Maschinenanlage Bismarck Klasse

[Thoddy]

Steht bereits in Post 24 bis auf Anzahl Kessel. Das sollte jedoch Allgemeingut sein.

[Sven L.]

Die Dampfleistung eines Marine Wagner Kesselanlage beträgt 50t/h
macht bei 12 Kessel 600t/h

Gruß Bernd

Hallo Bernd,

dieser Thread behandelt hauptsächlich die Maschinenanlage der Bismarck, insofern ist deine Aussage richtig. Leser dieses Threads die nicht so versiert mit der Dampftechnik sind könnten annehmen das es sich um einen Standard handelt. Das wäre fatal, weil falsch.

[Hexe]

Die Dampfleistung eines Marine Wagner Kesselanlage beträgt 50t/h
macht bei 12 Kessel 600t/h

Diese Aussage stammt aus dem Prüfungsbuch für die Marine Wagner Kessel
des Schlachtschiffes Bismarck

Gruß Bernd

[Sven L.]

Das mag ja richtig sein und wurde von mir auch nicht bezweifelt. Nur die Lesart ohne wissen woher es stammt kann Unkundige dazu verführen anzunehmen, dass es für Wagner-Kessel im Allgemeinen zutrifft. Und DAS ist falsch. 

[Thoddy]

unabhängig von technischen Einzelheiten die das Bild vielleicht ändern mögen
hier mal eine Laienrechnung

gemäß Fahrtabellen Schlachschiff Bismarck benötigt das Schiff bei ca 13 knoten Geschwindigkeit
ca 12830 kg Heizöl pro Stunde. Tirpitz liegt etwas günstiger

Diese Geschwindigkeit erfordert etwa 122 Schraubenumdrehungen pro Minute bei etwa 4660 WPS pro Turbine. Ausweislich Maschinenkunde Schlachtschiff Tirpitz benötigen die Turbinen hierbei  30 t Dampf pro Stunde.

lege ich die Dampfproduktion der Kessel bei Maximalleistung zugrunde (50 t Dampf mit 3950 kg Treibstoff) benötigt man ca 79 kg Heizöl pro Tonne Dampf.

Somit könnte man könnte man rechnerisch mit 12830 kg Treibstoff ca 160 Tonnen Dampf produzieren.

Und davon werden nur 30 t für den eigentlichen Hauptprozess benötigt.
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zum Vergleich um eine etwas höherer Geschwindigkeit von 15 kn  Geschwindigkeit zu erreichen benötigt die Iowa Klasse nur 6972 kg Heizöl pro Stunde

Ich muss sagen ich bin schwer erschüttert.

[Sven L.]

zum Vergleich um eine etwas höherer Geschwindigkeit von 15 kn  Geschwindigkeit zu erreichen benötigt die Iowa Klasse nur 6972 kg Heizöl pro Stunde

Ich muss sagen ich bin schwer erschüttert.

Es ist aber leider nicht alles so simple wie es scheint und ohne nähere Informationen musst du nicht erschüttert sein. Wie wurden denn die Pumpen der Iowa-Klasse angetrieben? Mit Dampf oder Elektrisch? Die Formel zur Berechnung des Ölbedarfs des/der Kessel gilt nicht nur für Kriegsmarine-Schiffe, sondern ebenso für die der USN. Diese Aussage gilt auch für die Berechnung des Dampfbedarfs von Turbinen (Haupt- und Pumpenantrieb).

Ohne das Wissen wie sich der Dampfverbrauch eines Schiffes zusammensetzt, muss bekannt sein welche Verbraucher es dafür gab. Du hast es ja bereits auf den Punkt gebracht mit dem Statement:

aber um Feststellungen zu treffen wo's hapert, muß man den Gesamtprozess auseinandernehmen.

Ohne das (Fett hervorgehobene) geht es nicht. Alles andere führt zu Fehlern und/oder falschen Schlüssen.

[Thoddy]

Arbeitsdruck der Wagner Kessel 58 atm im oberen Post ergänzt

US Babcock Wilcox M Kessel
Temperatur 454°C
Arbeitsdruck 42 atm
Dampfproduktion 62 t/h
Heizölverbrauch 5578 kg/h   
Daten für Massachusetts (8 Kessel für etwa 130 000 SHP Gesamtturbinenleistung)

Iowa hat auch 8 Kessel aber Nennleistung Leistung der Dampfturbinen zusammen 212000 SHP~2150000 WPS
daher müßten die Kessel etwa doppelt so leistungsfähig sein.


