175 Pfrdst., 50 Zoll Cylinder-Drchm. und 4 Fuß Hub mit doppelten Kreuzföpfen, Fig. 4, Taf. III. Der eine a befindet sich auf der Kolbenstange und hat über Kreuz 4 Angriffspunkte, von welchen 4 Seitenstangen b,b nach unten führen; je 2 dieser Seitenstangen haben ein Querstück c, das an den Enden in Leitungen gerade geführt wird. Aus der Mitte dieser Querstücke gehen nun 2 Seitenstangen d nach oben, wo sie über dem Cylinder-Kreuzkopfe mit einem einfachen. Kreuzkopfe e verbunden sind, aus dessen Mitte die Verbin dungsstange zur Kurbel führt. Die Länge der Verbindungsstange wird somit doppelt so groß, wie bei den früheren Maschinen. Bury vereinfachte dieses System etwas. Die von ihm gebaute Maschine des Schiffes Nimrod" hatte 322 Pfrdst., 66 Zoll Drchm. und 51 Fuß Hub. " D. Napier in Glasgow baute für den Fawn" die sogenannten Steeple Engines von 67 Pfrdst., 33 Zoll Drchm. und 3 Fuß Hub. Vom Kolben gehen 2 Kolbenstangen a, a, Fig. 5, Taf. III, hoch über's Deck hinaus; sie sind oben miteinander verbunden und werden in Gerüstständern, die auf dem Cylinder angebracht sind, geführt. Von dem Verbindungsstück aus geht nun die Pleuelstange b_nach_ unten auf die Kurbel der Schaufelradachse, welche dicht über dem Cylinder liegt und zwischen den beiden Kolbenstangen hindurch geht. Maudslay baute für den Terrible" und „Retribution" die sogenannten Doppelcylinder - Maschinen (Double Cylinder Engines). Die Kolbenstangen zweier Cylinder, Fig. 12, sind miteinander verbunden; die Verbindungsstücke a haben eine T-Form und reichen mit dem unteren Schenkel bis an das Ende der Cylinder, wo sie zwischen denselben eine Führung finden. Diese Stücke sind doppelt mit einem Zwischenraume angebracht, so daß die Pleuelstange hindurch kann, welche unten an einem Zapfen oder Bolzen, welcher beide Stücke verbindet, und oben an der Kurbel befestigt ist. Die Pleuelstange erhält hierdurch auch doppelte Länge und hat sich diese Construction bei großen Maschinen sehr gut bewährt. Die Maschinen des Terrible" haben 880 Pfrdst.; jeder Cylinder 220 bei 72 Zoll Drchm. und 8 Fuß Hub. J. Miller baute die Maschinen für den Gladiator"*) von 460 Pfrdst., 781 Zoll Drchm. und 52 Fuß Hub, ähnlich wie die Gorgon Engines von Seaward, aber mit dem Unterschiede, daß die Luftpumpen nicht hinter den Cylindern stehen und mittelst eines Balanciers vom Kreuzkopfe aus betrieben werden, sondern zwischen den Cylindern schräg einander gegenüber liegen und von einer Kurbel in der Mitte der Achse aus betrieben werden. J. Penn führte zuerst die oscillirenden Maschinen (Oscillating Engines), ein, welche vermöge ihres geringen Gewichtes und geringen Raumes, den sie einnahmen, bald allge mein wurden. Die Kolbenstange ist direct mit der Kurbel verbunden und, um der Kreisbewegung derselben folgen zu können, ist der Cylinder beweglich (oscillirend). Es befinden sich nämlich, Fig. 7, in der Mitte an beiden Seiten des Cylinders Zapfen (trunnions, Schildzapfen), die in Lagern auf der Fundamentplatte ruhen und hohl sind, um den Dampf durchzulassen. Zuerst wurden diese Maschinen mit einem Schie *) Patent, 22. März 1842. ber und zwar parallel mit der Achsenlinie construirt, welcher auf der anderen Seite durch ein Contregewicht balancirt