NC vs Tirpitz

[Maciej3]

PS. Zauważyłem właśnie że amerykanie stosowali relatywnie niskie prędkości obroty we pędników w porównaniu z Anglikami lub Niemcami. Generalnie poniżej 200 obr/min w porównaniu z 230 u Anglików i ponad 250 u Niemców.

To efekt stosowanie 2 stopniowych przekładni redukcyjnych
Od XIX wieku wiadomo, że dla okrętów ( motorówki pomijam ) największą sprawność mają wolnoobrotowe śruby. Kilkadziesiąt do stukilkudziesięciu obrotów na minutę to jest to.
Turbiny dla odmiany lubią duże obroty, im większe tym lepiej ( oczywiście w granicach wytrzymałości materiałów )
Turbina dużej mocy o prędkości obrotowej optymalnej dla śruby byłaby jednak dość duża.Dlatego stosuje się rozwiązanie kompromisowe - czyli takie z którego każdy jest niezadowolony.
W czasach "przed przekładniowych" stosowano prędkość obrotową trzysta kilkadziesiąt właśnie z tego powodu.
Pamiętam zdjęcia pojedynczego zespołu napędowego z jednego z pierwszych brytyjskich drednotów. Zespół turbin o mocy jakiś ~6 tys KM ( zespół dla jednego wału ) ledwo się mieścił na platformie kolejowej. Platforma tak "na oko" była większa od standardowej.
Po zastosowaniu przekładni można było turbiny zmniejszyć.
Możesz sobie zobaczyć na żywo taką na Błyskawicy. Moc kilka razy większa, a spokojnie by się ją zmieściło w pokoju dziecięcym. Samą turbinę, nie maszynerię wspomagającą.

I tu dochodzimy do redukcji. Tylko Amerykanie w II Wojnie stosowali dwustopniowe przekładnie. Dawało im to praktyczną możliwość robienia redukcji rzędy 1:20 a nawet więcej. Dzięki temu turbina mogła być "szybkoobrotowa" ( pojęcie względne ) a śruba wolnoobrotowa.
Jakbyś chciał zrobić przekładnię jednostopniową o takim przełożeniu, to już to rozważaliśmy. Stosunek średnicy dużego koła do małego, to przełożenie przekładni. Małe koło zębate musi mieć średnicę koło pół metra ( mniej więcej ) z uwagi na ówczesne materiały i technologię oraz ówczesne moce. Czyli duże by musiało mieć tak koło 10 metrów średnicy. Dlaczego to bez sensu to chyba nie trzeba tłumaczyć. O ile w ogóle byłoby to możliwe, przy skrajnie różnych rozmiarach koła małego i dużego to nie wiem jak trzeba by projektować zębatkę żeby pasowała....

Czyli znów mamy kompromis. Turbina nie tak szybkoobrotowa jak by się chciało, a śruba nie tak wolnoobrotowa jak by się chciało, tylko na tyle na ile technologia pozwala.

[jogi balboa]

Ba, amerykanie przy turbinie krążowniczej (o ile taką montowali) mieli nawet trzy stopniowe przełożenie. Wydaje mi się że wartości nominalne to jedno, ale ich zespoły jako całość były po prostu bardziej elastyczne. Widać to zresztą na tych wszystkich wykresach.

[Maciej3]

Ale o co Ci chodzi z tą elastycznością?
Że turbina mogła się kręcić wolno? - każda mogła. W końcu trzeba było ruszyć z miejsca
Że mogła się kręcić szybciej niż inne? O to przecież chodziło przy stosowaniu dwustopniowych przekładni.
Żebyś miał dużą moc ( czy moment obrotowy ) to albo turbina kręci się wolno i ma dużą średnicę, albo może mieć małą średnicę i kręcić się szybko.
Turbiny o dużej średnicy nie rozkręcisz tak jak małej. Znaczy pewnie by się dało, ale biorąc pod uwagę prędkości liniowe na końcach łopatek, a więc działające siły, to takie zjawisko pewnie większość z nas chciałoby obejrzeć na żywo, ale zalecałbym to oglądanie z dużej odległości. Z malej można zaliczyć trafienie jakimś odłamkiem.
Cały koncept polegał na tym, że dwustopniowa przekładnia miała pozwolić na zastosowanie mniejszej ale szybkoobrotowej turbiny tej samej mocy.

