Titel: Jarolimek's Rundschiff.
Autor: Jarolimek, A.
Fundstelle: 1883, Band 248 (S. 45–51)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj248/ar248014

Das Rundschiff von A. Jarolimek.

Mit Abbildungen auf Tafel 4.

Das gegenwärtig mehr und mehr hervortretende Bestreben, neue Propelleranordnungen und Schiffsformen aufzufinden, durch welche bei besserer Ausnutzung der aufgewendeten Maschinenkraft eine über das bisher erreichte Maſs sich erhebende Schiffsgeschwindigkeit erzielt werden könnte, veranlaſst mich zur Mittheilung einer Idee, zu deren Verwirklichung ich leider seit 10 Jahren vergeblich Gelegenheit gesucht habe.

Es sei mir hierbei zunächst eine Bemerkung über den sogen. „Formwiderstand“ der Schiffe gestattet.

Nach Froude zerlegen sich die Schiffswiderstände in den „Reibungswiderstand“ und den „Wellen bildenden Widerstand“ nach dem Diagramm Fig. 9 Taf. 4.

Ich habe in dieser Figur die den Wellen bildenden Widerstand darstellenden Curven mit geraden Linien f bis f3 durchschnitten, gegenüber welchen der Wellen widerstand, wie ersichtlich, je nach der Schiffslänge abwechsend einmal gröſser, das andere Mal kleiner erscheint. Läuft das Achterschiff in einem Wellenberg, so fördert dieser – eben weil er den Druck auf die Rückseite des Schiffes erhöht, die Bewegung; der Widerstand des Schiffes erscheint kleiner. Läuft das Achterschiff in einem Wellenthal, so ist der Ueberdruck daselbst negativ; der Wasserwiderstand erscheint erhöht.

Diese Rückwirkung der Wellen nimmt also in Bezug auf den Wasserwiderstand einmal einen positiven, das andere Mal einen negativen Werth an, der aus Fig. 9, nachdem ich die geraden Linien f bis f3 entsprechend den aus Fig. 10 hervorgehenden Formwiderständen hinzugefügt habe, deutlich ersichtlich ist. Daſs die betreffende Curve bei langen Schiffen kleinere Abweichungen zeigt, ist natürlich, da hierbei die entfernteren und sohin auch kleineren Wellen den Ausschlag geben.

Hiernach setzt sich nun, genau betrachtet, Froude's „Wellen bildender Widerstand“ unzweifelhaft wieder aus zwei Theilen zusammen: Dem einmal positiv, einmal negativ auftretenden „eigentlichen Wellenwiderstand“, hervorgerufen durch die am Achterschiff wirkenden Wellen, und dem durch meine Linien begrenzten Widerstände, welcher durch die vorn auftretenden Wellen erzeugt wird und daher unbedenklich als der eigentliche „Formwiderstand“ des Schiffes bezeichnet werden darf.

Während der eigentliche Wellenwiderstand auſser von der Geschwindigkeit nur von der Schiffslänge abhängt, steht der Formwiderstand zu der Schiffslänge bloſs in so fern in Beziehung, als diese auf die gesammte Schiffsform bedingend einwirkt. Dieser Formwiderstand |46| nimmt aber – und mit ihm auch der Wellen widerstand – in einer merkwürdigen Curve mit der Geschwindigkeit zu, wie aus Figur 10 hervorgeht.

Dieses Diagramm zeigt, welcher unverhältniſsmäſsig verstärkten Kraft es bedarf, um die Schiffsgeschwindigkeit erheblich über etwa 13 Knoten (zu 1854m) zu bringen, und es ist hieraus klar ersichtlich, daſs es weder der Reibungswiderstand, noch der erst mit dem Formwiderstande wachsende Wellenwiderstand ist, den man beim Anstreben einer besseren Kraftökonomie und einer gröſseren Fahrtgeschwindigkeit zu bekämpfen hat, sondern nur der eigentliche von der Schiffsform und der Anordnung der Propeller abhängige „Formwiderstand“.

Ich will nun die Möglichkeit der Eliminirung bezieh. Reducirung dieses Formwiderstandes näher erörtern. Streng genommen, setzt die Fortbewegung eines Schiffes im Wasser von Haus aus nichts anderes voraus, als daſs eine dem Schiffsquerschnitt und der Schiffsgeschwindigkeit entsprechende Wassermenge vor dem Schiffe stetig entfernt und hinter das Schiff befördert werde.

