Titel: Coquilhat, Versuche über den Widerstand welchen die Werkzeuge beim Bohren erleiden.
Autor: Coquilhat,
Fundstelle: 1853, Band 127, Nr. XIX. (S. 90–106)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj127/ar127019

XIX. Versuche über den beim Bohren entstehenden Widerstand, oder über die dazu erforderliche Kraft; vom Artillerie-Major Coquilhat, Unterdirector der königl. Geschützgießerei zu Lüttich.

Auszugsweise aus den Annales des travaux publics en Belgique, Tome X, p. 199.

Der Verfasser fand sich in seinen früheren Garnisonen als belgischer Artillerie-Officier zu Turnay und zu Ypern veranlaßt, mit mehreren Cameraden Versuche über den Widerstand anzustellen, den die Werkzeuge beim Bohren erleiden. Er erlangte dadurch eine sehr große Anzahl von Resultaten, und wurde so in Stand gesetzt, die Menge der dynamischen Einheiten ziemlich genau zu bestimmen, welche bei der Theilung der am Gewöhnlichsten beim Haus- und beim Maschinenbau benutzten Materialien, nämlich: Gußeisen, Schmiedeisen, Bronze, Kalkstein, Sandstein und verschiedener Hölzer erforderlich sind. Diese Bestimmungen werden dadurch wichtig, daß man mittelst derselben in den Stand gesetzt wird, mit einer für die Praxis hinreichenden Annäherung die Triebkraft zu bestimmen, welche nöthig ist um diese Materialien auf der Drehbank oder mittelst Maschinensägen bearbeiten zu können.

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Der Verf. hatte Gelegenheit Versuche mit sehr verschiedenartigen Materialien anzustellen; wesentliche Schwierigkeiten machten ihm aber schlechte Werkzeuge, denn nur wo gute Hüttenwerke, Maschinenfabriken oder sonstige Werkstätten vorhanden sind, können gute Bohrwerkzeuge für harte Gesteine oder Metalle angefertigt werden, was eine Geschicklichkeit und Erfahrung erfordert, wie man sie nur an den erwähnten Orten trifft.

Bohren der Geschütze.

Bei dem Ausbohren der Geschütze ist es das Stück, welches sich dreht, während das Bohrwerkzeug in horizontaler Richtung vorrückt in dem Maaße, als das Ausbohren des Geschützes vorschreitet.

Um den Bohrer zu verhindern, sich zu gleicher Zeit mit dem Stück zu drehen, hat man dem der Schneide entgegengesetzten Ende desselben eine quadratische Form gegeben und es wird dasselbe von einer Büchse aufgenommen, die sich in der Mitte von dem Wagen des Bohrwerks befindet. Der Widerstand den das Bohrwerkzeug in dieser Büchse findet, widersetzt sich seiner drehenden Bewegung und steht mit der Kraft im Gleichgewicht, mit welcher der Bohrer das Metall aus dem Geschütz wegnimmt. Dieser Widerstand und diese Leistung sind zwei im Gleichgewicht stehende Kräfte an einem Hebel erster Art, dessen Stützpunkt der Achse des Bohrers entspricht; zwischen ihren Momenten, im Verhältniß zu dieser Achse, findet Gleichheit statt.

Um diese Momente messen zu können, hatte man den quadratischen Angriff der Bohrstange in einen cylindrischen Stift von sehr kleinem Durchmesser und mit einer sehr geringen Reibung auslaufen lassen. Dieser Stift wurde von einer Pfanne aufgenommen, die in der Büchse des Bohrwagens angebracht war. Bei der Bohrarbeit würde sich nun der Bohrer frei mit dem Geschütz gedreht haben, wenn er bei seiner Bewegung nicht von einem Gegengewicht aufgehalten worden wäre, welches an einem Hebel (dem Dynamometer) hing, und welches mit der Stange senkrecht auf der Achse fest verbunden worden war. Wenn nun das Gegengewicht während der Bohrarbeit den Hebel horizontal erhielt, so mußte Gleichgewicht zwischen dem Moment seines Gewichts im Verhältniß zu der Achse des Bohrers und dem Moment der bei dem Bohren entwickelten Kraft stattfinden.

Es seyen:

M das Moment der bei der Bohrarbeit entwickelten Kraft.

Q das Gewicht des Gegengewichts.

