PDA

Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Kinetischer Schaden eines Torpedos



Roli131079
17-05-05, 08:51
Bitte nicht gleich ausbuhen, auch wenn die Frage echt komisch klingt, aber interessiern tuts mich halt trotzdem:

Hat einer Informationen darüber, ob Schiffe die durch einen Torpedo getroffen wurden, der aber Blindgänger war, trotzdem durch den Aufschlag Schaden nahmen, eventuell sogar ein Leck. Ich hab mir letztens ganz spontan vorgestellt wie ein Rohr mit einer Tonne gewicht und 30 kn gegen eine Schiffswand knallt und irgendwie konnte ich mir nicht vorstellen dass es nur "klonk" macht.. http://forums.ubi.com/images/smilies/blink.gif

Roli131079
17-05-05, 08:51
Bitte nicht gleich ausbuhen, auch wenn die Frage echt komisch klingt, aber interessiern tuts mich halt trotzdem:

Hat einer Informationen darüber, ob Schiffe die durch einen Torpedo getroffen wurden, der aber Blindgänger war, trotzdem durch den Aufschlag Schaden nahmen, eventuell sogar ein Leck. Ich hab mir letztens ganz spontan vorgestellt wie ein Rohr mit einer Tonne gewicht und 30 kn gegen eine Schiffswand knallt und irgendwie konnte ich mir nicht vorstellen dass es nur "klonk" macht.. http://forums.ubi.com/images/smilies/blink.gif

Edgtho66
17-05-05, 08:57
Muss ich passen, sry! http://forums.ubi.com/infopop/emoticons/icon_frown.gif

Aber von ´ner zünftigen Delle geh´ ich mal aus! http://www.ubisoft.de/smileys/4.gif

AG_Wittmann
17-05-05, 09:44
Hmm, i hatte mal sowas ...

Nen Fischerboot torpediert im herrlichsten Sturm ... der Torpedo hat dat Fischerboot getroffen, hat jedoch nicht gezündet und i hab dann vom Schiff abgelassen ... als i nach einer halben Stunde nochmal geschaut hab, war das Fischerboot wech und auf der Karte war eine Schiffsversenkung eingetragen ...

Vermute aber, das Fischerboot is im Sturm gesunken, da i bisher festgestellt habe, dass die meisten kleinen Schiffe im Sturm nach ca. 30 Minuten sinken ab dem ersten Sichtkontakt ...

knoIIo
17-05-05, 10:21
interresante frage

im spiel wird das, denk ich mal, nicht simmuliert. aber theoretisch müsste jeder kleinere kahn(<2000brt) relativ großen schaden nehmen. die kinetische energie jedenfalls ist vergleichbar mit einen pkw von 1,5t der mit ca. 55km/h gegen ein baum fährt. genaue rechnungen erspare ich mir jetzt mal hier.
aber zu rissen oder undichten vernietungen dürfte dass bei vielen pötten schon führen. vorausgesetzt der aufprall winkel ist nah 90.
vielleicht ist ja ein werkstoffkuntler unter uns, der das mal mit der härte des metalls berrechnen kann, obs gar eine stahl platte durchschlägt(glaub ich aber nicht)?

gruß knollo

Seawolf772005
17-05-05, 10:25
hier dei formel:
Wobei E_kin die kinetische energie in Joule ist.
E_kin = 1/2 * m * v^2

also

E_kin = 1/2 * 1000 kg * (23,9 m/s)^2 (23,9m/s = 44kn)

E_kin = 285605 J = 285.6 kJ

zum Vergleich 1 kg TNT hat eine Energie von 4600000 J = 4600 kJ

oder anders: das Energieäquivalent eines mit 44 kN perfekt aufprallenden torpedos ist genauso Groß wie die Energie von 62g TNT.

Beträgt der winkel nicht 90 grad kann die energie nicht ganz auf das Ziel übertragen werden.

