variante C sieht ebenfalls gut aus, hat aber gegenüber Variante B den Nachteil, dass die Laufwellen der Steuerbordteils des Antriebes durch den achtern folgenden Turbinen- und Kesselraum verlaufen. Ob das räumlich funktioniert weiß ich nicht (bin aber auch kein Experte dafür).

Dreiwellenanlagen:
Variante D hätte Platz für acht (?) Kessel? Vermutlich zu schwer als Anlage.
Variante E und F können ebenfalls herangezogen werden. Bei Variante F gefällt mir die räumliche Verteilung.

ZitatInwieweit zu jener Zeit die Getriebetechnologie vorangeschritten war, um eine Turbinen- mit einer Dieselanlage zu verbinden, traue ich mir nicht zu beurteilen.
Die Leipzig wurde im Oktober 1931 in Dienst gestellt und war (siehe Eingangspost) gerade in Erprobung - inwiefern da das K-Amt "wieder" etwas Neues probieren möchte sei dahingestellt. LE musste - ebenso wie die nachfolgende NG - selbst bei einer 3-Wellen-Anlage, wo die mittlere Welle allein von den Marschdieseln angetrieben war, anhalten um einzelne Anlagenteile zu- oder abzuschalten.
Deswegen hab' ich die 3-Wellen-Anlagen in den o. a. Varianten dargestellt und sehe - gleich wie Sven L. - das als praktikabelste Lösung für den Spagat zwischen Geschwindigkeit und Fahrbereich.

An dieser Stelle vertrete ich einen anderen Ansatz und rate dringend von einer Wiederholung der für die leichten Kreuzer gebauten Antriebsanlagen ab (siehe Anhang Abb 81c). Der Grund dafür sind nicht die Getriebe, sondern die Kupplungen. Bei den leichten Kreuzern (einschließlich L & N) gab es mechanische Klauenkupplungen die auf den Laufwellen saßen. Sie erforderten es, dass zum kuppeln die Welle stand. Dies galt im Übrigen nicht nur fürs Ein- und Auskuppeln der Dieselmotoren, sondern auch für das Ein- und Auskuppeln der (zunächst noch vorhandenen) separaten Marsch- und Hauptturbinen!

Zitat"Die Klauenkupplungen können nicht ein- oder ausgerückt werden, solange sich die Welle dreht. Ein Festsetzen der Welle zum Umkuppeln ist aber mit erheblichen Zeitaufwand verbunden, und deswegen müssen, wenn die Hauptschaltung hergestellt ist, auch kleine Fahrtstufen mit den Hauptturbinen gefahren werden, wobei die Wirtschaftlichkeit des Betriebes allerdings sehr gering ist."" -Schiffsmaschieneninspektion Wilhelmshafen, Leitfaden Machienenkunde, Berlin 1940

Ein Umkuppeln auf Marschturbinen erforderte zunächst ein Stoppen des Schiffes. Umgedreht war es auch nicht leicht auf Höchstfahrt zu gehen, denn wenn nur die Marschturbinen eingekuppelt waren, dann musste nochmal gestoppt werden, wobei zumindest bei der K-Klasse die Diesel und die Hauptturbinen für Höchstfahrt eingekuppelt werden mussten.

Und hier helfen uns die Panzerschiffe A und B weiter. Denn dieses Verfahren mit Klauenkupplungen wäre bei der Motorenzahl der Panzerschiffe ein unmögliches Unterfangen. Dazu wurden die hydraulischen Vulkankupplungen konstruiert, die es gestatten sollten, eine beliebige Anzahl von Motoren bei drehender Welle zu- oder abzuschalten:

Zitat("Der Antrieb der Welle (...) erfolgt durch vier Dieselmotoren, die ihre Leistung mit einem Vulkangetriebe übertragen. (...) Je nach Bedarf werden 1, 2, 3 oder 4 Motoren in Betrieb genommen; die Vulkankupplung g e s t a t t e t d a s Z u- u n d A b s c h a l t e n b e i d r e h e n d e r W e l l e (so hervorgehoben im Original)")-Schiffsmaschieneninspektion Wilhelmshafen, Leitfaden Machienenkunde, Berlin 1940

Vulkankupplungen waren auch bei NÜRNBERG- aber eben nur für die Dieselmotoren der Zentralwelle eingebaut. Die Seitenwellen hatten im Gegensatz zu früheren Kreuzern (zumindest K-Klasse, nicht sicher über LEIPZIG) keine Marschturbinen mehr.

