Titel: Congreve, über Mittel, die Schiffe auf der See vorwärts zu treiben.
Autor: Congreve, William
Fundstelle: 1828, Band 28, Nr. XXIII. (S. 122–127)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj028/ar028023

XXIII. Prospectus eines Planes zur Benüzung der Wellen, als eines Mittels, das die Schiffe auf der See vorwärts treiben soll; von General-Major Sir William Congreve, Baronet etc.

Aus dem Mechanics' Magazine, N. 232. 2. Februar. 1828. S. 1.

Mit Abbildungen auf Tab. III.

Nie gab es einen in den Annalen der Schiffbaukunst wichtigeren Augenblik, als den gegenwärtigen. Die Einführung der Dampfschifffahrt hat die Aussicht geöffnet, daß man in der Schifffahrt überhaupt Kräfte anwenden kann, die bisher noch gar nicht in Betrachtung gezogen wurden. Es ist indessen einleuchtend, daß die großen Auslagen, die man bei Bewegung großer Schiffe mittelst der Dampfmaschine hat; der Verlust, den man an Fracht wegen der Maschine und des Feuer-Materiales erleidet, der Benüzung dieser Quelle allgemeinen Wohles enge Schranken sezen muß. Diese Betrachtungen führten mich auf die Idee einer Triebkraft an Schiffen, die eben so wohlfeil wäre, wie der Wind, und die zugleich sich eben so leicht benüzen ließe, wie der Dampf. Die Untersuchungen und Versuche, welche ich angestellt habe, veranlassen mich zu der Erwartung, daß alle diese Zweke erreichbar sind, und zwar mit einem Umfange von Kraft, den man mittelst des Dampfes nicht erreichen kann. Die Quelle, aus welcher ich diese Kraft ableiten will, ist das Steigen und Fallen der Wogen, mit welchen der Ocean sich bei dem leichtesten Winde bedekt. Es ist in der That sonderbar, daß man keine Spur eines Versuches findet, von der Wogenbewegung des Meeres Kraft zu gewinnen, während doch die Gewalt des Wogenschlages an das Schiff und der Druk des Windes in die Segel beständig dem Seemanne vor Augen schwebt, und jeder weiß, daß der Unterschied in den Momenten dieser beiden Elemente sich wie Tausend zu Eins verhält. Wenn ein Seemann sich hieran erinnern will, so wird er sich nicht wundern, wenn man in einer kleinen Woge eine bedeutende Kraft findet, sobald dieselbe gehörig mechanisch benüzt wird. Das Both, in welchem er sich einschifft, steigt und fällt, längs dem Schiffe mit einer Kraft, die weder er noch zwanzig Menschen zu bändigen, oder auch nur aufzuhalten vermögen. Ein deutlicher Beweis für die Kraft, die ich hier zur Anwendung vorschlage.

Um eine Idee von der Art zu geben, wie ich diese Kraft sammle, will ich zuerst bemerken, daß dieß durch eine Reihe überschlächtiger Räder geschehen kann, die horizontal längs der Wasserlinie angebracht sind, wie man in Fig. 23. sieht, und die so untereinander verbunden |123| sind, daß sie sich alle nach einer Richtung drehen, und mit Ruderrädern in Verbindung stehen, die ganz so gebaut sind, wie an den gewöhnlichen Dampfschiffen. Diese Räder, die ich Wagen- oder Wellen-Räder (wave-wheels) nenne, haben, nach der verschiedenen Größe des Schiffes, verschiedenen Durchmesser, und befinden sich in verschiedener Anzahl an demselben. Ich werde alsogleich zeigen, wie diese Räder wirken, und wie ihre Kraft berechnet werden muß, und man wird finden, daß eine Reihe von 16 solchen Rädern, deren jedes 6 Fuß im Durchmesser hält und 6 Fuß breit ist, von den Wogen, wenn diese nicht höher als 3 Fuß über die Meeresfläche steigen, eine Kraft von mehr als 400 Pferden zu sammeln im Stande ist. Diese Kraft kostet nicht mehr, als die zur Aufsammlung derselben nöthigen Räder: denn sie kommt lediglich von den Wogen selbst her.

