Reserve 20% 88
Zusammen 520 Tonnen.

Die Ersparniss beträgt mithin für eine einzelne Fahrt 580 Tonnen, welche an Kohlen weniger und an Nutzlast mehr eingenommen werden können. Gewiss ein grossartiger Erfolg!

Ein weiterer Vortheil resultirt daraus, dass auch die Rost- und Heizflächen reducirt bezw. die Kessel kleiner genommen werden können. Während früher für die nominelle Pferdestärke 25 Quadratfuss Heizfläche angesetzt wurden, findet man jetzt 17 bis höchstens 20 Quadratfuss für genügend, und während das Verhältniss der Rostfläche zur Heizfläche sonst etwa 1:25 war, ist jetzt ein Verhältniss von 1: 40 ganz ausreichend, wie der Taf. XXVIII, Fig. 1 und 2, dargestellte Kessel und seine Resultate beweisen.

Der Nachtheil, dass der cylindrische Marinekessel mehr Raum beansprucht als der Kofferkessel, wird durch seine geringere Grösse für dieselbe nominelle Pferdestärke daher schon vollständig ausgeglichen, und die wie erwähnt mögliche Reduction der Kohlenräume bleibt reiner Gewinn.

Probefahrten.

Ich möchte hier auf eine Praxis aufmerksam machen, welche sehr geeignet ist, bei der Marinebranche Fernstehenden die Meinung zu erregen, als ob die von mir angegebenen Maximalleistungen schon vielfach übertroffen worden wären.

Sehr oft liest man Berichte über Probefahrten, bei denen 6 bis 7mal die nominelle Pferdestärke indicirt und der Kohlenverbrauch mit vielleicht 0,6 pro indicirte Pferdestärke und Stunde angegeben ist.

Wie ein solches Resultat erzielt wird, will ich kurz andeuten: In manchen Schiffsbaudistricten ist es üblich, für die nominelle Pferdestärke 30 Quadratzoll Cylinderquerschnitt statt 25 zu nehmen. Um nun auf der Probefahrt möglichst oft die nominelle Pferdestärke zu indiciren, geht man häufig bis zu 32 Quadratzoll, da eine Vergrösserung des Cylinderdurchmessers um einige Zoll ja nicht viel kostet. Die Heizfläche entsprechend zu vergrössern, so dass das Verhältniss von 20 Quadratfuss Heizfläche für 25 Quadratzoll Cylinderquerschnitt wieder hergestellt würde, unterlässt man jedoch als zu kostspielig und da es sich ja nur um die kurze Probefahrt handelt. Wenn man nun bei 25 Quadratzoll Cylinderquerschnitt viermal die nominelle Pferdekraft indicirt, so ist es nur dieselbe Leistung, wenn man sie bei 31,25 Quadratzoll Cylinderquerschnitt 5 mal indicirt.

Um sie bei der officiellen Probefahrt 6 bis 7 mal zu indiciren, verfährt man in folgender Weise:

Am Strande ist an einer passenden Stelle in jedem Schiffsbaudistrict von der Behörde eine Entfernung von einer Seemeile 1855",2 ein für allemal abgesteckt zum Zwecke des Erprobens der Geschwindigkeit der Dampfer.

XXII.

Ehe man die gemessene Meile durchläuft, werden die „Vorbereitungen“ dazu getroffen: man reducirt das Condensationswasser auf ein Minimum, um das Speise-wasser auf etwa 55° C. erwärmt in die Kessel zu bringen, welche alle genügend Wasser erhalten, um während der Probe keiner Speisung zu bedürfen. Die Sicherheitsventile werden so belastet, dass sie erst bei 5 bis 10 Pfd. über der normalen Spannung abblasen, und man nimmt von vorn herein nur tüchtige Feuerleute und gute Kohlen an Bord. Einige Minuten vor Einfahrt in die gemessene Meile ist Alles in Ordnung und die Maschine wird in den möglichst rasenden Gang gebracht, wobei man zur Vorsorge gleich tüchtig Wasser auf die Lager laufen lässt.