Die Kupplung von Diesel- oder Turbinen gespeisten Arbeitswellen erfordert keine grundsätzliche Änderung der Arbeitsweise der Vulkankupplung. Beide Wellen machen eine Drehbewegung mit Drehzahl und Drehmoment. In beiden Fällen wird ein Drehmoment von der Vulkankupplung hydraulisch mit regelbaren (?) Schlupf aufgenommen und mit dem Rädergetriebe untersetzt und an die Druckwelle übertragen, die sie über Laufwellen zur Propellerwelle weitergeben. Ob die Arbeitswelle ihren Drehimpuls von einer Turbine oder von einem Diesel erhalten ist zunächst nicht relevant. Der Diesel hat erheblich mehr laterale Momente (Vibrationen), die aber vom hydraulischen Getriebe moderiert werden, dieses Problem entfällt bei der Turbine ganz. Dafür weist eine Turbinenarbeitswelle höhere Drehzahlen auf (bei HDHD ~3000 statt 450 für die Diesel, bei ND weniger als 2000). Beim Untersetzungsverhältnis von etwa 6,7:1 reicht zur Umwandlung ein einfaches Rädergetriebe (bis 16:1) aus, bei Nassdampf würde auch eine hydraulische Lösung bereits ausreichen (z.B. 4 bis 5:1 nach Föttinger 1917), die sich konstruktiv im geteilten hydraulischen Vulkangetriebe möglicherweise sogar integrieren ließe. Davids Einwand, dass an der Turbinenseite ein neues Vulkan-(Teil-)Getriebe erforderlich wäre ist zutreffend.

Was wir uns tatsächlich von Nürnberg gut abschauen können, ist dass keine extra Marschturbinen benötigt werden. Bei einer Zweiwellenanlage würden die Diesel die Marschfahrt übernehmen, während Dampf nur für Höchstfahrt erforderlich wäre (HDHD-Anlagen können aus dem warmen aber unbelasteten Zustand schneller voll belastet werden [Benson-Kessel: 2 Minuten für das Verdampfen des gesamten Kesselwasserinhalts] als Nassdampf, hier z.B. LEIPZIG 11,20 Minuten für das Verdampfen des gesamten Kesselwasserinhalts ). Nach meinem Dafürhalten werden auch keine extra Rückwärtsturbinen im geforderten Turbinensatz benötigt, da die Diesel bereits umsteuerbar sind und mehr als ausreichend Leistung für Rückwärtsfahrt aufweisen (die Panzerschiffe fuhren in der Hafenschaltung auch nur mit dem halben Motorensatz). Das macht die erforderlichen Turbinensätze für C leichter und kleiner als in HIPPER (HDHD) oder NÜRNBERG (ND).

ZitatBei der Kesselanlage könnte man auch bei LE/NG abkupfern:
NG schaffte noch im Juni 1940 31,67 kn mit 56.650 WPS (Tu) + 11.150 WPS (DiMo) - ohne HDHD

Nichts dagegen. Weil die Turbinensätze der ND-Anlagen etwas größer und schwerer als die der HDHD-Anlagen sind, müsste dieser Unterschied berücksichtigt werden. Ich vermute aber, dass man im Amt eher den Verlockungen der höheren theoretischen Wirtschaftlichkeit der HDHD-Anlagen erlegen sei.

ZitatHinsichtlich der Geschwindigkeit muss ich echt einmal einen Vergleich zwischen den beiden Schiffsklassen (GS zu HP) anstellen

Besser sichtbar wird es, wenn man die Leistung für SC und HP logarithmiert darstellt, weil die visuelle Abschätzung von sich kreuzenden Potenzkurven immer n bisschen schwieriger ist, als wenn man Geraden visuell beurteilt.

