Titel: Die Bedeutung der Grossgasmaschine als Schiffsmaschine.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1901, Band 316 (S. 380–385)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj316/ar316085

Die Bedeutung der Grossgasmaschine als Schiffsmaschine.

Von R. Mewes, Berlin.

Die Entwickelung der Technik erfolgt ebenso wie diejenige der Kunst und Wissenschaft in stetigem und stufenartigem Aufbau, so dass plötzliche, alles frühere weit überholende Fortschritte selten und, wenn sie auftreten, nur als Gipfel und Glanzpunkte ganzer Perioden technischer Blüte vorkommen und als solche unverkennbar sind. Jede Erfindung muss eben wie jede Frucht keimen, wachsen und ausreifen. Insbesondere gilt dies auch für die Entwickelung des modernen Schiffsbaues.

In den letzten beiden Jahrzehnten haben Handels- und Kriegsschiffe dank der grossen Vervollkommnung der Dampfmaschinen und der Formen der Schiffskörper eine so hohe Stufe der Vollendung erreicht, dass die gezeitigten Erfolge unter Benutzung der alten Hilfsmittel, d.h. kurz bei Zuhilfenahme der Dampfkraft und der starren Schiffsschrauben, nicht mehr erheblich überholt werden können, es sei denn, dass man auf Kosten der Nutzlast die Maschinenkraft für die Raumeinheit der Wasserverdrängang übermässig vergrössert. Vor allen Dingen lässt sich aufdiesem Wege weder die Fahrgeschwindigkeit noch auch der Wirkungsbereich, der sogen. Aktionsradius der Schiffe, für Dauerfahrt steigern bezw. vergrössern.

Die Geschwindigkeit der Schnelldampfer des Norddeutschen Lloyd in Bremen ist in der Zeit von 1883 bis 1897 von 30 auf 42 km oder von 16 auf 22,5 Knoten vergrössert worden, während bei kleineren Kriegsfahrzeugen, den Torpedobootzerstörern, Geschwindigkeiten von 34,8 Knoten = 64,4 km, ja sogar von 35,5 Knoten = 65,68 km erzielt worden sind. Ermöglicht wurden diese letzteren grossen Geschwindigkeiten nur durch Anwendung der Parson'schen Dampfturbine, deren Dampfverbrauch beispielsweise bei der „Viper“ nach den Versuchen von Professor Ewing etwa 6,6 kg Dampf für 1 PSi/Std. bei einer Geschwindigkeit von 32 Knoten und sogar noch etwas weniger bei der höchsten überhaupt erreichten Geschwindigkeit von 34½ Knoten betrug. In der nachfolgenden Tabelle sind die erreichten Geschwindigkeiten einiger Schnelldampfer zusammengestellt (s. D. p. J., 1900 315 3).

|381|

Jahr

Name

Ver-
drängung

t

Leistung


PSi

Kessel-
druck

kg/qcm
Kohlen-
verbrauch
in
24 Stunden
t

Fahrgeschwindigkeit

PSi
für km
und kt

Knoten

km
1863 Amerika (Nordd. Lloyd) 5000 2000 4,0 45,5 12,5 23,165 17,3
1868 Main (Nordd. Lloyd) 4917 3000 4,0 61 14,0 25,944 23,5
1873 Braunschweig (Nordd. Lloyd) 5800 2200 4,0 55 13,0 24,091 15,7
1883 Fulda (Nordd. Lloyd) 8451 6300 6,0 118 16,0 29,651 25,1
1886 Trave (Nordd. Lloyd) 8964 8000 11,0 154 17,75 32,894 27,1
1886 Stettin (Nordd. Lloyd) 3390 1600 9,5 30 12,5 23,165 20,4
1887 Lahn (Nordd. Lloyd) 14439 9000 10,0 170 18,5 34,284 18,2
1889 Kaiser Wilhelm II. (Nordd. Lloyd) 10000 6500 10,5 120 15,5 28,724 22,6
1889 Karlsruhe (Nordd. Lloyd) 10070 3200 10,0 58 13,0 24,091 13,2
1890 Spree (Nordd. Lloyd) 10475 12500 10,5 242 18,0 33,357 36
1890 Prinzregent Luitpold (Nordd. Lloyd) 11550 5300 11,5 94 13,5 25,018 18,3
1896 Königin Luise (Nordd. Lloyd) 18000 7000 14,2 125 14,5 26,871 14,5
1897 Kaiser Wilhelm der Grosse (Nordd. Lloyd) 20000 27000 12,0 500 22,5 41,696 32,4
1900 Deutschland (Hamb.-Amerik. Dampfschiffsgesellsch.) 25000 33000 23,0 42,619 31
1900 Viper (Torpedojager) 34,8
35,5
64,400
65,680