Es ist übrigens zu berücksichtigen, das die Enrgie etwa zur hälfte in den torpedo geleitet wir, diesen verformt und zur anderen hälfte in das schiff. Je nachdem was sabiler ist kann die verteilung aber auch anders aussehen.

Die genaue Belastung der Schiffswand lässt sich nur schwer berechenen, da ich keine Daten zum Stahl und zur maximal zulässigen verformung der schiffswände habe. Ich nehme aber an, das außer ein paar kratzern am lack nichts passieren wird.
Eine größe Welle dürfte der Schiffswand wesentlich mehr zusetzen.

DerZombie
17-05-05, 10:31
Spielt da die Form des Torpedos bzw. dessen Aufschlagsfläche ned auch ne große Rolle?
Ich mein die wird ja in der Formel gar ned berücksichtigt

rehfett
17-05-05, 10:34
In der Realität dürfte solch ein Torpedo keinen nennenswerten schaden erzeugt haben.

Ich leite das aus der Tatsache ab das ein Schiffsrumpf.....

1. Stark genug sein muss um Statisch stabil zu sein.

2. Eventuell auch mit physikalischen Kontakten mit anderen Objekten zu rechnen ist.

Schiffrümpfe waren selbst als sie noch genietet waren aus einer Beplankung gefertigt die mehrere Millimeter Dick waren.

Hier mal ein Link zu einem "ordinären" Kahn der für die Oder gebaut wurde, da wird beschrieben das die Außenhaut 6-7mm Dick ist.
Ich gehe davon aus das die Verformung beim Einschlag eines nicht detonierenden Torpedos zwar plastisch ist aber nicht ausreicht um das Material zum "reissen" bringt. Die Tatsache das im Schiffsbau eher ordinärer Stahl benutzt wurde also ST32 bis ST52 unterstützt das nur noch weiter denn dieser Stahl lässt sich relativ leich verformen weil sehr elastisch.
Panzerplatten dagegen brechen oder platzen sogar außeinander wenn die eine zu harte punktuelle Belastung abbekommen. Das habe ich zum ersten mal in einem Panzermuseum in Münster glaube ich gesehen, da war die rechte Aßenhaut von einem STUG-V-70 regelrecht geplatzt.



OOps:
hier der Link:
http://www.schifffahrtslexikon.de/lexikon/lemma/def/oderschiff.htm

rehfett
17-05-05, 10:40
Seawolf.
Um Schiffsbau wurden meines wissens billig herzustellende Baustähle benutzt.
Selbst bei einem U-Boot wurde ST52-K Aluminium beruhigt eingesetzt, und das sogar für den Druckköper. In stärken bis ca. 25mm.
Gruß,

DerZombie
17-05-05, 10:45
<BLOCKQUOTE class="ip-ubbcode-quote"><div class="ip-ubbcode-quote-title">quote:</div><div class="ip-ubbcode-quote-content">ST52-K Aluminium </div></BLOCKQUOTE>

^^ Das versteh ich jetzt ned ganz. Was nun: Baustahl mit 520 Zugfestigkeit, kaltgezogen ist mir klar aber was hat Alu mit dem Stahl zu tun?

knoIIo
17-05-05, 10:46
<BLOCKQUOTE class="ip-ubbcode-quote"><div class="ip-ubbcode-quote-title">quote:</div><div class="ip-ubbcode-quote-content">Originally posted by Seawolf772005:

Es ist übrigens zu berücksichtigen, das die Enrgie etwa zur hälfte in den torpedo geleitet wir, diesen verformt und zur anderen hälfte in das schiff. </div></BLOCKQUOTE>

hier gebe ich dir auf alle fälle recht, und das wird bestimmt auch der hauptgrund sein, weshalb (offiziel) nichts aus historischen qullen über derartige versenkungen bekannt ist.