Thoddy · 01 April 2025, 13:50:45

ZitatHinsichtlich der Geschwindigkeit muss ich echt einmal einen Vergleich zwischen den beiden Schiffsklassen (GS zu HP) anstellen - kurz zur Übersicht:

Geschw. ...... SC .......................... HP
28 kn ..... 48.470 WPS ........ 70.000 WPS
29 kn ..... 56.565 WPS ........ 78.500 WPS
30 kn ..... 67.730 WPS ........ 86.500 WPS
31 kn ..... 83.645 WPS ........ 97.000 WPS
32 kn ... 104.110 WPS ..... 120.120 WPS

SC .... Werte aus W-04/11625
HP .... Werte aus NARA 2283

Ist die "PS"-Angabe nach Maschinenanlage oder nur nach Schleppversuch Hülle.
die Zweiwellenanlage würde theoretisch mit weniger Leistung auskommen, weil sie besseren Propellerwirkungsgrad hat

delcyros · 03 April 2025, 12:04:06

Thoddy,
für SCHEER stammen die WPS-Angaben aus den Modellversuchen mit Anhängen, Dock- und Schlingerkielen und SCHRAUBEN (keine EPS-Daten aus glatten Rumpfmodellen mit oder ohne Anhänge). Sie stimmen mit den Meilenfahrten der SCHEER über den überprüfbaren Geschwindigkeitsbereich mit wenig Abweichung überein.

Es gab zahlreiche Schleppversuche zum Rumpf der GRAF SPEE, so dass die Datenlage als ausgesprochen gut bezeichnet werden kann. Entscheidend ist hierbei das Modell #1332, welches zunächst als Rumpfmodell glatt ohne Ruder und dann vom 27.6.-29.6.1936 mit allen Anhängen aber ohne Schrauben separat für mittleren Tiefgang 6,595m (Versuch 5598) und für den Tiefgang 6,98m, der ein schweres Schiff repräsentieren sollte (Versuch 5599) geschleppt wurde. Hierbei wurde die Kurven für die EPS-Daten und Angaben zur Auswanderung des Verdrängungsschwerpunktes und zur Trimm gewonnen. Nur einen Tag später begannen die Versuche 5600-5601 mit dem Modell #1332 mit Schrauben, welche die später gewählten von 4,40 m Durchmesser und 4,50m Steigung repräsentieren sollten. Hierbei wurden WPS-Kurven gewonnen. Ein Versuch mit unterschiedlichen Propellersteigungen für den Tiefgang 6,50m und D=14245t Verdrängung ergänzt diese Schleppversuche. Sie dienten dann bei den Meilenfahrten als Grundlage zur Bewertung der erzielten Geschwindigkeiten. Im Anhang dieses Memo's sind die damit erreichten WPS-Werte logarithmiert dargestellt.
Die darauf folgenden Meilenfahrten für ~6,50m Tiefgang zeigten Werte für die GRAF SPEE die insgesamt noch leicht unterhalb der WPS-Voraussagen aus den Schleppversuchen lagen (rote Linie und Punkte).

Für das schwere Schiff ist die Datenlage nicht ganz so günstig, aber das liegt weniger an fehlenden Schleppversuchen, als es der Tatsache geschuldet ist, dass mir in den Unterlagen nur die Meilenfahrtergebnisse vom 27.2.1936 für ein schweres Schiff (Tg: 6,96m) begegnet sind. Weitere Erprobungen am 28.02.1936 waren vorgesehen. Bis dahin erzielte GRAF SPEE 27,80 kt bei 52,100 WPS in der 4 Mot./Welle Höchstfahrt. Auch dieser Wert lag leicht unter den in den Schleppversuchen vorhergesagten Werten. So wurde eine Leistung von 54,300 WPS gefordert, um mit einem schweren Schiff (Tg: 6,98m) 28,0Kt zu erreichen. Bei 18,0 Kt wurden 11140 WPS vorhergesagt, während die schwere GRAF SPEE nur 10680 WPS benötigte, um 18,69 Kt zu erreichen.

Thor · 05 April 2025, 18:35:09

Grüß Euch,

wie gesagt bin ich bei der Getriebetechnik leider nicht firm genug, um einen wirklich konstruktiven Beitrag zu leisten. Um die diesbezügliche Diskussion aber nicht abreißen zu lassen, möchte ich aber zwei "Vergleiche" heranziehen, die mMn die Entwicklung derartiger Getriebe und Kupplungen in den frühen 1930er Jahren sehr schwierig erscheinen lassen:
1.) Die Entwicklungslinie der RM/KM ging eher in die Richtung getrennter Antriebsstränge, wenn verschiedene Maschinenanlagen verbaut wurden: Leipzig/Nürnberg - M-Klasse - O-Klasse ..... ob das dem deutschen Faible für den 3-Wellenantrieb zu Grunde lag oder eben etwaiger Schwierigkeiten beim Zusammenschließen der unterschiedlichen Systeme (= Getriebe/Kupplung) sei dahingestellt.
2.) Meines Wissens nach waren erst die Fregatten der Köln-Klasse (F120) 25 Jahre nach unserem Projektszeitraum in der Lage verschiedene Systeme (hier: Diesel und Gas) auf eine Welle wirken zu lassen, ohne anhalten, umkuppeln, usw. zu müssen - da gibt's hier im FMA bestimmt Kollegen, die darüber ausführlich berichten können

