Titel: Farrell's archimedische Eisenbahn.
Autor: Farrell, J.
Fundstelle: 1845, Band 97, Nr. XXIV. (S. 85–91)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj097/ar097024

XXIV. Archimedische Eisenbahn; von J. Farrell, Architekt zu Dublin.

Aus dem Mechanics' Magazine, März 1845, S. 130.

Mit Abbildungen auf Tab. II.

Hr. Farrell hat sich auf die Erfindung eines neuen Eisenbahnsystems ein Patent ertheilen lassen, welches weder mit den gewöhnlichen Locomotiven-Eisenbahnen, noch mit den atmosphärischen oder hydraulischen Eisenbahnen etwas gemein hat, das aber keinem dieser Systeme in Hinsicht auf Geschwindigkeit, Sicherheit und Oekonomie nachstehen soll, wenn anders seine Leistungen im Großen denjenigen eines von dem scharfsinnigen Erfinder öffentlich ausgestellten Modells entsprechen.

Die Theorie dieser Erfindung besteht einfach darin daß, wenn eine in der Mitte eines Schienenwegs liegende endlose Schraube beständig in Notation erhalten wird, sie dazu dienen kann, ein mit ihr in Eingriff gebrachtes Fuhrwerk mit jedem Grad von Geschwindigkeit fortzubewegen, welcher der Schraube mitgetheilt wird. Eine praktische Schwierigkeit liegt jedoch im vorliegenden Fall in dem Umstand, eine aus vielen Theilen zusammengesezte Schraube in Bewegung zu sezen, damit sie als ein Ganzes wirke.

Fig. 1 stellt den Aufriß eines Wagens und eines Theils einer Eisenbahn nach diesem System und Fig. 2 einen Querschnitt des Apparats dar, mittelst dessen der Führer den Zug anhält oder in Bewegung sezt. Wenn der Zug angehalten werden soll, so dreht er die Schraube J mit Hülfe des Griffs H, und wenn die Mutter N auf diese Weise bis zu dem Querstük M gehoben ist, so lösen sich die Räder G, G von der Triebschraube ab, worauf die Mutter N das Querstük aufwärts drükt und mittelst der Hängestangen O, O die Tragräder hemmt. Die Mutter ist von einer starken gewundenen Feder umgeben, wodurch die Triebräder in den Stand gesezt sind, etwaigen Ungleichheiten der Schienen oder der Schraube nachzugeben.

Die Schraube A, B, C wird fortlaufend in die Mitte des Schienenweges gelegt und in der Richtung ihrer Länge befestigt, aber durch Dampf oder irgend eine andere Triebkraft, welche in geeigneten Zwischenräumen, etwa von drei zu drei Meilen auf sie übertragen wird, um ihre Achse in Rotation gesezt. Diese Schraube, welche einen Durchmesser von 18–24 Zoll haben und aus Stüken von 12–15 Fuß Länge zusammengesezt seyn kann, besteht aus einer |86| Welle A von gegossenen oder gewalzten eisernen Röhren, 4 Zoll im Durchmesser, welche mittelst schmiedeiserner an die Welle festgekeilter Arme B, B eine schraubenförmig gewundene Schiene C aus gewalztem Eisen stüzen, die an die Enden der Arme festgeschraubt ist. Die Construction ist solcher Art, daß man vollkommenes Vertrauen in ihre Stärke für den beabsichtigten Zwek sezen kann.

Die einzelnen Stüke der Welle werden durch Kuppelungen D verbunden, die einen hinreichenden Spielraum gestatten, um jeder zufälligen Ungleichheit in der Bahn zu begegnen, und dieselbe aus die stärksten bei Eisenbahnen vorkommenden Krümmungen ohne merkliche Reibung legen lassen. Jedes Stük der Schraube liegt in abgedrehten Lagern in geeigneten Metallgestellen E, die auf den Querschwellen der Bahn befestigt sind.

Die Kraft wird der Schraube A, B, C durch Stirnräder mitgetheilt, welche ein (Betrieb F in Bewegung sezen, das an dem einen Ende einer jeden Achsenlinie von 1 1/2 Meilen Länge angebracht ist. Das Getrieb ist so angeordnet, daß es zwei solcher Linien, nämlich eine in jeder Richtung treiben kann, und der Eingriff ist so eingerichtet, daß er die Triebschraube allmählich in Bewegung sezt und zugleich die Kraft von einer Linie auf die andere überträgt, ohne den Zug abzuhalten.

