Titel: | Ueber ein neues System der Fluß- und Canalschifffahrt. Von Hrn. J. B. Bonniot. |
Fundstelle: | Band 62, Jahrgang 1836, Nr. LXV., S. 373 |
Download: | XML |
LXV.
Ueber ein neues System der Fluß- und
Canalschifffahrt. Von Hrn. J. B.
Bonniot.
Aus dem Recueil industriel, Januar 1836, S.
1.
Mit Abbildungen auf Tab.
IV.
Bonniot's System der Fluß- und Canalschiffahrt.
D'Alembert, Condorcet und Bossut, welche im Jahre 1775 in Auftrag der Regierung Versuche
uͤber den Widerstand anstellten, den das Wasser den auf dessen
Oberflaͤche schwimmenden Koͤrpern entgegensezt, schrieben diesen
Widerstand hauptsaͤchlich dem Stoße des Wassers gegen den untergetauchten
Theil des Fahrzeuges oder des sonstigen schwimmenden Koͤrpern zu, indem sich
das Wasser, welches bei der Bewegung des Fahrzeuges aus der Stelle getrieben wird,
vor dem Vordertheile aufstaucht, waͤhrend man am Hintertheile eine Senkung
oder eine Furche in dem Wasser bemerkt. Diese Wirkungen sind den angefuͤhrten
Gelehrten zu Folge um so merklicher, je groͤßer die Geschwindigkeit des
Fahrzeuges ist; auch wurde von ihnen ermittelt, daß der Widerstand des Wassers bei uͤbrigens
gleichen Verhaͤltnissen sich wie das Quadrat der Geschwindigkeiten der
schwimmenden Koͤrper verhaͤlt. Da nun die Triebkraft immer mit der
Geschwindigkeit des zu Bewegenden im Verhaͤltnisse steht, so folgt hieraus,
daß die zur Bewegung eines Fahrzeuges angewendete Triebkraft dem Quadrate der
Geschwindigkeit, die diesem gegeben werden soll, entsprechen muͤsse. Der
Transport oder die Fortschaffung auf den schiffbaren Waͤssern kommt demnach
um so theurer, je reißender sie sind.
In neuerer Zeit entdekte man jedoch ein anderes Princip, welches die Wirkung des eben
entwikelten modificirt und schmaͤlert, sobald der schwimmende Koͤrper
ein Mal eine gewisse Geschwindigkeit erlangt hat. Aus der Anwendung dieser Entdekung
muͤssen nothwendig wichtige Resultate und wesentliche Veraͤnderungen
in den Communicationssystemen folgen.
Wenn ein Koͤrper horizontal auf der Oberflaͤche des Wassers
hingeschleudert wird, so sinkt er, welches specifische Gewicht er auch haben mag,
nicht ein; sondern er gleitet oder rollt auf derselben gleichsam wie auf einer
festen Flaͤche hin, bis sein Bewegungsmoment durch die hiebei Statt findende
Reibung allmaͤhlich so vermindert wird, daß der Koͤrper den Gesezen
der Schwere unterliegt. Eben diese Erscheinung muß nun auch ein Fahrzeug darbieten,
wenn es ein Mal eine große Geschwindigkeit erlangt hat; d.h. es muß in dem Maaße,
als die Geschwindigkeit zunimmt, an die Oberflaͤche des Wassers emporsteigen,
und auf ihr angelangt uͤber sie hingleiten, ohne Wasser aus der Stelle zu
treiben oder aufzustauchen. Es waͤre also in diesem Falle dem oben
erwaͤhnten Geseze des Widerstandes des Wassers nicht laͤnger mehr
unterworfen, sondern lediglich jenem, nach welchem sich Geschosse in der Luft und
auf einer ebenen Flaͤche bewegen; mithin wuͤrde auch eine
mittelmaͤßige und gleichbleibende Kraft genuͤgen, um die seinem Laufe
entgegenwirkenden Widerstaͤnde zu uͤberwinden, und die Bewegung zu
unterhalten.
Diese Theorie wurde durch die Versuche, welche man in den lezten Jahren in England
anstellte, vollkommen bewaͤhrt.Wir haben von diesen Versuchen, auf welche sich Hr. Bonniot bezieht, ohne weitere
Nachweisungen daruͤber zu geben, seiner Zeit im Polyt. Journal Bd. XLIX. S. 183, Bd. L. S. 326, und Bd. LII. S. 15 ausfuͤhrlich
gehandelt. A. d. R.Man las naͤmlich in einer englischen Zeitschrift vom Jahre 1833, daß
bei einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges von 4–8 engl. Meilen (6400 bis
12,800 Meter) ein bedeutendes Kielwasser und starke Schwankungen entstanden,
waͤhrend diese bei einer groͤßeren Geschwindigkeit progressiv abnahmen; daß die von
dem Dynamometer angedeutete Kraft ebenfalls im Verhaͤltnisse der Zunahme der
Geschwindigkeit abnahm; und daß bei noch groͤßerer Geschwindigkeit der
Aufruhr des Wassers beinahe unmerklich geworden waͤre. Man hat daher auch auf
einigen englischen Canaͤlen den Dienst nach diesem Principe eingerichtet,
wobei jedoch die Geschwindigkeit der Fahrzeuge hoͤchstens auf 10 engl. Meilen
(16,000 Meter) in der Zeitstunde gebracht wurde. Eine groͤßere
Geschwindigkeit waͤre allerdings wegen Verminderung des Widerstandes noch
vortheilhafter, indem sich hieraus eine Ersparniß an Kraft und Zeit ergeben
wuͤrde; allein die Geschwindigkeit der Pferde, von denen die Fahrzeuge
gezogen werden, und deren Zugkraft im Verhaͤltnisse der Geschwindigkeit
abnimmt, hat ihre natuͤrlichen Graͤnzen. Aus diesem Grunde verdient
deßhalb auch die Anwendung von Maschinen in solchen Faͤllen, wo es sich um
Beschleunigung der Schiffahrt handelt, vor der gewoͤhnlichen Anhaltmethode
den Vorzug.