[jogi balboa]

O to że pracując poza zakresem obliczeniowym zużywał mniej paliwa niż inne.

[Maciej3]

Poza jakim zakresem obliczeniowym. A poza tym naprawdę mniej?
Nie wież w to.
Te informacje o takich niby super małych spalaniach pochodzą z czasów gdy faktyczne zużycie paliwa pancerników US Navy było utajnione.
Jak nie do końca było wiadomo co to różne dane się pojawiały. Wiadomo duże ciśnienie, duże prędkości obrotowe turbin, małe śrub itp to musi być super. Teoretycznie powinno być.

Jak pamiętamy North Carolina miała super nowoczesne turbiny z dwustoniowymi przekładniami, oraz wysokociśnieniowe kotły. Kotły podrasowano na tyle późno, że nie dostosowano turbin do optymalnego zużycia, ale tak czy inaczej paliła najmniej jak tylko można.
No to sobie wziąłem FTP 218, faktyczne zużycie paliwa okrętów US Navy z czasu wojny. Przeliczyłem jednostki i mi wyszło.
Dla prędkości 27 węzłów i mocy 121 000 KM, wyszło zużycie 0.89 lbs/SHP/h

South Dakota jak wiadomo miała już wszystko zoptymalizowane.
Dla 27 węzłów przy 130 000 KM wyszło zużycie 0,74 lbs/SHP/h

Dla Iowy co to miała już wszystko tak zoptymalizowane że się więcej nie da - dane z prób zużycia paliwa z 1943 roku = 0.63 lbs/SHP/h
Interesująco wyglądają dane dla Iowki z FTP 218. Zużycie paliwa dla prędkości 30,8 węzła przy mocy 212 000 KM wychodzi 0,54 lbs/SHP/h, a więc mniejsze niż z prób...

KGV jak wiadomo miał najgorszą siłownię na świecie. Najniższe ciśnienie w kotłach i najniższą temperaturę. Dawało to największe zyżycie paliwa, bo przecież niczego nie zoptymalizowano.
Dla prędkości 28 węzłów, moc 110 000 KM wody tropikalne pół roku po wyjściu z doku zużycie paliwa 0.88 lbs/SHP/h
Dla tej prędkości, ale wody "temperate" tuż po wyjściu z doku 0,7 lbs/SHP/h

Vanguard - siłownia taka sama jak KGV ( ciśnienie, temperatura ). Dla prędkości 30 w, 130 000 KM, zużycie paliwa 0,63 lbs/SHP/h

Wnioski?

Po prostu ówczesne siłownie były tak mało wydajne, że można było wiele poprawić bez zabawy w jakieś przekładnie, ciśnienia i inne takie które jako bonus dawały potworne wibracje, których przy tych konserwatywnych siłowniach nie było....

PS
Bardzo chętnie bym zrobił porównanie z pancernikami innych flot, ale nie mam danych dotyczących faktycznego zużycia paliwa z pływania, a nie jakiś danych projektowych. Poza tym, nie zawsze byłoby to "fair".
Taki Rysiu dostał siłownię, która wiadomo było z góry, że będzie więcej palić, ale będzie lżejsza. Masa siłowni była wliczana do wyporności standardowej, masa paliwa nie. Gdyby nie traktat, to spalanie byłoby inne. Ale masa też.

