Titel: Ueber den Fortschritt und die Entwickelung im englischen Schiffsmaschinenbau.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1893, Band 287 (S. 97–104)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj287/ar287037

Ueber den Fortschritt und die Entwickelung im englischen Schiffsmaschinenbau.

Mit Abbildungen.

Alfred Blechynden hielt im J. 1891 vor der Institution of Mechanical Engineers zu Liverpool einen Vortrag über die Fortschritte im Schiffsmaschinenbau während des letzten Jahrzehntes, welcher, in Engineering vom 21. August 1891 veröffentlicht, gewissermaassen als eine Fortsetzung der in dem genannten Verein 19 bezieh. 10 Jahre früher von Fr. Brammwell bezieh. C. Marshall über die damaligen wichtigen Neuerungen im Schiffsmaschinenbau gehaltenen Vorträge gelten kann.

Textabbildung Bd. 287, S. 97
Die Auslassungen von C. Marshall im J. 1881 (1882 243 89) bezogen sich namentlich auf die damals allgemein zur Einführung gelangten Zweifach-Expansionsmaschinen, welche, längere Fahrten vorausgesetzt, mit einem durchschnittlichen Kesseldruck von 5,5 at, einer Kolbengeschwindigkeit von 2,372 m in der Secunde und bei 0,371 qm Heizfläche auf 1 indicirte einen Kohlenverbrauch von 0,83 k für 1 Stunde und 1 indicirte erforderten. Dreifach-Expansionsmaschinen hatte der genannte Redner vollständig unerwähnt gelassen, obwohl zwei derartige Maschinen damals bereits 7 Jahre lang im Betrieb waren, nämlich die Maschine des von John Elder and Comp. nach Zeichnungen von A. C. Kirk erbauten Dampfers Propontis mit Cylindern von 584, 1048 und 1578 mm Durchmesser für 1067 mm Kolbenhub und die Maschine des Dampfers Sexta mit Cylindern von 280, 432 und 610 mm Durchmesser für 457 mm Kolbenhub, welche nach Angabe von C. Franklin, damals in London, auf den Ouseburn Engine Works in Newcastle-on-Tyne erbaut wurde; beide Maschinen (Fig. 1) wurden im J. 1873 fertig gestellt, 1874 erprobt und waren, wie dies gewöhnlich auch jetzt der Fall ist, mit einer dreifach gekröpften Kurbelwelle versehen.

Seit dem Jahre 1881 haben die mit dreifacher Expansion des Dampfes arbeitenden Schiffsmaschinen die Zweifach-Expansionsmaschinen immer mehr verdrängt und es sind für erstere Kesseldrücke bis zu 13⅓ at zur Einführung gekommen; auch mit Vierfach-Expansionsmaschinen verschiedener Gestalt sind hier und da Versuche gemacht worden und mannigfache Aenderungen in Folge des höheren Kesseldruckes, sowie der grösseren Leistung der Maschinen nothwendig geworden.

Wir wollen zunächst die Fortschritte an Schiffskesseln, sodann diejenigen an den Schiffsmaschinen während der letzten 10 Jahre auszüglich besprechen.

Künstlicher Zug. Bis vor ungefähr 10 Jahren beschränkte sich in England die Anwendung des künstlichen oder verstärkten Zuges auf die Kessel von Torpedofahrzeugen und dreier Kreuzer mit Leistungen von je 2850 , obgleich auf amerikanischen Dampfern schon länger hiervon Gebrauch gemacht wurde. Seitdem hat der verstärkte Zug auf allen Seeschiffen, mögen dieselben zur Beförderung von Personen oder Frachten dienen, eine ausgebreitete Verwendung gefunden, da es mit Hilfe desselben möglich ist, die Leistung eines jeden Kessels beträchtlich zu erhöhen. Solange die Intensität des verstärkten Zuges innerhalb gewisser Grenzen gehalten wird, machen sich Uebelstände am Kessel nicht bemerkbar, wenn man denselben jedoch zu sehr forcirt, sind häufige und kostspielige Reparaturen am Kessel, sowie ein frühzeitiges Zugrundegehen desselben zu erwarten.

Es gibt verschiedene Methoden, um künstlichen Zug in den Kesseln zu erzeugen. In England benutzte man zuerst abgeschlossene Heizräume, in welche mittels Ventilatoren Wind mit einer Pressung von 25 bis 76 mm Wassersäule geblasen wurde; diese Einrichtung hatte gewiss den Vorzug grosser Einfachheit und ermöglichte, den Raum vor den Kesseln kühl zu erhalten, liess indess in Bezug auf Reinlichkeit zu wünschen übrig und verursachte, sobald die Bunkerthüren nicht vollständig dicht geschlossen waren, grosse Unannehmlichkeiten auf Deck. Möglicher Weise arbeitete man mit dieser Einrichtung auch nicht ganz so ökonomisch wie mit der Anordnung geschlossener Aschenfälle, doch haben bezügliche Versuche ergeben, dass man bei massigem Winddruck wenigstens nicht unökonomischer arbeitete, als mit natürlichem Zug. In Amerika war es namentlich gebräuchlich, die Aschen fälle zu schliessen und die von den Ventilatoren kommende Windleitung in dieselben hinein zu legen, was in Bezug auf Reinlichkeit seine grossen Vorzüge hat; auch sind die Kesselbleche weniger starken Abkühlungen in Folge Eindringens von kalter Luft ausgesetzt, als dies beim Feuern mit geschlossenen Heizräumen der Fall ist.

