Von einem langsamlaufenden Zweitakt-Dieselmotor
hab ich nur Nennleistung und Nenndrehzahl.
Ich brauche eine egal wie grobe Abschätzung der Volllast-Kennlinie
und der Schiebebetrieb-Kennlinie.
Bei der Volllast-Kennlinie würde ich ansetzen, dass das Drehmoment
bis zum Nenn-Betriebspunkt linear ansteigt und dahinter konstant
bleibt. Aber wie simulier ich den Schiebebetrieb? Wieviel Prozent der
Nenn-Antriebsleistung könnte die Bremsleistung sein, wenn man im
Nenn-Betriebspunkt alles Gas wegnimmt, und wie klingt sie ab?
Linear (konstantes Bremsmoment)?
Ich programmier erstmal das Einlesen dreier Polynomkoeffizienten
für beide Kurven, aber dann?
Der Kollege beim Hersteller war am Telefon zwar sehr hilfsbereit,
aber so eine naive Annahme liefert er nicht, er quasselt los wie
kompliziert das alles sei, bla...bla...bla... und beim Googeln
stößt man nur auf kompliziertestes SIMULINK-Spaghetti.
Bin unter Zeitdruck und kann bis Montag keine Doktorarbeit schreiben.
Weiss jemand Rat?
Henning
Ein B&W 6S50MC-C, wie ich im Subject schrieb als Schiffsantrieb.
Und zwar mit Festpropeller, Rückwärtsschub benötigt also Umkehrung
der Drehrichtung.
Problemstellung: Simulation eines Crash-Stop. Er wird zugemacht, und
wenn die Drehzahl bis auf einen kleinen Rest abgebremst ist wird er
anders herum mit Druckluft angelassen und (rückwärts) Volllast gegeben.
Seeschiff. Bulker.
Langsamläufer (Zweitakter) haben/brauchen im Schiff kein Getriebe.
Inzwischen fallen mir die richtigen Suchbegriffe ein,
braking torque oder braking power. Braking torque ist in allergröbster
Näherung konstant, etwas genauer mit Eselsohren bei null und am Limit,
also ein Buckel nicht ganz so rund wie ein Sinus und nicht so
scharf wie ein Trapez. Nur die Größenordnung braking power / Nennleistung
fehlt mir noch. 0.1? 0.5? Oder >1?
Henning
X-No-Archive: Yes
begin quoting, Henning Weede schrieb:
Gut, das Bremsmoment brauchst Du auch, aber das Lastmoment des
Propellers dürfte höher sein, allerdings ziemlich nichtlinear mit der
Drehzahl. Das Bremsmoment kannst Du übrigens nicht ableiten oder
"raten", denn es hängt entscheidend won der Schieber- oder
Ventilsteuerung ab. Grundsätzlich ist es konstant: Bei jeder Umdrehung
wird die Luft im Zylinder adiabatisch komprimiert und bei jedem Hub
die gleiche Kompressionsarbeit darin abgeladen, also ist die Leistung
drehzahlproportional und das Moment damit konstant - idealerweise gibt
sie nach OT die gesamte Energie durch Expansion in den Auspuff ab und
treibt den Motor nicht mehr an.
Die Kompressionsarbeit läßt sich aus Hubraum und Verdichtung
abschätzen. Sie ist aber deutlich kleiner als die Antriebsarbeit, weil
der Antrieb auf einem höheren Temperaturniveau und bei höheren Drucken
stattfindet, was dann unvermeidlich zu Abgasverlusten führt.
Andererseits sind Schifssmotoren auf hohen Wirkungsgrad gezüchtet,
damit sie nicht zuviele Teerbröckchen pro Seemeile veraschen, also
werkeln dort noch Abgasturbinen und Ladeluftkompressionen, und wie die
sich im Schiebebetrieb verhalten, ist schlecht abschätzbar.
Außerdem sollte der Hersteller sich über diesen Fall auch Gedanken
gemacht haben, da muß der Motor also keineswegs nur passiv "schieben",
sondern er könnte von Anfang an eine Druckluftbremsung verpaßt
kriegen. Die ideale Bremsung würde man erreichen, wenn man kurz nach
der Schließung des Schiebers, also im UT, Druckluft einbläst, und die
dann vom Zylinder komprimieren läßt. Irgendwann schafft der Motor das
nicht mehr, sondern "schlägt zurück", und genau das ist der Anfang des
Druckluftanlassens rückwärts - könnte also sein, daß nach "zugemacht"
sofort mit der Druckluftbeaufschlagung begonnen wird und die erst dann
aufhört, wenn die entgegengesetzte Anlaßdrehzahl erreicht ist und der
Motor dann selbständig weiterläuft.
