Titel: Robison's Versuche an dem Forth- und Clyde-Canale in Schottland.
Autor: Robison, J.
Fundstelle: 1834, Band 52, Nr. IV. (S. 15–20)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj052/ar052004

IV. Versuche, welche an dem Forth- und Clyde-Canale in Schottland zur Ermittelung der besten Form der Boote für Canäle angestellt wurden. Von Hrn. J. Robison Esq., Secretär der Royal Society zu Edinburgh2).

Aus den Transactions of the Society of Arts 1833 im Mechanics' Magazine, No. 550. S. 340.

Die Methode, deren man sich bisher gewöhnlich bediente, um zu ermitteln, in welcher Form schwimmende Körper den geringsten Widerstand darbieten, erforderte, wenn ihre Resultate von einigem Werthe seyn sollten, einen so kostspieligen Apparat, so große Genauigkeit, und so seltenen Beobachtungsgeist, daß verhältnißmäßig nur wenige Personen im Stande waren, sich mit solchen Versuchen zu beschäftigen, obschon der Vortheil, der vorzüglich für die bei der Canalschifffahrt Betheiligten aus einer genauen Kenntniß der zwekmäßigsten Form der Schiffe für gewisse gegebene Fälle erwachsen müßte, offenbar und längst allgemein anerkannt war.

Die außerordentliche Zunahme an Geschwindigkeit, welche in lezter Zeit in der Dampfwagenfahrt erzielt wurde, erforderte, daß man auch an dem Transporte der Güter und Waaren auf den Canälen auf entsprechende Verbesserungen denke, und es lag daher im Interesse der Canaleigenthümer in dieser Hinsicht Alles aufzuwenden, was in ihrer Macht stand. Besonders bereitwillig zeigten sich die Direktoren des berühmten Forth and Clyde-Canales zur Unterstüzung der Versuche, die die Vervollkommnung der Canalschifffahrt bezwekten; sie verwendeten einen großen Theil ihrer Einkünfte auf den Bau von Dampfbooten, die zum Versuche bestimmt waren, so wie auch auf die Verbesserung der Ufer des Canales, und die Folge hiervon war, daß nun große Schiffe mit einer Geschwindigkeit getrieben werden konnten, die man bisher auf Canälen für unthunlich hielt.

Damit man nun mit der zum Betriebe dieser Dampfboote erforderlichen Kraft die größte Wirkung zu erzielen im Stande sey, mußte man nothwendig so genau als möglich ausmitteln, welche Form dem Rumpfe dieser Schiffe gegeben werden soll. Es herrschte natürlich eine große Meinungsverschiedenheit über diesen Punkt, und ich erlaubte mir daher den Direktoren den Vorschlag zu machen zur endlichen Aufklärung dieses wichtigen Gegenstandes eine Reihe von Versuchen anzustellen, und zwar mit Modellen von solcher Größe, |16| daß man aus den Resultaten dieser Versuche auch richtige Schlüsse zu ziehen berechtigt sey.

In Folge dieses meines Vorschlages wurden nun folgende vier Modelle erbaut:

No. 1 war 8 Fuß 3 Zoll lang, 2 Fuß breit und 1 Fuß tief;
– 2 – 8 – 3 – 2 – – 1 – 6 Zoll tief;
– 3 – 8 – 5 – 2 – – 1 – 6 –
– 4 – 9 – 1 – 1 – – 1 – tief.

Jedes dieser Modelle wog 187 1/2 Pfd. No. 1 war am Boden ganz flach, an den Rändern abgerundet; die Seitenwände waren in einem durch die Mitte genommenen Durchschnitte senkrecht, jedoch mit einer leichten Einbiegung und Ausschweifung. No. 2 war wie ein gewöhnlicher Küstenfahrer gebaut. No. 3 hatte die Form eines scharf gebauten Schooners. No. 4 endlich war ein Zwillingsboot, welches in seinen Durchschnitten dem Boote No. 1 ähnlich war; nur betrug die Breite jedes einzelnen Theiles die Hälfte der ganzen Breite des ersten Bootes; die Tiefe war dieselbe.

Da alle diese Modelle ein gleiches Gewicht hatten, so trieben sie auch eine gleiche Quantität Wasser aus der Stelle, obschon sie nothwendig auf verschiedene Tiefe in das Wasser einsanken.

