Temat o nieparzystym kotle na "Yorktown" (CV-5)

Okręty Wojenne lat 1905-1945

Moderatorzy: crolick, Marmik

MiKo
Admin FOW
Posty: 4050
Rejestracja: 2004-01-07, 09:02

Post autor: MiKo »

Bardzo nam tu takich ludzi potrzeba - specjalista z branży zawsze może sprostować jakieś głupty, które czasem tu i ówdzie się palnie.

Ogólny schemat siłowni Northamptona był podany jako przykład typowego rozwiązania na okrętach tego okresu (na prośbę radara).

Rysunek charakterystki układu napędowego Canberry miał tylko udowodnić, iż przeważnie wszystkie zespoły turbiny mialy jednakową moc.

Skoro miały jednakową moc to układ siłowni Yorktowna jest trochę nie typowy - bo przeważnie na każdą turbinę przypadała taka sama liczba kotłów (które w jakiś tam sposób zasilały różne urządzenia pomocnicze, ale to już jakby jest inna sprawa).

Stąd nasze zaciekawienie i takie amatorskie próby rozkminienia jak to mogło być rozwiązane. Ty w pierwszym poście napisałeś, że
"nie ma problemu" i tak się zaczeła skondinąd bardzo ciekawa dyskusyjka ;)
adyrian
Posty: 137
Rejestracja: 2007-08-12, 20:15
Lokalizacja: Warszawa

Post autor: adyrian »

Ja też nie jestem specjalistą od siłowni i wiele bym dał by odbyć choćby krótką praktykę w tym zakresie ale... w życiu nie da sie zrobić wszystkiego :(

Pisząc o braku symetrii odniosłem sie do tego, że z początku dyskusji koledzy próbowali podzielić- "rozdysponować" kotły i zespoły turbin Yorktowna na 4 niezależne i symetryczne pod względem mocy bloki: dokładnie tak jak w elektrowniach. Ten krótki cytat dotyczący typu Essex jak dla mnie pokazuje, że w przypadku Yorktowna o takim podziale w ogóle nie było mowy. To, że zespoły turbin czy nawet poszczególne kotły stały w oddzielnych przedziałach nie miało w tym przypadku znaczenia. Kotły pracowały na wspólne magistrale pary, z których zasilane były poszczególne zespoły turbin. Najprawdopodobniej były to 2 główne rurociągi pary- tak jak na Northampton- i były one powiązane ze sobą (inaczej niż na Essex gdzie były 2 całkowicie niezależne) i w takim układzie dowolny kocioł mógł zasilać każdy zespół turbin. Dlaczego 9 a nie 8 kotłów? Prawdopodobnie dodano jeden kocioł dla zwiększenia mocy; na kolejny- 10 zabrakło już miejsca.

Na japońskich okrętach urządzenia pomocnicze były zasilane z tej samej magistrali co turbiny napędowe. Nie wiem i z chęcią sie dowiem czy na okrętach amerykańskich i brytyjskich tego okresu było podobnie.

Yorktown miał kotły typu Bureau Express a więc (z tego co pamiętam) przegrzewacze w tym typie były zintegrowane w strukturze kotła. Jeżeli sie mylę to poprawcie mnie.... :)

Tak więc wg mnie ten "dodatkowy" kocioł nie zasilał urządzeń pomocniczych (bo zasilały je po równo wszystkie kotły) ani tym bardziej nie dostarczał ciepła do przegrzewaczy.
Awatar użytkownika
dessire_62
Posty: 2033
Rejestracja: 2007-12-31, 16:30
Lokalizacja: Głogów Małopolski

Post autor: dessire_62 »

MiKo pisze:"Lotniskowce typu Yorktown" cz.I Jarosława Palaska wydane przez Okręty Wojenne wydają się być całkiem solidną monografią.
MSiO 3\2005 podaje;
Wydawnictwo AJPress Andrzej Perepeczko"Amerykańskie lotniskowce typu
Yorktown"[część 1,2,3],w przygotowaniu.
Wie ktoś co się stało.
MiKo
Admin FOW
Posty: 4050
Rejestracja: 2004-01-07, 09:02

Post autor: MiKo »

adyrian,

Poprzednie zdanie brzmiało:

"The positioning of the engine and boiler rooms was alternated so that a single hit could not destroy all propulsive power. The Essex class was the first US carrier to use this concept of two independent groups of machinery. This was an important design upgrade from the previous Yorktown class."