Die Druckluft muß übrigens nichts kosten, die macht der Motor beim
Abbremsen selbst.
Was begrenzt das mögliche Bremsmoment? Wahrscheinlich genau wie beim
Antrieb der höchstzulässige Zylinderdruck- und -temperatur. Damit
liegt es vergleichbar hoch wie das Antriebsmoment. Ich würde einfach
110 % des Nennmoments nehmen... (plus das Bremsmoment des Propelles,
natürlich).
Gruß aus Bremen
Ralf
--
R60: Substantive werden groß geschrieben. Grammatische Schreibweisen:
adressiert Appell asynchron Atmosphäre Autor bißchen Ellipse Emission
Im Vergleich zur Wikipedia hilft das Usenet wirklich BRILLANT!
Super. Wenn mich nichts besseres einfällt setze ich eine
Konstante und tune die, bis das Ergebnis zu Stopweg-Daten passt, die ich
für Tiefwasser habe. Ich soll für Flachwasser rechnen
(wo Widerstand und hydrodynamische Masse größer sind). Nur, und das ist
jetzt nicht mehr technisch, die Tiefwasser-Angaben stammen vielleicht vom
Gegner meines Auftraggebers, und wenn ich die benutze, also als
wahr voraussetze, beraube ich meinen Auftraggeber um die Möglichkeit
nachzuweisen, dass die (auch) gelogen waren.
Nein, das hab ich mir am Telefon vom Hersteller erklären lassen,
das passiert erst bei einer Restdrehzahl. Ich glaube 12% hat er gesagt
(keine Ahnung 12% wovon).
Es bringt sowieso nichts, wenn man einen Propeller viel zu früh
rückwärts antreibt, dann ist der Anströmwinkel der Profile viel zu
steil, es bilden sich keine tragenden Wirbel, er stallt und kavitiert nur
und liefert keinen Schub.
DANKE! Mensch, wie kommst Du nur auf diese Zahl? Keine 100, keine
120, sondern 110. wow.
Den hab ich rechnerisch gut im Griff. Kein Problem. Nur Daten
verweigert man mir hier auch, ich muss statistisch buddeln.
Ich finde diesen Ausflug jenseits meines geistigen Horizoints sehr
spannend und interessant. Offenbar reicht es nicht, Schiffsantriebe
möglichst wirtschaftlich zu entwickeln, sondern das Zünglein an der
Waage ist wohl die von Dir oben genannte schlaue Steuerung für solche
Notmanöver. 24(!) Minuten, hab ich mir sagen lassen, dauert es,
bis bei einem VLCC (Supertanker) überhaupt erst einmal der
Propeller steht, das muss man sich einmal vorstellen, das
ist Wahnsinn.
Henning
Hi,
wohl eher Maschinenschonung. Und Bauart. Die Wellenmassen und die Schmierung
während eines Nothalts sind keine Kleinigkeit. Nicht daß solches nicht geht,
aber mit etwas Pech läuft die Anlage dabei in einen "undefinierten Zustand"
hinein und kann erst nach längerer Wartung wieder angelassen werden, der
Pott kann sich dabei blitzartig in ein antriebsloses Wrack verwandeln, das
auf Schlepperhilfe angewiesen ist, für was, 10% des Ladungswertes an den
Bergeschlepper?. Für einen unnötigen Nothalt sind schon Kapitäne gefeuert
worden.
Nun ja, ehemalige Kapitäne studieren gerne Schiffbau,
promovieren gerne, und (nachdem ihnen zuhause ein Hammer
auf den Kopf gefallen ist) werden sie sogar Professor und
bilden neue Kapitäne aus. Das sind ohne Witz meine
autentischen Beobachtungen.
Es braucht also nach so einem Vorfall kein Kapitän
über Arbeitslosigkeit zu klagen, und auch für Nachwuchs
ist gesorgt damit das arme Schiff nicht unbemannt
seines Weges fahren muss.