Sollte es bei den weiteren geplanten Versuchen mit Torpedobootzerstörern gelingen, die Geschwindigkeit auf 35 Knoten zu steigern und gleichzeitig den Dampf verbrauch noch mehr herunterzudrücken, so dass derselbe nicht grösser als bei den besten Dreifachexpansionsmaschinen wird, so würden als Vorteile gewonnen: das Gewicht der Maschine, der Welle und des Propellers bleibt unter ½ desjenigen eines Schraubendampfers. Der Rumpf kann leichter gebaut werden, da die Massenkräfte fortfallen. Die unangenehmen Vibrationen hören fast gänzlich auf. Mit dem kondensierten Dampf gelangt kein Oel mit in den Kessel, so dass dieser weniger stark angegriffen wird und darum auch seltener revidiert zu werden braucht. Nach dem Chefkonstrukteur der englischen Marine, Sir William White, ist der Haupt wert der Turbinenschiffe in der erzielten Verminderung des toten Gewichts zu erblicken; es wurden bei der „Turbinia“ 100 PSi für jede Tonne des Antriebsmechanismus entwickelt. Nicht zu unterschätzen ist der Vorteil, dass mehrfache Schrauben von kleinem Durchmesser als Propeller benutzt werden können. – Die britische Admiralität plant, wie D. p. J. schon im Jahre 1900 a. a. O. berichtet hat, Versuche mit einem Torpedobootzerstörer von 10000 PS.

So gross dieser Erfolg, welcher nur für kurz andauernde Fahrten wirklich zu behaupten ist, auch erscheinen mag, so schrumpft derselbe doch auf ein geringeres Mass zusammen, sobald man sein Augenmerk auf Dauerfahrten von wenigstens einer halben Woche über den Ozean richtet. Dann tritt die tote Last des Maschinengewichts gegenüber der toten Last der mitzuschleppenden Kohlen so sehr in den Hintergrund, dass nur noch die etwa erreichte grössere Fahrgeschwindigkeit als wichtigste Errungenschaft übrig bliebe; ausserdem können bei der Dampfturbine die schweren und soviel Raum beanspruchenden Dampfkessel und Kondensatoren nicht beseitigt werden. Die Schnelligkeit und die Länge der Fahrt hängt demnach in erster Linie von dem Kohlenverbrauch ab. Denn zur Erzielung grösster Schnelligkeit muss auch die Maschine ihr äusserstes leisten; hierzu gehört aber eine bedeutende Kohlenmenge, welche wieder den Laderaum für anderes Gut beschränkt, so dass, wenn der Bestimmungshafen so schnell als möglich erreicht werden soll, dies nur mit entsprechend geringer Beladung geschehen kann. In vielen Fällen muss ein solches Zugeständnis zu gunsten der Geschwindigkeit gemacht werden. Es können jedoch Fälle eintreten, in denen es sich nicht um äusserste Geschwindigkeit, sondern um eine möglichst grosse Geschwindigkeit bei grösstmöglicher Ladung handelt. In diesen Fällen, welche für die Handels- und Kriegsschiffe die wichtigsten und regelrechten sind, muss zwischen der grössten Eilgeschwindigkeit mit wenig Ladung und einer kleineren Geschwindigkeit mit möglichst viel Ladung ein Zwischenwert gefunden werden, der beiden Bedingungen gerecht wird. Die Lösung dieser Aufgabe erhält man nach The Engineer auf folgendem Wege (s. a. Zeitschrift für Heizungs-, Lüftungs- und Wasserleitungstechnik, 1900 H. 1).

„Es sei C gleich der Ladefähigkeit des Schiffes – Kohlen und Transportgut in engl. Tonnen –; zieht man hiervon das erforderliche Kohlengewicht ab, so erhält man das Gewicht der zu transportierenden Last. Nun ändert sich diese Kohlenmenge mit den indizierten Pferdestärken (PSi). Wenn nun 1½ Pfund engl. = 0,65 kg Kohlen für 1 PSi und Stunde verbrannt werden, so ist die für die Reise notwendige Kohlenmenge 1½ . PSi . t, worin t die Reisedauer in Stunden bedeutet.

Abgesehen also von jedem sonstigen weiteren Verbrauch von Kohle zu anderen Zwecken als lediglich zur Beförderung, ist die Ladefähigkeit des Schiffes in Tonnen:

C – 1½ . PSi . t . . . . . . . . . . 1).

