Titel: Ueber Taurinus's hydraulisches Locomotivsystem.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1838, Band 70, Nr. XIV. (S. 81–86)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj070/ar070014

XIV. Ueber das hydraulische Locomotivsystem des Hrn. F. A. Taurinus.

Der Hauptvortheil der Eisenbahnen, den man anfänglich auch allein von ihnen erwartete, besteht bekanntlich in einer großen Oekonomie der Kraft: denn durch die glatte und feste Unterlage der eisernen Schienen wird her bedeutendste Widerstand, der bei Fuhrwerken auf gewöhnlichem Wege am Umfange der Räder Statt findet, beinahe völlig aufgehoben, so daß nur noch der weit geringere Widerstand der Achsenreibung zu überwinden übrig bleibt. – Dieselbe Kraft, die auf der gewöhnlichen Landstraße und mit gewöhnlichem Fuhrwerke eine zehn Mal größere Last fortbringt, als mittelst der Schleife, die man als die einfachste Art der fortschaffenden Mechanik betrachten kann – nach Umständen ist jedoch die Schleife, wie die Schlitten beweisen, auch vortheilhafter – leistet auf der Eisenbahn abermals zehn Mal mehr, so daß die Eisenbahn in der stufenweisen Vervollkommnung der Communicationsmittel in der That als das höhere Glied einer geometrischen Reihe erscheint. Die Anlage einer Eisenbahn rechtfertigt sich hienach selbst da, wo die großen Kosten derselben keine Herabsezung der Frachtpreise gestatten, weil die Belegung eines zinsentragenden Capitals schon an sich als ein Nationalgewinn zu betrachten ist.

Indeß haben die Eisenbahnen doch erst von dem Augenblik an allgemeineren Eingang gefunden, wo die Dampfförderung vortheilhaft damit verbunden werden konnte. Die außerordentliche Schnelligkeit, welche dadurch möglich wurde, ist zwar für den Waarentransport nur ein unwesentlicher Gewinn, desto wichtiger aber für den Personenverkehr, und erscheint, nachdem einmal ein so schnelles Communicationsmittel hergestellt ist, für jeden wohleingerichteten Staat als ein unabweisliches Bedürfniß. Es ist aber auch nicht zu läugnen, daß durch den Dampfbetrieb und die Anforderung einer größeren Geschwindigkeit die Anlage einer Eisenbahn, bei welcher nun Krümmungen und Rampen sorgfältiger vermieden werden müssen, viel schwieriger und kostbarer geworden ist, wenn es nicht durch neuere Erfindungen, wie es den Anschein hat, gelingt, die in dieser Rüksicht noch bestehenden Hindernisse in Kurzem zu überwinden.

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Nach den außerordentlichen Leistungen der Dampfförderung läßt es sich nun auch beurtheilen, welche Anforderungen an irgend ein anderes Bewegungssystem gemacht werden müssen, das mit der Dampflocomotion in einige Concurrenz soll treten können. Man wird von demselben die nämliche Regelmäßigkeit, Schnelligkeit, Sicherheit der Bewegung, dieselben ökonomischen Vortheile verlangen. Keines der bisher vorgeschlagenen Bewegungssysteme, worunter einige offenbar paradox erscheinen, kann mit der Dampfförderung einen Vergleich aushalten. Der Wind ist eine zu unzuverlässige, die comprimirte Luft eine zu gefährliche Kraft: über die Anwendbarkeit der elektromagnetischen Kraft müssen erst weitere Versuche entscheiden. Die Verwendung des Wassers hat man nur für besondere Fälle vorgeschlagen, wo die im Ueberflusse vorhandene bewegende Kraft von selbst dazu aufzufordern schien, sie für den Zwek der Eisenbahnen nicht unbenuzt zu lassen: die Idee dazu wurde aber nur in unvollkommener Art aufgefaßt. Erst Hr. F. A. Taurinus hat es neuerlich versucht, ein System einer hydraulischen Lastenförderung auf Eisenbahnen von einiger Allgemeinheit aufzustellen, das wenigstens in der bisher üblichen Geschwindigkeit mit den Dampfwagen wetteifern und außerdem die bedeutendsten ökonomischen Vortheile gewähren soll: eine vorläufige Notiz davon wird daher für die Leser des polytechnischen Journals nicht ohne Interesse seyn.

