Titel: Parsons' Dampfturbine und ihre weitere Einführung in den Betrieb.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1902, Band 317 (S. 251–256)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj317/ar317061

Parsons' Dampfturbine und ihre weitere Einführung in den Betrieb.

(Schluss von S. 237 d. Bd.)

Hat die Dampfturbine somit ihren Vorrang im elektrischen Betrieb bewiesen, so ist sie auf dem Gebiet, wo man sich von ihr vor allem umwälzende Wirkung versprach, dem Schiffsantrieb, trotz der Misserfolge mit den Torpedojägern „Viper“ und „Cobra“, die übrigens in keiner Weise durch die Bewegungserreger verschuldet wurden5), nicht müssig stehen geblieben.

Das Schiffs- und Schiffsmaschinenbauwerk von Denny Bros. in Dumbarton a. Clyde, ein Haus stets im Vorkampf, wo es sich darum handelt, die wissenschaftliche Seite des Schiffs- und Schiffsmaschinenbaues zu fördern und in Wirklichkeit umzusetzen, hat es unternommen, für den Clydeverkehr ein Turbinenschiff zu bauen. Die Eigentümerin dieses Schiffes ist ein Syndikat, vertreten durch Kapitän John Williamson in Glasgow als Berater und Sachverständiger.

Das Schiff folgt in seinen Abmessungen dem besten Raddampf boot auf der Clyde, der „Duchess of Hamilton“, welche 18 Knoten oder 33,36 km Geschwindigkeit pro Stunde besitzt.

Dem Küstenverkehr dienen auf der Clyde innerhalb Loch-Ryan z. Z. 37 Dampfboote, von denen 27 den dortigen Eisenbahngesellschaften gehören.

Die Länge des Schiffes beträgt 76,2 m bei 9,14 m Breite über Spanten und einer Tiefe im Raum von 5,36 m bis auf Promenadendeck und 3,2 m bis auf Hauptdeck; vorhanden sind drei Decks, Zwischendeck, Hauptdeck und Promenadendeck, letzteres von vorn bis hinten ganz durchlaufend.

Der Hauptsaal für die Fahrgäste I. Klasse liegt hinten im Hauptdeck, ebenso das Ruhezimmer und Theezimmer, ein Esssaal für 90 Gedecke ist im Zwischendeck angeordnet. Im Vorschiff sind die gleichen Räume für die Fahrgäste II. Klasse angeordnet.

Auf dem Promenadendeck ist zwischen den beiden Schornsteinen des doppelendigen Walzenkessels eine Fahrkartenausgabe angebracht; das Schutzdeck für den Verkehr an der Kasse nach beiden Seiten, bis an Bord erbreitert, dient zugleich als Bootsdeck. In gleicher Höhe mit dem letzteren befindet sich vor dem vorderen Schornstein die Kommandobrücke. Nach den Bestimmungen des englischen Board of trade (Handelskammer) darf das Schiff gleichzeitig 2000 Fahrgäste befördern.

Der Kessel für die Dampferzeugung ist, wie oben schon erwähnt, ein doppelendiger Walzenkessel mit vier Feuerrohren an jedem Ende. Von jeder Umkehrkammer führt ein besonderer Schornstein die Rauchgase ab, eine Anordnung, welche zwar nicht durch die Grösse der Kesselanlage, wohl aber durch Raumtiefe und den Charakter des Schiffes bedingt ist. Der Betrieb ist für künstlichen Zug eingerichtet und der Schürraum daher abgeschlossen.

Die Turbinenmaschine ist dreigliedrig mit drei Wellensträngen ausgeführt, in der Mitte befindet sich die Hochdruckturbine; auf der von ihr betriebenen Welle ist eine Schraube aufgekeilt, während zu beiden Seiten, links und rechts, zwei Niederdruckturbinen die seitlichen Wellenstränge mit je zwei aufgekeilten Schrauben bethätigen: im ganzen besitzt das Schiff also fünf Schrauben, angeordnet auf drei Wellen.

Der Anschaulichkeit halber folgt hier in Fig. 6 bis 8 die Anordnung einer Dampfturbine von 7000 PSi; die gestrichelten Linien zeigen die Raumerfordernisse einer entsprechend grossen dreicylindrigen Kolbenmaschine.

Bei regelrechtem Vorwärtsgang tritt der Dampf vom Kessel in die Hochdruckturbine, wo er eine fünffache Ausdehnung durchmacht. tritt dann in die beiden seitlichen Niederdruckturbinen über, in welchen er nochmals einer 25fachen Ausdehnung unterworfen wird, um schliesslich als Niederschlag von der Luftpumpe entfernt zu werden.

Im ganzen erfährt also der Dampf im vorliegenden Fall eine 125fache Ausdehnung.

Für das Drehen und Wenden im verkehrreichen Fahrwasser, sowie beim Anlegen wird die Hochdruckturbine vom Kessel durch sein Einlassventil abgeschlossen, bei welchem Vorgang dann gleichzeitig und selbstthätig ihre Verbindung mit den beiden Seitenturbinen unterbrochen wird – für diese Verbindung sind Rückschlagventile zwischengebaut –, während der Kesseldampf mit einer in geeigneter Weise durchgeführten Druckverminderung unmittelbar in letztere einströmt; dieselben haben also jetzt die Bedienung des Schiffes allein zu versehen, und arbeiten mit grösserer Eintrittsspannung.

