Kleinere Diesel Bismarck

[Sven L.]

Oh oh,

du kannst nicht nur die Welle angewinkelt zum Getriebe austreten lassen. Du musst die ganzen Komponenten drehen.

[StanS]

Hier ist es.

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Okay, das sollte jetzt die letzte Version sein.

Ich glaube, dass ich mir in der vorherigen Version das falsche Getriebe als Vorbild genommen habe, da es auf beiden Seiten Motoren mit unterschiedlicher Leistung hat. Ich vermute, dass es dadurch größer ausgefallen wäre.

Wenn ich stattdessen das zuvor von mir gepostete Getriebe nehme, mit Motoren mit jeweils 9.100 PS auf beiden Seiten, und es geringfügig vergrößere, ergibt sich eine bessere Anordnung, da es etwas länger und weniger breit ist.

All das sollte allerdings keine allzu große Rolle spielen. Wichtig ist, dass die Maschinenanlage in einen 61,4 Meter langen Rumpf mit einer maximalen Breite von 23,65 Metern passt.

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[Sven L.]

Hallo StanS,

Du weißt, dass 4-Wellenanlagen nicht besonders gern mochten, auch wenn bei der Graf Zeppelin 4 Wellen ausgeführt wurden. Eine Dreiwellen-Anlage hat einfach einen besseren Wirkungsgrad.

[StanS]

Ich sehe keine Möglichkeit, den Entwurf auf eine Dreiwellenanlage umzustellen. Vielleicht sinkt die Geschwindigkeit dadurch um einen Knoten.

Positiv ist, dass sich die Propeller und Ruder wie bei der *Littorio* anordnen lassen, was zusätzliche Sicherheit bei einem blockierten Ruder bietet. Außerdem ermöglichen die Dieselmotoren eine sofortige Beschleunigung, sodass der Verlust eines Knotens in taktischen Situationen teilweise ausgeglichen werden könnte.

Ich denke, dass die Frage der Wirkungsgrade sehr komplex ist. Ich vermute, dass die konkrete Auslegung des jeweiligen Schiffes einen erheblichen Einfluss hatte. Vielleicht können du und die anderen Mitglieder etwas mehr Licht in dieses Thema bringen.

Die Dreiwellenanlage wird in dem unten verlinkten Artikel kritisiert, und alle anderen Marinen verwendeten vier Propellerwellen. Dafür muss es einen Grund geben.

https://www.navweaps.com/index_tech/tech-036.php

[StanS]

Hallo!

Breyer erwähnt in seinem Buch German Capital Ships of the Second World War, dass die für D und E vorgesehenen MAN-Dieselmotoren vom Typ M12Z 42/58 mit 12 Zylindern eine Leistung von 10.625 PS hatten, womit die Gesamtleistung der Anlage 85.000 PS betragen hätte.

Ich weiß nicht, wie das möglich ist. Hochgerechnet ergibt sich eine Leistung von 9.480 PS. Vielleicht wurden an den M12-Dieselmotoren noch weitere Änderungen vorgenommen. Wenn das zutrifft, würde sich die Gesamtleistung auf 170.000 PS erhöhen und nach 4 % Getriebeverlusten vielleicht 163.200 PS betragen.

[Sven L.]

Ich hatte zur Berechnung von Dieselmotoren ein kleines Tool geschrieben. Schau dir das mal bzw. probiere es mal aus.

[StanS]

Hallo!

Nach etwas weiterer Recherche habe ich ernsthafte Zweifel, dass eine Vierpropelleranlage einen geringeren Wirkungsgrad haben wird als eine Dreipropelleranlage. Ich vermute, dass das Argument darin besteht, dass drei größere Propeller effizienter sind als vier kleinere. Das mag bei kleineren Schiffen zutreffen, bei denen die Schiffsbreite die Größe der Propeller begrenzt. Wenn wir uns jedoch die Schlachtschiffe und ihre Propellerdurchmesser ansehen, stellen wir fest, dass die Schiffe mit vier Propellern ähnliche oder sogar größere Durchmesser hatten als die Bismarck mit ihren 4,7 m. Richelieu: 4,88 m, Littorio: 4,8 m, Iowa: 5,3 / 5,6 m, King George V: 4,42 m.

Dieses Thema wird auch im kbismarck-Forum diskutiert. Einer der Forumsmitglieder (ontheslipway) erwähnt, dass er drei Jahre Erfahrung in der Propellerkonstruktion hat und dieses Fach an einer Universität unterrichtet. Was den Wirkungsgrad betrifft, kommt er zu dem Schluss, dass sich nur sehr schwer sagen lässt, welche Anordnung besser ist. https://kbismarck.org/forum/viewtopic.php?t=526&start=30

Ich denke, dass die dieselgetriebene Bismarck ihren verlorenen Knoten Geschwindigkeit zurückgewinnen kann.

[Smutje Peter]

Hallo zusammen.