Diese Bedingung setzt durchaus nicht voraus, daſs das Wasser bei dieser Verschiebung auf eine gewisse Höhe gehoben werde; wohl aber bedarf es keines Beweises, daſs es mit den gewöhnlichen Mitteln, d.h. bei den üblichen Schiffsformen schlechterdings ganz unmöglich ist, das widerstehende Wasser von dem Bug des Schiffes nach dem Hintertheil zu befördern, ohne dasselbe vorerst aufzustauen. Man kann in Bezug hierauf mit Fug und Recht sagen: Das fahrende Schiff drückt gleich einem Pumpenkolben das Wasser in die Höhe und läſst es sich sodann in das hinter dem Schiffe entstehende Thal ergieſsen. Ohne Zweifel kann man demnach jedes Schiff als eine Wasserhebemaschine betrachten, deren ökonomischer Effekt jedoch weniger nach ihrem maschinellen Wirkungsgrad, als nach der sich bei derselben ergebenden Förderhöhe des Wassers zu beurtheilen ist. Jedoch nur ein etwa am Seil oder an der Kette geschlepptes Schiff ist als eine einfache Pumpe zu betrachten. Ein Ruder- oder Schraubenschiff bildet bereits eine doppelte Pumpe, indem hierbei einmal der Schiffskörper das vor demselben verdrängte Wasser auf eine gewisse Höhe hebt und das Ruder oder die Schraube wieder eine andere Wassermasse und zwar auf eine noch gröſsere Hubhöhe fördert.

Daſs nun die Schiffe, als Arbeitsmaschinen betrachtet, eine bedeutend gröſsere Arbeit verrichten, als die Fortbewegung des Schiffes an sich verlangt, ist auſser allem Zweifel und, da es bei den gebräuchlichen Schiffsformen eben nicht möglich ist, die geäuſserte Bedingung für den Fortgang des Schiffes in einfacherer und möglichst ökonomischer Weise zu erfüllen, so entsteht die Frage, mit Hilfe welcher Einrichtungen das Wasser vor dem Schiffe durch bloſse Horizontalverschiebung und mit dem geringsten Kraftaufwande in die ausweichende Strömung versetzt werden |47| kann? Hier denkt man unwillkürlich zuerst an Röhren oder Kanäle und wirklich, wenn auch der mit der Idee der Reactionsschiffe nichts gemein habende Gedanke: das gesammte widerstehende Wasser durch Röhren anzusaugen und durch das Schiff nach rückwärts zu drücken, auf den ersten Anblick kolossal erscheint, so schwindet dieser Eindruck doch einigermaſsen, wenn man die noch gröſseren Wassermassen in Betracht zieht, welche von den gewöhnlichen Schiffen ja thatsächlich in Bewegung gesetzt werden, und wenn man sich die Möglichkeit vor Augen hält, daſs die Transfusion des verdrängten Wassers nach dem bestimmten Ziele hin durch Röhren weniger Arbeitskraft in Anspruch nimmt als das Zurückdrängen desselben nach den verschiedensten Richtungen des befahrenen Wassers, wie solches bei der Schifffahrt gegenwärtig Platz greift.

Diese Möglichkeit kann hier nicht ohne weiteres abgesprochen werden. Zwar ist, um dem durch Röhren strömenden Wasser die nöthige erhöhte Geschwindigkeit zu ertheilen, ein nicht unbedeutender, ja der gleiche Kraftaufwand erforderlich, als wenn das Wasser auf die der betreffenden Geschwindigkeit entsprechende „Geschwindigkeitshöhe“ gehoben werden müſste, daher es scheinen könnte, als ob auf diesem Wege noch weit mehr Kraft absorbirt würde als beim Zurückweichen des Wassers nach den Seiten hin, wo es sich zu einer nur mäſsigen Höhe auſstaut. Allein es ist der entscheidende Umstand nicht zu übersehen, daſs, wenn ein Ansaugen des von dem Schiffe verdrängten Wassers durch Röhren in Betracht kommt, wobei, wie leicht einzusehen ist, nur nach der Mitte hin sanft verengte Röhren mit continuirlichem Wasserstrom ins Auge zu fassen sind, theoretisch überhaupt nur in so lange ein Kraftaufwand nöthig ist, bis die von den Röhren eingeschlossene Wassermenge die entsprechende Geschwindigkeit erlangt hat, indem von diesem Zeitpunkte an das durchströmende Wasser seine lebendige Kraft beständig durch Ansaugen an das nachströmende Wasser abgibt, so daſs behufs der Fortwirkung ein wesentlicher fortdauernder Kraftaufwand gar nicht nothwendig erscheint! Man kann sich den Vorgang hierbei so vorstellen, daſs in der Röhre dadurch, daſs das Wasser darin nach und nach eine höhere Geschwindigkeit annimmt und dieselbe allmählich gegen den Ausgang hin wieder verliert, gleichsam die Bildung einer Geschwindigkeitswelle veranlaſst wird, welche mit Röhre und Schiff in dem befahrenen Wasser fortschreitet, und noch besser trifft der Vergleich des fraglichen Spieles mit dem Spiele des Wassers in einem gewöhnlichen Heber zu, in welchem ja auch nur zum erstmaligen Heben des Wassers bis zur Füllung beider Schenkel des Hebers eine gewisse Kraftäuſserung erforderlich ist, von da aber das Wasser in dem ersten Schenkel schon bei sehr geringem Wasserdruck von selbst oder richtiger durch Ansaugen des im anderen Schenkel herabfallenden Wassers aufwärts läuft.