Eine Geschwindigkeit von nur 10 Seemeilen pro Stunde angenommen, ist die gemessene Meile in 6 Minuten durchlaufen. Die Geschwindigkeit wird so lange ermässigt, bis der Dampfer gedreht ist, um die Meile auf dem Rückwege nochmals zu durchlaufen, wo sich dann dasselbe Manöver wiederholt und jedesmal fleissig Indicatordiagramme genommen werden, welche auf diese Weise nicht selten 7 mal die nominelle Pferdestärke ergeben.

Ist die erreichte Geschwindigkeit befriedigend, was meistens auf diese Weise der Fall ist so ist die officielle Probe der Maschine nach zweimal sechs Minuten zu Ende, und es beginnen nun noch Proben der Manövrirfähigkeit u. s. w., so dass der Dampfer meistens 6 Stunden und noch länger auf See ist.

Der Kohlenverbrauch während dieser Zeit wird sorgfältig notirt, die bei den 12 Minuten der eigentlichen Geschwindigkeitsprobe durch den Indicator erhaltene Zahl der Pferdestärken als mittlere Leistung während der 6 Stunden gerechnet, und damit ist der geringe Kohlenverbrauch constatirt.

Wol die meisten abnorm günstigen Resultate sind auf diese oder ähnliche Praxis zurückzuführen, welche als eine höchst verwerfliche zu bezeichnen ist und auch nur zum Zweck der Reclame für den Erbauer oder das Schiff selbst dient, wenn es in eine frequente Route eingestellt wird.

Nachträglich zeigen sich dann die Uebelstände, die Heizer klagen, dass sie den Dampf nicht halten können, was häufig, wie schon erwähnt, an dem zur Heizfläche übermässig grossen Cylinderquerschnitt liegt. Die Lager werden durch den rasenden Gang bei der Probefahrt trotz Wasserkühlung häufig heiss, so dass man nicht selten von da ab immer Wasser zuleiten muss, um sie kalt zu halten. Wenn man nach einiger Zeit den mit 0k,6 pro indicirte Pferdestärke aus der Probefahrt hervorgegangenen Dampfer untersucht, so darf man sich nicht wundern, einen ganz unverhältnissmässig grösseren Kohlenverbrauch zu finden.

Die seit Einführung des Hochdruckes bis jetzt auf reellem Wege mit der Marinemaschine erzielten ökonomischen Resultate sind durchaus zufriedenstellend, zumal unter Rücksichtnahme auf das auch bei Oberflächencondensation und längeren Reisen häufig noch

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nöthige Salzabblasen, welches immerhin einen in Betracht zu ziehenden Verlust verursacht, der durch die im Vergleich zu vielen Landkesseln noch immer grossen Niederschläge bei längeren Reisen noch vermehrt wird.

Es soll hiermit nicht gesagt sein, dass eine weitere Verringerung des Kohlenverbrauches undenkbar ist, sondern nur, dass der Weg des Schwindels bei Probefahrten zur Erreichung dieses Zweckes nicht der richtige ist.

Stahl-Marinekessel.

In der letzten Zeit ist man bemüht, den Dampfdruck bis auf 7 Atm. und darüber zu erhöhen und hat dafür als Kesselmaterial den Stahl in Aussicht genommen, der nach praktischen Versuchen jetzt genügend homogen dargestellt wird, um seine Verwendung zu einem so wichtigen Gegenstand, wie ein Marinekessel ist, ohne Bedenken zu gestatten. Es ist der sogenannte weiche Stahl (mild steel), welcher zu diesem Zwecke verwandt wird und eine durchschnittliche absolute Festigkeit von 4415k pro Quadratcentimeter (28 Tonnen pro Quadratzoll engl.) hat.