Textabbildung Bd. 317, S. 251

Für den Rückwärtsgang sind innerhalb der Auspuffkammern der Seitenturbinen besondere Turbinen angeordnet, die ebenfalls bei ausgeschalteter Hochdruckturbine in Thätigkeit treten – und, da jede Seite für sich nach Bedarf vor- oder rückwärts laufen kann – für das Drehen und Wenden verfügbar gemacht werden können. Auch diese Turbinen erhalten ihren Betriebsdampf unmittelbar vom Kessel durch ein entsprechend angebrachtes Umschaltventil zwischen Vorwärts- und Rückwärtsgangturbinen. Während der Arbeit der letzteren laufen die auf derselben Welle sitzenden Vorwärtsturbinen in der Luftleere und umgekehrt. Soweit nicht das Steuerruder des Schiffes allein diese Arbeit verrichtet, geschieht der ganze Vorgang durch eine sehr einfach gestaltete Handhabung von Ventilen, die alle vom Maschinistenstand bedient werden.

Die Speisepumpen, sowie die Kreiselpumpen, ebenso das Windgebläse für den künstlichen Zug des Kessels werden jede für sich durch eigenen Dampfbetrieben.

Die Hauptluftpumpen werden von den Seitenturbinen durch Schneckengetriebe bethätigt, es sind jedoch Hilfsluftpumpen vorhanden, welche ihren Antrieb von der Dampfmaschine der Kreiselpumpen entnehmen und in Thätigkeit treten, um den niedergeschlagenen Dampf zu entfernen, sobald die Hauptmaschinen stille stehen.

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Ein Vorwärmer für Speisewasser ist vorgesehen und kann sowohl den Auspuffdampf verbrauchen als auch nötigenfalls Dampf von einer in der Turbine selbst gelegenen Stelle entnehmen; ferner ist ein Oelfilter, sowie andere für diese Schiffsgattung nötige maschinelle Einrichtungen vorhanden.

Am 24. Mai 1901 wurde das Schiff zu Wasser gelassen und erhielt den Namen „King Edward“, am 26. Juni 1901 fand auf der Clyde bei klarem Wetter mit leichtem Wind die Probefahrt statt, und wurde eine Geschwindigkeit von 20,48 Knoten oder 37,32 km erreicht, die mittlere Kesselspannung betrug bei dieser Leistung 10,546 kg/qcm, die Luftleere 66,65 cm, die Anzahl der minutlichen Umdrehungen 740, die Turbinen sind übrigens für 1000 minutliche Umdrehungen gebaut; die Leistung der drei Turbinen wird auf 3500 PSi geschätzt, da Indikatorversuche, wie bei Kolbenmaschinen, hier nicht möglich sind. Der Kohlenverbrauch ist zwar nicht genau festgestellt, doch soll er sich in befriedigenden Grenzen bewegt haben, ja Kapitän Williamson war von dem, was er gesehen, vollständig überzeugt, dass dieses Schiff weniger Kohlen braucht, wie irgend ein anderes dieser Schiffsgattung, über welche er ein durchaus endgültiges Urteil abgeben kann.

Textabbildung Bd. 317, S. 252

Die erzielte hohe Schiffsgeschwindigkeit ist jedenfalls mit vollem Recht den schön und nach Heck und Bug hin scharf verlaufenden Schiffslinien zuzuschreiben, die sich wiederum aus einer Reihe Vorversuchen, welchen das Modell in dem Versuchsbassin zu Dumbarton seitens der Erbauer unterworfen wurde, als die endgültig brauchbarsten ergaben.

Für die Erreichung der scharfen Schiffslinien kommt aber auch das geringe Gewicht der eigentlichen Schiffsmaschine in Betracht; es wiegen nämlich die Turbinen einschliesslich derjenigen für Rückwärtsgang, die Kreisel- und Luftpumpen mit Wasser, die Dampfrohre, die Hilfsmaschinen, soweit sie zur Bewegungsvorrichtung des Schiffes gehören, sowie die drei Wellenstränge mit den fünf Schiffsschrauben u.ds. w., zusammen 67 t, das gibt oder 18,7 kg für 1 PSi. Ausserdem kommt noch hinzu der Wegfall des Gewichts für die zwei Radkästen samt Galerien.

Die gedrungene Form der Turbinenmaschinerie ermöglichte es ferner, dieselbe vollständig unter Hauptdeck anzuordnen und auch hier konnten noch wieder zwei ganze Spantentfernungen in der Länge gespart werden, gegenüber einer gleich kräftigen Rädermaschine mit Kolbenantrieb, welche etwa das doppelte Gewicht gehabt hätte.

Dadurch wurde für die Bequemlichkeit der Fahrgäste viel Platz gewonnen, namentlich da auch der Maschinenschacht im Hauptdeck nicht viel Platz wegnimmt.

