Kleinere Diesel Bismarck

[StanS]

Hallo!

Ich möchte ein Thema zu einem Schiff zur Diskussion stellen, das hinsichtlich Verdrängung und Abmessungen zwischen den historischen Klassen Scharnhorst und Bismarck liegt, dabei aber über einen Dieselantrieb sowie die Feuerkraft und den Panzerschutz der Bismarck verfügt. Ich denke, dass dies durch konstruktive Optimierungen hätte erreicht werden können:

1) Austausch der horizontalen Gleitkeilverschlüsse der Geschütze gegen Geschütze mit Welin-Schraubenverschlüssen. Dies sollte zu wesentlich kleineren und einfacheren Geschütztürmen führen. Die Türme der Bismarck wogen 1.063 Tonnen und hatten einen Barbettendurchmesser von 10 Metern. Die Geschütze wogen jeweils 111 Tonnen. Die Türme der Hood wogen 894 Tonnen. Die Barbetten hatten einen Durchmesser von 9,3 Metern. Die Geschütze wogen jeweils 101,6 Tonnen. Die Stirnpanzerung betrug 373 mm gegenüber 320 mm, was ebenfalls ein Vorteil ist. Daher würde ich annehmen, dass ein deutscher Geschützturm nach dem Vorbild der Hood aufgrund der schwereren Geschütze etwa 930 Tonnen wiegen könnte.

Dies würde eine Einsparung von rund 532 Tonnen ergeben.

2) Die Barbetten der Hauptgeschütze der Bismarck wogen insgesamt 2.285 Tonnen. Eine Verringerung ihres Durchmessers auf 9,3 Meter würde etwa 160 Tonnen einsparen.

3) Der Verzicht auf Messingkartuschen für die Treibladungen würde weitere 60 Tonnen einsparen.

4) Die 15-cm-Geschütztürme der Mittelartillerie wogen insgesamt 684 Tonnen, die 10,5-cm-Flak 222,4 Tonnen. Wenn man alle diese Waffen durch 20 Geschütze des Kalibers 12,7 cm/L45 in zehn Zwillingslafetten mit einem geschätzten Gewicht von jeweils 43 Tonnen (Panzerung von 20–40 mm) ersetzen würde, ergäbe sich eine Einsparung von 476 Tonnen.

Gesamte Gewichtseinsparung aus den Punkten 1) bis 4): 1.228,4 Tonnen.

Eine Verringerung des Ausrüstungsgewichts führt zu weiteren Einsparungen, da die Verdrängung geringer wird, weniger Maschinenleistung benötigt wird, weniger Brennstoff erforderlich ist usw. Dies wird durch die Normand-Zahl beschrieben, die bei Schlachtschiffen üblicherweise zwischen 2 und 3 liegt.

Eine Normand-Zahl von 2,5 ergibt eine gesamte Gewichtseinsparung von 3.071 Tonnen. Der größte Teil davon würde auf die Konstruktionsverdrängung entfallen, da die meisten Einsparungen auf konstruktive Änderungen zurückzuführen sind (möglicherweise 300–400 Tonnen weniger Brennstoff).

Nun zum Dieselantrieb: 16 MAN M12Z 42/58 sollten jeweils etwa 9.480 PS leisten und nach den Getriebeverlusten insgesamt 144.000 WPS liefern. Die Maschinenanlage der Admiral Graf Spee hatte ein Gewichts-Leistungs-Verhältnis von 30,2 kg/PS. Damit ergibt sich für die Maschinenanlage ein Gewicht von 4.581 Tonnen. Die Maschinenanlage der Bismarck wog 2.800 Tonnen. Ich würde ihr weitere 187,5 Tonnen Kesselspeisewasser zurechnen, das beim Dieselantrieb nicht benötigt wird. Somit wäre das Schiff 1.592,5 Tonnen schwerer.

Die Bismarck konnte 8.294 Tonnen Brennstoff mitführen und hatte eine Verdrängung von 51.760 Tonnen bei voller Zuladung. Ich würde den Brennstoffvorrat um 2.000 Tonnen reduzieren, um dem höheren Gewicht der Dieselmaschinen Rechnung zu tragen.

