Titel: Versuche über hydraulischen Kreisel des Hochofens.
Autor: Weber, Emil
Fundstelle: 1834, Band 51, Nr. III. (S. 6–12)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj051/ar051003

III. Beleuchtung des Berichtes, welchen Hr. Emil Weber über die Versuche erstattete, welche mit dem hydraulischen Kreisel des Hochofens zu Fraisan bei Besançon angestellt wurden1); von Ernst Walter, Mechaniker bei der k. k. privilegirten Schwadorfer Baumwoll-Gespinnstfabrik.

Dieser Beleuchtung mag folgende Einleitung vorausgehen.

Der Geschichte über die Erfindung und Ausführung von Wasserrädern zu Folge sind horizontale Wasserräder schon in den frühesten Zeiten ausgeführt und angewendet worden, und werden noch jezt in manchen Gegenden, jedoch äußerst selten, angewendet. Der Grund, warum sie so äußerst selten benuzt werden, kann kein anderer als der seyn: weil sie einen geringern Nuzeffect als andere Wasserräder gewähren; dieß muß auch jedem Sachverständigen sehr gut einleuchten, da diese Art Wasserräder nur bei einem nicht unbedeutenden Gefälle ausführbar sind und einzig durch den Sturz des Wassers von seiner beinahe ganzen Fallhöhe in Bewegung gesezt und zu einer Kraftausübung gebracht werden, welche Verwendungsart der Wasserkraft, nach richtigen Grundsäzen, bekanntlich die unvollkommenste ist. Gleichwohl sind in der neuesten Zeit mehrere Mechaniker aufgetreten, welche die Anwendung horizontaler Wasserräder von ihrer Erfindung als äußerst günstig und vortheilhaft, sowohl hinsichtlich ihrer Anschaffung und Erhaltung, als auch des von ihnen erzielten Nuzeffects anempfehlen. Diese Anzeigen und Darstellungen haben nicht allein die Aufmerksamkeit sehr vieler Besizer von Wasserwerken erwekt und auf diesen Gegenstand gezogen, sondern auch ein ziemlich allgemeines Interesse für diesen Zweig des praktischen Maschinenbaues erregt.

Natürlich sind äußerst wenig Wasserwerksbesizer, ja sogar wenig praktische Mechaniker im Stande, über die Sache klar und bestimmt ein Urtheil zu fällen; sie müssen so in ein Schwanken und in eine Unruhe versezt, sehr leicht wohl auch irre geleitet werden, und zwar diejenigen, welche der Sache eine mehr als gewöhnliche Aufmerksamkeit schenken und sehr lebhaft sich dafür interessiren, um so mehr, als denselben bei diesem Zustande der eben hier zur Beleuchtung gewählte Bericht, welcher den neuen horizontalen Wasserrädern von Seiten eines unparteiischen, ja für die richtige Ermittelung des wahren Resultates selbst interessirten, vielleicht betheiligten Sachverständigen |7| ein so entschieden günstiges Resultat ihres Nuzeffectes und sonstigen Eigenschaften beilegt, nicht entgangen – nämlich nicht unbemerkt geblieben – seyn wird.

Wäre dieser Bericht über die von einer Commission vorgenommenen Untersuchungen und ermittelten Resultate klar und deutlich, wären ferner die darin beschriebenen ausgeführten Versuche und Beobachtungen selbst, nach richtigen Ansichten und Grundsäzen, so wie in gehöriger Ordnung und vollkommen ausgeführt, als wie auch endlich bei der übersichtlichen Darstellung der erhaltenen Resultate die Hauptpunkte, worauf es dabei eigentlich ankommt, angegeben worden, so daß dieser Bericht allen denjenigen, für die er eigentlich geschrieben und öffentlich mitgetheilt wurde, den wahren Stand der Sache klar und allgemein verständlich vor Augen stellte, so wäre dieser nicht unwichtige Gegenstand der Maschinenkunde, worüber eben in der neuesten Zeit ganz ungewöhnliche Behauptungen und günstige Versprechungen gemacht, dadurch aber früher nach richtigen Principien und Erfahrungen aufgestellte Lehrsäze umgestoßen worden sind, fast als entschieden und erledigt zu betrachten, und man würde mit großem Vertrauen als erwiesen annehmen müssen, daß es Mechanikern gelungen ist, Erfindungen gemacht und bei dieser Art von Wasserrädern ausgeführt zu haben, welche wirklich die Anwendung jener Lehrsäze auf dieselben gänzlich beseitigten und dieser Maschine eine günstige Wirkung verschafft haben. So aber ist dieß alles, wie ich weiterhin zeigen werde, gar nicht erfüllt, und es ist sonach durch diesen Bericht keinesweges ein so günstiges Resultat, überhaupt eigentlich noch gar nichts erwiesen, sondern es darf mit sehr viel Wahrscheinlichkeit angenommen werden, daß sich der Herr Berichterstatter und dessen Mitbeobachter in der Hauptsache ganz geirrt und getäuscht haben; eben so mögen auch die sehr günstigen, ungemein lokenden Schilderungen von dem hydraulischen Kreisel der HH. Zimmermann und Kolb in Heidenheim im Königreiche Würtemberg auf fehlerhaften Beobachtungen und auf Selbsttäuschung beruhen.