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L die horizontale Entfernung des Aufhä[...] es von dem Gegengewicht bis zur Achse des Bohrers, oder mit andern Worten, die Länge des Hebelarmes von diesem Gegengewicht.

Man hat das Gleichheitsverhältniß:

M = Q L (1).

Es seyen außerdem:

T die Größe der Kraft, welche bei der Bohrarbeit in einer Minute verbraucht wird.

V die Rotationsgeschwindigkeit, oder die Anzahl der in der Minute gemachten Umgänge.

Man erhält das neue Gleichheitsverhältniß:

T = 2 π M V (2).

Bei dem Ausbohren der Geschütze unterscheidet man zwei Fälle: erste Bohrung nennt man diejenige, mittelst welcher man in das massive Metall eine cylindrische Höhlung einbohrt; Vergrößerungsbohrung nennt man dagegen diejenige Arbeit, durch welche man einen schon gebohrten Durchmesser vergrößert.

Es seyen:

D der Durchmesser des vergrößerten Cylinders.

D' der Durchmesser des ursprünglichen Cylinders.

P der auf die Bohrstange ausgeübte Druck.

F die bei der Einwirkung des Bohrens entwickelte Kraft, die im Verhältniß zu dem Druck steht.

K ein constanter Factor.

Man erhält:

(DD')/2 für die Länge der Bohrschneide, welche mit dem Metall in Berührung steht.

Der Werth von F wird ausgedrückt durch:

F = K . P

Man kann annehmen, daß diese Kraft in der Mitte der Länge von (DD')/2 angreifen wird, und ihr Hebelarm ist alsdann:

(D + D')/4,

welches für das Moment der Kraft F gibt,

K P (D + D')/4.

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Ist C = K/4, so erhält man die Gleichung:

M = C T (D + D') (6).

Handelt es sich um eine erste Bohrung D' = 0, so wird die vorstehende Gleichung:

M = C P D (7).

Die zahlreichen Versuche, welche wir in der königl. Gießerei zu Lüttich angestellt haben, haben folgende Resultate gegeben:

1) Sie haben gezeigt, daß unsere Formeln genau und in der Praxis vollkommen anwendbar seyen;

2) daß der Werth des Coefficienten C war:

0,27 für die Bohrer mit abgerundeter Kante,

0,31 für die Bohrer mit Führer;

3) daß bei einem Druck von 100 Kilogr. per Centimeter des Durchmessers des ausgebohrten Cylinders, das Vorrücken des Bohrers bei jedem Umgange in halbirtem Roheisen, so wie es zum Geschützguß angewendet wird, betrug:

0,0000773 Meter für die Bohrer mit abgerundeter Kante;

0,0001435 Meter für die Bohrer mit Führer.

Aus diesen Versuchen geht hervor, daß der Bohrer mit Führer sowohl an Triebkraft erspart, als auch eine vollkommenere Arbeit liefert.

Der Verf. hat seine Versuche über den Widerstand beim Bohren auch mit anderen Substanzen fortgesetzt; da aber dieselben nur geringe Dimensionen hatten, so wendete er dabei eine Scheibendrehbank an, und es wurden die auszubohrenden Substanzen in einem Futter an der Scheibe befestigt.

Eines von diesen Materialien war das Holz, und da es eine faserige und nicht körnige Textur wie die Mineralien hat, so zeigt es eine weit größere Verschiedenartigkeit. Es stellte sich heraus, daß sein Widerstand beim Bohren nicht immer im Verhältniß zu dem Druck stehe, dagegen im Verhältniß zu dem Vorrücken des Bohrers bei jedem Umgang. Es mußten daher die Formeln abgeändert werden.

Außer den obigen Größen haben wir daher noch:

δ die Größe, um welche der Bohrer bei jedem Umlauf in das Material eindringt.

R die Kraft, welche erforderlich ist, um das Material auf der Längen-Einheit der Bohrschneide wegzunehmen, sowie auch um auf eine gleiche Länge in das Material einzudringen.

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Wenn das Werkzeug um die Größe δ eindringt, wird die auf die Längen-Einheit ausgeübte Kraft betragen:

Rδ.

Da nun die Schneide des Werkzeugs auf einer Länge arbeitet, die (DD')/2 ist, so wird die ganze entwickelte Kraft betragen:

(DD')/2.

