Okręty wojenne - napęd

[ALF]

Nie tylko diesel. Obie moje bunie (R6 -Pb+G, V8 Pb) mają skandaliczne (jak na dzisiejsze czasy) przebiegi: R6 -ok 650, V8 450 tys km. Normalnie nie ma się czym pochwalić, bo R6 robią po 1,0-1,2 mln, a V8 1,2-1,5 mln. Więc na dobrą sprawę, to zaledwie połowa lub 1/3 ich życia. Zakładając, że na obu robię roczne przebiegi do 10 000, to R6 wystarczy na jakieś 60 lat, a V8 na 100 lat jeżdżenia

[Gregski]

Pisałem już na FOW parokrotnie, że jeżeli chodzi o siłownie turbinowe, nie do pobicia były transatlantyki, które przez większą część rejsu (i większą część swojego żywota) wydawały na wał moc pełną, i szły z pełną prędkością, czego żaden okręt wojenny nie zdzierżyłby.

Nie jestem jakimś arcyspecem od turbin parowych, ale na okrętach wojennych są ograniczenia miejsca, masy (zwłaszcza w razie restrykcji traktatowych) i wymogi żywotności, czyli podziału wewnętrznego. Więc turbiny są robione jako możliwie lekkie , małe i zdolne do demontażu w ciasnej przestrzeni. Co nie pomaga ani wytrzymałości korpusu, ani uszczelnieniom labiryntowym. Na jednostce cywilnej nie trzeba się tym przejmować. Podobnie jest z kotłami -- jeżeli transatlantyk wychodzi w rejs, to obsada kotłowni nie musi zgadywać, czy i kiedy padnie rozkaz odejścia od nabrzeża, bo to się ustala na wiele dni wcześniej, więc kotłów nie trzeba 'haratać'.

Parę uwag.
Turbiny nie zużywają się z powodu pracy pełną (lub bliskiej pełnej) mocą. Znacznie bardziej niebezpieczne są manewry i praca małą mocą.
Turbina jest z zasady najmniejszym i najlżejszym elementem parowej siłowni turbinowej.
Kotłów się nie "harata" bo kotły cały czas trzyma się pod parą (za wyjątkiem sytuacji związanych z naprawami)

[jogi balboa]

Czuję że bardziej chodzi o to że napęd okrętów wojennych może trochę przypominać motor bolidu F1. Wyżyłowane parametry, lekka konstrukcja ieksploatacja, co parę minut cała naprzód albo bieg jałowy. W trakcie jednego z niezbyt licznych wypadów Tirpitza zdarzyła się na przykład poważna awaria jednego z kotłów w którym poprzepalały się rurki. Niby co w tym dziwnego... te niemieckie awaryjne kotły Ciekawe są jednak okoliczności, zdarzyło się to krótko po tym jak wydano rozkaz "para na 2 węzły" wcześniej okręt robił 24-27 węzłów okazyjnie zmniejszając prędkość do bodaj 15.
Napędy transatlantyków lub cargo raczej chodzą pod względnie stałym obciążeniem (no chyba że się mylę) przez długi czas, to raczej sprzyja bez awaryjności.

A Teller mówiąc o "harataniu" pewnie miał na myśli taki na przykład wymóg jak możliwość podniesienia pary w pół godziny

[Teller]

Turbiny nie zużywają się z powodu pracy pełną (lub bliskiej pełnej) mocą. Znacznie bardziej niebezpieczne są manewry i praca małą mocą.
Turbina jest z zasady najmniejszym i najlżejszym elementem parowej siłowni turbinowej.

Nie chodziło mi o zużycie na skutek trybu pracy, tylko na skutek zbyt lekkiej konstrukcji, powodującej przedwczesne zmęczenie materiału (za mały zapas wytrzymałości).

Kotłów się nie "harata" bo kotły cały czas trzyma się pod parą (za wyjątkiem sytuacji związanych z naprawami)

Jak wyżej -- chodziło mi o przeciążanie cieplne konstrukcji kotła, w trakcie (nazbyt) szybkiego podnoszenia pary. Nie sądzę, by kotły robiły na okrągło, bo wtedy a) nie byłby potrzebny kocioł pomocniczy (portowy) b) nie byłoby wspomnianych powyżej trybów n-godzinnej gotowości do wyjścia w morze, c) wydarzenia w Tulonie w listopadzie 1942 roku miałyby inny przebieg, bo przynajmniej parę jednostek nawodnych podjęłoby próbę ucieczki, śladem okrętów podwodnych. Jednym z powodów, dla których do takiej próby nie doszło, było właśnie wygaszenie kotłów głównych, uniemożliwiające wyjście w morze w ciągu półtorej godziny od pierwszego ostrzeżenia do zajęcia okrętów.

