Titel: | Polytechnische Rundschau. |
Fundstelle: | Band 324, Jahrgang 1909, S. 749 |
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Polytechnische Rundschau.
Polytechnische Rundschau.
Elektrische Güterzuglokomotiven.
Auch für elektrische Güterzuglokomotiven ist beabsichtigt, unter Ausschaltung von
Zahnrädern die Triebräder mittels Kuppelstangen von der Motorwelle aus anzutreiben.
Es ist nun ohne weiteres einleuchtend, daß bei großen Triebrädern die
Laufradgeschwindigkeit und damit die Motordrehzahl klein und das Motordrehmoment
dementsprechend hoch ist. An den Motor werden somit sehr ungünstige Bedingungen
gestellt. Man wird infolgedessen die Triebräder möglich klein wählen. Heilfron weißt nun darauf hin, daß der bislang vielfach
als kleinstzulässiger Triebraddurchmesser angesehene Wert von 1100 mm sehr wohl noch
unterschritten werden kann. Maßgebend sind hierbei die Mindestabstände der Pleuel-
und Kuppelstangenköpfe von Schienenoberkante, die durch die deutsche Eisenbahn-Bau-
und Betriebsordnung festgelegt sind. Ferner muß die Radreifenabnutzung, die etwa 50
mm beträgt, in Rechnung gezogen werden. Unter Gegenüberstellung einiger für die 3/3 gekuppelte
preußische Dampflokomotive geltender Werte weist der Verfasser für eine mit einem
600 PS-Motor ausgerüstete elektrische Lokomotive nach, daß beim Antriebe der Achsen
mittels Kuppelstangen von einer Blindwelle, die selbst wiederum durch eine senkrecht
liegende Kuppelstange mit dem Motor verbunden ist, und bei Anordnung der Blindwelle
in gleicher Höhe mit den Triebachsen allerdings der kleinst zulässige Durchmesser
1080 mm beträgt. Hierbei sind die für Dampflokomotiven erprobten Kuppelstangenkopfe
zugrunde gelegt. Wird jedoch die Blindwelle 55 mm höher gelegt, so kann der
Triebraddurchmesser auf 970 mm vermindert und dementsprechend bei Vorhandensein
eines Motors bestimmter Größe die Leistungsfähigkeit der Lokomotive um 12 bis 15
v.H. heraufgesetzt werden. Die mit dieser Abänderung verbundene geneigte Lage der
Kuppelstangen hält Heilfron für so gering, daß eine
Störung der Federung der Blindwelle gegenüber den Triebachsen nicht eintreten
kann.
Schroedter weist demgegenüber darauf hin, daß bei 2,3 m
Radstand und 30 mm Federung der Blindwelle gegenüber den Triebachsen die
Achsmitten sich um insgesamt 4 mm verschieben. Um ein Klemmen zu vermeiden, müßten
die Achsstützen daher zwischen den Führungen ein entsprechend großes Spiel haben.
Dies muß jedoch als unzulässig hoch betrachtet werden, da mit Rücksicht auf leichten
Lauf bisher nur ½ mm Spiel nach jeder Seite zugelassen ist. Wird die Blindwelle
dagegen in gleicher Höhe mit den Triebachsen angeordnet, so können die von der
Durchfederung herrührenden wagerechten Verschiebungen der Triebachsmitten
vernachlässigt werden, da sie bei dem angegebenen Radstand nicht mehr als ½ mm
ausmachen. Schroedter empfiehlt daher die letztere
Anordnung und hält es für möglich, daß durch besondere Ausbildung eines geeigneten
Kuppelstangenkopfes gleichfalls der von Heilfron
angegebene Triebraddurchmesser oder zum mindesten doch ein solcher von 1000 mm
angewendet werden kann, ohne daß der zulässige Abstand von Schienenoberkante
überschritten wird. (Heilfron). (Elektrische
Kraftbetriebe und Bahnen 1909, S. 425–426). (Schroedter). (Dsgl. S. 518–519).
Pr.
Gleislose elektrische Bahnen.
