Dotaz na elektropohon ponorek

V technických datech ponorek se zpravidla uvádí pouze výkon elektromotorů. Mně zajímá více podrobností o konstrukci. Zejména kapacita, počty a zapojení(!) akumulátorů, napětí, proudy, druh a typ elektromotoru atd. Má někdo tyto vědomosti nebo zná příhodný link? Mně dostupná literatura mlčí a vygooglovat tyto informace se mi stále nedaří. Dobrodějcům předem děkuji.

Typ elektromotoru - tipuji stejnosměrný sériově buzený, zapojení aku bude asi nějaké sérioparalelní, napětí netuším, třeba ho někde najdu, ale pak už jde z výkonu a napětí dopočítat proud. Zkusím jestli něco nenajdu

Tak on nikdo z váženého fora u ponorek nesloužil? Hmm....


Ačkoliv se přece jedná (pro ponorky) o zásadní způsob pohonu, nikde nikdo o něm veřejně, zdá se, nic konkretnějšího neví. Škoda, vrtá mně to v hlavě již léta. I způsob regulace ss elektromotoru(ů) byl asi řešený trochu jinak, než u lokomotiv, tramvají a ještěrek.

No především je otázka poněkud nesmyslně položená, ponorek byla řada typů a vzhledem k tomu že se vyráběly a vyrábí už cca 100 let je sotva možno dát vyčerpávající odpověď. Lze celkem předpokládat že ponorky třeba typu Lake měly jiné baterie než třeba typ XXI. Navíc v jen mírně odbornějších knížkách ta informace je, alespoň u známějších typů. Třeba Typ VII měl u starších lodí (ne tedy třeba VIIC) 62 článků spojených do série (tedy 120V) a dvě takové baterie spojené paralelně (dohromady tedy 124 článků) u většiny lodí to byly AFA typ 27MAK740 o celkem 6940Ah pro celou baterii, 5 lodí mělo baterie AFA typ MAL 740 opeě 2x62 článků ale o kapacitě 8480Ah, u dalších typů (VIIB, C, D, F) se pak kapacita různě měnila ale byla obecně kolem 9100Ah (popisovat všechně verze mne nebaví) vždy je to 120V ze 2x62 článků. Pro typ třeba XXI pak je to 6x62 článků a kapacita 11300Ah.
Stačí se podívat do knížek.
zdroj : Wunderwaffe Elektro-Uboot typ XXI vydaný jako "sonderheft 13" v řadě "Marine Arsenal v roce 1996 autor Siegfried Breyer.
The type VII U-boat, vydaný v řadě "Anatomy of the ship" nakladatelstvím Conway v Londýně v roce 1984 autor David Westwood
Obdobné podrobnosti lze samozřejmě najít i v řadě dalších knih věnujících se ponorkám.

Bitaxi, díky za reakci. Máš pravdu, moje otázky byly natolik všeobecné, že je možné je považovat až za nesmysl. Kdyby v mé vesničce citované knihy měli, neotravoval bych tady, netvrdnul u PC a měl bych klidné spaní. V místní lidové knihovně však nemají nic a tak díky za tip, někde je třeba mít budou.


Nejběžnější výrobce a typy akku, počty článků, jejich kapacitu i rozměry a hmotnost - to jde snadno vygooglovat. Mně však zajímá víc - reálná konstrukce, zapojení atd. Víš, nedovedu si prostě představit dvě třicetitunové 120V baterie Pb článků o kapacitě řádu 10000Ah spojené paralelně jen kusem tlustého drátu. Tak jednoduše ty dvě "baterky" propojit prostě nelze.
Stejně tak ty min 300kW motory s regulovanými otáčkami cca 5-400 U/min a jejich regulace s ohledem na využití kapacity zdroje....???
No prostě jsou to všechno čertovské otázky ... jejich tecnické řešení jistě patřilo k těm nejproblematičtejším.
Tak se znovu omlouvám za nekonkretnost otázky. Opravdu jsem nepředpokládal, že by zde byla přehršel odborníků na konstrukci elektrotrakce Ubootů... proto jsem nahodil jen takovou maličkou, všeobecnou udičku. Zda někdo není v bádání dál a nepodělil by se.