Man kann annehmen, daß diese Kraft in der Mitte der schneidenden Kante concentrirt ist, deren Entfernung von der Achse des Cylinders (D + D')/2 ist. Das Moment der Gesammtkraft im Verhältniß zu der Achse der Drehbank, ist gleich dem Product dieses letzteren Ausdrucks mit (DD')/2: so daß wir für den Werth des Momentes M erhalten:

M = (D + D')/2 × (DD')/2 oder

M = (D² – D'²)/4 (23).

Für das erste Bohren erhält man offenbar:

M = RδD²/4 (24).

Für die Gewerbe war es sehr wünschenswerth, die Größe der Kraft zu bestimmen, welche zum Sägen des Holzes nöthig ist; um eine solche Messung vornehmen zu können, hat sich der Verfasser cylindrischer Sägen, die am Ende einer Stange befestigt waren, bedient. Man konnte daher bohrend sägen und den dynamometrischen Hebel anwenden, um die bei dieser Arbeit nothwendige Kraft zu messen.

Die Resultate aller bis jetzt angestellten Versuche sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt.

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Tabelle Nr. I.

Textabbildung Bd. 127, S. 95
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Textabbildung Bd. 127, S. 96

Die sämmtlichen dem Bohren unterworfenen Stucke können in drei Gruppen zusammengefaßt werden, für welche wir die folgenden mittleren Widerstands-Coefficienten finden.

Harte Gesteine R = 30,000,000
Ziegelsteine R = 6,500,000
Weiche Gesteine R = 900,000.

Wir betrachten nun noch folgende Anwendungen.

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Der Tunnelbetrieb beim Eisenbahnenbau.

Der Tunnelbetrieb gehört zu den wichtigsten Arbeiten beim Eisenbahnbau; die größere oder geringere Leichtigkeit, mit welcher man ihn ausführen kann, hat einen sehr großen Einfluß, nicht allein auf den Bau selbst, sondern auch auf die Zukunft der Eisenbahnen.

Die Langsamkeit der jetzigen Betriebsmittel beim Tunnelbau ist zum Verzweifeln; es ist fast unmöglich, die mit ewigem Schnee bedeckten Gebirgsketten zu durchschneiden, und es müssen daher die Eisenbahnlinien dieselben gänzlich vermeiden, oder sie umgehen, wodurch aber die Bahnen weit kostspieliger werden. Es haben sich daher geschickte Eisenbahningenieure große Mühe gegeben, diese Schwierigkeiten zu überwinden, und es sind in dieser Beziehung mehrere Projecte gemacht worden. Dahin gehört z.B. der Entwurf von dem belgischen Ingenieur Maus, welcher in Sardinien beschäftigt ist und eine sehr sinnreiche Maschine erfunden hat, um den Mont-Cény zu durchörtern.18) Verstahlte Bohrer werden durch die Ausdehnung von Federn gegen das Streckenort geworfen und alsdann mittelst eines durch Wasser oder Dampfkraft betriebenen Mechanismus wieder in ihre vorige Stellung zurückgeführt. Durch diese Maschine wird das Gestein geschrämt und geschlitzt, wie der Bergmann sagt, d.h. es werden senkrechte und horizontale Furchen oder Schlitze gebildet, und das Gestein in eine gewisse Anzahl cubischer Blöcke getheilt, die alsdann durch die bekannten Mittel leicht gewonnen werden können. Der ganze Mechanismus ist sehr complicirt. Die ungleiche Abnützung der Bohrer und die Gewinnung der geschrämten und geschlitzten Massen hält den Betrieb sehr auf, und die sehr häufigen Reparaturen nehmen auch viel Zeit weg. Ueberdieß muß die wechselsweise Bewegung vorwärts und rückwärts einen großen Verlust an lebendiger Kraft veranlassen.

Sind die Nachrichten über diese Maschine, welche dem Verfasser zukamen, richtig, so wurde dieselbe nur mit weichen Gesteinen versucht, und sie würde auf harten und pelsigen Gesteinen ihren Zweck nur sehr unvollkommen erfüllen.