Aus dem Gesagten ergibt sich, daß der unguͤnstigste Fall der ist, in welchem
die Geschwindigkeit des Fahrzeuges nur 12,800 Meter in der Zeitstunde
betraͤgt, und daß der Transport also um so wohlfeiler kommt, je weiter man
sich von diesem Punkte nach Auf- oder nach Abwaͤrts entfernt. Uebrigens darf
nicht vergessen werden, daß dieß nur auf die Schiffahrt auf stehendem Wasser seine
Anwendung findet, und daß auf Fluͤssen das Verhaͤltniß je nach der
Stroͤmung ein anderes ist. In lezterer Hinsicht waͤre sehr zu
wuͤnschen, daß man die in England auf dem Great-Junction-Canale angestellten
Versuche wiederholte, um mit Genauigkeit das Gesez der Abnahme des Widerstandes des
Wassers unter allen Umstaͤnden zu bestimmen, und um hiedurch die Resultate
der im Eingange erwaͤhnten Versuche vom Jahre 1775 zu ergaͤnzen.
Kein Fahrzeug kann aus dem Stillstande sogleich in eine Bewegung mit sehr großer
Geschwindigkeit uͤbergehen; es muß vielmehr nothwendig alle Zwischengrade
durchlaufen. Es muß demnach auch die Intensitaͤt der Triebkraft in jedem
Augenblike wechseln, bis die Geschwindigkeit ihr Maximum erreicht hat, wo dann der
Kraftaufwand zugleich auch das Minimum erreicht haben wird. Die auf das Fahrzeug
wirkende Maschine muß also so gebaut seyn, daß sie diese
Intensitaͤtsunterschiede der Kraft darbietet. Nicht minder nothwendig ist es
aber auch, daß der freien Circulation der Fahrzeuge keine anderen Hindernisse im
Wege liegen, als jene, welche durch die Schleußen bedingt sind; denn wenn die
Fahrzeuge deßwegen, weil sie anderen in entgegengesezter Richtung oder sich
langsamer bewegenden Schiffen begegnen, anhalten oder ihre Geschwindigkeit mindern
muͤssen, so
wird viel Zeit und Kraft verloren gehen, um die Traͤgheit neuerdings zu
uͤberwinden, und um abermals die geeignete Geschwindigkeit zu erlangen.
Da der Widerstand, den die Schiffe bei der beschleunigten Fahrt zu uͤberwinden
haben, weder auf denselben Gruͤnden beruht, noch auch dieselben Wirkungen
hat, wie jener, der sich bei der gewoͤhnlichen langsamen Schiffahrt ergibt,
so muß nothwendig auch die Form der Fahrzeuge in beiden Faͤllen verschieden
seyn, wenn man den moͤglich groͤßten Nuzeffect der Triebkraft erzielen
will. Da die spize Form des Vordertheiles der gewoͤhnlichen Schiffe und die
Kruͤmmung ihrer Seitenwaͤnde keinen anderen Zwek, als Verminderung des
Widerstandes des Wassers hat, so sind diese Bedingungen bei der schnellen Fahrt, wo
die Schiffe nur auf dem Wasser zu schwimmen, nicht aber dasselbe zu zerschneiden
haben, nicht noͤthig. Fuͤr diesen Fall wird vielmehr jene Form die
zwekmaͤßigste seyn, welche die Wassertracht des Fahrzeuges moͤglichst
verhindert, und das Emporsteigen des Schiffes an die Wasserflaͤche, so wie
dessen Hingleiten uͤber leztere so viel als moͤglich erleichtert.
Die Wassertracht eines Schiffes ist um so geringer, je groͤßer der horizontale
Durchschnitt des untergetauchten Theiles im Verhaͤltnisse zur Totalmasse ist.
Diese Bedingung wird erreicht, wenn man die Seitenwaͤnde des Fahrzeuges
senkrecht auf dessen Boden, der flach, parallelogrammartig geformt, und 10 Mal
laͤnger als breit ist, sezt. Die untere Flaͤche des Bodens darf keine
Vorspruͤnge oder Rauhheiten, welche dem Hingleiten des Fahrzeuges schaden,
haben. Diese Form, welche obigen Bedingungen entspricht, ist uͤberdieß
zugleich auch die einfachste und wohlfeilste, abgesehen von einigen anderen
Vortheilen, von denen noch weiter unten die Sprache seyn wird.