Unter der Annahme, dass dieses Gewicht für den Transport von Kriegsbedarf bestimmt ist, kommt es nun auf die Berechnung der grösstmöglichst erreichbaren Geschwindigkeit an. Es ändert sich der Wasserwiderstand bei Schiffsbewegungen mit der Geschwindigkeit und zwar wie v3, wobei v die Geschwindigkeit in Knoten bedeutet. Da die aufgewendete Energie gleich der geleisteten Arbeit ist, so ist

1½ PSi . t = av3s . . . . . . . . . . 2),

worin s der gesamte Reiseweg in Knoten und a eine Konstante bedeutet, deren Wert unten bestimmt wird. Setzt man in den Ausdruck 1 diesen Wert ein, so erhält man C – av3s. Es handelt sich hier nur um das Verhältnis der Ladefähigkeit zur Reisedauer; gibt dies Verhältnis an. Es ist ; durch Einsetzen dieses Wertes erhält man

. . . . . . . . . . 3),

welcher Wert ein Maximum werden soll. Es muss also das Differential

werden oder

oder . . . . 4).

Diese Grösse der Geschwindigkeit erfüllt die verlangten Bedingungen.

Wenn man, um den Wert der Konstanten a zu finden, das Gewicht der zu verbrauchenden Kohlen in Tonnen (engl.) annimmt und in Gleichung 2 einsetzt, so folgt:

oder, da wieder ist,

. . . . . . . . . . 5)

Für einen grossen Ozeanschnelldampfer, der eine gesamte Ladefähigkeit von 5000 t – Kohlen und Ladung – bei |382| einer Maschinenkraft von 10000 PSi und 18 Knoten Geschwindigkeit für die Normaltour von 3000 Knoten hat, wird der Wert von a:

. . . 6)

Die ökonomische Geschwindigkeit für die Reise unter den angenommenen Bedingungen ist dann nach Gleichung 4

Soll das Schiff nun eine Reise von 6000 Knoten antreten, so ergibt sich die ökonomische Geschwindigkeit aus derselben Gleichung 4

also v = 14,3 Knoten.“

Um die vorstehenden Formeln für deutsche Leser annehmbar zu machen, will ich die englischen Masse in die in Deutschland üblichen Längen- und Gewichtsmasse umschreiben und demgemäss auch den Wert der Konstanten a bestimmen. Da 1 ton = 1016,048 kg = 0,985 t, so folgt ; ferner ist 1½ Pfund engl. = 0,65 kg und, da 1 Knoten = 1,853 km ist, s1 = s . 1,853 km. Gleichung 2 wird demnach

0,65 . PSi . t = a' (v . 1,853)3. s . 1,853

oder, wenn das Gewicht der Kohlen in Tonnen angegeben wird,

oder mit Fortlassung der Indices und mit Rücksicht auf

bezw.

worin v in km gegeben ist. Da 18 Knoten gleich 33,357 km sind, so erhält die Konstante a bei dieser Geschwindigkeit und einer Maschinenkraft von 10000 PSi den Wert

Aus Gleichung 4 erhält man durch Einsetzen dieses Wertes, sofern man s in km und C in Tonnen angibt, die ökonomische Geschwindigkeit für die Reise eines Ozeanschnelldampfers, der eine Ladefähigkeit von 5280 t – Kohlen und Ladung – hat, für eine Normaltour von 3000 . 1,853 = 5559 km ebenfalls in km pro Stunde

Soll das Schiff eine doppelt so länge Reise antreten, so erhält man die ökonomische Geschwindigkeit nach Gleichung 4, indem man den Wert von v durch ∛2 = 1,26 dividiert, also hier gleich .

Setzt man in die Gleichung 2

0,65 . PSi . t = av3s

für die Konstante den gefundenen Wert ein und löst die Gleichung nach PSi auf, so folgt

. . . 7)

d.h. die Anzahl der zu leistenden Stundenpferdestärken nimmt mit der vierten Potenz der Schiffsgeschwindigkeitzu, natürlich abgesehen von anderen, dies Verhältnis im Einzelfalle etwas abändernden Umständen.

Bezeichnet man in Gleichung 7 die Anzahl der Pferdestärken PSi mit N, den Kohlenverbrauch für die Pferde-kraftstunde mit b, so erhält man

. . . . . . 8)

Könnte man in Gleichung 8 ohne Aenderung der Ladefähigkeit die Anzahl der Pferdestärken vergrössern, so würde v ebenfalls zunehmen. Die einzige Möglichkeit, dies zu erreichen, ist, dass man b und damit das Verhältnis von sich ändern lässt.

Aus Gleichung 5 folgt

oder

und daraus mit Rücksicht auf Gleichung 4

. . 9)

Bei verschiedenen Werten von b bezw. von a, sonst aber gleichen Bedingungen, verhält sich somit

. . 10)

so dass, wenn und somit auch ist,

wird.

Würde und somit auch , so würde

Zur Prüfung der vorstehenden aus The Engineer entnommenen Formeln habe ich für die in der obigen Tabelle aufgeführten Schnelldampfer die für 1 km und 10001 (Kilotonnen kt) Wasserverdrängung erforderlichen Pferdestärken PSi berechnet und in die letzte Reihe jener Tabelle eingetragen. Diese Zahlenreihe ergibt, da es sich um Schiffe ganz verschiedener Grösse und Bauart handelt, kein durch eine einfache Formel darstellbares Gesetz.