<BLOCKQUOTE class="ip-ubbcode-quote"><div class="ip-ubbcode-quote-title">quote:</div><div class="ip-ubbcode-quote-content">
Eine größe Welle dürfte der Schiffswand wesentlich mehr zusetzen. </div></BLOCKQUOTE>

allerdings gilt zu berücksichtigen, das die kinetische energie des torpedos auf einen kleinen bereich konzentriert ist. ist die getroffene stelle porös oder unrein sollten haarrisse schon möglich sein.

naja seis wies sei. ohne über die genauen härte, wandbreite und kohlenstoffkonzentration bescheid zu wissen ist es schwer eine aussage darüber zu machen.

gruß kollo

rehfett
17-05-05, 10:51
Aluminium Beruhigt....
das heisst durch Beigabe von kleinen Mengen bestimmten Materials werden die Eigenschaften von verschiedenen Stahlsorten in einer gewünschten Richtung beeinflusst. Das heisst nicht das es eine wirkliche Mischung aus Aluminium und Stahl ist sondern nur minimale beigaben.....

Generell scheint es nur bei Stranggussverfahren angewendet zu werden und Aluminium wird als Desoxidationsmittel beigegeben. Siehe auch den angefügten Link. Da kannst du auch genau sehen was Seigerungen sind und warum man sie vermeidet.

P.S.: Das heisst Kaltgewalzt, Rohre werden gezogen, Stahl wird gewalzt. Dass schafft bessere Gefügeigenschaften... http://forums.ubi.com/images/smilies/16x16_smiley-wink.gif

http://www.droesser.de/lexikon/b/beruhigterstahl.html

Ishtel
17-05-05, 11:00
Doch natürlich ist die Aufschlagsfläche wichtig...
Angenommen der Rumpf ist aus E360 Baustahl...
Kann auf Zugschwellfestigkeit (Druck) bis 365 N /mm² belastet werden... d.h. bei 365 N/mm² reißt der Stahl.
Mal Angenommen, der Torpedo hat eine Aufschlagsfläche von 1600cm² (40*40 mm), dann ergibt sich aus 285605 Joule (bzw. 285605 Newton) durch 1600 = 178,5 N/mm², d.h.
es hält!
Jedoch muss man dabei noch die Impulserhaltung berücksichtigen, da der Torpedo auch wieder abprallt und nicht immer im 90? Winkel auftrifft etc. sollten sich sogar noch weniger "Schäden" bemerkbar machen...

knoIIo
17-05-05, 11:19
<BLOCKQUOTE class="ip-ubbcode-quote"><div class="ip-ubbcode-quote-title">quote:</div><div class="ip-ubbcode-quote-content">Originally posted by Ishtel:
= 178,5 N/mm², d.h.
</div></BLOCKQUOTE>

das ist doch mal ne ansage.

hab leider auf die schnelle nichts über werkstoffe im historischen schiffbau gefunden. kann mir aber gut vorstellen das jeder heutige billigstahl besser ist, als die damaligen.

nicht prügeln, wenn ich unrecht habe. http://www.ubisoft.de/smileys/1.gif

Seawolf772005
17-05-05, 11:37
thx ishtel für die konsequente weiterführung.

zum stahl. so zielmlich das schwächste was du bekommen kannst ist s235JR oder ehemals St-37 der hat eine zug/druckfestigkeit von 370 N/mm^2 bzw.eine elastizitätsgrenze von 235 N/mm^2 dh. es bliebe im rumpf nicht mal eine Delle zurück. Diesen feld wald und wiesenstahl gibt es schon ewig. Wie ishtel schon gesagt hat geht wegen der Impulserhaltung nochmal eine menge enerige verloren. wenn die torpedospitze und das material am schiffsrumpf gleich wären würde etwa die häfte der enerige in den torpedo "zurückfließen". also hätten wir es mit einer maximalen spannung von 90 N/mm^2 zu tun. Ordentlicher Seegang sollte so einen schiffsrumpf mehr belasten. da hier der stahl wechsenden belastungen von allen seiten ausgestzt ist. (torsion/biegung/druck)

nervtoeter
17-05-05, 11:54
Klasse Thread, da habe ich echt mal was gelernt http://forums.ubi.com/images/smilies/11.gif

Bldrk
17-05-05, 11:56
es ist davon auszugehen, dass nicht selten torpedos die seitenwände großer frachter durchschlagen haben.. in dem buch von Karl Alman
"Die U-Boot-Schlacht im Atlantik" (recht empfehlenswert) ist einmal die rede von einem torpedo, der das schiff trifft und erst im kesselraum detoniert.. schönes feuerwerk!

