Der Föttinger-Transformator. Von C. Kielhorn in Zehlendorf. (Schluß von S. 182 d. Bd.) KIELHORN: Der Föttinger-Transformator I.Anordnung der Maschinenräume auf einem kleinen Dampfer für die Bäderfahrt von ungefähr 1600 t Deplacement.Vergleich zwischen direkt wirkenden Turbinen und einer Turbinenanlage mit Föttinger-Transformator. Für einen Dampfer dieses Typs ist die Turbinenanlage mit Transformator die gegebene Maschinenanlage sowohl was die Ersparnis an Gewicht, Raum und Kohlenverbrauch, als auch was das Fehlen jeglicher Vibration und die ausgezeichneten Manövriereigenschaften dieser Anlage betrifft. Textabbildung Bd. 328, S. 198 Abb. 4.Maschinenanlage eines Bäderdampfers für 21 Meilen Geschwindigkeit. Deplacement etwa 1600 t. Abb. 4 gibt einen Vergleich zwischen einer Turbinenanlage aus zwei Curtis-A. E. G.-Vulcan-Turbinen, von denen jede für sich eine der beiden Schraubenwellen treibt, und von denen jede aus einer Vorwärts- und einer Rückwärtsturbine in getrennten Gehäusen besteht. Die beiden Turbinen sind für eine Gesamtleistung von 4800 Bremspferden bei 600 Umdrehungen i. d. Min. bestimmt und sollen dem Schiff eine Geschwindigkeit von 21 Kn. geben. Das Gewicht der Turbinen einschließlich Wellenleitung, Propeller und Kondensatoranlage beträgt 166 t. Der Dampfverbrauch würde 6,9 kg i. d. Std. und PS betragen bei Sattdampf und 6,0 kg i. d. Std. und PS bei überhitztem Dampf. Die untere Zeichnung auf Abb. 4 zeigt die enorme Raumersparnis bei Anwendung des Föttinger-Transformators. Diese zeigt zwei Turbinenanlagen, jede bestehend aus einer Turbine von 1800 Umdrehungen i. d. Min. und einen Transformator, welcher die Umdrehungszahl auf 450 verringert. Das Gewicht dieser Anlage, umfassend Turbinen mit Transformatoren, Wellenleitung mit Propeller und Kondensatoranlage würde nur 75 t betragen, d.h. 55 v. H. weniger als die oben beschriebene Turbinenanlage. Der Dampfverbrauch der Turbinenanlage mit Transformator würde nicht mehr als 6,35 kg i. d. Std. und PS, gemessen hinter dem Transformator auf der Tunnelwelle bei Sattdampf und 5,5 kg i. d. Std. und PS bei mäßig überhitztem Dampf betragen, was einer Ersparnis von rund 8 v. H. gleich käme. Wenn man direktwirkende Turbinen angeordnet haben würde mit einer Hochdruckturbine für die eine Welle und einer Niederdruckturbine für die andere, so wäre das Gewicht dieser Anlage auf 150 t verringert worden und der Dampf verbrauch auf 6,35 kg i. d. Std. und PS, aber dabei muß berücksichtigt werden, daß die Manövriereigenschaften einer solchen Anlage ganz wesentlich schlechtere sind gegenüber einer Anlage mit unabhängigen Wellen. Die Verwendung von überhitztem Dampf, der bei direkt wirkenden Turbinen immer ein Risiko bedeutet wegen der verschiedenen Schwierigkeiten, die sich bei der hohen Temperatur der Hochdruckturbinen ergeben, ist für die raschlaufenden Turbinen die Anlage mit Transformator sehr zu empfehlen. In diesen raschlaufenden Turbinen ist der Temperaturfall in den Eintrittsventilen so groß, daß die Temperatur im Gehäuse nicht größer ist als die des Sattdampfes beim Eintritt in die direktwirkenden Turbinen. Von diesem Gesichtspunkt aus kann der Dampfverbrauch bei Sattdampf und direktwirkenden Turbinen mit dem Dampfverbrauch bei überhitztem Dampf für die Turbine mit Transformator verglichen werden. II.Anordnung der Maschinenräume für einen Schlachtschiffkreuzer von etwa 30000 t Deplacement.Vergleich zwischen direktwirkenden Turbinen und Turbinen mit Transformatoranlage. Der Kreuzer soll 26 ½ Meilen laufen und eine Turbinenanlage von 72000 PS erhalten. Unsere Abb. 5 zeigt oben die Maschinenräume des Kreuzers mit drei Satz direktwirkender Turbinen vom Typ Curtis – A. E. G.-Vulcan. Jeder Satz besteht aus einer Vorwärts- und einer Rückwärtsturbine, jede in einem besonderen Gehäuse, die Umdrehungen der Wellen sollen 255 i. d. Min. betragen. Die Raumersparnis, die durch die Verwendung des Föttinger-Transformators erzielt wird, ist, wie aus der unteren Skizze ersichtlich, frappierend. In der Tat ist nur die Hälfte des für die direktwirkenden Turbinen benötigten Raumes für die Turbinenanlage mit Föttinger-Transformator erforderlich. Die Anlage besteht aus vier Einheiten, jede zusammengesetzt aus einer raschlaufenden Turbine mit ungefähr 700 Umdrehungen i. d. Min. und einem Transformator von 255 Sekundärumdrehungen i. d. Minute (s. Abb. 5). Textabbildung Bd. 328, S. 199 Abb. 5.Maschinenanlage eines Panzerkreuzers für 26 1/2 Meilen Geschwindigkeit. Deplacement etwa 30000 t. Infolge der hohen Umdrehungszahl sind die Abmessungen der Turbinen und der Transformatoren so gering im Vergleich mit den ungeheuren direktwirkenden Turbinen, daß jedermann, der die Schwierigkeiten des Baues sehr großer Turbinen kennt, die praktischen Größenabmessungen der raschlaufenden Turbinen und des Transformators zu würdigen wissen wird. Das Gewicht der direktwirkenden Turbinenanlage mit Turbinen, Kondensatoranlage, Wellenleitungen und Schrauben beträgt 1400 t, so daß die Turbinenanlage mit Transformator mit ihren 940 t eine Ersparnis von 460 t bedeutet, ein ganz erheblicher Vorteil für ein Schiff, bei welchem die Gewichtsersparnis es ermöglicht, Panzerung, Geschütze und Munitionsvorräte entsprechend größer zu nehmen. Textabbildung Bd. 328, S. 199 Abb. 6.Maschinenanlage eines Passagier- und Frachtdampfers für 17 1/2 Meilen Geschwindigkeit. Deplacement etwa 23000 t. Trotz dieser enormen Gewichts- und Raumersparnis ist die Wirtschaftlichkeit einer Turbinenanlage mit Transformator nicht geringer als die direktwirkender Turbinen, im Gegenteil läßt sich sogar noch ein kleiner Vorteil in dieser Hinsicht herausrechnen. III.Anordnung der Maschinenräume für einen Fracht- undPassagierdampfer von rund 23000 t Deplacement.Vergleich zwischen einer Maschinenanlage von Kolbenmaschinen mit Abdampfturbine und Turbinen mit Transformator (siehe Abb. 6). Die Zeichnung gibt eine Maschinenanlage wieder, welche aus zwei Kolbenmaschinen besteht, deren Abdampf durch eine Niederdruckturbine die mittlere Welle treibt. Die Gesamtleistung beträgt 15000 PS und gibt dem Schiff eine Geschwindigkeit von 17 ½ Kn. Die Umdrehungszahl der beiden Kolbenmaschinen beträgt 80 i. d. Min., während die Turbine der mittleren Welle mit 200 Umdrehungen i. d. Min. läuft. Textabbildung Bd. 328, S. 200 Abb. 7.Maschinenanlage eines Passagier- und Frachtdampfers für 17 1/2 Meilen Geschwindigkeit. Deplacement etwa 23000 t. Dieses System hat sich als das wirtschaftlichste für Dampfer dieses Typs bewährt. In diesem Falle ist der Föttinger-Transformator von größtem Vorteil. Wie aus den Skizzen ersichtlich, bildet der für die raschlaufenden Turbinen erforderliche Raum nur einen geringen Teil dessen, der für das kombinierte System erforderlich ist. Das Gewicht der Transformatoranlage, bestehend aus Turbinen, Transformatoren, Kondensatoranlagen, Wellenleitung und Propellern beträgt nur 490 t im Vergleich zu den 1120t des kombinierten Systems, dies bedeutet eine Gewichtsersparnis von 630 t. Was die Wirtschaftlichkeit betrifft, so ist es ja bekannt, daß es sehr schwer ist, mit der kombinierten Anlage konkurrieren zu wollen. Höchstens, daß die Verwendung von überhitztem Dampf für die sehr einfachen Turbinen der Transformatoranlage ein einigermaßen günstiges Resultat gegenüber den Kolbenmaschinen mit Abdampfturbine gibt. Wenn man gering überhitzten Dampf verwendet dann wird der Dampfverbrauch der Transformatoranlage einschließlich der Hilfsmaschinen 5,20 kg i. d. Std. und PS, gemessen auf der Tunnelwelle hinter dem Transformator, während der Dampfverbrauch der kombinierten Anlage zwischen 5,0 und 5,4 kg i. d. Std. und PS variiert. In diesem Falle bedeutet die Transformatoranlage keinen wirtschaftlichen Vorteil, wohl aber mag die Ersparnis an Raum und Gewicht den Reeder veranlassen, sich für die Transformatoranlage zu entscheiden. Textabbildung Bd. 328, S. 200 Abb. 8.Maschinenanlage der „Olympic“ und „Titanic“. Indessen ist der Reeder bei Einbau der Transformatoranlage sicher, daß jede Vibration vermieden wird, die so oft bei Kolbenmaschinen auftritt, und spart außerdem dadurch, daß er beträchtlich weniger Maschinenpersonal braucht als bei Kolbenmaschinen. IV.Anordnung der Maschinenräume für einen Fracht- und Passagierdampfer von etwa 23000 t Deplacement.Vergleich zwischen Kolbenmaschinen und Turbinen mit Transformator (siehe Abb. 7). Während auf der vorhergehenden Abbildung die Transformatoranlage mit einem kombinierten System von Kolbenmaschinen und Abdampfturbinen verglichen ist, gibt Abb. 7 einen Vergleich zwischen einer modernen Kolbenmaschinenanlage mit überhitztem Dampf und der nämlichen Transformatoranlage wie in Abb. 6. Die Anlage mit Kolbenmaschinen allein bedingt weniger Baukosten und weniger Gewicht, andererseits aber ist sie weniger wirtschaftlich als die kombinierte Anlage. In diesem Falle ist die Transformatoranlage vorteilhafter nicht nur in bezug auf Raumerfordernis und Gewicht, sondern sie ist auch wirtschaftlicher im Betrieb als die Anlage mit reinen Kolbenmaschinen. Unsere Zeichnung gibt oben eine Skizze der beiden Kolbenmaschinen von je 7500 PS bei 80 Umdrehungen i. d. M., wobei die Geschwindigkeit des Schiffes 17 ½ Meilen beträgt. Die kleine Turbinenanlage, die mit 800 Touren läuft und die Transformatoren mit einer Sekundärgeschwindigkeit von 160 Umdrehungen i. d. Min., leisten, wie die untere Skizze zeigt, dasselbe wie die beiden Kolbenmaschinen. Die Gewichtsersparnis bei Anordnung der Transformatoranlage beträgt rd. 700 t. Der Dampf verbrauch der Kolbenmaschinen beträgt 6,0 kg i. d. Std. und PS, der Dampfverbrauch der Turbotransformatoren 5,2 kg i. d. Std. und PS. Da die Kolbenmaschinen sowohl als auch die Transformatoren mit mäßig überhitztem Dampf arbeiten, so wird das Verhältnis im Kohlenverbrauch dasselbe sein wie beim Dampf verbrauch, so daß sich also eine Kohlenersparnis von 13 v. H. zu gunsten der Transformatoranlage ergibt. Bei der Wahl der Transformatoranlage