Man denke sich längs der ganzen Eisenbahn einen Canal hergeführt, dessen Wasserstand möglichst in einer beständigen Höhe, z.B. von 5 Fuß, über dem Boden der Bahn erhalten wird. Jeder Kubikfuß Wasser (66 Pfd. nach preuß. Maaß und Gewicht), der von dieser Höhe von 5' herabfällt, stellt ein mechanisches Moment von 330 Pfd. oder 3 Cntrn. durch einen Fuß dar, und ist im Stande, auf der geraden und ebenen Eisenbahn, wo nach den neueren Erfahrungen der Widerstand nur 1/280 oder gar 1/320 (8 oder 7 Pfd. auf die Tonne) beträgt, eine Last von mehr als 800 Cntr. durch 1', oder 1 Cntr. durch 800' zu bewegen. Um also 1 Cntr. Bruttolast durch eine preuß. Meile zu bewegen, reichen 30 Kubikfuß Wasser bei obiger Fallhöhe hin. Kann man daher einem solchen Canale auf die Länge einer Meile einen Wasserzufluß von 10 Kubikfuß per Secunde, oder 864,000 in 24 Stunden verschaffen, und rechnet man auch 2/3 für Verlust und todte Last, so bleiben doch 10,000 Cntr. reine Last übrig, die täglich auf der Bahn hin und her gefördert werden können, oder 3 Millionen Cntr. in den 300 Tagen des Jahres, an welchen die hydraulische Förderung Statt finden kann.

Es folgt hieraus, daß der Kraftaufwand für eine Eisenbahn von gewöhnlicher Frequenz nicht bedeutend ist; um jedoch das System |83| in größerer Ausdehnung anwendbar zu machen, muß noch ein anderer günstiger Umstand zu Hülfe genommen werden. Gesezt nämlich, die Bahn habe ein stetiges Gefälle nach der einen Richtung, so gebe man ihr auf eine gewisse Streke, z.B. eine Meile, nur einen solchen Abhang, daß das Wasser im Canale sich mit der nöthigen geringen Geschwindigkeit, z.B. von 1', nach dieser Seite bewegt: hiezu ist mit Rüksicht darauf, daß die Geschwindigkeit des Wassers wegen seines allmählichen Verbrauches gegen das Ende der Streke mehr und mehr abnehmen muß, bei einem Canale von 4' Breite und 2' Tiefe ein Gefälle von kaum 1' per Meile nöthig: das übrige Gefälle kann also vortheilhaft dazu benuzt werden, der Bahn auf eine kurze Streke einen stärkeren Abfall zu geben, der durch die ansteigenden Wagen allenfalls durch das erhaltene Bewegungsmoment und mit nur geringem Verluste von Geschwindigkeit und Zeit erstiegen wird: es läßt sich daher das schon verwendete Wasser, das auf der Bahn selbst fortgeleitet wurde, zum zweiten Mal und so oft wiederholt benuzen, als man die Bahn von Neuem um etwa 5 bis 6' fallen lassen kann. Durch jeden Fall um 5' wirksame Drukhöhe wird die bewegende Kraft des Wassers erneuert, so daß ein starker Abhang der Bahn eigentlich der günstigste Fall für die Benuzung der bewegenden Kraft ist: auch dient eine sehr einfache Einrichtung dazu, den Abhang der Bahn auch auf längeren und steileren Streken zu ersteigen, wo das bloße Bewegungsmoment nicht hinreichen würde.

Diese Einrichtung, das Wasser wiederholt zu benuzen, hat den doppelten Vortheil, daß man nur an dem höchsten Punkte der Bahn einen Wasserzufluß nöthig hat, und daß der Canal nur eine geringe Dimension zu haben braucht. Die Anlage eines solchen Canals fordert allerdings einen bedeutenden Aufwand, der jedoch geringer erscheint durch die Betrachtung, daß dieß auch fast der einzige ist, den das hydraulische Förderungssystem verursacht. Dazu kommt, daß dieser Aufwand wieder mehr als aufgewogen wird durch die Vortheile, die sich durch die Construction der Eisenbahn selbst erreichen lassen: denn anstatt das Princip der Trokenlegung zu befolgen, welches bei den gewöhnlichen Bahnen die Holzunterlagen doch nicht gegen eine schnelle Zerstörung schüzen kann, wird man vielmehr die Bahn selbst stets unter Wasser halten und dadurch den Pfählen oder hölzernen Querschwellen eine große Dauer geben.