In Oesterreich verbreiten sich mehr und mehr die von der österreichischen Daimler-Motoren-Gesellschaft hergestellten elektrischen
Bahnen „System Mercedes-Electrique-Stoll,“ bei
welchen ein mit elektrischen Motoren versehenes Automobil die Antriebsenergie einer
Oberleitung entnimmt. Eine besondere Eigenart der mit Gummireifen versehenen
leichten Wagen besteht in dem Einbau der Motoren, die derart mit den Rädern
vereinigt sind, daß sie die Naben der Räder bilden. Die Motoren können ebenso gut in
die Vorder-, wie auch in die Hinterräder eingebaut werden und sind so flach, daß sie
weder außen über die Radfelge, noch nach innen über die Bremsscheibe hervorragen und
somit gegen Beschädigungen ausreichend geschützt sind. Die Motoren laufen ferner auf
Kugellagern und. besitzen im Gegensatz zu den üblichen zylindrischen Kollektoren einen
Plankollektor, durch dessen Verwendung das Abspringen der Kohlen und die hierbei
auftretenden Funken infolge mechanischer Stöße, die bei schlechten Wegen oder bei
schneller Fahrt auf die Räder kommen, vermieden werden. Die Oberleitung ist
zweipolig. Zur Stromabnahme dient ein durch ein Kabel mit dem Fahrzeug in Verbindung
stehender Stromabnehmerwagen, der mit vier mit Kugellagern versehenen Metallrollen
auf den beiden Drähten fährt.
Das Untergestell der 24 Personen fassenden Wagen wiegt einschließlich der
Lenkvorrichtung, sowie der elektrischen Einrichtung (Motor, Fahrschalter) 1700 kg.
(Honigmann). [Elektrotechnische Zeitschrift 1909,
S. 231 bis 234.]
Pr.
Schneebelastung.
Von Schaller sind Versuche über das spezifische Gewicht
von Schnee und Zusammenstellungen über die in Deutschland auftretenden Schneehöhen
gemacht worden, die gestatten, die bisher geltenden Bestimmungen über die Annahme
der Schneelasten nachzuprüfen. Das spezifische Gewicht des Schnees ist von der
Lagerung der Schneekristalle und Schneeflocken, dem Wasser- und Fremdkörpergehalt
desselben und dem Winddruck während eines Schneefalles abhängig. Der Schnee ist um
so schwerer, je wasserreicher er ist. Durch einen mäßigen Winddruck von 10 bis 12
kg/qm wird das Schneegewicht erhöht, während ein stärkerer Wind das Gefüge des
Schnees lockert. Durch eine Belastung wird trockner Schnee verdichtet und daher
schwerer. Nasser Schnee dagegen wird durch eine Belastung nicht in gleichem
Verhältnis schwerer, weil ein Teil des Wassers ausgepreßt wird. Am schwersten ist
ein durch Fremdkörper wie Straßenschmutz verunreinigter nasser Schnee. Aus seinen
Versuchen erhält Schaller folgende spezifischen
Gewichte:
1. Vollkommen trockner Schnee ohne Be- lastung
Spezifisches Gewicht0,12
2. Vollkommen trockner Schnee und Wind- druck von 10
bis 12 kg/qm
0,17
3. Vollkommen trockner Schnee, verdichtet durch
Fußgängerverkehr
0,41
4. Vollkommen trockner Schnee, verdichtet durch
Lastwagenverkehr
0,46
5. Feuchter Schnee, ohne Belastung
0,45
6. Nasser Schnee, ohne Belastung
0,79
7. Nasser Schnee, verdichtet durch
Lasten- verkehr
0,85
8. Nasser mit Fremdkörpern vermischter,
durch Personen- und Lastenverkehr verdichteter Schnee
(Straßenschnee)
1,31
Im letzten Falle betrug der Gehalt des Schnees an Fremdkörpern 41,6 v.H. des
Gesamtgewichtes.
Schaller empfiehlt, als spezifisches Gewicht mindestens
für trocknen Schnee 0,15, für feuchten Schnee 0,45 zu wählen.
Dem in Preußen üblichen Annahmewert der Schneebelastung von 75 kg/qm würde demnach
eine Schneehöhe von 50 bezw. 16,7 cm entsprechen. Unter größter Schneehöhe eines
Ortes wird diejenige Schneehöhe verstanden, welche in ununterbrochenem Falle jemals
am Orte niedergegangen ist. Auf Grund der von 350 über ganz Deutschland verteilten
Beobachtungsstationen des Preußischen Meteorologischen Instituts gelieferten
Beobachtungsergebnisse stellt Schaller fest, daß die
Schneehöhe eines Ortes von seiner Lage über N . N
abhängig ist und daß daher die anzunehmende Schneebelastung für irgend einen
Ort Deutschlands sich durch die Gleichung
p=70\,\left(1+\frac{h}{500}\right)
ausdrücken läßt. Bei der Höhe 0 über N . N ist diese Schneebelastung p = 70 kg/qm. Für andere Orte ist die Höhe h über N . N in m einzusetzen, um die Schneebelastung p zu erhalten.
