Titel: Merbach, über die Wirkungsweise gekuppelter Locomotiven.
Autor: Merbach, H. O.
Fundstelle: 1849, Band 112, Nr. XXXVII. (S. 177–181)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj112/ar112037

XXXVII. Ueber die Wirkungsweise gekuppelter Locomotiven; von H. O. Merbach, Ingenieur.

Aus dem polytechn. Centralblatt, 1849, 6te Liefer.

Nicht selten kommen Verhältnisse beim Betrieb auf Eisenbahnen vor, welche die Verwendung von nur einer Locomotive zum Bewegen eines Zuges als unzureichend erkennen lassen; man bedient sich dann zum Bewegen eines solchen Zuges zweier auch dreier Locomotiven zugleich. Früher war man nicht abgeneigt zu glauben, daß es zweckmäßiger sey, wenn man eine zweite Locomotive dem Zuge nachfolgen ließe, damit diese ihre bewegende Kraft durch Druck auf die Wagenreihe äußere, um so auf den Grad der Geschwindigkeit der Bewegung vergrößernd einzuwirken. Nachdem jedoch polizeiliche Rücksichten diese Praxis ferner beseitigt haben, ist man auf das Kuppeln der Maschinen vor dem Zuge angewiesen worden; beide Verfahrungsweisen haben ihre Vortheile und Nachtheile; jene ist unter Umständen geboten, diese dagegen meistentheils der andern |178| vorzuziehen; die Art der Einwirkung der Locomotiven auf den Zug sowohl als gegenseitig ist eine unterschiedliche.

Die Vorwärtsbewegung eines Wagenzuges durch eine Locomotive, die einen solchen Zug schieben soll, kann nur durch Berührung der an der Vorderseite der Locomotive befindlichen Buffer mit der an der Hinterseite des letzten Wagens vorhandenen erfolgen. Der auf diese Weise fortgepflanzte Druck trägt sich auf das erste Wagengestell über, von diesem auf das nächstfolgende u.s.f., wobei zugleich eine theilweise Ueberwindung der Bufferfederkraft eingetreten seyn muß, ehe eine Vorwärtsbewegung des nächstfolgenden Wagens durch den ersten stattfinden kann.

Würde daher die Ueberwindung der Reibung, die ein zum Größten belasteter Wagen erzeugt, mehr Schiebkraft erfordern, in der Richtung der Bufferachse, als die Bufferfeder innerhalb ihres ganzen Spielraumes bedarf, so kämen die Bufferdeckel zum Aufsitzen, die Federkraft wäre den Reibungswiderständen des Wagens gegenüber überwunden, als nicht vorhanden anzusehen; anders würde es sich verhalten, wenn im umgekehrten Falle die Bufferfederkraft größer wäre, als die von einem Wagen erzeugte Reibung, denn dann träte während der Fortbewegung das Spiel der Feder noch innerhalb ihren Gränzen auf. Tritt ein zweiter Wagen vor den ersten, so wiederholt sich dieser Umstand zwischen den Buffern dieses Wagens mit denen des ersteren, der Druck der Locomotive auf die Bufferfedern des ersten Wagens vermehrt sich aber, da nun die Reibungswiderstände zweier Wagen auf diese fallen. In dieser Weise nehmen die Pressungen auf die Federn jedesmal in demselben Maaße zu, als die einzelnen Wagengewichte sich durch Vergrößerung des Zuges vermehren.