Die Bewegung der Triebschraube wird dem Zug durch ein Räder- oder Walzenpaar G, G mitgetheilt, welche dergestalt an das Gestell des Leitwagens des Trains befestigt sind, daß sie sich gegen eine „Spiralschiene“ C lehnen, welche den Schraubengang bildet, indem sich ein Rad an jeder Seite der Schraubenachse befindet. Die Anordnung dieser Räder ist von der Art, daß während das eine durch die Krümmung der Schraube fortgestoßen wird, und so den Train vorwärts führt, das andere als Hemmrad wirkt und eine ungleichförmige Bewegung oder ein Voranlaufen desselben in Folge allzugroßer Beschleunigung verhindert.

Die Triebschraube kann nach beiden Richtungen wirken; wem daher die Bewegung umgekehrt wird, so wird dasjenige Rad, welches vorher als Hemmrad wirkte, nun zum Triebrad und vice versa.

Diese Räder G, G, welche die alleinige Verbindung zwischen dem Zug und der Triebschraube bilden, stehen ganz unter der Controle des Wagenführers, welcher durch Umdrehung des Griffes H der Verticalschraube J die Räder G, G, wenn er es nöthig findet, stärker auf die Triebschraube drükt, oder sie augenbliklich mit der, selben außer Verbindung bringt, worauf er sogleich die Tragräder bremsen kann, indem er die Bewegung der Verticalschraube J fortsezt, |87| und so den Zug an jeder beliebigen Stelle, unbeschadet der Bewegung der Triebschraube, anhält.

Die aus dieser Erfindung sich ergebenden Vortheile sind: Ersparniß in dem Bau der Eisenbahnen wegen der Leichtigkeit, Anhöhen von beliebiger Steigung hinanzufahren und der daraus hervorgehenden Verminderung der Einschnitte, Dämme, Brüken u.s.w.; ferner, die Anwendung leichter Schienen anstatt der bei dem Locomotivensystem erforderlichen schweren Schienen, eben so die Benüzung leichterer Wagen und deßwegen Beseitigung unnüzer Lasten; ferner, Ersparniß an Triebkraft vermittelst Anwendung stationärer Dampfmaschinen oder Wasserkraft anstatt der Locomotiven, und daraus hervorgehende Beseitigung der kostspieligen Unterhaltung, so wie der Bau dieser kostspieligen Maschinen; endlich Sicherheit der Reisenden, indem ein Zusammenstoßen oder Abspringen von den Schienen unmöglich wird.

Was die bei einer solchen Achsenlinie vorkommende Reibung anbelangt, so stellte Hr. Farrell mehrere Versuche mit verschiedenen Achsenlängen an, wovon einige ein sehr günstiges, andere ein ungünstiges Resultat lieferten. Das ungünstigste war bei einem Versuch mit vier verschiedenen rechtwinkelig zu einander gestellten und durch Winkelräder verbundenen Stüken; der Erfolg war fast 1/18, der Ladung oder 120 Pfd. per Tonne. Diesen Versuch als den ungünstigsten nimmt Hr. Farrell zum Maaßstab für die nachfolgenden Berechnungen. Das Gewicht der Triebschraube auf 1 1/2 Meilen mit Inbegriff des Räderwerks wird 80 Tonnen nicht übersteigen, welche à 120 per Tonne, 9600 Pfd. als Betrag der Reibung ergeben; die Lager haben 3 Zoll und das Getrieb am Ende der Welle, auf welche die Triebkraft wirkt, hat 18 Zoll im Durchmesser, verhält sich also zu jenen wie 6 : 1. Demnach beträgt die Kraft, welche an der Peripherie des 18zölligen Getriebs anzubringen ist, um eine Achsenlinie von 60 Tonnen Gewicht vom Zustand der Ruhe aus umzudrehen, 1600 Pfd. d.h. 1/6 von 9600 Pfd.