Výmluva na knihovnu v rodné vísce je špatně, já to čerpám z knih které jsem si pořídil na netu a je tedy fuk jestli žiju na samotě v brdech nebo třeba v Praze pupku světa
Pokud jde o váhu dost to podceňuješ, v XXI vážila baterie myslím asi 230 tun. Ale ony se vůbec nemusely regulovat otáčky, osobně si myslím že se asi neregulovaly, vzhledem k tomu že diesely měly rozsah obrátek 470 - 490 za minutu a elektromotory pak 295 za minutu (u typu VII) myslím že to bylo jinak . Pravděpodobně byla rychlost regulována natáčením lopatek lodního šroubu. Po pravdě je to asi nejjednodušší způsob. Ber to ale s rezervou, je to můj !kvalifikovaný" odhad založený na tom jak se to běžně dělá na lodích (motory běží v oblasti nejvyšší účinnosti v podstatě stabilní rychlostí a natáčí se lopatky). Třeba pokud budeš pátrat tímhle směrem dopídíš se kýženého výsledku.
Přiznám se že netuším kdes vzal ty "300kW motory s regulovanými otáčkami cca 5-400 U/min" zdroje které jsem měl čas zkouknout mluví o konkrétních otáčkách ne o rozsahu.
Knížek na ponorky je celkem dost (hlavně na německé a modernu) a není velký problém je na netu najít Je to trochu o jazycích hodně je jich v angličtině, ruštině a němčině, ale s tím se holt musíme smířit.

No právě, že jsem je nepřevzal nikde . O rozsahu nikde nic, vždy jen max výkon/Umin. Ale jestliže ponorka dělala kolem 10kn na plné otáčky, tak na plíživou plavbu půl knotu jich potřebovala (aspoň zhruba) kolik? Mých 5 (pět) otáček je ovšem nedoklep - mělo být 50. Prostě můj pouhý "úměrnostní výpočet". Ano, motor jde i vypínat a plížit se dál jen setrvačností. Ale stavitelné propelery ? Ufff... no... ...zdá se, že i ta "jedenedvacítka" měla lopatky pevné.
www.ipmsstockholm.org
Otáčky elmotoru se musely tedy regulovat stejně, jako otáčky lodních dieselů. Ani ty nejsou motory bez "plynu".



31,5 tun olova má platit pro JEDNU baterii z 62 článků AFA 33 MAL 800 W.






Jistě, vůbec o tom nepochybuji. Něco maloučko mám, ale valná většina obsahu je spíše beletristického než opravdu technického ražení. V 98% jde jen o nejzákladnější, notoricky známé údaje a vydávat další a další eurobankovky za zajíčky v pytli...hmm... beztak se mi zdá, že většina autorů opisuje jeden od druhého. Ach, ty jazyky... jsa žákem ještě Zdeňka Nejedlého, tak bez problému čtu jen rusky a polsky.