Den Hauptvorteil aber für diese mit der Beförderung von Fahrgästen sich befassende Schiffsgattung bietet bei Verwendung der Turbine die vollständige Abwesenheit von Erschütterungen in der eigentlichen Bewegungsmaschine, selbst die auf die Turbine gelegte Hand soll nicht im stände sein zu beurteilen, ob die Maschine sich in Thätigkeit befindet oder stille steht.

Die einzig fühlbare Erschütterung wird durch die Schiffsschrauben verursacht und dürfte sich auch kaum ganz beseitigen lassen, obwohl eingehende Versuche auf diesem Gebiete seit den ersten Erfahrungen mit der „Turbinia“ 6) mit grösserem Eifer betrieben werden, unter anderem auch mit der Thornycroft'schen Turbinenschraube.

Die Erschütterung am Bug im Vorschiff dagegen ist nicht stärker, als bei einer schnellen Segeljacht, und dürfte es sich jedenfalls empfehlen, die Räume für die Fahrgäste I. Klasse in Zukunft hierher zu verlegen.

Es wurde befürchtet, dass es schwierig sein werde, das Schiff längsseits der Landungsbrücke zu bringen, entsprechend der Erfahrung, die mit Torpedojägern gemacht waren. Solche Schwierigkeit muss jedenfalls stets mehr oder weniger bei leicht gebauten Schiffen mit geringer Aufkimmung, geringem seitlichen Widerstand und reichlich hohem Aufbau in Kauf genommen werden.

Die scharfen Linien des „King Edward“ dagegen ergeben an ihren Enden ein gut Teil fast senkrecht auf- und niederstehender Flächen, denen jedenfalls die ausgezeichnete Lenkbarkeit des Schiffes beim Anlegen zu gute zu rechnen ist. Auf der ersten regelrechten Fahrt nahm das Schiff die schwierigste Landungsstelle, Rothsay, welche hinten in der Biegung einer engen Bucht gelegen ist, trotzdem in derselben eine ganze Anzahl Jachten in einer die Fahrstrasse beengenden Weise vor Anker lagen, mit grösster Leichtigkeit.

Ins Gewicht fällt unbedingt, und namentlich bei so scharf gebauten Schiffen, die tiefe Lage des Schwerpunkts der Maschinengewichte, die an sich schon eine gute Stabilität gewährleisten.

Die bei Besprechung dieses Schiffes zu Tage getretenen Vorteile sind:

1. Geringeres Raumbedürfnis und dadurch bedingt

2. grössere Raumausnutzung für Fahrgäste und Güter.

3. Kleineres Maschinengewicht und dadurch bedingt

4. grössere Tragfähigkeit bezw. schärfere Linien bezw. geringer Tiefgang.

5. Grössere Schiffsgeschwindigkeit, durch die Möglichkeit höhere Umdrehungszahlen zu erreichen.

6. Kleinere Abmessung der Bewegungsvorrichtung und dadurch ermöglicht die Tieferlegung derselben.

7. Abwesenheit aller Erschütterungen.

8. Tiefe Lage der ganzen Maschinenanlage.

9. Tiefe Lage des Schwerpunktes bezw. grössere Stabilität.

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Ausserdem darf wohl aus der Betrachtung des Betriebes an Land geschlossen werden, dass als weitere Vorteile in Betracht kommen

10. die grössere Wirtschaftlichkeit durch:

  • a) Geringere Anschaffungskosten.
  • b) Die Möglichkeit der besseren Ausnutzung des Dampfes im Arbeitsverlauf, also auch geringerer Kohlen verbrauch infolge Wegfalls der vielen Lager- und Gelenkbewegungen.
  • c) Geringere Schmierung.
  • d) Einfachere Bedienung.
  • e) Geringeren Verschleiss und geringere Kosten für die Wiederherstellung.

Der unter 10a angeführte Vorteil wird noch wachsen mit dem Absatz und der Verteilung der bis jetzt für Versuche aufgewandten Werte auf eine grössere Anzahl Ausführungen, sodann aber auch im Wettbewerb mit anderen Turbinen, von denen schon mehrere Ausführungen, angespornt durch Parsons' Erfolg, hervorgetreten sind, ohne jedoch heute schon in Betracht kommen zu können.

Sämtliche aufgeführten Vorteile sind namentlich für die Kriegsmarine von weittragender Bedeutung, sei es, dass dadurch die Möglichkeit zur Erweiterung der Bewegungsfreiheit gegeben ist, die namentlich bei den deutschen Kriegsschiffen noch sehr eng begrenzt ist, sei es, dass man die geschütztere Lage der Maschinenanlagen erwägt, oder die grössere Stabilität, welche bei der hohen Lagerung der schweren Panzergürtel, der Panzertürme, Barbette- und Kassemattpanzerungen und des stets wachsenden Gewichts der ungeheuren Schiffsgeschütze nicht hoch genug gewertet werden kann.

Als Nachteil mag gelten, dass die Wirtschaftlichkeit erst zum vollen Ausdruck kommt bei langen Reisen mit gleichbleibender Geschwindigkeit – dem Fall der Handelsmarine –, während bei verminderter Geschwindigkeit der sich ziemlich gleich bleibende Dampfverlust schwerer in die Wage fällt.