Das Wogenrad in Fig. 24 und 25. ist ein überschlächtiges Rad, welches in mehrere Fächer getheilt ist, so daß das Wasser, welches oben auf dasselbe eindringt, auf einer Seite in demselben behalten wird, während das Rad niedersteigt, und auf der anderen aufsteigenden Seite während des Aufsteigens das Rad frei läßt. Wenn nun ein solches Rad mit seinem Mittelpuncte auf die Wasserlinie eines Schiffes gestellt wird, so ist es offenbar, daß, wenn eine Woge drei Fuß hoch steigt, dieses Rad durch die aufsteigende Woge, wie in Fig. 24. gänzlich in Wasser versenkt wird, und, wenn die Woge wieder drei Fuß unter die Wasserlinie sinkt, wieder gänzlich von Wasser frei wird, wie Fig. 25. zeigt. In diesem lezteren Falle wird die Wasserlast, die in die niedersteigenden Schaufeln oder Eimer während des Ueberschlagens der Wellen über das Rad gelangte, mit der ganzen Kraft eines überschlächtigen Rades wirken, und dasselbe nöthigen eine halbe Umdrehung zu machen, während das Wasser sich aus demselben entleert. Dann wird aber eine nachfolgende Welle das Rad neuerdings bedeken, und in dieser Lage werden, während das Wasser in die niedersteigenden Eimer fällt, die aufsteigenden umgekehrt und voll Luft, und dadurch leichter, und das Rad wird dadurch, im Verhältnisse mit der Last des Wassers, im Wasser selbst sich eben so drehen, wie es sich in freier Luft drehen würde. Das Rad wird also, es mag im Wasser versenkt oder außer dem Wasser seyn, sich beständig und gleichförmig mit der Kraft eines überschlächtigen Rades drehen, auf welches beständig Wasser auffällt.

Nun ist die Kraft eines solchen Rades, wie die Last des Wassers multiplicirt mit der Geschwindigkeit des Mittelpunctes der Schwere desselben; und diese Last ist, in einem Rade von 5 Fuß Durchmesser, und 5 Fuß Breite, ungefähr 3000 Pfund. Nimmt man an, daß |124| in Einer Minute, zwanzig Wellen auf einander folgen, so wird die Geschwindigkeit des Mittelpunctes der Schwere in diesem Zeitraume 200 Fuß betragen. Und da die Kraft einer Dampfmaschine von 10 Pferden, die 200 Fuß weit in einer Minute treibt, auch 3000 Pfd. ist, so würde eines dieser Räder die Kraft von 10 Pferden äußern. Nach einer ähnlichen Berechnung würden, da die Kraft oder die Ladung dieser Räder sich wie die Würfel ihrer Durchmesser verhält, während die Geschwindigkeiten der Mittelpuncte der Schwere dieselben bleiben, und die Zahl der in einer gegebenen Zeit auf einander folgenden Wellen sich vermindert, wie ihre Höhe zunimmt, ein zehnfüßiges Rad mit zehn Wogen in Einer Minute, bei der halben Zahl der Umdrehungen eines fünffüßigen Rades, eine Kraft von 80 Pferden bei einer fünffüßigen Woge erzeugen, u.s.f. nach der Größe der Durchmesser. Es hält schwer, die zwekmäßigste Größe eines Rades zu diesem Zweke im Allgemeinen zu bestimmen; es ist jedoch wahrscheinlich, daß der Durchmesser so groß seyn muß, als es die Stärke und Leichtigkeit der Anwendung nur immer gestattet, nicht bloß weil größere Räder eine größere Kraft von den größeren Wogen erhalten, sondern weil sie auch von kleineren Wogen eine verhältnißmäßig größere Kraft sammeln. So ist die Kraft eines fünffüßigen Rades, das mit einer Einen Fuß hohen Welle arbeitet, gleich der Kraft von 4 Pferden, während, unter ähnlichen Umständen, die Kraft eines zehnfüßigen Rades gleich der Kraft von 16 Pferden, und die eines zwanzigfüßigen Rades gleich der Kraft von 64 Pferden seyn würde; so daß also die Kraft eines zehnfüßigen Rades mit einer Welle von 2 1/2 Fuß gleich der Kraft von 40 Pferden, und die eines zwanzigfüßigen Rades mit einer solchen Welle gleich der Kraft von 160 Pferden seyn würde, während ein fünffüßiges Rad mit einer Welle von 2 1/2 Fuß, wie oben, nur die Kraft von 10 Pferden hat.