Man brachte auch künstlichen Zug in der Weise hervor, dass man einen Ventilator in die Rauchkammer setzte, zum Zwecke, die Luft durch die Feuerungen anzusaugen und mit den Verbrennungsproducten in den Schornstein |98| zu jagen; hierbei werden die kostspieligen Einrichtungen, welche beim Unterwindgebläse nöthig sind, vollständig vermieden.

In Bezug auf Kohlenersparniss bei Anwendung verstärkten Zuges ist aus der nachstehenden Tabelle II zu entnehmen, dass während der mittlere Verbrauch an Kohlen in Kesseln mit natürlichem Zug 1,573 Pfund (engl.) für 1 indicirte und Stunde beträgt, dieser sich bei Kesseln mit verstärktem Zug auf 1,336 Pfund (engl.) vermindert, demnach im letzteren Falle eine Erparniss an Kohle von 15 Proc. resultirt. Ist nun auch ein Theil dieser Ersparniss auf Rechnung anderer Wärme erhaltender Einrichtungen zu setzen, mit denen die neueren Dampfer ausgerüstet sind, so unterliegt es doch keinem Zweifel, dass mittels verstärkten Zuges selbst ein verhältnissmässig kleiner Kessel eine bedeutende Leistung zu entwickeln im Stande ist, zu deren Erzeugung bei nur natürlichem Zuge ein viel grösserer Kessel erforderlich wäre; auch hat sich herausgestellt, dass bei verstärktem Zuge in den Kesseln selbst minderwerthige Kohlen verbrannt werden können, die sonst nicht an Bord genommen werden konnten.

Es soll bei Kesseln mit für die Wassercirculation ausreichenden Räumen durch Anordnung des verstärkten Zuges die Dampferzeugung um ungefähr 30 bis 40 Proc. bei länger anhaltendem Betriebe und bei kurzen Fahrten auf das Doppelte gegenüber dem natürlichen Zuge erhöht werden können.

Kessel. Ueber Aenderungen bezüglich der Gestalt gewöhnlicher Schiffskessel ist wenig Neues zu berichten; zwar haben Thornycroft und Yarrow den Wasserröhrenkesseln besondere Aufmerksamkeit zugewendet, um an Gewicht möglichst zu sparen und höhere Geschwindigkeiten als bisher auch mit kleineren Schiffen zu erreichen; es dürfte die allgemeine Benutzung von Wasserröhrenkesseln indess hier wohl aus dem Grunde seine Bedenken haben, als doch meist nur ein oder zwei derartige Kessel vorhanden sind und bei dem Brache eines Rohres sogleich der ganze Kessel unbrauchbar wird, während bei den gewöhnlichen Schiffskesseln der Bruch eines Rohres durch einfaches Eintreiben eines Stopfen unschädlich gemacht werden kann.

Der grosse Vortheil der Wasserröhrenkessel, welcher in dem geringen Gewichte des von ihnen aufgenommenen Wassers besteht, dürfte auch insofern zum Nachtheile für die Verwendung derselben auf kleineren Schiffen sprechen, als die Speisung nun äusserst sorgfältig und gleichmässig stattfinden muss, um eine constante Dampfspannung halten zu können.

Nicht unerwähnt darf bleiben, dass bei Schiffskesseln an Stelle des Schmiedeeisens, ausgenommen bei den Rohren, vorwiegend Stahl getreten ist und ferner die hauptsächlichsten Arbeiten bei Anfertigung der Kessel nur noch mittels Maschinen ausgeführt werden; auch ist das Stanzen der Nietlöcher ganz verworfen worden, und es werden dieselben jetzt fast überall gebohrt. In Rücksicht hierauf haben das Board of Trade und der britische Lloyd die Lieferungsbedingungen für Schiffskessel in Bezug auf die Blechstärken entsprechend geändert und auch sonst mannigfache Erleichterungen eintreten lassen.

Vor einigen Jahren bereits baute die Royal Navy Kessel, deren Wandungen um 18 Proc. schwächer waren als diejenigen, welche das Board of Trade und der Lloyd damals vorschrieben, und es wurden diese Kessel bei der Prüfung nicht auf den doppelten Arbeitsdruck, sondern nur auf einen Druck gepresst, der ungefähr 6,3 k über dem Arbeitsdrucke lag; trotzdem haben diese Kessel allen Anforderungen in Bezug auf Festigkeit vollständig Genüge geleistet. Es darf übrigens, wenigstens bei starken Blechen, nicht angenommen werden, dass, wenn dieselben z.B. um 18 Proc. leichter gehalten werden, sie auch in demselben Verhältnisse weniger widerstandsfähig sind, da die Schwierigkeit der Herstellung solcher Bleche, sowie die Wahrscheinlichkeit von Fehlern in denselben mit der Stärke zunimmt und es demnach wenigstens in vielen Fällen zweifelhaft erscheinen dürfte, ob der Gewichtsunterschied in Wirklichkeit einen Einfluss auf die Festigkeit ausübt; das Board of Trade schreibt übrigens für alle schweren Platten besondere Festigkeitsprüfungen vor.