Wie schon gesagt, ist es Jedem, der gehörige Kenntnisse von den verschiedenen Arten von Wasserrädern besizt, bis jezt nicht anders bekannt, als daß beim horizontalen Wasserrade, welches in dieser Uebertragung eines ausländischen Berichtes hydraulischer Kreisel genannt ist2), das Wasser einzig und durch den Stoß eine gewisse Kraft ausüben kann, und daß diese Benuzung der Wasserkraft die unvortheilhafteste ist, das heißt den kleinsten Nuzeffect gewährt. Diejenigen älteren Physiker, auf deren Beobachtungen und Lehrsäze noch immer fast alle neueren Autoren ihre Lehren und Erläuterungen begründen, hatten durch vielfältige |8| Versuche gefunden, daß der Nuzeffect bei allen Wasserrädern, auf welche das Wasser bloß durch den Stoß einwirkt, höchstens nur 4/11 oder 0,36 (d.i. 36 Procent) des verwendeten ganzen Krafteffectes beträgt, hingegen bei solchen Wasserrädern, wo das Wasser, nach damaligem Standpunkte der Construction, so viel wie möglich, als herabsinkendes und daher stätig drükendes Gewicht wirkt, nämlich bei oberschlächtigen Rädern höchstens 3/4 oder 0,75 (d.i. 75 Procent) des verwendeten Krafteffectes erreicht. Neuere gelehrte, zugleich praktische, folglich als competent anzunehmende Beobachter und Schriftsteller haben nun den Nuzeffect noch etwas höher festgesezt, nämlich den der ersten Art Räder auf 50 Procent und den der zweiten Art auf 85 Proc., wiewohl dieß eigentlich nie erreicht wird.

In dem vorhabenden Berichte wird von einem Hrn. Emil Weber der Nuzeffect eines horizontalen Wasserrades oder hydraulischen. Kreisels zu 77 Proc., ja unter einigen Voraussezungen noch höher angegeben, also so groß, als wie bei den bestconstruirten und gelungensten oberschlächtigen Wasserrädern; dieß ist ungemein auffallend, ja unbegreiflich! wenn man auch zugibt, daß das vor uns habende große und weite Feld der Erfindungen und Verbesserungen uns die Möglichkeit darbietet, durch besondere Einrichtungen weit mehr als das bisher Bekannte zu erreichen, und frühere Lehr- und Grundsäze umzustoßen, oder doch auf einen gewissen Gegenstand unanwendbar zu machen. Ich konnte mich nicht entschließen dem erwähnten Berichte unbedingt Glauben zu schenken, sondern unterzog mich denselben einer genaueren Prüfung zu unterwerfen. Mein Bestreben zu einer klaren Beurtheilung dieses Berichtes und des Gegenstandes selbst zu gelangen, wäre aber beinahe durch das Ungeregelte und Widersprechende der beschriebenen Versuche, durch fehlerhafte Berechnungen, durch Verworrenheit und große Abweichungen der Angaben, endlich aber durch die nicht zu enträthselnde Darstellung der eigentlichen Resultate in einer am Ende beigefügten Tabelle ohne allen Erfolg geblieben. Mehrere Male versuchte ich es vergebens zu einigen richtigen Folgerungen in der Sache zu kommen; jedoch ich grübelte immer wieder von Neuem über den Zusammenhang der Angaben nach, und glaube es so weit gebracht zu haben, das was wirklich geschehen ist, und das was hätte geschehen sollen, ferner die verständlichen und die mehr oder weniger dunkeln und widersprechenden Angaben ganz richtig beurtheilen zu können.