[Gregski]

Tirpitza zdarzyła się na przykład poważna awaria jednego z kotłów w którym poprzepalały się rurki. Niby co w tym dziwnego... te niemieckie awaryjne kotły Ciekawe są jednak okoliczności, zdarzyło się to krótko po tym jak wydano rozkaz "para na 2 węzły" wcześniej okręt robił 24-27 węzłów okazyjnie zmniejszając prędkość do bodaj 15.

Ciekawe, rzeczywiście te fakty mogą być powiązane. Może spóźniono się z odstawianiem palników albo z otwarciem zaworów wentylacyjnych na superheaterach. W ogóle obsługa takich kotłów jak niemieckie bez zaawansowanej automatyki była na tyle trudna, że błędy były nie do uniknięcia.

Nie chodziło mi o zużycie na skutek trybu pracy, tylko na skutek zbyt lekkiej konstrukcji, powodującej przedwczesne zmęczenie materiału (za mały zapas wytrzymałości).

Przyznam, że nie bardzo rozumiem o co Ci chodzi.

Nie sądzę, by kotły robiły na okrągło, bo wtedy a) nie byłby potrzebny kocioł pomocniczy (portowy) b) nie byłoby wspomnianych powyżej trybów n-godzinnej gotowości do wyjścia w morze, c) wydarzenia w Tulonie w listopadzie 1942 roku miałyby inny przebieg, bo przynajmniej parę jednostek nawodnych podjęłoby próbę ucieczki, śladem okrętów podwodnych.

Oczywiście, że nie trzyma się kotłów pod parą gdy nie mamy w planach się ruszać z portu w ciągu kilku najbliższych dni. Po to wprowadzono stopnie gotowości. Szczególnie, że kotły też trzeba czasem wyczyścić czy przeprowadzić inspekcje.
Kocioł pomocniczy przydaje się gdy mamy wygaszone koły główne ale też gdy są one pod parą z zamkniętymi zaworami parowymi. To właśnie ten kocioł zapewnia parę na generatory, grzanie i urządzenia pomocnicze.

[Teller]

Przyznam, że nie bardzo rozumiem o co Ci chodzi.

To proste. Każda konstrukcja (w tym także kadłub i uszczelnienia turbiny) ma swój zakres dopuszczalnych obciążeń, krótkotrwalych i ciągłych. Konstrukcja mocniejsza, a zatem cięższa, ma granicę tego zakresu dalej, niż konstrukcja lekka. Jeżeli obie obciążamy w taki sam sposób, konstrukcja lekka prędzej przekroczy zakres dopuszczalnych odkszałceń sprężystych, wchodząc -- choćby tylko w minimalnym stopniu i lokalnie -- w zakres odkształceń plastycznych. Takie odkształcenia, kumulujące się przez dłuższy czas, powodują po pierwsze szybsze zużywanie się poszczególnych elementów, po drugie mogą prowadzić do awarii o podłożu zmęczeniowym. Obciążenia, powodujące uszkodzenie konstrukcji lekkiej, mogą w zadowalający sposób pozostawać poniżej granicy odkształceń plastycznych dla konstrukcji mocniejszej.

Reasumując, kadłub turbiny o mocnej konstrukcji może -- przykładowo -- bez szkody znosić ciśnienia, które będą już powodowały niedopuszczalne naprężenia kadłuba o konstrukcji lekkiej.

Oczywiście, że nie trzyma się kotłów pod parą gdy nie mamy w planach się ruszać z portu w ciągu kilku najbliższych dni. Po to wprowadzono stopnie gotowości. Szczególnie, że kotły też trzeba czasem wyczyścić czy przeprowadzić inspekcje.
Kocioł pomocniczy przydaje się gdy mamy wygaszone koły główne ale też gdy są one pod parą z zamkniętymi zaworami parowymi. To właśnie ten kocioł zapewnia parę na generatory, grzanie i urządzenia pomocnicze.

