Titel: Moll, über eine Straßen-Locomotive.
Autor: Moll, C. L.
Fundstelle: 1858, Band 150, Nr. XLVII. (S. 173–180)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj150/ar150047

XLVII. Ueber eine Straßen-Locomotive (traction engine), wie sie, versehen mit Boydell's patentirter endloser Eisenbahn, von C. Burrell in Thetford, Norfolk, gebaut wird; von C. L. Moll, Ingenieur in Cöln.

Aus der Monatsschrift des Gewerbevereins zu Cöln, August 1858, S. 289.

Der Wunsch, die Dampfkraft zum Fortbewegen von Wagen auf gewöhnlichen Straßen benutzen zu können, wurde, nachdem er schon in früheren Zeiten oftmals aufgetaucht war, besonders wieder zu Ende des vorigen Jahrhunderts rege. Die Leistungen der von Watt so außerordentlich vervollkommneten Dampfmaschine ließen an die Möglichkeit glauben, durch die neue, so glücklich dienstbar gemachte Kraft auch beim Transportwesen die Pferde ersetzen zu können. Die Watt'sche Niederdruckmaschine konnte indessen solchen Erwartungen nicht entsprechen, einmal weil ihre Dimensionen, bei genügender Stärke der Maschine, zu groß ausfallen, und dann insbesondere wegen der bedeutenden Wassermenge, welche die Verdichtung des Dampfes erfordert. Sobald jedoch Oliver Evans die Dampfmaschine ohne Condensation mit hoher Dampfspannung in die Praxis eingeführt hatte, gieng er auch gleich dazu über, seine Maschine zur Construction eines Dampfwagens zu benutzen. Obgleich er einen solchen auch wirklich zu Stande brachte und verschiedene Fahrten mit demselben ausführte, so fand sein Unternehmen doch keinen Anklang, und mußte er dessen weitere Verfolgung zuletzt wegen Mangel an Theilnahme und Unterstützung aufgeben. Nicht glücklicher waren verschiedene Versuche englischer Ingenieure, welche bald nach Evans Dampfwagen für gewöhnliche Straßen bauen wollten. Die Haupthindernisse, woran diese und noch manche spätere Versuche zur Erreichung des gleichen Zieles scheiterten, sind folgende: Anstatt darauf auszugehen, eine bedeutende Last mit mäßiger Geschwindigkeit fortziehen zu können, war man zu sehr bestrebt, eine Geschwindigkeit zu erreichen, deren Größe mit Rücksicht auf die anderen auf der Straße sich bewegenden Fuhrwerke zu mancherlei Uebelständen Veranlassung gab. Ferner waren |174| bei der Construction der Räder, welche sich nicht von denen anderer Wagen unterschieden, die durch die Unebenheiten des Weges erzeugten Stöße so heftig, daß die Unterhaltung der Maschine eine zu schwierige und kostspielige wurde. Endlich war auch der Widerstand, welchen die Räder der schweren Maschine, zum Theil wegen ihres leichten Einsinkens, auf den gewöhnlichen Wegen fanden, ein nicht geringes Hinderniß für die Benutzung von Dampfwagen auf öffentlichen Straßen.