Also ehrlich sehe ich dieses Projekt eher kritisch. Ein leichteres Schiff mit der gleichen Bewaffnung gleichem Panzer und einer wesentlich schwereren Antriebsanlage? Das ist schwer unter einen Hut zu bringen.

[StanS]

Hallo!

Das Schiff ist nur in der Größe und der Volllastverdrängung kleiner. Bei Standardverdrängung könnte es am Ende nahe an die Bismarck heranreichen und tiefer im Wasser liegen. Allerdings gehen Schiffe nicht mit ihrer Standardverdrängung auf Kampfeinsätze. Ich werde versuchen, detailliertere Berechnungen anzustellen, wenn ich herausfinde, wie es geht, und Zeit habe.

[Thorsten Wahl]

Die Maschinenanlage der Bismarck wog 2.800 Tonnen.

2800 t projektiert( inclusive ca 300 t Wasser)
.
Hier und da ein paar Verbesserungen zur Verbesserung der Effiziens und der Standfestigkeit und gebaut endete sie mit etwas über 3300 t davon ebenfalls etwa 300 t Wasser.

[Sven L.]

Nach etwas weiterer Recherche habe ich ernsthafte Zweifel, dass eine Vierpropelleranlage einen geringeren Wirkungsgrad haben wird als eine Dreipropelleranlage. Ich vermute, dass das Argument darin besteht, dass drei größere Propeller effizienter sind als vier kleinere. Das mag bei kleineren Schiffen zutreffen, bei denen die Schiffsbreite die Größe der Propeller begrenzt. Wenn wir uns jedoch die Schlachtschiffe und ihre Propellerdurchmesser ansehen, stellen wir fest, dass die Schiffe mit vier Propellern ähnliche oder sogar größere Durchmesser hatten als die Bismarck mit ihren 4,7 m. Richelieu: 4,88 m, Littorio: 4,8 m, Iowa: 5,3 / 5,6 m, King George V: 4,42 m.

Ich weiß nun nicht, wo bzw. was du recherchiert hast. Empfehlenswert ist Fachliteratur aus der entsprechenden Zeit.

Die Größe der Propeller hat im wesentlichen mit der Drehzahl zu tun. Je größer ein solcher, desto höher ist die Umfangsgeschwindigkeit außen am Propeller. Hinweis: Vermeidung der Kavitation.

Dieses Thema wird auch im kbismarck-Forum diskutiert. Einer der Forumsmitglieder (ontheslipway) erwähnt, dass er drei Jahre Erfahrung in der Propellerkonstruktion hat und dieses Fach an einer Universität unterrichtet. Was den Wirkungsgrad betrifft, kommt er zu dem Schluss, dass sich nur sehr schwer sagen lässt, welche Anordnung besser ist. https://kbismarck.org/forum/viewtopic.php?t=526&start=30

Nun ja, zu dem Forumsmitglied von kbismarck-Forum kann ich nichts sagen. Vielleicht kannst du ihm ja mal folgendes ans Herz legen:
Ein Propeller wird von vorne (bei Vorfährtsfahrt) vom Wasser mit einer entsprechenden Geschwindigkeit angeströmt. Je dichter die Wasserschicht am Schiffsrumpf liegt, desto größer ist diese Anströmgeschwindigkeit und je höher die Anströmgeschwindigkeit, desto günstiger ist es für den Vortrieb. Und gerade hier zeigt der mittlere Propeller einer Dreiwellen-Anlage seine "Überlegenheit". Woher ich diese Infos habe? Aus Fachliteratur von Uralt über steinalt bis hin zu Alt. Also von Literatur aus der Kaiserzeit hin zu Literatur aus der Zwischenkriegszeit usw.

Im weiteren stimme ich SmutjePeter zu. Das wird nix, so wie du es bislang hier präsentiert hast.

Ich hatte mal eine kleinere Diesel-Bismarck gezeichnet und durchgerechnet. Ich füge die Excel-Tabelle hier bei. Sie ist gleichzeitig ein Beispiel für die in dem zuvor genannten Thread über die Berechnungswege.

[Smutje Peter]

 

[StanS]

Hallo Sven.L.,

ich möchte nicht mit dir darüber streiten, da ich zugebe, dass du dich in dieser Materie wesentlich besser auskennst als ich.

Ich möchte dich daher freundlich bitten, einen Blick auf die beigefügte Excel-Datei zu werfen. Ich habe die Gewichtsgruppen von der Kbismarck-Website übernommen und sie so den Keith-Gruppen zugeordnet, wie ich diese verstanden habe.

Anschließend habe ich die Gewichte für die Konstruktionsverdrängung zusammengefasst – also die Standardverdrängung plus die Hälfte des Brennstoffs, des Kesselspeisewassers und des Schmieröls.

Es wäre mir eine große Hilfe, wenn du dir einen Moment Zeit nehmen und das Endergebnis überprüfen könntest.