Vielleicht ist ein Theil des fehlerhaften und undeutlichen Zustandes des Berichtes durch dessen Uebertragung in eine andere Sprache herbeigeführt worden3); aber unmöglich kann die Hauptsache |9| durch diese Uebertragung so entstellt worden seyn, daß das Ganze eigentlich gar kein Resultat gewährt.

Der Berichterstatter formirte mit einigen Ingenieurs, so wie einigen Zeugen eine Commission zu Untersuchung der Resultate, welche von dem neuen horizontalen Wasserrade des Hrn. Fourneyron hinsichtlich seines Nuzeffectes erhalten würden. Der Bericht theilt zuvörderst mit, auf welche Art und nach welchen Formeln die Commissarien den Wasserzufluß ausgemittelt haben; hierbei finden nun schon mehrere bedeutende Fehler und Widersprüche Statt. Die eine Art dieser Untersuchungen war vermittelst eines hydrometrischen Flügels, die andere Art vermittelst des Wasserabschlags über ein Schuzbret und der hierzu gehörigen Formeln. Von diesen zwei angewendeten Verfahrungsarten sind wahrscheinlich Dimensionsangaben gegenseitig verwechselt, überdieß aber auch verschiedene unter sich ganz abweichende Angaben gemacht; denn gleich zu Anfang ist eine kleine Tabelle formirt, deren angeführte Geschwindigkeiten, wie aus einer später folgenden Auseinandersezung und prüfenden Rechnung zu vermuthen ist, der Ausmittelung durch den Wasserströmungsmesser zugehören und die Anzahl Umgänge, welche der Flügel in einer Minute gemacht hat, andeuten; die übrigen Dimensionsangaben dieser Tabelle hingegen müssen der Ausmittelung durch den Wasserabschlag zugehören, obgleich sie mit den unmittelbar darauf folgenden Dimensionsangaben dieser Beobachtung nicht ganz übereinstimmen. Für die Untersuchung durch den Wasserabschlag sind folgende Formeln und Erklärungen gegeben:

Abfluß des Wassers = 1,845 × 1 × √h³ (sollte dabei stehen: wenn alles nach
Mètre gerechnet wird).
Breite des Abflusses = l = 11'11'' = 3,85 Mètre ist aber = 3,87 Meter
Mittlere Höhe = h = 10''6''' = 0,269 – – – = 0,284 –

folglich Wasserabfluß = 1,845 × 3,85 × √0,269³ = 0,975 Kubikmeter per Secunde oder 28,5 Kubikfuß. Bei diesen Angaben sind die Maßreductionen nicht nach einerlei Verhältniß, aber auch keine einzige mit dem richtigen Verhältniß von Fuß und Meter übereinstimmend; dieß jedoch dahin gestellt und den Ansaz des Wasserabflusses als richtig angenommen, so kommt doch 0,991 statt 0,975 Kubikmeter; diese Differenz wäre jedoch gar nicht in Betracht zu ziehen, sondern wird von mir bloß angeführt, um die Zuverlässigkeit der vorkommenden Rechnungen zu zeigen; übrigens würde aber für dieselben Dimensionen bei deren Ansaz in Fußen und richtiger Berechnung der Wasserzufluß um 5 Kubikfuß größer sich ergeben.