Um das Emporsteigen des Schiffes an die Oberflaͤche zu beguͤnstigen und
um den Widerstand des Wassers beim Uebergange vom Zustande der Ruhe zu einer großen
Geschwindigkeit zu vermindern, bringe ich an jedem Ende des Fahrzeuges ein leeres
Faß an, dessen Laͤnge etwas geringer ist als die Breite des Schiffes, so daß
es unter den zu diesem Behufe verlaͤngerten Seiten- und Bodenverkleidungen
untergebracht werden kann. Dieses Faß, welches in Fig. 2 mit H bezeichnet ist, besizt in seiner Achse zwei Zapfen,
die sich in Pfannen, welche in den seitlichen Verkleidungen etwas uͤber der
Schwimmlinie des beladenen und stillstehenden Fahrzeuges angebracht sind, drehen.
Der untere Theil des Fasses entspricht dem Niveau des Bodens des Fahrzeuges.
Wenn das Fahrzeug in Bewegung ist, so wird der Stoß des Wassers bloß an dem
Vordertheile des Fahrzeuges und an der unteren Oberflaͤche des Fasses seine Wirkung
ausuͤben; das Faß wird dann, indem es diesem Impulse nachgibt, sich um seine
Achse drehen, ohne dabei merklich auf das Fahrzeug zuruͤkzuwirken: es wird so
zu sagen auf dem Wasser fortrollen, ohne dieses vor sich her aufzustauchen. Durch
dieses sehr einfache Mittel, welches auch auf die langsame Schiffahrt anwendbar ist,
wird der Widerstand des Wassers gegen das Fahrzeug bedeutend geringer werden, als er
an den gewoͤhnlichen Fahrzeugen ihrer spizen Form ungeachtet zu seyn Pflegt;
auch wird er nicht mehr wie das Quadrat der Geschwindigkeiten wachsen. Die
Vorzuͤge dieser Methode lassen sich fuͤglich mit jenen vergleichen,
welche die Raͤderfuhrwerke vor den Schlitten voraus haben. Am Hintertheile
des Fahrzeuges ist ein aͤhnliches Faß angebracht, damit das Fahrzeug eben so
gut nach entgegengesezter Richtung getrieben werden kann, ohne daß man es umzukehren
braucht.
Da die Seitenwaͤnde des Fahrzeuges mit einander parallel laufen, so wird, wie
groß auch die Laͤnge des Fahrzeuges seyn mag, kein anderer Widerstand Statt
finden, als jener geringe, auf die Achse des Fasses am Vordertheile wirkende.
Haͤngt man demnach mehrere derlei Fahrzeuge so an einander, daß sich ihre
Enden gegenseitig beruͤhren, so wird der Widerstand nicht groͤßer
seyn, als an einem einzelnen Fahrzeuge: ein großer Vortheil, der an den
gewoͤhnlichen Fahrzeugen unerreichbar ist. Es waͤre fuͤr
dergleichen Schiffszuͤge sogar genuͤgend, wenn nur das vorderste
Fahrzeug allein mit einem Fasse ausgestattet ist.
Ich will nun untersuchen, auf welche minder kostspielige Weise die Fahrzeuge in
Bewegung gesezt werden koͤnnten, und zwar zuerst bei der langsamen
Schifffahrt und bei Anwendung der gegenwaͤrtig gebraͤuchlichen
Fahrzeuge.
Die Erfahrung hat gezeigt, daß das Anhohlen (halage)
fuͤr diese Art von Schiffahrt am wohlfeilsten kommt. Dieses Anhohlen
geschieht gewoͤhnlich durch Menschen oder Pferde nach der Geschwindigkeit und
Last, womit man zu thun hat. Die Geschwindigkeit eines Menschen, der auf einem
Canale ein mit 50 bis 60 Tonnen beladenes Fahrzeug zieht, betraͤgt 1500 Meter
in der Zeitstunde; jene eines Pferdes belaͤuft sich bei einem gleich
beladenen Fahrzeuge auf 3600 Meter. Hieraus folgt, daß hier der Nuzeffect des
Pferdes nur 2 3/5 Mal groͤßer ist, als jener des Menschen, obschon ersteres
eine 6 oder 7 Mal groͤßere Zugkraft besizt. Der Grund hievon ist in der
Zunahme des Widerstandes des Wassers bei der Zunahme der Geschwindigkeit gelegen. Da
die taͤgliche Unterhaltung eines Pferdes mit seinem Treiber offenbar mehr als
das 2 2/3 fache der Unterhaltung eines Menschen kostet, so verdient auf den
Canaͤlen das
Anhohlen der Fahrzeuge mit Menschenkraͤften offenbar vor jenem mit Pferden,
obschon es langsamer von Statten geht, den Vorzug. Wollte man hingegen mit Menschen
dieselbe Geschwindigkeit wie mit Pferden, d.h. eine Geschwindigkeit von 3600 Meter
in der Zeitstunde erzielen, so waͤren 6 anstatt einem Menschen
erforderlich!