Zitat von: delcyros am 01 April 2025, 11:57:01
ZitatBei der Kesselanlage könnte man auch bei LE/NG abkupfern:
NG schaffte noch im Juni 1940 31,67 kn mit 56.650 WPS (Tu) + 11.150 WPS (DiMo) - ohne HDHD
Nichts dagegen. Weil die Turbinensätze der ND-Anlagen etwas größer und schwerer als die der HDHD-Anlagen sind, müsste dieser Unterschied berücksichtigt werden. Ich vermute aber, dass man im Amt eher den Verlockungen der höheren theoretischen Wirtschaftlichkeit der HDHD-Anlagen erlegen sei.

Da bin ich mir nicht ganz sicher, da NG am 04.11.1933 auf Kiel gelegt wurde, also in unserem Planungszeitraum.
Aber: NG war ja quasi ein "Ersatzbau" für ein Panzerschiff, um die Werft auszulasten (sieht man sehr gut an der sehr kurzen Bauzeit) und man hat dabei kurzerhand eine Leipzig-Kopie in Auftrag gegeben, weil gerade nichts "Besseres" zur Verfügung stand.
Kann mir also gut vorstellen, dass bei einem längeren Planungszeitraum eine HDHD-Anlage verbaut worden wäre, sofern für die La-Mont- und Benson-Kessel genügend Erfahrungen (Landanlagen, Frachter Uckermark, ....) vorgelegen hätten.

Zitat von: delcyros am 01 April 2025, 11:57:01
ZitatHinsichtlich der Geschwindigkeit muss ich echt einmal einen Vergleich zwischen den beiden Schiffsklassen (GS zu HP) anstellen
Besser sichtbar wird es, wenn man die Leistung für SC und HP logarithmiert darstellt, weil die visuelle Abschätzung von sich kreuzenden Potenzkurven immer n bisschen schwieriger ist, als wenn man Geraden visuell beurteilt.

Darf ich Dich frecherweise bitten das für die HP-Daten übernehmen - siehe Anhang [Werte bei 75% Zuladung, leider aber ohne Tiefgangsangaben]. Du hast da offensichtlich ein schönes Programm dafür

Bezüglich der Raumaufteilung bin ich vollkommen d'accord mit Dir. Die Variante C wird ziemlich sicher nicht umsetzbar sein, weil die Wellenführung durch den Kesselraum (Höhe !) sehr schwer zu bewerkstelligen sein wird.
Variante D hätte Platz für 8 Kessel, da wird's aber schon ziemlich eng und die Redundanz (Mittellängsschott oder je 4 Kessel bzw. beide Turbinen in einem Raum) ist eher überschaubar.

Gruß
David

Thoddy · 05 April 2025, 19:27:26

Bei den Hipperdaten ist darauf hinzuweisen, das hier die Wassertiefe mitzuberücksichtigen ist.

delcyros · 06 April 2025, 12:10:52

Hi David & Torsten,

Zitat2.) Meines Wissens nach waren erst die Fregatten der Köln-Klasse (F120) 25 Jahre nach unserem Projektszeitraum in der Lage verschiedene Systeme (hier: Diesel und Gas) auf eine Welle wirken zu lassen, ohne anhalten, umkuppeln, usw. zu müssen - da gibt's hier im FMA bestimmt Kollegen, die darüber ausführlich berichten können

