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zwei Balanciers neben dem Cylinder besitzt, hat ihre amerikanische Schwester nur einen über dem Cylinder liegenden, aber hoch über sämtliche Decke [* 2] emporragenden Balancier, [* 3] so daß Gang [* 4] und Stillstand der Maschine [* 5] aus großer Ferne in Sicht sind [* 1] (Fig. 1, S. 478). Diese Hochbalanciermaschine hat die Vorzüge der Leichtigkeit, Billigkeit, bequemen Zugänglichkeit und leichten Bedienung; sie zeichnet sich außerdem durch langen Hub (10-14 Fuß) aus. Wie diese beiden Formen, zählt auch die Turmmaschine zu den ältesten an Bord. Sie ist in England und Amerika [* 6] neben der Balanciermaschine, aber nicht in gleich starkem Maß, auf Flußdampfern verbreitet und in der Union durch Stevens eingeführt. Es ist gleichfalls eine Maschinenform mit aufrecht stehendem Cylinder, die Kolbenführung liegt über demselben, wo sie sich hoch hinaufbaut, daher der Name steeple engine dieser aufrecht stehenden Maschine mit rückgreifender Kurbelstange. Sie beansprucht nur geringen Flächenraum, ist leicht und billig und besitzt weniger bewegliche Teile als die Balanciermaschine beider Arten; aber sie konzentriert den Druck ihres Gewichts auf eine nur kleine Fläche des Schiffsbodens, und ihr Hub ist auch durch die Tiefe des Schiffs beschränkt.
Die Oszillationsmaschine, von Trewithick eingeführt und von Penn zu höchster Vollkommenheit ausgebildet, eine der besten Formen für Radschiffe, verbindet die Kolbenstange direkt mit dem Kurbelzapfen, während ihr Cylinder schwingt. Immer oder doch fast immer zweifach an Bord vorhanden, wirkt sie am besten mit einem Überdruck von 2 Atmosphären, ist in neuerer Zeit aber auch nach dem Compoundprinzip (welches gegenwärtig fast den ganzen Schiffsmaschinenbau beherrscht) gebaut worden.
Sie besitzt den Vorzug großer Einfachheit und geringer Zahl ihrer beweglichen Teile. Langer Hub kann ihr dadurch erteilt werden, daß man die Mittellage des Cylinders, statt vertikal, in geneigter Lage anordnet. Mit Diagonalmaschine wird diejenige Form der Maschine mit direkt wirkender Kurbelstange bezeichnet, deren Cylinder geneigt liegt und zwar in Radmaschinen mit Hochlage der Radwelle. Sie beginnt der Oszillationsmaschine scharfe Konkurrenz auf Flußschiffen zu machen.
Sie beansprucht zwar beträchtlichen Raum in der Länge des Schiffs, jedoch nicht so viel, wie die Oszillations- und Seitenbalanciermaschinen querschiffs fordern; sie ist etwas schwerer und teurer als die übrigen Typen, wenigstens in ihrer ältern Konstruktion, dafür aber geeignet für große Kraftentfaltung in wenig tief tauchenden Schiffen und dort überall am Platz, wo es auf ängstliche Raumersparnis eben nicht ankommt. Vorteilhaft für sie ist auch, daß ihr Gewicht sich auf eine größere Basis verteilt, wodurch der Schiffskörper gleichmäßiger beansprucht wird.
Die Einführung der Schraubendampfer stellte der Maschinenbaukonstruktion schwierige Aufgaben. Statt der Hoch- und Querschiffslage der Maschine und Propellerwelle mußte sie die Längsschiffs- und Tieflage acceptieren, und außerdem verlangte die Schraube eine schnellere Rotation als das Rad, um leistungsfähig zu werden. Für die Oszillationsmaschinen wurde der Wellenstrang so geneigt, daß die Cylinder unter ihm schwingen konnten, während das andre Wellenende so tief zu liegen kam, wie es die Tauchung des Propellers verlangte, woraus eine stark schräge Lage der Wellenleitung resultierte.
Andre stellten den Cylinder über die Kurbelwelle, so daß die Kolbenstange nach unten arbeitete. Auch die Turmmaschine wurde versucht, indem ihr die horizontale Lage gegeben und die Kolbenführung diesem Umstand entsprechend abgeändert wurde, ein erfolgreiches Experiment, das endlich zur Konstruktion der noch heute üblichen, auf Kriegsschiffen häufig adoptierten Maschinenform führte, die unter dem Namen horizontale Maschine mit rückgreifender Kurbelstange bekannt ist.