Der Verfasser ist der Meinung, daß es beim Tunnelbetriebe vorzuziehen wäre, die zu gewinnende Gesteinmasse dadurch wegzunehmen, daß |98| man sie in eine gewisse Anzahl ringförmiger concentrischer Theile mittelst engerer und minder tiefer Schlitze theilt, als es bei der obenerwähnten Bohrmethode der Fall ist. Wenn man die zu gewinnende Masse in zahlreichere Abtheilungen theilt und dieselben öfter hereinnimmt, so kann der cylindrische Werkzeugsträger kürzer, leichter und fester seyn.

Als Anhaltspunkt in dieser Hinsicht theile ich die nachstehende Tabelle mit, woraus man die Kraft ersieht, welche erforderlich war, um in dem härtesten Kalkstein kreisförmige Schlitze (Nuthen) von 0,025 Meter Breite, 0,20 Meter Tiefe und von verschiedenen Durchmessern zu bohren; ich habe die entsprechende Kraft in Dampfpferden beigefügt, unter der Voraussetzung, daß in jeder Stunde eine Tiefe von 0,20 Meter oder 8 Zoll gebohrt wird. Für den mittleren Werth von R habe ich 30,000,000 angenommen.

Ich habe dieselben Berechnungen für das Bohren von Cylindern verschiedener Durchmesser angestellt, wie man sie beim Bohren von Löchern zum Sprengen im Gestein macht.

Tabelle Nr. II.

Textabbildung Bd. 127, S. 98

Die Durchmesser der Bohrlöcher Nr. 1–5 sind sehr klein und es kann daher die Rotationsgeschwindigkeit 40–60 Umgänge in der Minute betragen. Man könnte diese Bohrlöcher weit mehr als 0,20 Meter in |99| der Stunde vertiefen, weil, wie die Erfahrung lehrte, die Bohrer leicht 0,0003 Met. bei jedem Umgange, bei einem zweckmäßigen Druck, wegnehmen können. Der Verfasser hat in dem Kalkstein von Tournay Löcher von 3–5 Centimet. Durchmesser mit einem Vorrücken von 0,01 Meter in der Minute gebohrt, ohne daß der Bohrer weich geworden wäre; da diese Versuche aber ohne Dynamometer angestellt wurden, so hat man sie nicht aufgeführt.

Bei den harten Gesteinen, mit denen Versuche angestellt wurden, kann das Vorrücken des Bohrers, bei Durchmessern von höchstens 5 Centimeter, 40–60 Centimeter in der Stunde betragen.

Um das Bohren mittelst des Stoßes mit dem wirklichen Rundbohren vergleichen zu können, dient nachstehende Tabelle, welche die mittleren Resultate enthält, die bei der Steinbruchs- und Bergarbeit an verschiedenen Orten erhalten wurden.

Tabelle Nr. III, welche die mittleren Resultate beim Bohren von Gesteinen verschiedener Orte enthält.

Textabbildung Bd. 127, S. 99
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Textabbildung Bd. 127, S. 100

Die in obiger Tabelle zusammengestellten Resultate beweisen augenscheinlich, daß das Rundbohren weit wirksamer ist als das Bohren mit Stößen.

Aus den Daten Nr. 1, 2, 3, 6 und 7 folgt, daß bei Granit, Gneis, Grauwacke und Kalkstein das Vorrücken im Allgemeinen 0,12 bis 0,17 Meter in der Stunde beträgt, während es sich bei dem härtesten Sandstein auf ungefähr 0,06 bis 0,07 Meter in der Stunde reducirt.

Die schieferigen Gesteine sind im Allgemeinen die einzigen, welche ein Vorrücken von 0,40 bis 0,50 Meter in der Stunde gestatten, eine Größe, zu welcher man durch Rundbohren sehr leicht gelangen würde.

Nr. 13 bezieht sich auf einen ausnahmsweise Fall, der gar keinen Einfluß auf die angeführten mittleren Resultate hat. Wenn es sich ganz einfach darum handeln würde, eine Strecke auszuhöhlen, statt die Mineralmassen wegzunehmen, so würde man wohlthun, sobald man ähnliche Hindernisse trifft, sie zu umgehen, da die Theile des Gesteins, welche eine außerordentliche Härte haben, gewöhnlich nur unbedeutende Theile von dem Ganzen bilden.

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Nach dieser Abschweifung kommen wir nun auf unser Project für das Bohren der Strecken oder Tunnels zurück.