Ist der Wagenzug zu einer solchen Größe angewachsen, daß man vor denselben eine Locomotive zum Ziehen gesetzt sich denkt, so wird, wenn man annehmen wollte, daß die Kraftäußerung beider Locomotiven gleich groß sey, der Zug sich in zwei gleiche Theile, den Bewegungswiderständen nach theilen, von denen der vordere gezogen, der hintere geschoben würde. Ist es nun aber in der Praxis unter diesen Umständen gleichbedeutend, wie groß jeder dieser Theile ist, so bleibt doch gerade dieser Umstand hier bemerkenswerth, daß sich der Zug stets in zwei den Kraftäußerungen der beiden Locomotiven proportionale Theile trennen wird. Tritt aber ein Schwanken in diesen Kraftäußerungen ein, so wird dieses, so oft es sich zeigt, auf die verhältnißmäßige Vergrößerung des einen und Verminderung des andern Theiles direct einwirken, und dem zufolge die pendelartige Bewegung eines Gewichtstheiles |179| des Zuges zur Folge haben, der in dem Umfang dieser Schwankung seine eigene Verhältnißgröße zum ganzen Wagenzuge finden wird; ein Auf- und Zuspielen der Bufferfedern, auch wohl ein Hin- und Herstoßen der Wagen wird Folge hievon seyn, und im Ganzen nur dann unter Umständen nachtheilig werden, wenn die Achse der Buffer nicht eine stete horizontale Linie bildet, sondern aus verschiedenen unterbrochenen besteht, die in einer Verticalebene liegen. Diese Nachtheile des Schiebens aber verschwinden ganz, wenn man die zweite Locomotive hinter den Tender der ersten Locomotive stellt, und sie somit zu einer ziehenden macht. Tritt hier auch nicht so anschaulich der Gegensatz hervor zwischen Schieben und Ziehen, so ist doch nicht zu verkennen, daß dieß auch hier der Fall seyn würde, wenn beide Locomotiven nicht unverrückbar verbunden, die Kraftäußerungen beider Locomotiven nicht absolut gleich groß wären. Um daher jedweden größern Uebelstand hier zu vermeiden, pflegt man diese Locomotiven fest zu verbinden; beiden wohnt so viel Kraft inne, daß sie die Widerstände des Zuges mit einer Geschwindigkeit zu überwinden im Stande sind, die der Umfangsgeschwindigkeit der Räder gleich kommt; diese Umfangsgeschwindigkeit ihrer Triebräder sollte daher auch zugleich ein Maaß für den Ueberschuß an Kraft seyn, der zur Erzeugung von Bewegung nothwendig ist.

Es entsteht nun die Frage, unter welchen Bedingungen werden die zwei Locomotiven vor dem Zuge mit dem Maximum ihrer summarischen Zugkraft auf den Wagenzug einwirken?

Die absolute Größe der Kraftäußerung einer Locomotive bei Fortbewegung eines Zuges ist bedingt auf der einen Seite durch die vorhandene Dampfmenge, auf der andern Seite durch die Pressung, mit welcher die Dampfmenge zur Erzeugung von Bewegung durch ihre Expansivkraft auf die beweglichen Theile der Dampfmaschine selbst einwirkt. Die Pressung steht aber im umgekehrten Verhältnisse zur Räumlichkeit des Kessels bei gleicher Intensität des Feuers, und ist bei Locomotiven dem Verhältnisse proportional, in welchem die verdampfende Fläche der Siederöhren und der Fiebor zu ihrer Summe stehen.

Die Kraftäußerungen zweier Locomotiven, die fest aneinander gekuppelt sind, werden daher auch, um vereint die wahre Summe ihrer beiden einzelnen dynamischen Effecte zu erzeugen, stets von dem Verhältnisse bedingt seyn, in welchem ihre beiderseitigen dampferzeugenden Flächen, ihre Dampfmengen, ihre Dampfpressungen zu einander und zur wahren Summe beider stehen. Sie werden ebenso auch, insofern diese drei Größen von der Wirksamkeit des Feuers bedingt sind, von |180| dem Verhältnisse abhängen, in welchem die Intensität jener unterhalten wird. Sind diese Verhältnißzahlen gleich groß, so sind die Locomotiven gleich construirt, ihre einzelnen Theile gleichnamig, ihre summarische Kraftäußerung wird unter solchen Umständen auch das wahre Doppelte der Einfachen seyn.