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Diese Sache läſst sich übrigens auf Grund der Stromlinientheorie wohl noch einfacher erklären.

Es haben also solche Schiffe mit durchgehendem Wasserstrom1) (von mir Perfusionsschiffe benannt) immerhin etwas für sich und ich habe in den J. 1874 und 1875 gröſsere, verschieden construirte Modelle davon erbaut und damit die Donau befahren. Die Strömung des Wassers in den Schiffskanälen wurde hierbei durch eingebaute Schrauben bewirkt.

Nun wurde ich allerdings bald gewahr, daſs die hierbei nothwendig werdenden groſsen, von den Schiffs- und Rohrwänden dem Wasser dargebotenen Reibungsflächen von nachtheiliger Wirkung sind, weshalb ich diese Construction verlieſs und auf andere Mittel sann, um das in der Theorie so ökonomische Perfusionsprinzip mit Erfolg praktisch nutzbar zu machen. Dabei gelangte ich denn schlieſslich zu der Ueberzeugung, daſs eine zweckentsprechende Verwerthung des Perfusionsprinzipes nur allein mittels tellerförmiger Rundschiffe möglich sei und zwar nur dann, wenn die Propeller dabei mitten unter dem Schiffsboden zur Wirkung gelangen.

Ich habe seiner Zeit zu diesem Zwecke eine eigene Oldham'sche Radconstruction ersonnen (vgl. 1879 229* 15), indem ich zunächst beabsichtigte, durch Anbringung eines Paares solcher Räder unter dem Boden des flachen Rundschiffes – wie in Fig. 11 und 12 Taf. 4 skizzirt – einen Perfuser zu construiren, der meines Erachtens nach als solcher sehr gut wirken müſste und gleichwohl eine verhältniſsmäſsig sehr geringe benetzte Fläche besäſse.

Ich habe die Idee zu diesen Rundschiffen gefaſst, noch ehe mir die Existenz der Popofkas bekannt war und es liegt auch meinen runden Perfusern ein ganz anderer Gedanke zu Grunde als den Rundschiffen Popoſ's.

Dadurch, daſs die Propeller (beispielsweise die mit stehender Achse angeordneten Oldham-Räder) unter dem kreisrunden Boden und unter dem Hauptspantenquerschnitt des Schiffes liegen, können dieselben kein anderes als das dem Schiffe widerstehende Wasser ansaugen und sie können es nirgends hin als nach der Rückseite des Schiffes treiben. Es wird so eine rückgängige Strömung des Wassers unter dem Boden des Schiffes erzeugt und damit dem schon angedeuteten Prinzip der Perfusion genügt, ohne daſs das Schiff mit kolossalen Röhren versehen werden müſste.

Da indessen unter dem Schiffsboden liegende Propeller, seien es nun Schrauben oder Räder, im Gebrauch zu groſsen Unzukömmlichkeiten führen, so werden sich schlieſslich für meine Plateschiffe Stoſspropeller, wenn nicht Strahlpumpen, weit besser empfehlen, welche, obgleich im Centrum des Schiffes wirkend, derart angeordnet werden können, daſs sie den ganzen äuſseren Schiffsboden frei lassen.