Damit wäre die Diesel-Bismarck bei voller Zuladung 3.478 Tonnen leichter und hätte eine Verdrängung von 48.282 Tonnen. Das wäre ein um etwa 6,7% kleineres Schiff.

Ich würde annehmen, dass die 144.000 WPS ausreichen, um eine Geschwindigkeit von 30 Knoten zu erreichen. Die Reichweite ist etwas schwieriger abzuschätzen, sollte aber ebenfalls größer sein.

Der Panzerschutz und die Kampfkraft sollten ungefähr denen der historischen Bismarck entsprechen.

Ich hoffe, dass die Experten hier genauere Berechnungen anstellen und den Entwurf bestätigen oder widerlegen können.

Bitte entschuldigt die vielleicht etwas ungewöhnliche Formulierung, ich benutze einen Online-Übersetzer.

[Herr Nilsson]

zu 1)
Der Einfluss des Verschlusstyps auf die Größe eines Geschützturms wird meiner Meinung nach gerne überbewertet. Entscheidend sind Rohrlänge, Rücklauf, Rohrabstand und Erhöhung. Das deutsche 38-cm-Geschütz ist mit rund 19,6 m Gesamtlänge etwa 3,1 m länger als das britische 15-Zoll-Geschütz der Hood (16,5 m). Das längere Rohr ist stärker vorderlastig. Der schwere Keilverschluss gleicht das aus und erlaubt eine weiter hinten liegende Zapfenlage, sodass das Bodenstück bei Erhöhung weniger tief in den Turm schwenkt. Ein Welin-Schraubenverschluss könnte das Rohr um bis zu 0,7 m verkürzen. Der Keilverschluss reicht ohne Anbauteile 1.228 mm von der Dichtfläche bis zum Rohrende, der britische Verschlussbereich 518 mm. Ob darin bereits alle nach hinten überstehenden Anbauteile wie der Verschlussträger enthalten sind, ist allerdings unklar. Womöglich bleibt von den 0,7 m weniger übrig. Im Turm schrumpft der Gewinn zusätzlich. Der ausschwenkende Verschlussblock braucht selbst Raum hinter dem Bodenstück, während der Keil nur seitlich gleitet. Zudem entfiele der Ausgleich der Vorderlast, sodass die Schildzapfen nach vorn rücken müssten. Wesentlich kleiner würde der Turm erst mit einem kürzeren Rohr, auf Kosten der hohen Mündungsgeschwindigkeit und flachen Flugbahn der SK C/34.

[StanS]

zu 1)
Der Einfluss des Verschlusstyps auf die Größe eines Geschützturms wird meiner Meinung nach gerne überbewertet. Entscheidend sind Rohrlänge, Rücklauf, Rohrabstand und Erhöhung. Das deutsche 38-cm-Geschütz ist mit rund 19,6 m Gesamtlänge etwa 3,1 m länger als das britische 15-Zoll-Geschütz der Hood (16,5 m). Das längere Rohr ist stärker vorderlastig. Der schwere Keilverschluss gleicht das aus und erlaubt eine weiter hinten liegende Zapfenlage, sodass das Bodenstück bei Erhöhung weniger tief in den Turm schwenkt. Ein Welin-Schraubenverschluss könnte das Rohr um bis zu 0,7 m verkürzen. Der Keilverschluss reicht ohne Anbauteile 1.228 mm von der Dichtfläche bis zum Rohrende, der britische Verschlussbereich 518 mm. Ob darin bereits alle nach hinten überstehenden Anbauteile wie der Verschlussträger enthalten sind, ist allerdings unklar. Womöglich bleibt von den 0,7 m weniger übrig. Im Turm schrumpft der Gewinn zusätzlich. Der ausschwenkende Verschlussblock braucht selbst Raum hinter dem Bodenstück, während der Keil nur seitlich gleitet. Zudem entfiele der Ausgleich der Vorderlast, sodass die Schildzapfen nach vorn rücken müssten. Wesentlich kleiner würde der Turm erst mit einem kürzeren Rohr, auf Kosten der hohen Mündungsgeschwindigkeit und flachen Flugbahn der SK C/34.