No, taż o to się mi rozchodziło.

Miałem na myśli sytuację, w której nagle, z pominięciem normalnego trybu przygotowań, trzeba wyjść w morze, zaczynając od stanu wygaszenia kotłów (bo mieliśmy w planach nie ruszać się z portu przez parę dni -- ale przekonaj tu nepla, by takowe zacne intencyje uszanował ). Jak napisałem, transatlanykom takie sytuacje raczej się nie przydarzały, okrętom wojennym -- i owszem.

Co ciekawe, chciałem jako przykład podać Nevadę w Pearl Harbor (bo gdy pisałem o owej niegodziwości nepla, jako pierwszy przyszedł mi na myśl atak w spokojny, niedzielny poranek ), ale okazało się, że szczęśliwym zbiegiem okoliczności 7 grudnia około 8-mej rano planowano przełączenie zasilania parą z jednego kotła na drugi, więc dwa z sześciu kotłów były na chodzie i to po normalnym trybie rozruchu. Więc niczego nie trzeba było 'na gwałt' rozpalać.

Swoją drogą, jestem ciekaw takiej ewentualności -- mamy na chodzie kocioł pomocniczy, poza tym kotłownie są jest wygaszone, a tu trzeba nagle przejść na drugą stronę bazy, dajmy na to Scapa Flow, czy Pearl Harbor, nie czekając na pomoc holowników. Niewielki dystans, ale jednak. Czy dałoby się zasilić turbinę marszową z kotła pomocniczego? Technicznie byłoby to chyba bardzo trudne, z uwagi na układ parociąów, oraz temperatury i ciśnienia wydawanej pary, ale czy byłoby to możliwe przynajmniej w teorii?

[Teller]

A Teller mówiąc o "harataniu" pewnie miał na myśli taki na przykład wymóg jak możliwość podniesienia pary w pół godziny

Prawie dokładnie. Z tym, że nie wymóg, ale wymuszoną sytuacją konieczność nagłego podniesienia pary.

[eSDe]

Wojtku, jeśli chciałbyś wyruszyć w nawet krótką podróż wyłącznie na pracującym kotle portowym, to trochę tak jakby silnik od Junaka zamocować w Starze i próbować wjechać na górkę ...
Zaryzykowałbym, że układ parociągów umożliwa Ci taką operację, podobne parametry ciśnienia i temperatury może i mógłbyś uzyskać, ale o zbliżonej produkcji pary musisz zapomnieć

Pozdrowienia.

[Teller]

Zaryzykowałbym, że układ parociągów umożliwa Ci taką operację, podobne parametry ciśnienia i temperatury może i mógłbyś uzyskać, ale o zbliżonej produkcji pary musisz zapomnieć

O takich drobiazgach nie musisz mi wspominać; wiem jaka jest różnica między kotłem układu napędowego, a portowym. Nie mówię o rejsie przez Atlantyk, tylko o "przepchaniu" dużego okrętu na względnie spokojnej wodzie o milę czy dwie, bez oglądania się na prędkość. Powiedzmy, że masz taki zgryz -- jest doniesienie, że pod Twoim okrętem podłożono minę denną o dużej mocy. Stoisz w bazie, kotłownie są wygaszone, pracuje tylko kocioł portowy. Jeżeli 'przepchasz' się w ciągu kwadransa o jakie pół mili (co daje dwa węzły prędkości średniej), to wystarczy. A dostajesz wiadomość, że holowniki tak szybko do Ciebie nie dojdą. Dałbyś się skusić na taki szurnięty pomysł?

Z grubsza tak było zarówno z Tirpitzem, jak i z Valiantem (bo pod Queen Elizabeth bombę udało się podwiesić). O ile pamiętam, Niemcy nawet próbowali przesunąć pancernik za pomocą holowników, ale nie zdążyli odsunąć go na wystarczającą odległość.