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Der Hauptvortheil der Stoſspropeller – ihr verminderter Slip2) – hat zwar bei meinem Rundschiffe keine Bedeutung, indem bei letzterem der Rücklauf des Wassers, weil unter dem Schiffsboden auftretend und das Ansaugen des verdrängten Wassers vermittelnd, nicht zu bekämpfen, sondern im Gegentheile möglichst zu fördern ist. Der Umstand aber, daſs die Stoſspropeller eine vom Inneren des Schiffes zugängliche Anordnung gestatten und nur durch einige schräg anzubringende Communicationsrohre unter den Schiffsboden zu münden brauchen, läſst dieselben für den Antrieb dieser Rundschiffe als ganz besonders geeignet erscheinen, weshalb ich über die Wirkungsweise solcher Treibapparate noch einige Bemerkungen beifügen will.

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Denkt man sich in einem Schiffe einen horizontal liegenden, mit dem einen Ende in den Schiffsraum, mit dem anderen Ende durch die Rückwand unter den Wasserspiegel ausmündenden Pumpenstiefel angebracht und darin einen Kolben hin und her bewegt, so resultirt selbst dann, wenn der Kolben mit gleicher Geschwindigkeit vor- und rückwärts geht, ein Antrieb im Sinne der Vorwärtsbewegung des Schiffes, indem die Rückseite des Kolbens stets auf Wasser trifft, die Vorderseite hingegen nur dem Widerstände der Atmosphäre begegnet. Es wird zwar beim Vorwärtsgang des Kolbens, wobei dieser Wasser ansaugt, der Druck des Wassers auf die Rückwand des Schiffes etwas vermindert und dadurch eine Reaction gegen die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges hervorgerufen; allein diese ist nie so groſs als der Antrieb, welcher aus dem darauf folgenden direkten Drucke des zurückgehenden Kolbens auf das Wasser resultirt, wie leicht begreiflich, indem ja auch der Schiffskörper bei seinem Laufe im Wasser stets an der Rückseite einen weit kleineren Widerstand findet als an der Vorderseite, wenn sonst gleiche Umstände obwalten. Nun kann aber die Wirkung eines solchen Kolbenpropellers ungemein gesteigert werden dadurch, daſs bei Belassung des langsamen Vorwärtsganges der Rückstoſs des Kolbens bedeutend beschleunigt wird, wobei der Widerstand des Wassers mit dem Quadrate der Kolbengeschwindigkeit wächst.

Es ist kaum zu zweifeln, daſs sich auf dieses Prinzip ein wirksamer Stoſspropeller gründen läſst, welcher vielleicht einen gröſseren Nutzeffekt als die Schraube gewähren kann und überdies groſse Vorzüge für sich hätte. Jedenfalls ist leicht ersichtlich, daſs es bei dieser Form der Propeller thatsächlich möglich ist, zu erzielen: daſs der Stoſs stets auf nahezu ruhendes Wasser erfolgt, also geringerer Slip vorhanden ist.

Für meinen oben ausgesprochenen Zweck kommt jedoch, wie schon gesagt, hauptsächlich der Umstand in Betracht, daſs der überaus einfache Apparat völlig im Inneren des Schiffes geborgen und also vor jeder Beschädigung geschützt sein kann; derselbe bedingt auch eine sehr einfache Anordnung des Motors. Selbstverständlich müſsten bei gröſseren Dampfschiffen mehrere abwechselnd wirkende Kolben neben einander angebracht werden.

Es kann indessen erst der praktische Versuch bestimmt entscheiden, welche Propellerconstruction für diese Art von Rundschiffen am besten taugt und beabsichtigte ich durch diese Mittheilung insbesondere nur auf das Prinzip meiner Schiffs-Construction aufmerksam zu machen, das mir ein sehr gesundes zu sein scheint, wenngleich solche Schiffe von den altbewährten spitzen Schiffsformen so sehr abweichen und nur schwer den Glauben daran zulassen, daſs sich diese breiten Fahrzeuge leicht und schnell im Wasser fortbewegen könnten.

Meine obigen Ausführungen berechtigen zu dieser Erwartung, und es stellen die Rundschiffe mit unterhalb wirkenden Propellern überhaupt |51| viele sehr wesentliche Vortheile in Aussicht, so auſser einer bedeutend gesteigerten Fahrtgeschwindigkeit und Kraftersparniſs noch: Geringen Tiefgang und Verminderung der Wirkung des Wellenschlages; denn das Prinzip des Schiffes bedingt es ja, daſs das Wasser so zu sagen mit der Geschwindigkeit Null unter das Schiff tritt und mit der Geschwindigkeit Null wieder rückwärts hervorkommt. Je gröſser das Schiff, je vollkommener wird sich diese Beschleunigung und Wiederverzögerung des unter dem Schiffe strömenden Wassers gleich dem Spiele einer breiten Welle vollziehen. Ferner erhöhte Steuerfähigkeit, indem bei Anordnung mehrerer Propeller neben einander diese bei der erheblichen Breite des Hauptspants unterhalb an mächtigen Hebeln angreifen und bei einem rechts und links von der Schiffsachse in umgekehrter Richtung erfolgenden Angriff das Schiff auch am Flecke zu wenden vermögen. Schlieſslich wäre noch die groſse Stabilität solcher Schiffe hervorzuheben, die Herabminderung des Stampfens und Schlingerns, die Zulässigkeit einer guten Eintheilung der Räume u.a.m.