Henning
X-No-Archive: Yes
begin quoting, Henning Weede schrieb:
Ich vermute, daß Nautiker echte Mangelberufe sind. Kann nicht jeder
(erfordert sehr hohe persönliche Fähigkeiten), will auch nicht
jeder...
Gruß aus Bremen
Ralf
--
R60: Substantive werden groß geschrieben. Grammatische Schreibweisen:
adressiert Appell asynchron Atmosphäre Autor bißchen Ellipse Emission
X-No-Archive: Yes
begin quoting, Henning Weede schrieb:
Und warum willst Du das Lastmoment des Propellers ignorieren? Das
kommt zum Motorbremsmoment noch hinzu (wie ich schrieb). Und innere
Reibung hat der Motor auch.
Na, vermutlich von der Nenndrehzahl. Und es paßt ganz gut dazu, daß
das Propellermoment wahrscheinlich mindestens proportional, eher
quadratisch zur Drehhzahl ist, also bei niedrigen Drehzahlen deutlich
abnimmt.
Es geht nicht darum, den Propeller rückwärts anzutreiben (und das kann
sich nur auf die Schiffsgeschwindigkeit beziehen), sondern, den Motor
abzubremsen bis zum Stillstand. Die Bremskraft ergibt sich daraus, daß
anfangs (in UT) Luft im Zylinder ist, die dann durch den Kolbenhub
komprimiert wird. Und diese Bremskraft ist um so höher, je höher der
Anfnagsdruck ist, daher wäre es zum schnellen Abbremsen des Motors
sinnvoll, den Ladedruck so hoch wie möglich bzw. zulässig zu machen.
Weil normalerweise die innere Motorleistung brutto höher als die
abgegebene Nennleistung ist, und das würde ich auf 5 % abschätzen (aus
dem hohlen Bauch). Beim Bremsen wirken diese inneren Verluste aber in
die "richtige" Richtung, daher ist die Bremsleistung dann 10 % höher
als die Antriebsleistung.
Bloß paßt das nicht zur Aussage, daß der Zylinder beim Bremsen nicht
mit Druckluft beaufschlagt wird, dann schafft der der Motor das
technisch Mögliche wohl gar nicht. Also vergiß die 110 %.
Warum haust Du nicht einfach eine Schiffbauer-Fakultät an?
Ob das mal so stimmt? Gefühlsmäßig kann ich mir das nicht vorstellen.
Eigentlich eine interessante Frage, warum es keine Schiffsbremsen
gibt. Technisch wäre das gar kein Problem: Einfach ein großes "Brett"
senkrecht ins Wasser stellen (also Flügel ausfahren oder einen
"Bremsfallschirm" hinter dem Heck herschleppen oder sowas, dann würde
das Schiff nach drei bis vier Schiffslängen stehen (und es würde
mächtig Wellen geben und spritzen). Natürlich müßte sowas ziemlich
massiv ausgeführt werden, weil da doch gewaltige Kräfte auftreten, und
dann muß man auch fragen, wie man die denn in den Rumpf einleiten
soll, ohne daß sich der zusammenfaltet oder zerreißt. (Rechne mal die
Wandstärke eines Supertankers proportional auf eine gewöhnliche
Konserndose um, dann kriegst Du einen fürchterlichen Schreck.)
Wahrscheinlich muß das alles billig sein und ist festigkeitsmäßig "auf
Kante" genäht. Natürlich würde ein rückwärts drehender Propeller
besser bremsen als ein mitlaufender oder stillstehender, aber
vermutlich kann der das einfach nicht ab.
Das mit dem Bremsmoment des Propellers muß ich übrigens auch
modifizieren: Wahrscheinlich bremst der den Motor gar nicht, sondern
treibt ihn an. Stell Dir einen freilaufenden Propeller vor: Wenn das
Schiff geschleppt wird, dann dreht er sich in die gleiche Richtung,
als wenn er das Schiff mit Motorkraft antreiben würde, nur etwas
langsamer. Wenn er noch langsamer liefe, also die Welle gebremst
würde, dann würde er sie also in Drehrichtung treiben.
Mithin liegt die Trägheit also gar nicht im vergleichsweise leichten
Motor, sondern ind er Schiffsmasse: Der Schiffskörper ist auf
Leichtlauf, also geringen Fahrwiderstand durchs Wasser, ausgelegt, und
wenn es läuft, dann läuft es. Und der Propeller muß dann die
Möglichkeit haben, angepaßt an die Geschwindigkeit durchs Wasser
mitzulaufen, sonst bricht er ab, oder sowas. Also gibt man sich gar
keine Mühe, den Motor sehr stark zu bremsen, sondern muß abwarten, bis
das Schiff von alleine langsamer wird. Und dann kommt das auch mit
fast einer halben Stunde hin.
