Skolfartyget LAGAREN,
ex Fyrskeppet SVINBÅDAN



Ingvar Jung vid en av Graf Zeppelins dieselmotorer
Författaren som ung invid en av luftskeppet Graf Zeppelins dieselmotorer år 1933.

- Läs även:
Nymönstrad på SKAGERAK år 1957 (31 kB)
På SVINBÅDAN år 1940 (448 kB)
LAGAREN från 1894 till nu! (270 kB)
Var är klockan och lanterninen?! (107 kB)
LAGAREN blir skolfartyg! (1,1 MB)
Kollosegling med LAGAREN!
Jubel-Presentation 3 2005 (300 kB)


På nätet gick det inte ens att finna ett fotografi på Ingvar Jung – han fick ju ändå IVA stora guldmedalj för sina insatser! För att råda bot på detta är såväl porträtt som detta synnerligen intressanta kapitel ur nämnda bok självsvåldigt avfotograferade / avskrivna och utlagda på denna hemsida.

Det är redan flera år sedan Ingvar Jung gick bort, han finns inte ens på Wikipedia och hans marinturbinens historia går varken att köpa eller läsa på allmänna bibliotek – i beaktande av detta torde eventuella upphovsrättsintrång kunna förbises!

Förmodligen finnes, tack vare formen för utgivningen (donationer), intet hinder att införliva "Marinturbinens historia" i Projekt Runeberg. Jag och många med mig vore ett sådant initiativ ytterst tacksamma!
Exempel: Här Veloxpannan år 1933!
/J.Sbg

I en serie om tre band tecknade professor Ingvar Jung marinturbinens historia. I tredje bandet, "Ångans renässans inom handelsflottan – Gasturbinen går till sjöss", finner vi Götas och Skageraks drivgasmaskinerier!


GASTURBINDRIFT MED UPPLADDADE DIESEL­MOTORER SOM GASGENERATORER

Ingvar Jung


Götaverkens uppfinnare Erik Johansson (1893-1971), som haft stor framgång med den avlopps­turbin­drivna ång­kompressorn för ångmaskiner, hade i slutet av 20-talet patenterat ett s k drivgasmaskineri - en kombination av en uppladdad dieselmotor och en gasturbin enligt schemat fig 139. Uppfinningen väckte stort internationellt intresse.
Erik Johanssons drivgasmaskineri
Fig 139: Principschema för Götaverkens drivgasmaskineri, bestående av en höguppladdad tvåtakts dieselmotor 'I' drivande en luftkompressor 'K'. Denna gasgenerator levererar varmgas till kraftturbinen 'FT' med inbyggd backturbin 'BT'.

1933 fick författaren i uppdrag av överingenjör Fredrik Samuelsson vid den brittiske firman British Thomson Houston att besöka Götaverken och lämna en rapport om systemets utvecklingspotential. En liten anläggning i en bogserbåt "Göta" var sedan en tid i drift med ett prototypmaskineri. Diesel­motorn var av tvåtaktstyp och drev en kolvkompressor som levererade spolluft till motorn. Luftöverskottet var så stort att endast ca 450 C erhölls som avgastemperatur. Upp­laddnings­trycket var 4,5 bar. Gasgeneratorn levererade drivgas till en enkel kolvmaskin kopplad till "Götas" propeller. Bränsleförbrukningen var ca 0,3 kg/kWh (0,22 kg/hkh) eller ca 20 % högre än de bästa dieselmotorernas värden. Manöver­barheten var utomordentligt god. Vid tomgång avblåstes en viss mängd gas ut genom skorstenen.

Fiskeristyrelsens m/s Skagerak
Fiskeristyrelsens m/s Skagerak

Författarens rapport till Fredrik Samuelsson var dock ej alltför optimistisk i bedömningen av drivgassystemets framtid. Jämfört med en växlad omkastbar dieselmotor var fördelarna ej särskilt stora. Emellertid byggdes på statligt initiativ ett sjömätningsfartyg "Skagerak" med ett drivgasmaskineri på 750 kW (1 000 Ahk). Även här drevs propellern av en kolvmaskin. Fartyget togs i drift 1938 och efter åtskilliga barnsjukdomar togs det även över av sjöfartsstyrelsen. Driftsproblemen kunde emellertid ej helt avhjälpas och maskineriet ersattes i sinom tid med direktverkande dieselmotorer.

de Laval aktionsturbin för HMS Clas Fleming Fig 140: Snitt genom de Lavals gasturbin för kryssaren "Clas Fleming" med fram- och backturbin. 2 650 kW (3 600 Ahk)
Maskinarrangemang HMS Clas Fleming
Fig 141: Kryssaren "Clas Flemings" maskinarrangemang med två dieselgeneratorer och en gasturbin per axel.