Ueber denselben Gegenstand wurde auch in einer Sitzung der Vereinigung der Naval Architects im J. 1888 verhandelt und John Scott in Greenock unterwarf einen nach Vorschrift der britischen Admiralität erbauten Kessel einer hydraulischen Druckprobe, bei der sich mit genügender Klarheit zeigte, dass die Bleche im Stande waren, wenigstens dem doppelten Arbeitsdrucke, für welchen der Kessel bestimmt war, Widerstand zu leisten. Nach Ansicht von Blechynden wäre es ohne weitere Erörterung an der Zeit, dass das Board of Trade und der Lloyd ihre Vorschriften nach dieser Richtung hin einer zeitgemässen Aenderung unterzögen.

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Die immer höher werdenden Dampfspannungen sind auch auf die Feuerungen der Kessel nicht ohne Einfluss geblieben und haben zu wellenförmig, gerippt und spiralförmig gestalteten Feuerzügen geführt, welche damit, ohne dass eine bedeutende Zunahme der Wandstärke erforderlich ist, auch grösseren äusseren Drücken gewachsen sind. Es ist die Ansicht vieler Ingenieure, dass mit starken Feuerplatten keine vortheilhafte Verdampfungen erzielt werden können, und aus diesem Grunde hat auch das Board of Trade festgesetzt, dass Feuerplatten nur bis zu höchstens 16 mm (⅝ Zoll engl.) Dicke benutzt werden dürfen, obgleich allgemein anerkannt worden ist, dass der Zustand, in dem sich die Oberfläche einer Feuerplatte befindet, von weit grösserem Einfluss auf die Wärmeleitung ist, als das Material und die Stärke derselben. Es ist in Bezug hierauf an die Versuche zu erinnern, welche Blechynden im J. 1878 an eisernen und messingenen Kesselrohren anstellte, um deren Wärmeleitungsvermögen festzustellen; solange die Oberflächen vollständig rein gehalten wurden, zeigten die Messingrohre eine bedeutend grössere Leistungsfähigkeit, beim gewöhnlichen Betriebe war jedoch ein Unterschied nicht mehr bemerkbar. Im J. 1867 stellte Isherwood entsprechende Versuche mit Platten von ⅛, ¼ und ⅜ Zoll (engl.) Stärke an und fand, dass die letztere überhaupt keinen Einfluss auf die Resultate ausübte. Aus dem ermittelten Verhältniss der Wärmeleitung durch dünne Bleche und längs Metallstangen hat man geschlossen, dass die Widerstände der Oberflächen, sofern dieselben vollständig

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rein, ungefähr 97,5 Proc. derjenigen eines Eisen- oder Stahlbleches von ½ Zoll (engl.) Dicke betragen, so dass, wenn eine Platte frei von Walzfehlern, ihre Dicke bezüglich der Wärmeleitung nur eine nebensächliche Rolle spielt, und z.B. die Verstärkung einer Feuerplatte von ½ Zoll auf ¾ Zoll (engl.) nur einem Mehrwiderstande von höchstens 1¼ Proc. entsprechen wird. Aus diesem Grunde haben einige Ingenieure Feuerplatten von ¾ Zoll (engl.) Stärke verwendet, unter diesen Alexander Taylor in Newcastle-on-Tyne, welcher berichtet, dass solche Feuerzüge nach fünfjährigem Betriebe noch vollständig gut erhalten und genügende Resultate gezeigt haben.

Was die Grössenverhältnisse der Kessel anbetrifft, so ist keine Zunahme in den Abmessungen derselben gegenüber den früher erbauten Kesseln zu bemerken, im Gegentheil haben die höheren Dampfspannungen kleinere Kesselconstructionen entstehen lassen; es ist zweifelhaft, ob derartige grosse Kessel, wie solche auf den Dampfern Wyoming und Wisconsin sich vorfinden, je wieder erbaut werden.

Maschine. Der Einbau von Drei- und Vierfach-Expansionsmaschinen an Stelle der Zweifach-Expansionsmaschinen veranlasste entsprechende Aenderungen an den Maschinen. Im Gegensatze zu den eingangs erwähnten ersten beiden Dreifach-Expansionsmaschinen, welche, wie es jetzt in der Regel geschieht, mit einer dreifach gekröpften Kurbelwelle arbeiteten, waren die von Alexander Taylor im J. 1881 eingeführten Maschinen der von der Ostküste abfahrenden Schiffe nach dem Zweikurbelsystem gebaut, indem, wie Fig. 2 ersichtlich, der Hochdruckcylinder über den Mitteldruckcylinder gesetzt wurde. Bis vor wenigen Jahren schienen die Ansichten über die Zweckmässigkeit einer mit drei oder zwei Kurbeln nach dem Tandemsystem arbeitenden Dreifach-Expansionsmaschine getheilt zu sein; bei letzteren setzte man den Hochdruckcylinder entweder über den Mitteldruck- oder auch über den Niederdruckcylinder, doch ist man in der Neuzeit von dem Bau derartiger Maschinen, mit Ausnahme da, wo alte Verbundmaschinen durch Aufsetzen eines dritten Cylinders in Dreifach-Expansionsmaschinen umgewandelt werden, vollständig abgekommen, was seinen Grund in der bedeutenden Höhenabmessung dieser Maschinen gegenüber den Dreikurbelmaschinen zu haben scheint. Gleichzeitig legte man behufs besserer Zugänglichkeit die Schieber von den Seiten hinter oder vor die Maschine und regelte deren Bewegungen mittels geeigneter Steuerungen von der Kurbel oder Pleuelstange aus. Es ist allerdings richtig; dass durch diese Anordnung die Länge der Maschine vermindert wird, indess bleibt dieselbe nun von den Abmessungen der Kurbelwellenlager, der Kurbel u.s.w. abhängig.