háček je žeb ty diesly se "regulovaly" v rozsahu cca 20 otáček, což na rozdíl 17 uzlů moc nevypadá (jedna otáčka na jeden uzel? ) a u elektromotoru je uvedeno přesně jen těch 295 (stejné u všech typů VII) takže ani u dieselů to není na žádnou regulaci, spíš to vypadá na rozsah otáček daný tím že diesel je "měkčí" zdroj než elektromotor (tam je krouticí moment pokud se pamatuju lepší - pokud to zdroj utáhne) .
odkaz vede na poválečnou přestavbu, kdy mohlo být změněno v podstatě cokoli, včetně regulace a přesto že vrtule vypadá pevná jistý bych si nebyl. Ale tohle s regulací rychlosti pomocí natáčení lopatek je můj odhad založený na tom že je udávána jedna konkrétní rachlost otáček pro různé motory použité u stavěných ponorek. Proč by nebyl uveden rozsah (třeba jako u dieselu), navíc pokud vím byly elektromotory přímo ma hřídeli a tedy pro stejnou rychlost (na hladině) je třeba stejných otáček jak u dieselu tak u elektromotoru pokud by listy byly napevno.
Byl jsem na řadě ponorek, anglické, francouzských i sovětských ale přiznám se že ani na dieselelektrických jsem si ničeho většího nevšiml, naopak elektromotory jsou celkem malé a ne moc nápadné, diesely jsou po stranách centrálního průchodu a zabírají dost místa, anii v centrále kde by mohlo být další místo kde by se dala rychlost regulovat není nic moc vidět (určitě ne nějaké mohutné stakače nebo tlusté kabely). Pokud na to nepřijdeme dřív, mohu se teoreticky podívat na jednu ponorku třídy foxtrot která je v Belgii kam si plánuju na léto výlet (snad to stihnu, jedu tam na něco jiného) a prozkoumat to tam. Vzhledem k tomu že foxtrot není konstrukčně moc daleko od ponorek z WWII mohlo by to být stejné a třeba se to tam dá poznat.

No jen na doplnění slavná lokomotiva Sergjej (buben tajgy) má agragát z ponorky, je to dvoutaktní diessel a palubní napětí je 120 V, jak generátor, tak trakce tak i baterka. Zřejmně bratři Rusy v rámci konverze jen vyměnili šroub za nápravu.


Výkon Diesslu je 1.4MW. V ponorce jsem nebyl, ale ve strojovně sergjeje je asi 120 dB a v jen kabině v 90 dB.


Jinak tahat tenhle výkon na 120 V je dost odvaha protože trakční proudy jsou 12 kA (asi tak proud tavící obloukové pece ve slévárně).


PS. a jste si jisti, že ponorka má přímý náhon z dieslu na šroub a ne pohon typu Ward Leonardo jako ta lokomotiva ? V tom okamžiku fakt nemusím regulovat ozáčky diesslu a výkon řídím jen buzením dynama.

Pro Bitaxe
u elektromotorů je momentová křivka přesně opačná než u spalovacích...
u spalovacího motoru do jistých otáček (těch maximáně použitelných) roste moment (řekl bych parabolicky - u nízkokompresních motorů je křivka trochu plošší tj v určitém rozmezí otáček je kroutivý moment skoro konstatntní) takže nízké otáčky malý moment, vysoké otáčky velký moment, zatímco u elektromotorů roste - teda spíš klesá - hyberbolicky tj. čím menší otáčky tím vyšší moment a naopak čím vyšší otáčky tím menší moment - ideální pro pohon. ... samozřejmně že se otáčky elektromotoru a tomu odpovídající rozběhový moment dají regulovat lépe než u dieslu.

těch 500 otáček u dieslu je jakýsi kompromis mezi výkonem a spotřebou...

Jinak i na té lokomotivě (otec na ní jezdil a tak jsem si ji jako kluk docela prolezl) je Diessel mnohonásobně větší než generátor a trakční motory jsou docela maličké...asi poloviční než generátor a regulace se dělá jen přepínáním sekcí v budícím vinutí, tam je to z hlediska spotřeby proudu nejefektivnější...teda do vynálezu vícevrstvých polovodičových spínacích prvků.