Die Welle soll aus eisernen Röhren von 4 Zoll Durchmesser und 1/2 Zoll Dike hergestellt werden. Nach genauer Berechnung und angestellten Versuchen beträgt das Gewicht, welches erforderlich ist, um eine solche Welle zu verdrehen, 22,196 Pfd. wenn es an der Peripherie eines 18zölligen Getriebs angebracht wird. Da nun aber die Hälfte des berechneten Gewichts, ohne irgend eine Verbiegung zu veranlassen, angebracht werden kann, so haben wir eine Welle, auf welche wir 11,100 Pfd. an der Peripherie eines 18zölligen Rades mit vollkommener Sicherheit anwenden können, ohne daß eine Verdrehung möglich ist. Nun beträgt die Kraft welche nöthig ist, um eine Triebschraube von 1 1/2 Meilen Länge in Rotation zu sezen, nur |88| 1600 Pfd., oder ungefähr 1/7 der Kraft, die mit vollkommener Sicherheit an dem 18zölligen (Betrieb angebracht werden kann; mit andern Worten, die Länge der Achsenlinie könnte die vorgeschlagene Lanze um das Siebenfache überschreiten, ohne daß sie Gefahr liefe verdreh! zu werden.

Was die Anwendbarkeit dieses Systems auf Krümmungen betrifft, so wollen wir annehmen, die Triebschraube läge auf einer Curve von 1320 Fuß oder 1/4 Meile Halbmesser, und die einzelnen Theile der Welle wären 12 Fuß lang, so ist es einleuchtend, daß jedes Wellstük die Grundlinie eines gleichschenkligen Dreieks bilden wird, dessen Schenkel 1320 Fuß und dessen Grundlinie 12 Fuß lang sind, oder sich wie 110 : 1 verhalten.

Berechnet man die Winkel an der Grundlinie dieses Dreieks, so zeigt es sich, daß die Klemmung der Kuppelungsstüke, welche drei Zoll im Durchmesser haben, etwas weniger als 1/36 eines Zolls oder 1/110 von 3 Zoll beträgt.

Ferner, obgleich die Curve aus einer Reihe von geraden 12 Fuß langen Stüken besteht, so ist klar daß, da der sinus versus des Bogens, dessen Sehne 12' lang ist, nur einen kleinen Bruchtheil mehr als 1/4 Zoll beträgt, eine so geringe Abweichung von der Krümmung in der Ausführung kaum bemerkbar ist.

Hinsichtlich der für dieses System erforderlichen Kraft haben wir gesehen, daß 1600 Pfd. an der Peripherie eines Getriebs von 18 Zoll angebracht, hinreichen, die Trägheit einer Triebschraube von 1 1/2 Meilen zu überwältigen und dieselbe um ihre Achse zu drehen. Nehmen wir nun an, der Abstand der Schraubenwindungen betrage 12 Fuß, so muß jede Rotation um ihre Achse den Zug 12 Fuß von der Stelle rüken und 154 Rotationen in der Minute hinreichend seyn, ihn mit einer Geschwindigkeit von 21 Meilen in der Stunde fortzutreiben. Zur Erzielung dieser Geschwindigkeit bedürfen wir eines Stirnrads von dem 5 1/2 fachen Durchmesser des Getriebs oder von 8 Fuß 3 Zoll Durchmesser, das sich 28mal in der Minute umdreht. Wenn dieses Rad durch eine zweifüßige Kurbel umgetrieben wird, und der Halbmesser des Rads 4 Fuß 1 1/2 Zoll beträgt, so folgt daraus daß, um eine 1600 Pfd. entsprechende Kraft an der Peripherie des Stirnrads anzubringen, wir das 2 1/16 fache dieser Kraft oder 3300 Pfd. auf die Kurbel wirken lassen müssen. Diese Kraft würde eine Condensations-Dampfmaschine mit 24zölligem Cylinder, 4 Fuß Kolbenhub und 28 Huben in der Minute, oder eine Maschine von 18 Pferdekräften darbieten.

