Titel: Hill's Verbesserungen an den Maschinen zum Forttreiben der Schiffe.
Autor: Hill, William Hopkins
Fundstelle: 1826, Band 19, Nr. CV. (S. 486–492)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj019/ar019105

CV. Gewisse Verbesserungen an den Maschinen zum Forttreiben der Schiffe, worauf Will. Hopkins Hill, Lieutenant in der k. Artillerie, am 26. Febr. 1825 sich ein Patent ertheilen ließ.

Aus dem Repertory of Patent-Inventions. Januar. 1825. S. 1.

Mit Abbildungen auf Tab. X.

Statt eine Anzahl feststehender Ruderbretter auf dem Umfange des Körpers des Rades anzubringen, wie es jezt gebräuchlich ist, befestige ich auf dem Körper eines Rades in gleich weit entfernt stehenden Puncten des Umfanges vier Ruderbretter, die sich auf horizontalen Achsen bewegen. Jedes Ruderbrett hat einen Hebel mit gabelförmigen Armen (Fig. 11. und 12.) Die Arme der verschiedenen Ruder haben eine besondere und verhältnißmäßige Lage gegen einander, wie Fig. 9. und 10. zeigen, so |487| daß, wenn man ihre Köpfe mittelst kurzer Verbindungs-Stangen verbindet, den Rudern eine gewisse Menge abwechselnder Bewegung gestattet wird. Diese abwechselnde Bewegung wechselt zwischen den Rudern hin und her, und wird durch den Widerstand des Wassers, gegen welches dieselben wirken, an der Umdrehung des Rades bewirkt; d.h., die Bewegung eines Ruders um seine Achse veranlaßt dadurch die Bewegung des nächsten in einer entgegengesezten Richtung, und so um den ganzen Kreis umher.

Fig. 11. zeigt ein vollständiges Ruder von vorne, wie es an den Armen des Rades in senkrechter Richtung angebracht ist, und zeigt zugleich auch die Lage des Gestelles, oder die Kreuz-Fassung der Hauptarme des Rades.

Fig. 12. zeigt einen an dem Durchschnitte eines Ruderbrettes angebrachten Ruderhebel von der Seite.

Fig. 13. zeigt eines der Bänder an dem Durchschnitte eines Ruderbrettes befestigt.

Fig. 14. zeigt die Form einer Verbindungs-Stange, oder eines Gliedes der Ruderhebel.

In Fig. 9. und 10. ist der Körper des Rades weggelassen, um die Ruderhebel desto besser zeigen zu können, so wie ihre Wirkung und die geometrischen Linien, die den Bau und die Bewegung erklären. In diesen beiden Figuren zeigen die Linien ab, ab die Wasserlinie. Fig. 9. zeigt die vier Ruderräder, die von der Achse des Rades, wie Halbmesser, auslaufen, wo dann Ein Ruder in dem Wasser senkrecht steht.

Fig. 10. zeigt die gleiche Eintauchung zweier Ruder, und die ganze Quantität ihrer Wechselwirkung.

Die Dimensionen dieser Theile des Rades und des mit den Bewegungen verbundenen Mechanismus sind geometrisch, und im Verhältnisse mit der Entfernung der Achse des Rades von der Oberfläche des Wassers; die Wasserlinie bildet eine Seite des Vierekes, welches in dem Kreise eingeschrieben ist, auf welchem sich die Ruderachsen befinden, wie Fig. 10. zeigt, so daß, wenn zwei Ruder gleich eingetaucht sind, die Wasserlinie sie auf ihren Bewegungs-Achsen durchschneidet.

In Fig. 9. und 10. sind vier Verbindungs-Stangen zwischen den Ruderhebeln dargestellt; ich glaube aber, daß, in praktischer Hinsicht, es besser wäre, wenn Eine weggenommen würde, indem die Verbindung zwischen den vier Hebeln auch durch |488| drei hervorgebracht werden kann; eine kleine Abweichung von der geometrischen Genauigkeit in dem Baue derselben würde auf die Bewegung nicht so sehr Einfluß haben, als wenn der Kreis vollendet ist. Es ist ferner hierdurch für den Fall, daß irgend einem der auf diese Weise verbundenen Hebelarme ein Zufall begegnete, Vorsicht getroffen, indem die Verbindungs-Stange dadurch auf die anderen Arme übertragen werden kann.

Fig. 15. zeigt den Bau des Körpers eines Rades, der zur Aufnahme der Ruder und der inneren Bewegung bestimmt ist. Die Hauptsache, worauf man hier zu sehen hat, ist, daß man das Kreuz oder die Diagonal-Verschränkung der Arme frei von den Ruderhebeln hält. Dieß bewirkte ich dadurch, daß ich die vier Hauptpaare der Arme über den äußeren Rand des Umfanges des Rades hinaus verlängere, und den hervorstehenden Theilen der Arme größere Stärke gebe, und dann sie kreuzweise verschränke in den Richtungen, lm, (Fig. 11. und 15.) von ihrer Lage am Rande nach der Platte im Mittelpuncte hin. Diese Kreuz-Verschränkung hat an allen vier Hauptpaaren der Arme Statt. Es ist nur ein Theil des Körpers des Rades hier dargestellt, indem die übrigen Theile nur Wiederhohlungen desselben sind.

Fig. 16. ist eine Figur, welche die Lage der Blätter während einer halben Umdrehung erklärt.

Zur Erleichterung der Bewegungen der Ruder scheint es mir, daß ein kleiner Ueberschuß von rudernder Fläche unten oder auf der äußeren Seite der Achse der Ruder besser ist, als wenn sie sich auf den Mittelpuncten ihrer Fläche drehen.

Der geometrische Aufriß der Theile, welche die Bewegungen bilden, ist folgender. Nachdem man einen Kreis beschrieben hat, dessen Mittelpunct die Achse des Rades ist, und die Wasserlinie gezogen hat, die eine Seite des einzuschreibenden Viereks bildet, nimmt man einen Winkel des eingeschriebenen Vierekes, c, Fig. 9., als Mittelpunct, und beschreibt mit einer Seite des eingeschriebenen Achtekes, als Halbmesser, den Bogen, defg, ebenso beschreibt man aus einem der benachbarten Winkel desselben Vierekes, aus, k, einen ähnlichen Bogen, hfin; man wird dann aus dieser Figur ersehen, daß der Kopf oder das Gelenk, d, eines Armes des Ruder-Hebels auf den Durchschnitt des Bogens, defg, mit der Seite des Vierekes, cd, fällt, und der Kopf des anderen Armes auf den Durchschnittspunct |489| der beiden Arme, f, so daß der Stamm oder Haupttheil des Hebels auf den Halbmesser des Kreises fällt: die Länge der Verbindungs-Stange ist die Sehne eines Viertels des Bogens oder Viertelkreises, defg.

Der Zwek dieser Verbesserung ist eine bessere und vollkommnere Anwendung der Triebkraft.

Meine Erfindung besteht in der Wechselwirkung der Ruder auf einander, und ich beschränke mich weder auf diese vier Ruder, noch auf diese Methode eine Wechselwirkung zu erzeugen.

Bemerkungen des Patent-Trägers.

Gehörige und kräftige Verwendung der ganzen Kraft der Maschine ist der Hauptvortheil, den diese neuen Räder gewähren. Dieser Vortheil ist, wie man einsehen wird, größer bei Schiffen in der See als auf Flüssen: für den lezteren Fall sind die Mängel der gewöhnlichen Räder bestimmte und bekannte Größen; auf der See hingegen und bei schlechtem Wetter, wo am meisten volle und gehörige Anwendung der Kraft der Maschine nothwendig wird, haben erfahrne und verständige Männer gefunden, daß die Hälfte, ja zwei Drittel der Kraft der Maschine fehlerhaft angebracht wird. Unter solchen Verhältnissen zeigt sich der große Vortheil eines solchen Rades offenbar.

Bei Prüfung der oben aufgestellten Figuren, durch welche die Bewegungen erläutert werden, wird man sich überzeugen, daß die Ruderschläge vollkommen elliptisch ausfallen, was, wie man weiß, der wahre und richtige Grundsaz ist, nach welchem Fische und andere Thiele sich im Wasser fortbewegen. Solche Ruderschlage haben nicht die negative Eigenschaft in das Wasser einzugreifen und dasselbe ohne fehlerhafte Anwendung der Kraft zu verlassen, sondern jeder Theil derselben ist gleich vollkommen und kräftig.

Außer der wahren Richtung der forttreibenden Kraft sind noch mehrere andere wichtige Puncte bei diesem Baue der Ruder zu betrachten. Bei dem gehörigen Niveau des Wassers ist immer eine ganze Ruderfläche in Thätigkeit; man erhält also durch die Umdrehung von vier Rudern allein eine vollkommen regelmäßige und stätige Kraft, so daß man folglich die Wirkungen einer hohen See nur wenig fühlen wird, da der Widerstand sich hier nicht so anhäufen kann, wie bei den gewöhnlichen Rädern. Wenn eine Eintauchung bis an die Achse Statt hat, so |490| bieten sich nur eine kurze Zeit über die ganzen Flächen zweier Ruder dar, wozu noch hinzu kommt, daß die zitternde, stoßende und knarrende Bewegung, über welche man sich auf Dampfboten sowohl auf Flüssen als auf der See so sehr beklagt, bei der elliptischen Bewegung, selbst in stürmischem Wetter, zur großen Bequemlichkeit der Reisenden und zur größeren Leichtigkeit und Sicherheit der bewegenden und der übrigen Theile der Maschine nicht Statt haben wird. Obschon im gehörigen Niveau die Wasserlinie den Viertelkreis des Rades, wie die Figuren zeigen, abschneiden sollte, so kann das Rad doch bis auf die Hälfte der Tieft zwischen diesem Abschnitte und der Achse, ja, wie man glaubt, sogar bis nahe an seine Achse selbst eingetaucht werden, ohne daß dadurch die Kraft so sehr verschwendet wird, wie bei dem gewöhnlichen Ruderlade in der vorteilhaftesten Lage desselben: eine Eigenschaft, die bei Kauffahrtei-Schiffen und überhaupt bei Fahrzeugen von verschiedener Befrachtung höchst wünschenswerth ist. Bei dieser Vorrichtung können die Fahrzeuge auch bei einem Seitenwinde eine bedeutende größere Menge von Segeln führen: ein Vortheil, den man bei den gewöhnlichen Rädern entbehren muß.

Bei diesem Baue der Räder kann man ferner eine übergroße rudernde Fläche anbringen, ohne das Rad auch nur halb so groß zu machen, wie die gewöhnlichen Ruderräder sind. Diese Dimensionen würden (wenn man anders die Schiffe zu dieser neuen Vorrichtung zwekmäßig ballen wollte), einer Central-Lage des Ruderrades sehr günstig seyn. Wenn man die größere Tiefe und Freiheit des Ruderschlages betrachtet, der immer in ungestörtem Wasser geführt wird, so wird es wahrscheinlich, daß eine weit kleinere rudernde Fläche, als man gegenwärtig nöthig hat, hinreichend seyn wird.

Man hat es immer für höchst wichtig gehalten, Mittel vorzukehren, durch welche man, im Falle eines Unglükes bei der Maschine, schnell im Stande ist, alle Hindernisse zu beseitigen, die dem Segeln im Wege stehen. Wenn man an dem neuen Rade nur ein Ruder wegnimmt, so kann man dieses Rad so befestigen, daß, unter der Achse desselben, gar kein Widerstand mehr Statt hat, außer jenem, den die beiden Arme erzeugen, die nur sehr wenig eintauchen.

An Mühlen, wo die Wasserräder einen zu großen Durchmesser haben, oder in Hinsicht des Falles oder der Strömung |491| nicht gehörig gestellt sind, und das Wasser, nachdem es auf die Schaufeln wirkte, sich hinter dem Rade anhäuft, und die Bewegung desselben verstopft, wird die Gegenwart dieses Wassers, welches man Rük- oder Hinter-Wasser (back water) nennt, ein großer Fehler, der nicht vorhanden seyn sollte, indem er die Kraft des Falles oder der Strömung bedeutend verschlingt: bei Ruderrädern hingegen ist die Anhäufung des Wassers hinter dem Ruderschlage eine natürliche Folge des Umstandes, daß man das Wasser hier als Widerstand brauchte, um das Schiff vorwärts zu treiben, und ist an und für sich kein Fehler. Ein Fehler bei der gegenwärtigen Dampfschifffahrt ist die fehlerhafte Anwendung dieses Wassers, indem die Kraft schlecht darauf angewendet wird.

Daß das Wasser hinter dem neuen Rade sich bis auf einen gewissen Umfang anhäufen wird, unterliegt keinem Zweifel; allein der Widerstand desselben kann benüzt werden, wenn die Kräfte gehörig auf dasselbe angebracht werden. Man hat hier länger bei diesem Rük-Wasser verweilt, weil es bei denjenigen, die sich mit Dampfschifffahrt beschäftigen, eine ziemlich herrschende Meinung ist, daß dieses Rük- oder Hinter-Wasser an und für sich ein Fehler ist, welchem abgeholfen werden muß; im Gegentheile, wenn jemals eine Maschine erfunden werden sollte, welche dasselbe beseitigte, würde man finden, daß ein so natürliches Resultat, wie dieses Rük-Wasser, nur dadurch beseitiget werden konnte, daß man einen großen Theil der Triebkraft der Maschine dafür aufopferte.

Was die Einwürfe gegen diese Vorrichtung betrifft, so können sie im Allgemeinen, und bis auf einen gewissen Grad allerdings gegen Verbindungen oder gegen bewegende Theile, die sich außen am Schiffe befinden, und der nachtheiligen Einwirkung des Salzwassers ausgesezt sind, vorgebracht werden; denn es ist nicht zu läugnen, daß sie früher zu Grunde gehen müssen, als wenn sie innerhalb in dem Schiffe sich befänden: allein, sind sie denn auch so kostbar, daß der Nachtheil, den ihre Erneuerung von Zeit zu Zeit veranläßt, von Bedeutung wäre?

Man kann ja die Verbindungen stärker machen, als wenn sie innenwendig im Schiffe gebraucht würden, so daß sie eine gewisse Abnüzung ertragen können, ohne daß man sie zu stark machte: überdieß sind diese Stüke so klein, daß man sich leicht |492| einen Vorrath davon für jeden Augenblik in Bereitschaft halten kann.

Man kann fragen: wie wird es bei einer stürmischen See mit diesen Ruder-Bewegungen aussehen?

Man darf hier nur bemerken, daß die Flächen über und unter der Achse des Ruders so vorgerichtet sind, daß sie miteinander im Gleichgewichte stehen, oder wenigstens demselben nahe kommen: es kann also wenig Ursache zur Bewegung von Seite irgend eines Widerstandes, auf welchen das ganze Ruder stoßen mag, vorhanden seyn, sowohl beim Eintauchen als bei dem Schlage auf die See. Es ist wahr, daß eine Abweichung von der gehörigen Richtung bei den Rudern für eine kurze Zeit Statt haben kann, wenn die See sehr unruhig ist; man kann aber dann die Quantität dieser abwechselnden Bewegung als abwechselnd betrachten, und bemerken, daß das nachfolgende Ruder immer die Bewegung des vorhergegangenen verbessert. Die Theorie dieser Bewegung läßt die Wasserlinie immer die Richtung der Triebkraft bestimmen. Wenn also das Schiff in der See aufsteigt, werden die Räder in der Mitte desselben dem Aufsteigen nachhelfen, und so wird in den meisten Fällen die Bewegung der Ruder sich nach der Unregelmäßigkeit der See richten.

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