Schaller teilt Deutschland in drei Schneezonen mit
folgenden festen Schneebelastungszahlen ein:
Schneezone Ia von 0 bis 200 m
Meereshöhe
p =75 kg/qm
Schneezone Ib von 200 bis 500 m
Meereshöhe
p = 120 kg/qm
Schneezone II von 500 bis 2000 m
Meereshöhe
p =340 kg/qm.
(Schaller). [Beton u. Eisen 1909,
S. 284–285].
Dr.-Ing. Weiske.
Versuche mit zwei kleinen Dampf-Turbodynamos von 1000
Umdrehungen.
Von der Firma Gadda, heute „Tecnomasio italiano Brown-Boveri“ in Mailand wurden im Jahre 1908
zwei Dampfturbinen mit Gleichstromdynamos von 100 und 150 KW ausgeführt, welche nur
mit 1000 Umdrehungen laufen. Die Turbinen haben drei Druckstufen, in jeder eine
Radscheibe mit drei Schaufelkränzen. Der Dampf von 17 Atm. Anfangsspannung
expandiert in der ersten Stufe auf 2,5 Atm., in der zweiten beträgt das Vakuum 10
v.H. und beim Austritt aus der Turbine 67 v.H. In der Bauart gleichen die Turbinen
im großen und ganzen der Curtis-Turbine mit liegender
Welle. Für Lagerschmierung und Reguliereinrichtung mittels Servomotors wird durch
eine Kapselpumpe Preßöl erzeugt.
Bei den Abnahmeversuchen erreichte das Aggregat einen Wirkungsgrad von 41 v.H. und
die Turbine allein von 47 v.H., bei einem Wirkungsgrad der Dynamo von 88 v.H., ein
Resultat, daß bei der sehr niedrigen Umdrehungszahl (Verhältnis der
Umdrehungsgeschwindigkeit zur Dampfgeschwindigkeit in der ersten Stufe 1 : 10, in
den beiden andern 1 : 8,5) und bei dieser Turbinengröße als günstig bezeichnet
werden muß. (Beluzzo). (Zeitschrift f.d. gesamte
Turbinenwesen 1909, Heft 26).
M.
Ungelöste Probleme der Automobiltechnik.
Capt. H. Holden hielt in der Londoner „Institution of
Civil Engineers“ einen Vortrag über obiges Thema, den wir nachfolgend im
Auszuge wiedergeben.
Von den gesamten Motorwagen und -Rädern ist die überwältigende Mehrheit mit
Benzinmotoren versehen. Dampfwagen haben sich trotz ihrer großen Vorzüge als
Personenwagen nicht eingeführt und kommen höchstens für Lastenbeförderung in Frage.
Der elektrische Antrieb würde ideal sein, wenn es eine Stromquelle gäbe, die einen
Vergleich mit Benzin in bezug auf Gewicht, Kosten und Beweglichkeit aushalten
könnte.
Fast alle jetzigen Automobilmotoren sind Viertaktmotoren. Durch Vermehrung der
Zylinderzahl ist ein gleichmäßigeres Drehmoment erzielt worden, doch kann bei
Maschinen mit hin und her gehendem Kolben eine vollkommene Gleichförmigkeit des
Drehmoments nicht erreicht werden, wie sie z.B. Gasturbinen und rotierende Motoren
haben werden. Dies ungleichförmige Drehmoment wirkt nachteilig auf den ganzen Wagen
zurück, besonders wenn der Wagen langsam fährt, und der Motor mit voller Kraft
arbeitet, wie z.B. auf Steigungen.
Der Gebrauch des Einspritzvergasers ist jetzt allgemein geworden. Der Vergaser aber,
welcher dem laufenden Motor unter allen Bedingungen ein konstantes Gasgemisch bei
konstantem Drucke und Temperatur liefert, ist ein noch zu lösendes Problem. Eine
Vollkommenheit hierbei würde nur dann erreicht sein, wenn dies konstante Gemisch mit
Luft genau soweit verdünnt würde, als es zur vollkommenen Verbrennung im Zylinder
erforderlich ist. Die ganze Frage der Vergasung ist sehr umfangreich und schwierig,
und es ist mit Genugtuung zu begrüßen, daß jetzt wissenschaftliche Autoritäten
Versuche hierüber anstellen.
