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Maschinenformen, welche sich sämtlich aus den Radmaschinen entwickelten, ist eine Form zu erwähnen, welche speziell für den Schraubenpropeller geschaffen und an Bord von Kriegsschiffen von hoher Bedeutung geworden ist: die durch Penn eingeführte Trunkmaschine. Sie ist für große Kraftentfaltung bei Anwendung niedrigen Dampfdrucks vorzüglich brauchbar, eignet sich aber nicht für hoch gespannten Dampfdruck.
Volkswirtschaftliche Bedeutung der Dampfschiffe.
In volkswirtschaftlicher und handelspolitischer Beziehung hat die Erfindung des Dampfschiffs und die allgemeine Benutzung desselben eine wahre Revolution hervorgebracht. Vor allem bedeutungsvoll wurde der von Wind- und Wasserströmungen nun ziemlich unabhängige regelmäßige und schnelle Verkehr zwischen Europa [* 2] und den übrigen Weltteilen, welcher durch die Dampfschiffahrt (s. d.) eine in früherer Zeit nicht geahnte Ausdehnung [* 3] erhalten hat. Die Ein- und Ausfuhr der für ein Land notwendig oder entbehrlich gewordenen Produkte ist eine wesentlich andre geworden, seitdem ein regelmäßiger Verkehr zu Wasser durch Dampfschiffe ins Leben gerufen ist.
Daß die Dampfschiffe ihren Zwecken immer mehr genügen, ist eine besondere Errungenschaft der neuesten Zeit. Die Sicherheit des Verkehrs hat durch die wachsende Solidität des Schiffbaues und der Maschinen fortwährend Steigerung erfahren. Auch die Schnelligkeit der Dampfschiffe hat durch Aufstellung verbesserter Schiffsformen, durch richtig gewähltes Verhältnis zwischen der Kraft [* 4] der Maschinen und dem Widerstand des Schiffs Bedeutendes erreicht. Die Fahrt zwischen Irland und New York ist schon wiederholt in 6-7 Tagen (gegen 17-25 Tage beim Beginn der Dampfschiffahrt) vollendet worden.
Während man durchschnittlich mit Rücksicht auf die Ungleichmäßigkeit des Wetters die Schnelligkeit der Seedampfer auf 14 Seemeilen in der Stunde berechnete, gibt es nun auch Hochseedampfer, welche 18 Meilen laufen. Der Wunsch, die Transportkosten möglichst zu verringern, führte zu der Konstruktion außergewöhnlich großer Schiffe. [* 5] Wenn das Eigengewicht des Schiffs mit seiner Ladefähigkeit in gleichem Verhältnis wüchse, wenn das zur Reise erforderliche Brennmaterial ebenfalls in geradem Verhältnis zur Größe des Schiffs stände, so wäre kein Zweifel, daß unter Voraussetzung gleicher Sicherheit und Schnelligkeit kleine und große Schiffe in der angedeuteten Beziehung denselben ökonomischen Wert haben müßten.
Die eigentlich tote Last der Schiffe, ihr Eigengewicht, steht indessen keineswegs in einem geraden Verhältnis zu ihrer Ladefähigkeit. Im Gegenteil wird der eigne Bau für große Schiffe unverhältnismäßig leichter und billiger, und hierin liegt der Hauptvorteil derselben. Anderseits gebrauchen die Dampfer bedeutende Quantitäten von Brennmaterial, und je mehr sie davon führen, desto weniger Ladung können sie nehmen; mit weniger Kohlen müssen sie weite Umwege machen, um ihren Bedarf zu ergänzen, und auf diesen Zwischenhäfen haben sie unverhältnismäßig hohe Preise zu zahlen.
Alle diese Gründe drängten zum Bau immer größerer Dampfer. Der entschiedenste Repräsentant dieses Gedankens ist der 1852-57 auf der untern Themse von Scott Russell und Brunel erbaute Great Eastern, das größte Schiff [* 6] der Welt, ursprünglich zur Fahrt zwischen England und Australien [* 7] bestimmt, wobei es unterwegs nie Kohlen nehmen sollte, aber seiner passenden Größe wegen meist zur Legung von Telegraphenkabeln verwandt. Der Great Eastern, welcher Rad- und Schraubendampfer zugleich ist, ist 207 m lang und 25,3 m breit; Raddurchmesser 17 m, Schraubendurchmesser 7,3 m, Gewicht der Schraube 60 Ton., 7 Masten, 6500 QYards Segelfläche, Raum für 3000 Reisende. Es sind aber Ozeandampfer in beständiger Fahrt, welche jenem Riesenschiff nur wenig an Größe nachstehen.
