Titel: Treviranus, über Dampf-Schifffahrt.
Autor: Treviranus, Ludwig Georg
Fundstelle: 1828, Band 28, Nr. XCIII. (S. 384–389)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj028/ar028093

XCIII. Einiges über Dampf-Schifffahrt; über das Buxiren anderer Schiffe durch Dampfschiffe; über flach und tief tauchende Dampfschiffe, und die Geseze des Widerstandes des Wassers gegen die geschauffelten Räder der Dampfschiffe. Von dem Mechanikus Ludwig Georg Treviranus aus Bremen.226)

Zahlreiche Versuche, welche ich in den Jahren 1817 und 1823 mit |385| Bewilligung des Kaufmanns Herrn Friedrich Schröder in Bremen, mit den dortigen für Herrn Schröder unter meiner Leitung gebauten Dampfschiffen anstellte, haben mir unter Anderem das Resultat gegeben: daß, wenn ein Dampfschiff zum Transport von Kaufmannsgütern benuzt werden soll, es dann vortheilhafter ist, die Güter unmittelbar ins Dampfschiff zu laden, als ein zweites Schiff damit zu befrachten, und es durch das Dampfschiff buxiren zu lassen; daß man demnach zu jenem Mittel nur in dem Falle seine Zuflucht nehmen müsse, wenn die Seichtigkeit des Fahrwassers es nicht gestatten, sollte, das schon mit der Dampfmaschine, mit Brennmaterial, Segel, Anker und Tauwerke, zum Theil belastete Dampfschiff, durch die zu transportirenden Güter noch tiefer ins Wasser zu bringen.

Dieß zu erläutern, diene das Folgende:

Angenommen, sowohl das Dampfschiff, als das zweite Schiff seyen beide nach gleichem Maaße gebauet, und das zweite Schiff tauche auch im beladenen Zustande eben so tief, als das Dampfschiff; so ist es einleuchtend: daß alle Hindernisse, welche beide Schiffe vereint, in ihrem Laufe zu überwinden haben, das Doppelte von dem jedes Einzelnen unter denselben Umständen betragen werden.

Unter den Hindernissen, welche die Schiffe in ihrer Fahrt zu überwinden haben, verstehe ich insbesondere:

1) Den direkten Widerstand des Wassers auf den größten Querdurchschnitt des eingetauchten Theils derselben.

2) Die Friktion oder Adhäsion des Wassers längs des ganzen, vom Wasser benezten Bodens der Schiffe.

3) Die relative Kraft der Schwere, wenn die Schiffe dem Strome entgegen arbeiten, also eine geneigte Ebene hinansteigen sollen.

4) Die Kräfte, womit conträre Winde sich dem Gange der Schiffe entgegenstemmen.

Diese gesammten Bewegungshindernisse betragen ohne Zweifel, bei zwei Schiffen von gleichem Maaße und gleicher Belastung, das doppelte von jedem einzelnen derselben, und lassen sich sehr vermindern, wenn die Güter des zweiten Schiffes ins Dampfschiff geladen werden.

Die Tauchung des Dampfschiffes wird freilich dadurch vermehrt, aber doch nur nach Maaßgabe der in dem zweiten Schiffe befindlich gewesenen Gewichtsmasse.

Wenn der Raum im Dampfschiffe es gestattet, so können in |386| dem hier angenommenen Falle, noch so viel mehr Güter ins Dampfs schiff geladen werden, als das Gewicht des zweiten Schiffes im unbeladenen Zustande beträgt; dann erst würde der Widerstand des Wassers derselbe, und sowohl die absolute, als auch relative Kraft der Schwere beim Dampfschiffe dieselbe seyn, wie vorher, wo beide Schiffe vereint waren.

Der nachtheilige Einfluß aber, welchen conträre Winde auf die Bewegung der beiden Schiffe haben könnten, ist durch das Verladen der Güter ins Dampfschiff um mehr als die Hälfte vermindert worden. Die Adhäsion des Wassers hat sich dabei durch die tiefere Tauchung des Dampfschiffes nicht in dem Maaße vermehrt, als sie am zweiten Schiffe betrug.

Durch die tiefere Tauchung hat das Dampfschiff überdieß noch einige andere wichtige Eigenschaften erlangt.

Es kann durch Seitenwinde nicht mehr so leicht von seinem Wege im Fahrwasser abgetrieben werden; der Steuermann braucht ihnen durchs Ruder nicht so sehr entgegen zu arbeiten; er kann das Ruder mehr in der Längenrichtung des Schiffes halten, wodurch das Schiff weniger in seinem Laufe aufgehalten wird. Durch die tiefere Tauchung und dadurch vermehrte Stabilität des Schiffes ist er ferner in den Stand gesetzt worden, nebst der Dampfmaschine bei günstigem Winde eine gute Segelfläche mehr zu benutzen, als vorher. Endlich ist wegen der Vermehrung der Masse die Ladung, und wegen der Verminderung mehrerer der vorherigen Bewegungshindernisse beider Schiffe, die Bewegung des beladenen Dampfschiffes auch gleichförmiger geworden.