Jeśli chciałbyś wyruszyć w nawet krótką podróż wyłącznie na pracującym kotle portowym, to trochę tak jakby silnik od Junaka zamocować w Starze i próbować wjechać na górkę

Podstawowe pytanie, to czy mając tak małą ilość pary w turbinie marszowej (bo inna chyba w ogóle nie wchodzi w rachubę), dałoby się w ogóle ruszyć z miejsca 40 tysięcy ton stali (a przedtem -- czy dałoby się w ogóle obrócić wał śrubowy). Jeżeli tak, to jakąś minimalną prędkość przy braku przeciwnego wiatru chyba dałoby się utrzymać. Problem to takie gospodarowanie wydatkiem niewielkiej ilości dostępnej pary, by przy tej okazji już na początku nie rozwalić samego kotła, a zarazem wytworzyć jakiś sensowny moment obrotowy na wale.

Tak gwoli przykładu -- pamiętam, wiele lat temu czekaliśmy na pociąg w Rajczy, po górskiej wycieczce. Było nas tam paru nadmiernie wypełnionych energią rosłych szczyli (wycieczka była szkolna -- cóż za czasy!). No i dla hecy zaczęliśmy chyba coś we czterech pchać stojącą na bocznicy lorę. Ku naszemu osłupieniu po paru minutach nacisku na zasadzie "pchania ściany", lora pomalutku, ale jednak się potoczyła. Wyszedł jakiś kolejarz, zatrzymał lorę (tradycyjnie, kamieniem na szynie) i dał nam ochrzan że aż uszy zwiędły.

Tak więc kwestia sprowadza się do oporów tarcia, statycznego i dynamicznego.

Świetnie wiem, że takie zastosowanie kotła portowego to pomysł rodem z Alistaira McLeana, ale co szkodzi pomyśleć?

[Teller]

Tak swoją drogą, przejrzałem sobie właśnie plany USS Oklahoma i w ogóle nie znalazłem czegoś takiego, jak kocioł portowy. Wygląda na to, że Amerykańce na starych pancernikach podczas postoju w bazie posilkowali się właśnie kotlami głównymi, więc temat "przemarsz na kotle pomocniczym" oznacza "przemarsz na (aktualnie czynnym) kotle głównym". Co raczej upraszcza sprawę. Co najwyżej pojawia się pytanie, na ile procent wydajności znamionowej ten kociołek aktualnie pracuje.

Vide: http://www.researcheratlarge.com/Ships/BB37/BOGP/

[jogi balboa]

Tak się zastanawiam, a ile czasu potrzeba na podgrzanie turbiny?

[Gregski]

Reasumując, kadłub turbiny o mocnej konstrukcji może -- przykładowo -- bez szkody znosić ciśnienia, które będą już powodowały niedopuszczalne naprężenia kadłuba o konstrukcji lekkiej.

Przyznam się, że nie słyszałem o przypadku aby awaria turbiny dotyczyła korpusu. Z reszta te urządzenia są projektowane na ciśnienie znamionowe kotłów (plus jakiś zapas).

Czy dałoby się zasilić turbinę marszową z kotła pomocniczego? Technicznie byłoby to chyba bardzo trudne, z uwagi na układ parociąów, oraz temperatury i ciśnienia wydawanej pary, ale czy byłoby to możliwe przynajmniej w teorii?

Z tych kilku turbinowców na jakich pracowałem tylko jeden miał kociołek portowy. Jeden główny na 100 bar i mały 20 bar. Kociołek ten wystarczał na zasilenie generatorów, pomp ładunkowych i różnych urządzeń pomocniczych. Przyznam się, że nie pamiętam czy była możliwość zasilenia z niego turbiny. Chyba nie bo gdy musieliśmy odstawić kocioł główny w celu naprawy to był to wyścig z czasem gdyś dryfowało nas w stronę "Wyspy jak Fidel gorącej" (a na burcie mieliśmy 3 miliony baryłek ropy).

Tak się zastanawiam, a ile czasu potrzeba na podgrzanie turbiny?

Tego tak dokładnie nie pamiętam (ostatni raz na turbinowcu byłem tak koło 2000 roku) ale coś mi się kołacze , ze po stoczni turbinę 45000KM grzaliśmy kilka godzin (a wcześniej kilka godzin rozpalania kotłów).

Dodałbym jeszcze jeden problem z szybkim "odpaleniem" parowca.
Windy i kabestany. Je też trzeba rozgrzać (wraz z rurociągami). W przeciwnym razie część pary się skropli w zimnych rurach i w efekcie mamy pogięte wały i korbowody w silnikach napędzających te urządzenia.