Meine Berechnungen ergeben nach der Korrektur mit der Keith-Methode eine Konstruktionsverdrängung von 46.122 t für das Diesel-Schiff gegenüber 47.692 t für die Bismarck. Rechnet man die jeweils andere Hälfte der Flüssigkeiten wieder hinzu, ergibt sich eine Verdrängung bei voller Zuladung von 49.366 t für das Diesel-Schiff gegenüber 51.760 t für die Bismarck.

Für deine Einschätzung und Hinweise wäre ich dir sehr dankbar.

[Sven L.]

Hallo StanS,

die Excel-Tabelle ist nur eine Sammlung von Zahlen und da ist keineswegs irgendetwas nach Keith berechnet worden. Wie du nach Keith berechnest findest du in dem von mir bereits eingebrachten Thread genau beschrieben, alternativ schaust du dir die Excel-Datei an.

Der Titel dieses Threads heißt: Kleinere Diesel Bismarck. Wirklich kleiner wird hier gar nichts. Du hast den Barbetten-Panzer etwas dünner gehalten, wenn ich von den Gewichten ausgehe, und dazu beschneidest du deine Reichweite (und etwas Gewicht) indem du einfach ~1.000 t weniger Treiböl als Heizöl wie im Original bunkerst. Was bringt dir das? Nur Probleme, der Tiefgang verringert sich, was dazu führt, dass das Schiff weiter aus dem Wasser kommt.
Warum 150 t weniger Barbettenpanzer?
Die Abmessungen für deinen Entwurf werden um nichts weniger als die Original Bismarck - da ist also nichts mit Kleiner.
Wenn du wirklich Kleiner haben willst, schau dir meinen Entwurf in der Excel-Datei an. Die Abmessungen sind deutlich kleiner und drei Sätze, aber mit 12 statt 9 Zylindern, der Panzerschiff-Motorenanlagen reichen für etwas mehr als die in der Datei angebenen 28 kn. Es ergeben sich rd. 113.400 PS. Für die 28 kn reichen etwas über 103.000 PS. Allerdings muss bei meinem Entwurf auf die Fluganlage verzichtet werden. Was für die Zeit 1935/36 auch nicht wirklich wahrscheinlich wäre.
Fazit: Es geht kleiner, aber nicht mit den Vorstellungen die du hier vorgegeben hast.

[StanS]

Hallo Sven.L,

Ein paar Worte zur Erklärung. Die Barbetten sind kleiner, da sie einen Durchmesser von 9,3 Metern statt 10 Metern haben. Ich habe dafür einen Wert von 2.005 Tonnen angesetzt, den Thorsten Wahl in einem anderen Beitrag genannt hat.

Auch die Artillerie ist um fast 1.008 Tonnen leichter, da kleinere Türme mit Hinterladern verwendet werden, die in Größe und Gewicht ungefähr denen der Hood entsprechen, sowie eine Mehrzweck-Sekundärbewaffnung. Im Grunde handelt es sich um die Türme der Hood mit deutschen Geschützen. Einen Link, der die Größen vergleicht, habe ich weiter oben bereits gepostet.

Weitere 60 Tonnen werden bei der Munition eingespart, da keine Messinghülsen benötigt werden.

Das sind die Konstruktionsentscheidungen, durch die Gewicht eingespart wird: eine andere Turmkonstruktion und eine Mehrzweck-Sekundärbewaffnung. Die geringere Treibstoffmenge ergibt sich daraus, dass Dieselmotoren sparsamer sind. Ich denke, dass die Reichweite trotzdem größer sein wird.

Ich habe lediglich das Ergebnis der Berechnung angegeben, nicht die Berechnung selbst.

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Using the R approximation: 

R = Dp / Dp - [g1p + 2/3(g2p + g3p + g4p +g5p)]

Dp = 47691.5

g2p+g3p+g4p+g5p = 17484+3162+4068.5+2383 = 27097.5

Therefore:

R = 47691.5 / 47691.5 - [12567 + 2/3(27097.5)]

R = 2.795

Initial difference is -546.5 t, so:

d(Dp) =2.79560(-546.5)=-1527.8 t.

Dii, design = 46163 t.

Full Keith equation:

Using Hadeler's scaling assumptions, G1 scales with r, G2–G5 with r^2/3, and G6 remains fixed:

47,691.5r = 12,567r + (17,334+4,658+3,244+2,383)r^{2/3} +6,959

Combining the terms:

35,124.5r-27,619r^{2/3}-6,959=0

r = 0.9670969

Therefore Dii, design = 47,691.5(0.9670969)

Dii, deisgn = 46,122.3 t.

Displacement         Bismarck   Bismarck II
Design displacement      47,691.5 t   46,122.3 t
Remaining half of consumables   +4,068.5 t   +3,244 t
Full-load displacement      51,760 t   49,366.3 t