Ich glaube durch das bisher Gesagte schon bewiesen zu haben, daß es für eine schnellere Fahrt und zur Ersparung von Brennmaterial etc. von Wichtigkeit und von wesentlichem Nuzen ist, wenn Frachtgüter anstatt in ein zweites Schiff geladen zu werden, unmittelbar ins Dampfschiff geladen werden können; ich erlaube mir aber auch noch hinzuzufügen: daß es überhaupt auch der Dauer eines Dampfschiffes zuträglich ist, wenn Güter in dasselbe geladen werden, und zwar aus folgenden Gründen: Bei flachtauchenden Dampfschiffen ist der Theil des Schiffsbodens, auf welchem die Maschinerie sich befindet, durch den dieser Tauchung und Bodenfläche entsprechenden Druck des Wassers von unten nach oben in der Regel nicht genugsam gestützt, und die übrigen Flächen des Schiffsbodens vor und hinter den Maschinen müssen nun die Maschinerie mit tragen helfen.

Die Bodenfläche des Maschinenraums behält aber fortwährend unter diesen Umständen ein Bestreben herunter zu sinken, so lange als nicht das Schiff auch auf den übrigen Bodenflächen nach Verhältniß |387| des Gewichtes der Maschinerie belastet wird, und das Ganze eine bestimmte tiefere Tauchung angenommen hat.

Durch eine kunstmäßige Zimmerung des Dampfschiffes läßt sich freilich der Schifsboden, auch wenn das Schiff fortwährend bei flacher Tauchung unbeladen geht, in seiner anfänglichen Form, und der Kiel in einer geraden Linie erhalten, aber die Kunst hat auch hier, wie in allen andern Fällen ihre Gränzen.

Es gehört zum Bau eines guten dauerhaften Dampfschiffes von gegebenen Maaßen, ein bestimmtes Quantum an Material, und zwar ein guter Theil mehr, als zu einem Schiffe von derselben Größe nöthig ist, welches auf ruhigem Wasser bloß Frachtgüter zu tragen hat, und zwar, weil, wie schon oben gesagt wurde, die Maschinerie nur einen kleinen Theil der Bodenfläche des Schiffes einnehmen darf, und überdieß durch ihre Bewegung weit mehr Bestreben hat, dem Schiffe Schaden zuzufügen, als eine gleich schwere todte Masse.

Diejenigen, welche eine flache Tauchung empfehlen, und damit die nur scheinbare Verminderung des Widerstandes des Wassers bezweken, und jene auch da angewandt wissen wollen, wo die Umstände eine tiefere Tauchung zulassen, mögen das Gesagte wohl berüksichtigen, sonst wird die Erfahrung beim Dampfschiffe über die Tauchung ganz andere Resultate, als eine vielleicht vorher gemachte Rechnung geben.

Von der Form des Schiffbodens habe ich noch zu bemerken: daß ein zu flachgehendes Fahrzeug, ein nur vorne und hinten zugespizter, gleichbreiter Kasten, mit auf dem Boden winkelrechten Seiten in der Regel schlecht segelt.

Ein solches Fahrzeug, als Dampfschiff angewandt, hat auch, da die horizontale Schwerpunctslinie unter solchen Umständen gewöhnlich der Wasserfläche zu nahe und nicht tief genug darunter liegt, zu wenig Stabilität, und kann bei halbem Winde fast gar kein Segel führen, und nur bei ganzem oder vor dem Winde vom Segel Gebrauch machen.

Man suche sich, wo es die Umstände gestatten, in der Bestimmung der Form des Schiffbodens, wenigstens vor und hinter den Maschinenraum, der eiförmigen und kreisförmigen Form mehr zu nähern, und wird dann besser fahren.

Die Tauchung wird dadurch vermehrt, aber der größte Durchschnitt der verdrängten Wassermasse kann derselbe beim runden, wie beim platten Boden seyn.

Ich erlaube mir jezt noch einiges über die Progression zu sagen, nach welcher die mechanischen Momente zunehmen müssen, um dasselbe Schiff mit verschiedenen steigenden Geschwindigkeiten im todten |388| Wasser zu treiben, da, wie es mir scheint, mitunter die erforderlichen mechanischen Momente, für verschiedene Geschwindigkeiten mit dem erforderlichen Widerstand des Wassers verwechselt, und diesen proportional gesezt worden sind.