Derartige Maschinen sind in den Abbildungen Fig. 3 und 4 veranschaulicht, während die Abbildungen Fig. 5 bis 10 verschiedene andere Ausführungsformen von Dreifach-Expansionsmaschinen zeigen. Für Schaufelraddampfer hat sich die mit schwingenden Cylindern arbeitende Dreifach-Expansionsmaschine nach Rogger's Angabe (Fig. 11 und 12) vorzüglich bewährt.

Von Vierfach-Expansionsmaschinen ist zunächst die älteste Type von Denny (Fig. 13), welche aus zwei Paar über einander gestellten, nach dem Tandemsystem arbeitenden Cylindern besteht und von der Barrow Shipbuilding Company erbaut wurde, zu erwähnen. Richardson in Newcastle construirte eine mit vier Kurbeln arbeitende derartige Maschine (Fig. 15), während Fleming und Ferguson eine solche mit zwei Paar Cylindern, die mittels zweier dreieckiger Rahmen auf zwei Kurbeln arbeiten (Fig. 16), in Anwendung brachten; letztere Maschine ist im Princip derjenigen von Bernay (Fig. 14), welche in dem Organ der Institution of Civil Engineers, 1881 S. 147, näher beschrieben wurde, ähnlich.

Zwei der am meisten ausgeführten Formen von Dreifach-Expansionsmaschinen zeigen die Abbildungen Fig. 17 und 18; Hochdruck-, Mitteldruck- und Niederdruckcylinder liegen in der genannten Reihenfolge angeordnet. Der Condensator bildet einen Theil des Maschinengestelles und die hinter demselben liegenden Pumpen werden durch Hebel betrieben. Bei kleineren Maschinen sind die Cylinder starr mit einander verschraubt, während sie bei grossen Maschinen vollständig unabhängig von einander liegen und nur durch kräftige, zwischen angegossenen Kloben liegende Versteifungstangen mit einander verbunden sind. Es geschieht letzteres, um eine Aenderung der Entfernungen zwischen den Mitten der Cylinder in Folge Wärmeausdehnung zu verhüten, doch meint Blechynden, dass dieser Grund mehr von theoretischer als praktischer Bedeutung sei und eine starre Verbindung der Cylinder, wie sie bei kleineren Maschinen üblich, vorzuziehen ist.

Bei den früheren ungeschützten Fahrzeugen der Marine lagen die sämmtlichen Maschinen unter der Wasserlinie und es kamen fast ausnahmsweise nur wagerechte Maschinen in Anwendung; jetzt sind letztere fast überall durch senkrechte Maschinen ersetzt worden, nachdem man denselben den nöthigen Schutz durch Panzerplatten geben konnte.

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Grössere Maschinen werden seit kurzem, wie die Abbildungen (Fig. 19 und 20) erkennen lassen, auf der Vorderseite offen gebaut und zu dem Zwecke die Cylinder derselben hinten durch Ständer aus Gusstahl, vorn durch schmiedeeiserne Säulen unterstützt. Die Speise-, Lenz- und Circulationspumpen werden durch besondere Dampfmaschinen betrieben; auch für die Luftpumpen werden mitunter besondere Dampfmaschinen vorgesehen, was namentlich für Kriegsschiffe insofern von Wichtigkeit ist, als sich das |101| Vacuum und der Condensator frei von niedergeschlagenem Wasser halten lässt, während die Hauptmaschinen still stehen und damit irgend welche nothwendige Schiffsbewegungen sofort auszuführen vermögen. Es soll dies für Dreikurbelmaschinen weniger wichtig sein, als für solche mit zwei Kurbeln.

Bei den neueren Kreuzern, welche erforderlichenfalls mit sehr grossen Geschwindigkeiten fahren müssen, für gewöhnlich aber nur die Hälfte derselben annehmen, würden die Maschinen zur Entwickelung der für die letztere Geschwindigkeit nöthigen Leistung viel zu gross sein und daher unökonomisch arbeiten. Auf grösseren Schiffen wird diesem Uebelstande dadurch abgeholfen, dass man die Maschinen zum Betreiben der Schiffsschraube trennt und die eine vorn, die andere hinten so aufstellt, dass erstere abgekuppelt werden kann, wenn letztere allein die für gewöhnlich nöthige Arbeit entwickelt. Die Maschinen der Kreuzer Lepanto, Italia, Re Umberto und Sardegna in Italien, sowie die auf den der britischen Marine angehörigen Kreuzern Blake und Blenheim befindlichen Maschinen sind in dieser Weise ausgeführt.