Zu einer vollkommenen Methode der Zündung ist man noch nicht gelangt, obgleich
Elektrizität in einer oder anderer Form dem Ideal näher als alles andere zu kommen
scheint. Die elektrische Zündung setzt uns in den Stand, den Zündzeitpunkt nach
Bedarf zu verändern, und gibt uns so eine sehr gute Regulierung der Geschwindigkeit
und Kraftentwicklung des Motors in gewissen Grenzen. Jedoch diese Grenzen bilden den
schwachen Punkt in dem sonst guten System. So heiß der elektrische Funke ist, kann
er doch nicht schwache Gemische, die mehr als einen gewissen Anteil Luft enthalten,
mit Sicherheit entzünden; sehr oft auch ist die Zündkerze derart angebracht, daß die
entstehende Flamme nicht schnell genug auf die ganze Ladung überspringen kann.
Verbesserungen in der elektrischen Zündung sind in der Richtung vollzogen worden, daß
das chemische Mittel der Stromerzeugung, die Batterie, durch ein mechanisches
Mittel, den Magnetapparat, ersetzt wurde. Berücksichtigt man aber die Tatsache, daß
ein geringer Unterschied in der Mischung, in dem Maße der Kompression, eine
Aenderung des Zündzeitpunktes bedingt, um das beste Resultat zu erhalten, und zieht
man die Schwierigkeit in Betracht, die Zylinder eines Motors genau gleich in dieser
Beziehung zu halten, so sieht man, daß die elektrische Zündung in ihrer heutigen
Form von Vollkommenheit weit entfernt ist. Die Ackermannsche Lenkung, vor etwa 100 Jahren für Pferdefuhrwerke erfunden,
ist jetzt allgemein bei Motorwagen anzutreffen. Jedes der Lenkräder dreht sich um
einen vertikalen Pivotzapfen, dessen Achse, nach der
Theorie, durch den Berührungspunkt der vertikalen Radebene mit dem Boden gehen
sollte. Ein Weghindernis, das vom Rade überfahren wird, würde dann keine Neigung
haben, die Steuerung des Wagens zu verrücken. Diese Anordnung ist jedoch mechanisch
schwierig herzustellen, und es wird bisweilen ein Kompromiß gebraucht, durch Neigen
der Lenkräder oder der Zapfen.
Horizontale Zylinder können einfach geschmiert werden, indem Zylinder und Kolben je
ein Loch erhalten, so daß außer dem Kolben auch der Kolbenbolzen geschmiert wird.
Bei vertikalen Motoren wird allgemein Spritzölung angewandt zur Schmierung von
Kolben, Kolbenbolzen, auch der Kurbelwelle und anderer Lager. Im ganzen scheint dies
eine Methode „auf gut Glück“ zu sein, und das einzige, was zu ihren Gunsten
spricht, ist, daß sie sich tatsächlich bisher im Betriebe bewährt hat. Für
Kurbelwellen- und ähnliche Lager würde ein Zwangsölsystem am besten sein, wenn das
gebrauchte Oel vor seiner Wiederverwendung wirklich gut gereinigt werden könnte, was
bislang nicht der Fall ist. Das Oelbad der Räder im Geschwindigkeitsgetriebe ist
zwar als Schmierung wirksam, verbraucht aber Kraft, da die Radzähne bei ihrer
schnellen Bewegung das dicke Oel heftig durchpeitschen.
Ein gut Teil kann noch verbessert werden, wenn man an passenden Stellen die
Gleitlager durch Kugel- oder Rollenlager ersetzt oder sog. Antifriktionsmetall als
Lagerschalen benutzt. Auch in der Kraftübertragung vom Motor auf die Antriebsräder
geht viel Kraft verloren. Die meisten Reibungskupplungen gleiten etwas, und Cardangelenke haben keinen guten Wirkungsgrad, sonst
würden sie sich nicht öfter so sehr schnell abnutzen. Die Verluste in der
Uebertagung vom Motor auf die Triebräder während der Fahrt sind nicht genau bekannt,
doch können sie indirekt auf 20–40 v.H. oder mehr geschätzt werden.
Die Vorzüge der Luftreifen, wie Elastizität, geringer Laufwiderstand, werden
aufgewogen durch hohe Kosten, schnelle Abnutzung und leichte Verletzbarkeit. Alle
Methoden, die Verletzbarkeit zu vermindern, oder die Luft als Füllmittel zu
ersetzen, gehen immer auf Kosten der andern wichtigeren Vorzüge, die geopfert
werden.