Der Bohrer müßte die Form einer cylindrischen Säge haben und im Innern 0,025 Meter weit seyn. Jeder Zahn oder jede Schneide müßte mit einer Stange verbunden seyn, die sich in einer Coulisse in dem cylindrischen Schneidenträger bewegte, damit das Werkzeug nach der Richtung der Achse sich völlig frei verschieben könnte. Eine hinlänglich starke Feder müßte unaufhörlich auf die Stange wirken, aber auch nach Erforderniß aufgehalten werden können. Alle Bohrschneiden müßten zu gleicher Zeit wirken.

Würde die Arbeit mit einer großen Anzahl von Zahnen oder Schneiden ausgeführt, so könnte man auch einen stärkeren Druck anwenden, ohne daß die Schneiden dadurch abgestumpft würden. Der Bohrer würde daher bei jedem Umgange bedeutend vorrücken.

Zwei Centimeter für die Dicke des cylindrischen Schneidenträgers von Schmiedeisen, 1/2 Centimeter für das Spiel in dem zu erzeugenden Schlitz, zusammen 2 1/2 Centimeter Breite für den Schlitz, genügen für die Festigkeit des Werkzeugs und für das freie Herausfallen des Bohrmehls. Wir stützen uns hierbei auf die Dimensionen und die Form des Meißels, welcher zum Abschneiden der verlorenen Köpfe in der Geschützgießerei zu Lüttich benutzt wird, sowie auch auf die wahrhaft wunderbaren Resultate, welche man damit erlangt hat.

Vereinigt man die Elemente 5, 10 und 12 der Tabelle Nr. 2, so kann man eine cylindrische Strecke von 1,20 Meter Durchmesser bei einem mittleren Vorrücken von 0,20 Meter in der Stunde dadurch bohren, daß man zwei Schlitze und ein Loch in der Mitte herstellt, wodurch die zu gewinnende Masse in zwei ringförmige Systeme von 0,25 bis 0,275 Met. Dicke zerlegt würde. Die Menge der in der Stunde zu verbrauchenden dynamischen Einheiten würde ausgedrückt durch:

23,550 + 541,650 + 1,106,850 = 1,672,050 Kilogrammeter,

oder nicht ganz 8 Pferdekräfte. Der Bohrer würde alsdann vielfach seyn, aus zwei cylindrischen und concentrischen Schneidenträgern und einer in der Mitte befindlichen Schneide bestehen.

Die ringförmigen Theile würden, sobald sie um 0,50 bis 0,60 Met. über das Ort der Strecke hervortreten, mittelst Keilen und Schlägeln oder auch mit zweckmäßig angewandter Schießarbeit, hereingenommen werden.

Bei dem Tunnelbetrieb könnte man zwei oder mehrere cylindrische aneinanderliegende Strecken von 1,20 Meter Durchmesser bohren, die durch eine Gesteinsdicke von etwa 0,20 Meter getrennt wären. Alle diese Strecken |102| könnten zu gleicher Zeit gebohrt werden, und das sie trennende Gestein würde in dem Maaße, als die Arbeit vorrückt, weggenommen werden.

Auf diese Weise würde man einen gehörig weiten und hohen Tunnel erlangen.

Der gleichzeitige Betrieb mehrerer nebeneinanderliegenden cylindrischen Strecken würde die Wegförderung des Gesteins, die Untersuchung der Werkzeuge, das Auswechseln der Schneiden u.s.w. sehr erleichtern; er würde auch mehr Platz für die Triebkraft und für die Menschen gestatten, sowie eine bessere Wetterführung, d.h. Zuführung von frischer Luft.

Wir wollen nun eine annähernde Kostenberechnung über das Bohren zweier cylindrischer Strecken von 1,20 Met. Durchmesser, die übereinander liegen und durch eine Gesteinsmasse von 0,20 Met. getrennt sind, machen.

Wir wollen annehmen, daß die Arbeit Tag und Nacht ununterbrochen fortgehe, wie dieß bei allen ähnlichen Arbeiten der Fall ist; daß die wirkliche Bohrung 15 Stunden wegnehme und daß die 9 anderen Stunden zur Reparatur der Werkzeuge, zur Gewinnung der kranzförmigen Theile und der die beiden Strecken trennenden Gesteinsschicht verwendet werden, um beide Strecken zu einer einzigen von 2,60 Meter Höhe und 1,20 Meter Breite zu vereinigen; diese Arbeit würde so ein Vorrücken von 3 Meter in 24 Stunden bewirken.