Für eine Doppelbahn ist ferner nur ein einfacher Canal nöthig, der also den Zwischenraum zwischen den beiden Bahngeleisen einnimmt. Man kann den Canal, da Holzconstructionen weder wohlfeil noch dauerhaft sind, aus Ziegelsteinen erbauen, allein es ist auch eine Construction bloß aus Eisen anwendbar, bei welcher das Material |84| so ökonomisch verwendet werden kann, daß nur 10 Pfd. Eisen auf den laufenden Fuß erfordert werden. Der Canal soll nämlich auf hohlen Säulen von Gußeisen ruhen, die sich außerdem von dem schwächsten Tragpunkte aus, der Mitte nämlich, nach beiden Enden verjüngen; der feste Stand derselben soll durch gespannte Drahtseile Erreicht werden. Von diesen Säulen wird zunächst ein Nez von Draht getragen, so daß die Canalwand selbst nur aus dünnem Eisen- oder Zinkblech zu bestehen braucht, dessen Stärke jedenfalls hinreichend ist.

Was nun den Mechanismus betrifft, durch welchen die bewegende Kraft zur Wirksamkeit gebracht werden soll, so erfordert die richtige Beurtheilung desselben bei seiner großen Einfachheit doch eine bedeutende Einsicht in die Geseze der Hydrodynamik, so daß die gründliche Darstellung desselben wenigstens für die reine Theorie ein interessanter Gegenstand ist. Man denke sich indessen, um hier einen vorläufigen Begriff zu geben, eine Röhre aus zwei Schenkeln von ungleicher Länge zusammengesezt, von welchen jeder einen Bogen von 180° beschreibt und wovon der kürzere mit seiner Mündung oben in den Canal eintaucht, während der längere in den Bodencanal der Bahn ausmündet. Indem der Wagen und mit ihm die an demselben befestigte Röhre nach der einen Richtung mit einer gewissen Geschwindigkeit fortgeht, wird das Wasser von dem kürzeren Schenkel aufgenommen, und, da die Röhre zugleich einen Heber vorstellt, in die Höhe und in den längeren Schenkel hinüber geleitet, wo es in entgegengesezter Richtung mit der Bewegung seinen Ausfluß findet. Die Wirkung, die hiedurch entsteht, gründet sich nach der verschiedenen Einrichtung der Röhre, bald unmittelbar auf den Druk der Luft, bald auf die Schwungkraft und Reaction des Wassers, in allen Fällen aber läßt sie sich bei gehöriger Einrichtung, und abgesehen von dem Bewegungswiderstande, sehr einfach aus folgender Betrachtung schließen. Es sey H die Geschwindigkeitshöhe für die Bewegung des Wagens, h' für die des Wassers, h die Drukhöhe vom Wasserspiegel bis auf den Boden der Bahn, so weit sie als wirksam in Betracht kommen kann. Die Geschwindigkeit, mit welcher das Wasser in die Röhre gelangt, ist = 2 √g (√H ∓ √h'), die Ausflußgeschwindigkeit ist aber

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und da die Bewegung des Wagens in entgegengesezter Richtung nur = 2 √gH ist, so bleibt der ausfließenden Wassermenge m noch die lebendige Kraft.

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übrig, welche von der ganzen bewegenden Kraft m (h + h') abgezogen, die mechanische Wirkung gibt

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Textabbildung Bd. 70, S. 85

Es folgt aus dieser Formel:

1) Wenn das Wasser des Canals in Ruhe, oder h¹ = 0 ist, so verwandelt sich dieser Ausdruk für die mechanische Wirkung (die s. g. absolute Arbeit des Wassers) in den einfacheren

= 2 m [√(H² + Hh) – H]

welchen man beibehalten kann, wenn h¹ sehr klein ist.

2) die Geschwindigkeit des Wagens hängt gar nicht von der Drukhöhe h ab, sondern es kann H > h seyn.

3) Wenn die Größe der oberen Mündung α ist, so ist m = α . 2 √gH; da aber die Bewegung des Wagens 2 √gH ist, so ist der Ausdruk für die Kraft = 2 α [√(H² + Hh) – H].

4) Die Wirkung wächst mit der Geschwindigkeit, indem die übrigbleibende lebendige Kraft des Wassers dadurch vermindert wird.