Ganz anders verhält es sich aber, wenn zwei Locomotiven aneinander gekuppelt sind, die nicht ganz gleiche Verhältnißzahlen und Abmessungen in jenen einzelnen Theilen aufzuweisen haben; tritt dieser Fall ein, so ist leicht die Folge, daß da, wo gleiche Umfangsgeschwindigkeit der Triebräder unbedingtes Erforderniß ist, die wirklich bei beiden vorhandene, nur eine einseitig erzeugte ist, insofern als die unterschiedlichen Dimensionen zweier Dampfmaschinen bei gleichen Dampfspannungen in der Regel nie ganz gleiche Umfangsgeschwindigkeiten zur Folge haben. Die momentan stärkere Kraft der einen Locomotive zehrt sich daher um etwas zu Gunsten der zweiten auf, und zwar in der Ueberwindung der Reibung in den Maschinentheilen zuvörderst und in der Erzeugung einer künstlich erhöhten oder verringerten Dampfspannung, je nach dem Unterschiede, in welchem die Umlaufsgeschwindigkeit der stärkern Locomotive zu der momentan schwächern steht. Derartige Schwankungen werden umsomehr obwalten, je größer der Unterschied der absoluten Verhältnißzahl der Kraftäußerungen zweier Locomotiven ist. – Ließe sich zwar ermitteln, unter welchen bestimmten Verhältnissen die Dampfmengen und die Dampfpressungen zweier verschieden abgemessener Dampfmaschinen, in Bezug auf gleiche Umfangsgeschwindigkeiten ihrer Triebräder, die Summe ihrer beiden absoluten Kraftäußerungen geben, so steht der Praxis doch ein anderes Mittel zu Gebote, um bei gekuppelten Maschinen diesem Ziele am nächsten zu kommen, und dieß ist, wie schon erwähnt, die Benutzung von möglichst ähnlich und gleich construirten Locomotiven (wenn die Dampfspannungen nicht durch Verbindung der Kessel in ihren steten Schwankungen ausgeglichen werden können, oder auch bei stationären Dampfmaschinen, durch Anwendung von gleich und ähnlich construirten Maschinen und Verbindung der mehrzähligen Kessel mittelst Dampfröhren zu einem). Trotz der Wahl möglichst gleich großer Locomotiven wird immer eine Schwierigkeit in der Beibehaltung einer und derselben Dampfmenge und Dampfspannung vorhanden seyn, und darin seine Ursache haben, als die Intensität des Feuers in beiden gekuppelten Locomotiven gleich wirkend zu halten fast unmöglich ist. Man wird daher, so lange die Dampfräume zweier gekuppelten Locomotiven nicht ebenfalls verbunden werden können, stets Verlust am dynamischen Effecte der Summe beider |181| Locomotiven haben, und die Beantwortung obiger Frage wird sich daher so formiren, daß die Summe der Kraftäußerungen zweier, der jetzigen Praxis nach, gekuppelter Locomotiven nur dann ein Maximum werden kann, wenn sich bei gleicher Belastung oder Widerstand gleiche Umfangsgeschwindigkeiten der Treibräder erzeugen. Der Verlust an Zugkraft wird aber sofort eintreten, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Treibräder, als Function der Abmessungen der einen Locomotive unter dem directen Einflusse dieser, ungekuppelt eine größere oder geringere geworden wäre, was sich außerdem im gekuppelten Zustande durch eine nochmals verringerte Dampfspannung anzeigen muß.

Es ergeben sich nun deutlich, aus einem abermaligen Vergleiche dieser beiden Betriebsweisen, die Wirkungsarten zweier Locomotiven auf einem Wagenzuge, und es folgt noch der für den Betrieb einer Eisenbahn unter Umständen sehr ersprießliche Umstand, daß ohne Bedenken bei der ersten Verfahrungsweise Locomotiven jeden Kalibers zum Schieben benutzt werden können, die ziehende mag eine Größe haben welche sie wolle, jedoch zugleich die Ueberzeugung, daß nur dann das Größte bei zwei gleich großen, gleich abgemessenen vor dem Zuge gekuppelten Locomotiven erreicht wird, wenn man auch zugleich ihre Dampfräume zu kuppeln versucht.

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