Tägliche Interessen einer Hochdruck-Dampfmaschine von 25 Pferdekräften 4,00 Fr.
Abnutzung derselben 8,00 „
Tägliche Zinsen der Werkzeuge im Werth von 12,000 Fr. 1,67 „
Reparaturen derselben 9,33 „
Brennstoffe und andere Materialien 17,00 „
Zwei Maschinenwärter à 4 Fr. 8,00 „
Zwei Heizer à 2,50 Fr. 5,00 „
Zwei Bohrmeister 10,00 „
Bohrarbeiter, Taglöhner u.s.w. 25,00 „
Verschiedene Ausgaben 5,00 „
––––––––
Summa 93,00 Fr.

Da die Strecke täglich um 3,00 Meter vorrückt, so wird jeder laufende Meter 31 Fr. kosten, und da der Querschnitt eine Oberfläche von 2,81 Quadratmetern hat, so wird jeder Kubikmeter Gebirge 11 Fr. 3 Centimes kosten.

Außer dem raschen Vorrücken des Streckenbetriebes von 3 Metern täglich, gewährt die Bohrarbeit, wie man steht, auch eine bedeutende Ersparung, da ein Kubikmeter gewonnenes Gebirge nicht mehr als 11 Fr. 3 Cent. kostet.

Das Absinken von senkrechten Schächten, die man von 200 zu 200 Meter anbringt, um den Betrieb zu fördern und um den nöthigen Wetterzug |103| zu veranlassen, könnte vermieden werden, indem man die nöthige Luft beim Vorrücken des Betriebes durch ein Windradgebläse, dessen Bewegung nur wenig Kraft erfordert, und durch Canäle an die nöthigen Punkte führen kann. Dadurch würde eine neue Ersparung an Arbeit und an Kosten veranlaßt werden.

Die folgende Tabelle enthält die Gewinnungskosten von 1 Kubikmeter Gebirge beim Streckenbetrieb an einigen Orten.

Tabelle Nr. IV.



Bezeichnung der Orte
Kosten
des
Kubikmeters
Gebirge.
Fr. Cent.
Grube von Saint-Bel. Gestein 8 60.
Erzgebirge. Sehr harte Gesteine 21 09
Grube Himmelsfürst bei Freiberg 17 49
Mansfeld. Rothliegendes 17 00
Kalkstein in Belgien und in Frankreich, durch welchen die meisten
Eisenbahn-Tunnels getrieben worden sind

20

00
Becken von Lüttich. Schiefer und Grauwacke 10 00
Ebendaselbst. Kohlensandstein 20 00

Der größte Vortheil aber, welchen das hier auseinandergesetzte Bohren der Strecken gewähren würde, bestünde in der Schnelligkeit des Betriebes, 3 laufenden Metern täglich; wie bedeutend derselbe ist, ergibt die Vergleichung mit einigen ausgeführten Arbeiten in der folgenden Tabelle.

Tabelle Nr. V.



Bezeichnung des Ortes, an welchem die Arbeit ausgeführt wurde
Tägliches
Vorrücken bei
12–16
Arbeitsstunden
Meter.
Saint-Bel: Stollen von 2 Meter Höhe und 1 Meter Weite 0,15
Roche la Mollière: elliptischer Schacht von 3 Met. Höhe und 4
Met. Weite. Sehr harter Kohlensandstein

0,20
Mansfeld: Stollen von 2,12 Meter Höhe und 1,18 Meter Weite.
Rothliegendes

0,21
Kalkstein in Belgien und Frankreich: Eisenbahn-Tunnels;
Durchschnittszahlen

0,25 bis 0,50
Becken von Lüttich: Schiefer u. Grauwacke: Stollen von 1,80 M. Höhe
und 1,80 Met. Weite: es arbeiteten 4 Häuer auf einmal in
12stündigen Schichten