Die gewöhnliche Methode den Widerstand zu bemessen, welchen schwimmende Körper bei der Bewegung im Wasser leisten, besteht darin, daß man sie durch einen Wasserbehälter zieht, indem man einen an ihnen befestigten Strik, an welchem gewisse Gewichte angehängt sind, über Rollen laufen läßt, welche an einem hohen Maste sehr leicht beweglich aufgezogen sind, und indem man die Zeit, die jeder Körper zum Zurüklegen einer bestimmten Streke braucht, genau beobachtet. Nach diesen Elementen berechnet man dann den verhältnißmäßigen Widerstand. Diese Methode hat mehrere Schwierigkeiten und auch manche Nachtheile; ich entschloß mich daher zu einer anderen, bei welcher jeder Versuch in einem weit größeren Raume ausgeführt werden konnte, als dieß mittelst der Strike und Rollen möglich war. Meine erste Absicht war, jedes Modell mittelst einer langen dünnen Leine an dem Hintertheile eines leichten Dampfbootes, welches beiläufig mit einer Geschwindigkeit von 7 engl. Meilen in der Stunde auf dem Canale fuhr, anzuhängen, und an dieser Linie einen hydrostatischen Kraftmesser oder Dynamometer anzubringen, so daß auf diese Weise die Zugkraft, die bei jeder verschiedenen Geschwindigkeit auf jedes der Modelle ausgeübt wurde, ziemlich der Wahrheit gemäß abgeschäzt werden konnte. Einer meiner Freunde, der gelehrte Hr. Oldham, an der irländischen Bank, gab mir jedoch später die Idee zu einer weit kürzeren und entsprechenderen Methode vergleichsweise den Widerstand, den die verschiedenen Modelle |17| leisten, zu bemessen; und da es sich eigentlich nur um die Ermittelung dieses vergleichsweisen Widerstandes handelte, so sah ich keinen Grund, warum ich die langweilige Methode jeden Widerstand einzeln zu bemessen einschlagen, und mich hierbei überdieß der Gefahr aussezen sollte, beim Ablesen der Angaben des Dynamometers Irrthümer zu begehen.

Ich verschaffte mir also einen Sparren oder eine Schicht (yoke) von 16 Fuß 8 Zoll Länge, der in 100 Theile von 2 Zollen eingetheilt war, und an dessen beiden Enden sich ein kleiner Oehr- oder Augenbolzen befand, während ich an dem mittleren Theile desselben einen verschiebbaren Haken anbrachte. Mit diesem Sparren nun stellte ich meine Versuche an, und zwar nach folgendem Verfahren. Ich hing an jedem Oehrbolzen mittelst einer dünnen Zugleine ein Modell ein; befestigte den Haken genau in der Mitte des Sparrens; kettete hierauf diesen an einen aus dem Dampfboote hervorstehenden Balken, und sezte das Boot mit der verlangten Geschwindigkeit in Thätigkeit. Zeigte sich hierbei, daß das eine Modell wegen des geringeren Widerstandes, den es darbot, dem anderen voreilte, so schob ich den Haken längs des Sparrens gegen das schwerere Boot, bis die Widerstände einander gleichkamen, und bis sich beide Boote in gleicher Richtung mit einander bewegten. Die relative Länge der Arme des Sparrens gab hier also ein umgekehrtes Maß von dem vergleichsweisen Widerstande der Modelle bei dieser Geschwindigkeit des Dampfbootes. Nachdem dieß Maß notirt worden, wurde der Haken neuerdings wieder in die Mitte des Sparrens gebracht, und das Modell, welches weniger Widerstand angedeutet hatte, so lange mit Gewichten belastet, bis es neuerdings wieder dem anderen das Gleichgewicht hielt, und in gleicher Richtung mit demselben schwamm. Der Betrag dieser Gewichte, welcher gleichfalls aufgezeichnet wurde, gab dann ein zweites Maß für den Unterschied, der zwischen dem Widerstande der beiden Modelle Statt fand.

Diese beiden Arten von Versuchen wurden nun mit den verschiedenen Arten von Modellen angestellt, und häufig lange Streken entlang auf dem Canale wiederholt, indem es sich zeigte, daß verschiedene Umstände den Widerstand ungleich machten. So zeigte sich z.B. eine Verschiedenheit, wenn die Modelle dem einen oder dem anderen Ufer des Canales näher kamen, wenn sie an einem beladenen Fahrzeuge vorüber kamen, oder wenn sie eine Wendung um einen Vorsprung des Dammes machten.