1936 beställde svenska marien ett drivgasmaskineri för minkryssaren "Clas Fleming", vars gamla ångturbinmaskineri tjänat ut efter 25 års tjänst. Här var effekten alltför stor för att ett kolvmaskineri skulle kunna användas som propeller­aggregat. I stället beställdes två gasturbiner från Lavals Ångturbin. Maskinarrangemanget framgår av fig 140 och 141. Effekten var 2 x 2 650 kW (7 200 Ahk). Drivgas med 4,5 bar och 450 C alstrades av fyra Götaverken 6-cylindriga uppladdade motorer direktkopplade till 3-cylindriga kolvkompressorer. "Clas Fleming" fick efter ombyggnaden ett pampigt utseende med en av estetiska skäl men annars helt obehövlig mittskorsten, fig 142.


HMS Clas Fleming efter obyggnaden år 1936
Fig 142: Världens första gasturbindrivna krigsfartyg "Clas Fleming" 1940. 2 x 2 650 kW (7 200 Ahk) 3 100 ton.

Bränsle­förbrukningen blev ca 0,27 kg/kWh (0,2 kg/hkh). De Lavals gasturbin - troligen den första och med säkerhet den enda av sitt slag - var i princip en standard marinturbin med sex enkla impulshjul för fram och ett enkelt impulshjul för back. Drivgasaggregaten gjorde 450 och turbinerna 3 000 v/min vid full effekt och nedväxlades till propellervarvtalet 450 v/min. Regleringen var förhållandevis enkel. Insprutnings­mängden till dieselmotorn anpassades till effektbehovet så att drivgastrycket behölls konstant. Vid tomgång avblåstes en mindre gasmängd till skorstenen. Helt normala pådragsventiler släppte drivgas till fyra munstycken för framåtdrift och två munstycken för back.

Dr John Stålblad, Volvomotorns konstruktör, har skickat författaren sin version av "Clas Flemings" leveransprovtur 1940:
DEN DAGEN SOM DE "ITALIENSKA JAGARNA" KOM TILL GÖTEBORG

Det var en morgon 1940, jag kommer inte ihåg dag eller månad, som minkryssaren "Clas Fleming" skulle gå ut på leveranstur efter en skrovförlängning och förnyelse av drivmaskineri.

Maskineriet bestod av bl a fyra stycken 6-cylindriga varmluftsgeneratorer av Erik Johanssons konstruktion, tillsammans med två gasturbiner av de Lavals typ.

Varmluftsgeneratorernas konstruktion leddes av John Stålblad under Erik Johanssons ledning, medan Dimitri Morosoff var ansvarig för gasturbininstallationen.

Denna morgon, då leveransturen skulle kombineras med de "Italienska jagarnas" ankomst till Sverige, skulle övervakningen av motorrummet ske av Stålblad medan övervakningen i gasturbinrummen skulle ske under Morosoffs överinseende.

"Clas Fleming", under befäl av kommendör B, låg klar för avgång. Fartyget vimlade av amiraler, kommendörer, direktörer, andra honoratiores samt vanliga sjömän och civilister. Livet på Götaverkens utrustningskaj, vid vilken "Clas Fleming" låg förtöjd, kunde väl mäta sig med vad vi senare sett på TV, då det rört sig om "Onedinlinjen"!

Det väckte viss oro, då övervakaren av turbinrummet, Morosoff, vid tiden för avgång, inte infunnit sig.

Kurirer sändes ut i olika riktningar för att infånga den i sammanhanget betydelsefulla personen.

Alla återvände bekymmersamma och resultatlösa, i positiv betydelse.

Av götaverksdirektören Ernst August Hedén och tekniske chefen, uppdrogs åt Stålblad att om möjligt infånga den saknade.

För detta ändamål rekvirerades bogserbåten "Göta" att ligga stand by vid utrustningskajen.