0,35
Deßgleichen: Kohlensandstein 0,17
Deßgleichen: Kalkstein 0,50
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Wenn man im massiven Gestein sprengt, so haben bekanntlich die ersten Schüsse fast gar keine Wirkung; ganz anders ist es aber, wenn durch die Explosion der ersten Bohrlöcher in der Mitte der zu sprengenden Masse eine Vertiefung entstanden ist. Der Verfasser ist der Meinung, daß es vortheilhaft seyn würde, zu gleicher Zeit die Schießarbeit zu betreiben und ein cylindrisches Loch von 0,20 bis 0,50 Met. Durchmesser zu bohren. Die rings um diese cylindrische Aushöhlung angesetzten Bohrlöcher würden eine große Wirkung haben. Auch die Bohrlöcher zur Schießarbeit selbst könnten gebohrt werden, statt daß sie jetzt durch den Stoß des Bohrmeißels vertieft werden. Dieß würde besonders dann zweckmäßig seyn, wenn zu gleicher Zeit viele Löcher innerhalb eines kleinen Raumes gebohrt werden müßten; denn ein Bohrhäuer erfordert wenigstens 1,5 Quadratmeter Oberfläche vor einem Stollenorte, während mehrere zugleich wirkende Maschinenbohrer von einem einzigen Arbeiter beaufsichtigt werden können.

Dieses letztere System scheint das zweckmäßigste beim Tunnelbetriebe zu seyn; es gewährt den Vortheil unmittelbar weite Strecken zu geben und erfordert die am wenigsten kostspieligen Vorrichtungen.

Jedenfalls ist die Sache beim Tunnelbetriebe durch hohe Gebirge, wie z.B. die Alpen, sehr zu berücksichtigen.

Sägemaschinen zum Zerschneiden von Marmor und anderen Gesteins-Blöcken.

Man macht oft sehr ausgedehnte Unternehmungen, man stellt mit großen Kosten mächtige Maschinen auf, ohne auch nur oberflächliche Kenntnisse von den Resultaten zu haben, welche man mit den zu bearbeitenden Materialien erlangen könnte. Dieß kommt daher, weil die Maschinen wegen der Regelmäßigkeit ihrer Bewegung, der Leichtigkeit womit diese Bewegungen umgewandelt werden können, wegen der Stärke und Festigkeit der Materialien, woraus sie bestehen, bei wohlfeilen Brennmaterialien oder Wasserkräften einen so bedeutenden Vortheil im Vergleich mit der Handarbeit gewähren, daß derselbe hinreicht einen unternehmenden Mann zu veranlassen, Maschinen zu den meisten Arbeiten zu verwenden. Der Unternehmer hat das Bewußtseyn von dem Uebergewicht der Maschinen, und obwohl er dasselbe weder genau noch annähernd zu berechnen vermag, so wagt er es doch Operationen zu unternehmen, mit denen er nicht vertraut ist. Daher kommt es aber auch, daß so viele Maschinenanlagen gemacht worden sind, die in einem schreienden Mißverhältniß zu dem zu erfüllenden Zwecke stehen.

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Wir wollen unsere Widerstands-Coefficienten zur Berechnung der Gestehungskosten eines Quadratmeters von einem zu zersägenden oder zu schleifenden Block von Marmor oder anderem Kalkstein mittelst einer Maschinensäge benutzen und sie mit denjenigen Kosten vergleichen, welche man bei der Bearbeitung mit Menschenhänden erhält.

In der Provinz Lüttich können zwei Arbeiter in einer Schicht von zwölf Stunden eine Oberfläche von 0,90 Quadratmeter schneiden; man lohnt sie dafür mit 2 Fr. jeden; die Abnutzung der Werkzeuge beträgt 25 Centimes per Quadratmeter; die Breite des Schnittes beträgt 3 Millimeter.

Die Kosten für das Zerschneiden oder Schleifen eines Quadratmeters Oberfläche betragen daher:

4 × 10/9 + 0,25 = 4,69 Frcs.

Nach meinen Bestimmungen erfordert bei Kalkstein aus der Umgegend von Lüttich eine Schicht von 0,001 Meter Dicke und von 1 Quadratmet. Oberfläche einen Kraftaufwand von 43,000 Kilogrammetern. Nehmen wir nun an, daß die Maschinensägen ebenso dick als die Handsägen seyen, so würde der Quadratmeter Sägenschnitte, dessen Breite 0,003 Meter beträgt, einen Verbrauch von 43,000 × 3 = 129,000 Kilogrammetern erheischen.