Bei Beschreibung und Auseinandersezung der Eichung vermittelst des Strömungsmessers ist auf eine – aus der früher erwähnten kleinen |10| Tabelle des Eingangs – entlehnte Angabe No. 1, ferner auf unerwiesene Bestimmung der Geschwindigkeit, welche einer Flügelumdrehung entspricht und auf eine Formel (bloß Coëfficienten) nach Prony die Ausmittelung des Wasserzuflusses begründet, indem dabei wieder auf ein Mal ganz andere Breite und Tiefe des Canales in Rechnung kommen und der nach Prony erhaltene Coëfficient willkürlich gemodelt oder abgeändert ist, dennoch aber das erhaltene Resultat das früher durch Wasserabschlag herausgebrachte beträchtlich übersteigt. Beide Methoden jedoch als richtig und erwünscht sich nähernd angenommen, wäre die Sache bis hierher eigentlich auf gewisse Anhaltpunkte gebracht und eine Basis für die vorhabenden Hauptversuche begründet, folglich die Sache hinlänglich vorbereitet; bevor es jedoch zur Darstellung der Hauptversuche und Resultate kommt, wird jene Basis durch ganz andere Angaben von Beobachtungen, welche mit dem Wasserströmungsmesser gemacht worden sind, wieder völlig zerstört. Es werden nämlich auf ein Mal wieder ganz andere Anzahlen von Umgängen des Instrumentes, als vorher aufgeführt, und zwar nach den gehörigen verschiedenen Observationen daraus die mittlere Anzahl von Umgängen bestimmt, und diese mit der durch Prony's Coëfficienten erhaltenen Anzahl verglichen, womit es zwar – merkwürdiger Weise – aufs Genaueste übereinstimmt, aber keinesweges mit den vorher zum Grunde gelegten Beobachtungen, welche nach Prony's Coëfficienten beiläufig 18 Umgänge des Flügels per Minute als mittlere Geschwindigkeit gaben, die jezigen hingegen 41, was dann statt den früheren 28,5 Kubikfuß nunmehr 64 Kubikfuß Wasserzufluß gäbe. Was soll man dabei denken!? Das Merkwürdigste bei der ganzen Sache ist aber, daß diese sämmtlichen Untersuchungen und Bestimmungen für den vorhabenden Zwek ganz außer der Regel und unnöthig sind, da sie nämlich bloß auf Ausmittelung des ganzen zu Gebote stehenden Wasserzuflusses ausgehen, diese aber für den eigentlichen Hauptversuch und das verlangte Resultat gar nichts nuzt; dennoch möchte es als vorbereitend immer noch als einiger Maßen nüzlich gelten, wenn es nur übereinstimmend und richtig ausgeführt und dann gehörig benuzt, aber auch eine viel wichtigere und unentbehrliche Angabe dabei nicht ganz außer Acht gelassen worden wäre; nämlich die: wie hoch die gemessene Wassermenge vom oberen Spiegel bis zum unteren herabfällt, oder wie groß das ganze Gefälle ist; wenn ferner dann bei den, als eigentliches Ziel der Expedition, geschehenen Versuchen über den Nuzeffect des Rades die Hauptsache, das ist die wirklich auf das Rad gegangene Wassermenge mit derselben Ausführlichkeit und der wenigstens beabsichtigten Genauigkeit ausgemittelt und angegeben, so wie dabei die zweite |11| – für die Feststellung des wirklich verwendeten dynamischen Effectes unentbehrliche Angabe, – das Gefälle des aufgeschlagenen Wassers – nicht ganz unbeachtet geblieben wäre; denn man findet weder von dem Einen noch dem Andern nirgend etwas Deutliches.