Avsikten var att "Clas Fleming" skulle avgå i något sånär ordinarie tid och att Stålblad och Morosoff, i fall av framgånsrik expedition, skulle med högsta i hamnen tillåtna fart infånga kryssaren någonstans utanför Nya Älvsborg och därefter genomföra efterlängtad bordning.

Manövern startade och medan "Clas Fleming" stävade nedåt Göta Älv strävade Sålblad uppåt, längs utrustningskajen.

Efter vid pass några kabellängder i lantlig riktning siktades Morosoff, iklädd panamahatt och gummidoppskoförsedd spatserkäpp, rörande sig i riktning mot utrustningskajen.

Morosoff och Stålblad hälsade hövligt på varandra, Stålblad dock något livligare (under handen varande förhållanden kunde ingen större livlighet förväntas från Morosoffs sida). Gester och påpekanden om stundens allvar genomsyrade så småningom Morosoffs hjärna, så att han till synes något nyktrade till.

Under ensidigt men livligt samtal bordades "Göta", varefter färden ställdes västerut. Utanför "Nya Älvsborg" genomfördes en perfekt bordning av "Clas Fleming".

Väl ombord ställde Morosoff, tidigare tysk marinofficer av relativt hög rang, sina steg fram till "Clas Flemings" befälhavare, slog ihop klackarna, en med hänsyn till omständigheterna oerhörd prestation, förde högra handen till panamahatten och hälsade med perfekt honnör.

Kommendör B stirrade överraskad på den motstående, tog av sig uniformsmössan och genomförde en perfekt och artig civil bugning.

Därefter återgingo samtliga till sina värv, Morosoff och Stålblad till sina respektive maskinrum, kanonjärerna till sina vapen, varifrån några skott avlossades så att fullt synbara plumsar observerades vid den närbelägna horisonten.

Även fälldes sjunkbomber, till stor oror för havets invånare.

Under överinseende av kommendör S utfördes paravanprov, innan de "Italienska jagarna" siktades och så småningom eskorterades till Göteborgs hamnområde.

Avsikten var -och denna avsikt genomfördes också - att dagen skulle avslutas med stor middag på Trädgårdsföreningens restaurant. Biljetter till denna begivenhet utdelades på fartyget på vägen in till Götaverken av tekniske direktören.

Då turen att erhålla sin biljett kom till Morosoff, rev han sönder dennes biljett och lät pappersbitarna fladdra ut över Kattegatt!

Ernst August, som var vittne till tilldragelsen torkade en tår ur sina blå ögon, tog fram sin biljett, strök över sitt namn och skrev dit ett enda ord - "DIMITRI".

Dagen slutade så småningom med en omtumlande middag, med några intremezzon, även något, där Stålblad var inblandad - han doftade nämligen rengöringsfotogen.

DET VAR EN HÄRLIG DAG!

John Stålblad
     

Trots erfarenheterna från "Göta" och "Skagerak" visade det sig att många barnsjukdomar måste botas på "Clas Fleming". Erik Johansson hade lyckan att vid sin sida ha en utom­ordentligt idérik och samtidigt praktisk ingenjör, Dimitri Morosoff. Denne Rysslandsutbildade mariningenjör var en utomordentligt begåvad person, full av charm och humor och med en ovanligt omfattande erfarenhet från ång- och dieselmaskinerier, från loktillverkning till turbinkonstruktion, fig 143.

Dimitri Morosoff

Fig 143: Karikatyr av Dimitri Morosoff, utförd av Dr John Stålblad (Volvomotorns skapare)

Han hade tyvärr en stor svaghet. Hans konsumtionsbehov av starka drycker var periodiskt omättligt. Morosoff var dock värd sin vikt i guld under svåra provtursförhållanden. Under verkstads- och leveransprovturen med "Clas Fleming" hade man svårt att få någonting att fungera, om inte Morosoff stod i maskinrummet. En provtursmorgon 1940 med fartyget vid kajen vid Götaverken, full av förväntansfulla amiraler och maskinexperter från när och fjärran, undrade alla varför det inte blev någon avgång vid programenlig tidpunkt. Orsaken befanns vara att Morosoff ej var ombord. Med taxi och bogserbåt hämtades den gode Dimitri i ett ganska vått tillstånd. Efter en timme med Morosoff i maskinrummet gick fartyget och började sin provtur. "Clas Fleming" gjorde tjänst under hela andra världskriget, men driftsbekymren var många. Strax efter krigets slut fick den gamla skutan sluta sitt liv som måltavla vid skjutövningar.