Anfangs wurden die Modelle bei den Versuchen rükwärts an dem Hinterheile des Dampfbootes angehängt; allein bald zeigte sich, daß die von dem Dampfboote erzeugte Spur die Gleichmäßigkeit |18| des Widerstandes der Modelle beeinträchtigte. Ich versuchte daher mancherlei Modificationen, und zwar mit besserem Erfolge, bis ich endlich bei folgender Methode stehen blieb. Ich ließ etwas über dem Niveau des Wassers aus dem Buge oder Bauche des Dampfbootes einen beiläufig 20 Fuß langen und einem Bugspriet ähnlichen Balken hervorragen, und befestigte den Haken des Sparrens an der Spize dieses Balkens, so daß die Modelle auf diese Weise immer in glattem Wasser erhalten, und von der Spur des Bootes oder den Wogen nicht im Geringsten beeinträchtigt wurden.

Die Resultate, die sich nun aus diesen Versuchen ergaben, ersieht man aus den beigefügten Tabellen, aus denen sich der gewiß höchst merkwürdige Schluß ziehen läßt, daß es keine Form gibt, die unter allen Umständen den geringsten Widerstand leistet; und daß jene Form, die bei einer geringeren Geschwindigkeit am leichtesten gezogen werden kann, bei einem höheren Grade von Geschwindigkeit nicht dieselben Vortheile gewährt.

Aus einem Blike auf den ersten Versuch in der Tabelle A ersieht man, daß, obschon sich der Widerstand des Modelles No. 1 bei einer Geschwindigkeit von 3 Meilen in der Stunde zu dem Widerstande von No. 2 wie 13 zu 12 verhält, doch der Vortheil, den No. 2 hiernach vor No. 1 voraus hat, gänzlich verschwindet, wenn die Geschwindigkeit auf 6 Meilen erhöht wird. In der Tabelle B hingegen sieht man, daß No. 2 bei einer Geschwindigkeit von 3 Meilen in der Stunde einen gleichen Widerstand wie No. 1 leistet, wenn dasselbe auch ein um 2/9 größeres Gewicht führt, als das Modell No. 1; daß die Belastung aber an beiden Modellen gleich seyn muß, wenn der Widerstand auch bei einer Geschwindigkeit von 6 Meilen noch gleich seyn soll.

Aus den zahlreichen, bei intermediären Geschwindigkeiten angestellten Versuchen scheint hervorzugehen, daß diese Veränderung in dem relativen Widerstande progressiv erfolgt. Es läßt sich daher mit Grund schließen, daß, wenn die Umstände gestattet hätten, die Geschwindigkeit noch höher als auf 6 Meilen in der Stunde zu treiben, das flacher gebaute Modell wahrscheinlich den Vorzug vor den schärfer gebauten errungen hätte. Dieser Schluß erhält noch dadurch Bestätigung und Kraft, daß die schnellsten Dampfboote, die bisher in Schottland erbaut wurden, den größeren Theil ihrer Länge hindurch am Boden beinahe ganz flach sind.

Aus diesen Versuchen ergeben sich also folgende praktische Schlüsse und Regeln: 1) handelt es sich um Fahrzeuge, welche nur mit geringer Geschwindigkeit auf Canälen gezogen, oder durch Maschinen getrieben werden sollen, so sollen sie am Boden so scharf als möglich gebaut werden, obschon sie hierdurch nothwendig tiefer im Wasser gehen. 2) Sollen sich die Schiffe mit einer Geschwindigkeit bewegen, welche über 6 Meilen in der Stunde beträgt, so muß deren Boden im Allgemeinen beinahe flach gebaut seyn.

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Tabelle A.
Versuche bei gleichen Lasten.

Textabbildung Bd. 52, S. 19
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Tabelle B.
Versuche mit gleichen Armen des Sparrens bei 3 Meilen in der Stunde.

Textabbildung Bd. 52, S. 20

Anmerkung. Die Tiefe der Tauchung wurde im Ruhestande der Fahrzeuge beobachtet, und schien sich bei der Bewegung nicht zu verändern.

Tabelle C.
Versuche mit gleichen Armen des Sparrens bei 6 Meilen in der Stunde.

Textabbildung Bd. 52, S. 20

Der verdiente Hr. Verfasser erhielt von der Society of arts zu London für diese seine Abhandlung die große silberne Medaille zuerkannt.

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