Auch der Antrieb der Schiffsschrauben durch Kraftmotoren ist von einigen Seiten als nicht geradezu unwirtschaftlich behandelt, und sind bei solcher Anlage folgende Gewichte für 1 PSi in die Rechnung eingestellt:

Dampfturbine 6,8 kg Kesselraumgewichte 13,6 kg zus. 20,4 kg
Generator 18,2 Motor 22,8 40,0
Akkumulatorenbatterie 90,6
––––––––––
151,0 kg.

Das Gewicht der Gesamtanlage für 1 PSi mit 151,0 kg liegt dabei im Rahmender wirtschaftlich günstigen Gewichte. Die Akkumulatorenbatterie braucht dabei nicht gross zu sein, da sie in erster Linie nur den Ausgleich zwischen Kraftzufuhr und -verbrauch herzustellen hat, sie soll jedoch im stände sein, das Schiff im Hafen jederzeit bewegungsbereit zu halten – Verlegen von Kai zu Kai in den Strom u. dgl. Bewegungen –, soll aber auch, bevor allenfalls neuer Dynamostrom zur Verfügung steht, den Lösch- und Ladezwecken dienen.

Aber der erstrebte Zweck – geeignete Umdrehungszahlen, wirtschaftliche Kraftverminderung, Kraftausgleich und -überschuss – dürfte in anderer Weise leichter erreicht werden.

Während übrigens die Ansichten hinsichtlich des Antriebs der Schiffsschraube durch die Dampfturbine noch geteilt sind7) 1nd sich infolge der hohen Umlaufzahlen erst allmählich zu Grünsten der Turbine klären werden, ist eins unbestritten anerkannt – ihre Vorzüglichkeit als Erregermaschine für den Elektromotorbetrieb der vielen Hilfsmaschinen.

Kleine Dampfmaschinen sind als Kohlenfresser bekannt und nach Emerson verbrauchen die Hilfsmaschinen in der Kriegsmarine der Vereinigten Staaten für 1 PSe 54 bis 35,3 kg Dampf, ohne dass man hoffen darf, letztere Ziffer zu unterschreiten. Wie sehr diese Zahlen ins Gewicht fallen, zeigen folgende Angaben:

Ein grosser Kreuzer brauchte für seine Hilfsmaschinen 40 v. H. seiner Kohlen.

Ein Schlachtschiff brauchte täglich 17 t Kohlen für seine Hilfsmaschinen, während ein bekanntes wirtschaftliches Handelsschiff mit 6800 t Ladung mit 19 t Kohlen 9 Knoten läuft.

Ein anderer Kreuzer lief mit dem Abdampf seiner Hilfsmaschinen 6 Knoten stündlich.

Dazu kommen dann der grosse Verschleiss und die damit verbundenen Betriebsstörungen, die Bedienung u.s.w. Mit Turbinenerreger dürfte sich der Gesamtbetrieb aller Hilfsmaschinen auf 5 bis 7 kg Dampf für 1 PS/Std. bringen lassen und zwar bei ganz erheblich geringerem Gewicht sowie geringerem und weniger kostspieligem Verschleiss.

Ueber die Grösse der Gewichts- und Raumersparnisse mögen noch folgende Zahlen, welche die auf S. 251 dargestellte Schiffsmaschinenanlage von 7000 PSi vergleichen, einen Anhalt bieten:

Zusammenstellung XI.


Benennung

7000 PSi
Kolbenmasch.
7000 PSi
Turbinen-
maschine

Ersparnis
in v. H.
Gesamtgewicht im Ma-
schinenraum und
Tunnel


274 t


193 t


29,5
Bodenfläche im Ma-
schinenraum

84,64 qm

84,64 qm

Raumbedürfnis 408,4 cbm 297,2 cbm 24,8
Gewicht für 1 PSi 40 kg 28 kg

Zum weiteren Vergleiche seien hier noch folgende Gewichte angeführt.

Es wiegen Maschinen und Kesselraumausrüstung für jede PSi:

bei Handelsdampfer für Ozeanverkehr 156 bis 230 kg
Kriegsschiffen 75 90
neuerer Maschinenanlage von 3400 PSi 162
„ „ „ 26000 148
„Turbinia“, 30,5 m lang 13,6

Für die Beurteilung des Dampfverbrauchs geeignete Vergleichsangaben gibt Harrington Emerson ebenfalls.

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Zusammenstellung XII.



Maschinengattung
Leistung Dampf-
verbrauch für
1 PSi/Std.
1. Landmaschinen. PSi kg
Beste Lokomotive 10,90
Willans Zweifach-Verbund 6,68
Worthington-Pumpmaschine 260 6,40
Willans Dreifach-Verbund 5,92
Sulzer 615 5,40
Allis-Pumpmaschine 574 5,32
2. Zweifach-Verbundschiffsmaschine.
Ville de Douvres 2977 9,50
Tusiyama 9,60
Colchester 9,80
3. Dreifach-Verbundschiffsmaschine
Tartur 9,00
Meteor 1994 6,80
Jona 645 6,18
Wirtschaftlichste Kolbenmaschine 1440 5,00
Turbinia mit Parsons-Turbine 6,25
Inchmona, vierfache Verbundmaschine, aus 9mo-
natlichem Vergleich erhaltener Mittelwert


4,75
Dampfturbine von Parsons, gebaut von der in
Amerika bauberechtigten Westinghouse-Gesell-
schaft