Dampffähren (Trajektschiffe).
Eigentümliche Verwendung haben Dampfschiffe als Dampffähren (Trajektschiffe) gefunden, besonders zur Vermittelung des Eisenbahnverkehrs über Ströme, Seen und Meeresarme. Man benutzt dazu entweder Räder- oder Schraubendampfer, oder man verrichtet die Überfahrt durch Zug an Ketten oder Seilen vom Schiff aus. In beiden Fällen aber wird das Schiff selbst als Prahm (Ponton) konstruiert. Zuerst sind derartige Dampffähren bei den Trajektanstalten der Edinburg-Perth-Dundee-Eisenbahn über den Firth of Forth und Firth of Tay benutzt worden; dann fanden sie Nachahmung bei der Homburg-Ruhrorter Rheintrajektanstalt, beim Elbübergang der Lüneburg-Lauenburger Bahnstrecke, als Trajektanstalt über den Nil bei der Bahn von Alexandria nach Kairo, [* 8] beim Übergang über den Detroit in Kanada und beim Transport der Eisenbahnwagen von der Württembergischen Staatseisenbahn über den Bodensee auf die Schweizerische Nordostbahn.
Man benutzt dabei Pontondampfschiffe, große, besonders breite, aber nicht sehr hohe Fahrzeuge mit Schornsteinen an der Seite. Ihr besonders starkes Deck dient zur Aufnahme der Eisenbahnwagen, die durch eine schiefe Ebene vom Ufer aus oder auch senkrecht durch hydraulisches Hebewerk auf das Schiff und von demselben mittels am Ufer aufgestellter Dampfmaschinen [* 9] befördert werden. Das Deck (die Plattform) dieses Schiffs ist der Länge nach mit Bahnschienen belegt, um den ganzen Zug mit einemmal aufnehmen zu können.
Die Lokomotiven und Tender bleiben jedoch am Ufer zurück und werden an dem andern Ufer abgelöst. Auf den Schiffen finden die Passagiere bequeme Kajütten. Zu der zweiten Gattung von Dampffähren gehört z. B. die zum Übersetzen von Fuhrwerken der Essen-Osterrather Eisenbahn bestimmte Trajektanstalt über den Rhein bei Rheinhausen unweit Duisburg, [* 10] welche, um die Fähren in völlig geradliniger Fortsetzung mit den Eisenbahngeleisen an beiden Ufern und deshalb rechtwinkelig gegen die Stromrichtung überführen zu können, mit drei Drahtseilen und außerdem mit einer Kette ausgestattet ist.
Ein Zugseil von 33 mm Durchmesser dient dazu, das Fährschiff von Ufer zu Ufer zu schaffen; ein damit paralleles Halteseil von 46 mm Durchmesser erzwingt die bestimmte Fahrrichtung, ein Ankerseil dient zum Verankern des jedesmaligen Halteseils und eine in der Stromrichtung durchgehende Kette zur Befestigung der Ankertaue. Dampfmaschine [* 11] und Kessel liegen in der Längsrichtung des Schiffs hintereinander und nehmen kaum ein Drittel der Breite [* 12] des 7,85 m breiten Schiffs ein, während der übrige Raum zur Aufstellung der Eisenbahnwagen frei bleibt.
Geschichte des Dampfschiffs.
Mechanische Mittel und Kombinationen zur Fortbewegung von Schiffen ohne Handruder und Segel sind schon in sehr früher Zeit versucht worden. Vielleicht haben die Chinesen zuerst Schiffe mit Ruderrädern an beiden Seiten gebaut; sicherer scheint zu sein, daß der Konsul Appius Claudius 263 v. Chr. die römische Armee nach Sizilien [* 13] auf Schiffen übersetzte, welche statt der Ruder Schaufelräder hatten, die von wahrscheinlich am Göpel [* 14] arbeitenden Ochsen in Umdrehung gesetzt wurden. Im J. 1472 veröffentlichte Valturius die Abbildung zweier Galeeren, welche gleichfalls durch Schaufelräder (fünf an jeder ¶
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Seite des Schiffs) bewegt werden sollten. Die Räder sollten durch eine gekröpfte Welle in der Mitte und unter Mithilfe von Seilen entsprechend zur gemeinsamen Aktion vereinigt werden. Die Erfindung, den Dampf [* 16] als Triebkraft zu benutzen, hat man einige Zeitlang dem spanischen Seekapitän Blasco de Gary (1543) zugeschrieben; indes hat Mac Gregor nachgewiesen, daß hier ein Mißverständnis vorlag und nur von Experimenten die Rede sein kann, Schiffe durch Schaufelräder, welche von Menschen betrieben wurden, in Bewegung zu setzen.
Die ersten Patente auf verschiedene mechanische Mittel, Schiffe ohne Handruder und Segel zum Fortlauf zu bringen, datieren in England von 1618; doch ist hinsichtlich deren Ausführung nichts bekannt geworden. Somit beginnt die Geschichte der Dampfschiffe thatsächlich erst mit dem 1681 von Papin geschriebenen Buch, in welchem er den Vorschlag machte, die Dampfkraft zur Bewegung der Schiffe zu benutzen. Papin wurde einige Jahre darauf Professor der Physik in Marburg, [* 17] und es ist völlig zweifellos, daß er mit einem von ihm angegebenen Ruderradschiff, wobei der Wasserdampf als bewegende Kraft benutzt wurde, auf der Fulda [* 18] von Kassel [* 19] nach Münden gefahren ist.
Papin wollte mit diesem Schiffchen nach England übersetzen und scheint den Durchgang bei Münden, da ihm die obrigkeitliche Erlaubnis versagt worden war, mit Gewalt versucht zu haben. Dabei zerstörten ihm die dortigen Schiffer sein Fahrzeug, und dies Mißgeschick entmutigte ihn so sehr, daß er alle weitern Bemühungen aufgab. Im J. 1736 erhielt Hull ein [* 20] Patent auf die Verwendung der Newcomenschen atmosphärischen Dampfmaschine zur Umdrehung von Ruderrädern auf Schiffen.
Doch ist von einer Ausführung seiner Ideen nichts bekannt. Interessant ist, daß schon damals der Physiker Daniel Bernoulli vorgeschlagen hat (in seiner 1727 bearbeiteten und 1738 in Straßburg [* 21] erschienenen »Hydrodynamica«),
Schiffe durch die Reaktion von an ihrem Hinterteil unter dem Wasserspiegel ausströmendem Wasser in Bewegung zu setzen. Im J. 1753 erinnerte Bernoulli in einer von der Pariser Akademie gekrönten Preisschrift über den besten Schiffsmotor [* 22] an diesen Vorschlag, gab aber dabei einer nach Art der Windräder konstruierten Schraube den Vorzug. Auf den Ruhm, das Dampfschiff [* 23] erfunden zu haben, macht auch Frankreich große Ansprüche, obwohl erst 1774 Auxiron und 1775 Périer Dampfboote konstruierten, welche aber viel zu langsam liefen, als daß sie zur weitern Verfolgung der Sache hätten anregen können. Im J. 1776 begann auch der Marquis Joffroy auf dem Doubs seine Versuche, und 1783 soll dieser mit einem größern Boot bei Lyon [* 24] eine kurze Zeit gegen den Strom gefahren sein.
Wegen der Geringfügigkeit des Erfolgs lehnte indes Calonne das Patentgesuch ab, und ein erneuter Versuch, den Joffroy 1816 unternahm, nachdem bereits die Korvette L'Elise auf der Themse über den Kanal [* 25] bis Paris [* 26] gedampft war, schlug gleichfalls fehl. In England begann man ungefähr um dieselbe Zeit mit derartigen Bemühungen. Im J. 1787 befuhr Patrick Miller den Firth of Forth mit einem Doppelboot, welches von zwei durch Handhaspel umgedrehten Ruderrädern bewegt wurde, und im folgenden Jahr benutzte er zum Betrieb der Räder eine zweipferdige, von Symington erbaute Dampfmaschine zu einer erfolgreichen Probefahrt auf dem Landsee zu Dalswinton. Im J. 1785 hatte Bramah ein englisches Patent auf Schrauben [* 27] als »Schiffspropeller« erhalten; aber 1787 befuhr Fitch mit dem ersten Schraubendampfer den Schuylkill, und noch in demselben Jahr kam Rumsey in Philadelphia [* 28] mit einem Boot zu stande, welches die Reaktionskraft aus Röhren [* 29] fließenden Wassers als Motor benutzte.
Dies war das erste Prallschiff. Beide Amerikaner scheiterten auch in England; bez. Frankreich an ihren Arbeiten an Widerwärtigkeiten und Unglücksfällen verschiedener Art. Dagegen schleppte Symington, der den Lord Dundas für Dampfschiffahrtsversuche interessiert hatte, 1801 durch sein mit einer doppelt wirkenden Wattschen Dampfmaschine und einem Heckrad ausgestattetes Schiff 1802 auf dem Forth- und Clydekanal zwei Kanalboote mit einer Geschwindigkeit von 3,25 engl. Meilen die Stunde.
Symington gebührt das Verdienst, zum erstenmal die Verbesserungen miteinander vereinigt zu haben, welche die Basis des heutigen Systems der Dampfschiffe bilden; seine Bemühungen scheiterten jedoch am Unverstand der Kanalschiffahrtsgesellschaft, bei der auch Lord Dundas mit seiner bessern Erkenntnis nicht durchzudringen vermochte. 1803 hatte der Amerikaner Robert Fulton mit einem Dampfboot auf der Seine Versuchsfahrten angestellt, reüssierte aber vollständig erst mit seinem Dampfschiff Clermont, welches den Hudson von New York bis Albany mit einer Maximalgeschwindigkeit von 5 engl. Meilen befuhr.
Dieses Schiff war 42,67 m lang, 4,57 m breit und mit zwei an den Schiffsseiten angeordneten Ruderrädern von 4,7 m Durchmesser ausgestattet. Nach der Versuchsfahrt wurde es sofort als Passagierboot benutzt, und damit war die Dampfschiffahrt eröffnet. Fulton kann jedoch nicht als Erfinder wesentlicher Teile des Schiffs betrachtet werden; er benutzte eine Dampfmaschine von Watt, die Ruderräder von Miller, die Kombination der Räder mit der Maschine [* 30] wesentlich nach den Ideen Symingtons, und die Gestalt des Schiffs war vorzugsweise auf Beaufoys Versuche gestützt.
Seine Erfolge fanden aber so großen Anklang, daß schon 1812 mehr als 50 in Nordamerika [* 31] erbaute Dampfer die dortigen Flüsse [* 32] befuhren. Im J. 1818 lief in New York das für die Fahrt New York-Liverpool-St. Petersburg [* 33] bestimmte dreimastige Dampfschiff Savannah vom Stapel und vollendete seine erste Fahrt von Savannah bis Liverpool [* 34] in 26 Tagen, wobei 18 Tage unter Dampf. Amerikaner verbesserten die Dampfschiffe mit großer Energie, sie erreichten eine Geschwindigkeit von 10 Knoten, und so schnell breitete sich nun die Dampfschiffahrt aus, daß 1823 schon über 300 Schiffe die Flüsse, Seen und Küsten befuhren. Charakteristisch für diese Dampfer waren die auf Deck gebauten Passagierräume, welche, noch jetzt dort üblich, sich auch auf unsern Flußdampfern einbürgerten.
In Europa wurde das erste dauernd in Fahrt gestellte Dampfschiff 1812 von Wood im Auftrag von Bell an der Clydemündung erbaut und noch in demselben Jahr als Passagierboot zwischen Greenock und Glasgow [* 35] benutzt. Bell hatte anfänglich mit John Thomson in Verbindung gestanden, und diesem gelang es 1812, auf eigne Hand [* 36] ein Dampfschiff zu bauen, welches schneller lief als das von Bell; fast gleichzeitig erbaute Robertson ein Dampfschiff, welches in Europa die erste Reise zur See machte. Ein andrer Glasgower Mechaniker, Buchanan, erfand 1813 die feathering paddle-wheels, deren Schaufeln in vertikaler Richtung ein- und austraten und auch so durch das Wasser gingen, aber in der Praxis sich nicht bewährten (s. S. 480). Die englischen Dampfschiffunternehmungen hatten guten Erfolg, 1815 fuhren in England und Schottland schon 20, im J. 1823 über 160 Boote. Deutsche [* 37] Flüsse (Rhein und Elbe) wurden 1818 zuerst von englischen Dampfern befahren, aber ¶