[jogi balboa]

Ty mi tu o spalaniu przy maksymalnym obciążyniu, a ja o pełnym zakresie pracy od 0 do maxa. Niestety nie miałem danych prędkości obrotowej, ale można przyjąć że prędkość ustalona jest funkcją obrotów. Wykres pokazuje jasno że jednostkowe zużycie paliwa KGV lub Bismarcka jest niemal dwukrotnie wyższe dla niskich i wysokich prędkości w porównaniu do tego przy 20 węzłach, a w przypadku amerykańców wzrasta o mniej niż połowę.
http://fow.pl/forum/download/file.php?id=3431

[Maciej3]

Nie wiem skąd żeś brał te dane, ale coś jest z nimi nie tak.
Patrz nawet tylko na największe prędkości - North Carolina paliła na SHP więcej, lub tyle samo co KGV. U ciebie pali mniej i to znacząco. Dlaczego?
Dla mniejszych prędkości nie sprawdzałem. Mam ze sobą tylko "bibliotekę elektroniczną", książki zostały a ja pojechałem na weekend. Jak mi dasz zależność moc/prędkość to przeliczę pozostałe prędkości też.

[jogi balboa]

To jest spalanie godzinowe g/shp/h (gramy/shp/godzinę). Dane wyliczałem sobie pośrednio i odbiegają od bezpośrednich pomiarów, ale porównałem sobie wyliczenia dla Bismarcka i wyszło to na tyle nieźle że można to wykorzystać do pewnych porównań. W tym przypadku chodziło mi o uzyskanie czegoś co pomogłoby mi porównać konsumpcję paliwa dla różnych zespołów napędowych w zależności od zakresu pracy. I nie są tu istotne wartości bezwzględne tylko kształt poszczególnych przebiegów.
To zresztą widać również na wykresach zasięgu w funkcji prędkości i podobnych. Wykresy amerykańskie są w każdym przypadku zdecydowanie bardziej "prostolinijne", w pozostałych przypadkach wyraźnie "paraboliczne"

[jogi balboa]

Jak mi dasz zależność moc/prędkość to przeliczę pozostałe prędkości też.

Heh. Wygooglowałem takie coś dla Bismarcka: http://www.kbismarck.org/forum/viewtopi ... 843#p46843

Niestety o niemieckich okrętach praktycznie nie ma dobrych danych. Wszystko to jakieś przybliżenia na podstawie bardzo szczątkowych danych.

A dla amerykańców dzięki tobie takie coś: http://www.ibiblio.org/hyperwar/USN/ref/Fuel/

Ciekawi mi naprawdę co tobie wyjdzie, ale nie chcę się narażać twojej rodzinie więc proponuję odłożyć to sobie na powekendzie.
Serio

[Maciej3]

Coś tu jest mocno nie tak.
Masz tu wykres prędkość/zużycie paliwa. Kiedyś już go prezentowałem.
Dla amerykanów właśnie z tej strony co podałeś korzystałem. Tam są dane prędkość obrotowa śrub i zużycie nie moc/zużycie. Ja wiem że to jakoś tam od siebie zależy, ale to nie jest zależność liniowa, a z tych paru punktów co mam, to mi się nie bardzo chce kombinować z wynajdowaniem wzoru.
Dla Howe dane z Ravena i Robertsa. Oczywiście po przeliczeniach, bo każdy dawał w innych jednostkach.
Widać, że płaskie toto nie jest.
Co prawda moc dla jednostek USA idzie tak samo ostro w górę dla osiągania danej prędkości, a dla Brytyjskich jest podobnie mniej ostra, więc wykres paliwo/moc będzie nieco inny, ale na pewno nie płaski.

paliwo.jpg

A tu masz dane z prób New Jersey ( uwaga - na wykresie powyżej wziąłem dane z FTP 218, są one trochę inne od tych tu poniżej! )
Tak przy okazji, to źle zapamiętałem. New Jersey przy pełnej mocy nie palił tyle samo co Vanguard, tylko więcej.
I od razu widać, że dane do Twojego wykresu to trochę nie teges. Dla prędkości 15 w, zużycie paliwa na konia mechanicznego tak gdzieś o prawie 50% większe niż dla prędkości max. Na Twoim wykresie to ile tam, 15%? 20?

New Jersey.jpg

EDIT:

Niestety o niemieckich okrętach praktycznie nie ma dobrych danych. Wszystko to jakieś przybliżenia na podstawie bardzo szczątkowych danych.