wurde; später wurden deren aber 2, auf jeder Seite einer, und zwar im Winkel zur Achsenlinie dicht am inneren Zapfen, angebracht. Die größten oscillirenden Maschinen sind die vom „Great Britain", 2 × 250 Pfrdst., 801⁄2 Zoll Drchm. und 7 Fuß Hub; dann die vom, Great Eastern" 4 × 300 Pfrdst., 72 Zoll Drchm. und 14 Fuß Hub, und zuleßt die vom, Leinster" 2 × 350 Pfrdst., 98 Zoll Drchm. und 64 Fuß Hub, 27 Udhg. und 351 Fuß Kolben-Geschwindigkeit pro Minute. Der Kohlenverbrauch betrug 10 Tonnen pro Stunde. In Folge des großen Hubes bogen sich die Kolbenstangen, und man durfte die Maschinen des Great Eastern auf nicht mehr als 8 Udhg. bringen, während sie 12 machen und 336 Fuß Kolben-Geschwindigkeit pro Minute haben sollten. Die größten Balancier- Maschinen sind die der „Persia“ von R. Napier, 2 × 500 Pfrdst., 100 Zoll Drchm. und 10 Fuß Hub; sie machten 18 udhg. und hatten 360 Fuß Kolben-Geschwindigkeit pro Minute. Auf dem Rheine fanden die oscillirenden Maschinen keinen großen Beifall, da die Schiffe zu flach waren und mithin die Schaufelradachse zu dicht über den Cylindern zu liegen kam, welches die Reibung bedeutend vermehrte, indem die Cylinder einen zu großen Bogen beschreiben mußten. Außer den Balancier - Maschinen fanden daher nur die Maschinen mit schräg liegenden Cylindern Aufnahme. Zuerst baute sie Roentgen mit schräg gegenüber liegenden Cylindern, deren Pleuelstangen auf 2 Kurbeln liefen, die miteinander verkuppelt waren, so daß die eine etwas der anderen vorauseilte. Der eine Cylinder arbeitete mit Hochdruck und der andere mit Niederdruck, d. h. mit dessen verlorenen Dampf, der vermittelst einer Luftpumpe schließlich condensirt wurde. Die Spannung des Dampfes im Kessel betrug 4 Atmosphären und die Stärke der Maschine 160 Pfrdst. Der Durchmesser des Hochdruck - Cylinders betrug 20 Zoll und der des Niederdruck-Cylinders 36 Zoll bei einem Hube von 3 Fuß. J. Miller baute die Maschine des „Hohenzoller" mit 110 Pfrdst., Drchm. 41 Zoll und 4 Fuß Hub. Die Cylinder liegen schräg nebeneinander und haben eine gemeinschaftliche Luftpumpe, die vertical unter der Achse von einer Kurbel getrieben wird. Die Achse liegt hinter den Cylindern, so daß das Gewicht besser vertheilt ist, und die Achsenlager sind gegen einen starken eisernen Balken, der quer durch das Schiff läuft, gestügt. Für die Schraube werden meistens horizontal liegende Maschinen angewandt. Da die Schraubenachse der Länge nach in der Mitte des Schiffes und zwar tief liegt, so können die Cylinder nur kurz sein, ebenso wie die Pleuclstangen. Um diesem Uebelstande abzuhelfen, hatte man die Cylinder auch wohl vertical über die Achse gestellt. Die Maschinen des „Amphion“ hatten 2 Kolbenstangen; die eine ging über die Achse und die andere unter derselben her. Vom Kreuzkopf dieser beiden Kolbenstangen, welcher in den Gerüstständern eine Führung hatte, ging die Verbindungsstange zurück auf die Kurbel der Achse. Die Cylinder lagen sich einander gegenüber; nur der Condensator befand sich dazwischen, an dessen Seiten die Luftpumpen angebracht waren, die ebenfalls vom Cylinder-Kreuzkopf, wovon ein Arm herunter führte, getrieben wurden. Die Pleuelstangen wurden hierdurch doppelt so lang, im Allgemeinen war die Construction nicht praktisch genug ausgeführt. J. Penn baute die sogenannten Trunk Maschinen (Trunk Engines). Die Kolben hatten nach beiden Seiten hin Buchsen (trunks) aufgeschraubt, die in Stopfbuchsen gelidert und so groß im Durchmesser waren, daß sie der Kolbenstange, die mittelst eines Charnieres im Kolben befestigt war, hinreichend Raum ließen, um die rotirende Bewegung mitmachen zu können. Den Cylindern gerade gegenüber lagen die Luftpumpen, die ebenfalls dergleichen Trunks auf dem Kolben hatten. Die Pleuelstangen fielen hierbei also ganz " weg, und nahmen die Maschinen wenig Raum ein. R. Ste= phenson baute die Maschineu der sardinischeu Dampffregatte ,, Carlo Alberto" mit doppelten Kolbenstangen, die zugleich auch mit dem Luftpumpenkolben befestigt waren. Auf dem Luftpumpenkolben befanden sich die Trunks, wovon nun die Verbindungsstange auf die Kurbel führte. Die Vortheile bestanden in der größeren wirksamen Fläche des Kolbens. Die größten Schraubenmaschinen sind die des „Great Eastern" von Boulton & Watt, 4 Cylinder jeder von 325 Pfrdst., 84 Zoll Drchm. und 4 Fuß Hub. Bei der Probefahrt machten fie 34 Udhg. pro Minute, wurden aber so heiß, daß man die Cylinder fühlen mußte. Auf Taf. III sind die Skizzen verschiedener Constructionen von direct wirkenden Schiffsmaschinen zusammengestellt. Fig. 1. Boulton & Watt, Schiff Centaur, Cylinderdrchm. 85 Zoll, Hub 6 Fuß, Anzahl der Pfrdst. 565. 2. Scott & Singlair, = 75 = = 422. IV. Ueber die Construction der Dampfschiffskessel und die Anwendung des Dampfes. Die Dampfkessel müssen sich nach den Dimensionen des Schiffes richten. Sie nehmen in der Regel die ganze Breite ein und haben geringe Länge, da sie nicht zu viel Raum einnehmen dürfen. Dadurch erhielten sie eine viereckige Form, die nur zuweilen in der Decke eine Wölbung zeigt. Fig. 1 bis 3, Blatt 3 im Text, zeigen eine ältere Kesselconstruction des Dampfschiffes Victoria, im J. 1839 von J. Miller in London gebaut. Die Heizfläche des Kessels beträgt 860 Quadratfuß, die Rostfläche 48 Quadratfuß, die Anzahl der nominellen. Pfrdst. 80. Die Feuerungen lagen unten im Kessel, und die Flamme ging durch Züge, die durch Bafferräume im Innern des Kessels gebildet waren, zum Schornstein. Diese Kessel lieferten jedoch nur Dampf bis zu 5 Pfd. Druck auf den Quadratzoll, da ihre Heizfläche sehr beschränkt war. Sie wurden später vollständig durch die Röhrenkessel verdrängt, und stieg nun die Spannung der Dämpfe von Anfangs 10 Pfd. bis auf 20 Pfd. pro Quadratzoll. Ein solcher Kessel, im J. 1856 für das Dampfschiff Victoria ebenfalls von Miller gebaut, ist auf Taf. IV gezeichnet. Die Heizfläche beträgt 1620 Quadratfuß, 394 Röhren von 2 Zoll Drcm., die Rostfläche 72 Quadratfuß, die Anzahl der nominellen Pfrdst. 80 (der indicirten 280), der Kohlenverbrauch vro Stunde 10 Ctr. Die Röhren haben eine Länge von höchstens 7 Fuß und einen Drchm. von höchstens 3 Zoll. Sie befinden sich über den Feuerungen, so daß die Flamme von hinten durch dieselben nach vorne in den Schornstein ziehen = 5 = muß. Zur größeren Sicherheit sind diese Kessel im Innern stark verankert, so daß auf je 1 bis 2 Quadratfuß Fläche ein Anfer von 1 Quadratzoll Querschnittsfläche kommt. Die Anzahl der Röhren wird so groß genommen, als eben möglich; ein Kessel für eine Maschine von 110 Pfrdst. (486 indicirte), 14 Fuß breit, 10 Fuß lang und 9 Fuß hoch, hat deren z. B. 425 Stück von 24 Zoll innerem Drchm.; diese geben eine Heizfläche von 1560 Quadratfuß, dazu die Heizfläche in den 4 Feuerungen und hinter den Rauchkammern, in Summa 440 Quadratfuß, giebt eine totale Heizfläche von 2000 Quadratfuß, pro nominelle Pfrdst. 