Beim Aufwaͤrtsfahren auf Stroͤmen und Fluͤssen, die eine mehr
oder minder rasche Stroͤmung haben, waͤchst der durch die
Geschwindigkeit des Fahrzeuges bedingte Widerstand noch um die Geschwindigkeit des
Wassers, welches sich in entgegengesezter Richtung bewegt. So muß man auf der
unteren Seite, wo die mittlere Geschwindigkeit der Stroͤmung 2500 Meter in
der Zeitstunde betraͤgt, zu den 1500 Metern der Geschwindigkeit des von
Menschen gezogenen Fahrzeuges noch jene 2500 hinzuzaͤhlen, so daß die
Gesammtgeschwindigkeit 4000 Meter in der Zeitstunde ausmacht. Und da der Widerstand
im Verhaͤltnisse des Quadrates der Geschwindigkeit waͤchst, so werden
also hier zum Anhohlen eines Fahrzeuges von 50 Tonnen, wozu auf einem Canale nur ein
Mensch erforderlich war, bei gleicher Geschwindigkeit 7 Menschen noͤthig
seyn. Hiezu muß aber uͤberdieß noch die Kraft gerechnet werden, die zur
Ueberwindung des Widerstandes (der durch den Abfall des Flusses, den das Fahrzeug
nach Art einer schiefen Flaͤche hinansteigt, erzeugt wird, und der mit dem
Gefaͤlle und dem Gewichte des Fahrzeuges im Verhaͤltnisse steht)
noͤthig ist. Diese Kraft ist fuͤr den fraglichen Fall jene eines
Menschen, wonach man also hier 8 Menschen oder die 1 1/4 malige Kraft eines Pferdes
bedarf, um das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit von 1500 Metern in der Zeitstunde
zu treiben. Unter diesen Umstaͤnden wird es vortheilhafter, das Anhohlen von
Pferden verrichten zu lassen, und deren Lauf um so Vieles langsamer zu machen, daß
nur 1500 bis 1800 Meter auf die Stunde kommen. Bei einer groͤßeren
Geschwindigkeit muͤßte naͤmlich die Zahl der Pferde in einem
groͤßeren Verhaͤltnisse steigen, als der Nuzeffect, den sie geben;
dessen ungeachtet wird jedoch der Nuzeffect immer noch um ein Drittheil geringer
ausfallen, weil die Pferde ohne groͤßere Ermuͤdung innerhalb derselben
Zeit einen drei Mal groͤßeren Weg zuruͤklegen koͤnnten. Hieraus
ergibt sich, daß der Gang des Pferdes zum Anholen weniger geeignet ist, als jener
des Menschen.
Diese Betrachtungen veranlaßten mich, nach einem anderen Anhohlsysteme zu forschen,
welches hauptsaͤchlich da anwendbar waͤre, wo wegen der raschen
Stroͤmung eine bedeutende Kraft noͤthig wird, und welches eine
vortheilhaftere Benuzung der menschlichen Kraft, als beim horizontalen Zuge zuließe
und bei welchem diese Kraft per Individuum und bei einer
Geschwindigkeit von 1500 Metern in der Zeitstunde nur auf 12 Kilogr. angeschlagen wird. Diese
Geschwindigkeit des Anhohlens ist beinahe derjenigen gleich, die ein Mensch in einem
Tretrade (roue à chevilles) hat; allein in
lezterem Falle erzeugt er eine Kraft von 65 Kilogr., welche der Haͤlfte des
Gewichtes seines Koͤrpers gleichkommt, und welche um 5 Mal groͤßer
ist, als die Zugkraft des Anhohlens: abgesehen von der Muskelkraft, die der Mensch
wenigstens augenbliklich ausuͤben kann.
Auf dieses Princip habe ich mein Verhohlsystem (systeme de
tonage) fuͤr die langsame Schifffahrt, welches man in Fig. 1 im
Durchschnitte und im Grundrisse sieht, gegruͤndet. In der Naͤhe des
Vordertheiles eines nach gewoͤhnlicher Art gebauten Fahrzeuges sieht man
horizontal eine Trommel A, die die Form eines
abgestuzten Kegels hat, angebracht, und zwar so, daß sie sich in Zapfenlagern,
welche sich in den Seitenwaͤnden des Schiffes befinden, dreht. Diese Trommel
besteht aus mehreren Scheiben, durch welche eine Achse laͤuft; zwischen
diesen sind in Entfernungen von 20 Centimetern von einander Brettchen befestigt,
welche als Tritte fuͤr die Personen dienen, die sich auf der einen Seite des
Rades in den horizontalen Radius stellen, und in dem Maaße, als sich die Trommel
umdreht, von einer Stufe auf die andere steigen. Soll das Schiff anhalten, so treten
die Arbeiter von der Trommel auf den Boden B ab. Zum
Auflegen der Arme waͤhrend des Tretens ist uͤber der Trommel ein
unbewegliches Querholz angebracht, wodurch die Arbeiter zugleich auch in Stand
gesezt werden die Wirkung ihrer Schwere auch noch durch jene der Muskelkraft zu
verstaͤrken, um die kegelfoͤrmige Trommel, je nachdem sie mehr oder
weniger Widerstand erfaͤhrt, gegen den großen oder gegen den kleinen
Durchmesser umzutreiben.
An dem Umfange der Scheiben sind zur Aufnahme des Anhohlseiles Auskehlungen
angebracht, deren Inneres, da das Seil nur einen Theil ihres Umfanges umfassen kann,
zur Verhuͤtung des Abgleitens des Seiles ausgeschweift ist. Das Seil muß auf
jene Scheibe gebracht werden, deren Durchmesser der Geschwindigkeit, die man dem
Fahrzeuge geben will, und der Intensitaͤt der zu Gebot stehenden Kraft
entspricht. Die beiden Theile des Seiles laufen, nachdem sie die Kehle verlassen,
uͤber zwei Rollen C, welche am Vordertheile des
Schiffes und an jener, Seite angebracht sind, von der aus das Anhohlen Statt zu
finden hat. Lezteres selbst geschieht auf folgende Weise.