[esem]

Ja bym nie porównywał (i nie przenosił własnych doświadczeń) ze współczesnych turbinowców. Pływałem (ba, prowadziłem) Omegi po Mazurach i nie wyciągam wniosków jak by to było jakbym prowadził Dar Pomorza aby napić się w tropikach rumu.
Na jednostkach cywilnych jest dużo uproszczeń bo wymagania dla napędu są nieporównywalnie mniejsze a współczynniki bezpieczeństwa zdecydowanie wyższe. Odporność na głupotę i niedouczenie załogi znacznie większe.
Upływ czasu też ma znaczenie. Inne rozwiązania były na QE, inne na KGV a jeszcze inne są na dzisiejszych bombach ekologicznych wożących ropę.
Kotły pomocnicze mogą być pominięte jak zakłada się korzystanie z pomocniczych kotłów lądowych (w bazie) = wielowątkowo jest to zdecydowana oszczędność. Ale trzeba mieć bazy a nie stać na beczkach.

[Gregski]

Ja bym nie porównywał (i nie przenosił własnych doświadczeń) ze współczesnych turbinowców.

Upływ czasu też ma znaczenie.

Toteż nie porównuję wprost jednego z drugim. Staram się doszukiwać analogii bazując na tym, że te same prawa fizyki obowiązują w obu przypadkach.
Poza tym nie ma "współczesnych turbinowców". Zniknęły z oceanów gdy nauczono się budować dwusuwowe wolnoobrotowe diesle o podobnie wielkich mocach. Jednostki na których pracowałem były budowane w latach 70-tych. Technologia leciwa tyle, że wzbogacona o automatykę.

Na jednostkach cywilnych jest dużo uproszczeń bo wymagania dla napędu są nieporównywalnie mniejsze a współczynniki bezpieczeństwa zdecydowanie wyższe.

Tego nie wiem bo nie przeglądałem dokumentów konstrukcyjnych.

dzisiejszych bombach ekologicznych wożących ropę.

Postaram się nie zauważyć tego wtrętu...

Kotły pomocnicze mogą być pominięte jak zakłada się korzystanie z pomocniczych kotłów lądowych (w bazie)

Możesz napisać coś więcej o tym procederze bo przyznam się, że o nim nie słyszałem.

[Maciej3]

Z tymi kabestanami to mnie zabiłeś.
W sumie dość oczywista sprawa, jak się chwilę zastanowić, ale jak się nie siedzi ciągle na pokładzie, to łatwo zapomnieć.

Co do kotłów w bazie, wiem, że rozważano taką opcję dla Nelsonów. Dzięki temu miano zaoszczędzić coś ze 30 ton czy koło tego ( to raczej nie chodziło o kotły tylko "rozruchowe" podgrzewacze paliwa ), ale ostatecznie machnięto na to ręką. Oszczędność okazała się za mała, a niedogodności spore.
W sumie można zrezygnować z kotłów pracujących w bazie i dociągać parociąg do okrętu. Czemu nie? Ale jakoś słabo to widzę pod względem praktycznym.
W końcu jak ten parociąg ma mieć ciśnienie nieco większe niż kilka atmosfer a do tego być w miarę elastyczny, przynajmniej na końcu, to jak to zrobić żeby się nie rozlazło pod ciśnieniem i wytrzymało więcej niż kilka podłączeń?

[jogi balboa]

Przyznam się, że nie słyszałem o przypadku aby awaria turbiny dotyczyła korpusu.

Tellerowi jak sądzę chodzi o to że maszyny wojskowe mogą mieć obliczeniowo mniejsze współczynniki bezpieczeństwa w porównaniu z cywilnymi.
Gdy się jednak zastanowiłem, to chyba nie do końca można tak generalizować. Miałem okazję poznać kilka opinii wojskowych i okazuje się że często bywa na odwrót. "Wojskowy" komputer może mieć połowę mocy obliczeniowej zdawałoby się identycznego "cywilnego", za to ten pierwszy można rozdeptać, rozjechać, wysadzić, utopić, wystrzelić w kosmos i dalej będzie działał. Cywilny już nie co może potwierdzić każdy komu przykładowo wypadł na chodnik jego LG
Turbiny okrętowe bywało że działały w zatopionym ewakułowanym przedziale, a czy przewiduje się taką możliwość dla cywilnych?