17 Quadratfuß. Der Rost ist 8 Fuß lang und 3 Fuß breit, hat 24 Quadratfuß Fläche, mithin 4 × 24 = 96 Quadratfuß Totalfläche, oder etwas mehr als 2 Quadratfuß pro nominelle Pfrdst. Die Belastung der Sicherheitsventile betrug 20 Pfd. pro Quadratzoll bei einer Füllung des Cylinders bis auf des Hubes. Der Kohlenverbrauch war 16 Ctr. pro Stunde. Bei größeren Schiffen werden mehrere Kessel miteinander verbunden, z. B. hat die Persia 8 Kessel, wovon je 4 einen gemeinschaftlichen Schornstein haben. Von den Kesseln sind vier 19 Fuß hoch, 9 Fuß 10 Zoll lang und 16 Fuß 9 Zoll breit mit 5 Feuerungen 6 Fuß 6 Zoll × 2 Fuß 9 Zoll und 380 Röhren von 3 Zoll Drchm.; zwei 19 Fuß hoch, 9 Fuß 10 Zoll lang und 20 Fuß breit mit 6 Feuerungen und 450 Röhren, und endlich zwei 19 Fuß hoch, 9 Fuß 10 Zoll lang und 13 Fuß breit mit 4 Feuerungen und 300 Röhren. Der Rest hat eine Totalfläche von 715 Quadratfuß und die totale Heizfläche beträgt 17863 Quadratfuß. Die Schornsteine haben 71⁄2 Fuß Drchm. und 45 Fuß Höhe. Der Druck in den Kesseln beträgt 20 Pfd. auf den Quadratzoll; dabei machen die Maschinen 18 Udhg. in der Minute. Der Kohlenverbrauch betrug 6 Tonnen pro Stunde. Der Great Eastern hat 10 Kessel, je zwei mit einem gemeinschaftlichen Schornstein. 4 Kessel liefern den Dampf für die Schaufelradmaschinen und 6 Kessel den für die Schraubenmaschinen. Jeder Kessel hat 10 Feuerungen und wiegt 45 Tonnen, ist mithin doppelt so groß, wie der größte der Persia. Für Kanonenboote, wo es darauf ankam, niedrige Kessel zu haben, wurden die Röhren hinter den Feuerungen angebracht, wie Fig. 4, Blatt 3 zeigt, ein Längenschnitt durch den Kessel des Schiffes Sharpshooter von 200 Pfrdst. Die Benußung des Dampfes ist auf vielfache Weise zu einer möglichst vollkommenen gemacht worden. Das Expanfionsvermögen der Wasserdämpfe ist aber nicht so leicht zu erhöhen, wie das der permanenten Gase, und so kam man auf die Idee, den Dampf allein nochmals einer starken Hize auszusehen, wodurch er seine Eigenschaft als gesättigter Wasserdampf verlor und in seinem Verhalten einer permanenten Gasart ähnlich wurde. Die Nachtheile, die aber daraus den Maschinen erwuchsen, waren so bedeutend, daß man von diesem Verfahren bald wieder abging. Bei der hohen Temperatur und der großen Trockenheit dieses Gases war an ein Schmieren der Cylinder 2c. nicht zu denken, und so wurde derselbe bald unbrauchbar. Man schlug jezt einen Mittelweg ein und gebrauchte gemischten Dampf. Der Dampf, vom Wasser erzeugt und mit demselben in Berührung gelassen, nimmt bei einem Druck von z. B. 2 Atmosphären eine Temperatur von 275° F. oder 135° C. an, mithin nur 63° F. oder 35° C. über den Siedepunkt. Wird diesem gesättigten Dampf, sobald er außer Berührung mit dem Wasser getreten ist, weiter feine Wärme mehr zugeführt, so bleiben die Wassertheilchen, womit der