Ich bin kein Experte für Geschütze. Ich denke, dass ein Großteil der zusätzlichen Größe und des höheren Gewichts der Geschütztürme auf die Notwendigkeit zurückzuführen war, die Treibladungen aufgrund der Messingkartuschen horizontal neben den Geschützen hochzuziehen. Ich glaube, dass bei der Hood die Treibladungen, da sie in Seidensäcken untergebracht waren, vertikal hinter dem Geschütz hochgezogen wurden. Der Größenunterschied ist auf diesem Bild zu sehen:

https://www.reddit.com/r/WarshipPorn/comments/p8yolt/hood_bismark_and_yamato_turrets_compared_which_do/

Wenn ich mir das Bild ansehe, denke ich, dass der Teil des Geschützes, der sich innerhalb des Turms befindet, bei beiden Schiffen ungefähr gleich groß ist.

[Sven L.]

Hallo StanS,

Hier für unkundige eine Erklärung zur Normand-Zahl:

Die Normand-Zahl (im englischen Sprachraum meist als Normand's number oder Normand's coefficient bezeichnet) geht auf den bedeutenden französischen Schiffbauingenieur und Konstrukteur Jacques-Augustin Normand (1839–1906) zurück. Sie bezeichnet ein mathematisches Näherungsverfahren aus der klassischen Schiffsberechnung, das im späten 19. und frühen 20. Jahrhundert angewendet wurde

Diese Form der Vorabberechnung war den Konstrukteuren sicherlich bekannt, dennoch werden mit allergrößte Wahrscheinlichkeit die von mir in einem Thread zitierten Berechnungsverfahren angewendet worden sein. Angefangen bei der Kaiserlichen Marine, über die Reichsmarine, hin zur Kriegsmarine. Lies dich da mal durch. Ich habe aus W. Hadeler's Buch "Kriegsschiffbau" Band 1 einige Kapitel zitiert.
Ich hatte mal einen Entwurf einer Bismarck gemacht unter Bedingung, dass die zulässigen 35.000 ts Standardverdrängung nicht überschritten werden. Ob ich den Entwurf hier im Forum auch eingestellt habe entzieht sich meiner Kenntnis. Falls sich nichts finden lässt, kannst mir gerne eine PN schicken.
Ohne eine Verringerung der Abmessungen, wirst du nicht viel werden. Du darfst nicht vergessen, bei gleichen Abmessungen und geringerer Verdrängung wird sich der Tiefgang verringern und somit der Gürtelpanzer weniger Höhe unterhalb der KWL haben, was ein unterschiessen erleichtert.

[StanS]

Hallo Herr Sven.L!

Ich habe das Thema gefunden, in dem Sie erklären, wie man einen Entwurf berechnet. Ich lese es gerade und versuche, es zu verstehen. Das könnte etwas Zeit in Anspruch nehmen.

In der Zwischenzeit: Ja, ich beabsichtige, dieses Schiff kleiner als die historische Bismarck zu gestalten. Da die Verdrängung bei voller Beladung etwa 6,7 % geringer ist, sollten die Abmessungen des Schiffs bei einer proportionalen Verkleinerung um 2,3 % kleiner sein. Bismarck: Verdrängung bei voller Beladung: 51.700 Tonnen Wasserlinienlänge: 241,55 m Breite: 36 m Tiefgang bei voller Beladung: 10,2 m Bismarck Lite: Verdrängung bei voller Beladung: 48.200 Tonnen Wasserlinienlänge: 236 m Breite: 35,17 m Tiefgang bei voller Beladung: 9,97 m

Ich denke, die größte Herausforderung wird darin bestehen, die Zitadelle um 5 Meter zu verkürzen. Ich denke, dass sich dies durch die Anordnung der Maschinen erreichen ließe. Der Maschinenraum der Admiral Graf Spee war etwa 61,5 Meter lang, verglichen mit 67 Metern bei der Bismarck. Die M12-Dieselmotoren waren etwa 2,1 Meter länger als die M9-Motoren, könnten aber in den Maschinenraum der Admiral Graf Spee eingebaut werden, wenn die kompakteren Getriebe nach Art der Deutschland verwendet und die Munitionsvorräte der Mittelartillerie etwas reduziert würden. Die Breite sollte ausreichen, um die Hilfsmaschinen seitlich unterzubringen.

