Titel: | Ueber die Geschwindigkeit der Fahrten auf den Eisenbahnen. |
Fundstelle: | Band 70, Jahrgang 1838, Nr. LX., S. 255 |
Download: | XML |
LX.
Ueber die Geschwindigkeit der Fahrten auf den
Eisenbahnen.Als den Verfasser dieses Aufsazes, der zwar wenig enthaͤlt, was dem Manne
von Fach nicht bereits bekannt waͤre, in dem jedoch die Resultate
mehrjaͤhriger Erfahrung in populaͤrer und allgemein faßlicher
Weise großen Theils zusammengestellt sind, bezeichnet man den durch seine
literarischen Werke bekannten Dr. Lardner. Die englischen Blaͤtter,
welche diesen Aufsaz mittheilen, bemerken dazu, daß es dem Verf. auf den
Eisenbahnen besser von Statten zu gehen scheine, als auf der See, die ihn durch
seine verungluͤkten Prophezeyungen hinsichtlich der Moͤglichkeit
des Dampfschiff-Verkehres zwischen Europa und Amerika um seinen sauer
erworbenen literarischen und technischen Ruf gebracht habe.A. d. R.
Aus dem Monthly Chronicle, im Auszuge.
Ueber die Geschwindigkeit der Fahrten auf den
Eisenbahnen.
Die Anwendung der Dampfkraft auf den Eisenbahnen gehoͤrt zu den
groͤßten Wohlthaten, die der Menschheit je daraus erwuchsen, daß man
wissenschaftliche Forschungen mit den Huͤlfsmitteln der Kunst in Verbindung
und Einklang brachte. Der Landtransport machte hiedurch ploͤzliche und ganz
unerwartete Fortschritte; denn schon bei den ersten Versuchen erreichte man eine
Geschwindigkeit, die selbst unter den Ingenieurs Staunen und Verwunderung erregte.
Ein Beispiel wird als Beleg hiefuͤr genuͤgen.
Vor der Eroͤffnung der Liverpool-Manchester-Eisenbahn rechneten
zwei der nuͤchternsten und ausgezeichnetsten Ingenieurs, Hr. J. Walker und Hr. J. U. Rastrick,
nur auf eine Geschwindigkeit der Locomotiven von 10 engl. Meilen in der Zeitstunde.
Ebenso nahmen sie auf eine Locomotive nur eine Brutto-Last von 20 Tonnen an.
Die HHrn. Stephenson und J. Locke legten in dem hieruͤber erstatteten Belichte eine
Geschwindigkeit von 12 engl. Meilen in der Zeitstunde, und auf jede Locomotive eine
Last von 30 Tonnen zu Grunde. Allen diesen Berechnungen zum Troze erreichte man aber
schon bei den ersten Fahrten eine Geschwindigkeit von 30 engl. Meilen in der
Zeitstunde, und bald sah man eine einzige Maschine die ungeheure Last von 240 Tonnen
mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 12 engl. Meilen ziehen! Diese Leistungen
wurden in spaͤterer Zeit in jeder Beziehung noch bedeutend
uͤberschritten; und wir selbst waren Zeuge, wie man eine bedeutende Last mit einer
Geschwindigkeit von 40, und eine unbelastete Maschine selbst mit einer
Geschwindigkeit von beinahe 60 engl. Meilen in der Zeitstunde forttreiben ließ.
Dessen ungeachtet hat man es aus mannigfachen Gruͤnden bisher noch immer nicht
zur Entwiklung der vollen Geschwindigkeit der Lokomotiven gebracht. So kann z.B. auf
kurzen Bahnstreken, besonders wenn an Zwischenstationen angehalten werden muß, keine
einigermaßen bedeutende durchschnittliche Geschwindigkeit erreicht werden; denn so
oft man sich einer Station naͤhert, muß die Triebkraft gehemmt werden, damit
der Wagenzug allmaͤhlich zum Stillstehen kommt. Durch zu ploͤzliches
Anhalten wuͤrden naͤmlich die Wagen und Maschinen zu großen Schaden
leiden, weßhalb denn auch die gewoͤhnlichen Bremsen nur selten in Anwendung
kommen koͤnnen. Wenn auf einer Streke von 30 engl. Meilen die volle
Geschwindigkeit 30 engl. Meilen in der Zeitstunde betraͤgt; wenn aber der
Verzug an den Stationen, und die Zeit, welche erforderlich ist, um in Ruhestand und
in volle Geschwindigkeit zu kommen, 15 Minuten ausmacht, so wird die
Durchschnittsgeschwindigkeit nicht hoͤher als 24 engl. Meilen in der
Zeitstunde seyn; da der Verlust 6 Meilen in der Stunde betraͤgt. Bei einer
vollen Geschwindigkeit von 10 engl. Meilen und bei demselben Verzuge von 15 Minuten
wird sich die Durchschnittsgeschwindigkeit fuͤr die Streke von 30 engl.