Vorausgesetzt der durch die Reibung veranlaßt Verlust sey gleich, und ebenso die Zeit, während welcher die Maschine leer geht (nämlich wenn die Blöcke anders gelegt oder die Werkzeuge reparirt werden), so beträgt die Größe der verbrauchten Kraft, als Nutzeffect oder als Verlust, auf 1 Quadratmeter geschnittener Oberfläche

129,000 × 3 = 390,000 Kilogrammeter in runder Zahl.

Die Ausgaben für eine Dampfmaschine können per Stunde und Pferdekraft auf 0,15 Fr. und die Zinsen des Capitals sowie die Unterhaltungskosten auf 0,13 Fr. per Pferdekraft und Stunde berechnet werden, so daß also eine Pferdekraft während einer Stunde 0,28 Fr. kostet.

Da nun eine Pferdekraft in der Stunde 270,000 Kilogrammeter erzeugt, so folgt, daß

1000 Kilogrammeter 0,28/270 Fr. = 0,00104 Fr. kosten werden.

Die 390,000 Kilogrammeter, welche zum Zerschneiden eines Quadratmeters Kalkstein von Lüttich nöthig sind, werden eine Ausgabe von 0,00104 × 390 = 0,41 Fr. erfordern.

Addiren wir zu dieser Summe für die Abnutzung der Sägen 0,25 Fr.
als Lohn für den Arbeiter per 10 Arbeitsstunden 2 1/2 Fr. 0,25 Fr.
––––––
Summa 0,50 Fr.

so finden wir, daß bei Anwendung von Maschinen der Quadratmeter |106| Schnittfläche 0,91 Fr. kostet, während diese Kosten bei Handarbeit 4,69 Fr. betragen.

Anwendung des Bohrens bei einigen Belagerungsarbeiten.

Die Laufgräben, welche man in festen Gesteinen auszuführen hat, schreiten so langsam vor, und sind bei Anwendung des Bohrens und Schießens so mühsam, daß man es vorzieht sie auf eine andere Weise auszuführen, obgleich dadurch sehr wesentliche Verzögerungen und Gefahren veranlaßt werden. Das Bohren bietet aber ein weit leichteres Mittel dar, um im Felsen vorwärts zu kommen.

Zu dem Ende bohrt man 2,50 Meter tief unter dem Boden parallel mit der Oberfläche und in der erforderlichen Richtung ein Bohrloch von 6 bis 12 Centimeter Durchmesser, welches ohne Anstrengung von den Mineuren ausgeführt werden kann, besetzt dieses Loch und zündet die Pulverbesetzung an. Indem nun die Explosion das Gestein über dem Bohrloch auflockert und hebt, entsteht eine Tranchée von 2,50 Met. Tiefe und einer oben fast ebenso bedeutenden Weite. Dieser Tranchée könnte man alsdann die zweckmäßigen Dimensionen und Formen geben. Da das Bohren um 0,20 Meter in der Stunde und selbst noch mehr vorrücken kann, so würde der Laufgraben leicht um drei bis vier Met. in 24 Stunden weiter geführt werden können. Obgleich nun diese Verfahrungsart als eine sehr langsame erscheint, so kann sie doch in einem Jahr 1000 bis 1400 Meter vorschreiten, und dieß ist unter gewissen Umständen hinreichend; als Beleg dafür dient die Belagerung von Gibraltar zu Ende des vorigen Jahrhunderts, welche über sieben Jahre dauerte und doch vollständig mißglückte.

Die im festen Gestein gemachten Laufgräben könnten, wenn es erforderlich ist, geblendet werden, und man könnte sie alsdann in gerader Linie führen, sie würden so sichere Verbindungen bilden und könnten Menschen und Material zum Schutz dienen. Auch die Parallelen könnten mit Hülfe der Bohrarbeit vorgerichtet werden.

Nachdem die Laufgräben und die Parallelen bis gegen den Felsen geführt sind, auf welchem sich die Befestigungen befinden, braucht man nur mittelst des früher besprochenen Verfahrens eine Strecke zu bohren, um das Innere der Felsmasse mit einer sehr beträchtlichen Pulverlabung (50,000 bis 200,000 Kilogr.) besetzen und dann durch Endzünden der Mine alle Befestigungen zerstören, alle natürlichen Hindernisse umwerfen und sich der für uneinnehmbar geltenden Positionen bemächtigen zu können.

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Diese Maschine ist in der Eisenbahnzeitung, 1852, Nr. 10 u. 11 beschrieben und abgebildet.

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