Sie dürfen diesen Dateianhang nicht ansehen.

Es gibt noch eine weitere Frage, die ich im ursprünglichen Beitrag vergessen habe. Die Dieselmaschinenanlage ist 1.592,5 Tonnen schwerer. Auf der Kbismarck-Website wird ein Stabilitätstest erwähnt, bei dem etwa 1.674,3 Tonnen Ballastwasser verwendet wurden. Vielleicht macht die schwerere Dieselanlage einige hundert Tonnen davon überflüssig, sodass dieses Gewicht für andere Dinge genutzt werden könnte.

[Sven L.]

Das Ballastwasser bei dem Stabilitätstest diente in erster Linie dazu einen bestimmten Tiefgang zu erreichen, weil mit Sicherheit nicht die gesamte Ausrüstung an Bord war. Es könnte auch für die Kränkungsversuche gedient haben.

Du solltest die Munitionsdotierung nicht nach unten Schrauben wollen. Gerade im Hinblick auf die Verwendung deiner Diesel-Bismarck in der Atlantikkriegsführung, ist mehr immer besser!

[Smutje Peter]

Hallo StanS

Da die Motorensätze um mehr als 30% stärker sind als bei Admiral Graf Spee, wirst Du die Getriebe eher größer dimensionieren müssen, anstatt sie zu verkleinern.

[StanS]

Hallo Herr Smutje Peter!

Ich glaube, ich habe meine Idee nicht deutlich genug gemacht. Ich nehme die Gesamtlänge der Maschinenanlage der Admiral Graf Spee von 61,5 Metern und versuche, darin etwas Platz einzusparen. Wenn wir jedoch genau hinsehen, können wir sehen, dass das Getriebe in drei Abschnitte unterteilt war, wie in der Abbildung unten dargestellt, und alle drei zusammen etwa 12 Meter einnehmen.

Sie dürfen diesen Dateianhang nicht ansehen.

Bei der Deutschland sieht das Getriebe ganz anders aus – wie eine kompakte ,,Kiste", etwa 8 Meter lang.

Sie dürfen diesen Dateianhang nicht ansehen.

Es ist hier zu sehen: Es gab auch spätere Pläne, die Deutschland mit V-Motoren auszurüsten, die 67.000 PS entwickelten. Das Getriebe sieht trotz der größeren Leistung nicht viel größer aus als das der Deutschland.

Sie dürfen diesen Dateianhang nicht ansehen.

Wenn wir das 8 Meter lange Deutschland-Getriebe anstelle des 12 Meter langen der Admiral Graf Spee verwenden, gewinnen wir 4 Meter Länge. Das sollte fast ausreichen für die M12-Dieselmotoren, die 2,1 Meter länger waren. In gewisser Weise versuche ich, das Beste der Maschinenanlage der Admiral Graf Spee und der Deutschland zu kombinieren, damit die M12-Dieselmotoren mit minimaler oder ganz ohne Verlängerung hineinpassen.

[Sven L.]

Hallo StanS,

mach bitte keine Milmädchenrechnung auf. Die Maschinenräume der drei Panzerschiffe waren alle gleich lang, auch wenn das Getriebe der Deutschland anders designed war.

Im übrigen solltest du berücksichtigen, dass die Motoren pro Zylinder, den du mehr hast, um 70 cm länger werden. Macht pro Motor also 2,1 m. Quelle: vermaßte Zeichnungen der Dieselmotoren aus dem Motorkreuzer 1938-Projekt.

[StanS]

Hallo!