Für CODAG ist das richtig. Andererseits konnten unterschiedliche Systeme bereits früher auf eine Welle geschaltet werden (im ersten Weltkrieg: Diesel-elektrisch). Probleme sind hier weniger die Getriebe als die Kupplungen, welche die Diesel mit ihren höheren Eigenschwingungen und Resonanzen moderieren mussten. Klauenkupplungen konnten das nicht und haben kein Schlupf.
Bei Wikipedia steht leider immer noch, dass CODAD (Common Diesel and Diesel) erst 1974 mit der MK-140 Klasse eingeführt wurde, obwohl die Panzerschiffe diese Funktion (= dass mehrere Dieselmotoren auf eine Welle geschaltet werden konnten) bereits voll besaßen (d.h. ohne herunterfahren der Welle).
Es waren die hydraulischen Kupplungen der Panzerschiffe, die erstmals diese Funktion gestatteten. Da sie nicht mechanisch arbeiteten, und zudem die Eigenfrequenzen wirksam dämpfen haben wir hier einen technologisch relevanten Vorteil, den es auszunutzen gilt. Nachteilig sind die geringeren Wirkungsgrade der hydraulischen Untersetzungen (92-94% im Optimum fallend bei größeren Schlupf, etwa beim Anfahren des Motors statt 98% für mechanische Rädergetriebe über dne gesamten Bereich) und das höhere Gewicht der Vulkankupplungen.

ZitatAber: NG war ja quasi ein "Ersatzbau" für ein Panzerschiff, um die Werft auszulasten (sieht man sehr gut an der sehr kurzen Bauzeit) und man hat dabei kurzerhand eine Leipzig-Kopie in Auftrag gegeben, weil gerade nichts "Besseres" zur Verfügung stand.
Kann mir also gut vorstellen, dass bei einem längeren Planungszeitraum eine HDHD-Anlage verbaut worden wäre, sofern für die La-Mont- und Benson-Kessel genügend Erfahrungen (Landanlagen, Frachter Uckermark, ....) vorgelegen hätten.

Auch da bin ich voll bei dir. Bitte versteh mich nicht falsch, ND-Anlagen halte ich im Zeitraum für technisch sinnvoller, schon allein weil die Umdrehungszahl der Hauptturbinen niedriger ist, aber ich befürchte, dass man sich von Amts wegen eher der in Aussicht gestellten höheren Wirtschaftlichkeit der HDHD-Anlagen hingegeben hätte. Ich will das auch nicht bewerten, aber es scheint mir in diesem Kontext ein sinnvolles Gedankenexperiment zu sein, um eine Mischanlage einmal mit ND und einmal mit HDHD gegenüberzustellen. Vielleicht lassen sich so auch Erkenntnisse zu den historischen Entscheidungsprozessen gewinnen.

ZitatDarf ich Dich frecherweise bitten das für die HP-Daten übernehmen - siehe Anhang [Werte bei 75% Zuladung, leider aber ohne Tiefgangsangaben]. Du hast da offensichtlich ein schönes Programm dafür

Siehe Anhang (wenn ich die Daten für Hipper richtig gelesen habe). Einmal die Daten der HIPPER Erprobungen gegenüber GRAF SPEE's Rumpfmodellversuchen, einmal gegen GRAF SPEE's aktuelle Erprobungsergebnisse. ZU den Bedingungen der HIPPER-Erprobungen (Wassertiefe, Meterologie und Verdrängung) liegen mir leider keine Angaben vor.
Die Kurven haben einen sehr ähnlichen Verlauf (parallel im Log-Graphen), HIPPER's Rumpf erforderte allerdings erheblich mehr Leistung für dieselbe Geschwindigkeit >14 Kt. Bei Geschwindigkeiten unter 14 Kt waren die Unterschiede dagegen trotz der (vermutlich) größeren Verdrängung der HIPPER minimal.
SCHEER und GRAF SPEE sind auch ähnlicher miteinander als gegen DEUTSCHLAND. Vielleicht mache ich dazu noch eine Auswertung in deinem sehr schönen Thread über die Rumpfformen. Der RUMPF der DEUTSCHLAND war sehr günstig in Geschwindigkeiten von 18 sm und weniger, sowie über 26 sm, aber dazwischen war die größere SCHEER und bei 22-25 sm sogar die noch größere GRAF SPEE schneller und effizienter.
Die Unterschiede könnten auch hier relevant sein! Der Geschwindigkeitsbereich zwischen 21 und 25 sm läge im Teillastbereich (Diesel plus wenig Dampf), wirklich gefordert beim Spagat ist aber eine hohe Rumpfeffizienz bei Geschwindigkeiten in Marschfahrt (15-20 sm) und möglichst auch in der Höchstfahrt (27-30sm). Das ist nicht ganz unähnlich der Charakteristik der DEUTSCHLAND.