In kleineren Schiffen würde eine derartige Einrichtung wegen des begrenzten Raumes nicht gut anzuordnen sein, doch liesse sich die Schwierigkeit hier vielleicht dadurch vermeiden, dass man in dem bezüglichen Falle die Maschine nur mit Hoch- und Mitteldruckcylinder als Verbundmaschine arbeiten lässt und den vorn aufzustellenden Niederdruckcylinder abkuppelt; eine derartige Einrichtung zeigt die Abbildung Fig. 21.

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Kolbenschieber. Mit der Benutzung hochgespannter Dämpfe sind Kolbenschieber in den Hochdruckcylindern, zuweilen auch in den Mitteldruckcylindern zur allgemeinen Einführung gekommen, da diese anderen Schieberconstructionen gegenüber den grossen Vorzug besitzen, bei guter Ausführung beinahe ohne jegliche Reibung thätig zu sein. Früher pflegte man die Kolbenschieber mit federnden Ringen zu umgeben, welche häufige Störungen im regelmässigen Betriebe verursachten und einen ziemlichen Betrag an Reibungsarbeit verzehrten, weshalb Blechynden Kolbenschieber mit in den Abbildungen (Fig. 22 bis 24) ersichtlichen nachstellbaren Ringen ohne Federn nach Vorschlag von James Thompson von der Pacific Steam Navigation Company in Anwendung brachte. Diese mit Rillen versehenen Ringe besitzen die Vorzüge der massiven Ringe insoweit, als die geringe Reibung in Betracht kommt, und können bei eingetretenen Durchleckungen von Dampf durch Einschieben entsprechender Zwischenlagen in den Verbindungsflaschen leicht nachgestellt werden. In kleineren Maschinen wird dieser Ring auch für die Kolben der Hoch- und Mitteldruckcylinder verwendet; allerdings gibt derselbe keinen so dampfdichten Schluss, wie der federnde Ring, doch werden irgend welche kleine Durchleckungen vom Niederdruckcylinder aufgenommen und solche ganz geringen Verluste an Leistung durch die verminderte Reibung der Kolben Schieber vollständig aufgewogen. Für Niederdruckcylinder empfiehlt Blechynden die Anwendung von Kolbenschiebern nicht, da, wenn dieselben mit federnden Ringen umgeben werden, ihre Reibung ungefähr ebenso gross und manchmal noch grösser ist als diejenige gut entlasteter Flachschieber und bei Benutzung nicht federnder Ringe die Durchleckungen von Dampf hier sehr nachtheilige Folgen haben. Die unvermeidlich grossen schädlichen Räume bilden im Uebrigen einen weiteren Grund gegen die Anwendung der Kolbenschieber bei Niederdruckcylindern und namentlich ist dies bei Dreifach-Expansionsmaschinen zu beachten, wo es bei dem üblichen Füllungsverhältniss schwer fällt, die Compression des Dampfes so weit auszudehnen, als es die Sparsamkeit und die Leichtigkeit des Ganges erfordern.

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Steuerung. Von den in dem letzten Jahrzehnt neu eingeführten Steuerungen sind besonders diejenigen von Hawthorn und Joy zu erwähnen, welche im J. 1880 auftauchten; letztere Steuerung entspricht im Princip den in mannigfacher Gestalt zur Ausführung gekommenen Steuerungen von Charles Brown. Die Vortheile der neueren Steuerungen liegen in ihrer beinahe mathematisch genauen Dampfvertheilung, dem constanten Voreilen und der Verringerung ihrer Einzeltheile; indirect spricht noch zu ihren Gunsten, dass sich mit ihrer Anwendung die Länge der ganzen Maschine verkleinert, und die Schieber selbst, wie bereits früher erwähnt, zugänglicher werden.

Diese unverkennbaren Vorzüge haben denn auch zu einer grossen Anzahl neuerer Constructionen von Steuerungen geführt, deren Bewegungen direct von der Pleuelstange oder der Kurbel abgeleitet werden, und es hatte eine Zeitlang den Anschein, als ob die alte Stephenson'sche Coulissensteuerung nun vollständig verschwinden würde; dies ist jedoch nicht zu befürchten, da, wenngleich sie theoretisch keine genau gleiche Vertheilung des Dampfes gewährt, praktisch die Wirkung derselben doch ebenso genau wie bei der besten neueren Steuerung gemacht werden kann und dass das Voreilen ein verschiedenes ist, dürfte auch nicht weiter in Betracht kommen, da ein constanter Voreilungswinkel im Uebrigen seine grossen Vorzüge besitzt.

Eine Bewegung der Stephenson'schen Coulisse lässt sich bei irgend welchen erforderlichen Aenderungen in der Bewegung des Schiffes mit Leichtigkeit erreichen, was bei |102| den neueren Steuerungen nicht in demselben Maasse der Fall ist; hierzu kommt weiter, dass die einfache geometrische Bewegung der Coulisse auch gewöhnlich in dem Maschinenräume verstanden wird, was für die Sicherheit des Betriebes von Bedeutung ist.

Für schnellaufende Maschinen empfiehlt Blechynden die neueren Steuerungen durchaus nicht, da mittels derselben irgend welche Bewegungsänderungen meist nie direct ausgeführt werden können, und hält, wennschon diese Steuerungen bei schnellaufenden Maschinen häufig und sogar bei einigen wagerechten Maschinen der Marine, wo die Platzfrage eine Hauptrolle spielte, angewandt wurden, namentlich auch in Anbetracht, dass plötzliche Stösse, denen die Einzeltheile derselben ausgesetzt sind, ein merkliches Federn der verschiedenen Steuerungshebel verursachen, die Coulissenbewegung als am geeignetsten für Schiffsmaschinen.