Obschon es auch Stahlbleche von einer absoluten Festigkeit von 7000k pro Quadratcentimeter giebt, so sind dieselben zu Dampfkesseln nicht zu gebrauchen, da man sich auf die Verbindungen durch Nietung bezüglich ihrer Festigkeit gar nicht verlassen kann, weil durch die Nietlöcher, selbst wenn sie gebohrt werden, die Festigkeit dieses Materials in ganz unzuverlässiger Weise alterirt wird.

Im Herbst 1877 („Engineering“, Jahrg. 1878, S.310) bestellte eine Rhederfirma in Newcastle on Tyne bei einem dortigen Schiffbauer einen Stahldampfer, welcher Kessel ebenfalls ganz aus Stahl von der Landore-SiemensSteel Company erhalten soll.

Das Schiff wird beim Lloyd versichert, und deshalb müssen Maschine und Kessel unter der speciellen Aufsicht des Maschinendepartements dieser Gesellschaft gebaut werden.

Die Kessel sind in Form und Dimensionen ähnlich dem auf Taf. XXVII, Fig. 5 und 6, dargestellten und erhalten 13 Fuss 3 Zoll Durchm., 10 Fuss 8 Zoll Länge, drei Feuerrohre von 3 Fuss 3 Zoll Durchm. und sollen mit einem Ueberdruck von 4,33 Atm. arbeiten, während die Gesammtheizfläche eines Kessels 1759m (1880 Quadratfuss engl.) ist. Die in Vorschlag gebrachten Blechdicken waren:

Kesselmantel statt 7/8 Zoll Eisen 11/16 Zoll Stahl — 21,43 pCt. Reduction.

Kesselböden statt 3/4 Zoll Eisen 9/16 Zoll Stahl = 25 pCt. Reduction.

genommene Proben eine absolute Festigkeit von 26 bis 30t pro Quadratzoll zeigen müssten;

2) dass ein Muster einer Horizontalverbindung angefertigt und bei der Probe auf absolute Festigkeit eine Stärke von 74 pCt. der vollen Platte haben müsse;

3) dass von jeder Platte, welche für die Feuerrohre, Verbrennungskammer und Rohrwände gebraucht wird, ein Abschnitt gewissen Härtungs- und Biegungsproben unterworfen werden und dieselben zur Zufriedenheit bestehen müsse;

4) dass durch Experiment nachzuweisen sei, dass flache Stahlplatten mit der vorgeschlagenen Reduction der Dicke und in gewöhnlicher Weise verankert so viel Widerstand gegen Ausbiegen bei der hydraulischen Druckprobe zeigen wie die entsprechend dickeren schmiedeeisernen Platten.

Es wurde beschlossen, auf diese Bedingungen einzugehen, Stahlniete zu nehmen und trotz bedeutender Mehrkosten auch Stahlröhren zu verwenden.

I. Absolute Festigkeit. 17 verschiedene Proben wurden genommen, wovon drei an der Befestigungsstelle rissen, während 14 gut befunden wurden.

Die mittlere absolute Festigkeit dieser 14 Proben war 28,7 pro Quadratzoll, und mit einer Ausnahme zeigten sie eine bemerkenswerthe Gleichmässigkeit der Structur. Die Elasticität ging bei 16,6 verloren oder bei 58 pCt. der Bruchbelastung. Die Verlängerung bis zum Bruch betrug 26,5 pCt. der ursprünglichen Länge der Stücke.

II. Längsverbindungen. Es wurden genaue Muster der beabsichtigten Längs- oder Horizontalverbindungen der Kessel von 11/16 Zoll dicken Stahlblechen mit 1/2 zölligen Doppellaschen, doppelter Vernietung, 11/16 zölligen Nieten und 4 Zoll Entfernung der Nietmitten hergestellt. Die Nietlöcher wurden, wie es auch für die Anfertigung beabsichtigt war, gemeinschaftlich gebohrt und die Festigkeit der Verbindung auf 74,4 pct. des vollen Bleches gerechnet.