Bei der Iowa Klasse wird Strom mit 8 x 1.250 kW Turbogeneratoren erzeugt, die hängen damit ebenfalls an den Kesseln bzw 2 x 250 kW Dieselgeneratoren.

hab mal rumgeschaut in der Leistungsebene 2600 kW(39 bar, 397°C) werden ca 14,7 t/h Dampf benötigt von modernen Turbinen.

mehr Daten habe ich erst mal nicht.


beim Motorenantrieb der P Klasse wird gesagt, das die Stopplast bei unter 1t Brennstoffbedarf pro Stunde für die 165000 PS Anlage liegt.

[thommy_l]

Hallo Sven,

wenn ich das richtig verstehe, bitte berichtigen

aber um Feststellungen zu treffen wo's hapert, muß man den Gesamtprozess auseinandernehmen.

Ohne das (Fett hervorgehobene) geht es nicht. Alles andere führt zu Fehlern und/oder falschen Schlüssen.

dann hätte sich IOWA mit knapp 7000kg/Std mit 15 Knoten vorwärtsbewegt aber sonst hätte nicht viel funktioniert. Kein Strom, keine Druckluft, kein Hydraulikdruck und selbst der Kapitän müsste zum waschen mit kaltem Meerwasser an Deck.

BISMARCK lief mit knapp 13000 kg/Std zwar nur 13 Knoten, war aber voll einsatzfähig, einschliesslich warmem duschen.

Grüße
Thommy

[Thoddy]

Für IOWA ist die Grundlage: die im Betrieb im 2 Weltkrieg gesammelten Daten aus WAR SERVICE FUEL CONSUMPTION OF U.S. NAVAL SURFACE VESSELS (FTP 218)

im großen und ganzen stimmen die Verbrauchswerte auch mit den First of class Standardisation Trials der New Jersey überein. Und da war definitiv kein Waffensystem am laufen. Bei Wassertemperatur 18°C mußte wohl auch nicht übermäßig geheizt werden.

die deutschen Verbrauchswerte gelten für Kriegsmarsch 3 leider kann ich nicht sagen was die feinen Unterschiede sind.

die hohe Stopplast von 10 t geht auf ca 7 to zurück im Zweiwellenbetrieb und auf weniger als 5 oder so im Einwellenbetrieb (zahlen Wieder ausm kopf).

[Sven L.]

Ohne eine exakte Auslegung der Maschinenanlage kann man nicht wirklich etwas nachrechnen. Der Rechenweg um den Dampfbedarf einer Turbine zu berechnen ist heute NICHT anders als vor 100 Jahren. Wenn in kcal/kg gerechnet wird - heute kJ/kg - lautet die einfache Formel:
     D_t = 632,3 / (h_t x η) in kg/PSh

h_t ist das Wärmegefälle des Dampfes.

Bezogen auf die USS Massachusetts kann man folgendes errechnen:
32.500 PS je Turbine, 40 ata vor der Turbine, 0,05 ata Kondensatorenddruck, 450 Grad Dampftemperatur
ergeben:

[tabular type=3]
[row][head]Formelzeichen[/head] [head]Wert[/head] [head]Einheit/Bemerkungen[/head] [/row]
[row][data]i[/data] [data]795,3[/data] [data]kcal/kg[/data] [/row]
[row][data]i₀[/data] [data]503,9[/data] [data]kcal/kg[/data] [/row]
[row][data]h_t[/data] [data]291,4[/data] [data]kcal/kg[/data] [/row]
[row][data]η_e[/data] [data]0,848[/data] [data]Wirkungsgrad Turbine[/data] [/row]
[row][data]D_e[/data] [data]2,56[/data] [data]kg/PSh[/data] [/row]
[row][data]G_st[/data] [data]83,2[/data] [data]t/h[/data] [/row]
[/tabular]

Bei den von Thoddy genannten 62 t/h je Kessel ergeben sich Gesamt 496 t/h. Die Turbinenanlage verbraucht für sich 332,8 t/h. Verbleiben für die übrigen Dampfverbraucher 163,2 t/h. Das sind 32,9% des Gesamtdampfes. Ändert sich der Wirkungsgrad der Turbine, ändert sich auch der Dampfverbrauch. Wie schon gesagt - der Rechengang ist seit Anbeginn des Turbinenbaus derselbe - heute wie gestern.
Der Wirkungsgrad der Turbinen der Turbo-Dynamos und auch der übrigen Hilfsaggregate, wird deutlich niedriger liegen.