Abgesehen also, von der ungeheuern Kraft, die man durch größere Durchmesser erhält, ist es offenbar, daß, unter allen Umständen, die Kraft zu Gunsten größerer Räder spricht, selbst bei kleineren Wellen. Es ist wahrscheinlich, daß das beste Verhältniß im Allgemeinen zwischen fünf und zehn Fuß ist, obschon, bei sehr großen Schiffen, wenn keine Hindernisse in der Ausführung einträten, ein Verhältniß zwischen 15 bis 20 Fuß sehr wünschenswerth wäre. Wenn man ein solches Rad so anwenden könnte, daß es bei einem starken Winde seine volle Kraft zu äußern vermöchte, so würde dadurch nicht bloß die Reise nach Indien sehr verkürzt werden, sondern die Gefahr der hohen Wogen, mit welchen man auf dieser Fahrt zu kämpfen hat, würde auch sehr vermindert werden. Man würde sich überzeugen, daß nicht ein Tag im Jahre vorkommt, in welchem man sich nicht |125| des größten dieser Räder mit Vortheil bedienen könnte, indem mit einer Welle von nur Einem Fuße Höhe, mit einem sogenannten Rupfer (ripple, wie die Seeleute es nennen), ohne welchen die See nur selten ist, ein Schiff mit zwei Rädern von 20 Fuß im Durchmesser eine Kraft von 120 Pferden erhalten würde. Ich habe, auf der anderen Seite, auch dafür gesorgt, bei der kleinsten Oberfläche Kraft zu erhalten, und muß in dieser Hinsicht wiederholen, daß fünfzehn sechsfüßige Räder auf Einer Seite eine Kraft von 300 Pferden gewähren, und daß zwanzig solche Räder an Einer Seite eben so viel Kraft äußern, als 180 Pferde, wenn die Wellen nur Einen Fuß hoch ziehen. Unter diesen Umständen würde es also, wahrscheinlich nicht schwer seyn, die Räder außen so anzubringen, daß, unter verschiedenen Umständen, Räder von verschiedenem Durchmesser in Thätigkeit sind. Man könnte diese Räder auf Schiffen, die eigens dazu gebaut wären, leicht unterbringen, oder an Schiffen, die nicht dazu eingerichtet sind, Räder anwenden, die sich leicht vergrößern und verkleinern lassen. Die einfachste Art, Wellenräder anzubringen, scheint diese, daß man sich starker, beweglicher, eiserner Achsen bedient, die man in eiserne Stiefel an der Seite des Schiffes einschraubt, welche durch eigene Bügel an ihren Enden gehalten wird.

Im Kleinen läßt die Wirkung dieser Räder sich leicht praktisch darstellen. Man lasse sich ein Modell eines solchen Rades von ungefähr 8 Zoll im Durchmesser und 8 Zoll Breite mit hervorstehenden Achsen verfertigen, und halte sie zwischen Daumen und Zeigefinger einer jeden Hand. Man tauche dann dieses Rad in dieser Lage in eine Cisterne mit Wasser, so daß es vollkommen von Wasser bedekt wird, und man wird finden, daß es sich in Folge der, durch die in denselben enthaltenen Luft leichter gewordenen, aufsteigenden Eimer oder Schaufeln so lange schnell drehen wird, bis alle darin enthaltene Luft entwichen, und das Wasser an die Stelle derselben getreten ist. Wenn man dann das Rad aus dem Wasser hebt, so daß es von demselben ganz unbedekt bleibt, wird es sich auf dieselbe Weise mit derselben Kraft und so lange fortbewegen, bis alles Wasser, welches davon bei der Eintauchung aufgenommen wurde, ausgeflossen ist, so daß man, durch abwechselndes Eintauchen und Heben des Rades, eine ununterbrochene umdrehende Bewegung hervorbringen kann. Es ist also offenbar, daß dasselbe Statt haben muß, wenn das Rad fest steht, und das Wasser, wie bei den Wellen des Meeres, über dasselbe steigt und unter dasselbe fällt. Es könnte bei dem ersten Anblike scheinen, daß, wenn man in den Wellen Kraft sucht, die Kraft von dem Momente derselben hergenommen werden könnte; dieß ist aber nicht dasjenige, was man hier wollte. Denn, so groß auch diese |126| Kraft seyn mag, so ist doch diejenige, die man von ihr auf eine andere gewissere, obschon weniger allgemein beachtete Weise, nämlich durch ihre Schwere auf einer Seite des Rades, und durch die der anderen Seite des Rades gegebene Leichtigkeit erhält, größer und nur eine merkwürdige Verbindung dieser Kraft mit einer anderen. Diese leztere Kraft ist weit sicherer in ihrem Resultate, als der Stoß der Welle nie seyn kann, in so fern sie bloß von der Last des Wassers abhängt, welche das Rad aufnimmt: ein Grundsaz, der bei allen Wasserrädern befolgt wird, und der, auf die Schifffahrt angewendet, so groß auch der Sprung von der Theorie zur Praxis seyn mag, doch immer die wohlfeilste und mächtigste Kraft gibt. Mit 26füßigen Rädern würde man die ungeheure unerhörte Kraft von 4800 Pferden erhalten, deren Unterhalt nichts kostet, die keinen Raum im Schiffe wegnehmen und wohlfeiler seyn würden, als Segel, vor welchen sie noch den Vortheil gewähren, daß sie nach allen Richtungen zu brauchen sind, selbst gegen den Wind. Es ist also keine Frage, daß dieses Schifffahrts-System Aufmerksamkeit verdient. Für Handlungs-Schiffe wird dadurch der Gebrauch des Dampfes ganz überflüßig, indem dort, wo man Segel brauchen kann, auch die Wellenräder anwendbar sind; bei Kriegsschiffen hingegen wird die Dampfmaschine, in so fern sie das Schiff auch in der größten Windstille zu treiben vermag, vor dem Wellenrade immer den Vorzug besizen. Wir haben gesehen, daß die kleinsten Wellen alle Kraft, die man von dem Dampfe gewinnt, zu ertheilen vermögen, und man kann auf diese Weise den Dampf unter 10 Tagen wenigstens neun Tage lang entbehren; ein Vortheil, der, in Hinsicht auf Ersparung des Raumes, welchen das Feuer-Material am Schiffe wegnimmt, und der weit wichtiger ist, als der Werth des Feuer-Materiales selbst, beinahe der gänzlichen Ersparung desselben gleich kommt. Nach diesem Systeme wird also der hohe Vortheil, den der Dampf gewährt, gänzlich auf den Wind übertragen, und von diesem noch weit mehr Kraft gewonnen, als von dem Dampfe, und diese Kraft kommt zugleich wohlfeiler, als jene, die durch das Segel-System erhalten wird.