Nach einigen missglückten Versuchen infolge fehlerhafter Nietanordnung wurde die Festigkeit der Verbindung zu 75,32 pCt. der vollen Blechplatte constatirt unter Annahme von 28t pro Quadratzoll Bruchbelastung für letztere. Dieses Resultat war so zufriedenstellend, dass der beabsichtigte Ueberdruck von 4,33 Atm. erlaubt wurde. Bei sämmtlichen Proben wurde eine bedeutende Streckung der Verbindungen bemerkt, ehe der Bruch eintrat, und man ist deshalb zu der Annahme berechtigt, dass solche aus weichem Stahl hergestellte Kessel durch Strecken bei übermässigem Druck leck werden und so sich vom Druck befreien, lange bevor eine Explosion eintreten kann.

Dieser Schluss wird unterstützt durch die bei den Versuchen über absolute Festigkeit wahrgenommene bleibende Verlängerung, wenn der Zug 16,6 pro Quadratzoll überstieg. Wenn die Löcher in diese weichen Stahlbleche gestossen statt gebohrt werden, so wird das Material um das Loch derart geschädigt, dass die Festigkeit um 35 bis 51 pCt. verringert wird, während durch

Bohren nur ein Verlust von höchstens 2 pCt. stattfindet. Werden jedoch die Bleche nach dem Stossen der Löcher ausgeglüht, so wird die volle frühere Festigkeit wieder hergestellt. Bevor man sich definitiv zur Annahme von Stahlnieten entschloss, wollte man noch Gewissheit darüber haben, ob dieselben durch das Erhitzen im Feuer und nachheriges Abkühlen beim Nieten mittelst der hydraulischen Nietmaschine nicht spröde würden. Zu dem Ende wurde eine gewöhnliche doppelte Lappverbindung hergestellt, die eine Nietreihe von Landore Siemens-Stahl von der Qualität der Kesselbleche und die andere mit Nieten aus bestem Schrotteisen. Die Vernietung geschah wie üblich mit Tweddell's hydraulischer Nietmaschine unter 40t Druck auf den Nietkopf. Hierauf wurde in der gewöhnlichen Weise unter Benutzung eines 11 Pfd. schweren Hammers abwechselnd von denselben Leuten ein Stahl- und ein Eisen-Nietkopf abgeschlagen. Das Resultat war, dass die Stahl-Nietköpfe von zölligen Nieten beim 16. und die eisernen beim 10. Schlag absprangen, erstere also 37,5 pCt. mehr aushielten. Bei 3/4zölligen Nieten war das Verhältniss 6 zu 3,5 oder 41,6 pCt. höher für die Stahlniete, welche demnach den Vorzug erhielten. Bei der darauf erfolgten Anfertigung der Kessel wurde auch nicht ein Stahlniet unbrauchbar und die Kessel waren bei der Dampf- und hydraulischen Probe vollständig dicht.

III. Härtungs- und Biegungsversuche. Die Abschnitte der Platten, welche im Kesselinneren verwandt werden sollten, wurden bis zum Dunkelrothglühen gebracht und in Wasser von 28° C. abgekühlt. Hierauf wurden sie zu einem Radius von 11/2 mal der Plattendicke kalt gebogen, welche Probe sie ganz ausgezeichnet bestanden. Eine Platte von 50 cm Vierkant wurde in zwei Theile geschnitten, die eine Hälfte 50mal zu Dunkelrothglühhitze gebracht und ebenso oft plötzlich in kaltem Wasser abgekühlt. Dann wurden mit den beiden Hälften weitere Biegungs- und Festigkeitsversuche gemacht, welche für beide Theile gleich günstige Resultate ergaben, so dass der 50 fache Abkühlungsprocess der einen Plattenhälfte keinen wahrnehmbaren Nachtheil gebracht hatte.