Ein solches Gesetz lässt sich aber unmittelbar aus den beiden Gleichungen

und

dadurch ableiten, dass man aus beiden Gleichungen die Grösse a eliminiert; man erhält dann

. . . . . . 11)

Da die in der obigen Tabelle angeführten Schnelldampfer für die Amerikalinie benutzt werden und somit für dieselben die Normaltour s als gleich angenommen werden kann, so ergibt sich aus Gleichung 11 die Beziehung

Würden für einen der oben genannten Schnelldampfer die Werte von v, C und N bekannt sein, so liesse sich die Konstante A berechnen und mit deren Hilfe könnten, da in obiger Tabelle die Werte für v und N enthalten sind, auch die übrigen Werte der Ladefähigkeit C – Nutzlast und Kohlen ermittelt werden.

|383|

Bei dem Schnelldampfer „Kaiser Wilhelm der Grosse“ ist C = 5250 + 5838 = 11088, v = 41,696, N = 27000; daraus folgt A = 17. Mit Hilfe dieses Zahlen wertes erhält man für die Ladefähigkeit der übrigen Schnelldampfer der Reihe nach gleich: 1468; 1966; 1553; 3612; 4134; 1174; 4462; 3846; 2258: 6370; 3600; 4427; 11088; 13163. Ob die berechneten Zahlenwerte mit der wirklichen Ladefähigkeit der einzelnen Schiffe übereinstimmen, vermag ich nicht zu sagen, da mir die erforderlichen Angaben nicht zur Verfügung stehen.

Ist in Gleichung 12

G und N gegeben, so kann man mit Hilfe von A = 17 die entsprechenden Werte von v berechnen. Bei dem Schnelldampfer „Kaiser Wilhelm der Grosse“, welcher bei einer Maschinenkraft von 27000 PSi eine Höchstgeschwindigkeit von 41,696 km erreicht, würde nach Gleichung 12, wenn sich die Maschinenleistung bei gleichem Kohlenverbrauch verdoppeln liesse, auch die Geschwindigkeit v verdoppeln, während bei dreifacher Maschinenleistung unter sonst gleichen Umständen sich auch die dreifache Fahrgeschwindigkeit ergeben würde. Wenn sich diese Annahme verwirklichen liesse, so würde der Schnelldampfer „Kaiser Wilhelm der Grosse“ eine Fahrgeschwindigkeit von 83 bezw. 125 km in der Stunde erhalten können. Dass solche Geschwindigkeiten bei entsprechender Verminderung der toten Last und genügender Maschinenleistung erreichbar sind, beweisen die bei den Torpedobootzerstörern „Viper“ und „Turbinia“ erreichten Geschwindigkeiten.

Die Erhöhung der Geschwindigkeit von 42 km in der Stunde auf 83 bezw. 125 km in der Stunde bei gleichem Kohlenverbrauch würde einen so bedeutenden Fortschritt für die Schnelldampfer und Kriegsschiffe darstellen, dass, sofern die Lösung dieses Problems als möglich und mit vorhandenen Mitteln erreichbar nachgewiesen wird, die erste Sorge der Schiffbauer und Marineingenieure sein muss, Versuche zur Erprobung eines solchen Systems zu veranlassen, und nicht mit Bezugnahme auf etwaige Mängel, welche zur Zeit solchen neuen, bisher nur für andere technische Zwecke benutzten Maschinentypen noch anhaften, von derartigen Versuchen Abstand zu nehmen. Die Lösung dieser Aufgabe ist meines Erachtens nach dem heutigen Stande der Maschinenbaukunst bereits ohne besondere Schwierigkeiten durchführbar, sofern man sich zu dem Ersatz der Dampfmaschinen durch die ausserordentlich leistungsfähigen Grossgasmaschinen, welche bereits bis zu Grössen von 1000 PS gebaut sind, und in wenigen Jahren, da sie eben erst ihre Kinderkrankheiten durchgemacht haben, viel grössere Abmessungen und eine bedeutend höhere Leistungsfähigkeit aufweisen werden.

Ueber kurz oder lang muss im Schiffbau zu diesem Mittel gegriffen werden; denn die Dampfmaschine ist, wie ich anderweitig auf theoretischem Wege klar und bündig nachgewiesen habe, hinsichtlich des wirtschaftlichen Wirkungsgrades mit 12 bis 14% von der Kohlenwärme an die Grenze des im günstigsten Falle erreichbaren Erfolges gelangt. Die naturgemässe Schlussfolgerung aus dieser unzweifelhaften Thatsache war für mich, dass, da die Gasmaschinen heute schon einen doppelt so hohen wirtschaftlichen Wirkungsgrad wie die besten Dampfmaschinen, nämlich rund 24 bis 26% ergeben, und bei theoretisch richtiger Ausführung und möglichster Vervollkommnung einen wirtschaftlichen Wirkungsgrad von 36 bis 40% erreichen lassen, die Dampfmaschinen durch die Grossgasmaschinen ersetzt und der Bau der letzteren so umgestaltet werden muss, dass diese Maschinengattung allen Anforderungen, welche an eine Schiffsmaschine gestellt werden müssen, vollkommen zu erfüllen vermag.

Durchdrungen von der Ueberzeugung, dass der Gasmaschinenbau heute bereits so weit entwickelt ist, dass bei ernsthafter Stellung obiger Aufgabe letztere auch in praktisch brauchbarer Form gelöst werden kann, da ja die mit Doppelgeneratoren arbeitenden Gasmaschinen der Deutzer Maschinenfabrik tadellos arbeiten, habe ich mit Rücksicht auf die Unmöglichkeit, das Haupthemmnis des Fortschritts, den gewaltigen Kohlenballast nebst den soviel Raum beanspruchenden Kesseln, bei Beibehaltung der Dampfmaschine beseitigen zu können, an Se. Majestät den Kaiser ein Bittgesuch gerichtet, die Verwendbarkeit der Grossgasmaschine als Schiffsmaschine von einer besonderen Prüfungskommission Allergnädigst prüfen zu lassen, indem ich darauf hinwies, dass beim Ersatz der Dampfmaschine durch die Gasmaschine der Wasserverbrauch auf ein Zehntel sich verkleinern lasse, die Dampfkessel ganz in Fortfall kommen und sich zwei- bis dreimal so viel Prozente der Verbrennungswärme der Kohlen in effektive Arbeit umsetzen lassen würden.

Auf Allerhöchsten Befehl hat infolgedessen der Staatssekretär des Reichsmarineamts die Verwendbarkeit der Grossgasmaschine als Schiffsmaschine prüfen lassen. Das Ergebnis dieser Prüfung lautet:

„Wegen der Gefahren, welche Gasanlagen in den geschlossenen Schiffsräumen bei Undichtigkeiten von Behältern und Rohrleitungen für Personal und Material mit sich bringen, und infolge der für Kriegsschiffe zur Zeit noch nicht genügenden Manövrierfähigkeit der Gasmotoren grösserer Leistungen muss von der Verwendung derartiger Anlagen auf den Schiffen der Kaiserlichen Marine Abstand genommen werden.“

Da die hierin ausgesprochenen Bedenken dem heutigen Stande des Grossgasmaschinenbaues entsprechend vollkommen zutreffen, sofern man zur Speisung an eine Gasanlage mit Behälter denkt, so ist es nunmehr, da ja die massgebende Behörde wegen der angeführten Bedenken zur Zeit von der Verwendbarkeit der Gasmotoren Abstand nehmen muss, Sache der Grossindustrie, also in erster Linie unserer grossen Gasmaschinenfabriken, derartige Grossgasmaschinen wirklich zu liefern, dass dieselben die oben gerügten Mängel nicht aufweisen und rücksichtlich der Manövrierfähigkeit der Dampfmaschine ebenbürtig werden.

Bei der mächtigen Entwickelung unserer Handels- und Kriegsflotte dürfte im Interesse von Handel und Industrie, sowie der Wehrkraft unseres Vaterlandes zur See die Frage nach der Verwendbarkeit der Grossgasmaschine als Schiffsmaschine gerade jetzt von der höchsten Bedeutung sein, zumal da in den letzten Jahren infolge Anwendung hochgespannten, stark überhitzten Wasserdampfes bei den Schiffsmaschinen Uebelstände, wie Brüche an Dampfrohren und das Versagen der Dampfmaschine wegen der langsamen Betriebsbereitschaft bei nicht angeheizten Kesseln, wie z.B. bei der „Gneisenau“, in Fällen der Not Gefahren für Personal und Material bedingen, auf deren Beseitigung Bedacht zu nehmen die ernste Sorge der deutschen Marineingenieure sein muss.

Die gänzliche Beseitigung dieser Gefahren ist, wie dem Fachmanne ohne weiteres einleuchtet, durchaus nicht möglich, so lange man den Typus der Dampfmaschine beibehält; denn dann muss man auch den Dampfkessel und zwar im vorliegenden Falle für Schiffsmaschinen wegen des beschränkten Raumes, den Siederöhrenkessel, einen höchst launischen und sorgsam zu behandelnden Gesellen, mit in den Kauf nehmen und ist doch nicht sicher, dass infolge nicht bemerkter oder nicht bemerkbarer Vorgänge im Inneren, wie Kesselstein- und Rostbildung u. dgl., schliesslich doch plötzlich eine Betriebsstörung durch Reissen eines Siederohrs oder gar durch Kesselexplosion mit allen sattsam bekannten Gefahren eintritt. Würde der Dampfkessel nicht so grosse Gefahren darbieten, die Arbeitscylinder der Dampfmaschine selbst würden kaum durch eine andere Kraftmaschine verdrängt werden können, da es schwerlich ausser der Druckluftmaschine eine geduldigere und bequemer zu behandelnde Wärmekraftmaschine gibt.

Dagegen besitzt die Dampfmaschine einen für Schiffsmaschinen sehr ins Gewicht fallenden Nachteil, nämlich den geringen wirtschaftlichen Wirkungsgrad; denn zur Erzielung der erforderlichen Anzahl von Pferdestärken muss eine bedeutende Menge Kohlen oder Brennmaterial neben den gewaltigen Eisengewichten der Dampfkessel als tote Last mitgeschleppt werden, so dass der Wirkungsbereich des Schiffes, ohne dass von neuem Kohlen geladen werden müssen, nur ein verhältnismässig eng begrenzter ist. Gerade für unsere Flotte ist dieser Umstand von recht schwer wiegender Bedeutung, da wir nicht wie England über dem ganzen Erdenrund verteilte Kohlenplätze haben, |384| in denen die Schiffe von neuem Kohlen laden können. Könnte durch Verminderung des Kohlenverbrauchs bei gleicher Kraftleistung der Wirkungsbereich der Schiffe etwa um das Zwei- bis Dreifache vergrössert werden, so würde dadurch sowohl für unsere Handelsflotte, als auch insbesondere für unsere Kriegsflotte eine gewisse, durchaus nicht gering anzuschlagende Unabhängigkeit von den Kohlenplätzen Englands und anderer Nationen geschaffen, da dann unsere Schiffe schliesslich mit den Kohlenvorräten unserer eigenen Kohlenplätze in den Kolonien sich im Notfalle behelfen könnten.

Der höchste Wirkungsgrad, der mit der Dampfmaschine erreicht werden kann, beträgt etwa 14% der Verbrennungswärme des Brennstoffs (Steinkohlen oder Masuth); indessen bleibt derselbe meistens hinter dieser Zähl noch etwas zurück, so dass man in Wahrheit mit Sicherheit nur auf einen Wirkungsgrad von 12% rechnen kann. Ein Maschinenbauer, der die Theorie der Dampfmaschine gründlich kennt, weiss, dass, da man den mechanischen Wirkungsgrad nur gleich 80% ansetzen kann und der theoretisch höchste Grenzwert gleich 17 bis 18% ist, die Dampfmaschine selbst bei noch höher getriebener Ueberhitzung keine günstigeren Resultate mehr liefern kann, und ein Fortschritt durch Vervollkommnung dieser Maschinengattung vollständig abgeschnitten ist.

Es werden daher unwillkürlich die Blicke des Maschinenbauers gelenkt auf die stetig und kühn aufstrebende Nebenbuhlerin der Dampfmaschine auf allen wichtigen Gebieten der Maschinenindustrie, nämlich auf die Verbrennungskraftmaschine, in welcher die Verbrennungswärme ohne Benutzung eines besonderen Zwischenmediums unmittelbar durch die Verbrennungsgase selbst in mechanische Arbeit umgesetzt wird. Die Verbrennungskraftmaschinen, Gas-und Petroleummaschinen, übertreffen die Dampfmaschine bezüglich des wirtschaftlichen Wirkungsgrades bereits in den heute gangbarsten Maschinentypen (Otto-Motor) gerade um das Doppelte, so dass bei Benutzung einer Gasmaschine dieser Art schon heute der Wirkungsbereich der Schiffe auf das Zweifache vergrössert werden könnte, wenn man die Gasmaschine so gefahrlos und manövrierfähig machen könnte, als mit Rücksicht auf die Sicherheit der Schiffsmannschaft und die Beherrschung der Schiffsbewegung unbedingt gefordert werden muss.

In dieser Hinsicht muss als wichtiger Vorzug der Grossgasmaschine gegenüber der Dampfmaschine, die von der Betriebsbereitschaft des Kessels abhängt, der Umstand hervorgehoben werden, dass die erstere stets und fast augenblicklich betriebsbereit, und zwar sogleich mit voller Kraftleistung, da das Anheizen wie bei dem Dampfkessel vollständig fortfällt. Dagegen muss als heute noch bestehender Nachteil der Gasmaschine gegenüber der Dampfmaschine anerkannt werden, dass sie nicht wie diese im Eintakt und durch einfache Umstellung nicht auch rückwärts arbeiten kann. Namentlich muss die letztere Forderung an eine Schiffsmaschine ebenso unerlässlich gestellt werden, wie man dies z.B. auch von der Lokomotive oder von der Maschine des Motorwagens mit Recht verlangt, wenn anders den notwendigen Anforderungen der Manövrierfähigkeit genügt werden soll. Ob diese Bedingung bei der Gasmaschine sich verwirklichen lässt, soll hier zunächst unerörtert bleiben, und zum Schluss nach jeder Richtung hin beleuchtet werden, da dies eine reine Konstruktionssache ist, und daher im Bedarfsfalle auch in praktisch brauchbarer und durchführbarer Weise gelöst werden kann und wird.

Demnach wäre zu untersuchen, ob die Gefahren, welche eine den neuesten Erfolgen auf dem Gebiete des Gasmaschinenbaues gerecht werdende Gasmaschinenanlage von 20000 bis 40000 Std./PS in den geschlossenen Schiffsräumen mit sich bringt, wirklich so gross sind, dass sie eine Verwendung der Gasmaschine als Schiffsmaschine von vornherein ausschliessen, oder ob diese Gefahren durch besonnene Konstruktion der ganzen Anlage so vermindert werden können, dass eine Gefahr für Personal und Material als gänzlich ausgeschlossen erscheint. Würde man gezwungen sein, eine Gaserzeugungsanlage alter Art mit Retorten und Gasbehälter zu verwenden, so müsste man, ganz abgesehen von den damit thatsächlich verbundenenGefahren, schon wegen des Raummangels auf einem Schiff von der Verwendung einer darauf sich stützenden Gasmaschinenanlage als einer technischen Utopie absehen. Dagegen gibt es drei zur Erzeugung von brauchbarem Kraftgas zum Treiben von Grossgasmaschinen dienende Methoden, bei denen die Retorten und die Gasometer gänzlich wegfallen, nämlich Erzeugung von Generatorgas mittels zwei hintereinander geschalteter Generatoren, von Dowson-gas und Wassergas. Bisher hat man diese Gaserzeuger mit Ueberdruck arbeiten lassen und das erzeugte Arbeitsgas den Arbeitscylindern der Gasmaschine unter Ueberdruck zugeführt. Dies würde in einem Schiffe bei Undichtigkeiten der Gasleitung allerdings Gasausströmung bedingen und daher Anlass zu unliebsamen Gasexplosionen geben können, die den Dampfkesselexplosionen, was Gefährlichkeit anbetrifft, nicht nachstehen dürften. Indessen ist man nicht gezwungen, die oben genannten Gaserzeuger mit Ueberdruck arbeiten zu lassen, sondern kann dieselben, wie dies ja bei dem Gaserzeugungsverfahren mittels Retorten zur Vermeidung von Explosionen geschieht, indem man die ganze Retorte in einen infolge des Schornsteinzuges unter Unterdruck stehenden Feuerungsraum bringt, mittels Unterdruck arbeiten lassen; denn dann fällt das Ausströmen des Gases aus den Leitungen in die Schiffsräume und somit jede Explosionsgefahr fort, wie die von der bekannten Deutzer Maschinenfabrik gebauten Gasmaschinenanlagen mit zwei hintereinander geschalteten Generatoren im Dauerbetrieb längst gezeigt haben.

Beim Arbeiten mit Pressgasgeneratoren für Generator–, Dowson- oder Wassergas, wie dies beim Mewes-Motor geschehen soll, kann jedoch, wie jedem Gasmaschinenkonstrukteur ohne weiteres klar ist, nur dadurch überhaupt Gas erzeugt werden, dass durch Absaugen der Arbeitscylinder Betriebsgas entnimmt, dadurch ein kleiner Unterdruck, dem Verbrauch entsprechend, hinter dem Generator erzeugt und so eine der verbrauchten Gasmenge gleiche Menge Kraftgas infolge Nachströmens von Pressluft in den Generator entwickelt wird. Man kann auch in gleicher Weise wie bei der Deutzer Maschinenanlage arbeiten und das abgesaugte Kraftgas nach Abkühlung beim Arbeiten im Viertakt in dem Arbeitscylinder direkt verwenden oder auch wie beim Mewes-Motor in einem besonderen Kompressor auf die erforderliche Höchstspannung bringen.

Zieht man beim Vergleich der beiden fraglichen Maschinengattungen auch die Raum- und Gewichtsverhältnisse in Betracht, die ja ohne Widerrede bei Handels- und Kriegsschiffen von ausschlaggebender Bedeutung für die Leistungsfähigkeit und den Wert des Schiffes sind, so steht die Dampfmaschine hinter der Gasmaschine weit zurück. Legen wir beispielsweise die Verhältnisse bei dem Doppelschraubenschnelldampfer „Kaiser Wilhelm der Grosse“ (Norddeutscher Lloyd) zu Grunde.