Die obigen Berechnungen sind ohne Rüksicht auf das allmähliche Anlassen der Bewegung aufgestellt. Ist einmal der hiezu er |89| forderliche Kraftaufwand gemacht, so bedarf es bekanntlich nur der Hälfte der Kraft, um eine Maschine im Gang zu erhalten, welche erforderlich war, sie zuerst in Gang zu sezen. Wir können daher die Hälfte der oben angegebenen Kraft, nämlich 800 Pfd., als zur Fortbewegung der Züge hinreichend annehmen. Da nun der Umfang des (Betriebs 4 Fuß 6 Zoll und die Weite der Schraubengänge 12 Fuß beträgt, so verhält sich Kraft zur Last wie 4 1/2 zu 12, und wenn wir die Reibung des Zugs zu 9 Pfd. per Tonne annehmen, so haben wir eine Kraft gleich der Fortbewegung von 33 1/5 Tonne oder acht beladenen Wagen, jeder von mehr als 4 Tonnen. Da aber einer der großen Vorzüge dieses Systems vor jedem andern in der Leichtigkeit besteht, womit eine Reihe von Zügen in sehr kurzen Zwischenräumen sich folgen können, so kann auf diese Weise ohne Vermehrung der Kraft der stärkste Verkehr befriedigt werden. Es könnte z.B. ein mit 50 Tonnen nach dem bisherigen System belasteter Train in vier Züge, jeder von fünf oder sechs Wagen abgetheilt werden, und in Zwischenräumen von 10 Minuten abgehen, wodurch 900 Tonnen Güter oder 12,960 Reisende in einem Tag von 12 Stunden befördert würden. Die Transportkosten würden alsdann 6 Shilling per Tag nicht übersteigen, wie aus nachstehendem Ueberschlag hervorgeht, welcher die Zinsen des Capitals für Maschinen, Maschinenhäuser, Maschinerie und die täglichen Transportkosten einschließt.

Kostenüberschlag für eine Meile der Triebschraube.

33 Tonnen gußeiserne Welle mit Einschluß der Lager und
Anordnung der gekuppelten Fugen à 10 Pfd. St.

330 Pfd. St. – Sh.
17 Tonnen geschmiedetes und gewalztes Eisen für die
Arme der Schraubenschiene, die Arme heiß angeschmiedet
und festgekeilt, und die Schraubenschiene mit glühenden
Nietnägeln an die Arme befestigt à 17 Pfd. St. 10 Sh.



297 Pfd. St. 10 Sh.
10 Tonnen Gußeisen für Sättel oder Träger, worauf
die Triebschraube ruht, à 7 Pfd. St.

70 Pfd. St. – Sh.
1 Tonne Schmiedeisen für Schrauben, Nägel, Keile 20 Pfd. St. 10 Sh.
1760 Yards Triebschraube, Legen, Befestigen etc. à 1 Pfd. St.
6 Den.

152 Pfd. St. – Sh.
––––––––––––––––––––
830 Pfd. St. – Sh. 2 Den.

Kostenüberschlag der bewegenden Kraft für drei Meilen eines doppelten Schienenwegs.

Eine Dampfmaschine von 20 Pferdekräften oder zwei von 10
Pferdekräften mit Einschluß des Räderwerks à 30 Pfd. St.

600 Pfd.

St.
Maschinenhaus und Zugehör 250 Pfd. St.
––––––––––––––––
850 Pfd. St.
––––––––––––––––
Zinken von 850 Pfd. St. à 5 Proc. jährlich 42 Pfd. St. 10 Sh.
|90|
Kohlen für eine Maschine von 20 Pferdekraft, wenn sie täglich
12 Stunden arbeitet, 365 Tage à 8 Sh. per Tag


146 Pfd.


St.
Bedienung, Abnüzung und diverse Ausgaben 150 Pfd. St.
Apparat für die Wagen 50 Pfd. St.
––––––––––––––––
388 Pfd. St. 10 Sh.
––––––––––––––––
64 Pfd. St. 15 Sh.
Zinsen von 850 Pfd. St. als erste Anschaffungskosten
der Triebschraube à 5 Proc.

42 Pfd.

St. 10 Sh.
––––––––––––––––
Jährliche Totalausgabe für eine Meile 107 Pfd. St. 5 Sh.

Demnach beliefen sich die sämmtlichen Transportkosten für eine Meile per Jahr auf 107 Pfd. St. 5 Sh., d.h. nicht ganz 6 Sh. täglich für einen fortwährenden Betrieb von 12 Stunden.

Die obigen Ueberschläge legen die Kosten dieses Systems in Anwendung auf eine gewöhnliche Eisenbahn dar. Bei einer neuen mit Bezug auf die Anwendung des vorliegenden Systems gebauten Eisenbahn würde die Ersparniß an Schienen allein mehr als die Hälfte der Triebschraube bezahlen und die Minderausgabe an Einschnitten, Dämmen, Brüken u.s.w. die Anlage von Eisenbahnen nach diesem System kaum kostspieliger machen als gewöhnliche Straßen.