Dann rechne doch mal anders: Aus Fahrgeschwindigkeit und Motorleistung
kannst Du auf die Schubkraft schließen, die den Fahrwiderstand bei
konstanter Fahrgeschwindigkeit genau kompensiert. Wird die
Brennstoffzufuhr abgestellt, dann wirkt nur die Widerstandskraft
(evtl. doppelt soviel, weil der mitlaufende gebremste Propeller
ungefähr die gleiche Brems- wie Antriebskraft aufbringen kann). Und
dann schätze mal ab, wie hoch dann der Bremsweg aufgrund der Masse
wird.
Mache ich doch einfach mal: Suche "Supertanker" bei Wikipedia -
<http://de.wikipedia.org/wiki/Hellespont_Alhambra-Klasse .
Daten:
Wiegt ungefähr eine halbe Million Tonnen (5e8 kg), fährt 17,5 kn = 9
m/s und hat eine Antriebsleistung von 36,9 MW, das ergibt einen Schub
von 4,4 MN. Das entspricht einer Beschleunigung bzw. Verzögerung von
8,8e-3 m/s^2 (*schluck*: Ist ja nicht das meiste...), bzw. doppelt so
viel, wenn der Propeller noch genauso stark mitbremsen kann.
Wenn man das so sieht, ist das eigentlich nicht besonders sinnvoll,
viel über eine "Motorbremse" nachzudenken: deutlich mehr bringt das
nicht.
Hier steht was Sinnvolles:
<http://de.wikipedia.org/wiki/Tanker#Anhaltestrecke . 15 Schiffslängen
ist aber verdammt viel - bei o. a. Supertanker sind das 5,7 km bzw.
fast 3,1 nm.
Gruß aus Bremen
Ralf
--
R60: Substantive werden groß geschrieben. Grammatische Schreibweisen:
adressiert Appell asynchron Atmosphäre Autor bißchen Ellipse Emission
Hi,
warum nicht einfach einen engen Wendekreis fahren? Das verhindert wenigstens
lange Bremswege...
Bei dicken Pötten ist der damit erreichbare "Schub" so gering, daß es bei
noch hoher Vorwärtsfahrt eh keine Rolle spielt. Das kavitiert und schlägt
Schaum, sonst passiert wenig.
Genau. Der gewaltsame Rückwärtslauf wird nur da gemacht, wo es keine großen
Maschinenmassen riskiert. Denn ein kavitierender Großpropeller erzeugt gar
heftige Vibrationen, die sogar die Motorfundamente schädigen können.
Militärische Pötte machen das noch, die sind aber auch dafür ausgelegt,
genau wie "Sportboote". Ein Handelsfahrer aber investiert nicht in fettere
Rumpfredundanzen. Solche Gewaltmanöver kommen dafür zu selten vor, also läßt
man das gleich ganz weg. Schonmal einen Sattelschlepper mit ABS gesehen? Die
meisten haben immer noch Trommelbremsen.....
Die Motorbremse "wirkt" bei hoher Fahrt deutlich weniger, der Propeller
verwandelt sich in ein bloßes Hindernis für die Strömung. Ein Schleppsack
wäre wirksamer...
Große Pötte können das mühelos auf 10 Meilen strecken...vergiß nciht, daß Du
mit soeiner "Motorbremse" die Ruderwirkung schwächst, das ist fast noch
gefährlicher als die Bremsstrecke selber. Ein vorausschauender Kapitän wird
zwar sicher mit der Fahrt heruntergehen, aber stets die Mindestdrehzahl für
beste Ruderwirkung laufen lassen. damit er z.B. einem Gegenfahrer ausweichen
kann. Das "Umsteuern" auf Vorwärts für soein Manöver ist ja genauso riskant
wie das "Bremsen", dauert ebensolange und riskiert wie jenes auch einen
Stillstand der Maschine durch Defekt. Und dann verwandelt sich der Pott in
ein Floß. Sollte der Kapitän also besser nciht riskieren, seine Maschine
sollte schön brav weiterlaufen.