O Scharnhorstach to może by się coś mogło znaleźć, jakby kto w archiwach pogrzebał.
Ale o Bismarckach? Cienko to widzę. Jedyny porządny rejs się skończył tak, że dziennika pokładowego nie odzyskano, ani żadnych notatek o zużyciu paliwa. A bliźniak to tyle sobie popływał, że nie bądźmy śmieszni.
A ja chciałem porównywać realne zużycie.

EDIT2:
A tak swoją drogą, to "małe zużycie paliwa" to chyba nie jest elastyczność, tylko ekonomiczność...
Ale może się mylę.

[Maciej3]

Dorobiłem dane dla New Jersey z prób. Trochę na szybko, więc niezbyt ładnie, ale widać o co chodzi.
Swoją drogą to żałuję jednego. Wiadomo, że PoW był w stanie utrzymywać przez dwa dni moce rzędy 125 - 135 tys KM. Nie zanotowano prędkości jaką wtedy osiągał, a w każdym razie ja nie mam tych danych. Szkoda że nie ma danych o zużyciu paliwa oraz tych prędkości. Ciekawe jakby wyglądał wykres w tych wysokich okolicach.

paliwo.jpg

[jogi balboa]

Te wykresy t/milę wyglądają u mnie tak samo.
Kiedyś miałem to wszystko porozrysowywane w exelu, niestety przeszedł em niedawno na open ofice i wszystko się p...ło, właśnie przed chwilą chciałem zrobić je od nowa ale opcje wykresów (a właściwie w praktyce całkowity ich brak) doprowadzają mnie do białaj gorączki. Odechciało mi się i do czasu powrotu do starego arkusza raczej się nie przemogę. Mam tylko nadzieję że idiokracja nie wchłonęła też nowyszych wersji pakietu ofice
PS. W czym robisz wykresy?

[Maciej3]

Te wykresy w Corelu.
Ja też używam OpenOffice, a ostatnio LibreOffice. Przecież tam też można robić wykresy. Ja tam mam jakąś alergię na produkty firmy "MiękkiMały"

[Gregski]

Chciałem dorzucić swoje trzy grosze, jeśli można.
Jednostki o których piszecie były jednostkami wielowałowymi czyli wielośrubowymi. Z tego faktu wynikały małe rozmiary śrub. To zaś implikowało wielkość obrotów.
Dla przykładu "z drugiej strony barykady" pracowałem na tankowcu co to brał 3 miliony baryłek ropy i napędzany był jednym zestawem turbin pracującym na jeden wał. Śruba miała średnicę 9.15 metra a maksymalne obroty wynosiły 80 na minutę, z tym że pływaliśmy ekonomicznie 64-66 obrotów. Przekładnia była dwustopniowa 1:80.

[esem]

Chciałem dorzucić swoje trzy grosze, jeśli można.
Jednostki o których piszecie były jednostkami wielowałowymi czyli wielośrubowymi. Z tego faktu wynikały małe rozmiary śrub. To zaś implikowało wielkość obrotów.
Dla przykładu "z drugiej strony barykady" pracowałem na tankowcu co to brał 3 miliony baryłek ropy i napędzany był jednym zestawem turbin pracującym na jeden wał. Śruba miała średnicę 9.15 metra a maksymalne obroty wynosiły 80 na minutę, z tym że pływaliśmy ekonomicznie 64-66 obrotów. Przekładnia była dwustopniowa 1:80.

Fajna turbina: 80x80obr/min = 6.400obr/min. Przełożenie 1:40 na stopień to też arcydzieło myśli technicznej.

[Maciej3]

Ale przecież przy przekładniach wielostopniowych łączne przełożenie to iloczyn, nie suma stopni pośrednich.
Czyli 1:80 to mogło być 1:10 + 1:8, czy tam 1:(prawie)9 i 1:(prawie)9. To da się zrobić.
A turbina 6400/min - czemu nie? Przecież to tankowiec nie z czasów II Wojny tylko nieco późniejszy.