Hainburg a. D., 20. Februar 1883.

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Griffith hat nach den Transactions of the Institution of Naval Architects zur selben Zeit die gleiche Idee verfolgt.

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Zur Aufhellung der den „Slip“ bedingenden Umstände mögen hier folgende Bemerkungen Platz finden. Man sagt, wäre das Wasser ein fester Körper, so würde die Schraube bei jeder Umdrehung um ihre ganze Höhe fortrücken. Da jedoch das Wasser immer etwas ausweicht, so folgt auch, daſs die Schraube bei einer Umdrehung nicht um ihre ganze Höhe fortschreitet, sondern um den sogen. Slip oder Rücklauf zurückbleibt.

Man weiſs ferner, daſs im Allgemeinen mehrflügelige Schrauben überall da minder vortheilhaft sind, als 2 flügelige, wo man eine groſse Geschwindigkeit zu erzielen beabsichtigt, und zu diesem Umstände bemerkt Rühlmann, daſs die Ursache davon vielleicht darin liegt, daſs bei Theilung des Wassers in eine gröſsere Zahl von Gewindekörpern beim Hindurchschrauben durch die Wassermasse gröſsere Cohäsions- und Reibungswiderstände zwischen den zu trennenden Wassertheilchen und zwischen dem Wasser und den Schraubenflächen auftreten.

Bedenkt man aber, mit welch geringem Betrage die Reibung in den Leitkanälen der Turbinen auf den Nutzeffekt zurückwirkt, wo die durchgehende Wassermasse in noch weit mehr Körper zertheilt wird, so muſs man doch noch nach anderen Ursachen zur Aufklärung des berührten Umstandes suchen. Ich glaube diese Ursache darin zu finden, daſs, wenn bei der Schraube ein Flügel dem anderen zu rasch folgt, er auf eine minder ruhende, weil zufolge der Wirkung der vorangegangenen Schaufel noch in stärkerer Bewegung befindliche Wassermasse stöſst und somit auch einen geringeren Effekt erzielen muſs.

Da der Slip überhaupt in dem Zurückweichen des Wassers seinen Grund hat, so kann man ja gar nicht anders, als an der Angriffsstelle der Schraube eine rückgängige Bewegung des Wassers voraussetzen, in welcher die Wirkung der einzelnen Schaufeln um so mehr herabgezogen wird, je gröſser die Geschwindigkeit des rücklaufenden Wassers in dem Augenblick noch ist, da jede einzelne Schaufel auf dasselbe einwirkt.

Könnten die Schraubenflügel mit groſser Geschwindigkeit beständig auf eine noch ruhende Wassermasse treffen, so müſsten sie einen viel bedeutenderen Widerstand im Wasser finden, wie denn auch die Kanonenkugel, wenn sie schräg auf die ruhende Wassermasse auffällt, vollkommen abprallt. Dieser Umstand ist es, den man übersah, als man die Schiffsschraube anfänglich nur aus einem einfachen Gewinde, jedoch mit einem bis zwei ganzen Umgängen herstellte. Erst als es im J. 1836 durch Zufall geschah, daſs Smith ein Stück seiner langen Schraube verlor, kam man darauf, daſs eine kurze 2gängige Schraube wirksamer sei als eine lange 1gängige, begreiflicherweise, da bei letzterer die meisten Flächenelemente auf schon in vollem Rücklauf befindliches Wasser drücken.

Deshalb muſs geschlossen werden, daſs mit ununterbrochen auf das Wasser drückenden Propellern, also auch mit der das Wasser stetig vor sich herschiebenden Schraube – unter Beibehaltung der jetzigen Schiffsform – die aufgewendete Kraft niemals mit der gröſstmöglichen Oekonomie wird ausgenutzt werden können, sondern daſs dies mit mehr Wahrscheinlichkeit von intermittirenden Stoßpropellern zu erwarten steht.

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