Bei der neuen englischen Straßenlocomotive hat man die genannten Hindernisse eines guten Gelingens auf sehr geschickte Weise zu umgehen und zu überwinden gewußt. Zunächst läßt man die Maschine sich nur mit so mäßiger Geschwindigkeit bewegen, daß der gewöhnliche Straßenverkehr durchaus keine Belästigungen erfährt. Zugleich werden durch diese langsame Bewegung die Nachtheile der nicht zu vermeidenden Stöße auf ein erträgliches Maaß herunter gebracht. Die Haupteigenthümlichkeit der Straßenlocomotive besteht nun in einer neuen und höchst sinnreichen, von Boydell erfundenen Construction der Räder. An dem Umfange eines jeden derselben sind nämlich sechs Schuhe in solcher Weise angebracht, daß sich dieselben, bloß in Folge der Umdrehung des Rades, diesem der Reihe nach unterlegen. Sobald das Rad über einen Schuh weggerollt und auf den nächsten übergegangen ist, wird der erstere Schuh von dem Rade selbst wieder aufgehoben, um später, nachdem er sich mit dem Rade herumbewegt hat, von diesem von Neuem überrollt zu werden. Die Schuhe bestehen aus einem starken Bohlenstücke und sind auf ihrer unteren Fläche mit starkem Eisenblech belegt; auf der oberen Fläche ist ein Stück Schiene befestigt. Diese Schienenstücke der einzelnen Schuhe stoßen bei dem Umdrehen des Rades gut aneinander, so daß dieses sich ebenso wie das Rad einer gewöhnlichen Locomotive stets auf einer Unterlage von Schienen bewegt. Stöße, in Folge der Unterlage, können daher bei der Straßenlocomotive, ähnlich wie bei der gewöhnlichen Locomotive, nur beim Uebergang von einer Schiene auf die nächstfolgende vorkommen. Da nun die Länge der Schienenstücke bei der Straßenlocomotive und die Schienenlänge auf den Eisenbahnen nahe das gleiche Verhältniß zu einander haben wie die Geschwindigkeiten der entsprechenden Locomotiven, so wird in einer bestimmten Zeit die Straßenlocomotive in Folge ihrer Unterlage nicht mehr Stöße erleiden, als eine gewöhnliche Locomotive in derselben Zeit. Im Allgemeinen wird jedoch bei der Straßenlocomotive der Uebergang von einer Schiene auf die andere einen etwas stärkeren Stoß zur Folge haben, als wenn die Schienen fest mit dem Boden verbunden wären. Es erklärt sich dieß leicht daraus, daß in jenem Falle das mehr oder weniger vollkommene Aneinanderpassen der einzelnen Schienenstücke |175| von der Beschaffenheit des Weges, auf welchen sich die Schuhe auflegen, beeinflußt wird. Die große Grundfläche der Schuhe – welche bei etwa 3 1/2 Fuß Länge 6 bis 7 Zoll breit sind – ist für den ruhigen und sicheren Gang der Maschine von sehr günstigem Einfluß. Es wird dadurch jedes Einsinken der Maschine, selbst auf sehr weichem Wege verhindert, so daß dieselbe sogar auf Wiesen und frisch gepflügtem Lande ungehindert vorwärts kommt. In England wird sie deßhalb auch namentlich zum Ziehen von Pflügen benutzt. Die Größe der Schuhe verschafft den Schienen ein festes und von den kleineren Unebenheiten des Bodens unabhängiges Auflager. Dabei besitzt jedoch die Verbindung zwischen dem Rad und den Schuhen so viel freies Spiel, daß die gewöhnlichen Unebenheiten der Wege kein nachtheiliges Klemmen in den Verbindungstheilen hervorrufen.

Die Straßenlocomotive hat in ihrer Hauptanordnung große Aehnlichkeit mit einer vierrädrigen Locomotive mit beweglichem Vordergestell. Der Kessel mit den zugehörigen Theilen (Ventile, Wasserstandszeiger) ist übereinstimmend mit einem gewöhnlichen Locomotivkessel. Die beiden Dampfcylinder, sowie die Steuerungsmechanismen, liegen oben auf dem cylindrischen Theile des Kessels und sind daher leicht zugänglich. Das Umsteuern der Maschine geschieht mittelst der Stephenson'schen Coulisse, durch welche dann auch eine Expansion des Dampfes hervorgebracht werden kann. Die Schubstangen der beiden Cylinder greifen an eine gekröpfte, auf dem Kessel gelagerte Welle, an deren beiden Enden zwei kleine schmiedeeiserne Getriebe aufgekeilt sind. Die letzteren greifen in zwei gußeiserne Zahnkränze, welche mit dem Haupträderpaare verbunden sind. Diese Zahnkränze bestehen aus einzelnen Segmenten, damit man beim etwaigen Bruche eines Zahnes nur das betreffende Segment auszuwechseln braucht. Die Haupträder selbst sind von Holz, mit einem eisernen Reifen umzogen. Sie drehen sich um starke Zapfen, welche an den Maschinenrahmen befestigt sind. Um mit der Maschine, natürlich unter gleichzeitiger Verminderung ihrer Geschwindigkeit, eine größere Zugkraft ausüben zu können, ist noch eine Vorgelegwelle angebracht, welche man nach Belieben zwischen der gekröpften Kurbelachse und den Zahnkränzen der Haupträder ein- oder ausschalten kann. Diese Einrichtung ist von großem Vortheil, wenn man mit der Maschine, ohne die angehängte Last zu vermindern, außergewöhnliche Steigungen hinauf fahren will. Das Aus- oder Einrücken der Vorgelegwelle verursacht durchaus keine Schwierigkeiten. Die Kurbelwelle kann auch ganz außer Eingriff mit den Rädern gebracht, und dann das auf ihr sitzende Schwungrad als Riemenscheibe zur Verrichtung irgend einer Arbeit benutzt werden.

