Maschinenanlage Bismarck Klasse

[Sven L.]

Hallo Thoddy,

Speisewasser per Anzapfung in der Turbine ist das wirtschaftlichste Mittel. Mir steht hierzu das "HAndbuch für Schiffsingenieure und Seemaschinisten" von E. Ludwig/K. Illies (1958) zur Verfügung. Hierzu die Seiten 81 bis 101.
Bei Schiffen können 1 bis 5 Anzapfungen in möglichst gleichmäßigen Abständen vorgenommen werden. Dieser Anzapfdampf wird jeweils Vorwärmern zugeführt. Der erste Vorwärmer ist ein Mischvorwärmer und alle weiteren werden als HD-Vorwärmer bezeichnet.
Der Abdampf, der in dem Dokument genannt wird, ist der Abdampf der Turbo-Generatoren und der anderen Hilfsmaschinen. Das heißt, dass die entsprechenden Maschinen auf Auspuff arbeiten, was nicht sehr wirtschaftlich ist, weil das ausnutzbare Wärmegefälle entsprechend gering ist und somit der Dampfbedarf höher ausfällt.
Bei Interesse kann ich dir die Seiten gerne kopieren und per Mail zukommen lassen.
Um eine solche Anlage zu verdeutlichen, stelle ich eine kleine Exceldatei mit einer Anlage mit zwei Anzapfungen in die Anlage. Dazu eine Grafik die sich auf die möglichen Anzapfpunkte bezieht. Als letztes ein PDF, leider noch nicht fertig, aber der Anfang erklärt den Vorgang recht gut.

[Sven L.]

Wenn man sich die Zeichnung zu deinem Dokument ansieht, erkennt man, dass dem Vorwärmer die Hilfsabdampfleitung mit 8 atü zugeführt wird. Wenn man in etwa leicht links der Mitte guckt, sieht man, dass die Hilfszudampfleitung mit eben dieser Hilfsabdampfleitung 8 atü verbunden wird. Das Symbol ist für mich entweder ein Dampfstrahler oder ein Drosselventil.
Hier ist der Haken - mit Frischdampf einen Vorwärmer zu betreiben ist nicht sonderlich wirtschaftlich. Der hierfür aufgewendete Dampf hat keinerlei Arbeit verrichtet. 

[Thoddy]

Wie ich oben gesagt habe es wird der abdampf der Haupturbinen speziell der Niederdruckstufe verwendet.

[Sven L.]

Hallo Thoddy,

es wird laut dem Textteil über der Zeichnung des Kesselraums nicht der Abdampf der Hauptturbinen verwendet, sondern die Abdämpfe der Haupt- und Marschspeisepumpenblöcke und der Kesselgebläse! Dies sind die blauen Linien, ausgezogen und gestrichelt im Kesselraum. Wenn nur dieser Abdampf verwendet wird, ist eine Vorwärmung des Speisewassers nur bis auf ca. 100 Grad möglich. Ebenn halt die Temperatur von 1 bar Druck. Um jetzt die Temperatur auf die im Text genannten 160 Grad zu bringen, muss Frischdampf zugeführt werden, wie dies auf der Zeichnung auch eingezeichnet ist. Links vom Kessel die rote Linie mit Pfeil nach unten. Hier zweigt nach links und unten ein kleines Stück ab.
Der Abdampf der Hauptturbinen wird insofern verwendet, dass dieser nach dem Verlassen der Niederdruckturbine in den Kondensator strömt hier wieder verflüssigt wird und je nach erzeugtem Vakuum mit ca. 30-35 Grad Celsius dem Speisewasserkreislauf zugeführt wird.
Wennn jetzt angenommenerweise die Haupt- und Marschspeisepumpenblöcke und die Kesselgebläse elektrisch betrieben werden, entfällt diese Form der Speisewasservorwärmung. Deshalb der Vorschlag echte Anzapfungen bei der Turbine vorzunehmen. Zum Beispiel jeweils am Ende der HD und der MD-Stufen. Es besteht auch die Möglichkeit, je nach Stufung, an beliebiger Stelle einer HD- bzw. MD-Stufe Anzapfungen vorzunehmen. Der im Kondensator niedergeschlagene (Rest-)Abdampf wird mittels Kondensatpumpe in einen Mischvorwärme gepumpt. Der Anzapfdampf der am Ende der MD-Stufe entnommenwurde wird ebenfalls hierhin geführt. Der Anzapfdampf der der HD-Stufe am Ende entnommen wird, erwärmt erst mittels eines HD-Vorwärmers das vom Mischvorwärmer durch den HD-Vormwärmer mittels Speisewasserpumpe gepumpte Speisewasser und wird dann ebenfalls in den Mischvorwärmer geführt. Der Kreislauf ist geschlossen.
Ich füge dem hier eine etwas vereinfachte und übersichtlichere Skizze bei sowie eine andere Excel-Datei wo eine Turbine berechnet werden kann. Angezeigt werden die Ergebnisse ohne Anzapfung, mit einer Anzapfung und mit zwei Anzapfungen, wie eben beschrieben. Alle Pumpen sind elektrisch betrieben.

[Thoddy]

Hab Dank.

[Herr Nilsson]

Die Verbindung zwischen Hilfszudampf- und Hilfsabdampfleitung (8 atü) konnte mit einem Ventil abgesperrt werden.
Im Normalbetrieb lag die Speisewassereintrittstemperatur bei 100°C. Bei einer Heizdampftemperatur von 200-250°C konnten 100t/h Speisewasser auf 160°C Austrittstemperatur ohne weiteren Frischdampf erhitzt werden. Lediglich bei kühleren Eintrittstemperaturen oder bei höherem Speisewasserbedarf zum Ausgleich von Spitzen wurde Frischdampf aus der Hilfszudampfleitung benötigt.