Yorktown miał dwie maszynownie bezpośrednio obok siebie, a Essex nie. I to do tego się właśnie odnosi.

Z rysunku Northampton wynika, że każdy kocioł mógł teoretycznie dostarczać pary do każdej turbiny.
Marek S.
Posty: 680
Rejestracja: 2004-07-06, 15:21
Lokalizacja: Węgierska Górka k/Żywca

Post autor: Marek S. »

Część pierwsza już się ukazała.
adyrian
Posty: 137
Rejestracja: 2007-08-12, 20:15
Lokalizacja: Warszawa

Post autor: adyrian »

Faktycznie, zmęczony widać byłem... :oops:
Na usprawiedliwienie mogę dodać coś troszkę z innej beczki ale nie do końca: nie mam schematów układów siłowni amerykańskich lotniskowców ale krótkie stwierdzenie [raport Surface Warship Machinery Design] na temat japońskich krążowników lekkich mających 6 kotłów:

na okrętach tych przy pracy siłowni z pełną mocą oczywiście niemożliwe było takie rozdzielenie mocy by 4 zespoły napędowe pracowały jako niezależne bloki.
Na każdym okręcie mającym 6 lub 3 kotły przy pracy z pełną mocą dużym problemem jest takie rozdzielenie pary by każdy zespół (czterech) turbin był zasilany z identyczną mocą a napęd pozostawał niezależny.


Jeżeli- jak koledzy piszą- trzy kotły Yorktowna zasilały przegrzewacze, to powyższe uwagi tyczą sie także jego.
Awatar użytkownika
dessire_62
Posty: 2033
Rejestracja: 2007-12-31, 16:30
Lokalizacja: Głogów Małopolski

Post autor: dessire_62 »

Marek S. pisze:Część pierwsza już się ukazała.
Nie mogę skojarzyć,ani znależć w necie.
MiKo
Admin FOW
Posty: 4050
Rejestracja: 2004-01-07, 09:02

Post autor: MiKo »

Ja też nie kojarzę żeby cokolwiek wyszło z AJ-Press

Adyrian o to mi chyba właśnie chodziło !

Obrazek
jefe de la maquina
Posty: 787
Rejestracja: 2007-10-27, 00:01

Post autor: jefe de la maquina »

Widzę, że pojawiła się pewna typologia napędów amerykańskich okrętów, ale w dalszym ciągu nie ma odpowiedzi na pytanie Radarro (i białego króliczka), ale co z tym w 9 kociołkiem. Czy ma ktoś dostęp do schematu siłowni pomocniczej (agregatów prądotwórczych) Yorktown, bo być może tu znajduje się odpowiedź.

Chciałem jednak skierować Waszą uwagę na inny istotny problem, który nasunął mi się patrząc na napędy 4 śrubowe- tj sposoby sterowania i podziału mocy na poszczególne śruby.
Wg Miko-łaja turbiny dawały na każdy wał po 30 000 KM. Układ ten był symetryczny tylko
A. kiedy włączone były 4 turbiny i dawały tą samą moc
B. kiedy włączone były tylko 2 turbiny , tylko wtedy kiedy pracowały 2 wewnętrzne (albo zewnętrzne) wały śrubowe.

W przypadku kiedy pracował np. lewo-burtowy wał zewnętrzny (port side outboard) i prawo-burtowy wewnętrzny (starboard side inboard) napęd był niesymetryczny i okręt skręcał. Patrząc z punktu niezawodności systemu musiano więc opracować sposób sterowania i dystrybucji mocy napędu. Nawet w przypadku używania 4 niezależnych wałów śrubowych w tym samym czasie, musiano więc mieć system regulujący równy podział mocy. Notka: W praktyce jest bardzo ciężko utrzymać równy podział mocy w całym zakresie obrotów niezalężnych układów napędowych.
Nie jest to problemem w wypadku generatorów prądotwórczych, które pracują przy stałych obrotach, ale sprawa się staje bardziej skomplikowana kiedy moc zmienia się z obrotami.
Czy ktoś wie jak wyglądały układy sterowania w różnych okresach i czy było z mostku, czy z maszynowni, czy układy na lewa/prawa burta były sterowane wspólnie czy oddzielnie.
Jefe
Awatar użytkownika
pothkan
Posty: 4545
Rejestracja: 2006-04-26, 23:59
Lokalizacja: Gdynia - morska stolica Polski
Kontakt:

Post autor: pothkan »

Tutaj ja, wasz moderator :)

Pozwoliłem sobie wydzielić i przenieść temat, gdyż od drugiego postu nie ma wiele wspólnego z recenzją (poza pytaniem o kontynuację).

PS. Za cholerę nie rozumiem o czym mówicie, ale nie szkodzi :?
Marek S.
Posty: 680
Rejestracja: 2004-07-06, 15:21
Lokalizacja: Węgierska Górka k/Żywca

Post autor: Marek S. »

dessire_62 pisze:
Marek S. pisze:Część pierwsza już się ukazała.
Nie mogę skojarzyć,ani znależć w necie.
http://www.okretywojenne.pl/ow/katalog/?aid=17&ctid=69
Awatar użytkownika
dessire_62
Posty: 2033
Rejestracja: 2007-12-31, 16:30
Lokalizacja: Głogów Małopolski

Post autor: dessire_62 »

Marek S.

Jarosław Palasek to pseudonim literacki Andrzeja Perepeczki czy
odwrotnie?
MiKo
Admin FOW
Posty: 4050
Rejestracja: 2004-01-07, 09:02

Post autor: MiKo »

jefe,

To co mnie ustatsfakcjonowało w sumie to fakt, że przy mocy (prędkości) maksymalnej mogły występować dwa scenariusze:

1 - łączenie magistral w y-ki
2 - jakaś część pary z kotła (kotłów) nie była wykorzytana

oba przypadki są mówiąc ogólnie jakąś wadą. Oczywiście daleko mi od zrozumienia jak to na Yorktownie pracowało albo obawiam się, że w najbliższym czasie nie da się dotrzeć do bardziej szczegółowych matariałów.

Co do Twoich pytań to wydaje mi sie, że każda praca poniżej mocy maksymalnej musiała odbywać się przy zachowaniu symetryczności mocy na parach turbin od wałów wew, i zew. Sterownia przeważnie była w maszynowni (lub w przedziale przyległym).

Tu krótki opis jak pracowała siłownia Chestera przy prędkości 19 węzłów:

"Ze względów ekonomicznych pracowała jedynie połowa kotłów. Kotłownia Nr.1 zasilała dziobową maszynownię, kotłownia Nr.4 - maszynownię rufową. Zawory dwóch głównych magistral parowych zostały zamknięte w ten sposób by odseparować od siebie oba pracujące zespoły (dziobowy napędzający parę śrub zewnętrznych i rufowy napędzający parę śrub wewnętrznych). Rozdzielenie nie było jednak kompletne, gdyż pracowała tylko jedna pompa zasilająca kotły w wodę i tylko jeden prawoburtowy rurociąg łączący wszystkie przedziały siłowni. Około godziny 21:00 po wcześniejszym zabezpieczeniu kotłów i instalacji rurociągowych, większość obsługi opuściła przedziały niepracujących kotłowni Nr.2 i Nr.3."

Tu krótki opis jak pracowała siłownia Canberra w Zmodyfikowanym Drugim Stopniu Gotowości Bojowej, przy prędkości około 12 węzłów:

"Układ napędowy pracował w trybie indywidualnym - wszystkie cztery śruby napędzane były za pomocą swojej własnej odseparowanej grupy turbin, kotłów i pomp, korzystających z czterech oddzielnych zbiorników paliwa. Cztery kotły z kotłowni A zasilały parami dwa zestawy turbin w maszynowni tylnej, a kotły z kotłowni B turbiny w maszynowni przedniej. W razie konieczności istniała możliwość przełączania poszczególnych grup.
Wszystkie magistrale parowe z kotłowni, które nie były używane zostały zamknięte. Pracowały wszystkie cztery turbogeneratory zapewniające energię elektryczną dla obwodów głównych jak i dla obwodów awaryjnych. W gotowości pozostawały oba motory steru. W związku z zagrożeniem ze strony nieprzyjacielskich okrętów podwodnych obroty śrub wewnętrznych i zewnętrznych zostały zestopniowane (utrudniało to zlokalizowanie jednostki za pomocą szumonamierników). Wały śrub wewnętrznych obracały się z prędkością 98 obrotów na minutę, zewnętrznych z prędkością 118 obrotów na minutę. Wodę dla okrętowego systemu przeciwpożarowego zapewniały pompy parowe (cztery zęzowe i cztery przeciwpożarowe). Pompy elektryczne nie pracowały. Ich 50-tonowy silnik włączano jedynie w Pierwszym Stanie Gotowości Bojowej oraz w sytuacjach bezpośredniego zagrożenia. Zawory systemu umieszczone w grodziach wodoszczelnych pozostawały otwarte."

Na pytanie co to ma wspólnego z Yorktown z góry odpowiadam - to taki przykład ;) (a że pisałemk o nich jakies teksty to znam je trochę lepiej niż inne)
MiKo
Admin FOW
Posty: 4050
Rejestracja: 2004-01-07, 09:02

Post autor: MiKo »

Jeszcze schemacik maszynowni Canderra (nie zrobiłem niestety rzutu od góry, ale da jakieś ogólne pojęcie).

Obrazek

sorki za jakość, ale ograniczenia albumyu są twarde ;)
Awatar użytkownika
SmokEustachy
Posty: 4534
Rejestracja: 2004-01-06, 14:28
Lokalizacja: Oxenfurt
Kontakt:

Post autor: SmokEustachy »

MiKo pisze:Jeszcze schemacik maszynowni Canderra (nie zrobiłem niestety rzutu od góry, ale da jakieś ogólne pojęcie).

Obrazek

sorki za jakość, ale ograniczenia albumyu są twarde ;)
Załuż sobie chomika i dawaj linki :-)
jefe de la maquina
Posty: 787
Rejestracja: 2007-10-27, 00:01

Post autor: jefe de la maquina »

Moje uwagi odnośnie napędu lotniskowców klasy Yorktown.
Wg Conwaya klasa Yorktown miała:
Machinery: 4-shaft Parsons turbines; 9 Babcock & Wilcox boilers; 120 000 shp (32,5 kts); range 12 000 nm at 15 kts.

Na Wiki (http://en.wikipedia.org/wiki/USS_Yorktown_(CV-10)) podają odnośnie
“napędu” (Propulsion): As designed:
8 × boilers (565 psi., 850ºF)
4 × Westinghouse geared steam turbines
4 × shafts
150,000 shp Speed: 33 knots (61 km/h); Range: 20,000 nautical miles (37,040 km) at 15 knots (28 km/h)

Uwagi odnośnie turbin: opis Conwaya, 4 turbiny Parsonsa dają napęd na 4 wały (śrubowe), może wprowadzać w błąd. Cytowana wyżej Wikipedia daje lepszy opis: 4 turbiny Westinghousa dają napęd przez przekładnię (4 × Westinghouse geared steam turbines). Patrząc na schemat Northamptonów, który podrzucił MiKo, staje się jasne, że mowa tu jest o 4 turbinach składających się z 2 stopni; wysokiego i niskiego ciśnienia (HP i LP) pracująca nprzez wspólną przekładnię na wał śrubowy. Dla nie “technicznych” (bez obrazy MiKo, ale dla mojej żony jestem “techniczny”) wygląda to na 8 turbin, ale naprawdę są to 4-y DWU-STOPNIOWE TURBINY i tak trzeba na to patrzeć i liczyć.