Ich wollte hier bloß im Allgemeinen eine Idee von diesem Systeme geben, ohne mich in das Detail desselben einzulassen. Das Resultat der Anwendung dieser ungeheuren Kräfte auf Schiffe verschiedener Art läßt sich noch nicht berechnen. Es scheint indessen nicht zu weit gegangen, wenn man, bei der Leichtigkeit, mit welcher man nach demselben eine Kraft von 1000, 2000, ja sogar 4000 Pferden erhält, annimmt, daß unsere Schiffe fortan mit verdoppelter Schnelligkeit den Ocean durchschneiden werden. Es wird endlich nicht überflüßig seyn, hier noch beizufügen, daß obige Angabe über die |127| Kraft der Räder von verschiedener Größe, nach der verschiedenen Capacität derselben, d.h., nach der Wasserlast, die sie aufzunehmen vermögen, durch oben erwähnte Versuche praktisch bestätigt wurde. Ein kleines Wellenrad hat ein Gewicht von einem Pfunde gehoben. Wenn man hiernach annimmt, daß die Größe der Wasserlast, die ein Rad auszunehmen vermag, sich verhält wie der Kubus des Durchmessers des Rades, und daß die Geschwindigkeit gleichfalls mit dem Durchmesser zunimmt; daß Wogen von 2 1/2 Fuß in einer Minute zwanzig Mahl, Wogen von 5 Fuß in einer Minute zehn Mahl, und Wogen von 10 Fuß fünf Mahl in einer Minute anschlagen, so erhält ein zwanzigfüßiges Rad eine Kraft von mehr als 500 Pferden, ein zehnfüßiges Rad eine Kraft von mehr als 62 Pferden, und ein sechsfüßiges Rad eine Kraft von 13 Pferden: dieß ist das Resultat eines Versuches mit einem sehr unvollkommenen Modelle, der hinreichend ist, alles dasjenige zu verbürgen, was hier angegeben wurde. Es lassen sich verschiedene Abänderungen an diesem Systeme anbringen. So würde man z.B. eine große Kraft von den Wellen erhalten können, wenn man wasserdichte Gefäße oder sogenannte Bojen am Ende von Hebel, die längs dem Schiffe oder an jedem Ende desselben angebracht sind, befestigte, und mit Rudern in Verbindung brächte; es ist aber offenbar besser, Schwere und Schwimmkraft zugleich mit einander zu verbinden, wie dieß bei obigem Wellenrade der Fall ist, dessen innerer Bau durch spiralförmige Kammern, oder auf irgend eine andere Weise noch in's Unendliche abgeändert werden kann, so daß dadurch noch mehr an Geschwindigkeit und Kraft gewonnen wird. Man kann auch Behälter zwischen den Rädern anbringen, und dadurch die Kraft derselben vermehren, und das Hervorstehen derselben vermindern. Eben diese Kraft kann auch zum Treiben der Krahne auf Schiffwerften verwendet werden, wo Raum genug hierzu vorhanden ist.

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