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IV. Versuche mit flachen verankerten Wänden. Zwei geschlossene Blechkasten von 71cm Vierkant, 23cm hoch wurden angefertigt, der eine aus Eisenblech 12mm,5 (1/2 Zoll engl.) dick mit 9 eisernen Schraubenstehbolzen von 38 (11/2 Zoll) Durchmesser und vernieteten Köpfen 23cm aus einander. Der andere Kasten war aus Stahlblech 11mm (7/16 Zoll) dick mit 9 stählernen Schraubenstehbolzen von 35mm (13/8 Zoll) und vernieteten Köpfen 23 cm Mitteldistanz.

Bei den Stahlplatten begann die Ausbiegung schon bei 8,66 Atm. Ueberdruck gegen 13 Atm. bei den eiser

des Nietkopfes, ohne dass sich Risse in den Platten zeigten.

Das frühe Ausbauchen der Stahlplatten zeigt, dass es rathsam ist, die Schraubenbolzen mit Unterlegscheiben und Muttern statt mit Nietköpfen zu versehen. Es wurden also hierauf zwei neue Blechkasten genau wie die ersten und nur mit dem Unterschiede ausgeführt, dass an Stelle der Nietköpfe auf den Stehbolzen, Unterlegscheiben und Muttern traten. In den Stahlblechen begann die Ausbauchung bei 17,3 Atm. und bei den Eisenplatten bei 26 Atm. Bei 39 Atm. war die Ausbauchung bei den Stahlplatten an einzelnen correspondirenden Stellen 6 mal so gross wie an den eisernen.

Die Berstung des Stahlkastens erfolgte bei 60 Atm. Ueberdruck, des eisernen bei 66,66 Atm. und zwar bei beiden durch Nachgeben der Winkeleisenverbindungen der Kasten. Keiner der Schraubenbolzen war beschädigt und nur einzelne Muttern zeigten Risse, während die Blechplatten ganz unversehrt blieben.

Dieser Versuch zeigt klar den grossen Vortheil der Anwendung von Muttern auf den Schraubenstegen gegen die vernieteten Köpfe und ebenso, dass die reducirten Dicken der Stahlbleche und Bolzen dieselbe Sicherheit gewähren wie die entsprechend dickeren eisernen. Die fraglichen Kessel wurden deshalb auch mit Muttern auf den Schraubenstegen ausgeführt.

Stahl scheint demnach auch für Dampfkessel im Allgemeinen das Material der Zukunft zu sein, und wenn man aus diesen mit grosser Sorgfalt angestellten Versuchen einen Schluss ziehen darf, so kann bei Verwendung von Siemens-Stahl die Blechdicke um 25 pCt. reducirt oder entsprechend höhere Dampfspannung angewandt werden, ohne zu dem oft angewandten Mittel von unsinnigen Blechdicken greifen zu müssen. Das letztere Mittel führt nicht nur zu Kohlenverschwendung, sondern erhöht auch die Explosionsgefahr, weil die Bleche da, wo sie der grössten Hitze ausgesetzt sind, wegen ihrer grossen Dicke vom Wasser im Inneren nicht genug abgekühlt werden können und deshalb leicht Blasen bekommen oder einfach soweit abbrennen, bis das Wasser sie genügend abkühlen kann.

Versuche mit einem cylindrischen Stahlkessel. (Siehe „Engineering", Jahrg. 1878, S. 305.) Ein Kessel von 1,320 Durchm. mit 12mm,5 dicken Blechen doppelt genietet, mit Doppellaschen, 19mm Nieten und 57mm 57 mm Nieteintheilung aus Siemens - Stahl wurde einem hydraulischen Druck bis zu 53 Atm. ausgesetzt, ohne Zeichen von Berstung zu zeigen. Bei diesem Druck wurde das Lecken des Kessels durch die schon erwähnte dem Siemens-Stahl eigenthümliche Streckung des Materials so stark, dass trotz fortgesetzten Pumpens der Druck nicht mehr stieg.