Kurbelwelle. Für gewöhnliche Handelsdampfer ist die aus einem Stück geschmiedete Kurbelwelle veraltet und an deren Stelle die aus mehreren Theilen und aufgezwängten Kurbeln bestehende Welle getreten, welche, wennschon etwas schwerer, so doch wegen ihrer Herstellung bedeutend zuverlässiger erscheint, als die erstere.

Centrifugalpumpen. Dieselben finden mehr als früher zu Circulationszwecken Verwendung, da sie den Vortheil bieten, den Condensator stets kühl zu halten, und auch als wirksame Hilfe bei Leckungen benutzt werden können.

Dampfrohre. Die Zerstörungen kupferner Dampfrohre an Bord der Dampfer Elbe, Lahn und anderer Schiffe haben besondere Aufmerksamkeit auf das Material, sowie auf die Art und Weise der Herstellung solcher Rohre gelenkt. Da eine Schwächung des Materials an den Löthstellen kupferner Rohre nicht zu vermeiden ist, hat man gezogene Kupferrohre in Anwendung gebracht; da diese jedoch über 178 mm Durchmesser schwer beschaffbar sind, glaubte man auf elektrischem Wege hergestellte kupferne Rohre verwenden zu können, indess scheint das Verfahren der Herstellung solcher Rohre aus den Versuchstadien noch nicht herausgetreten zu sein. Man war deshalb auf die Benutzung gelötheter Kupferrohre angewiesen und verstärkte die Wandungen derselben durch Umwickelung mit Stahl-, auch Kupferdraht, oder dadurch, dass man in gewissen Abständen Stahl- oder Eisenbänder um dieselben legte; derartige Rohre haben sich gut bewährt. Sowohl aus ökonomischen Gründen, als auch um das Material bei der Anfertigung möglichst zu schonen, empfiehlt es sich, Rohrkrümmungen nur da, wo es unbedingt nöthig, anzuordnen, wennschon sich dieselben besser bewährt haben, als man erwarten sollte.

Ausser dem Kupfer hat man auch Stahl und Eisen als Material für Dampfrohre benutzt. Als man dazu überging, höhere Dampfspannungen einzuführen, fertigte Alex. Taylor die Dampfrohre aus Schmiedeeisen. Ein derartiges Rohr war im J. 1882 versuchsweise auf einem Schiffe zur Verwendung gekommen und wurde unlängst zum Zwecke näherer Untersuchung durch ein anderes ersetzt; die Beobachtungen, über welche Magnus Sandison vor der North-East Coast Institution of Engineers and Shipbuilders berichtete, ergaben, dass das in den Werkstätten von A. und J. Stewart zusammengeschweisste, mit aufgeschraubten und aussen verlötheten Flanschen versehene, nicht umwickelte oder sonst irgendwie gegen Wärmeabgabe geschützte Rohr von 178 mm äusserem Durchmesser und 9,5 mm Wandstärke an der Schnittstelle eine Wandstärke von 8,1 und 9,5 mm zeigte, die Abnutzung während der 8½ jährigen Benutzung demnach nur eine geringe war. Die innere Fläche des Rohres zeigte auch nicht die geringste Spur von Vertiefungen oder Corrosionen und war mit einer dünnen Eisenoxydschicht von höchstens 0,8 mm Dicke belegt; da wo diese Schicht am dicksten war, erschien sie von den Einwirkungen des Dampfes gefurcht, und nach ihrer Entfernung kam das reine Eisen zum Vorschein. Es scheint demnach, dass irgend welche Gefahr mit der Benutzung eiserner Rohre nicht verknüpft ist und dieselben zuverlässiger sind als kupferne Rohre; je grösser die Rohre im Durchmesser werden, um so bedenklicher erscheint allerdings ein Zusammenschweissen derselben, indess könnten sie in den Fällen durch Ueberlappung und Vernieten hergestellt werden.

Allen Anforderungen dürften die nach dem Mannesmann'schen Verfahren hergestellten Stahlrohre entsprechen.

Gusstahl hat Blechynden zu Krümmern, Verbindungstheilen u. dgl. ebenso wie auch für Schieberkasten von Dampfmaschinen benutzt und damit in jeder Beziehung genügende Resultate erzielt; es ist dieses Material aus dem Grunde zur Einführung gelangt, weil seiner Zeit unberechtigte Zweifel bezüglich der Festigkeit des zu 87 Proc. aus Kupfer bestehenden Kanonenmetalles bei höheren Temperaturen auftauchten.