Vielleicht find ich dieses zitat ja noch.
in diesem sinne:

Mast und Schottbruch!

rehfett
17-05-05, 13:00
Wenn das so gewesen wäre dann müssten ja wohl auch Berichte existieren das eventuelle Blindgänger im Schiffsinneren gelandet sind. Gerade am Anfang des Krieges gabs die ja zu hauf, und das nicht nur mit Magnetzündung.
Aaaaber ich lasse mich da gerne eines besseren belehren.....

Seawolf772005
17-05-05, 13:04
@Admirad_D.

Das mit der Explosion erst im Kesselraum halte ich für ein gerücht. Lese gerade "Der U-Bootkrieg" von Clay Shaw. Fazit ist. Die Kaleuns wussten oft nicht einmal ob sie getroffen haben oder was sie getroffen haben. Meist war die angegeben tonnage zu hoch. Es wurden Versenkungen gemeldet die keine waren. Ich denke das sich Alman auf die sekundärexplosionen im Kesselraum bezog.

Im übrigen setzte man bei Schiffen mitunter Torpedonetze ein, die die Torpedos 2-3 meter vor der schiffswand sicher auffingen. die Kinetische Energie der Torpedos kann also in der tat nicht sehr hoch gewesen sein.

Rechenrisches gegenbeispiel. damit ein Torpedo durch eine Schiffswand kommt muss das Material eine geringere Druckfestigkeit haben as der tropedo ausübt. Nehmen wir an wir brauchen das material nur 1mm zu verformen um durchzukommen so ergibt sich eine benötigte Kraft von 285,6 kN.


(btw @isthel mir ist du hasst N mit Nm verwechselt. die Kraft ist aber richtig wenn du einen verzögerungsweg von 1mm annnimst)

also der torpedo hat einen durchmesser von 533mm

die formel für die fläche ist A= pi * r^2
also A= pi * (0,5*533)^2 = 71022,5 mm^2

die druckspannung sigma ist somit:

sigma = 2856000N / 71022,5 mm^2 = 40 N/mm^2

das heißt das material darf maximal eine belastung von 40 N/mm^2 ausgehalten haben, damit der torpedo durchkommt. Das ganze aber auch nur wenn eine verformung von 1mm ausreichen würde um die schiffswand zu durchschlagen. in wahrheit dürften dafür mehrere cm nötig gewesen sein. die meisten schiffsrümpfe waren überdies 25mm bis 40mm stark.

Suchte gerade nach einem material mit zug/druckfestigkeit von 40 N/mm^2. selbst pappelholt hat eine zug/druckfestigkeit von 70 N/mm^2....

rehfett
17-05-05, 13:20
@Ishtel & Seawolf,
ich vermisse hier die die Materialstärke der Bordwand in den Berechnungen...ich habe leider gerade meine gute alte Formelsammlung verlegt http://forums.ubi.com/infopop/emoticons/icon_wink.gif

Oder habe ich was verpasst?

rehfett
17-05-05, 13:28
@ Seawolf,
du meinst glaube der U-Boot Krieg von Clay Blair ...... http://forums.ubi.com/infopop/emoticons/icon_biggrin.gif

Roli131079
17-05-05, 13:31
Huch, bin ja positiv von der Resonanz überrascht. Wir ham ja einige kluge Köpfe unter uns http://forums.ubi.com/infopop/emoticons/icon_biggrin.gif, danke fürs aufklären bin jetzt echt schlauer geworden!