5) Dieser Theorie nach würde jede Geschwindigkeit möglich seyn, allein begreiflich leidet dieß wegen des Widerstandes der Bewegung des Wassers durch die Röhre, und der Röhre durch das Wasser eine große Einschränkung. Der Röhren-Widerstand ist bei großen Geschwindigkeiten so bedeutend, daß eine Concurrenz mit der Dampflocomotion hinsichtlich der Geschwindigkeit gar nicht möglich wäre, gäbe es nicht ein einfaches Mittel, diesen Widerstand beträchtlich zu vermindern, so daß es immer noch möglich erscheint, die bisher übliche Geschwindigkeit auf Eisenbahnen von 4 bis 6 Meilen in der Stunde zu erreichen. Eine noch schnellere Bewegung hat große Schwierigkeiten, da sich die Widerstände wie die Quadrate der Geschwindigkeiten verhalten und das Wasser ungefähr im Maaße seiner viel Mal größeren Schwere größere Hindernisse der Bewegung findet, als der Dampf.

Die Hauptvortheile eines solchen hydraulischen Locomotivsystemes würden folgende seyn:

1) Völlige Gefahrlosigkeit. Die Gefahr bei der Dampflocomotion, soweit sie nicht die Folge der außerordentlichen Schnelligkeit der Bewegung, sondern der Anwendung des Dampfes ist, ist zwar nach den bisherigen Erfahrungen gering; allein man darf doch eben so wenig aus der Seltenheit der Unglüksfälle jede Besorgniß wegdemonstriren wollen, als es gelingen würde, ängstlichen Personen alle Gewitterfurcht durch bloße Wahrscheinlichkeitsrechnung auszureden. Der Dampf bleibt immer eine gefährliche Kraft, und schon der Gedanke, daß eine ununterbrochene sorgfältige Aufsicht erfordert wird, um nicht gefährdet zu seyn, hat für viele etwas Beunruhigendes. Der im Ganzen unbedeutend scheinende Vortheil, daß alle Gefahr, soweit sie |86| in der Natur der bewegenden Kraft selbst liegt, wegfällt, ist also in psychologischer Rüksicht gewiß kein gleichgültiger Umstand. Das Wegfallen aller Feuersgefahr erlaubt auch, die Eisenbahnen mitten in die Städte hineinzuführen.

2) Höchste Einfachheit des Mechanismus. Diese ist so groß, daß die Aufsicht eines Wagenführers eigentlich ganz überflüssig ist und die Wagen sich selbst überlassen werden können. Alle die unendlichen Reparaturen, die bei Dampfmaschinen unvermeidlich sind, fallen hier gänzlich weg; der eigentliche Mechanismus erfordert soviel wie gar keinen Aufwand.

3) Außerordentliche Frequenz der Fahrten. Denn da keine eigentlichen Locomotiven angewandt werden, sondern jeder Wagen unabhängig befördert werden kann, so wird es dadurch möglich, eine fast ununterbrochene Communication herzustellen, ohne daß dadurch größere Kosten veranlaßt werden; zugleich verwandelt sich dadurch das Karawanenartige der Dampfförderung in einen viel freieren und lebhafteren Verkehr. Unter allen Communicationsmitteln dürfte daher dieses am meisten geeignet seyn, zwischen zwei nahgelegenen Punkten die regste Verbindung zu unterhalten.

4) Bedeutende Ersparniß. Als solche kann man die sämmtlichen Dampfförderungskosten betrachten, die bei einer Bahn von gewöhnlicher Frequenz etwa 5 Procent des Anlagecapitals ausmachen; diese Annahme rechtfertigt sich noch mehr, wenn man die viel häufigere Reisegelegenheit berüksichtigt, welche nach allen Erfahrungen auch eine häufigere Benuzung zur Folge hat. Wollte man die größere Frequenz der täglichen Fahrten in Vergleich bringen, so würde die hydraulische Förderung nicht den zehnten Theil so hoch zu stehen kommen, als die durch Dampf.

Bei diesen Vortheilen ist nur der ungünstige Umstand, daß bei strenger Kälte auf dieses Förderungsmittel verzichtet werden muß; im Winter also, wo jedoch Reisen und Transporte fast überall ungleich seltener und geringer sind, als in den wärmeren Monaten, kann für unser Klima die Aushülfe der Dampfmaschinen nicht entbehrt werden.

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