400


4,53

Als Mittelwerte aus Leistungsversuchen mit besten Maschinen hönnen gelten für

PSi PSe
Kohlenverbrauch 0,68 kg 0,798 kg
Dampfverbrauch 6,2 „ 7,18 „

So hat sich denn zum Ruhme ihrer Eigner und ihrer Erbauer die Turbinenmaschine auch weiter als Schiffsmaschine auf dem ersten eigentlichen Handelsschiff (zur Unterscheidung von Kriegsschiff) bestens bewährt und bereits zu weiteren Aufträgen Veranlassung gegeben; denn da der „King Edward“ in richtiger Voraussicht und im vollen Vertrauen auf seine Tüchtigkeit und Brauchbarkeit in einer so hohen Klasse gebaut wurde, dass er zum Dienst im Aermelkanal befähigt ist, so kommt er südlich der Themse zur Verwendung und zwar zum Verkehr mit Seebadeplätzen des Festlandes, jedenfalls um auch letzterem die Vorzüge seiner Einrichtung vor Augen zu führen.

Für den Verkehr auf der Clyde ist ein grösseres Schiff mit ähnlicher Einrichtung in Auftrag gegeben.

Es scheint nicht ausgeschlossen, dass mit diesem Erfolg im Jahre 1901, als dem ersten dieses Jahrhunderts, ein neuer Zeitabschnitt für die Schiffsbewegung seinen Markstein erhielt.

Während der Zeit von der ersten Fahrt sind genaue Buchungen über den Kohlenverbrauch gemacht, und ist aus denselben nachfolgender Vergleich mit dem Raddampfer „Duchess of Hamilton“ entstanden.

Zusammenstellung XIII.

„Duchess of Hamilton“ „King Edward“
Gesamtkohlenver-
brauch

1786,830 t

1452,626 t
Durchlaufene Kilo-
meter

25110

19500
Kilometer auf 1 t 14,05 13,42
Anzahl der Dienst-
tage

111

79
Mittlerer täglicher
Kohlenverbrauch

16,1 t

18,39 t
Mittlere Fahrtge-
schwindigkeit

16½ Kn. = 30,577 km

18½ Kn. = 34,284 km

Es hat sich also bewahrheitet, dass „King Edward“ entsprechend seiner grösseren Geschwindigkeit, das bei weitem günstigere Ergebnis hinsichtlich des Kohlenverbrauchs zu verzeichnen hat.

Die Gesellschaft hat ausserdem auf ihren Werken in Walesend-on-Tyne noch Turbinenmaschinen für weitere drei schnelle Jachten in Arbeit. Die erste ist ein Boot von 700 t, deren Schiffskörper und Kessel von Alexander Stephen und Sons in Linthouse-Glasgow nach Lloyd's Register geliefert werden; die Turbinen sollen 1500 PS leisten.

Die zweite ist ein Boot von 1400 t, Schiffskörper und Kessel kommen von Ramage und Ferguson in Leith. Die Länge des Boots ist 79,5 m zwischen den Perpendikeln und 77,17 m in der ungeladenen Wasserlinie. Die Breite über Spanten beträgt 10,67 m, die Turbinen sollen 3500 PS leisten.

Gebaut wird das Boot nach Lloyd's Register für A. L. Barber in New York.

Für die dritte Jacht, welche das Parlamentsmitglied Hauptmann Mc Calmont bestellt hat, werden Schiffskörper und Kessel bei Yarrow und Co. in Poplar-London nach Art der Torpedoboote gebaut, und es darf von vornherein als feststehend angenommen werden, dass alles gethan wird, um die Turbine von ihrer besten Seite zu zeigen.

Die Länge in der Wasserlinie bezw. zwischen den Perpendikeln wird 46,5 m betragen bei einer Breite über Spanten von 4,65 m und 170 t Verdrängung. Die Geschwindigkeit ist auf 24 Knoten gleich 44,47 km festgesetzt.

Zu derselben Zeit erhalten auch zwei weitere Jachten Turbinenmaschinen, und zwar ist die eine derselben Eigentum von Christopher Furness, einem Genie auf dem Gebiete modernen Schiffbaus, wie ihn Engineering nennt.

Auch ein Torpedojäger etwas grösser wie die Viper und für grössere Leistungsfähigkeit hinsichtlich Kohlenverbrauch beim Kreuzen und Geschwindigkeit im allgemeinen gebaut, ist nahezu vollendet.

Es ist alles gethan, um diesen Torpedojäger, der nicht für die englische Marine gebaut wird, leistungsfähiger zu machen, wie irgend ein Jäger mit 30 Knoten gleich 55,6 km Geschwindigkeit in letzterer ist.

Es ist augenscheinlich, dass man darauf aus ist, das Vorurteil, welches sich nach den Verlusten der Viper und der „Cobra“ regierungsseitig gezeigt hat, durch Steigerung der bisher schon bedeutenden Leistungen zu überwinden, und es ist wohl mit Recht zu erwarten, dass dies bei Lage der Sache gelingt.