Will ich doch nicht. Ich habe ihn nicht erwähnt, weil ich damit
(bis auf fehlende Daten) keine Probleme habe.
Hierüber hat in der DDR einmal jemand seine Dissertation geschrieben.
Dieser Herr ist heute der Chef der Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam.
Er war auch mal mein Chef (der beste Chef meines Lebens).
Wenn der Termindruck weg ist werde ich spaßeshalber mal in mein
Progrämmchen überschlägig sowas einbauen, also Widerstand um
rho/2 v^2 mal Hauptspantfläche/10 vergrößern. Ich versprech mir
aber nicht extrem viel davon.
Man könnte auch viel Bremswirkung erreichen, wenn man mit
den vorhandenen Mitteln ein 35/1 Z-Manöver fahren würde. Oder
weil so kleine Schaltwinkel im Seegang nicht machbar sind 35/5.
Z-Manöver bremsen, sie implizieren ein mittleres Beibehalten des Kurses,
und der Platz, den sie in Querrichtung brauchen, beschränkt sich auf ca.
1...2 Schiffslängen zu jeder Seite.
Das naheliegendste auf Flachwasser ist - so habe ich mir sagen lassen -
heutzutage aus der Mode gekommen: Einen Mann auf die Back stellen, der
den Anker schmeisst und so frühzeitig die Bandbremse zieht, dass die
Kette schön steil bleibt und der Anker nicht einhaken und abreißen kann
kann, sondern schleift und bremst.
Mir ist auch ein Fall zu Ohren gekommen (ich liebe Geschichten
ehemaliger Kapitäne) wo in der Schleuse das Rückwärts-Anlassen nicht
funktioniert hat. Das Schleusentor kam immer näher, der Lotse hat sich
wie unter Schmerzen zusammengekrümmt und nur noch gestammelt:
Scheiße...Scheiße...Scheiße! Dann wurde Anker geschmissen, der riss ab,
aber half, und mit Taucherhilfe wurde er später geborgen.
Das ist sehr kompliziert, aber man kann sich beim Programmieren
ruhigen Gewissens doof stellen, wenn man das Vier-Quadranten-Modell
hat, das sind dimensionsloser Schub und dimensionsloses Drehmoment
abhängig vom Fortschrittswinkel arctan(Anströmgeschw./Umfangsgeschw.).
Vier Quadranten heißt: die vier
Kombinationen von beiden Drehrichtungen und beiden Anströmrichtungen.
Das herkömmliche Freifahrt-Diagramm
reicht nämlich nicht, der Betriebspunkt liegt manchmal außerhalb.
Solche Vier-Quadranten-Diagramme haben vor Jahrzehnten die Holländer
in Wageningen mal in einem riesigen Forschungsprojekt gemessen,
für die sog. Wageninger-Propeller, und für den B40 hab ich die
Fourierkoeffizienten. Das hab ich längst programmiert. Es dient mir
wie der Laternenpfahl dem Besoffenen dient: nicht zur Erleuchtung,
sondern um sich daran festzuhalten :-)
Ohne Propeller und wenn man die Widerstandskurve vereinfacht
kann man das sogar analytisch rechnen, aus einer
nichtlinearen homogenen Differentialgleichung der Form
m * dv/dt + b * v^2 = 0.
Das gibt naturgemäß keinen definierten Bremsweg, weil die
Geschwindigkeit mit dem Faktor 1/(t-t0) asymptotisch abnimmt und
theoretisch nie null wird, so dass es davon abhängt, was man willkürlich
als null definiert. Nur gegen Strömung gibt es einen.
bitte nicht. Alles, nur nicht das. Mit Wikipedia bin ich fertig. Nie wieder.
Gruß
Henning
Hallo,
na dazu muß man erst mal sicher geeigneten Grund im Flachwasser haben,
eben und ohne grosse Steine oder gar Wracks oder verlegte Seekabel.
Wenn der Mann auf der Back zu früh die Bremse zieht ist die Bremswirkung
futsch, zu spät ist der Anker oder die Kette futsch.
Bye
Hi,
genau, stelle mir das gerade vor, eine Schleuse mit ner tiefen Kieslage und
klemmenden Toren?...anstatt einem glatten Betonbecken. Welche Bremswirkung
hätte wohl ein geschleppter Anker in einer Betonschleuse? Und wie groß war
die Kammer eigentlich, oder anders gefragt wie klein war der Pott?
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