Meilen auf 9 1/4 engl. Meilen in der Zeitstunde berechnen, da hier der Verlust nur
3/4 Meile in der Zeitstunde betraͤgt. Um die volle Entwiklung der
Geschwindigkeit der Locomotiven zu sehen, muͤssen wir daher die Beendigung
der groͤßeren, von London ausgehenden Bahnlinien abwarten; denn dann wird man
ohne Zweifel Anstalt treffen, daß die ganze Streke von einem Endpunkte zum anderen
durchfahren werden kann, ohne daß oͤfter angehalten werden muͤßte, als
zum Einnehmen von Wasser und Brennmaterial durchaus erforderlich ist. Der Verbrauch
an bissen beiden zulezt genannten Elementen steht aber mit der fortzuschaffenden
Last in direktem Verhaͤltnisse: so zwar, daß wenn eine Brutto-Last von
50 Tonnen 30 Meilen weit fortgeschafft werden kann, ohne daß man Wasser einzunehmen
braucht, eine Last von 25 Tonnen zweimal oder 60 engl. Meilen weit transportirt
werden kann, ohne anhalten zu muͤssen. Abgesehen hievon ist es aber ein
Leichtes, Munitionswagen herzustellen, die soviel Brennstoff und Wasser fassen, als
ein leichter Wagenzug auf den bisher projectirten Bahnen von einem Endpunkte zum
anderen bedarf.
Bei dem allgemeinen Interesse, welches man an den Eisenbahnen nimmt, wird man uns
gestatten, die Huͤlfsmittel, deren man sich bei deren Befahrung bedient, auf
populaͤre Weise zu erlaͤutern. Die Kraft des Dampfes wird hienach
zuerst verwendet, um einen Kolben in einem Cylinder, welcher in horizontaler
Richtung auf der Achse des die Maschine tragenden Raͤderpaares ruht, hin und
her zu treiben. Die Stange dieses Kolbens steht durch ein Gelenke mit einem Stabe in
Verbindung, der die sogenannte Kurbel (crank), welche
sich an der Achse eines anderen Raͤderpaares, naͤmlich der
Treibraͤder, befindet, faßt. Hieraus folgt, daß die Kurbel durch die
Hin- und Herbewegungen des Kolbens umgetrieben wird; und, daß mithin auch die
Achse, die mit der Kurbel gleichsam nur einen Theil ausmacht, ebenfalls umlaufen
muß. Da ferner die Treibrader fest an diese Achse geschirrt oder gekuppelt sind, so
muͤssen auch sie zugleich mit der Achse umlaufen. Wenn auf diese Weise eines
der Raͤderpaare, auf denen die Maschine ruht, umgetrieben wird, so muß sich
die Maschine entweder auf der Bahn fortbewegen, indem die Radreifen auf deren
Oberflaͤche hinrollen; oder sie muß stehen bleiben, indem sich die Reifen auf
deren Oberflaͤche reiben. So lange jedoch der die Maschine
zuruͤkhaltende Widerstand geringer ist, als der durch den Druk des Reifens
auf die Bahn bewirkte Widerstand gegen die reibende Bewegung, muß die Maschine
fortrollen. Die Erfahrung hat ergeben, daß auf einer ebenen Bahn eine Last, die 20
Mal groͤßer ist, als der Druk auf die Raͤder, die fortschreitende
Bewegung der Maschine nicht aufzuhalten vermag, wenn die Radachse durch die
Dampfkraft umgetrieben wird.
Jede Hin- und Herbewegung des Kolbens bedingt einen Umgang der Kurbel und
mithin auch der Treibraͤder; und hieraus folgt eine fortschreitende Bewegung
des Wagenzuges durch eine dem Umfange der Treibraͤder gleichkommende Streke.
Da sich der Cylinder hiebei zweimal mit Dampf fuͤllen muß, so wird, um die
Wagen durch eine dem Umfange der Treibraͤder gleichkommende Streke zu
treiben, zweimal soviel Dampf erfordert, als der Cylinder faßt. Die Kraft, welche
die Kolbenstange auf die Kurbel ausuͤbt, ist nach der Stellung lezterer sehr
verschieden. Wenn das Knie einen rechten Winkel bildet, so erzielt die Kraft ihren
vollen Nuzeffect; dagegen wird dieser um so geringer ausfallen, je stumpfer oder
spizer der Winkel wird. Diese Verminderung waͤhrt so lange, bis die Kurbel in
der einen extremen Stellung gerade gegen das Ende der Kolbenstange gespannt, in der
anderen dagegen mit ihr gedoppelt ist. In beiden extremen Stellungen verliert der
Kolben alle Kraft auf die Kurbel, so daß fuͤr diesen Augenblik seine
treibende Kraft aufgehoben ist: ein Umstand, der bei jedem Kurbelumgange zweimal
eintritt.
Da unter diesen Umstaͤnden die Bewegung der Wagen eine ungleiche seyn
wuͤrde; und da, wenn die Wagen allenfalls in Stillstand kommen sollten, waͤhrend
sich die Kurbel in einer der beiden angedeuteten Stellungen befaͤnde, die
Maschine sie nicht eher in Bewegung bringen koͤnnte, als bis die Stellung der
Kurbel durch irgend eine von Außen auf sie wirkende Kraft veraͤndert worden
waͤre, so ist fuͤr einen zweiten Cylinder mit Kolben gesorgt, damit
dieser eine zweite Kurbel treibe, welche mit der erstern an einer und derselben
Achse, aber unter rechten Winkeln mit ihr angebracht ist. Durch diese Anordnung,
gemaͤß der die eine Kurbel senkrecht steht, waͤhrend die andere in
horizontaler Stellung ist, wird eine beinahe gleichmaͤßige Triebkraft
erzielt. Denn in dem Maaße als die Kraft der einen Kurbel abnimmt, waͤchst
jene der anderen, so daß der Gesammteffect beider unter allen Umstaͤnden
gleich bleiben muß. Verlust an Kraft findet hiebei keiner Statt, weil der Nuzeffect
beider Kolben so groß ist, als jener eines Kolbens, der an Groͤße beiden
Kolben zusammen gleich kaͤme, und der bei jedem Hube die doppelte Menge
Dampfes verbrauchte. Hieraus folgt, daß, um die Wagen durch eine dem Umfange der
Treibraͤder entsprechende Streke zu treiben, eine dem vierfachen Rauminhalte
der Cylinder gleichkommende Menge Dampf noͤthig ist.
Nach diesen Erlaͤuterungen sind die Umstaͤnde, welche die
Geschwindigkeit bedingen, leicht aufzufassen. An den vor 7 Jahren auf der
Liverpool-Manchester-Eisenbahn allgemein eingefuͤhrten
Maschinen hatten die Treibraͤder 5 Fuß im Durchmesser und 15,7 Fuß im
Umfange. Jeder Kolbenhub trieb die Wagen also 15,7 Fuß weit, so daß 336 Hube
noͤthig waren, um die Wagen eine engl. Meile weit zu treiben. Hienach
berechnet sich leicht, daß, um eine Geschwindigkeit von 30 engl. Meilen in der
Zeitstunde zu erlangen, der Kolben in jeder Minute 168 Hube vollbringen muß.
Angenommen, die Kessel vermoͤchten rasch genug den Bedarf an Dampf zu liefern,
wollen wir untersuchen, welche Schranken einer weiteren Erhoͤhung der
Geschwindigkeit im Wege stehen. Die rasche Hin- und Herbewegung der Kolben
und der damit in Verbindung stehenden Theile der Maschinerie ist wegen der damit
verbundenen Erschuͤtterung eine der Hauptursachen der Abnuͤzung der
Maschinerie und der aus dieser erwachsenden großen Kosten. Bei der dermalen
gebraͤuchlichen mechanischen Verbindung der Kolben mit den
Treibraͤdern kann eine groͤßere Geschwindigkeit ohne groͤßere
Raschheit der Kolbenschwingungen offenbar nur dadurch erzielt werden, daß man den
Treibraͤdern einen groͤßeren Durchmesser gibt. Haͤtten z.B. die
Treibraͤder statt 5 ihrer 10 Fuß im Durchmesser, so wuͤrde die bei
jedem Umgange durchlaufene Streke doppelt so groß seyn, und die Bewegung
waͤre also bei gleicher Anzahl von Huben doppelt so rasch. Man hat demnach die Wahl
zwischen erhoͤhter Geschwindigkeit ohne staͤrkerer Schwingung und
zwischen gleicher Geschwindigkeit mit bedeutend verminderter Schwingung.
Fraͤgt man nun, warum man nicht schon laͤngst zu diesem Auskunftmittel
seine Zuflucht nahm, so sind, um eine richtige Antwort hierauf zu geben, noch einige
weitere Punkte in Betracht zu ziehen. Die Locomotiven sowohl, als die Wagen werden
naͤmlich bekanntlich durch die an den Radreifen befindlichen
Randvorspruͤnge oder Scheibenkraͤnze vor dem Abgleiten von den
Bahnschienen geschuͤzt. Die Schiene laͤßt sich als ein Hinderniß
betrachten, uͤber welches die Scheibenkraͤnze hinwegrollen
muͤssen, bevor der Wagen die Bahn verlassen kann. Gleichwie aber ein großes
Rad leichter uͤber die auf einer Straße vorkommenden Hindernisse wegrollt,
ebenso werden auch große Raͤder an den Maschinen und Wagen leichter den
Widerstand der Schienen uͤberwinden und leichter von diesen abgehen. Da nun
durch das Abgleiten der Raͤder von den Schienen nicht selten
Ungluͤksfaͤlle sehr gefaͤhrlicher Art entstehen, so wird man es
den Directoren der genannten Bahn nicht uͤbel deuten, wenn sie auf keine
diese Gefahr erhoͤhende Aenderung eingingen und bei Raͤdern von 5 Fuß
im Durchmesser stehen blieben. Man war um so mehr hiezu berechtigt, als ein Wagen,
den man versuchsweise mit Raͤdern von 5 Fuß 6 Zoll Durchmesser versehen
hatte, ungluͤklicher Weise durch das Abgehen von der Bahn einigen Personen
das Leben kostete.
In neuerer Zeit hat man jedoch an dem Baue der Locomotiven eine Veraͤnderung
vorgenommen, die obigen Einwurf gegen die Vergroͤßerung des Rades
groͤßten Theils, wo nicht gaͤnzlich umstoͤßt. Fruͤher
ruhten die Maschinen naͤmlich auf vier Raͤdern, von denen die
Treibraͤder wegen der Einwirkung der Kolben auf deren Achsen eine
groͤßere Neigung hatten die Schienen zu verlassen, als dieß an den anderen
Raͤdern der Maschine oder der uͤbrigen Wagen der Fall war.
Gegenwaͤrtig stellt man die Maschinen hingegen auf drei Raͤderpaare,
von denen das eine, naͤmlich die Treibraͤder, einen groͤßeren
Durchmesser hat. Die Achse dieser Treibraͤder befindet sich
gewoͤhnlich in der Mitte. Es erhellt offenbar, daß bei dieser Einrichtung die
Maschine durch die Scheibenkraͤnze des ersten und lezten Raͤderpaares
auf den Schienen erhalten wird, und daß die Scheibenkraͤnze des mittleren
Raͤderpaares nie in Wirksamkeit zu kommen brauchen, ausgenommen, die Schienen
haͤtten eine solche Kruͤmme, daß zwischen dem ersten und lezten
Raͤderpaare eine Biegung nach Innen Statt findet. Dieser Umstand
duͤrfte sich aber wohl kaum an irgend einer Bahn vorfinden; und wenn man je
auf ihn stieße, so waͤre es besser, wenn man dem mittleren Rade gar keinen
Scheibenkranz gaͤbe. Hieraus ergibt sich, daß bei den auf solche Art gebauten
Maschinen an den Treibraͤdern die Scheibenkranze unnoͤthig oder nur in
dem Falle von Nuzen sind, wenn das eine oder das andere der Raͤder oder eine
der Achsen bricht, oder wenn die Raͤder eine Neigung haben, von den Schienen
abzulaufen.Ein anderer, aus der Anwendung von drei Raͤderpaaren erwachsender
Vortheil ist, daß im Falle eine Achse bricht, die Maschine, da sie mit dem
Munitionswagen verbunden ist, von den beiden anderen Achsen getragen wird.
Die Treibachse ist, da sie durch die Kurbeln geschwaͤcht wird, dem
Brechen sehr ausgesezt.A. d. O.
Obschon nun unter diesen Umstaͤnden, in welchen die Maschine von den
Treibraͤdern ganz unabhaͤngig auf den Schienen erhalten wird, keine
Einwendung gegen die Vergroͤßerung der Treibraͤder mehr besteht, so
hat man ungeachtet der offenbaren, mittelst einer solchen Vergroͤßerung
erzielbaren Vortheile dennoch beinahe an allen Bahnen, selbst an den
sechsraͤderigen Maschinen, Treibraͤder von 6 Fuß Durchmesser
beibehalten. Nur in ein Paar Faͤllen versuchte man eine Vergroͤßerung
des Durchmessers um 6 Zolle, und nur an der Great-Western-Eisenbahn
huldigte man dem Principe großer Treibraͤder, indem man Raͤder von 7
bis zu 10 Fuß Durchmesser in Anwendung brachte.
Man darf uͤbrigens nicht glauben, daß man mit groͤßern Raͤdern
dieselbe Last mit derselben Dampfkraft fortschaffen koͤnne: ein Irrthum, der
ziemlich verbreitet zu seyn scheint. Durch Vergroͤßerung des Durchmessers des
Treibrades verlaͤngert man den Hebel, gegen den die Kraft beim Ziehen der
Last zu wirken hat. Der Hebel, auf den die Kraft wirkt, ist die an der Treibwelle
angebrachte Kurbel; der Hebel, gegen den sie wirkt, ist
die unterste Speiche des Treibrades. Verlaͤngert man lezteren,
waͤhrend die Kraft und die Kurbel unveraͤndert bleiben, so muß
nothwendig die Last in demselben Verhaͤltnisse vermindert werden. Bei
gleicher Kolbenkraft und gleicher Kurbellaͤnge wird also ein Treibrad von 10
Fuß Durchmesser eine nur halb so große Brutto-Last ziehen, wie eines von 5
Fuß.
Fraͤgt man, wie ein bloßer Unterschied in der Groͤße der Raͤder
den von einer bestimmten Menge Triebkraft gegebenen Nuzeffect veraͤndern
koͤnne, so ist die Antwort einfach, daß keine solche Veraͤnderung
Statt finde; denn die wirkliche Dampfmenge, welche man braucht, um eine bestimmte
Last eine bestimmte Streke weit zu schaffen, bleibt dieselbe, ob man Raͤder
von 5 oder von 10 Fuß Durchmesser anwendet. Hat man Raͤder von 10 Fuß, so
wird, wenn die Last dieselbe bleibt, der Widerstand gegen die auf den Kolben
wirkende Kraft aus dem bereits angegebenen Grunde verdoppelt, und daher muß auch die
zur Ueberwaͤltigung dieses Widerstandes erforderliche Kraft: d.h. die Kraft des auf den
Kolben wirkenden Dampfes, verdoppelt werden. Dieß kann geschehen, entweder indem man
den Flaͤchenraum des Kolbens verdoppelt, oder indem man den Druk, den der
Dampf per Quadratzoll ausuͤbt, auf das Doppelte
steigert. In beiden Faͤllen wird die bei jedem Kolbenhube verbrauchte
Dampfmenge eine doppelte seyn. In dem einen Falle hat man eine doppelte Dampfmenge
von gleicher Dichtheit; in dem anderen dagegen hat man dieselbe Dampfmenge, aber von
doppelter Dichtheit.Der Unterschied in der Temperatur bedingt einen geringen Unterschied im
Nuzeffecte; dieser Unterschied ist jedoch so unbedeutend, daß er in der
Praxis nicht in Anschlag kommt.A. d. O. Jeder Umgang der Raͤder von 10 Fuß kostet demnach zweimal soviel
Dampf als ein Umgang der Raͤder von 5 Fuß. Da aber der Umfang der ersteren
noch einmal so groß ist, als jener der lezteren, so wird die Last durch einen Umgang
der ersteren eben so weit geschafft, als durch zwei Umgaͤnge der lezteren;
woraus dann folgt, daß zur Fortschaffung einer bestimmten Last um eine bestimmte
Streke eine und dieselbe Dampfkraft erfordert wird, welches auch der Durchmesser der
Raͤder seyn mag. Fraͤgt man demnach, was denn durch
Vergroͤßerung der Raͤder gewonnen wird, so ist die einfache Antwort
hierauf die, daß man hiedurch in Stand gesezt wird, leichte Lasten mit einer weit
groͤßeren Geschwindigkeit fortzuschaffen, ohne dabei die Schwingungen der
arbeitenden Theile der Maschine zu beschleunigen.
Die Erfahrung hat gelehrt, daß eine in gutem Zustande befindliche Locomotive mit
Raͤdern von 5 Fuß Durchmesser auf einer ziemlich ebenen Bahn 6 Wagen erster
Classe, von denen jeder 20 Personen faßt, mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von
30 engl. Meilen in der Zeitstunde fortzuschaffen vermag, wenn an keinen
Zwischenstationen angehalten wird. Jeder der Wagen wiegt unbelastet gegen 3 Tonnen;
120 Personen geben eine Last von beilaͤufig 8 Tonnen; und rechnet man auf
deren Gepaͤk noch 6 Tonnen, so gibt dieß eine Brutto-Last von 32
Tonnen. Dazu die Maschine sammt Munitionswagen, Wasser und Brennmaterial mit 18
Tonnen, macht in Summa 50 Tonnen, die eine Ortsveraͤnderung zu erleiden
haben. Nehmen wir nun an, daß Alles dasselbe bleibe; daß aber die Raͤder von
5 Fuß Durchmesser durch solche von 10 Fuß ersezt wuͤrden, und daß statt der 6
Wagen nur ein einziger fortzuschaffen waͤre, der mit seiner Ladung nur 7
Tonnen waͤge, so wird sich die Summa der fortzuschaffenden Last auf 25 Tonnen
reduciren, und diese Last wird durch dieselbe Kraft mit einer doppelt
groͤßeren Geschwindigkeit, naͤmlich mit einer Geschwindigkeit von 60
engl. Meilen in der Zeitstunde fortbewegt werden: ausgenommen, der vermehrte Widerstand der Luft
absorbirte einen Theil der Triebkraft. In welchem Grade dieß leztere eintritt, ist
noch nicht genuͤgend ermittelt; nur soviel ist gewiß, daß es von einigen zu
hoch, von anderen dagegen zu gering angeschlagen worden.
Einige sehr erfahrene Ingenieurs sind der Ansicht, daß sich durch eine
gaͤnzliche Umaͤnderung des Mechanismus, der die Kraft des Kolbens an
die Treibraͤder fortpflanzt, eine groͤßere Dauerhaftigkeit der
arbeitenden Theile und eine groͤßere Geschwindigkeit erlangen ließe. Sie
behaupten, daß die Kurbeln, durch welche die Continuitaͤt der umlaufenden
Achse an zwei Stellen aufgehoben wird, allen gesunden Principien der Mechanik
zuwider seyen; daß die Achse, auf welche, um den Treibraͤdern die
gehoͤrige Adhaͤsion zu geben, die Hauptschwere der Maschine zu treffen
hat, hiedurch zum schwaͤchsten Theile der Maschine gemacht wird; daß man
diesem Fehler auf eine sehr plumpe und unmechanische Weise zu steuern trachtet,
indem man dem Metalle der Achse ein ungeheures Gewicht gibt; daß selbst dieses
Huͤlfsmittel nur unvollstaͤndig entspricht, wie dieß schon daraus
erhellt, daß selbst die aus den besten Fabriken kommenden Kurbeln haͤufig
brechen; daß endlich die rasche Bewegung der Kolben, der Schieber und der
uͤbrigen arbeitenden Theile, welche selbst bei den moͤglich
groͤßten Treibraͤdern noͤthig ist, wenn große Geschwindigkeiten
erzielt werden sollen, fuͤr die Maschinerie hoͤchst nachtheilig wird,
den groͤßten Kostenaufwand bedingt, und das fahrende Publicum durch das
haͤufige Brechen einzelner Theile bestaͤndigen Gefahren aussezt. Es
besteht demnach eine offenbare und eng gezogene Graͤnze gegen die
Vergroͤßerung der Treibraͤder. Die unbeholfenen Dimensionen derselben
und ihr ungeheures Gewicht wuͤrden in Kuͤrze Nachtheile nach sich
ziehen, die jeden Vortheil, den man aus einer groͤßeren Geschwindigkeit oder
verminderten Vibrirung erlangen koͤnnte, mehr dann aufwiegen wuͤrden.
Es ist selbst noch zweifelhaft, in wiefern sich die Raͤder von 10 Fuß
Durchmesser, welche man dermalen an der Great-Western-Eisenbahn
probtirt, vortheilhaft bewahren werden; wenigstens hat sich bis jezt eine bedeutende
Majoritaͤt erfahrener Ingenieurs gegen sie ausgesprochen.
Man behauptet, daß die Bewegung des Kolbens bedeutend langsamer seyn sollte, als an
den dermalen gebraͤuchlichen Maschinen, weil hiedurch nicht nur den großen,
aus der Wechselbewegung der arbeitenden Theile erwachsenden Nachtheilen gesteuert,
sondern auch ein groͤßerer Nuzeffect der Kraft erzielt werden wuͤrde.
Watt und andere ausgezeichnete Praktiker sind der
Ansicht, daß eine Dampfmaschine am besten arbeitet, wenn die Geschwindigkeit des
Kolbens nicht
uͤber 240 Fuß in der Minute betraͤgt. Da aber an einem Rade von 5 Fuß
Durchmesser, welches von einer Maschine mit 18zoͤlligem Kolbenhub in Bewegung
gesezt wird, der Kolben sich mit einer Geschwindigkeit von 500 Fuß in der Minute
bewegt, um fuͤr das Rad eine Geschwindigkeit von 30 engl. Meilen in der
Zeitstunde zu erreichen, so ergibt sich hier fuͤr den Kolben eine doppelt
groͤßere als die vortheilhafteste Geschwindigkeit.
Den aus der oben erwaͤhnten Schwaͤchung der Treibachse durch die
Kurbeln erwachsenden Nachtheilen suchte man dadurch zu begegnen, daß man die
Cylinder außerhalb der Maschinenraͤder anbrachte; und daß man die
Kolbenstange mit einem Zapfen in Verbindung sezte, der in einer der Radspeichen
befestigt war. Dieses Auskunftsmittel zeigte sich jedoch in der Praxis nicht nur als
gaͤnzlich ungeeignet, sondern es half auch nicht dem Hauptvorwurfe, der
raschen Bewegung des Kolbens, ab.
Eine der Methoden, durch welche man bei einer maͤßigen Geschwindigkeit der
Kolben eine sehr bedeutende fortschreitende Bewegung erlangen zu koͤnnen
hoffte, beruhte auf der Fortpflanzung der Kolbenkraft an die Treibraͤder
mittelst gehoͤriger verzahnter Getriebe. Sollte sich ein derlei Mechanismus
einst mit den Eigenthuͤmlichkeiten der Locomotiven in Einklang bringen
lassen, so gaͤbe es wirklich fuͤr die auf den Eisenbahnen zu
erreichende Geschwindigkeit auch keine Graͤnzen mehr. Selbst bei den
dermaligen Mangeln dieses Mechanismus und den Schwierigkeiten, die seiner Anwendung
zur Zeit noch im Wege stehen, glauben wir, daß fuͤr eine geringe Last, z.B.
fuͤr einen einfachen, das Brieffelleisen und die Waͤchter
fuͤhrenden Wagen, eine Geschwindigkeit von 60 engl. Meilen in der Zeitstunde
als vollkommen thunlich erwiesen seyn koͤnnte; ja wir halten sogar eine
solche von 100 engl. Meilen nicht fuͤr unmoͤglich.
Man hat, um diese Methode einzuschlagen, gerathen, an der Treibachse ein Getrieb oder
ein kleines Rad anzubringen und so fest damit zu verbinden, daß es nicht umlaufen
kann, ohne daß zugleich auch die Achse mit umlaͤuft. In die Zaͤhne
dieses Getriebes sollen die Zaͤhne eines groͤßeren Rades, welches an
einer zweiten Achse aufgezogen ist, und durch die Kolben der Maschine in Bewegung
gesezt wird, eingreifen. Diese zweite Achse koͤnnte, da sie nichts als ihr
eigenes Gewicht und das eben erwaͤhnte groͤßere Rad zu tragen hat,
ohne allen Anstand mit zwei Kurbeln, durch die sie von den Kolben her in Bewegung
gesezt wuͤrde, ausgestattet werden.
Wenn nun z.B. das an der Achse der Treibraͤder befestigte Getrieb 18 Zoll, das
groͤßere, in dasselbe eingreifende Zahnrad dagegen Fuß 6 Zoll im Durchmesser
hat, so wird ein Umgang des lezteren drei Umgaͤnge des ersteren, und mithin auch der
Treibraͤder erzeugen. Da das große Zahnrad durch die an seiner Achse
befindlichen Kurbeln umgetrieben wird, so wird jeder Kolbenhub einen Umgang dieses
Rades und drei Umgaͤnge der Treibraͤder bewirken. Die Bewegung
wuͤrde demnach dieselbe seyn, wie sie mit den dermaligen Maschinen erzeugt
wuͤrde, wenn sie Raͤder von dreimal groͤßerem Durchmesser
haͤtten. Unter diesen Umstaͤnden ließe sich mit Treibraͤdern
von 6 Fuß und bei 56 Kolbenhuben in der Minute eine Geschwindigkeit von 36 engl.
Meilen in der Zeitstunde erreichen, waͤhrend nach der jezt
gebraͤuchlichen Methode zur Erlangung dieser Geschwindigkeit 168 Hube
erforderlich sind. Dieselbe Kolbenbewegung, welche dermalen bei Raͤdern von 6
Fuß eine Geschwindigkeit von 36 engl. Meilen bedingt, wuͤrde also nach der
neuen Methode eine Geschwindigkeit von 108 engl. Meilen in der Zeitstunde
erzeugen!
Der hiezu noͤthige Mechanismus ist so klar, seine Principien und die Mittel,
die er erheischt, sind so bekannt, daß nur die mit seiner Anwendung verbundenen
außerordentlichen Schwierigkeiten die Mechaniker und Ingenieurs von ihm abhalten
konnten. Diese Schwierigkeiten beruhen hauptsaͤchlich darauf, daß die
Cylinder und die uͤbrige Maschinerie auf Federn ruhen muͤssen,
waͤhrend die Achse der Treibraͤder, die von der Maschine ihre Bewegung
mitgetheilt erhaͤlt, ohne Dazwischenkunft von Federn auf die Bahn wirken muß.
Die Maschine ist daher einer Reihe von Bewegungen und Erschuͤtterungen
theilhaftig; die Treibachse dagegen einer anderen. Bei dem gegenwaͤrtigen
Baue der Maschinen, an denen sich weder Getriebe noch Zahnraͤder befinden,
fallen die aus dem eben angegebenen Umstande erwachsenden Unannehmlichkeiten weg;
denn die ungleiche Bewegung der Treibraͤder vertheilt sich auf die Kurbeln,
die Kolbenstangen und die Kolben; ihre weitere Wirkung wird durch die
Elasticitaͤt des Dampfes verhuͤtet.
In neuerer Zeit jedoch ließ Hr. Harrison, Ingenieur der
Eisenbahn zwischen Stanhope und Tyne, eine neue Anwendungsweise von Getrieben und
Zahnraͤdern an den Locomotiven patentiren. Derselbe verbindet naͤmlich
das große Zahnrad und die Achse, mittelst der es umgetrieben wird, durch eiserne
Baͤnder mit der Achse der Treibraͤder, so daß beide Achsen fest
zusammengehalten und einer gemeinschaftlichen senkrechten Bewegung theilhaftig
werden. Hieraus folgt, daß alle aus der Bewegung der Treibraͤder erwachsenden
Erschuͤtterungen auch der uͤber ihnen befindlichen Kurbelachse
mitgetheilt werden, und daß die Zaͤhne des Getriebes und des Zahnrades stets
in gleichem Grade in einander eingreifen. Das die Cylinder und die uͤbrigen
Theile der Maschinerie tragende Gestell ruht wie gewoͤhnlich auf Federn. Um die seitlichen
Bewegungen beider Achsen zu beschraͤnken, ist fuͤr gehoͤrige
Stuͤhle gesorgt.
Bei der Hoͤhe dieser Art von Maschinerie ist es nicht thunlich, den Kessel wie
an anderen Lokomotiven auf demselben Wagen uͤber der Maschinerie anzubringen;
er ist daher mit dem Ofen und sonstigen Zugehoͤr auf einen eigenen, an die
Maschine angehaͤngten Wagen gebracht. Die Roͤhren, die den Dampf an
die Cylinder, und den verbrauchten Dampf wieder in den Rauchfang zuruͤk
fuͤhren, haben eigenthuͤmliche Gefuͤge, welche sowohl nach der
Laͤnge als auch nach der Seite soviel Spiel gestatten, als es die Bewegungen
der beiden Wagen erheischen koͤnnen. Eines dieser Gefuͤge ist in der
That das gewoͤhnliche Teleskopgefuͤge, das andere dagegen das
Kugel- und Scheidengefuͤge; ersteres gestattet den beiden Wagen sich
einander zu naͤhern und sich von einander zu entfernen; lezteres hingegen
erlaubt seitliche Schwingungen, die, wenn sie auch nur in geringerm Maßstabe Statt
finden koͤnnen, doch den Umstaͤnden entsprechen.
Durch die Uebertragung des Kessels auf einen eigenen Wagen wird das auf die
Treibraͤder druͤkende Gewicht in so hohem Grade vermindert, daß, wenn
man die Maschine zum Fortschaffen eines schweren Wagenzuges verwenden wollte, die
Adhaͤsion der Raͤder kaum hinreichen wuͤrde. Aus diesem Grunde
werden die die Maschine tragenden Raͤder verkuppelt; d.h. sie werden durch
eine Stange, welche an entsprechenden, in die Speichen eingelassenen Zapfen fest
gemacht ist, so miteinander verbunden, daß sich das eine Raͤderpaar nicht
bewegen kann, ohne das andere zu zwingen, sich gleichfalls mitzubewegen. Es wirkt
also hier die Adhaͤsion beider Raͤderpaare, und das Gewicht der
Maschine laͤßt sich leicht so groß machen, daß die Adhaͤsion der Last
entspricht.Hr. W. Baddeley druͤkt in einem an das Mechanics' Magazine gerichteten Schreiben seine
Verwunderung daruͤber aus, daß Hr. Lardner
hier gaͤnzlich davon schweigt, daß die HHrn. Heaton in Birmingham ihren fuͤr Landstraßen bestimmten
Dampfwagen mit Getrieben und Zahnraͤdern in Bewegung sezen ließen.
Diese Herren wendeten Getriebe und Raͤder von verschiedenen
Durchmessern an, um die Zugkraft und die Geschwindigkeit der Maschine je
nach Umstaͤnden zu erhoͤhen und zu maͤßigen, und waren
auf diese Weise im Stande, mit einer und derselben Maschine sowohl ebene
Straßen als die steilsten Huͤgel zu befahren. Hr. Baddeley glaubt, daß wenn dieses System auf den
holperigen Landstraßen sich bewaͤhrte, es auf den ebenen Eisenbahnen
noch bessere Dienste leisten muͤsse; er sagt aber keine Sylbe
daruͤber, warum von den Wagen der HHrn. Heaton keine Spur mehr auf den Straßen zu finden ist. Den
Dampfwagen der HHrn. Heaton findet man im polyt.
Journal Bd. LI. S. 321; jenen des
Hrn. Harrison
Bd. LXVII. S. 8 beschrieben und
abgebildet.A. d. R.
Die außerordentliche Vorsicht und Sorgfalt, welche sowohl die Ingenieurs als die
Directoren der Eisenbahnen bisher befolgten, hat in hohem Grade hemmend auf die
Fortschritte, die man in dieser Sache machte, eingewirkt. Dieß ist eine
unumstoͤßliche Wahrheit, wie sehr sich uͤbrigens auch diese große
Vorsicht vertheidigen laͤßt. Nur die Direction der
Great-Western-Eisenbahn ging hievon in solchem Grade ab, daß diese
Bahn beinahe in allen Dingen anders gebaut ist, als die uͤbrigen Eisenbahnen
Englands. Da wir uns jedoch vorbehalten, dieser Bahn einen eigenen Aufsaz zu widmen,
so bemerken wir fuͤr jezt nur, daß man auf dieser Bahn demnaͤchst eine
Maschine probiren will, die von den HHrn. Hawthorn zu
Newcastle-upon-Tysu nach dem oben angedeuteten Principe gebaut worden.
Wie diese Versuche auch ausfallen moͤgen, so wird jedenfalls fuͤr die
Wissenschaft und die Interessen des Publicums ein Gewinn daraus erwachsen.