Abgesehen von den allerfrühesten Vorläufern der Dampfturbine – dem Herons-Ball und der um 1629 n. Chr. erstmals ausgeführten Branka-Turbine wird uns die Dampfturbine durch den Franzosen Tournaire erstmals im Jahre 1853 in klarer Weise vorgeführt. Er sagt8):

„Das elastische Fluidum erlangt unter dem Einfluss eines schwachen Drucks ungeheure Geschwindigkeiten. Um diese Geschwindigkeiten in geeigneter Weise nutzbar zu machen und zwar mit einfachen Rädern, wie in der hydraulischen Turbine, muss eine ungewöhnlich hohe Umdrehungszahl genommen werden. Die Ausströmöffnung des Dampfes aber – selbst für grosse Mengen desselben – müssen klein sein. Diese Schwierigkeiten lassen sich vermeiden, wenn das Gas oder der Dampf fortlaufend und allmählich oder auch in stufenweisen Absätzen seine Spannung verliert und mehrfach auf Turbinenschaufeln wirken muss, die in geeigneter Weise angeordnet sind.“ Ferner beschreibt er eine Serienturbine der achsialen Ausführung, in welcher der Dampf durch eine Reihenfolge von Leit- und Laufschaufeln abwechselnd immer von der Hochdruck- nach der Niederdruckseite hindurchstreicht. Er empfiehlt aber auch, wo es die Grösse des Drucks gestattet, die Verwendung von Serien solcher Vielfachturbinen; jede dieser Turbinen gibt seinen Dampf an der Grenze der gewünschten Ausdehnung in die nächstfolgende ab, welche von gleicher Bauart, aber sonst von der vorhergehenden vollständig unabhängig arbeitet, gerade wie bei Kolbenmaschinen, fortgesetzt bis zur Niederschlagung oder bis zum Austritt des Dampfes in die Luft.

Weiter behandelt Tournaire dann auch schon die Ursachen der Verluste, welche den guten Wirkungsgrad herabzuziehen bestrebt sind, als da sind: Undichtheiten, unregelmässiger Dampfstrom, Erschütterungen, Wirbel am Eintritt in die Leit- und Laufräder, Flüssigkeitsreibung in den Kanälen, welche wohl geeignet sind, einen sehr |255| bemerkbaren Teil der theoretischen Arbeit zu zerstören. Grosse Sorgfalt und Genauigkeit muss beim Bau einer Turbine beobachtet werden, die "ür ein Gemisch von hoher Spannung und geringer Dichte bestimmt ist – und die Linien der Kanäle sind mit viel Ueberlegung zu bestimmen. Tournaire's Idee ist Idee geblieben, bis sie 30 Jahre später Parsons fast Schritt für Schritt in Wirklichkeit umsetzte.

Seit 20 Jahren ist jetzt die Dampfturbine von Parsons zu einer immer gesteigerten Vollendung geführt. Manche Wandlungen sind durchgemacht und viele weitere werden folgen. Den anfänglichen Uebelständen mit dem nassen Dampf wurde durch Ueberhitzung abgeholfen. Wohl haben Versuche erwiesen, dass der Wirkungsgrad der adiabatischen Ausdehnung des Dampfes thermodynamisch von der Dampfnässe unbeeinflusst bleibt, dagegen spielt die Flüssigkeitsreibung eine bereits oben nach Prof. Thurston angedeutete grosse Rolle.

Textabbildung Bd. 317, S. 255

Wie weit aber andererseits die Ueberhitzung vorteilhaft zu steigern ist, darüber müssen jedenfalls eingehende Versuche Klarheit schaffen, bis jetzt geht die mit überhitztem Dampf im Turbinenbetrieb gesammelte Erfahrung dahin, dass der Nutzen der Ueberhitzung oberhalb 55° C. rasch abnimmt und dass diejenige Ueberhitzung die richtige ist, welche dem Dampf auf seinem ganzen Wege durch die Turbine die Nässe bis an die Grenze dessen, was möglich ist, benimmt, zusätzlich der Wärme, die durch Leitung und Strahlung verloren geht. Dem steht freilich andererseits die Ansicht gegenüber, dass bei der Abwesenheit aller zu schmierenden inneren Teile, bei der Turbine die Ueberhitzung erst da aufhören brauche, wo sie die inneren Wandungen zerstörend angreife. Die Grenze dürfte wohl die gasförmige Dichte bilden, welche nötig ist, damit zwischen dem Kesseldruck auf dem einen Ende und der Luftleere auf dem anderen Ende, der Dampf mit möglichst grosser Arbeitsverrichtung die Turbine durcheilt, bei zu nassem Dampf entsteht zu viel Reibung zwischen den sich drehenden und ruhenden Wandungen, bei zu grosser Ueberhitzung dürften vielleicht ungleichmässige Ausdehnungen Reibungsverluste mit sich bringen.

Die nächste Aufgabe, die bis zu einem gewissen Grade gelöst ist, war die Herabminderung der Umlaufzahl. Die erste Maschine – 1884 vollendet und 6 elektrische PS leistend – lief mit 18000 minutlichen Umdrehungen, die zweite, für die Lichtanlage des Dampfers „Percy“ mit 10000 minutlichen Umdrehungen, spätere Ausführungen für 50 elektrische PS in den Jahren 1888/89 nur noch mit 6500 minutlichen Umdrehungen. Die Turbine für Elektrizitätswerk Elberfeld bei einer Leistung von 1400 Kilo-Watt läuft mit 1500 minutlichen Umdrehungen.