Den franske ingenjören Pescara hade under 30-talet samma idé som Erik Johansson. Hans arrangemang av kompressorns drift var emellertid mera sofistikerad, fig 144.

Pescaras drivgassystem med frikolvmotor
Fig 144: Principschema för Pescaras drivgassystem.
1. Drivande dieselkolvar 2. Förbränningsrum 3. Kompressionsrum för kolvarnas rörelse 4. Kompressionscylinderns arbetsrum 5. Spolluftkammare 6. Insugningsventil 7. Luftavloppsventil 8. Krutstart B. Utjämningskärl C. Gasturbin

Tysken Junkers hade utvecklat dieselkompressorer med frikolvar som i stor utsträckning användes som torped­luftkompressor för bl a tyska och svenska marinen. Pescara utvecklade Junkers idé och utförde ett stort antal drivgas­maskinerier med frikolvsdrivna kompressorer. Gas­generatorerna levererade drivgas med 5 bar och 450 C och man utnyttjade genomgående turbiner som kraftaggregat. Allt efter effektbehovet använde man ett lämpligt antal motkolvsaggregat.

Under andra världskriget skaffade sig Sulzer i Winterthur en licens och byggde ett antal försöksenheter i full skala för att utprova om systemet var lämpligt för större handelsfartyg. Sulzer fann emellertid att Pescarasystemet med frikolvar var svårbemästrat. Man fann dessutom att vinsterna jämfört med direktdrift och uppladdning var obefintliga. Efter många millioners utvecklings- och provkostnader avskrev Sulzer projektet i slutet av 40-talet. Tyska DEMAG och franska Alsthom övertog emellertid Pescaralicensen och startade tillverkning på 50-talet.

I Frankrike bedrevs utvecklingen med statligt stöd. Franska örlogsflottan installerade ett antal drivgassystem med Pescarautförande för minsvepare och andra mindre krigsfartyg. Även flera elkraftanläggningar på land byggdes. Driftsbekymren var dock stora och vinsterna små jämfört med traditionell dieseldrift. Jämfört med kuggväxlade, uppladdade dieselmotorer samt propellrar med vridbara blad för att öka manöverbarheten var fördelarna helt obefintliga. Pescaramaskinerna hade bränsleförbrukningar i området 0,26 - 0,30 kg/kWh (0,19 - 0,22 kg/hkh). Bränsleförbrukningarna var sålunda i bästa fall nästan jämnbördiga den direktdrivna dieselmotorns.

Amerikanska Maritime Administration var sent ute men provade Pescarasystemet i ett ombyggt Libertyfartyg 1958. "William Patterson" hade sex Pescara gasgeneratorer. Vardera generatorn avgav en effekt på 1 000 kW (1 360 Ahk) och levererade gas med 4,1 bar och 440 C. Två gasturbiner vardera på 2 000 kW (3 000 Ahk) var över kuggväxlar kopplade till propellrarna. Turbinerna var liksom "Carl Flemings", utrustade med ett enkelt backsteg. Vid drift uppvisade fartyget en bränsleförbrukning av 0,3 kg/kWh (0,22 kg/hkh). Endast lätt dieselolja kunde utnyttjas i maskineriet. Fartyget hölls i drift något år. Många barn­sjukdomar kunde ej helt botas. Maskineriet utdömdes relativt snart såsom ej konkurrensdugligt och ej värt att ytterligare utveckla för amerikanska förhållanden. Med "William Pattersons" ganska snöpliga försvinnande från haven var drivgassystemets saga avslutad.

INGVAR JUNG

Johan Söderbergs kommentar rörande drivgassystemet:

Ingvar Jung redogör i ytterligare fyra kapitel över gasturbinen till sjöss. Begreppet "gasgenerator" förekommer ganska ofta, men avser då alltid kombinationen turbokompressor + brännkammare + den del av turbinerna som driver kompressorn. Ett modernt gasturbinarrangemang består därför, precis som Erik Johanssons drivgassystem, av en gasgenerator och en kraftturbin.

Man kan tycka att det är att gå över ån efter vatten att med en dieselmotor komprimera luft att använda i en kraftturbin. Det skulle ju kunna ses som en diesel-pneumatisk drift vilket det också är, fast med en viktig skillnad: Luften är varm!