Ebenso wurde die Maschine mit direkt wirkender Kurbelstange in horizontaler Lage mit den entsprechenden Änderungen montiert, was gleichfalls zu brauchbaren Konstruktionen, die in der Kriegsmarine noch heute Anwendung finden, geführt hat. Diese Form besitzt thatsächlich große Vorzüge im Vergleich mit andern Horizontalmaschinen. Wenn sie auch hinsichtlich der von ihr beanspruchten Breite [* 7] den andern Formen nachsteht, so zeichnet sie sich doch durch größere Zugänglichkeit ihrer Partien vorteilhaft aus. Seit Einführung höhern Dampfdrucks, gegen den sich die Kriegsmarinen auffallend lange gesträubt haben, so daß ihnen die Handelsflotten darin weit voraus waren und noch sind, Torpedoboote ausgeschlossen, ist diese Form ganz besonders für die Bewegung von Kriegsschiffen geeignet.
Der Cylinder der eben besprochenen Maschinenform ist auch über die Kurbelwelle gestellt worden, so daß er umgekehrt erscheint, indem die Kolbenstange nach unten wirkt. Dieser Typus (Hammermaschine, weil ihr Aufbau mit dem Dampfhammer [* 8] große Ähnlichkeit [* 9] hat) ist in der Handelsflotte allgemein der herrschende, an Bord von Ozeandampfern sogar der alleinherrschende geworden. Was die Überlegenheit der Hammermaschine über die andern Formen vor allem bezeugt, ist die bequeme Zugänglichkeit ihrer gesamten Partien, die überall an Bord gefordert werden muß, in Handelsdampfern aber von weit größerer Bedeutung ist als in Kriegsschiffen. In ihrer einfachsten Form besteht die Hammermaschine aus einem auf zwei Säulen [* 10] ruhenden Cylinder, flankiert auf einer Schiffsseite von dem Kondenser, auf der andern von der Steuerung.
Die Kurbelstange verbindet Kreuzkopf [* 11] und Wellenkurbel, ein Schwungrad auf der Kurbelwelle regelt die Wellendrehung. Am häufigsten ist die Form der Zwillingshammermaschine; die beiden Cylinder werden in größern Ausführungen von einem Bockgestell getragen, Kurbelwelle und Kurbeln sind aus dem Ganzen. Der Kondenser hat annähernd zentrale Lage, um den Schwerpunkt [* 12] der Konstruktion möglichst in die Mittellinie des Schiffs zu bringen. Die Hammermaschinen werden jetzt allgemein als Compoundmaschinen gebaut, deren Hochdruckcylinder oft auf den Niederdruckcylindern stehen, und deren Kolben desselben Systems an gemeinschaftlichen Kolbenstangen arbeiten, sodann aber namentlich auch als Dreicylinder-Compoundmaschinen, welche für große Kraftentfaltung ganz entschieden geeignet sind. Selbst sechs Cylinder haben schon Anwendung gefunden.
Auch die Diagonalmaschine hat eine Umwandlung erfahren, um sie für Schraubenschiffe brauchbar zu machen. Die Cylinder wurden umgekehrt, so daß die Kurbelstangen, der Tieflage der Kurbelwelle entsprechend, nach unten arbeiten. Bevor die Hammermaschine allgemein als die beste Form für Handelsdampfer erkannt worden, war dieser Typus zuerst nicht unbeliebt, kam dann aber infolge häufigen Bruches der Kurbelwelle immer seltener zur Anwendung. Eine Abart dieser, auch nach dem Compoundprinzip eingeführten Maschine ist dadurch geschaffen worden, daß nur ein Cylinder (in der Regel der kleine) geneigt, der andre aber über die Kurbelwelle gestellt ist. - Außer den bisher erwähnten ¶
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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 [* 14] und den übrigen Weltteilen, welcher durch die Dampfschiffahrt (s. d.) eine in früherer Zeit nicht geahnte Ausdehnung [* 15] 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 [* 16] 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. [* 17] 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 [* 18] der Welt, ursprünglich zur Fahrt zwischen England und Australien [* 19] 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, [* 20] 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 [* 21] 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, [* 22] 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 [* 23] und Kessel liegen in der Längsrichtung des Schiffs hintereinander und nehmen kaum ein Drittel der Breite 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 [* 24] auf Schiffen übersetzte, welche statt der Ruder Schaufelräder hatten, die von wahrscheinlich am Göpel [* 25] arbeitenden Ochsen in Umdrehung gesetzt wurden. Im J. 1472 veröffentlichte Valturius die Abbildung zweier Galeeren, welche gleichfalls durch Schaufelräder (fünf an jeder ¶