Já celkem vím jak je to u elektromotoru s momentem (obecně by to asi většina lodí nazvala kroutící moment, byť to není správné) i to jak je to u velkoobjemových pomaluběžných dieselů (třeba lodních) Koneckonců právě tahle vlastnost elektromotorů se využívala u těžkých tahačů v RU armádě (v ČSR známé jako BE vlaky) a nakoneci i u řady dalších diesel elektrických pohonů.
Pokud jde o motor na ponorce, pokud vím je elektromotor přímo na hřídeli, takže jestli se nepletu je to odpředu dozadu diesel, elektromotor a nakonec šroub. Přiznám se že jsem to nikdy nezkoumal v reálu blíž.
Pokud jsem měl možnost posoudit hluk dieselu (na některých ponorkách to pouští ze záznamu) je to dost otřes, decibely bych si netroufl odhadovat ale i když simulace byla vždy jen "na jeden motor" bylo to opravdu hrozné navíc jste mezi dvěma motory a na nich se bez nějaké ochrany hýbe řada věcí, takže pokud se loď houpe může to být docela "radost" něco tam dělat. Elektroúsek je sice stísněný ale mnohem méně odkrytý a obvykle se prochází bez nějakých komentářů. V létě jedu do Belgie a myslím že stihnu se podívat na jeden Foxtrot který je tam zakotvený, když jsem tam byl před pár lety byla prohlídka individuální, tak se zkusím kouknout jak to měli soudruzi udělané, vzhledem k tomu že se od německých vzorů moc nevzdálili asi to bude stejné jako na většině starších ponorek.

O ponorkách vím houbeles, ale z vrozené zvědavosti jsem vždy prohlížel veškeré fotky na které jsem narazil. Navíc jsou pro mne technicky zajímavé, tak sleduju tuhle diskusi. O konstantních otáčkách lodního šroubu a nastavování úhlu lopatek ale v tomhle případě mám pochybnosti. Repspektive, z fotek co jsem prolezl to na to nevypadá. Viz. tady - uboat.net .

No mne nic jiného než nastavení úhlu lopatek nenapadá, přiznám se že jsem nikdy neuvažoval jak se "to dělá" a prostě jsem předpokládal že se měnily otáčky motoru (ani jsem nečekal že byly tak nízké, i když to má logiku pokud je motor na hřídeli a není tam další převod) když jsem začal hledat věděl jsem že napětí bylo 120V (to se píše docela často) takže jsem vlastně hledal jen typy článků a ty jsou v podrobnějších publikacích rozepsány i pro jednotlivé lodě, co mne zarazilo byl nízký rozsah otáček dieselu a hlavně to že elektromotor měl shodně uváděny jedny konkrétní otáčky. Právě to mne vedlo k tomu že jsem "navrhl možnost nastavování lopatek, to že na fotkách šrouby vypadají jako odlité vím, fotek je dost a na ponorce kterou jsem viděl na suchu ve Francii v Lorientu to tak bylo pokud se pamatuji také v celku. jen mne nějak nenapadá jak to udělat pokud ty zatracené otáčky byly stabilní (ono i těch 20 otáček rozdílu u dieselu se mi zdá málo na regulaci v rozsahu 17 uzlů).

Je toho trochu viac: ezinearticles.com


Asi najlepší zdroj: http://www.maritime.org/fleetsub/index.htm - americké ponorky II.svv - veľmi dobre rozpísané, ako to mali urobené (pripadá mi to ako nejaká učebnica pre posádky ponoriek), vrátane detailov vybavenia a schém rôznych systémov. Predpokladám, že nemci to mali vymyslené podobne.
Konkrétne podľa www.maritime.org a ďalších obrázkov v texte to vyzerá tak, že dieslové motory poháňajú generátory a lodné skrutky sú vždy poháňané elektomotormi - buď pomalobežnými priamo alebo rýchlobežnými cez prevodovky. Jednosmerné motory sa dajú regulovať pomerne slušne jednak budením, jednak napájacím napätím a jednak prepínaním vynutí. Navyše na niektorých obrázkoch (nečítal som to celé), to vyzerá tak, akoby na jednom hriadeli boli dva viacmenej samostatné elektromotory spojené do jedného bloku.
Potom by dávali zmysel aj dva údaje o rozsahu otáčok dieselmotorov - bežia v optimálnom režime a jeden údaj o otáčkach elektromotoru - boli by to maximálne otáčky a rozsah regulácie by bol od nula po toto maximum pri plavbe na hladine. Pri ponorení by sa maximálne možné otáčky elektromotorov nevyužívali vôbec alebo by v dôsledku hydrodynamického odporu ponorenej ponorky neboli elektromotory schopné udeliť ponorke väčšiu rýchlosť, než akú skutočne dosahovala (čo sa mi zdá pravdepodobnejšie).