Seawolf772005
17-05-05, 13:36
@rehfett

ich bin einfach mal von 1mm verformung ausgegangen. die wandstärke ist da sekundär, da die druckfestigkeit bei ausreichender materialdicke kaum von der stärke der wand abhängt. wenn es größer kräfte wären (uboot gegen schiff) würde ich sie mit einbeziehen. da gebe ich dir recht. aber dann gehts los. dann spielen auf einmal scheerkräfte,verfomungsenergien, massenverhältnisse, stoßzahlen ect eine rolle.

da du vom fach zu sein scheinst stell dir doch mal die umgekehrte frage was du mit einer 30 tonnen presse alles so verformen kannst.

25 bis 40 mm dicker stahl kreigt bei der benötigten fläche nicht einmal eine beule wenn du ihn mit 30 tonnen ins werkzeug pressen willst.



btw. wie komme ich nur auf clay shaw? http://forums.ubi.com/images/smilies/35.gif

rehfett
17-05-05, 14:17
Naja vom Fach....
Ich bin nur Machinenbautechniker....
ich habe mittlerweile auch mal ein paar formelsammlungen rausgekramt, musste aber schnell feststellen das ich die ganzen verschiedenen "fälle" nicht mehr zusammenbekomme....ist halt schon 10 Jahre her mit der Schule. Soviel zu deiner 30 Tonnen Presse http://forums.ubi.com/images/smilies/blink.gif

knoIIo
17-05-05, 14:27
thx an alle poster

also können wir abschliesend festhalten, das die kinetische energie eines wkII torpedos nicht ausreicht eine bordwand zu durchschlagen.

da

a. hierfür eine wesentlich geringere aufschlagsfläche(durchmesser) bei konst masse nötig wäre (evtl. beim durchmesser eines pfennigs).

b. der impulserhaltungsatz gilt, woraus letztendlich folgt, das nur ein bruchteil der gesamten kinetischen energie des T überhaupt auf den rumpf einwirkt und verformungsarbeit leisten kann.

richtig?

Edgtho66
17-05-05, 14:48
Ja leck mich am Socken!
Da soll noch mal einer sagen, in diesem Forum wären nur Dummbratze unterwegs.!

Respekt Jungens! http://forums.ubi.com/images/smilies/11.gif

Man lernt nie aus. Selbst ich nicht, ich alte Schabracke!! http://forums.ubi.com/images/smilies/53.gif

mcgyvr81
17-05-05, 17:06
Ganz nette Rechnerei, aber ich glaube nicht dass man in solch einem Fall mit trivialen Annahmen à la sigma=E*epsilon weiterkommt...

Man müsste eine Spannungshypothese zur Hand nehmen, die das Auftreffen und Eindringen eines Kugelfömigen Objekts in eine Platte behandelt. Leider habe ich eine solche in meinen Unterlagen momentan nicht zur Hand (werde Bruchmechanik erst in 3-4 Semestern vertiefen). Wenn man aber das Eindringverhalten von Pistolenkugeln in dünne Panzerplatten betrachtet, dann sieht man, dass die maximale Zugspannung in der Platte nicht in Eindringrichtung der Kugel, sondern genau senkrecht zu dieser entlang der Ebene der Platte genau vor der Kugelspitze auftritt. Durch die auftretende Verformung der Platte nimmt auch deren Stärke direkt vor der Kugelspitze mit steigender Eindringtiefe immer mehr ab. Solange die Energie der Kugel nicht aufgebraucht ist, geht dies so lange weiter bis das Material genau an dieser Stelle anfängt zu einzureißen. übertragen auf unser Porblem darf man deshalb die Stärke der Bordwand nicht einfach vernachlässigen. Von ihr, der Bruchlast des Werkstoffs, der Zähigkeit, sowie der Konfiguration von Bordwand und Torpedokopf ist das Eintreten des Risses abhängig.