Dampf bei seiner Erzeugung geschwängert ist und welche derselbe mechanisch in Gestalt von kleinen Kügelchen mit sich fortreißt, unverdampft. Auf dem ganzen Wege von der Oberfläche des Wassers im Kessel bis zum Cylinder tritt fortwährend Condensation ein, die erst recht fühlbar wird, wenn der Dampf im Cylinder, dessen Temperatur niedriger ist, als die des Dampfes im Kessel, expandiren soll. Die Folge davon ist, daß die im Kessel erzeugte Dampfmenge vermindert in den Cylinder tritt. Auch die Dampfspannung im Cylinder ist eine geringere, als die im Kessel, weil ein gewisser Ueberdruck zur Erzeugung der Bewegung des Dampfes vom Kessel nach dem Cylinder nöthig ist. Außer dem hieraus entstehenden Brennmaterialverlust tritt noch der große Uebelstand hinzu, den man unter dem Namen Preimen (to prime) fennt. In Amerika tauchte der Gedanke auf, die Vorzüge des gewöhnlichen Dampfes und die des überhigten Dampfes zu vereinigen, und so den gemischten Dampf darzustellen. Man legte ein zweites Dampfrohr an, welches durch die Rauchkammer führt oder durch einen besonders erhigten Raum, und ließ es furz vor dem Cylinder in das Dampfrohr münden, welches den gewöhnlichen Dampf vom Kessel brachte. Bei seinem Durchgange durch die Rauchkammer wird der Dampf auf 500 bis 600° F. erhißt.*) Seine Vereinigung mit dem gewöhnlichen, mit Wasser vermischten und gesättigten Dampfe würde die Temperatur des Gemisches auf 300° F. bis 400° F. erhöhen, die mitgerissenen Wassertheilchen verdampfen und das Expansionsvermögen erhöhen. Das Comité, welches vom Maryland-Institut beauftragt wurde, diese Wirkung zu untersuchen, gab folgenden Bericht ab. Unter demselben Druck erforderte es, um das Wasser einer Cysterne zum Siedepunkte zu bringen, mit gewöhnlichem Dampfe 73 Minuten, Es geht also daraus hervor, daß der gemischte Dampf die meiste latente Wärme besigt, welche fühlbar gemacht wurde und die mechanische Kraft repräsentirt. Außerdem stellte sich nach Versuchen heraus, daß in allen Fällen, wo gemischter Dampft gebraucht wurde, die Differenz der Temperaturen beim Ein- und Austritt in den Cylinder größer war, als bei dem überhigten oder dem gewöhnlichen Dampfe; folglich ist, da mehr Wärme nugbar wurde, eine größere mechanische Kraft erlangt worden. Die amerikanische Regierung beauftragte ihren Ingenieur en chef der Marine, umfassende Untersuchungen anzustellen, und Folgendes waren die Resultate. *) Bei Dampfschiffskesseln, die stündlich 14 bis 17 Pfd. Kohlen auf 1 Quadratfuß Rost verbrennen, und wo die Verbrennungsproducte durch enge Nöhren gehen müssen, ist es beinahe ohne die Hülfe eines hohen Schornsteines (die Schornsteine sind in der Regel 40 Fuß hoch von den obersten Röhren an) nicht möglich, unter einer Temperatur von 800° F. die Verbrennungsproducte aus dem Kessel zu entfernen. Auf Befehl des Marineministers wurden in Paris ebenfalls Versuche gemacht; bei diesen Versuchen wurde das Arbeiten der Maschine auf ein gewisses Arbeitsquantum in einer gewissen Zeit beschränkt, und folgendes Resultat erzielt: Die englische Admiralität, von der Wichtigkeit des Systems für die Marine überzeugt, gab zwei Schiffe „Black Eagle“ und ‚Dee“ zum Experimentiren her. Die Versuche fielen höchst befriedigend aus. |