Vorwärmung des Speisewassers. Um einerseits den Kessel gegen die nachtheiligen Einwirkungen von kaltem Speisewasser zu schützen und andererseits den Brennmaterialverbrauch möglichst her abzudrücken, war man darauf bedacht, dem Speisewasser vor dem Eintritt in den Kessel Wärme zuzuführen, und benutzte zu dem Zwecke häufig die von James Weir eingeführte Methode. Dieselbe gründet sich darauf, dass, wenn das von den Luftpumpen geförderte Condensationswasser durch Aufnahme von Dampf, der aus dem Receiver entnommen wird, eine Temperaturerhöhung erfährt, die zur Erzeugung von Dampf aus diesem Wasser nöthige Kohlenmenge im Gegensatze zu der bei Nichterhitzung des Wassers erforderlichen eine viel geringere sein soll als diejenige, welche der Leistung entspricht, die von der Maschine mittels des aus dem Receiver entnommenen, zur Erhitzung des Speisewassers dienenden Dampfes entwickelt werden kann, nachdem derselbe in allen Cylindern wirksam gewesen ist.

Die Temperatur des Speisewassers ist selbstverständlich durch diejenige des Dampfes im Receiver begrenzt. Angenommen, eine Dreifach-Expansionsmaschine arbeite unter nachstehenden Verhältnissen ohne Vorwärmung des Speisewassers: Kesselspannung 10,5 at, indicirte Leistung des Hochdruckcylinders 398 , des Mittel- und Niederdruckcylinders zusammen 790 , demnach total 1188 , Temperatur des Condensationswassers 38° C. Wenn dieselbe Maschine zum Vorwärmen des Speisewassers Dampf abgeben soll, können sich die Verhältnisse wie folgt gestalten: Angenommen das Speisewasser sei auf 104° C. erhitzt und es wären hierzu aus dem ersten Receiver 10,88 Proc. an Dampf erforderlich gewesen; dann stellt sich die indicirte Leistung im Hochdruckcylinder wie früher auf 398 , diejenige im Mittel- und Niederdruckcylinder würde dagegen 10,88 Proc. weniger als vordem, also nur |103| 705 , die totale Leistung demnach 1103 oder 93 Proc. der ohne Vorwärmung des Speisewassers entwickelten Leistung betragen. Um jedes Kilo Speisewasser von 104° C. in Dampf von 180° C. zu verwandeln, sind 557 Wärmeeinheiten gegenüber 623 Wärmeeinheiten des Speisewassers von 38° C. erforderlich, entsprechend einem Verbrauch von nur 89,4 Proc. derjenigen Wärme, welche ohne Vorwärmung des Speisewassers nöthig wäre. Das Verhältniss des Wärme Verbrauches zur entwickelten Leistung stellt sich demnach wie 89,4 : 93 = 96,4 Proc., d.h. es ergibt sich ein Minderverbrauch an Wärme von 3,6 Proc. Wenn man den Heizdampf aus dem Niederdruckreceiver entnommen hätte, würde die Ersparniss ungefähr doppelt so gross ausfallen, wie vordem.

Auch andere Vorwärmer, mehr oder weniger auf demselben Princip beruhend, sowie solche, welche das Speisewasser in einer Anzahl im Innern des Kessels liegender Rohre erhitzen, so dass dasselbe mit seiner Siedetemperatur in den Kessel tritt, sind zur Einführung gekommen.

Beschaffung von frischem Wasser. In unmittelbarer Verbindung mit den zur Speisung des Kessels dienenden Apparaten stehen die Mittel, welche man anwendete, um die an den Sicherheitsventilen, den Stopfbüchsen, Flanschen u. dgl., sowie durch Ausgiessen der Luftpumpen entstehenden Dampf- und Wasserverluste zu ersetzen. Bis vor einigen Jahren speiste man Seewasser in die Kessel und nahm dabei den Uebelstand mit in Kauf, dass sich die Innenflächen desselben mit Salzkrusten überzogen, welche die Verdampfungsfähigkeit des Kessels stark beeinflussten und ein Ueberhitzen der Platten befürchten liessen: letzterer Uebelstand wurde mit Einführung höherer Kesselspannungen noch bedenklicher und man war gezwungen, um die Heizflächen frei von Ablagerungen zu halten, frisches Wasser in den Kessel zu bringen. Dies kann auf zweierlei Arten entweder einzeln oder gemeinschaftlich geschehen; entweder führte man einen hinreichenden Vorrath von frischem Wasser in besonderen Behältern mit oder man destillirte das Seewasser in eigens zu diesem Zwecke mitgeführten Apparaten. Bei der Construction derartiger Destillir- oder Verdampfungsapparate wurden die Thatsachen zu Grunde gelegt, dass, wenn Wasser auf eine höhere Temperatur erhitzt wird, als diejenige beträgt, welche dem Drucke auf seiner Oberfläche entspricht, Verdampfung stattfindet und ferner ein Wärmedurchgang des Dampfes von der einen Seite einer Platte nach dem Wasser auf der anderen Seite derselben äusserst schnell vor sich geht. In der Praxis wird die Destillation in der Weise vollführt, dass Dampf, vielleicht aus dem ersten Receiver, durch eine Anzahl von Rohren im Innern eines Verdampfers strömt, dessen Dampfraum entweder mit dem zweiten Receiver oder dem Condensator verbunden ist; die Temperatur des Dampfes im Innern der Rohre ist dabei höher als diejenige des Dampfes im zweiten Receiver oder dem Condensator, so dass das im Apparat befindliche Wasser verdampft und nach erfolgter Verdichtung im Condensator nun zum Ersätze für Verluste benutzt werden kann.