Wendet man sich, indem man die Schilderung der übrigen Vorzüge und Vortheile dieses neuen Wasserrades vor der Hand übergeht, zu der Tabelle, welche die eigentlichen Resultate, die Vergleichung des verwendeten dynamischen Effectes mit dem erhaltenen Nuzeffect, von einer großen Menge Beobachtungen enthält und alles dazu Gehörige recht deutlich und übersichtlich vor die Augen stellen soll, so bekommt man vollends ein Chaos von höchst verworrenen Angaben vor Gesicht, welche man nicht ein Mal einzeln, jede für sich, gehörig entziffern, viel weniger etwas Zusammenhängendes, am allerwenigsten analoge Verhältnisse und Resultate daraus entnehmen kann. Die Köpfe der dritten, vierten und fünften Columne, welche die Angaben enthalten sollen, worauf die Bestimmung des verwendeten dynamischen Effectes beruht, sind ganz unverständlich, ja wirklich sinnlos überschrieben; nämlich die dritte: „Wasserladung oder Sturz.“ Was soll man darunter verstehen? Das Gefälle kann es nicht seyn, denn es variirt von 0,318 bis 1,42 Meter; die Höhe des Wasserzuflusses kann es auch nicht seyn, denn es ist ein Mal bei 4'' Schuzöffnung um den 21sten Theil, ein ander Mal um den 7ten Theil beträchtlicher als bei 6'' Oeffnung, ja ein Mal gar 6 Mal so groß als bei 12'' Oeffnung u.s.w.; dennoch ist es unter gewissen Umständen und bei einer möglichen Verfahrungsweise noch am wahrscheinlichsten, daß damit die Höhe des Wasserzuflusses angegeben ist. Die vierte Columne ist überschrieben: „Geschwindigkeit des Wassers des Canales in Meter ausgedrükt 0,464.“ Was soll das 0,464 hier, da diese Geschwindigkeit von 10,672 bis 42,382 Meter, wahrscheinlich per Minute, und daher von 0,548 bis 2,176 Fuß per Secunde variirt; ferner steht sie gar nicht mit den Schuzöffnungen im Verhältnisse, was man doch, so wie bei voriger Rubrik sicher erwarten sollte; doch kommt es hierbei ebenfalls auf eine gewisse – zwar sehr sonderbare – aber doch mögliche Verfahrungsweise an. Die fünfte Columne ist überschrieben: „Durchschnitt des Canales 0,760 Product nach de Prony erhalten.“ Was soll hier beim Durchschnitte des Canales der Prony'sche Coëfficient für die mittlere Geschwindigkeit eines im Canale fließenden Wassers? Dieß steht ja in gar keiner Verbindung mit einander. Es ist überdieß durch die in dieser Columne aufgeführten Zahlen vermuthlich gar nicht der Durchschnitt des Canales ausgedrükt, da sie – bis auf eine Kleinigkeit bei 11 Versuchen – durchgängig sich gleich bleiben, |12| was doch mit dem Durchschnitte des gefüllten Canaltheiles während verschiedener Schuzöffnungen nicht wohl, bei den vorher angegebenen Höhen aber gar nicht möglich ist; sondern es ist sehr wahrscheinlich die Breite des Canales damit angedeutet, denn es stimmt mit derselben, wie sie vorher im Berichte angegeben ist, nämlich 19, ein ander Mal 19,09' sehr gut überein. Deutet man nun bei dieser Tabelle die drei zweifelhaften Columnen so, wie ich vorhin bei jeder gethan habe, und wie es auch am wahrscheinlichsten ist, nämlich: Höhe, Geschwindigkeit und Breite des Wasserzuflusses, dann bekommt man allerdings daraus auch die in der sechsten Columne stehenden Producte für den Kraftmoment einer Secunde, oder den dynamischen Effect in Kilogrammen auf 1 Meter gehoben; aber es ist ja dabei gar kein Gefälle in Anschlag gebracht, dasselbe müßte denn immerwährend 1 Meter betragen haben. Bei dieser Unvollkommenheit der Hauptsache des Berichtes muß alles Uebrige, mag es auch ganz richtig seyn, dahin gestellt bleiben. Außerdem kann man wohl Einiges von dem, was Hr. Weber zum Lobe des hydraulischen Kreisels sagt, als wahr und richtig annehmen; doch keinesweges seine Schlüsse über das Verhältniß des Nuzeffectes bei noch größeren Schüzenöffnungen, so wie noch manches Andere.

Es ist unstreitig von sehr allgemeinem Interesse, über diesen Gegenstand ganz klare und richtige Resultate zu erhalten; deßhalb ist es auch sehr zu wünschen, daß es Hrn. Weber gefallen möchte, über seine Versuche und den davon erstatteten Bericht nähere Erläuterungen zu geben, so wie auch eine völlige Beschreibung der eigentlichen Construction des hydraulischen Kreisels, wodurch es möglich wird Wirkungen hervorzubringen, welche gegen alle zeitherigen Lehrsäze der Hydrostatik und Hydrodynamik streiten, so wie über die Begriffe der Sachverständigen gehen, mitzutheilen.

Aus dem Bulletin de la Société industrielle de Mulhausen No. 25, S. 433 im Polytechn. Journal Bd. XLVIII. S. 95.

|7|

Turbine hydraulique im Originale. A. d. R.

|8|

Hr. Walter hat sich später selbst vom Gegentheil überzeugt. A. d. R.

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