Díky za odkaz na bezvadný materiál. To je přesně to o čem se mi zdálo.

Po konzultaci s otcem jsem se dozvěděl že motor "Sergjej" měl výkom 1800 kW, ale kvůli hlučnosti porušující československé limity byl snížen na 1400 kW a v ponorce (bohužel neví třídu) byly tyto motorgenertátory dva... koncepčně se prý jedná o starší britský systém (snad WWI).


PS. zajímalo by mne jak se připravovaly na ponoření parní ponorky z CaK Rakouska. Než uhasím topeniště parního kotle, abych se mohl ponořit, tak to musí trvat několik hodin, protože měly být na uhlí a ne na mazut (těžké topné oleje)

Bohužel pohádka o tom že motory Sergeje jsou původem z ponorky je pouze pohádkou. Pocházejí pouze ze stejného závodu a používají některé společné díly s ponorkovými motory. Ostatně tuhle bajku vypráví jen pamětníci a v oficiálních zdrojích (třeba knížka o lokomotivě Sergej) se nikde neobjevují. Motor 14 D 40 je vidlicový (už to je dost netypické obvykle byly na ponorkách motory jednořadové) dvanáctiválec, dvoutaktní vznětový. I ten dvoutaktní cyklus je neobvyklý, má větší spotřebu a tedy nižší akční rádius. Právě velká spotřeba byla jedním z důvodů vyřazení Sergejů u ČD a maďaři kteří je používají dál je přestavěli na jiný motor (caterpillar). Motor vyráběný v Kolomijském závodě byl konstrupován pro lokomotivy a nikd v ponorkách nesloužil (zkuste schválně někdo najít sovětskou ponorku s dieselem "14D40" ) prostě je to hezká bajka, nic víc. To samozřejmě neznamená že třeba elektrická část nepoužívala stejné principy.

to KY-Hunter kde jsi přišel k nesmyslu že Rakouskou-Uhersko mělo nějaké parní ponorky? Je to naprostá blbost, takže tvá otázka pozbývá smyslu, kdyby ses podíval jen tady na válce asi bys snadno zjistil že ŽÁDNÁ ponorka rakouské maríny nebyla parní. RU použilo jako nejstarší ponorky 3. typů a to Lake (pohon 2x benzinový motor +2x el. motor) Germania (2xdvoutaktní motor Körting - na petrolej - +2x el. motor) a Holland (2xbenzinový motor+2x el. motor), všechny další už měly diesely, na které přešly i třeba ponorky Lake. O parních ponorkách se v souvislosti s RU nedá vůbec mluvit.

To Bitaxe: dvoutakt má menší účinost, je-li zážehový (benzín) u vznětového (nafta) to není tak docela pravda. Naopak hraje roli (téměř) dvojnásobný výkon proti čtyřtaktnímo cyklu při stejném zdvihovém objemu, tj. dvoutakt zabere podstatně méně místa při stejném výkonu než čtyřtakt - obzvláště v ponorce VELMI důležité plus.


Např za WW2 byly v USN ponorkách používány 2-taktní diesely General Electric, Fairbanks-Morse a Hooven-Owens-Rentschler s mechanicky poháněným dmychadlem a se dvěma protiběžnými písty v jednom válci :