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Der Wasservorrath zur Speisung des Kessels ist in einem Behälter enthalten, welcher die untere Hälfte des cylindrischen Kesseltheiles umgibt. Die Speisepumpe befindet sich seitlich an dem vorderen Ende des Rahmens; dicht neben ihr befindet sich eine Reservepumpe und neben dieser ist noch eine dritte Pumpe angebracht, mittelst deren der Vorrathsbehälter durch die Maschine selbst gefüllt werden kann. Die für etwa 3 bis 4 Stunden erforderlichen Kohlen werden auf einer vor der Heizthür angebrachten Plattform untergebracht. Das vordere Ende des Kessels stützt sich mittelst eines starken eisernen Trägers auf das bewegliche Vordergestell. Mittelst eines Rädermechanismus kann dieses von einem auf dem Vorgestell stehenden Arbeiter gegen den Hauptkörper der Maschine gedreht werden; hierdurch läßt sich die Bahn der Maschine mit Leichtigkeit bestimmen. Auch ist auf dem Vordergestell noch eine Schraube angebracht, mittelst deren die Lage der Längenachse des Kessels gegen die Horizontale geändert werden kann. Es hat dieß den Zweck, auf starken Steigungen eine zu ungünstige Lage des Wasserspiegels in Bezug zum Kessel verhindern zu können.

Die anfänglich gebauten kleineren Maschinen, von etwa 10 Pferdekraft, haben sich weit weniger praktisch bewährt, wie die größeren von 20 Pferdekraft an, wie sie jetzt gebaut werden. Bei den kleineren Maschinen fehlte die Vorgelegwelle. Ein Hauptübelstand der kleineren Maschinen ist das weit ungünstigere Verhältniß des Eigengewichts der Maschine zu der angehängten Ladung; es wirkt dieß besonders nachtheilig bei dem Herauffahren von Steigungen. Charles Burrell in Thetford, Norfolk, baut die Straßenlocomotive gegenwärtig in drei verschiedenen Größen: von 20, 30 und 50 Pferdekraft, zum Preise von 960, 1060 und 1260 Pfd. St., frei London oder Hull. Der Fabrikant garantirt dafür, daß diese Maschinen auf horizontalem Wege eine Last von 600, 1000 und 1500 Cntr. fortziehen können, mit einer Geschwindigkeit von 3/4 preuß. Meilen in 1 Stunde.

Auf den Wunsch mehrerer westphälischen Gruben- und Hüttenbesitzer, die mit regem Eifer die Fortschritte, welche die Industrie des Auslandes macht, auf die einheimische zu übertragen suchen, hat der Verf. in England durch eigene Anschauung die Construction und die Leistungen der neuen Maschine studirt. Die Erreichung dieses Zweckes wurde ihm auf das Angenehmste erleichtert durch die freundliche Bereitwilligkeit, mit welcher Hr. Burrell mit einer von ihm gebauten Straßenlocomotive die verschiedensten Versuche anstellen ließ. Diese Versuche fanden am 2. und 3. Juni in seinem Beiseyn in Thetford statt, und zwar mit einer Maschine von 20 Pferdekraft.

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Die beiden Cylinder derselben hatten einen Durchmesser von 7 Zoll englisch, der Kolbenschub betrug 12 Zoll. Der Kessel war für 6 Atmospären Ueberdruck construirt; die Dampfspannung, mit welcher die Maschine arbeitete, betrug 50 bis 70 Pfd. Ueberdruck per Quadratzoll. Das Gewicht der ganzen Maschine beträgt nach Angabe des Fabrikanten etwa 220 Cntr. Die ganze Länge der Maschine ist circa 18 Fuß englisch; die größte Breite derselben 7 Fuß 8 Zoll.