Ich möchte folgenden Maschinenplan vorschlagen:

Sie dürfen diesen Dateianhang nicht ansehen.

Die elektrischen Generatoren haben eine Leistung von 250 kW und stammen von der Deutschland. In einigen Abschnitten befinden sie sich oberhalb der Wellentunnel.

Das Getriebe ist in etwa so groß wie das für den Umbau der Deutschland-Klasse vorgeschlagene Getriebe mit 9.100/10400 PS pro Motor.

Sie dürfen diesen Dateianhang nicht ansehen.

Neben den Getrieben ist etwas Platz für Munition vorhanden. Außerdem sollte die Gesamthöhe etwa 6,25 Meter statt 8,6 Meter betragen, sodass darüber viel Platz zur Verfügung stehen wird.

Die Gesamtlänge beträgt 61,4 Meter gegenüber etwa 66,7 Metern bei der Bismarck. Die Breite beträgt 23,65 Meter gegenüber 24,75 Metern.

Der Hilfskesselraum sowie die Elektroräume 1 und 2 im vorderen Bereich bleiben unverändert; sie sind im Schema nicht dargestellt.

[Smutje Peter]

Hallo StanS

Die Mittellängsschotts sehe ich, im Fall eines Torpedotreffers, als Problem für die Stabilität des Schiffes, . Das würde zu starker Schlagseite führen und bei einem weiteren Treffer auf der gleichen Seite besteht die Gefahr des Kenterns.

[Sven L.]

Hallo StanS,

Deine vorderen Getriebe sind asymmetrisch. 

Dazu kommt noch das du wohl deine Hilfsmotoren für Spülluft etc. Zwischen die Hauptmotoren setzt. Unmöglich!

[StanS]

Hallo!

Ich habe einige Anpassungen vorgenommen. Jetzt befindet sich kein Motor mehr oberhalb einer Welle.

Die Hilfsmaschinen befinden sich nicht zwischen den Hauptmotoren, sondern dort sind die Dieselgeneratoren angeordnet. Diese sind recht klein.

Die Getriebe sind fast 7 Meter breit, und zwischen ihnen ist viel Platz, da die Hauptmotoren 1,5 Meter breit sind.

Ich habe die Getriebe, die für die verbesserte Deutschland vorgeschlagen wurden, eher als Beispiel für die Größe verwendet, anstatt zu versuchen, sie exakt in den Plan einzupassen.

Ich denke, dass man ein Getriebe so konstruieren kann, dass die Welle seitlich leicht versetzt austritt.

Sie dürfen diesen Dateianhang nicht ansehen.

Hier ist eine weitere Version mit einer etwas anderen Unterteilung

Sie dürfen diesen Dateianhang nicht ansehen.

[Sven L.]

Moin StanS,

du kannst keine Spülluftmotoren zwischen die Hauptmotoren setzen, weil sonst das Hauptrad des Getriebes einen wahnsinnig großen Durchmesser annehmen würde. Vom daraus resultierenden enormen Mehrgewicht wollen wir lieber nicht reden. 

[StanS]

Hallo!

Bitte entschuldigt meine mangelnden technischen Kenntnisse. 

Hier ist der nächste Versuch.   

Sie dürfen diesen Dateianhang nicht ansehen.

Auf dieser Ebene ist kein Platz für Munition vorhanden. Wenn man jedoch die geringere Höhe berücksichtigt, sollte es ein darüberliegendes Deck geben, auf dem sich Platz dafür finden ließe.

Außerdem gibt es jetzt vier Dieselgeneratoren. Dabei handelt es sich um größere Motoren mit 8 Zylindern (gegenüber 6 Zylindern bei der Bismarck), die jeweils etwa 665 kW liefern sollten. Die Gesamtleistung wird etwas geringer sein als bei der Bismarck, sollte mit 6.570 kW aber immer noch beachtlich sein (gegenüber 7.910 kW bei der Bismarck).

Möglicherweise könnten auf dem darüberliegenden Deck noch einige kleinere Generatoren hinzugefügt werden.