Außerdem ist bei dieser Erfindung die Anordnung getroffen, daß die Spurkränze an den Tragrädern entbehrlich und Nachrichten oder Signale von Station zu Station mitgetheilt werden können. Diese Einrichtung ist aus den Figuren 3 und 4 zu entnehmen. In diesem Fall bestehen die Tragsättel E aus Dreieken von der ganzen Höhe der Triebschraube, und eine Leitschiene K wird der ganzen Länge nach über die Triebschraube gelegt; diese Schiene besteht aus Eisenröhren in gleicher Länge mit denen der Triebschraube, und ist in Hülsen befestigt oder geschraubt, die an die Spize der Träger E gegossen sind. Gegen diese Leitschienen laufen die Frictionsräder L, L weßhalb die Spurkränze an den Tragrädern überflüssig sind und die Radkränze aus einer flachen Eisenstange angefertigt werden können.

Fig. 5 ist ein Durchschnitt der Kuppelung D und der Schrauben, schiene C, welcher die Art und Weise zeigt, wie sie mit dem Arme verbunden wird. Da die Leitschiene eine Röhre ist, so können durch dieselbe von Station zu Station Signale mitgetheilt werden.

Folgendes ist ein Kostenüberschlag des Oberbaues des vollständigen archimedischen Systems im Vergleich mit dem Locomotivensystem, wobei alles dasjenige, was beide Systeme mit einander gemein haben, weggelassen ist.

|91|

Archimedisches System.

Kosten für eine Meile Triebschraube 850 Pfd. St.
26 Tonnen gußeiserne Röhren als Leitschienen à 10 Pfd. St. 260 –
10 Tonnen Gußeisen als Mehrgewicht für Tragsattel à 7 Pfd. St. 70 –
13,640 Fuß Längen- und Querschwellen von kyanisirtem Holz
mit Einschluß des Legens à 1 Sh. 6 Den.

1023 –

1800 Schraubenholzen und Muttern à 2 Den. 15 –
––––––––––
Kosten einer Meile 2218 Pfd. St.

Locomotivensystem.

13,640 Fuß Längen- und Querschwellen mit
Einschluß des Legens à 1 Sh. 4 Den.

909 Pfd. St.

6 Sh.

8 Den.
Gewalzte eiserne Schienen, 80 Pfd. per Yard,
126 Tonnen mit Einschluß des Legens à 10 Pfd. St.

1260 – –

– –

– –
8840 Schraubenbolzen und Muttern an Schienen
und Unterlagsschwellen à 2 Sh.

73 – –

– –

– –
–––––––––––––––––––––
Kosten einer Meile 2243 Pfd. St. – Sh. – Den.

Hieraus ergibt sich, daß die Kosten des vollständigen archimedischen Systems, mit Inbegriff der kyanisirten Holzschwellen, die Kosten des Oberbaues des jezigen Locomotivensystems nicht übersteigen und die Kosten der Triebkraft für 12 Stunden ununterbrochenen Betriebs weniger als 65 Pfd. St. per Meile jährlich betragen. Würde man es für rathsam erachten die zugegebene Maschinenkraft zu verdoppeln, und den Train in derselben Zeit längs drei Meilen statt 1 1/2 zu befördern, wodurch der Verkehr gleichfalls verdoppelt werden kann, so würden die jährlichen Transportkosten für eine einfache Bahn 100 Pfd. St. und für eine doppelte 200 Pfd. St. per Meile nicht übersteigen, während die Kosten der Triebkraft beim Locomotivensystem im Durchschnitt zu 1000 Pfd. St. per Meile angenommen werden können und auf kurzen Streken, und da, wo eine starke Frequenz stattfindet, diese Summe noch weit übersteigen.

Schließlich ist noch zu bemerken, daß alles, was in Bezug auf Ersparniß bei Einschnitten, Dämmen, Brüken u.s.w. bei der Anlegung von Eisenbahnen nach dem atmosphärischen System angeführt worden ist, sich in gleichem Maaße auch auf das archimedische anwenden läßt. Die Ersparnis wird auf den günstigsten Linien sehr bedeutend ausfallen, und in manchen Fällen bis 1000 Pfd. St. per Meile betragen.

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