[Thoddy]

Skizzenbuch Maschine Schlachtschiff Bismarck

https://www.deutsche-digitale-bibliothek.de/searchresults?query=Skizzenbuch%2Bschlachtschiff&isThumbnailFiltered=true&viewType=list


Bauvorschriften Maschine Sclacgtscff F und G
https://www.deutsche-digitale-bibliothek.de/item/NV6ALYG2RT3GWCA7DDTCGTKO7KFZT5ZH

Enthält die Zeichnung oben

[Sven L.]

Besten Dank für die Links. Sehr Hilfreich und Informativ.   

[Thoddy]

Mark, hast du Geschwindigkeiten für Bismarck für
Wellenumdrehungen
n=235;253
Sowie die Umdrehungsgeschwindigkeiten für die Meilenfahrten 30,1 und 30,6 sm/h....Dampfverbräuche wären auch ganz toll    und die dokumentenkennung.

[Herr Nilsson]

Hallo Thorsten,

die gewünschten Geschwindigkeiten bezogen auf UPM kann ich nur aus der Zeichnung "Schlachtschiff "Tirpitz" Ergebnisse der Meilen- u. Brennstoffmeßfahrten" aus dem Nachlass von Gerhard Rütz (er war meines Wissens LI im EKK) ablesen. Dort sind auch die Kurven "Ergebnisse Schlachtschiff "Bismarck" zum Vergleich" eingetragen.

n=235 ~27,25kn
n=253 ~28,7kn
n=271,13 30,12kn
n=286 30,6kn

Dazu noch einige Bemerkungen. Die Umdrehungen sind gemittelt. Die mittlere Schraube hat bei vergleichbaren Leistungen zu den Außenwellen immer weniger Umdrehungen gemacht.
Die 30,6kn halte ich für BS für nur schwer erreichbar. BS ist was den Treibstoffverbrauch angeht bis 147500 WPS immer!! günstiger als TP. Danach verbraucht sie aber umso mehr. D.h. sie würde für 30,6 kn bereits mehr verbrauchen als Tirpitz mit 30,8kn.
Rütz schreibt in seinem Nachlass, dass "die Maschinen bis zu etwa 155 000 WPS hergaben". Bis dahin hat er auch die Kurven eingezeichnet. 155000 WPS entsprechen ungefähr 30,4 kn. Wirklich gesichert sind aber nur die 30,12kn.   

[Thoddy]

Danke
Schwierig erreichbar wegen des maximalen Drehmoments?
Da scheinbar auf der Dampf(mengen)seite noch einiges an Raum nach oben frei zu sein scheint

[Leopard2A6EX]

Ich grätsche mal kurz rein (sorry): Stichwort Drehmoment - was entwickelt so eine Turbine eigentlich für Werte? Gibt es dazu Daten?

Die höchsten Werte die ich kenne, sind bei einem Liebherr Raupenkran 700.000 Nm pro Laufwerk (hydraulisch) - große Schiffsdiesel heutzutage 1.000.000+ wenn recht erinnert.

[Herr Nilsson]

Danke
Schwierig erreichbar wegen des maximalen Drehmoments?
Da scheinbar auf der Dampf(mengen)seite noch einiges an Raum nach oben frei zu sein scheint

Ne, wegen nichtlinear ansteigendem Verbrauch.   
Auf der Dampfmengenseite sind bei den 30,12 kn 154/150/150 t/h nach Dampfmengenanzeiger verbraucht worden. Das wurde nochmal nachgerechnet und tatsächlich waren es dann 165,69/151,13/163,39 t/h.

[Thoddy]

Zufällig ist mir die Anweisung zur Reichweitenberechnung über den Weg gelaufen
hieraus ergibt sich eine rechnerische Reichweitenverringerung um etwa 10% gegenüber Standard Marineheizöl.
Sie dürfen diesen Dateianhang nicht ansehen.
Sie dürfen diesen Dateianhang nicht ansehen. 

[Thoddy]

Folgend die Antriebsleistungen Treibstoffmehrverbauch Bismarck für Ein bis Dreiwellenfahrten
Begriff Treibstoffmehrverbrauch um die Geschwindigkeit um 1 kn zu erhöhen ist ein zusätzlicher Treibstoffverbauch von x notwendig (Daten aus den Fahrtabellen)

Sie dürfen diesen Dateianhang nicht ansehen.
Was man sofort sieht die Dreiwellenfahrt benötigt weniger Leistung als Ein- bzw Zweiwellenfahrt.
Der Treibstoffverbrauchszuwachs bei Einwellenfahrt ist bei jeder Geschwindigkeit(wo Datenvorliegen) ungünstiger als bei Zwei oder Dreiwellenfahrt. Die ist wahrscheinlich im "Mitschleppeffekt" der anderen Wellen begründet.
 
Die Dreiwellenfahrt verzeichnet jedoch bis 13kn Geschwindigkeit einen höheren Treibstofmehrverbrauch pro Knoten zusätzlicher Geschwindigkeit gegenüber Zweiwellfahrt. Ursache hierfür wahrscheinlich die vergleichsweise niedrigen Umlaufgeschwindigkeit der Fahrturbinenanlagen und daß drei Turbinenanlagen in Betrieb sind.