Uwagi odnośnie ilości kotłów: Conway podaję CAŁKOWITĄ ilość kotłów na okręcie (9), zaś w przypadku turbin podaje tylko te, które napędzają wały śrubowe. Stąd problem dla Radarro i innych. Tymczasem Wiki jest bardziej precyzyjna, gdyż podkreśla, że do napędu (propulsion) używa się tylko 8 kotłów i 4 turbin. Schemat Northamptonow podaje zbliżony układ napędów i wbrew moim wcześniejszym uwagom okazuje się, że przy projektowaniu napędów dla flasy Yorktown, oparto się na napędach krążowników typu Atlanta (The new carrier would have a 150,000shp engine, consisting of two of the plants used in the Atlanta class cruisers, (http://www.microworks.net/pacific/ships ... /essex.htm)

W tym świetle, możemy z dużą pewnością ustalić, że 9 kocioł był używany do produkcji energii elektrycznej, dając parę na turbiny napędzające generatory (nie wymieniane w ani w Conwayu, ani w Wiki) oraz obsługi urządzeń pomocniczych w tym podgrzewania paliwa ciężkiego (mazutu).
Notka: niestety przedstawiony rzut boczny przez MiKo nie wnosi niczego. Potrzebny jest uproszczony rzut z góry pokazujący w sposób uproszczony kocioł, turbo-generatory oraz podłaczenia pary.

Wg MiKo na każdy wał śrubowy przypadało po 30 000 KM (nie znalazłem potwierdzenia tej informacji), razem 120 000 KM (wg projektu miało być 150 000 KM). Ponieważ wały te zostały ulokowane nie w osi statku, to z chwilą kiedy jeden z układów został wyłączony, niesymetryczny rozkład mocy spowoduje skręcanie okrętu i ster tutaj dużo nie pomoże Trzeba będzię wyłączyć układ po drugiej stronie.
Niemniej w opisach znalazłem pozytywne wzmianki na temat zdolności manewrowej okrętu (The Yorktown-class carriers were exceptionally seaworthy, and more maneuverable than their predecessors (http://www.cv6.org/ship/big_e.htm#dimensions)). To co wcześniej wymieniałem jako wadę okazuje się, że w pewnych warunkach jest zaletą np. w przez puszczenie jednego wału wprzód a przeciwbieżnego wału wstecz, na wolnych obrotach okręt będzie się obracał w miejscu. Również przy dużych szybkościach można zmiejszyć prędkość wałów na jednej stronie i okręt będzie skręcał znacznie szybciej niż przy użyciu tylko steru, co wprzypadku startu i lądowania samolotów ma (chyba) duże znaczenie..
Ciekawą informację znalazłem an temat pływania wstecz i jest to dla mnie nowość (A score of demands was made for the new carrier to fulfill. It was to be able to steam astern for a considerable time for double-ended flight operations, and to be able to operate a 74-plane deckload launch without problems, all the time not sacrificing any of the Yorktown class‘ characteristics. (http://www.microworks.net/pacific/ships ... /essex.htm)). Świadczy to, że okręt miał dużą moc zarezerwowaną na bieg wstecz, co przy śrubach o stałym skoku jest dość dziwne.

Chcę tu wrócić do szybkości okrętu i warunków pływania. Yorktown mógł osiągnąć maks. prędkość 32,5 węzła. Prędkośc ta była zastrzeżona wyłącznie do warunków bojowych. Normalnie okręt około 90% czasu porusza się z prędkościa marszową (ekonomiczną) i stąd wszystkie źródła podają dystans (range) 12 000 Mm przy 15 węzłach. I wygląda, że w tym przypadku do napędu potrzeba było tylko 2 turbiny par. i to na na zredukowanych obrotach. Jak wcześniej pisałem relacja predkości okrętu do mocy siłowni nie jest liniowa i by zobrazować to przykładem posłuże się w układem 2 silników po 5000 KM pracujących przez przekładnię na 1 śrubę (nastawną): statek rozwija na jednym silniku około 8.5 do 9 węzłów , zaś na dwóch silnikach (razem 10 000 KM) tylko 12 wezłów.
Prędkość ekenomiczna ma sens gdyż następuję znacznie mniejsze zużycie paliwa oraz mniejsze zużycie mechanizmów. Kiedy się policzy ile dni polskie niszczciele spędzały podczas II wojny w stoczniach (głównie na naprawach kotłow) w czasie swojej służby konwojowej, gdzie potrzebna była duża szybkość na trzymaniu okrętów podw. npla zdala od konwoju, to okaże się, że będzie to prawie połowa ich czasu.
Jefe
ODPOWIEDZ