hat der Reeder gleichzeitig den Vorteil des Fehlens jeglicher Vibrationserscheinungen, und er kann gleichzeitig mit einer erheblichen Verringerung des Maschinenpersonals rechnen. Diese Vorteile mögen in manchen Fällen den Reeder bestimmen, sich für die Transformatoranlage zu entscheiden. V.White Star Liner „Olympic“, Geschwindigkeit 21 Meilen i. d. Std., Gesamtmaschinenleistung 44000 PS. Die großen Vorteile der Transformatoranlage in bezug auf Raum- und Gewichtsersparnis im Vergleich zu einer kombinierten Anlage, wie sie in der Beschreibung des Post- und Passagierdampfers unter III wiedergegeben sind, haben der Werft Veranlassung gegeben, die Frage der Transformatoranlage für den Fall des bekannten White Star Liners „Olympic“, des Schwesterschiffes der unglücklichen „Titanic“, zu untersuchen. Abb. 8 zeigt das Resultat dieser Untersuchung. Man möchte im ersten Augenblick annehmen, daß bezüglich der Maßstäbe, in der beide Anlagen gezeichnet sind, ein Irrtum untergelaufen sei, so außerordentlich ist der Unterschied zwischen den Abmessungen der kombinierten Anlage und denen der Turbotransformatoren. Die drei Wellenleitungen der letzten Anlage werden von drei schnellaufenden hintereinander geschalteten Turbinen getrieben. Die Hochdruckturbine ist in der Mitte angeordnet; von dieser Turbine geht der Dampf nach den beiden Niederdruckturbinen, von denen jede eine der seitlichen Wellen treibt. Die drei Turbinen laufen alle mit 650 Umdrehungen i. d. Min. Jede der Turbinen ist mit einem Transformator gekuppelt, welcher die Umlaufzahl auf 150 i. d. Min. verringert. Genau eben so verblüffend wie die Raumersparnis ist der Unterschied im Gewicht der beiden Anlagen. Das Gewicht der Transformatoranlage beträgt nämlich nur ⅖ desjenigen der kombinierten Anlage. Das Gewicht der letzteren, umfassend Kolbenmaschinen, Abdampfturbine, Kondensatoranlage, Wellenleitungen und Propeller, beträgt 2700 t, das Gewicht der Transformatoranlage, umfassend Turbinen, Transformatoren, Wellenleitungen und Propeller, beträgt 1100 t. Die Differenz von 1600 t ist ein Umstand, den ein Reder nicht so leicht übergehen wird mit Rücksicht auf die beträchtliche Menge Ladung, die er statt der schweren Maschinenanlage mehr fahren kann. Gleichzeitig entspricht aber dieser Gewichtsersparnis auch eine ganz erhebliche Ersparnis an Baukosten. Dieselbe beträgt schätzungsweise M 1200000. Ferner würde die Transformatoranlage in diesem Falle ebenso wirtschaftlich sein wie die kombinierte Anlage, wenn man für die Turbinen mäßig überhitzten Dampf verwendet. (Vergl. die Beschreibung unter I und III.) Verwendung von mäßig überhitztem Dampf, der von so großem Vorteil bei schnellaufenden Turbinen ist, kann nicht als eine nennenswerte Erschwerung für die Anlage angesehen werden im Vergleich mit den erstaunlichen Vorteilen in Hinsicht auf Raum, Gewicht und Kosten, die die Transformatoranlage gewährt. Die sonstigen Vorteile der Transformatoren wie Ausschaltung aller Vibrationen, die durch die Massenbewegungen der Kolbenmaschinen hervorgerufen werden, das Freibleiben des Speisewassers von Oel, die Verminderung des Maschinenpersonals, die Uebersichtlichkeit und leichte Reparaturmöglichkeit der ganzen Anlage fallen bei einer derartig großen Maschinenanlage natürlich noch viel mehr ins Gewicht als bei einer kleineren.