I gruvor och verkstäder används tryckluft och pneumatiska maskiner sedan länge allmänt (Det finns till och med tryckluftsdrivna belysningsanordningar!). I vissa fall finns intressanta vinster att hämta: Kompressorns kylvattenvärme, till största delen bestående av kompres­sions­värme som frigörs vid luftens kompression, är nära nog precis lika stor som kompressorns driveffekt. Kan spillvärmen användas för uppvärmning av kontor, tvättvatten el dylikt och sådan värme annars skulle ha tillförts genom elektrisk uppvärmning kan därför en större eller mindre del av kompressorns driveffekt sägas vara gratis. Värmen kommer från den av kompressorn insugna luften och uttaget betalas tillbaka i form av kyleffekt vid den pneumatiska maskin som använder luften. Ett pneumatiskt kraftöver­förings­system utgör således på samma gång en värmepump.

Detta är inte bara på gott - den uttagbara pneumatiska effekten är, så fort kompressionsvärmet kylts bort, nämligen något lägre än den till kompressorn tillförda. I pneumatikens barndom uppmärksammades problemet och man kom till rätta med det genom uppvärmning av luften i koleldade ugnar placerade omedelbart före de pneumatiska maskinerna. På så sätt kunde man öka uttagbar effekt så mycket att den till och med översteg vad som en gång hade satts in i kompressorn! Var kompressorn ångmaskindriven var denna tillskottseffekt mycket välkommen, i synnerhet om anläggningen hade vuxit och man kunde bespara sig ett utbyte av kompressorerna men även för att andelen värme i de koleldade ugnarna som på detta sätt kunde omvandlas till arbete var betydligt större än kolvångmaskineriets nettoverkningsgrad.

      Kompressionsvärmet kyls ej bort         Efter kompressorn är luften 225 C varm. Vanligtvis kyls nu luften, minskar i volym och man förlorar då något arbete. Om i stället luften värms, i detta fall via den drivande dieselmotorns förluster, ökar den pneumatiska effekten i stället. En del av motorns förluster har plötsligt omvandlats till mekaniskt arbete!
När en dieselmotor driver en så rikligt dimensionerad spolluftspump, att luftpumpen förbrukar hela diesel­motorns arbete och maskinens effekten därigenom helt och hållet återfinns i varma, trycksatta avgaser kan man således tänka sig, att denna pneumatisk effekt betydligt överstiger dieselmotorns axeleffekt. Om då bara den efterföljande turbinens (eller i bogserbåten "Götas" eller undersökningsfartyget "Skageraks" fall kolvmaskinens) verkningsgrad är hög nog kommer ett sådant maskineri ha lika god eller till och med bättre verkningsgrad än om effekten uttagits ur dieselmotorn direkt. Detta är drivgassystemets bestickande lockelse, speciellt med tanke på den oslagbara manöverbarheten hos en turbin eller ång­maskin­liknande propeller­maskin - ett av varvtalet oberoende moment, oerhörd segdragning och inga begränsningar i manöver!

Stegverkningsgraden hos en stor, modern turbin uppgår i bästa fall till mellan 80 och (i extremfall) nära 90 % men oftast får man, såväl idag som i fallet med de rena aktionsturbiner som användes i "Clas Fleming", räkna med en mer realistisk verkningsgrad kring 75 % i optimal driftspunkt och betydligt lägre än så i praktisk drift. Därav kunde propellermaskinens effekt inte riktigt komma upp i dieselmotorns - det var främst detta som avspeglade sig i drivgasmaskineriernas och hybridturbinernas bränsle­förbrukning och total­verkningsgrad.

Propellermaskiner av såväl "Clas Flemings" turbintyp som "Skageraks" kolvmaskintyp räknas till kraftmaskiner. Den maskin som över någorlunda stora entalpifall arbetar med bäst verkningsgrad är och förblir kolvmaskinen. Det är till exempel därför "kolvångmaskiner" (och inte turbo "-detanders" / "-dekompressorer" / "-expanders" ) används för att kondensera helium i magnet­kameror. Turbinernas enda företräde är och förblir att de kan byggas för stor effekt. Vill man ha hög total­verknings­grad är det kolvmaskiner som gäller, även (och i synnerhet) i de fall det är fråga om komprimering!

Läs mer om Götaverkens drivgassystem


Vad händer med Lagaren just nu:
hem.bredband.net/lagaren

10 augusti 2007