Am ersten Tage wurde die Maschine ohne angehängte Last den verschiedensten Versuchen unterworfen. Sie fuhr aus dem Hofe der Fabrik durch die nicht breiten, gepflasterten Straßen des Städtchens, wobei das mehrmalige Umbiegen um verschiedene Straßenecken mit voller Sicherheit ausgeführt wurde. Ueberhaupt ist das Lenken der Maschine, welches ein auf dem Vordergestell stehender Arbeiter besorgt, sehr leicht und sicher. Vor der Stadt fuhr die Maschine auf einer gewöhnlichen mit verschiedenen Steigungen versehenen Landstraße. Ein Theil derselben war neu mit Steinen beschüttet, über welche sich die Maschine ungehindert fortbewegte; nur waren natürlich die Stöße bedeutender als auf dem übrigen besseren Theile des Weges. Auf der Landstraße hinterließen die Schuhe durchaus keine nachtheiligen Spuren; sie können im Gegentheil nur zur Verbesserung des Weges beitragen. Schließlich fuhr die Maschine von der Chaussee abbiegend eine ziemlich starke Steigung hinunter, in eine Wiese hinein, beschrieb dort mehrere stark gekrümmte Bahnen und kehrte hierauf auf einem anderen Wege in den Fabrikhof zurück. Bei diesen Versuchen war die Maschine auch mehrmals eine kurze Strecke rückwärts gegangen; auch dieß ging sicher und leicht von statten. Der Durchmesser des kleinsten Kreises, in welchem die Maschine wenden kann, beträgt 33 Fuß.

Am zweiten Tage wurde dieselbe Maschine weiteren Versuchen unterworfen, bei welchen sie eine Last von 400 Cntr., welche aus vier mit Roheisen beladenen Wagen bestand, zu ziehen hatte. Sie that dieß in der Ebene und auf schwachen Steigungen mit einer Geschwindigkeit von 5 Fuß. Während des fast zweistündigen Versuches arbeitete die Maschine, ohne daß irgend eine Störung vorgekommen wäre. Geheizt wurde dieselbe mit gewöhnlichen Steinkohlen. Der Kohlenverbrauch beträgt bei Fortschaffung einer Last von 600 Cntr. auf horizontalem Wege etwa 300 Pfd. per preuß. Meile.

Die eben beschriebenen Versuche haben den Verf. die Ueberzeugung gewinnen lassen, daß die neue Erfindung bereits einen Grad der Anwendbarkeit erlangt hat, welcher es nicht nur wünschenswerth macht, sondern |178| welcher vollkommen dazu berechtigt, die Maschine bei regelmäßigem Transport größerer Lasten zur Anwendung zu bringen. Nur durch eine solche, längere Zeit dauernde Benutzung wird es möglich seyn, über sämmtliche Vortheile und Mängel der Maschine ein bestimmtes Urtheil zu erlangen. Besonders kann über die Abnutzung nur ein längerer Gebrauch genauen Aufschluß geben. Nach der Angabe des Fabrikanten sollen nur einige leicht zu erneuernde Theile der Schuhe einer bedeutenderen Abnutzung unterworfen seyn. Die Bedienung der Maschine ist leicht und einfach, und bei gehöriger Aufsicht ist mit ihrer Anwendung eine besondere Gefahr ebenfalls nicht verbunden.

Für die Anwendung der Maschine ist es interessant zu wissen, wie groß die Last ist, welche dieselbe auf Steigungen von verschiedener Größe zu ziehen vermag.

Bezeichnet: q das Gewicht der Straßenlocomotive in Centnern; Q das Gewicht der angehängten Wagen, einschließlich der Ladung, in Centnern; Z den von der Maschine ausgeübten Gesammtzug; f den Widerstandscoefficienten der beladenen Wagen; f₁ den Widerstandscoefficienten der Maschine; α den Steigungswinkel des Weges – so ist, wie sich leicht zeigen läßt:

Q f cos α + q f₁ cos α + Q sin α + q sin α = Z.

Setzt man nun f = f₁ = 1/30 und cos α = 1 wegen der Kleinheit von α, so hat man

(Q + q)/30 + (q + Q) sin α = Z. (1)

Die 20pferdige Maschine hat ein Gewicht q = 220 Cntr., und zieht auf horizontalem Wege eine Last Q = 600 Cntr. Ihre Zugkraft ergibt sich daher, wenn man in Formel (1) Q = 600, q = 220 und sin α = 0 setzt; man findet dann

Z = 27 1/3 Cntr.

Setzt man nun diesen Werth von Z in Formel (1) ein, und löst dieselbe für Q auf, so erhält man

Textabbildung Bd. 150, S. 178

Hieraus läßt sich nun leicht für verschiedene Steigungen die Größe der fortzuziehenden Last ermitteln. Für einige Steigungen sind die Resultate solcher Ermittelung in der weiter unten folgenden Tabelle zusammengestellt. |179| Dieselbe zeigt, daß die Größe der fortzuziehenden Last mit dem Anwachsen der Steigung sehr rasch abnimmt, und daß die Maschine auf einer Steigung von 1/10 nicht mehr im Stande ist, sich selbst ohne alle Ladung fortzubewegen.