http://en.wikipedia.org/wiki/Opposed_piston

to Jan Chvojka, ono nejde ani tolik o místo (spíš o tvar motoru, kdy užší motor je obvyklý a proto jde většinou o jednořadé motory) jako o to že dvojtakt (a to je stejné ve vznětovém i zážehovém motoru) má o dost vyšší spotřebu, to pro ponorku znamená menší dojezd a tím samozřejmě měnší dobu na moři a menší účinnost. To pro němce i pro rusy (obojí měli dost problém se dostat do prostorů činností) bylo podstatné, pro další státy samozřejmě rovněž, ale pro tyhle dva s problémy toho že ponorka musí jet dost daleko to bylo výrazné. Je mnohem snažší umístit větší motor než další palivo (rozdíl objemů motoru a paliva je myslím jasný). Dvoutaktní diesely používala pokud vím Francie a Holandsko, němci, a italové naopak používali čtyřtakty, čtyřtakty (alespoň u některých, pokud se mi povedlo zjistit) používali i rusové. Američané používalůi dvoutakty třeba na třídě GATO, ale po válce přešli na čtyřtakty, britové (u třídy T) používali čtyřtakty. Takže to zda byly na ponorkách ty nebo ony je dost nejisté, obvyklejší byly zřejmě čtyřtakty, dvoutakty ale byly použity také. Ale hlavně já nikdy a nikde neřěšil "účinnost" dvoutaktu, psal jsem a za tím si stojím že má vyšší spotřebu (ve vztahu k výkonu) a tedy loď s motorem o daném výkonu bude mít se dvoutaktem menší dojezd. To je docela limitující a je to i jedním z důvodů menšího využití dvoutaktů obecně (dnes vzhledem k ceně paliva) nejen na ponorkách. Teoreticky by byl dvoutakt díky jednodušší stavbě výhodnější, v praxi se díky ekonomice provozu uplatní více čtyřtakt. Nicméně k tomu dvoutaktu jsme se dostali přes železničářskou pohádku o motoru sergeje, ten je dvoutaktní, leč stavěný fabrikou v Kolomně u Moskvy právě jen pro pohon lokomotiv.

To Bitaxe: tak jsem to nakonec našel, omlouvám se nebyla to rakouská ale francouzská ponorka a topilo se v ní olejem.



www.21stoleti.cz[/url]

Obávám se že autor píše dost nesmysly, příkladem je jeho blábol o ponorkách v americké občanské válce kde mu zřetelně chybí jakákoli orientace, proto nesmyslně bájí o parní ponorce (ve skutečnosti jde o loď typu Ram, kterým se na jihu říkalo David) a následně ponorce Hunley dává jméno David a blábolí (jinak se to nazvat nedá) o tom že posádka lodi Housatonic viděla " mezi zpěněnými vlnami podivné plavidlo s rozervanou přídí" což je naprostý nesmysl, ponorky byla zpozorována a to před nárazem, následně se vzdálila a zřejmě i vyslala smluvený signál (známá modrá lampa) a posádka se zřejmě otrávila CO2, ponorka leta ležela na dně nezaplavená (doloženo výzkumem a v žádném případě nebyla poškozena výbuchem. Podobně kvalitní jsou i ostatní informace.
Parní ponorky byly konstruovány dávno před zmíněnou francouzskou lodí, třeba zpráva v NY Times ze 14 září 1872 píše o parní ponorce v místních loděnicích a pokusech s ponořením a torpédem, ponorka byla konstruována k pobřežní obraně. Doložena a známa je parní ponorka "Resurgan" z roku 1879, ponorka absolvovala testy a potopila se když byla vlečena k testům Royal Navy (nalezena byla v roce 1996) pod vodou používala stlačený vzduch jako pohon) v roce 1885 byl postaven Peacemaker který používal pro pohon páru ohřátou chemicky (ne tedy hořením) s vytrvalostí 5 hodin. Parních ponorek bylo v počátcích celá řada (první je údajně španělská Ictineo II z roku 1864) ale jejich stavba skončila na přelomu letopočtu, právě proto se žádná nemohla dostat do služeb R-U mariny. Vytápění bylo obvykle na tekutá paliva, protože je to energeticky a prostorově výhodnější.
Pokud do vyhledávače napíšeš : submarine steam, případně : steam powered submarine vypadne ti odkazů celá řada, v době 19. století vlastně nebyl žádný jiný spolehlivý motor který by bylo možno použít, takže se kombinoval parní straoj s něčím dalším (lidskou silou, stlačeným vzduchem, elektřinou) problém byl že přechod pod vodu byl u parního stroje dost dlouhý a to dost narušovalo použitelnost lodí.