Gemäß der großen Berührungsfläche des Luftreifens mit der Erde und dem daraus
folgenden geringen Einheitsflächendruck ist der Reibungswiderstand so niedrig, daß
das Rad bei schlüpfrigem Wetter gleitet. Dadurch, daß der Luftreifen nach
Ueberfahren eines Hindernisses sehr schnell wieder seine frühere Form erlangt,
erhält der Wagen eine schwingende Bewegung, die bei günstigen Weg- und
Geschwindigkeitsverhältnissen aufrechterhalten, ja sogar bis zu einem gefährlichen
Grade vergrößert werden kann. Teilweise helfen diesem Uebel die sog. Stoßdämpfer ab,
die zwischen abgefederten und unabgefederten Wagenteilen angebracht werden. Eine dem
Luftreifen eigene schlechte Eigenschaft ist, Staubwirbel zu erzeugen. Der Reifen
wirbelt den Staub auf, und der durch die schnelle Wagenfahrt erzeugte Luftzug
verbreitet ihn weit hinterher. Viele Autoritäten wenden dieser lästigen Staubplage
ihre Aufmerksamkeit zu, doch scheint das einzige wirksame Mittel bis jetzt eine
Behandlung der Straßenoberfläche mit verschiedenen Mitteln, wie Teer usw. zu
sein.
Das Studium der Zusammensetzung der Auspuffgase ist von großer Wichtigkeit. Mehr wie
1 v.H. Kohlenoxyd sollten dieselben nicht enthalten. Auch hier ist noch sehr viel zu
verbessern. Um eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 36 km in der Stunde zu
erhalten, muß man erfahrungsgemäß während einiger Zeit mit einer um 50 v.H. höheren
Geschwindigkeit fahren; setzen wir einen mäßigen Wirkungsgrad der Kraftübertragung
voraus, so muß dann ein Motor vorgesehen werden, der für je 50 Kilo des
Gesamtwagengewichtes einschließlich Passagiere eine Bremspferdestärke leistet. Es
sind Versuche mit Wagen mit gewöhnlichen Tourenkarosserien angestellt worden, die zu
einer Formel für den Luftwiderstand bei der Fahrt führten. Sie lautet: P = 0,0017 AV2, worin P Widerstand in Pfunden für den
Quadratfuß Wagenfläche, A Fläche des Wagens in
Quadratfuß und V Geschwindigkeit in Fuß i.d. Sekunde.
So ist zwar der Luftwiderstand selbst ermittelt worden, doch sind noch Versuche
nötig, um Zahlen betr. der Wagenform mit geringstem Luftwiderstand zu finden. Die
Gesamt-Tonnenkilometer, die mit einem Liter Benzin vom spezifischen Gewicht 0,720
bei einer Geschwindigkeit von 36 km/St. zurückgelegt werden, sollten unter
gewöhnlichen Bedingungen nicht weniger als 7 betragen. Hier kann noch viel
verbessert werden. Manche andere Dinge, die Luftreifen besonders, erhöhen die
Betriebskosten derart, daß die Kosten für Brennstoff nur ein kleiner Bruchteil der
Gesamtkosten sind.
Das Gewicht eines großen Reisepersonenwagens ist hoch im Vergleich mit der Nutzlast
der Passagiere, gewöhnlich ist die letztere nur ¼ vom Wagengewicht. Personenwagen mittlerer
Große und Geschäftswagen können eine Nutzlast von ¾ des Gewichts des unbeladenen
Wagens befördern, und bei schweren Lastwagen mit geringer Geschwindigkeit ist
Nutzlast gleich dem Wagengewicht. Bremsen an den Lenkrädern geben Sicherheit gegen
Schleudern, sind aber sehr schwierig anzubringen. Es ist besser, die beiden vom
Gesetz vorgeschriebenen Bremsen nur auf die Triebräder wirken zu lassen, als eine
davon auf der Vorgelegewelle anzubringen, wie jetzt üblich. Die Entfernung, auf
welche ein Wagen ohne Schaden für die Reifen auf gewöhnlichem Wege und bei normalen
Bedingungen angehalten werden kann, ergibt sich annähernd aus der Formel: S = 0,04 V2, worin V engl.
Meilen/Stunde (1 Meile = 1,6 km) und S der gesuchte
Bremsweg in Yards (1 Yard = 0,91 m) ist. Bei 16 km Geschwindigkeit sollte der Wagen
auf 3,7 m halten und bei 32 km Stunde auf 14,5 m. Diese Bremswege sind größer als
wünschenswert und können nur verkürzt werden durch Vergrößerung der Bremsflächen
bezw. Bremsen aller 4 Räder. Benzin ist der Brennstoff, der vorwiegend gebraucht
wird, Benzol gewinnt immer mehr Boden, während Petroleum, Paraffin und Spiritus
selten angewandt werden, weil die Vergasung Schwierigkeiten bereitet. (The Engineer
1909. Bd. I, S. 456.)
Renold.