Durch Benutzung der Vorgelegwelle, welche eine zweifache Uebersetzung ins Langsame bewirkt, wird die Zugkraft der Maschine verdoppelt, freilich auch ihre Geschwindigkeit auf die Hälfte herabgebracht. Setzt man in (2) die Zugkraft = 2 × 27 1/3 = 54 2/3 und α = 0, so ergibt sich, daß die Maschine bei Anwendung des Vorgeleges auf horizontalem Wege eine Last von Q = 1420 Cntr. zu ziehen vermag. In der nachfolgenden Tabelle sind für verschiedene Steigungen die betreffenden Lasten zusammengestellt.

Es ergibt sich dabei, daß für Steigungen von 1/20, den nahe größten, welche in Preußen für Landstraßen gestattet sind, die Maschine ohne Vorgelege nur 108 Cntr., dagegen mit Vorgelege 436 Cntr. ziehen kann.

Last, welche die Maschine zu ziehen Steigung der Straße.
vermag, in Centnern, 0 1/100 1/50 1/30 1/20 1/18 1/10
ohne Anwendung des Vorgeleges 600 410,76 292,5 190 108 87,5 – 15
mit Anwendung des Vorgeleges 1420 1041,5 805 600 436 395 190

Die in dieser Tabelle angegebenen Lasten könnte die oben beschriebene 20pferdige Maschine auf den betreffenden Steigungen vermöge der Größe des Dampfdrucks, welcher auf die Kolben wirksam werden kann, fortziehen. Damit ist indessen nicht gesagt, daß die Maschine jene Lasten auch wirklich fortzuziehen vermag, indem eine wesentliche Bedingung hierzu noch nicht berücksichtigt worden ist.

Ein Fortbewegen der Maschine ist nämlich nur so lange möglich, als die Treibräder auf den ihnen unterliegenden Schienen nicht zu gleiten anfangen. Ein solches Gleiten, welches bei Eisenbahnlocomotiven zuweilen im Augenblicke der Abfahrt eintritt, und hier ohne bedeutenden Nachtheil ist, muß bei der Straßenlocomotive auf das sorgfältigste vermieden werden, da bei dieser jedes solches Gleiten ein Abreißen der Schuhe von den Treibrädern zur Folge haben würde. Die größte Last, welche eine |180| Straßenlocomotive fortziehen kann, ohne daß ein Gleiten der Treibräder eintritt, läßt sich auf folgende Weise bestimmen.

Es bezeichne: Q diese größte Last in Centner; q das Gewicht der Maschine in Centner; q₁ das auf den Treibrädern ruhende Gewicht; F den Coefficienten der Reibung zwischen den Treibrädern und den Schienen; f den Widerstandscoefficienten der beladenen Wagen; f₁ den Widerstandscoefficienten der Maschine; α den Steigungswinkel des Weges – dann ist Fq₁ der größte Zug, welchen die Maschine, ohne daß die Treibräder gleiten, auszuüben vermag. Dieser Zug muß zweierlei Hauptwiderstände überwinden, einmal den von der Maschine herrührenden Widerstand, welcher gleich ist: (qf₁ + q sin α) = q (f₁ + sin α), und dann den von der angehängten Ladung verursachten Widerstand, welcher, wenn diese Ladung gerade die größtmögliche seyn soll, gleich ist: (Qf + Q sin α) = Q (f + sin α). Es muß daher folgende Gleichung stattfinden:

Fq₁= q (f₁ + sin α) + Q (f + sin α). (3)

Durch einfache Entwickelung ergibt sich aus dieser Gleichung:

Textabbildung Bd. 150, S. 180

Von wesentlichem Einfluß auf die Größe von Q ist der Werth des Reibungscoefficienten F, welcher, je nachdem die Schienen und die Radreifen staubig, feucht oder fettig sind, bei den Eisenbahnlocomotiven von 1/3 bis 1/12 veränderlich ist. Eben so schwankt der Coefficient f je nach der Beschaffenheit der Straße von 1/30 bis 1/60, und geht wohl bis zu 1/100 herab, wenn sämmtliche Wagen mit Schuhen versehen sind. Da zur Ermittelung des Werthes von F, wie er etwa für die Straßenlocomotive anzuwenden wäre, noch keine genauen Versuche angestellt sind, so können auch aus der letzten Formel numerische Resultate noch nicht gezogen werden. Bei einer Benutzung der Straßenlocomotive muß jedoch stets darauf geachtet werden, daß ein Gleiten der Treibräder vermieden wird, da solches stets eine Beschädigung der letzteren verursachen wird.

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