Die Explosionsgefahr wird deshalb bei Kesseln aus diesem Material bedeutend vermindert werden.

Um den schwächsten Punkt der Kessel, nämlich die Längsverbindungen, ganz zu beseitigen, beschäftigt man sich eben mit der praktischen Ausführung der Idee, Cylinder von einem gewünschten Durchmesser und zwar

bis zu 3,350 aus einem Stück zu walzen, ähnlich wie dies bei Bandagen für Eisenbahnwagenräder schon längst geschieht. Eine Reduction der Blechstärken um mindestens 25 bis 30 pCt. bei gleicher Sicherheit, würde die directe Folge sein, denn aus den Fairbairn'schen Versuchen geht hervor, dass, wenn man die absolute Festigkeit der vollen Blechplatte 100 setzt, die der doppelten Vernietung = 70 und der einfachen = 56 ist. Zur Verstärkung der Feuerrohre ist von Fox, wie

es scheint mit gutem Erfolg, gewelltes Blech angewandt worden, und es haben seine patentirten gewellten Feuerrohre (Corrugated Furnaces) in England bei stationären Kesseln bereits eine ziemlich verbreitete Anwendung gefunden.

Es ist daher nicht zu verkennen, dass in der neuesten Zeit bedeutende Fortschritte in der rationellen Anfertigung von Kesseln zur Erhöhung der Sicherheit gegen Explosionsgefahr und Verminderung des Koblenverbrauches gemacht worden sind.

Es ist hierin für das Moment M der grösste vorkommende Absolutwerth desselben einzusetzen. Dieser tritt bei continuirlichen Trägern an den Mittelstützen, bei discontinuirlichen Balken im mittleren Punkte des Feldes auf. Das so erhaltene Profil kann nun direct nach Gleichung (9) corrigirt werden.

Alsdann entscheidet man sich für diesen und einige geringere Gurtungsquerschnitte, welche bei der Construction verwendet werden sollen.

Durch Combination der verschiedenen Wandstärken und Gurtungen erhält man eine Reihe von Profilen, welche nach ihren Flächeninhalten zu ordnen sind. Für jedes dieser Profile verzeichnet man nun in der anfangs erläuterten Weise den Linienzug, welcher die Grenze der zulässigen gleichzeitig auftretenden Momente und Transversalkräfte angiebt. Diese Grenzcurven wird man am besten über einander, sämmtlich auf dieselben Sodann trägt Coordinatenaxen bezogen, construiren.

man für eine Reihe von Punkten des Trägers die Transversalkraft und das Moment als Abscisse und Ordinate auf. Dadurch erhält man einen Linienzug, welcher die Grenzcurven der Profile schneiden wird, und geben sodann diese Schnittpunkte diejenigen Stellen an, welchen bei der Construction von einem Profil zum anderen übergegangen werden muss. Es wird diese Methode sich an einem Beispiel besser erläutern lassen.

in

Es soll die Dimensionirung des Endfeldes eines continuirlichen Trägers über drei Oeffnungen durchgeführt werden. Die Spannweiten sind 30, 36 und 30o. Die Curven der Momente und Transversalkräfte im linksseitigen Endfelde sind sowol für mobile, wie für permanente Belastung in den Fig. 2 und 3, Blatt 20

Nach den oben gemachten Ausführungen ist die grösste Wandstärke zu 0cm,8 angenommen. Es soll ausserdem ein 0cm,6 starkes Blech verwendet werden. Infolge der Schwächung durch die Nietlöcher sind in die Rechnung nicht diese, sondern die beiden Werthe Ocm,64 und Ocm,5

einzuführen. Die Art und Weise, in welcher diese theoretischen Wandstärken gefunden werden können, ist bereits oben angegeben.

Die Höhe des Trägers soll 300 cm betragen.

Das Moment erreicht sein Maximum an der Mittelstütze; dasselbe ist

M = 38830 cmt. Demnach muss der grösste Gurtungsquerschnitt näherungsweise sein: