Neuere Bestrebungen bezüglich des Baues und Betriebes von Schiffahrtskanälen. Mit Abbildungen. Neuere Bestrebungen bezüglich des Baues und Betriebes von Schiffahrtskanälen. In der am 31. Mai 1896 stattgehabten Hauptversammlung des Vereins für Hebung der Fluss- und Kanalschifffahrt in Bayern hielt der königl. Bauamtsassessor Heubach von Speyer über oben angeführtes Thema einen Vortrag, den wir wegen seines allgemeinen Interesses nach dem uns vom Vereinsvorstand freundlichst zugesandten Berichte nachstehend dem Hauptinhalte nach wiedergeben. Der Vortrag behandelt im ersten Theile die Bewegung von Kanalschiffen, und zwar bezüglich der auf künstlichen Wasserstrassen vortheilhaftesten Fahrgeschwindigkeit, der Anwendung von Schleppzügen auf Kanälen und endlich einiger neuen Bewegungsarten für Kanalschiffe. Der zweite Theil erörtert den Vorschlag einer neuen Kanalisirungsweise. Vor einer Besprechung des Schiffszuges auf Kanälen dürfte es angezeigt sein, die modernen Bewegungsarten auf natürlichen Wasserstrassen kurz zu betrachten. Bei denselben kommen drei Arten von Motorschiffen in Betracht, nämlich Schrauben-, Rad- und Kettendampfer.

Fig. 1.Zugleistung von Kettenschiffen, Schleppern und Güterbooten verschiedener Fahr- und Wassergeschwindigkeit.

[*]) Anmerkung zu Fig. 1. Abscissenmaasstab: 1,2 cm = 1 m/Sec. Ordinatenmaasstab: 1,2 mm = 1 t. Nach den Angaben von Deröme für die Seine, den Kanal St. Quentin, Rhein-Marne-Kanal und Scarpe, und nach den Versuchen von Schnell für den Rhein. (Zeitschrift für Bauwesen, 1891.) Nach Bellingrath sind bei massigem Gefälle, bis zu 25cm/km, Rad- und Schraubendampfer, erstere in seichtem, letztere in tiefem Wasser, im Vortheil; bei einem Gefälle von 30 cm/km sind die eben genannten Motoren und die Kettendampfer gleichwerthig, während bei höherem Gefälle die letzteren überlegen sind. Hieraus ergeben sich die natürlichen Verwendungsbezirke jeder Gattung. Was die Art des Betriebes anbelangt, so befördern Kettendampfer nur Schleppzüge, vermitteln also nur den langsamen Massengüter verkehr, während Rad- und Schraubendampfer sowohl Schleppzüge bewegen, als auch ohne Anhang einem rascheren Stückgütertransporte dienen. Ueber die mechanische Nutzleistung bei verschiedenen Fahr- und Wassergeschwindigkeiten gibt die graphische Darstellung in Fig. 1 übersichtliche Auskunft. Die Fahrgeschwindigkeit zu Berg auf den grössten deutschen Strömen beträgt im Mittel auf dem Rhein für Schleppzüge 4,5 km/Std., d. i. 1,1 bis 1,4 m/Sec.; auf der Elbe für Schleppzüge 3,5 bis 4,5 km/Std., d. i. 0,97 bis 1,23 m/Sec.; auf der Oder für Schleppzüge etwa 4,5 km/Std., d. i. 1,25 m/Sec. Die Schleppkosten stellen sich je nach den Wasserverhältnissen beim Rhein für Rad- und Schraubenboote auf 0,21 bis 0,83 Pf./tkm, bei der Elbe bis Dresden aufwärts für Kettendampfer auf 0,4 bis 0,9 Pf./tkm und bei der unteren Oder für Schraubenboote auf etwa 0,33 Pf./tkm. Die Gesammtfrachtkosten, Schleppen und Miethe des Schiffsraumes, jedoch ohne Ein- und Ausladen und ohne Versicherung der Ladung, sind sehr schwankend, da sie nicht nur von den Wasserverhältnissen, sondern auch von den Handelsconjuncturen abhängen. Dieselben betragen auf dem Rhein 0,3 bis 1,0 Pf./tkm, auf der Elbe 0,7 bis 1,0 Pf./tkm. Nach diesen allgemeinen Angaben kann ich nun zur Schiffsbewegung auf Kanälen übergehen. Die Fahrgeschwindigkeit auf Kanälen beträgt bei den älteren Zugsarten im Mittel 0,7 m/Sec. (etwa 2,5 km/Std.). Mit Recht strebt man eine Steigerung an, um sich die Vortheile grösserer Geschwindigkeit zu Nutze zu machen. Diese Vortheile sind doppelter Art. Zunächst wird durch erhöhte Geschwindigkeit die Transportleistung des einzelnen Fahrzeuges und dadurch dessen Erträgniss vermehrt, ein Umstand, der es ermöglicht, eine gegebene Verkehrsgrösse mit einer geringeren Zahl von Schiffen zu bewältigen, wodurch der Kanaldienst entlastet wird. Der zweite Vortheil liegt in der Beschleunigung des Güterumlaufes. Da jedoch Billigkeit und Schnelligkeit des Verkehrs zwei Forderungen sind, die sich entgegenstehen und einander begrenzen, so wird man gut thun, auf Kanälen, wo die Mehrzahl der beförderten Güter in erster Linie Billigkeit des Transportes verlangt, die Schnelligkeit nicht zu sehr zu betonen. Die vergrösserte Fahrgeschwindigkeit hat den Nachtheil, dass sie die Frachtkosten beträchtlich erhöht. Will man nun in dem Streben nach Beschleunigung das richtige Maass nicht überschreiten, so liegt die Aufgabe vor, die Schnelligkeit nur so weit zu steigern, dass der hieraus sich ergebenden Erhöhung der Frachtkosten gesteigerte Betriebsvortheile ausgleichend gegenüberstehen. Um diese Aufgabe lösen zu können, muss man sich zunächst den Einfluss der Fahrgeschwindigkeit auf Transportleistung der Schiffe, auf Verkehrsbeschleunigung und auf Frachtkosten klar machen. Der Vortragende hat versucht, diesen Einfluss theoretisch zu entwickeln; er verkennt keineswegs die Schwierigkeit dieser Untersuchung, da das rein theoretische Bild durch die verschiedenartigen, unberechenbaren Einflüsse der Praxis stets Verschiebungen erfahren wird. Gleichwohl gewährt der Versuch einen Einblick in die Wirkung der Fahrgeschwindigkeit unter mittleren deutschen Verhältnissen. Das Ergebniss ist in Fig. 2 enthalten. Die theoretische Betrachtung erfährt übrigens durch die Versuche des französischen Oberingenieurs de Maas eine schätzbare Bestätigung, wie durch Fig. 3 nachgewiesen ist. Nach diesen Untersuchungen stellt sich nun die Wirkung einer Geschwindigkeitserhöhung folgendermaassen dar: Auf die Transportleistung der Schiffe im Massengüterverkehr künstlicher Wasserstrassen ist der Einfluss gering, und zwar hauptsächlich wegen der langen Liegezeiten in den Häfen.

Fig. 2.Die Kanalfrachtkosten im Verhältniss zur Fahrgeschwindigkeit.

[*]) Anmerkung zu Fig. 2. Einfluss der Fahrgeschwindigkeit auf die Frachtkosten. Ist v die Fahrgeschwindigkeit und vm = mittlere Fahrgeschwindigkeit, so ist in Folge der Aufenthalte an Schleusen u.s.w. vm < v; man kann also schreiben: vm = μv, wobei μ < 1; bezeichnet nun L die ganze Transportweite, t die Zeit einer Schiffsdurchschleusung, m die Zahl der Schleusen, so ist: $$\mu =\frac{v_m}{v};v_m=\frac{L}{\frac{L}{v}+mt}=\frac{L_v}{L+mtv}$$; daher $$\mu =\frac{L_v}{L+mtv}.\frac{1}{v}=\frac{L}{L+mtv}$$. Rechnet man den Schiffahrtstag zu 15 nutzbaren Arbeitsstunden, so ist die täglich zurückgelegte Strecke T = 15.3600.uv und die Dauer der Gesammtfahrzeit in Tagen $$=\frac{L}{T}$$; die Gesammtdauer einer Reise beträgt somit einschliesslich der Aufenthalte im Abgangs- und Ankunftshafen (= 2H) $$R=2(\frac{L}{T}+H)$$ Um nun bei der folgenden Betrachtung für Deutschland passende Mittelwerthe zu erhalten, wird L = 350 km, d. i. der mittleren (nach Sympher) Wassertransportweite in Deutschland gesetzt; t kann mit allen Aufenthalten zu 20' = 1200'' und m, die Zahl der Schleusen, bei 5 km Haltungslänge = 350/5 = 70 angenommen werden. Die Wasserfrachtkosten – ohne Ein- und Ausladen – setzen sich aus drei verschiedenartigen Theilen zusammen: 1) den Schleppkosten (= s); 2) der Schiffsmiethe, d. i. dem an den Schiffer geleisteten Ersatz der Kosten für Verzinsung, Amortisation, Unterhaltung und Bedienung des Schiffes (= σ); 3) den Kosten für Versicherung von Schiff und Ladung, den Hafenkosten und den Kanalabgaben. Die Schleppkosten hängen ab vom Schiffswiderstande, der annähernd mit dem Quadrate der Fahrgeschwindigkeit wächst. Es wird also auch s einerseits mit dem Quadrate der Fahrgeschwindigkeit wachsen, andererseits wird aber bei vermehrter Geschwindigkeit eine Kostenminderung insofern eintreten, als der erhöhte Aufwand nur kürzere Zeit erforderlich ist. Es wird also $$s^{\prime }=s.\frac{r^2}{v^2}.\frac{\mu v}{{\mu }^{\prime }{v}^{\prime }}=s.\frac{v^{\prime }}{v}.\frac{\mu }{{\mu }^{\prime }}$$. Durch die Darstellung in Fig. 2 und 3 ist nachgewiesen, dass bei einer Steigerung der Fahrgeschwindigkeit von 0,7 auf 1,0, 2,0, 3,0, 4,0 m/Sec. unter mittleren deutschen Verhältnissen die Jahresleistung eines Schiffes, d.h. die Zahl der jährlich gemachten Reisen, nur im Verhältniss von 0,7 : 0,76 : 0,89 : 0,94 : 0,96 wächst. Während also erstere im Ganzen um 470 Proc. stieg, erhöhte sich die letztere nur um 37 Proc.

Fig. 3.Frachtkosten bei Bahn und Kanal im Verhältniss zur Fahrgeschwindigkeit.

[*]) Anmerkung zu Fig. 3. Die Schiffsmiethe bezieh. die hier einschlägigen Frachtkostenantheile hängen von der Steigerung der Fahrgeschwindigkeit insofern ab, als diese die Dauer der einzelnen Reise etwas verkürzt. Dadurch wächst aber entsprechend die Zahl der jährlich gemachten Reisen und geleisteten Nutztonnenkilometer. Dieser Kostenantheil vermindert sich also bei wechselnder Fahrgeschwindigkeit in demselben Maasse, in dem die Dauer der einzelnen Reise abnimmt. Die Reisedauer besteht aus Hin- und Rückfahrt und den Liegezeiten im Abgangs- und Ankunftshafen. Wie oben entwickelt, ist $$R^v=2(\frac{L}{T}+H).$$ Man hat also $$R^{v^{\prime }}=2(\frac{L}{T^{\prime }}+H)$$ und $${\sigma }^{\prime }=\sigma .\frac{R^{v^{\prime }}}{R^v}=\sigma .\varphi$$; der Coëfficient φ drückt somit den Einfluss der Fahrgeschwindigkeit auf den zweiten Theil der Kosten aus. Es wird sich zeigen, dass dieser Einfluss sehr gering ist. Nach den Bestimmungen des deutschen Binnenschiffahrtsgesetzes sind die Liegezeiten beträchtlich und man kann für 2H nicht weniger als im Mittel 30 Tage setzen. Der dritte Theil der Frachtkosten ist von der Fahrgeschwindigkeit vollständig unabhängig. Diese Kosten fallen für jede Reise in gleicher Höhe an, gleichviel ob die Reise rasch oder langsam gemacht wird (c). Für die in neuerer Zeit angestrebten grösseren Kanalfahrzeuge und bei einer Fahrgeschwindigkeit v = 0,75 m/Sec. betragen die Frachtkosten auf Kanälen etwa 0,75 Pf./tkm, wovon je 0,25 Pf./tkm auf die Abtheilungen 1, 2, 3 derselben entfallen. Die vorgeführten Ableitungen sind in Fig. 2 dargestellt. Das untere Diagramm II zeigt die grundsätzliche Verschiedenheit von Bahn und Kanal als Transportmittel. Erstere wird bei wachsender Fahrgeschwindigkeit verhältnissmässig billiger, letzterer theuerer. Die Schnelligkeit des Güterumlaufes, d.h. der Zeitraum zwischen Absendung und Ankunft der Waare, wird durch die Beschleunigung der Fahrt wesentlich stärker beeinflusst. Lässt man hier wieder die letztere wie 0,7, 1,0, 2,0, 3,0, 4,0 m/Sec. zunehmen, so wächst die Verkehrsbeschleunigung wie 0,7 : 0,89 : 1,50 : 1,92 : 2,26; die Gesammtzunahme beträgt somit hier 470 bezieh. 224 Proc. Den stärksten Einfluss übt die Fahrgeschwindigkeit auf die Frachtkosten aus. Zunächst dürfte es angezeigt sein, diese Kosten einer kurzen Betrachtung hinsichtlich des Verhaltens ihrer einzelnen Bestandtheile gegenüber der Fahrgeschwindigkeit zu unterziehen. Die Frachtkosten auf Kanälen setzen sich aus drei verschieden gearteten Theilen zusammen. Den ersten Theil bilden die Schleppkosten, welche der Hauptsache nach vom Zugkraftbedarfe abhängen. Da der Schiffswiderstand annähernd mit dem Quadrate der Fahrgeschwindigkeit wächst, werden auch die Schleppkosten in ähnlichem Maasse zunehmen. Diese Zunahme erleidet jedoch dadurch wieder eine Beschränkung, als der grössere Kraftaufwand bei gesteigerter Schnelligkeit für ein und dieselbe Strecke nur auf kürzere Zeit benöthigt wird. Weiterhin bestehen die Frachtkosten aus der Entschädigung, welche dem Schiffsbesitzer für Benützung des Schiffsraumes gewährt wird und welche diesem die Verzinsung, Amortisation, Unterhaltung, Bedienung und Versicherung des Schiffes ermöglichen, ihm ferner die Auslagen für Hafenkosten und Kanalabgaben ersetzen und einen angemessenen Reingewinn bieten sollen. Diese Ausgaben des Schiffes sind grösstentheils Jahreskosten, d.h. sie vertheilen sich über den Zeitraum des ganzen Jahres. Hierher gehören insbesondere Verzinsung, Amortisation und Unterhaltung des Schiffes. Diese zweite Abtheilung der Frachtkosten hängt nur insofern von der Fahrgeschwindigkeit ab, als diese einen geringen Einfluss auf die Zahl der jährlich gemachten Reisen äussert. Da also eine Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit die Zahl der Reisen und damit die Transportleistung etwas vergrössert, vertheilen sich die gleichen Jahreskosten auf eine grössere Anzahl von Transporteinheiten, wodurch diese Abtheilung des Frachtaufwandes massig verbilligt wird. Die dritte Abtheilung, zu welcher Kanal- und Hafenabgaben, Schiffs- und Ladungsversicherung gehören, ist von der Fahrgeschwindigkeit vollkommen unabhängig, denn diese Kosten entfallen für jede einzelne Reise in gleicher Höhe, gleichgültig, ob dieselbe langsam oder rasch zurückgelegt wird. Der Verlauf der Frachtkostencurve in Fig. 2 und 3 lässt erkennen, dass, wenn die Fahrgeschwindigkeit unter 0,4 m/Sec. fällt, die Fracht wegen schlechter Ausnützung des Schiffes sehr rasch steigt, dass ferner bei einer Steigerung der Fahrgeschwindigkeit von 0,4 bis 1,0 m/Sec. (1,4 bis 3,6 km/Std.) die Frachtkosten massig, bei weiterer Steigerung aber rasch und mit stets zunehmender Beschleunigung wachsen. Lässt man auch hier die Fahrgeschwindigkeit wie 0,7 : 1,0 : 2,0 : 3,0 : 4,0 m/Sec. steigen, so wachsen die Frachtkosten wie 0,7 : 0,775 : 1,195 : 1,75 : 2,460; Gesammtzunahme somit 470 bezieh. 252 Proc. Nachdem nunmehr das Verhalten der maassgebenden Factoren gegenüber einer Beschleunigung der Fahrt klar gestellt ist, kann man an die Ermittelung der vortheilhaftesten Fahrgeschwindigkeit gehen. Wägt man hierbei ab, bei welcher Steigerung der ursprünglichen Schnelligkeit sich Betriebsvortheile und Kostennachtheile ausgleichen, so ergeben sich zwei Hauptunterscheidungen. Einmal kann man den Charakter des Verkehres roher Massengüter überwiegen lassen, wird also die Billigkeit in erster Linie stellen und dieselbe nur mit der, ebenfalls auf Billigkeit der Fracht hinwirkenden Transportleitung der Schiffe vergleichen (Curven A und C der Fig. 4), während die Verkehrsbeschleunigung zurückstehen muss. Geht man hierbei von der Geschwindigkeit 0,7 m/Sec. aus und erhöht dieselbe bis auf 1,0 m/Sec., so findet man, dass sich sowohl Frachtkosten als auch Transportleistung um etwa 10 Proc. steigern. Die Erhöhung bis hierher ist also wirthschaftlich gerechtfertigt, während bei weiterer Vergrösserung der Geschwindigkeit die Kosten rasch steigen, die Leistung dagegen nur langsam zunimmt.

Fig. 4.Ermittelung der vortheilhaftesten Fahrgeschwindigkeit.

[*]) Anmerkung zu Fig. 4. Die Curven A, B und C stellen unter mittleren Verhältnissen das Verhalten von Transportleistung der Schiffe, Verkehrsbeschleunigung und Frachtkosten dar, wenn man die ursprüngliche Fahrgeschwindigkeit – 0,7 m/Sec. – allmählich erhöht (Fig. 3). Die Curven A und B geben die aus der Geschwindigkeitserhöhung zu erwartenden Vortheile, Curve C den Nachtheil dieser Steigerung. Die letztere ist nur so lange vortheilhaft, als Kosten, d. i. Nachtheilscurve und Vortheilscurve einigermaassen gleichmässig steigen. Sobald die Curve des Vortheils unter jener des Nachtheils zurückbleibt, ist die weitere Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit unvortheilhaft. Für Massengüter ist vor allem Billigkeit des Transportes nöthig, während die Schnelligkeit zurückstehen muss. Hier sind also nur die Curven A und C zu betrachten. Diese steigen bis zum Punkt M annähernd gleichmässig; von da an bleibt A stark unter C zurück. Daraus folgt, dass eine Geschwindigkeitserhöhung über M hinaus unvortheilhaft ist. Bei höherwerthigen Gütern soll die Beförderung rascher und darf etwas theuerer werden. Man hat also einerseits A und B, andererseits C zu vergleichen. Da indessen die Vortheilscurven A und B verschiedenartige Interessen vertreten – A jene der Schiffer, B jene der Handelskreise – die in einem gewissen Gegensatze zu einander stehen und zwischen denen man möglichst zu vermitteln hat, so ist die Mittellinie zwischen A und B mit C zu vergleichen. Man ersieht, dass die Steigerung der Fahrgeschwindigkeit nur bis zum Punkte N, d. i. bis 1,8 m/Sec. vortheilhaft ist. Folgerung: Unter mittleren Verhältnissen ist die vortheilhafteste Fahrgeschwindigkeit auf Kanälen (mit Kammerschleusen) für Massengüter 1 m/Sec. = 3,6 km/Std.; für Stückgüter 1,8 m/Sec. =6,5 km/Std. In zweiter Linie wird man auch den Verkehr höherwerthiger Güter in Betracht ziehen. Diese vertragen theureren Transport und verlangen beschleunigte Beförderung. Hier sind somit bei einer Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit die vermehrten Frachtkosten mit den vereinigten Vortheilen der Transportgeschwindigkeit und der vergrösserten Transportleistung zu vergleichen (Curven ½[A + B] und C der Fig. 4). Räumt man jedem der beiden letztgenannten Factoren gleiche Bedeutung ein, so ergibt sich, dass hier bei einem Anwachsen der Schnelligkeit von 0,7 bis 1,8 m/Sec. die Mehrung sowohl der Frachtkosten als auch der Vortheile etwa 60 Proc. beträgt. Jede weitere Steigerung würde auch hier wieder rascheres Wachsen der Nachtheile gegenüber dem zu erwartenden Gewinn zur Folge haben. Die letztere Untersuchung ist in graphischer Weise in Fig. 4 durchgeführt und daselbst näher erläutert. Es erübrigt noch, die Frage erhöhter Fahrgeschwindigkeit in bautechnischer Hinsicht zu besprechen. Es ist dies eine reine Geldfrage. Macht man ein Kanalprofil hinreichend gross und bildet die Böschungen für starken Wellenschlag aus, d.h. macht sie möglichst steil und stellt sie aus festem Material her, so kann jede von den Motoren erreichbare Schnelligkeit zugelassen werden. Die Anlagekosten solcher Schnellbetriebskanäle werden sich allerdings hoch stellen.1)In neuerer Zeit auf holländischen Kanälen gemachte bemerkenswerthe Beobachtungen zeigten, dass für jedes Fahrzeug in einem bestimmten Kanalprofile eine grösste Geschwindigkeit besteht, die sich nicht steigern lässt. Jede Erhöhung der maschinellen Kraft wirkt, sobald diese Grenze erreicht ist, lediglich auf Verstärkung der Wellen- und Wirbelbildung hin. Aus den bisherigen Betrachtungen und aus den Fig. 2 bis 4 ergeben sich nun nachstehende Folgerungen: 1) Für die überwiegende Mehrheit der Kanalmassengüter ist die vortheilhafteste Fahrgeschwindigkeit die etwa von 1,0 m/Sec. Eine Erhöhung über diese Grösse hinaus ist unwirthschaftlich. 2) Sollte sich auf einzelnen Kanälen für werthvollere Güter ein beschleunigter Transport als wünschenswerth erweisen, so kann man auf demselben Kanal, auf dem die Rohgüterkähne langsam fahren, durch kleinere Schiffe einen Eildienst versehen lassen. Diese Transportart erweckt nicht die, einer beträchtlichen Beschleunigung des Massenverkehres entgegenstehenden Bedenken, da bei Stückgüterbooten die lange Liegezeit in den Häfen wegfällt und auch mehr auf lohnende Rückfracht gerechnet werden kann. Die vortheilhafteste Fahrgeschwindigkeit für diesen Eildienst ist die von etwa 1,8 m/Sec. (6,5 km/Std.). 3) Endlich ist noch ein beachtenswerther Schluss aus den Berechnungen (vgl. Fig. 2 und 3) der, dass dieselbe Wirkung auf die Transportleistung der Schiffe im Kanalmassenverkehr, wie sie eine Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit von 1,0 auf 1,5 m/Sec., also um 50 Proc., zur Folge hätte, durch eine massige Verkürzung – um etwa 12 Proc. – der langen Liegezeiten erreicht werden kann. Diese Verkürzung dürfte einfacher und besonders billiger zu erlangen sein, als eine hohe Fahrgeschwindigkeit. Die unter 3) angeführte Schlussfolgerung beweist die Richtigkeit der von Bellingrath aufgestellten Forderung: Man solle weniger auf die Vergrösserung der Fahrgeschwindigkeit als auf die Vermehrung und Verbesserung der Lade- und Entladevorrichtungen hinwirken. Eine für den Schiffszug auf Kanälen belangreiche Frage ist die, ob der Verkehr von Schleppzügen, der auf freien Strömen sehr vortheilhaft wirkt, auf Kanälen möglich und empfehlenswerth sei? Zunächst widerstreitet die beim Passiren von Kammerschleusen oder Hebewerken erforderliche Theilung der Züge, das Einzeldurchschleusen und Aufeinanderwarten der Schiffe der Anwendung, von Schleppzügen. Dieser Nachtheil lässt sich indessen unter Umständen ausgleichen. Denn da solche Züge durch grosse, also billig arbeitende Motoren bewegt werden, kann man ihnen trotz des grösseren Schiffswiderstandes, den sie im engen Kanäle erfahren, bei gleichem Kostenaufwande eine grössere Geschwindigkeit ertheilen, als einzeln fahrenden Schiffen. Bei beträchtlicher Länge der Haltungen – wenigstens 7 km – kann somit ein Schleppzug, obwohl er an den Schleusen viel Zeit verliert, im Ganzen ebenso rasch und selbst rascher von der Stelle kommen, wie das langsamer fahrende Einzelschiff. Wenn nun auch der Verkehr ganzer Schiffszüge auf Kanälen eine Verbilligung der Frachtkosten nicht erwarten lässt, so bietet er doch für den Betrieb den Vortheil, dass auf offener Strecke an Stelle einer grossen Anzahl von Einzelschiffen eine bedeutend geringere Zahl von Zügen fährt, wodurch sich unter anderem auch die Zahl der störenden Kreuzungen entsprechend vermindert. Eine sichere Folge des Verkehrs von Schiffszügen wäre auch eine grössere Regelmässigkeit im Kanalbetriebe als bei der Einzelfahrt, da die Schiffe gezwungen wären, sich an die Abfahrtszeiten der Züge zu halten. Es ist noch zu untersuchen, wie sich in engen Kanalprofilen der Widerstand eines Schiffes im Schleppzuge zu jenem eines ebenso grossen Einzelschiffes unter sonst gleichen Umständen verhält. Die Litteratur enthält wenig zur Beurtheilung dieser Frage. Werthvolles Material geben die planmässig auf dem Kanal St. Martin in Frankreich angestellten Versuche, über welche Derôme auf dem internationalen Binnenschiffahrtscongress zu Paris 1892 berichtete. Der Vortragende hat sich bemüht, durch Umformung dieser französischen Ergebnisse eine Spur des gesuchten Gesetzes zu finden. Dieser Versuch wird durch Fig. 5 und 6 erläutert. Er deutet durch den Verlauf der Curven das Vorhandensein eines Gesetzes unverkennbar an und lässt ersehen, dass unter mittleren Verhältnissen der Widerstand des Schiffes im Zuge um etwa 30 Proc. grösser ist als beim Einzelschiff und dass diese Vergrösserung hauptsächlich durch das Verhältniss des Wasserquerschnittes zum eingetauchten grössten Schiffsquerschnitt beeinflusst wird. Dieses Resultat mag auf den ersten Blick gegen den Betrieb mit Schleppzügen auf Kanälen sprechen. Allein die Sache liegt deshalb nicht so schlimm, weil die Fortbewegung solcher Züge entweder durch starke Schleppschiffe oder an der Kette geschieht, besonders die letztere aber auf Kanälen einen so günstigen Nutzeffect gewährt, dass der Nachtheil des grösseren Schiffswiderstandes mehr als ausgeglichen wird. Für einzelne Schiffe kann dagegen die Aufgabe, dieselben billig an der Kette fortzubewegen, noch nicht als vollkommen gelöst gelten, und die Beförderung einzelner Kanalfahrzeuge durch Dampf ist wegen der Kleinheit der erforderlichen Maschinen so unökonomisch, dass sie nicht einmal mit einem wohleingerichteten Pferdezugbetrieb concurriren kann. Für letztere Behauptung liefert der Seitenkanal der Oise ein interessantes Beispiel. Dort besteht eine gut eingerichtete Pferdezugunternehmung, welche billige Schleppgebühren von 0,25 bis 0,29 Pf./tkm erhebt und günstige finanzielle Erfolge erzielt. Es versuchte nun eine andere Gesellschaft, dem Pferdezug durch freie Dampfschlepper Concurrenz zu machen. Dieser Versuch misslang indessen finanziell vollständig und musste bald aufgegeben werden. Aus dem über den Schleppzugverkehr Gesagten ergibt sich, dass diese Verkehrsart auf Kanälen bei langen Haltungen vortheilhaft ist und die Anwendung mechanischer Zugkraft in günstiger Weise gestattet. Nachtheilig ist die Theilung der Züge an den Schleusen. Dieser Umstand schliesst Schleppzüge bei kurzen Haltungen aus, zeigt aber andererseits, dass es sehr vortheilhaft wäre, Schleusen anzuwenden, welche von Schleppzügen ohne Theilung und ohne Aufenthalt passirt werden können. (Anlagen dieser Art werden im zweiten Theile angedeutet.)

Schiffswiderstand von Schleppzügen und Einzelschiffen.

[*]) Anmerkung zu Fig. 5 und 6.

Maasstäbe für die w- Curven: 1 mm = 1 k „ „ „ v- „ 1 cm = 0,5 m „ „ „ n- „ 2 mm = 1. v = Fahrgeschwindigkeit in m/Sec. w = Schiffswiderstand für 1 qm

1) bei Einzelschiffen: des grössten eingetauchten Querschnittes; 2) bei Schleppzügen: des arithmetischen Mittels aus der Summe der grössten eingetauchten Querschnitte sämmtlicher Schiffe. Diagramm I. 1) Bei Fahrgeschwindigkeiten von 0,7 bis 1,2 m/Sec. darf ein Schiff im Schleppzuge, wenn es denselben Widerstand wie ein gleich grosses Einzelschiff erfahren soll, nur mit 62 bis 92 Proc., im Mittel mit 77 Proc. der Geschwindigkeit des Einzelschiffes fahren, wenn n = 4–5 ist. 2) Wenn der Wasserquerschnitt gleich oder grösser als der 6fache grösste eingetauchte Schiffsquerschnitt ist, so ist der Widerstand im Zuge nicht mehr merklich grösser als jener des Einzelschiffes. 3) Für n = 4, wie es bei Kanälen meist gegeben ist, darf die Geschwindigkeit des Schleppzuges nur 62 Proc. der Geschwindigkeit des Einzelschiffes betragen, wenn der Widerstand gleicher Schiffe gleich sein soll. Diagramm II enthält dieselben Versuchsresultate wie 1, nur in anderer Weise aufgetragen. Diagramm II. Wenn dasselbe Schiff im Schleppzuge und allein mit gleicher Schnelligkeit fährt, so ist der Schiffswiderstand im ersteren Falle etwa um 30 Proc. grösser als beim Einzelschiff. Erläuterung: Die ausgezogenen Linien beziehen sich auf Schleppzüge von etwa drei Schiffen, die punktirten Linien auf Einzelschiffe. Es erübrigt noch, die neueren Vorschläge für die Fortbewegung von Kanalschiffen einer kurzen Betrachtung und Würdigung zu unterziehen. Gegen das System des Schiffszuges durch Locomotiven vom Ufer aus machten sich vor allem die Bedenken geltend, dass die Anlagekosten für die Eisenbahn hoch sind und dass die plötzlichen Höhenänderungen an den Kammerschleusen ungünstige Neigungsverhältnisse für die Bahn bedingen. Ausserdem ist zu erwähnen, dass diese Art der Fortbewegung, wenn auch nur die Kraft kleiner Locomotiven ausgenützt werden soll, nur für Schleppzüge angewendet werden kann. Dieser Vorschlag setzt also voraus, dass Schleppzüge überhaupt verwendbar sind. Die königl. preussische Regierung hat auch mit diesem System eingehende Versuche anstellen lassen. Die Versuchsstrecke war 5 km lang und befand sich 4 Monate lang in Betrieb. Um das System unter schwierigen Verhältnissen zu erproben, hatte man eine Strecke mit möglichst vielen Krümmungen gewählt. Da sich das Anbringen des Zugseiles direct an der Maschine wegen der schiefen Zugrichtung als ungünstig erwies, wurde noch ein besonderer Zugwagen eingeschaltet. Was den Betrieb selbst in technischer Hinsicht betrifft, so fielen die Versuche günstig aus. Es kam weder Betriebsstörung noch Unfall vor, nur zeigte sich, dass man die Züge nicht zu lang machen dürfe, weil in diesem Falle die Steuerung der letzten Schiffe unsicher wurde. Als zweckmässigste Geschwindigkeit stellte sich die von 1 m/Sec. heraus. Leider sind aber sowohl die Anlage- als auch die Betriebskosten zu hoch. Letztere betrugen etwa 0,7 Pf./tkm, also fast das Dreifache dessen, was ein gut eingerichteter Pferdezug kostet. Dieser Umstand dürfte den Schiffszug vom Ufer aus in dieser Form unmöglich machen. In Frankreich war diese Zugweise auf einigen Kanälen praktisch eingeführt. Man verwendete Locomotiven von 14 t Dienstgewicht, die mit 0,4 m/Sec. Geschwindigkeit in der Regel zwei Schiffe zogen. Die Schleppreise betrugen 0,22 Pf./tkm, waren aber offenbar viel zu nieder, weil die Gesellschaft bald in Liquidation treten musste. Ein anderer Vorschlag geht dahin, dass längs der Kanalufer, und zwar auf jedem Ufer in entgegengesetzter Richtung, auf Rollen oder ähnlichen Stützpunkten ein von einer feststehenden Maschine bewegtes Seil ohne Ende läuft und dass die Kanalschiffe sich an dieses Seil – das Wandertau – anhängen und von demselben fortziehen lassen. Dieses System soll in Frankreich zur Anwendung auf einer Versuchsstrecke in Aussicht genommen sein. Die preussische Regierung hat diese Zugsweise während einer Zeit von 5 Monaten auf einer 4,5 km langen Kanalstrecke eingehend geprüft. Die Bewegung des Seiles wurde durch zwei Locomobilen von zusammen 28 vermittelt. Als grösste Schwierigkeit erwies sich die Befestigung der Zugseile an dem Wandertau, und zwar besonders wegen der Drehungen dieses Taues, welche bei Spannungsänderungen und Betriebsunterbrechungen eintreten und mit solcher Kraft wirken, dass sie die Zugseile aufwickeln und dadurch die Schiffe an das Land ziehen. Ein anderer Nachtheil liegt darin, dass der Nutzeffect mit wachsender Betriebslänge rasch abnimmt; derselbe beträgt bei

  5 km Länge 60 Proc. 10 „ „ 35 „ 20 „ „ 13 „

der angewendeten Maschinenkraft. Unökonomisch erscheint der Umstand, dass das Wandertau auch dann in Betrieb gehalten werden muss, wenn nur wenige oder keine Schiffe dasselbe benützen. Als zweckmässigste Geschwindigkeit erwies sich die von 0,8 m/Sec.; grösser als 1 m/Sec. kann dieselbe jedenfalls nicht werden, weil sonst der Geschwindigkeitsunterschied zwischen Wandertau und anzuhängendem Schiffe zu gross und das Anhängen schwierig wird. Die Schleppkosten stellen sich nach den deutschen Versuchen auf 0,17 Pf./tkm, nach französischen Angaben sogar nur auf 0,14 Pf./tkm. Diese verlockenden Zahlen setzen indessen, wie Fig. 9 zeigt, grossen Güterverkehr voraus. Mindert sich dieser, so steigen die Schleppkosten sehr rasch. Da es indessen nicht unwahrscheinlich ist, dass die jetzt noch bestehenden Nachtheile dieses Systems ganz oder theilweise durch Verbesserungen aufgehoben werden, kann man den Schiffszug durch das Wandertau jedenfalls als vielversprechend bezeichnen. Der Vortragende kommt nun zu den Versuchen, die Fahrt an der Kette auf künstlichen Wasserstrassen allgemein zur Anwendung zu bringen. Bekanntlich liegt ein Hauptnachtheil der Fahrt an der Kette auf fliessenden Gewässern darin, dass die Kette in der Regel nur auf der Bergfahrt ausgenützt wird. Dieser Nachtheil fällt auf Kanälen ganz weg, da hier ein Unterschied in der Strömung bei Berg- und Thalfahrt im Allgemeinen nicht besteht, somit die Kette in beiden Fahrtrichtungen gleichmässig verwerthet werden kann. Noch ein anderer Umstand ist der Schleppschiffahrt auf Kanälen günstig. Die Fahrt an der Kette ist nämlich dort am vortheilhaftesten, wo der Zugkraftbedarf sehr gross wird. Grosse Zugkraft ist nun besonders dann nothwendig, wenn das Gefälle sehr stark oder wenn der Wasserquerschnitt sehr klein ist. Letzteres trifft bei fast allen künstlichen Binnenwasserstrassen zu. Wir finden deshalb auch auf französischen Kanälen vielfach, besonders an schwierigen Stellen, wie Tunnels mit sehr verengtem Wasserquerschnitt, die Kettenschleppschiffahrt in Zügen mit Vortheil verwendet, aber nur für einzelne Haltungen. Der Grund, weshalb man diese Beförderungsart nicht auf durchlaufende Kanallinien übertrug, liegt darin, dass auf den meisten Kanälen die Haltungen so kurz sind, dass Schiffszüge unmöglich werden. Will man also die Kettenschiffahrt auf durchgehende Kanallinien mit Kammerschleusen und Hebewerken anwenden, so liegt meist die Aufgabe vor, das einzelne Schiff an der Kette fortzubewegen. Die Lösung dieser Aufgabe ist deshalb nicht leicht, weil einzelne Schiffe nur einer geringen motorischen Kraft bedürfen, diese Kraft aber gerade auf Kanälen sehr billig sein muss. Die Dampfkraft ist bekanntlich bei der Anwendung in kleinem Maasstabe theuer, ein Umstand, der es vollkommen erklärt, dass das in Frankreich vorgeschlagene System, welches die einzelnen Fahrzeuge vorübergehend mit Locomobilen versehen wollte, welche die Ketten trommeln in Bewegung setzten, nicht über ein Stadium der Versuche hinaus gelangte. Verbesserungen bietet der Vorschlag, kleine, leicht transportable Erdöl- oder Elektromotoren für die Dauer der Fahrt auf den einzelnen Fahrzeugen anzubringen. Diese Maschinen bewegen die Kettentrommel und dadurch das Schiff. Die Elektromotoren erhalten den erforderlichen Speisestrom von einer Uferleitung aus durch Contactwagen o. dgl. Die Adhäsion zwischen Kette und Trommel wird hier noch auf mechanischem Wege durch Reibung erzielt. Bemerkenswerth ist, dass die königl. preussische Regierung wegen grosser Bedenken gegen dieses Zugsystem von praktischen Versuchen mit demselben absah. Galliot schlug ein Project für Einführung der elektrischen Kettenschiffahrt in der Scheitelhaltung des Kanals von Burgund vor. Dasselbe wurde später ausgeführt und wirkte, wie Oberingenieur Hirsch berichtete, auf die Regelmässigkeit im Kanalbetriebe sehr vortheilhaft ein. Leider schweigt der Bericht über die Betriebskosten vollständig.

Fig. 7.Querschnitt einer magnetischen Touagerolle nach de Bovet.

Fig. 8.Steigerung des Schiffswiderstandes bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit.

[*]) Die Ordinaten geben den Schiffswiderstand in k für 1 qm des grössten eingetauchten Schiffsquerschnittes. Die Versuche wurden in demselben Kanalprofil (29,53), bei verschiedenen Tauchtiefen 1,00 m (n = 5,9), 1,30 m (n = 4,52) und 1,60 m (n = 3,68) vorgenommen. Zum Vergleich ist der Zugwiderstand des gleichen Fahrzeuges im offenen Strom (n = ∞) durch die gestrichelte Linie angegeben. Die Curven legen dar, dass auf Kanälen eine wesentliche Steigerung der Fahrgeschwindigkeit über 1 m/Sec. hinaus ungünstig wirkt und der Natur dieser Verkehrswege mit engem Wasserquerschnitt widerspricht. Maasstab der Abscissen: 6 mm = 0,25 m/Sec. Maasstab der Ordinaten: 0,6 mm = 1 k/qm. Von der Société du touage de la Seine inférieure et de l'Oise wurden mehrfache Versuche angestellt, um Dampf oder comprimirtes Wasser zur Fortbewegung einzelner Schiffe an der Kette nutzbar zu machen. Alle aber erwiesen sich als fruchtlos, bis de Bovet, der Director genannter Gesellschaft, an Stelle der mechanischen Reibung zwischen Kette und Trommel die magnetische Adhäsion anwendete (Fig. 7). Er ordnete eiserne Rollen an, welche durch elektrische Ströme stark magnetisirt werden, so dass eiserne Ketten fest an dem Rollenumfange haften. Wird nun eine derartige Rolle durch irgend eine äussere Kraft gedreht, so wird die Kette an der Rolle aufgewunden und dadurch das Schiff fortbewegt. * Praktische Versuche lieferten überraschend günstige Resultate. Bei 3700 Ampèrewindungen und einem Strom von 48 Ampère bei 70 Volt, der durch eine Maschine von 4,5 erzeugt wurde, nahm eine schadhafte, alte Kette einen Zug von 6500 k auf, wenn sie eine Rolle von 1 m Durchmesser auf drei Viertel des Umfanges berührte. Zur Beurtheilung dieser Zahl sei angefügt, dass z.B. Finowkanalschiffe von 4,6 m Breite und 1,75 m Tiefgang mit 175 t Ladung bei 0,9 m/Sec. Fahrgeschwindigkeit einen Zugwiderstand von etwa 300 k leisten, während bei gleicher Geschwindigkeit Kähne von 1000 t Tragfähigkeit, bei 8 m Breite und 2,25 m Tiefgang einer Zugkraft von etwa 1500 k bedürfen. Es kann also die durch 4,5 erzeugte magnetische Adhäsion den Zugwiderstand von etwa 22 Finowkanalschiffen und von mehr als vier 1000-t-Kähnen aufnehmen. Der Vortheil dieses Systems liegt vor allem darin, dass die an der Rolle aufgewickelte Kettenlänge sehr gering ist und nur etwa drei Viertel des Rollenumfanges beträgt, wodurch das sogen. Wandern der Kette sehr vermindert und die Möglichkeit, die Kette rasch abwerfen zu können, wesentlich erhöht wird.

Fig. 9.Abhängigkeit der Schleppkosten vom Gesammtverkehr.

Was nun die Bewegung der magnetisirten Rolle betrifft, so kann diese entweder – bei grossen Verhältnissen – durch Dampf erfolgen oder man wird bei der Bewegung einzelner Schiffe eine Kraft anwenden, welche in grossen Centralen billig erzeugt und nach Bedarf an verschiedene, bewegliche Verbrauchsstellen vertheilt werden kann. Diesen Forderungen entspricht am besten die elektrische Kraftübertragung. Auf solchen Kanälen, welche Schleppzüge nicht zulassen, ist bei diesem System somit jedes einzelne Schiff mit einem kleinen, leicht anzubringenden und zu beseitigenden Elektromotor zu versehen, welcher eine magnetische Kettenrolle in Bewegung setzt. Die Stromzuführung zu Motor und Rolle erfolgt von einer Uferleitung aus. Eventuell könnten auch Accumulatoren in Frage kommen. Nach Molinos hat das Project der magnet-elektrischen Kettenschiffahrt für einen Kanal mit starkem Verkehr ergeben, dass dieses System eine merkliche Vergrösserung der Geschwindigkeit und eine geringe Verbilligung der bisherigen Frachtkosten gewähren würde. Ein allgemeines Urtheil desselben Ingenieurs über die von den. neueren Schiffzugssystemen auf Kanälen zu erwartenden Vortheile dürfte hier noch von Interesse sein. Mit wenigen Worten lässt sich dasselbe dahin zusammenfassen: Grössere Billigkeit als beim gut eingerichteten Pferdezug scheint schwer erreichbar zu sein, wohl aber grössere Regelmässigkeit und grössere Geschwindigkeit. Vergleicht man nun die verschiedenen Zugsysteme hinsichtlich ihrer wichtigsten Eigenschaften, so ergibt sich Folgendes: Die grösste Billigkeit verspricht nach den vorliegenden Erfahrungen bei sehr starkem Verkehr das Wandertau. Etwa gleichwertig hinsichtlich der Zugkosten dürften elektromagnetische Ketten Schiffahrt, Ketten Schleppschiffahrt und gut eingerichteter Pferdezug sein. Geradezu unmöglich wegen der hohen Betriebskosten ist der Locomotivzug. Dabei darf aber nicht übersehen werden, dass dies nur bei starkem Verkehr gilt. Fig. 9 zeigt, dass sämmtliche neueren Zugsysteme nur dann billig sind, wenn der jährliche Gesammtverkehr sehr gross ist. Wird dieser kleiner, so steigen die Zugkosten rasch, und zwar in einem Maasse, dass bei einem Verkehr, der 1000000 t im Jahre nicht erreicht, an die Anwendung des Wandertaues und der elektrischen Zugsweisen nicht gedacht werden kann. Die Kettenschleppschiffahrt ist etwas weniger abhängig von der Verkehrsgrösse. Verhältnissmässig unabhängig von der Grösse des Verkehrs sind dagegen die älteren Zugsarten durch Pferde und durch Remorqueure, weil beide keine umfangreichen Nebenanlagen erfordern und die Möglichkeit bieten, bei zu- oder abnehmendem Verkehre die Zahl der Motoren dem Bedarfe anzupassen. Hinsichtlich der Fahrgeschwindigkeit haben die Versuche übereinstimmend ergeben, dass dieselbe am zweckmässigsten bei allen neueren Systemen 0,8 bis 1,0 m/Sec. beträgt, während sie beim Pferdezug 0,7 m/Sec. nur selten überstieg. Fragt man nach der Möglichkeit, eine centrale, also billige Kraftquelle zu benützen, so dürften in erster Linie die elektrischen Zugsmethoden stehen, da bei ihnen die Entfernungsverluste viel geringer sind als beim Wandertau. Sind Schleppzüge zulässig, so befördern auch Kettenschiffe und grosse Remorqueure billig. Sehr wichtig ist ferner die Frage, ob das Fahrzeug die Zugkraft jederzeit rasch in Benutzung nehmen und bei Bedarf ebenso wieder abgeben kann. In dieser Hinsicht entspricht am meisten die magnetelektrische Touage, die sofortiges Ingangsetzen und Halten, sowie rasches Abwerfen der Kette gestattet. Ferner bedarf der Umstand der Erwähnung, ob der Motor für die Dauer der Fahrt beibehalten werden kann oder öfters gewechselt werden muss. Ersteres lässt sich bei den verschiedenen Arten der Kettenschiffahrt ermöglichen, sowie bei dem Schleppen durch Remorqueure. Das Wandertau dagegen verlangt bei der beschränkten Länge der einzelnen Seilstrecken den öfteren Uebergang des Schiffes von dem einen Seil auf das nächste. (Schluss folgt.)