Die Schiffsturbinenanlage auf „King Edward“ vom Jahre 1901 – Verbundsystem mit einer Hochdruck- und zwei Niederdruckturbinen mit einer auf 3500 PSi gewerteten Leistung – macht 740 minutliche Umdrehungen.

Als Mittel zum Zweck diente Parsons in erster Linie die Dampfteilung der Gefälle durch Anordnung von Zwillingsturbinen auf einer gemeinsamen Welle, welche den Dampf aus einem zwischen ihnen gelegenen, beiden gemeinsamen Dampf kästen erhielten, eine Anordnung, die zugleich den Lagerdrücken zu gute kam, sodann die Reihenanordnung der Turbinen und zwar hatten alle Turbinen gleichen Durchmesser. Obgleich nun Prof. Ewing gleich bei seinen ersten Versuchen in Cambridge9) durch den Indikator fand, dass mehrere Reihen ohne entsprechende Druckabnahme bezw. Arbeitsleistung mitliefen, scheint diese Anordnung doch auf Grund anderer Erfahrungen und guter Erfolge lange beibehalten zu sein; dagegen ging man 1894 an Hand der bisher gemachten Erfahrungen von der Zwillings- zur einfachen Turbine und, wo es angebracht war, zum Verbundsystem über.

Fig. 9 zeigt die Anordnung der Turbinenreihen in drei Abstufungen der Durchmesser, wie sie in der heute üblichen Ausführung gebräuchlich ist.

Die Verluste durch Undichtheit wurden durch ein reibungsloses, aber ungemein genaues Zusammenpassen der einzelnen Teile – mit nur 0,001 Zoll engl. = 0,025 mm Luft – möglichst vermindert.

Auch diese Anordnung scheint bei den gesteigerten Anforderungen an die Leistungen sowie den hohen Dampfdrücken, für deren Ausnutzung sich die Turbine ganz besonders eignet, nicht mehr genügt zu haben, und so zeigt ein neuerdings, namentlich für die Umsteuerung herausgenommenes Patent (Fig. 10 und 11) eine Reihenturbine mit nach den Enden zu stufenweise anwachsendem Durchmesser.

Dabei ist eine Umsteuerturbine der Hauptturbine gegenüber auf derselben Welle angeordnet. Der Auspuffdampf der Umsteuerturbine b strömt dabei durch das Innere der sich drehenden Hauptturbine a. c und d sind die äusseren Gehäuse, an welchem die festen Leitschaufeln sitzen. s und t sind die Trommeln, welche vermittelst der Arme und mit der Welle f verkeilt sind; diese Trommeln tragen die Laufschaufeln und sind in geeigneter Weise durch den Stufenring v miteinander verbunden.

Textabbildung Bd. 317, S. 255

Die Hauptturbine erhält ihren Dampf durch das Rohr w und den Kanal x, die Umsteuerturbine durch das Rohr y und den Kanal z; beide Turbinen puffen in den Niederschlagraum k mit dem Gehäuse d aus. Die Abdichtung zwischen den Kanälen x und y besorgen die Dichtungsringe 2 und 3.

Eine Frage der Zukunft bleibt vorerst die Umsteuerung, |256| immerhin, obwohl sie genau wie bei Lokomotiven und Schiffsmaschinen, für durchführbar zu erachten ist.

Die Verwendung der Kugellager, sowie die Durchbildung der Turbine zur Benutzung von Gasen – Generator-, Petroleum- oder Benzingas, mit welchen zur Zeit mehrfache Versuche im Gange sind, so z.B. in Amerika unter Prof. Thurston's Leitung an der Sibley-Hochschule, welche zwar bis jetzt nicht gerade zufriedenstellende Ergebnisse erzielten, ist ebenfalls noch der Zukunft vorbehalten.

Trotzdem dürfte aber gerade bei diesem Bewegungserreger an dem endlichen Erfolg nicht zu zweifeln sein.

Um die Bedeutung dieses Fortschritts zu ermessen, sei auf folgendes hingewiesen.

In Russland werden jetzt schon nach abgeschlossenen Vorversuchen für Lokomotiven und auf Kriegsschiffen Naphthafeuerungen eingeführt. Es bedarf also nur noch der Durchbildung der Turbine für hochgespannte Gase einerseits, sowie der Möglichkeit der Herstellung eines so reinen Naphthagases, dass es sich für derart genau passende Maschinen, wie es die Turbinen sind, eignet, um mit einem Schlage dieser politischen Macht auf dem Meere eine Ueberlegenheit zu sichern, die andere Mächte zur unweigerlichen Nachfolge zwingt. Man denke sich nur Fortfall aller für die Kesselanlage benötigten Gewichte an Eisen und Wasser, die Möglichkeit, das Brenn- bezw. Vergasungsmaterial in bis jetzt unbenutzbare Räume des Schiffes (im Doppelboden u.s.w.) zu lagern und dadurch die Sicherheit des Schiffes durch Senkung des Systemschwergewichts zu erhöhen, während Bunker und Kesselraum für andere Zwecke verfügbar würden.