Wie der Heizölbedarf eines Dampfkessels berechnet wird - auch hier ist der Rechengang bei Kriegsmarine und USN identisch - habe ich bereits in Post #22 dargelegt. Hier gilt, je höher der Heizwert des Öls, desto niedriger wird der Bedarf am selbigen. Obwohl nicht ganz korrekt, kann man bei halber Kesselleistung den halben Ölverbrauch ansetzen. Real wäre dieser etwas höher.
_______________________________________________________________________________________
Nachtrag:
Wie wir am Beispiel der USS Massachusetts sehen können ist die Dampfaufteilung 2/3 Antriebsturbinen + 1/3 Hilfsaggregate.
Laut Israel war dies im Fall der Graf Zeppelin dasselbe.

[Sven L.]

Iowa hat auch 8 Kessel aber Nennleistung Leistung der Dampfturbinen zusammen 212000 SHP~2150000 WPS
daher müßten die Kessel etwa doppelt so leistungsfähig sein.

Da die Wärmeübertragung im Rechengang auch gleich bleibt, kann man stark davon ausgehen, dass die Kessel der Iowa wesentlich andere Abmessungen gehabt haben.

[Sven L.]

Einen hab ich noch .... 

Ulrich H.-J. Israel schreibt bzgl. der Graf Zeppelin

Das Kesselspeisewasser wie auch das Trink- und Waschwasser wurden von drei getrennten Frischwassererzeugeranlagen hergestellt, die mit dem Abdampf der Hauptturbinen betrieben werden.

Dies halte ich für unmöglich. Wie will man ausreichend Seewasser mit ~32 Grad warmen (oder kühlen) Wasser erhitzen? Einzigen Möglichkeiten die ich sehe wären, entweder eine Anzapfung innerhalb der ND-Turbine, oder aber eine Anzapfung am Ende der MD-Turbine.

Nichts ist unmöglich - Toyota. Nun gut - auf Grund der Dokumente die Thoddy mir überlassen hat, muss ich meine Ansichten korrigieren. Gemäß den Dokumenten wurde das Speise- und Frischwasser in Abdampfverdampfern erzeugt, welche tatsächlich mit dem Abdampf der Turbinen (auch Turbo-generator-Turbinenabdampf ist möglich) betrieben wurden. Ich habe dazu auch etwas literarisches gefunden, muss dieses aber erst aufarbeiten. Auch wenn dieses aus Thermodynamischer Sicht nicht glücklich ist, ist es aber besser als Frischdampf hierfür zu verwenden. 

[Thoddy]

Soweit ich das verstehen kann wird das gesamte equipment rund um Kessel und Abtriebsturbinen von Gleichdruck dampfturbinen( Niederdruck )versorgt.

Maschinenkunde war nie meine Stärke obwohl ich mal 5 Semester im Maschinenbaustudium angefangen hatte. Und nicht zuende gebracht.

[Sven L.]

Soweit ich das verstehen kann wird das gesamte equipment rund um Kessel und Abtriebsturbinen von Gleichdruck dampfturbinen( Niederdruck )versorgt.

Maschinenkunde war nie meine Stärke obwohl ich mal 5 Semester im Maschinenbaustudium angefangen hatte. Und nicht zuende gebracht.

Gleichdruck bedeutet aber nicht unbedingt Niederdruck. Von GZ weis ich, das die Turbo-Generatoren mit demselben Dampfdruck wie die Haupt-Turbinen versorgt wurden. In deinen Dokumenten wird allerdings ein weiterer Druck von 10 ata erwähnt. Möglich anzunehmen, das hiermit die Maschinenraumhilfsaggregate gemeint sind. Ich muss mir das alles mal in Ruhe durchlesen. Ist ja genügend Stoff 

[Sven L.]

Hallo Thorsten,

bei E. Ludwig/K. Ilies in Handbuch für Schiffsingenieure und Seemaschinisten bin ich auf Seite 323 auf folgendes gestoßen:

Allgemein werden Druck und Temperatur so gewählt, daß am Ende der Expansion eine Dampffeuchtigkeit von etwa 10% erreicht wird. Amerikanische Turbinenanlagen arbeiten in der letzten Stufe bis zu einer Feuchtigkeit von etwa 13%, worauf zum Teil die oftmals sehr niedrigen Dampfverbrauchsangaben zurückzuführen sind.Es ist jedoch anzunehmen, daß diese Dampfverbrauchswerte nach längerer Betriebszeit infolge der Schaufelauswaschungen nicht mehr eingehalten werden.

Um amerikanische und deutsche Verbrauchswerte von Heizöl direkt vergleichen zu können, wären solch ausführliche Unterlagen wie jene, welche du mir zur Verfügung gestellt hast, von Nöten. Ansonsten müssen wir uns weiter im spekulativen Bereich bewegen und annehmen, dass die Werte der von dir genannten amerikanischen Schiffe nach einiger Zeit wesentlich höher gelegen haben.