Robert Buchanan in seinem Treatise on pelling vessels by steam, ist entweder in diesen Irrthum verfallen, wenn er angibt: um einem schwimmenden Körper die Geschwindigkeiten der Zahlen 1, 2, 3 etc. zu ertheilen, seyen nur Kräfte erforderlich, die sich wie Quadrate dieser Zahlen, also wie: 1, 4, 9 etc. verhielten, oder die von ihm gemeinten Kräfte beziehen sich nur auf den Widerstand des Wassers, der allen mir bekannten, und von mir selbst angestellten Versuchen zufolge, sowohl auf Schiffen als einfachen ebenen Flächen, den Quadraten der Geschwindigkeiten nicht proportional angenommen werden kann.

Da, wie angenommen, bei verschiedenen Geschwindigkeiten eines Dampfschiffes oder sonstigen schwimmenden Körpers, die zur Ueberwindung des Widerstandes des Wassers nöthigen Kräfte sich wie die Quadrate der Geschwindigkeiten verhalten, die Kräfte aber auch mit den entsprechenden Geschwindigkeiten nachfolgen müssen, so folgt: die mechanischen Momente oder die Produkte aus den Kräften in die Geschwindigkeiten, müssen sich verhalten wie die Kubikzahlen der Geschwindigkeiten, also in Bezug auf die Zahlen 1, 2, 3 etc. wie 1, 8, 27 etc.

Kehren wir noch einmahl zu dem Buxiren des Schiffes mittelst des Dampfschiffes zurük, und wenden das eben gefundene Gesez darauf an, so ergibt sich: Wenn das Dampfschiff allein bei vollem Dampf, z.B. mit der Geschwindigkeit von 7 engl. Meilen pr. Stunde durchs Wasser oder im tobten Wasser geht, so wird die Geschwindigkeit beider Schiffe vereint, da Jedem dann nur die halbe Kraft der Maschine zu gute kommt, im Verhältnisse wie

∛ 2 : ∛ 1 = 1,26 : oder auf 7/1,26 = 5,56 engl. Meilen

reduzirt werden, und so viel würde dann auch wenigstens die Geschwindigkeit des Dampfschiffes allein betragen, wenn es mit so viel Last beladen würde, als das gesammte Gewicht des zweiten Schiffes und der Ladung betrug.

Zu bemerken ist aber noch dabei: daß die Dampfmaschine sowohl beim Buxiren als auch, wenn das Dampfschiff für sich beladen geht, dieselbe Anzahl Güter als im unbeladenen Zustande desselben tragen und dieselbe Kraft ausüben können, demnach dafür eingerichtet seyn muß.

Die Tauchung der Wasserräder des Dampfschiffes soll auch in allen hier angenommenen drei Fällen dieselbe, und die Schaufelzahl |389| nur eine bestimmte sein, sonst reduzirt sich die Geschwindigkeit im tobten Wasser beim Buxiren und im beladenen Zustande des Dampfschiffes auf andere Geseze.

Zum Schlusse bemerke ich noch, rücksichtlich der geschaufelten Räder der Dampfschiffe: daß mir bis jezt keine Versuche bekannt worden sind, woraus sich ersehen ließe, in welchem Verhältnisse der Widerstand des Wassers bei Vermehrung der Schaufelzahl und gleicher Geschwindigkeit zunimmt, und nach welchem Geseze derselbe bei verschiedenen Geschwindigkeiten des gleichen Rades sich richtet.

Beobachtungen, welche ich in Bremen nach beendigtem Bau der dortigen Dampfschiffe über den Gang derselben machte, wollten mir, nach den gewöhnlichen Theorien berechnet, nicht so genau als ich glaubte, erwarten zu dürfen, übereinstimmen, was mich veranlaßte 1822 und 23 im oberländischen Hafen zu Bremen auf eigene Kosten eine bedeutende Anzahl Versuche über den Widerstand des Wassers auf die geschaufelten Räder der Dampfschiffe nach einem größern Maaßstab als Versuche der Art gewöhnlich gemacht werden, anzustellen, die mir das unerwartete für die Wissenschaft der Hydraulik wohl nicht unwichtige Resultat gaben: daß nur bei einer bestimmten Schaufelzahl der Widerstand des Wassers bei gleicher Eintauchung nach den Quadraten der Geschwindigkeiten sich richtet, für eine geringere Schaufelzahl aber nach einer niedrigen, so wie bei einer größeren nach höheren Potenzen bis zu gewissen Gränzen geht.

Wenn Zeit und Umstände es mir gestatten sollten, werde ich diese Versuche, und manche andere über ähnliche Gegenstände wie diejenigen, um welche es sich hier gehandelt hat, zur Beförderung der Wissenschaften bekannt machen.

Trebniz bei Breslau den 27. April 1828.

Der Verfasser dieser Abhandlung, ein sehr geschikter Mechaniker, welcher seinen ersten Unterricht bei Herrn v. Reichenbach erhielt, und später besonders in England den Maschinen- und Schiffbau studirte, hat sich bereits durch seine Abhandlung über die Reichenbachsche Kreis-Eintheilungsmethode, in Gilbert's Annalen der Physik, bekannt gemacht. A. d. R.

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