Die beiden Enden des Seiles werden abwechselnd von zwei Menschen, welche sich nach
einander auf dem Leinpfade bewegen, angezogen; so zwar, daß der eine ruht, nachdem
er das Ende des Seiles an einen Pfosten am Ufer gebunden hat, waͤhrend der
andere das andere Ende
in dem Maaße anzieht, als sich das Seil abrollt. Hierauf steigen eine oder mehrere
Personen auf die Trommel, um dieser eine solche rotirende Bewegung mitzutheilen, daß
sie an dem angebundenen Theile zieht. Nach entgegengesezter Richtung wird
gearbeitet, wenn das Fahrzeug in der Nabe des Pfostens angelangt ist, und wenn der
zweite Anhohler seinerseits das Tau an einen anderen Pfosten gebunden hat,
u.s.f.
Bei dieser Arbeit wird das Fahrzeug bestaͤndig auf einen fixen Punkt verhohlt,
wobei die Arbeiter keine andere Gewalt auszuuͤben brauchen, als das Seil zu
halten, indem sie dasselbe in dem Maaße anziehen, in welchem es sich von der Trommel
abwindet. Die Geschwindigkeit der Bewegung der Anhohler wird doppelt so groß seyn
als jene des Fahrzeuges (d.h. sie wird 3000 Meter oder 3/4 Meilen in der Zeitstunde)
betragen; da sie jedoch durch haͤufiges Rasten, welches so lange dauert, als
die Bewegung dauerte, unterbrochen wird, so koͤnnte sie, wenn es
noͤthig waͤre, eben so leicht noch verdoppelt werden. Die Anhohler
muͤssen uͤbrigens mit den an der Trommel verwendeten Arbeitern
wechseln; indem leztere diese Arbeit, welche hauptsaͤchlich nur einige
Muskeln anstrengt, in die Laͤnge nicht aushalten wuͤrden.
Diese Verhohlmethode ließe sich auf die Canalschiffahrt nur dann mit Vortheil
anwenden, wenn man die Geschwindigkeit der Fahrzeuge erhoͤhen wollte; denn
dann wuͤrde ein einziger auf dem Rade tretender Arbeiter die Arbeit von 5
Anhohlern vollbringen, wo man dann die Geschwindigkeit von 1500 Metern in der
Zeitstunde verdoppeln koͤnnte Das Seil muͤßte jedoch hier um eine
Scheibe laufen, deren Halbmesser mit dieser Geschwindigkeit im Verhaͤltnisse
stuͤnde, damit jene des Arbeiters nicht wechsle.
Die Vortheile dieses Systemes werden sich jedoch bei der Flußschifffahrt noch
fuͤhlbarer zeigen, indem diese wegen der Stroͤmungen die Anwendung
mehrerer Anhohlpferde, deren Geschwindigkeit zur Erzielung des moͤglich
groͤßten Nuzeffectes aus das Drittheil der Geschwindigkeit eines Pferdes an
einem Lastwagen oder auf die Geschwindigkeit eines in dem Tretrade tretenden
Arbeiters vermindert wird, fordert; so daß unter diesen Umstaͤnden der
Nuzeffect eines Menschen beinahe jenem eines Pferdes gleich wird.
Dieses Resultat ist, so außerordentlich es auch scheinen mag, nichts weniger als eine
Hypothese; es gruͤndet sich allerdings auf die Theorie, ist aber durch die
Praxis bewaͤhrt. Eine nach demselben Principe erbaute Baggermaschine wird
seit zwei Jahren zur Reinigung des Hafens von La Rochelle verwendet; wobei sich
ergab, daß fuͤnf mit einem aͤhnlichen Rade arbeitende Personen eben so
viel leisten, als
fruͤher vier Pferde, die zu demselben Zweke an einer anderen Baggermaschine
verwendet wurden.
Die von mir in Vorschlag gebrachte Maschinerie ist eben so einfach als wohlfeil, und
gestattet uͤberdieß die Intensitaͤt der Kraft mit Leichtigkeit nach
jener der Stroͤmungen, welche haͤufig wechselt, abaͤndern zu
koͤnnen: ein sehr wichtiger, weder bei, der Anwendung von Pferden, noch bei
der Anwendung von Dampf erreichbarer Vortheil. Dabei muß noch in Anschlag gebracht
werden, daß bei gleichem Kostenaufwande die Kraft des Menschen vor jeder anderen
Triebkraft den Vorzug verdient, weil die von Menschen betriebenen Maschinen im
Allgemeinen im Verhaͤltnisse des geringen Raumes, den sie einnehmen,
einfacher und leichter sind; weil man von der Intelligenz der Menschen und von der
Geschmeidigkeit ihres Koͤrpers bei den haͤufig noͤthigen
Modificationen der Kraft, der Geschwindigkeit und der Richtung Nuzen ziehen kann;
weil sich die Menschen leicht zu vielen anderen Zweken verwenden lassen; und endlich
weil hiedurch der arbeitenden Classe Vorschub geleistet wird.
Wollte man die hier besprochene Verhohlmethode auf das oben beschriebene rollende
Fahrzeug anwenden, so wuͤrden hieraus gewiß sehr große Vortheile erwachsen,
namentlich fuͤr die Flußschifffahrt.
Ich habe oben bemerkt, daß, um von dem Principe der Abnahme des Widerstandes des
Wassers fuͤr die schnelle Schifffahrt vollen Gewinn zu ziehen, die
Geschwindigkeit des Fahrzeuges eine solche seyn muͤsse, daß dieser Widerstand
beinahe nichtig wird, und daß das Fahrzeug nur mehr jenem Widerstande, den ein
Geschoß erfaͤhrt, ausgesezt ist. Obschon sich nun nach den in dieser Hinsicht
angestellten Versuchen dieser Punkt nicht wohl bestimmen laͤßt, so glaube
ich, der Analogie mit dem Geseze der Zunahme des Widerstandes des Wassers nach zu
schließen, daß die Geschwindigkeit des Fahrzeuges 20 bis 24,000 Meter (5–6
franz. Meilen) in der Zeitstunde betragen muͤsse, wenn jener Punkt, bei
welchem dieser Widerstand nicht mehr fuͤhlbar ist, eintreten soll. Da nun
eine solche Geschwindigkeit selbst im Galopp, wobei die Zugkraft der Pferde beinahe
auf Null herabsinkt, nicht erreicht werden kannDieß gilt jedoch nur von stehendem Wasser; denn aus einem Flusse ist dieses
Ziel um so niederer gestekt, als die dem Fahrzeuge entgegenwirkende
Stroͤmung eine groͤßere Intensitaͤt hat, und demnach
das Fahrzeug aus dem Wasser herauszuheben trachtet. Dann waͤre die
Anwendung von Pferden zur Erzielung einer schnellen Schifffahrt vielleicht
in einigen Faͤllen thunlich. Doch ist zu bemerken, daß, obschon der
Widerstand des Wassers durch die Wirkung der gemeinschaftlichen
Geschwindigkeit des Bewegten und der Stroͤmung sehr vermindert wird,
fuͤr diese Faͤlle doch ein so bedeutendes Flußgefaͤll
erforderlich ist, daß hiedurch ein anderer Widerstand entsteht, der von
Pferden in Galopp oder in gestrektem Trotte nur schwer uͤberwunden
werden duͤrfte. A. d. O., so muß man zur Exreichung dieser Wirkung zur Anwendung von Schaufelraͤdern oder zu
Verhohlmitteln seine Zuflucht nehmen. Man darf hiebei nicht vergessen, daß wenn das
Fahrzeug ein Mal einen solchen Impuls erlangt hat, daß es dem aus seiner
Untertauchung folgenden Widerstande des Wassers nicht laͤnger mehr ausgesezt
ist, die geringste Kraft zur Unterhaltung der Bewegung ausreicht. Diese Schiffahrt
wird demnach Zeit und Kosten ersparen, und uͤberdieß auch noch den Vortheil
gewaͤhren, daß sie nur eine geringe Wasserhoͤhe erfordert, indem die
Fahrzeuge gleichsam auf der Oberflaͤche hingleiten werden. Bei der Anwendung
von Dampfbooten mit Ruderraͤdern werden jedoch die Raͤder in dem Maaße
tiefer gestellt werden muͤssen, in welchem sich die Fahrzeuge aus dem Wasser
erheben, wozu abermals ein eigener Mechanismus erforderlich waͤre.
Bei der Benuzung dieser Art von Fahrzeugen vermeldet man allerdings die schiefe
Richtung, in welcher das Verhohlen geschieht, und welche einen großen Verlust an
Kraft veranlaßt, indem sie die bestaͤndige Anwendung des Steuerruders, auf
welches der Widerstand des Wassers zu wirken hat, erfordert. Allein dieser Nachtheil
ist sehr unbedeutend im Vergleiche mit dem Verluste an Nuzeffect, der sich an den
Schaufelraͤdern ergibt, indem 1) diese Raͤder, wenn die
Stroͤmung des Wassers sehr bedeutend ist und in der Richtung der Schaufeln
Statt hat, kaum einen Stuͤzpunkt fuͤr die Schaufeln finden, und also
eine sehr große Geschwindigkeit besizen muͤssen; und indem 2) die
untergetauchten Schaufeln, da sie gegen die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges mehr
oder weniger schief gestellt sind, nur unvollkommen zur Fortschaffung des Fahrzeuges
wirken, so daß der groͤßte Theil der Triebkraft rein verloren geht. Denn
diese Schiefheit verursacht nicht nur einen Verlust an Effect; sondern der
Widerstand des Wassers, der in senkrechter Richtung wirkt und der keineswegs auf den
Gang des Fahrzeuges Einfluß uͤbt, ist weit groͤßer als jener
Widerstand, der in horizontaler Richtung eine nuͤzliche Kraft ausuͤbt;
indem sich in ersterem Falle die Stroͤmung durchaus nicht der Wirkung der
Schaufeln entzieht, wie im zweiten.
Das Verhohlen der Schiffe um einen fixen Punkt, wobei die Triebkraft direct mittelst
Tauen oder Ketten ausgeuͤbt wird, ist zwar nicht mit denselben Nachtheilen
verbunden; allein es ist bei den Kruͤmmungen der Fluͤsse schwer
Stuͤzpunkte herzustellen, welche sich fortwaͤhrend in der
Bewegungsrichtung des Fahrzeuges befinden: woraus denn Verlust an Zeit und momentane
Unterbrechung der Bewegung erwaͤchst. Diese Schwierigkeiten scheinen troz
mancher sinnreicher Erfindungen, die wir besizen, nicht einmal fuͤr die
gewoͤhnliche Schifffahrt auf eine genuͤgende Weise gehoben worden zu
seyn; um so weniger sind
daher diese Methoden auf die schnelle Schifffahrt, welche keine Ruhepunkte
gestattet, anwendbar.
Erstaunt uͤber die Hindernisse, welche die von den Fahrzeugen getragenen
Schaufelraͤder darbieten und von den Schwierigkeiten des Verhohlens
betroffen, suchte ich ein gemischtes Verfahren, welches die Vortheile beider in sich
vereint, und deren Schwierigkeiten so viel als moͤglich beseitigt, ausfindig
zu machen. Man bedurfte zum Verhohlen allerdings eines fixen Stuͤzpunktes,
allein dessen Unbeweglichkeit war bloß in Beziehung zu dem Fahrzeuge noͤthig;
ferner mußte der Stuͤzpunkt vor dem Fahrzeuge und in der Richtung der
Bewegung desselben angebracht werden, ohne in einer seinem Laufe entgegengesezten
Richtung darauf zuruͤkzuwirken. Diesen Stuͤzpunkt konnte ich nun
lediglich in dem Widerstande des Wassers gegen die Schaufeln eines Rades finden,
welches mittelst einer endlosen Kette gegen das Fahrzeug angezogen wird, wobei die
Kette oder das Tau durch einen Punkt laͤuft, der sich unter dem
Impressionsmittelpunkte des Widerstandes der Fluͤssigkeit befindet, damit der
Zug nicht auf die Achse des Rades und dann auf das Fahrzeug zuruͤkwirken
koͤnne.
Bei diesem einfachen Verfahren, bei welchem das Fahrzeug von dem Gewichte der
Raͤder befreit wird, wird der Widerstand des Wassers gegen die schiefen
Schaufeln lediglich dazu mitwirken, das Fahrzeug in Gang zu erhalten, weil der Zug
hier auf diesen Widerstand, derselbe mag waage- oder senkrecht wirken,
ausgeuͤbt werden wird. An den Dampfbooten hingegen wird der groͤßere
Theil der Triebkraft, wie bereits gesagt worden ist, ohne irgend einen Nuzeffect zu
erzeugen, bloß zur Ueberwindung des in senkrechter Richtung Statt findenden
Widerstandes verwendet.
In Fig. 2
ersieht man dieses Rad, welches ich das Verhohlrad (tone) nennen will, mit A bezeichnet. Seine Achse
oder seine Zapfen drehen sich in Pfannen, welche an dem vorderen Ende zweier an dem
Fahrzeuge befestigter Arme A, womit das Rad 5 bis 6
Meter vor dem Vordertheile des Fahrzeuges erhalten wird, angebracht sind. Die
Laͤnge der Achse des Rades kommt der Breite des Fahrzeuges gleich. Das Rad
selbst besteht aus einem leeren Fasse, welches ihm Schwimmkraft gibt, und welches
mit Schaufeln, die durch eiserne Reifen verbunden sind, umgeben ist. Der
aͤußere Umfang des mittleren dieser Reifen ist mit einer ausgeschweiften
Kehle versehen, und in dieser Kehle laͤuft ein endloses Tau oder eine derlei
Kette C, welche zugleich auch um ein anderes, in dem
Vordertheile des Fahrzeuges befindliches Rad D
geschlungen ist. An der Welle dieses lezteren Rades befindet sich ein kleines Rad
E, in dessen Auskehlung ein zweites endloses Tau
laͤuft, und welches durch dieses von der kegelfoͤrmigen, bereits
oben beschriebenen Trettrommel G in Bewegung gesezt
wird.
Das Spiel dieses Apparates ist leicht zu begreifen. Wenn man naͤmlich die
Trettrommel durch Arbeiter, welche man an der Seite G'
aufstellt, in rotirende Bewegung versezt, so wird diese Bewegung durch das endlose
Tau F an die beiden, an einer und derselben Welle
aufgezogenen Raͤder E, D, und von diesen durch
das endlose Tau C an das Verhohlrad A fortgepflanzt. Dadurch wird dieses Rad von dem unteren
Taue C' angezogen, so daß das Fahrzeug nach dieser Seite
vorwaͤrts schreitet; will man es dagegen nach der entgegengesezten Richtung
treiben, so brauchen die Arbeiter nur auf die Seite G''
der Trommel zu steigen, um zu bewirken, daß das Rad A
durch das obere Seil C'' nach der entgegengesezten Seite
gezogen wird.
Die Durchmesser der Trommel und der Zwischenraͤder muͤssen der
Geschwindigkeit, welche man erzielen will, und der Intensitaͤt der Triebkraft
und des Widerstandes angepaßt seyn. Bei der schnellen Canalschiffahrt, wo die
Geschwindigkeit der Fahrzeuge wenigstens 20,000 Meter (5 franz. Meilen) in der
Zeitstunde betraͤgt, wird jene der Schaufeln des Verhohlrades
beilaͤufig 24,000 Meter oder 16 Mal die Geschwindigkeit eines im Tretrade
tretenden Arbeiters betragen. Da sich nun an allen Maschinen die Kraft umgekehrt,
wie die respectiven Geschwindigkeiten zu dem Widerstande verhaͤlt, so folgt
hieraus, daß das Durchschnittsgewicht eines jeden auf die Trommel gestiegenen
Arbeiters, naͤmlich 65 Kilogr., auf die, Schaufeln des Verhohlrades nur eine
Gewalt von 4 Kilogr. ausuͤbt. Der Widerstand, den ein Schiff von 50 Tonnen,
welches mit der angegebenen Geschwindigkeit auf einem Canale faͤhrt, findet,
laͤßt sich auf 12 Kilogr. anschlagen, und dieser Widerstand kommt jenem
gleich, der sich bei einer Geschwindigkeit von 1500 Metern in der Zeitstunde ergibt,
wenn das Fahrzeug von einem Menschen gezogen wird. Es werden demnach drei Personen
zu diesem Manoͤver hinreichen; denn der Widerstand wird auf das Minimum
herabsinken, weil das Fahrzeug nicht laͤnger mehr der Wirkung des Wassers
ausgesezt seyn wird, wenn es ein Mal den zur Erzielung der gehoͤrigen
Geschwindigkeit erforderlichen Impuls bekommen hat, und wenn es sich also nur wehr
um Unterhaltung einer gleichmaͤßigen Geschwindigkeit handelt. Die Zahl der
Albeiter kann uͤbrigens im Nothfalle augenbliklich vermehrt werden, wenn die
Traͤgheit des Fahrzeuges uͤberwunden und ihm eine Geschwindigkeit von
20,000 Meter in der Zeitstunde gegeben werden soll; oder die Vermehrung kann bei der
Flußschifffahrt wegen des dem Gefaͤlle entsprechenden Widerstandes eine bleibende seyn,
obwohl dieser hier zum Theil durch den groͤßeren Nuzeffect der Triebkraft,
welcher sich aus der hier eintretenden Verminderung der Geschwindigkeit des
Fahrzeuges ergibt, ausgeglichen wird. Die Erfahrung allein wird uͤbrigens
zeigen, welche Kraft den verschiedenen Faͤllen dieser Art von Schifffahrt
entspricht.
Bei der Anwendung dieses Verhohlrades wird der Widerstand, den das Wasser
bestaͤndig gegen das Steuerruder leistet, wenn die Schiffe schief gezogen
werden, wegfallen; indem hier das Fahrzeug bestaͤndig in der Richtung seiner
Achse gezogen wird, so daß es gar keines Steuerruders bedarf. Um jedoch das Schiff
umwenden oder auch seine Direction abaͤndern zu koͤnnen, bringe ich
anstatt des Steuerruders eine Art von Haspel K an,
dessen Fluͤgelflaͤchen, da sie mit der Achse des Fahrzeuges parallel
laufen, von Seite des Wassers keine Stoͤße zu erleiden haben. Dieser Haspel
wird mittelst der Kurbel L von dem Steuermanne in
Bewegung gesezt, und genuͤgt, um das Schiff nach allen Richtungen
umzudrehen.
Es versteht sich von selbst, daß man statt der Trettrommel auch eine Dampfmaschine
anwenden kann, um das Verhohlrad in Bewegung zu sezen, im Falle die Menschenkraft
hie und da unzureichend befunden wird. Doch sollte man so viel als moͤglich
zu vermeiden suchen, zu diesen Maschinen seine Zuflucht nehmen zu muͤssen,
indem deren Anwendung auf die Schifffahrt, und namentlich auf jene, bei welcher ein
großer Wechsel in der Intensitaͤt der Kraft und der Geschwindigkeit
erforderlich ist, damit das Fahrzeug vom Ruhestande zu einer schnellen Bewegung
uͤbergehe, oder wenn die Stroͤmung wechselt, mit großen
Unannehmlichkeiten verbunden ist. Der Mechanismus der Dampfboote und die Triebkraft
selbst lassen sich diesen Modificationen bekanntlich nur schwer anpassen; und
zweitens erhoͤht das Gewicht der Maschine mit den dazu gehoͤrigen
Theilen die Wassertracht und den Widerstand, so daß die Ladung nur mehr sehr gering
seyn kann, und daß mithin die Transportkosten bedeutender werden, als bei irgend
einem anderen Verfahren: besonders wenn man bedenkt, daß man Maschinen von 60 bis zu
80 Pferdekraͤften braucht, um eine groͤßere Geschwindigkeit als durch
das Anhohlen zu erzielen. Das von mir vorgeschlagene System hat demnach vor den
bisher gebraͤuchlichen außerordentliche Vortheile voraus. Eine selbst
oberflaͤchliche Kenntniß der Grundsaͤze der Statik und Hydrodynamik
wird genuͤgen, um sich von der Richtigkeit der Theorie und des Effectes, der
sich uͤberdieß leicht durch Versuche bewaͤhren laͤßt, zu
uͤberzeugen. Ich ließ mich bei meinen Forschungen lediglich von dem Streben
nach Foͤrderung des allgemeinen Besten leiten, und wenn ich mir meine
Erfindung auch durch eilt Patent sicherte, so geschah dieß doch nur in der Absicht, um
mir eine geringe Entschaͤdigung zu sichern, auf die ich jedoch gleichfalls
verzichten will, um andere zu Versuchen zu ermuntern, welche ich in meiner Stellung
nicht unter, nehmen kann.Weitere Aufschluͤsse uͤber die Bedingungen, welche der
Patenttraͤger stellt, kann man bei dem Director der polytechnischen
Gesellschaft in Paris erholen. A. d. O.