@Seawolf772005:

Du nimmst bei deiner letzten Rechnung an, dass der Torpedo mit seiner gesamten projizierten Stirnfläche in der Bordwand einschlägt. Dies kann jedoch nicht der Fall sein, da der Torpedo eine halbkugelfömige Stirnseite hat und deshalb die Aufprallfläche am Anfang infinitisimal klein ist und erst durch Verformung der beiden Kontaktflächen anwächst. Dein sigma hast Du als Druckspannung auf die Rumpfoberfläche in Einschlagrichtung des Torpedos angesetzt. Wie ich oben jedoch geschrieben habe, treten die größten sigmas in der Ebene der Bordwand selbst auf. Diese kann man jedoch mangels einer passenden Spannungs-/Bruchhypothese schlecht bestimmen.


@all:

Ich denke nicht, dass man bis hierhin so ohne weiteres eine Aussage treffen kann, ob ein Torpedo eine Bordwand beschädigen kann oder nicht. Erfahrungsgemäß sollten Bordwände von 20-40mm Mächtigkeit jedoch schon imstande sein, einen Torpedoaufprall mit relativ geringen Verformungen im niedrigen einstelligen cm-Bereich zu überstehen.

Besonders interessant dürfte es jedoch dann werden, wenn ein Torpedo nicht den glatten Stahl, sondern beispielsweise eine Nietreihe zwischen zwei Schüssen trifft, da die Niete auf Scherung belastet recht flott aufgeben.

EU-Nimrod
17-05-05, 17:23
Meiner Meinung nach spielt auch die Verformung des Torpedos selbst eine Rolle, denn ich wage zu bezweifeln, daß die Sprengladung mit einer besonders dicken Stahlhülle versehen waren. Torpedos sollen keine Splitterwirkung haben oder dicke Panzerungen durchdringen (wie zum Beispiel bunkerbrechende Fliegerbomben), sondern eine Druckwelle erzeugen. D.h. aber, daß sie sich bei einem Aufschlag ohne Detonation vielleicht auch selbst in ihre Einzelteile auflösen.

mcgyvr81
17-05-05, 17:34
Die Torpedoverformung spielt bestimmt auch eine kleine Rolle. Aber selbst wenn der Torpedo wohl eine geringere Materialstärke als die Bordwand aufweist, kommt hier die Kuppelfömigkeit seiner Stirnfront zum tragen. D.h., dass er sich deshalb wohl trotzdem weniger verformen wird wie die glatte Bordwand. Was auch noch nicht angesprochen wurde, sind die Eigenschaften der Zündpistole. Wenn sich diese beim Aufprall punktuell in der Bordwand "verewigt", kann an diesen Stellen die Bruchgrenze des Werkstoffs sehr schnell erreicht werden.

Seawolf772005
17-05-05, 18:09
@mcgyvr81

gebe dir voll und ganz recht, jedoch sind die anfallenden kinetischen energien so gering, dass es schlichtweg keinen sinn macht mit den methoden der bruchmechanik und verformungslehre zu arbeiten. Für eine grob überschlägige betrachtung reicht es daher aus mal eben die Spannungen zu hypothetisieren um zu sehen ob überhaupt interessante werte zu stande kommen die eine weitere betrachtung gerechtfertigen.

ich denke nicht das es zu einer hinreichend bleibenden verformung von mehreren cm kommt wo es sich lohnt mit mitteln der bruchmechanik ans werk zu gehen.

wie gesagt das energieäqivalent beträgt etwa 62g tnt. gegenüber 25-40mm stahl.

was die nieten angeht könntest, da könnte es tatsächlich eng werden. vileicht reicht die energie sogar aus zwei niete abzusprengen. davon geht aber so ein pott nicht unter und schon gar nicht landet ein torpedo im inneren.

p.s. ein russischer shkval kavitationstorpedo würde durch so eine schiff wahrscheinlich wie butter gehen. das ding macht angebich 120 m/s