Die Abmessungen dieses Schiffes sind nach D. p. J. 1900 315 3:

Länge über Deck 197,7 m
Länge zwischen den Perpendikeln 190,5
Breite auf Spanten 20,1
Tiefe im Raum 13,1
Tiefgang beladen in Süsswasser 8,534
Ladefähigkeit bei 8,534 m Tiefgang 5250 t
Verdrängung bei 7,314 m Tiefgang 17300
„ „ 7,619 „ „ 18200
„ „ 7,924 „ „ 19100
„ „ 8,229 „ „ 19970
„ „ 8,534 „ „ 20880

Die Maschinenanordnung beansprucht 105 in von der ganzen Schiffslänge, also über die Hälfte der Schiffslänge. Das Fassungsvermögen der sämtlichen Kohlenräume beträgt 5838 cbm, dasjenige der Süsswasserbehälter für Kesselspeisen im Doppelboden 234 cbm, das Kesselvolumen rund 1500 cbm, so dass der von der gesamten Dampfmaschinenanlage beanspruchte Raum über 7500 cbm, also mehr als ein Drittel der Wasserverdrängung bei grösstem Tief gange beträgt.

Bei der Benutzung von 30 Gasmaschinen à 1000 PS würde nach den mit solchen Grossgasmaschinen gemachten Erfahrungen ein wirtschaftlicher Wirkungsgrad von 24%, also ein doppelt so hoher wie bei den besten Dampfmaschinen |385| unserer Marine sicher erreicht werden. Dadurch würde das Fassungsvermögen der Kohlenräume auf die Hälfte vermindert oder bei Beibehaltung derselben der Wirkungsbereich des Schiffes verdoppelt werden. Ferner können die Kesselräume, 1500 cbm, nutzbringend verwendet werden, da die Kessel bei den Gasmaschinen ganz fortfallen. Es werden somit bei der Gasmaschine für gleiche Leistungsfähigkeit mindestens 4400 cbm gespart, also beinahe ein Viertel der Wasserverdrängung des Schiffes. Dieser Vorteil ist ein so wesentlicher, dass die Schiffsmaschinenbauer mit aller Kraft und mit unermüdlicher Ausdauer danach streben müssen, dass die Hindernisse, welche der Verwendung der Grossgasmaschine als Schiffsmaschine heute noch im Wege stehen, fortgeräumt und überwunden werden. Das bequemste, wenn nicht einzige Mittel, das zur brauchbaren Lösung dieses wichtigen Problems führen kann, ist nach meinem Dafürhalten die Konstruktion einer vernünftigen rotierenden Gasmaschine, da dann die Manövrierfähigkeit der Gasmaschine derjenigen der Dampfmaschine mindestens ebenbürtig, wenn nicht gar überlegen wird. Ob man dabei das Kolben- oder Turbinenprinzip zu Grunde legt, ist ziemlich belanglos, wenn nur auf die Anforderungen, welche der vorliegende Verwendungszweck vorschreibt, gebührend unter Wahrung der Einfachheit der Konstruktion und des wirtschaftlichen Wirkungsgrades Rücksicht genommen wird. Eine rotierende Kolbengasmaschine dürfte, da in den rotierenden Dampfmaschinen so zahlreiche Vorbilder vorliegen, wohl ebenfalls mit günstigemErfolg sich herstellen lassen, wenn man sich auf die bei den grossen Schiffsmaschinen üblichen Tourenzahlen einschränkt.

Anhaltspunkte für die Cylinderdimensionen der Gasmaschinen erhält man, wenn man beachtet, dass die 1000pferdigen Oechelhäuser-Gichtgasmaschinen der Ascherslebener Maschinenbau-Aktiengesellschaft, welche im Zweitakt arbeiten, einen Cylinderdurchmesser von 935 mm haben. Nimmt man für die Gasmaschine den Kolbenhub ebenfalls gleich 1750 mm wie bei den Kolben der Dampfcylinder von „Kaiser Wilhelm der Grosse“, so würde für die gleiche Kolbenfläche wie bei den sämtlichen Dampfcylindern dieses Schiffes die Gasmaschine eine Leistung von

(1,322 + 2,282 + 2 . 2,452) 0,9352 mal 1000 PS,

d.h. von rund 22000 PS besitzen. Die Cylinder würden also etwas grössere Durchmesser erhalten müssen, während bei im Eintakt arbeitenden Gasmaschinen, wie z.B. beim mit niedriger Höchsttemperatur arbeitenden Mewes-Motor, die Cylinderdimensionen erheblich kleiner werden.

Was die Feuerungsanlage anlangt, so. wird dieselbe nach den vielfachen Erfahrungen mit Generatoren und Wassergasöfen ebenfalls kleiner, worauf hier nur kurz hingewiesen sein mag.

Die Gasmaschine ist also in jeder Beziehung der Dampfmaschine bezüglich der Verwendbarkeit für Schiffe bedeutend überlegen, sofern es gelingt, die Gasmaschine ebenso manövrierfähig wie die Dampfmaschine zu gestalten. Dass dies möglich ist, beweisen im kleinen die Maschinen der Motorwagen.

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