Uebrigens noch schwerwiegender fallen die Vorteile für die Handelsschiffe, namentlich aber für die Schnellschiffe ins Gewicht, bei denen heute Maschinen-, Kessel- und Bunkeranlage so ungeheuren Raum, und noch dazu den besten einnehmen.

Abgesehen von diesen Zukunftsaufgaben, zeigt die Turbine aber auch heute schon eine grosse Bedeutung für jeden Fabrikbetrieb, in welchem man über lang oder kurz zum elektrischen Gruppenbetrieb wegen seiner grösseren Reinlichkeit, Gefahrlosigkeit und Wirtschaftlichkeit übergehen muss.

Der letztere stellt sich an Wartung, Schmierung und Kosten für Unterhaltung und Instandsetzung des Verschleisses überall am billigsten, und hat vor allem noch den Vorteil des Kraftbezuges an beliebiger Stelle im Werk.

Für die Hauptkraftstelle aber eignet sich als Erregermaschine die Turbine wegen aller schon aufgeführten Vorzüge ganz besonders, dazu kommt, dass auch Maschinenhaus samt Montagekran und Grundmauerwerk bedeutend billiger kommen. Die Generatordynamo kann mit höherer Umlaufzahl beschafft werden, was ihre Anschaffungskosten ebenfalls herabmindert. Dabei ist die Turbine so übersichtlich und einfach zu bedienen, wie die Kolbenmaschine im Bau verwickelt und unübersichtlich ist.

So ist jedenfalls von der Turbine, die mit Beginn dieses Jahrhunderts erst so recht auf dem Plan erscheint, unter der vereinigten Mitwirkung aller Ingenieurkräfte, soweit sie sich der Vervollkommnung derselben bereits widmeten oder widmen werden, das Höchste zu erwarten.

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„Viper“ lief auf und ging verloren. „Cobra“ brach infolge zu leichter Bauart bei Seegang in der Mitte durch.

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Bei den ersten Versuchen mit der „Turbinia“ schlugen anfangs die Schiffsschrauben in einen hohlen Wasserraum und erst als man mit der minutlichen Umlaufszahl auf 2000 zurückgegangen war und auch zweckentsprechend ausgeführte Schrauben angeordnet hatte, erlangte dieses Boot seine bewundernswerte Geschwindigkeit von 34½ Knoten oder 63,93 km.

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Es sei an dieser Stelle auf den Beitrag eines unserer Mitarbeiter auf S. 178 d. Bd. verwiesen, in welchem eine Anzahl abfälliger Urteile aufgeführt sind. Diese stützen sich erstens auf die Erschütterungen durch die Schraube – denn wohl verstanden, die Turbine verursacht keine Erschütterungen – welche aber naturgemäss „desto mehr“ hervortreten, als sie die einzig wahrnehmbaren sind, gerade wie in der Stille der Natur (nachts, morgens, in der Einsamkeit) ein einzelnes Geräusch viel wahrnehmbarer ist, als wenn es sich aus einer Anzahl mittönender Geräusche abheben muss. Genauere Versuchsergebnisse an Hand von Schaulinien liegen hierüber zur Zeit nicht vor; jedenfalls aber ist hier dem Ingenieur noch die Lösung einer ganzen Anzahl von Aufgaben vorbehalten.

Sodann wird die Schwierigkeit der Umsteuerung ins Feld geführt; sie sei zu langsam – möglicherweise Schuld am Verlust der „Viper“. – Marinechefingenieur Melville ist natürlich vollständig berechtigt, diese Mutmassung auszusprechen, aber dies zugestanden, darf jedenfalls gerade von ihm das Gegenzugeständnis erwartet werden, dass überhaupt die Rückwärtsbewegung zu spät eintritt und dass die Gefahr, die in diesem Zu spät liegt, mit der Bewegungsgrösse, welche in den rückwärts zu bewegenden Massen aufgespeichert ist, wächst, also mit der Grösse der Schiffe und der gesteigerten Fahrgeschwindigkeit. Wir haben daher die Zusammenstösse der Eisenbahnzüge auf dem Lande trotz der Anwendung der empfindlichsten Bremsvorrichtungen, wie solche der Schiffe auf dem Wasser, wo die Sicherheit des Bremsens vollständig fehlt.

Beim Verkehr mit verringerter Geschwindigkeit in beengtem Fahrwasser dürfte unbedingt die Turbine, soweit die rasche Einleitung der Rückwärtsbewegung in Frage kommt, gegenüber der Kolbenmaschine im Vorteil sein, auch mit Bezug auf die in dieser Richtung verfügbaren Kraft, dürfte heute die Einbauung einer besonderen Kolbenmaschine gar nicht mehr in Frage kommen.

Im übrigen zeigt die Gründung der Deutschen Parsons' Marine-Aktiengesellschaft „Turbinia“, dass auch in Deutschland Vertrauen in die Güte der Sache und der Wille vorhanden ist, zur weiteren Ausbildung derselben beizutragen.

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Comptes rendus de l'Academie des Sciences, March 28 1853; Transact. A. S. M. E., 1901 Bd. XXII.

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Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure, 1895 S. 1194; Klein, Theorie der Dampfturbine.

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