Verhältniss des Maschinengewichtes (Kessel bezieh. Dampfmaschine) zur entwickelten Leistung. Es war bisher üblich, das Gewicht der Maschine bezieh. des Kessels mit der indicirten Leistung zu vergleichen und das Verhältniss in Pfund (engl.) für indicirtes Pferd auszudrücken. Solange Maschinen von Schiffen derselben Bauart und ungefähr derselben Umlaufsgeschwindigkeit mit einander in Vergleich kommen; werden grosse Unterschiede nicht bemerkbar werden; die Umdrehungsgeschwindigkeit spielt indess eine wichtige Rolle in Bezug auf die von der Maschine zu leistende Arbeit, und da sie von der Fahrgeschwindigkeit des Schiffes abhängig ist, werden die auf Schnellfahrzeugen befindlichen Maschinen im Allgemeinen vorteilhafter erscheinen, als es in Wirklichkeit der Fall ist. Es ist aus diesem Grunde jedenfalls zweckmässiger, das Gewicht der Maschine, ausschliesslich desjenigen des Condensators, auf den Cylinderinhalt und die Arbeitsdrücke; wo diese wesentlich verschieden sind, zu beziehen, als direct auf die indicirte Leistung.

In der nachstehenden Tabelle I sind die bezüglichen Gewichte von neun Dreifach-Expansionsmaschinen auf beide Arten der Vergleichung ermittelt worden. Es ist ersichtlich, dass, obgleich die Doppelschraubenmaschinen Nr. 5 und Nr. 6 derselben Maschinentype wie die Einfachschraubenmaschinen Nr. 1 bis 4 angehören, wie dies aus ihren Gewichten auf den Cubikfuss Cylinderinhalt hervorgeht, doch ihre Gewichte für indicirtes Pferd in Folge der höheren Umdrehungszahlen bedeutend niedriger ausfallen als bei den letzteren Maschinen. Vergleicht man die der Kriegsmarine angehörige Maschine Nr. 9 mit den Maschinen Nr. 1 bis 6 von Handelsfahrzeugen, so zeigt sich, dass letztere um ungefähr 44 Proc. für die Einheit des Cylinderinhaltes schwerer sind. Das niedrige Kesselgewicht für 100 Quadratfuss (engl.) Heizfläche in Nr. 7 bis 9, welches ungefähr 22 Proc.

Tabelle I.

Abmessungen, Leistungen und Cylindervolumina von Dreifach-Expansionsmaschinen sowie bezügliche Gewichte derselben.

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Tabelle II.

Abmessungen von Schiffsmaschinen mit dreifacher Expansion und Kesseln nebst Versuchsergebnissen.

(Alle Werthe sind in englischem Maass bezieh. Gewichtssystem ausgedrückt.)

Textabbildung Bd. 287, S. 104

Tabelle III.

Vergleichende Zusammenstellung der Hauptabmessungen von Schiffsmaschinen aus den Jahren 1872, 1881 und 1891, sowie Kohleverbrauch derselben.


Kessel, Maschinen und Kohle
Wirkliche Ergebnisse Verglichen mit 1872 Verglichen mit 1881
1872 1881 1891 1872 1881 1891 1872 1881 1891
Kesseldruck in Pfund auf den
Quadratzoll

52,4

77,4

158,5

1,000

1,479

3,020

0,677

1,000

2,048
Heizfläche für 1 indicirte in
Quadratfuss

4,410

3,919

3,274

1,000

0,889

0,743

1,125

1,000

0,837
Minutliche Umdrehungen 55,67 58,66 63,75 1,000 1,050 1,143 0,949 1,000 1,084
Kolbengeschwindigkeit in Fuss in
der Minute

376

467

529

1,000

1,241

1,405

0,805

1,000

1,133
Verbrauchte Kohle für 1 indicirte
und Stunde in Pfund

2,110

1,828

1,522

1,000

0,866

0,721

1,153

1,000

0,833

geringer ist als in Nr. 1 bis 6, dürfte in der sparsamen Verwendung von Material überhaupt, sowie derjenigen schwächerer Bleche nach den von der Admiralität für den Bau von Schiffskesseln erlassenen Vorschriften seinen Grund haben.

Ersparniss an Brennmaterial. Aus Tabelle II sind bezügliche Angaben zu entnehmen; der durchschnittliche Kohleverbrauch stellt sich hiernach für 1 indicirte und Stunde auf 1,522 Pfund (engl.) bei einem durchschnittlichen Arbeitsdruck von 158,5 Pfund auf 1 Quadratzoll (engl.).

In Tabelle III sind einige Hauptabmessungen, sowie der Kohle verbrauch von Schiffsmaschinen aus den Jahren 1872, 1881 und 1891 angegeben und mit einander verglichen. Der Kohleverbrauch hat sich danach um 16,7 Proc. in den letzten Jahren und um 27,9 Proc. innerhalb der letzten 29 Jahre vermindert. Die minutlichen Umdrehungszahlen sind in den bezüglichen Verhältnissen 100 : 105 : 114 gewachsen und die Kolbengeschwindigkeiten verhalten sich wie 100 : 124 : 140.

Bezüglich der Leistungen der auf Handels- und Kriegsschiffen arbeitenden Dampfmaschinen ist aus den 1888 268 * 13 gebrachten Angaben zu entnehmen, dass sich dieselben in dem letzten Jahrzehnt um mehr als das Doppelte vergrössert haben.

Freytag.

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