Ueber den Bau von Schiffsdieselmotoren bei der Deutsche-Werke-Aktiengesellschaft, Werft Kiel. Von Dr.-Ing. Rembold in Kiel. REMBOLD, Ueber den Bau von Schiffsdieselmotoren. Vor etwa 12 Jahren wurde damit begonnen, zum Antrieb großer Seeschiffe Motoren zu verwenden. Die Gründe, die dazu geführt haben, den Versuch zu machen, die Dampfanlagen auf Schiffen zu verdrängen, waren folgende: Bei der Dampfmaschine werden etwa nur 10 % der im Brennstoff aufgespeicherten Energie in nutzbare Arbeit umgesetzt, bei dem Dieselmotor hingegen 33 %. Bei gleichem Brennstoffgewicht ist daher bei einem Motorschiff der Aktionsradius viermal größer als bei einem Dampfschiff mit Kohlenfeuerung und dreimal größer als bei einem Dampfer mit Oelfeuerung. Es ist bei einem Motorschiff nicht nötig, während der Reise Häfen anzulaufen, nur um zu bunkern und der Brennstoff für die Hin- und Rückreise kann da eingenommen werden, wo er am billigsten ist. Falls ein größerer Aktionsradius nicht erwünscht ist, kann das Schiff entsprechend der Ersparnis an Bunkerraum kleiner ausgeführt werden, wodurch die Anschaffungskosten und die Betriebskosten für die Tonne Ladefähigkeit geringer werden. Zur Bedienung der Motorenanlage wird weniger Personal als bei Dampfschiffen gebraucht und die Bedienung ist insbesondere in warmen Gegenden angenehmer, da im Maschinenraum eines Motorschiffes nicht die unerträgliche Hitze wie in dem Kesselraum eines Dampfers herrscht. Das Uebernehmen des flüssigen Brennstoffes beansprucht weniger Zeit und geschieht in reinlicherer Weise als die Uebernahme von Kohlen. Auch entfällt das lästige Rauchen der Schornsteine, da die Abgase der Motoren rauch- und geruchlos sind. Von allen den Ländern, in denen vor dem Kriege der Bau von Motoren für Handelsschiffe aufgenommen wurde, ist Deutschland dasjenige, in dem die meisten Versuche vorgenommen wurden. Man hatte bereits erkannt, daß nur der Dieselmotor, der sich schon seit längerer Zeit als ortsfeste Maschine gut bewährt hatte, Aussicht bot, für den Antrieb großer Schiffe Verwendung zu finden, und eine Reihe von Werften, Reedereien und Maschinenfabriken haben große Opfer für die Entwicklung der Schiffsmotoren gebracht. Es wurden einfachwirkende Viertaktmotoren, einfach- und doppeltwirkende Zweitaktmotoren und Motoren mit gegenläufigen Kolben gebaut. Es hat sich gezeigt, daß heute von diesen Bauarten, was Haltbarkeit, Betriebssicherheit und Wirtschaftlichkeit anbelangt, der einfachwirkende Viertaktmotor den anderes Bauarten vorzuziehen ist, wenn es sich nicht um ganz große Einheiten handelt, die für Frachtschiffe nicht in Frage kommen. Die meisten Werften, die Motoren bauen, haben sich deshalb auf den Bau von Viertaktmotoren verlegt. Die größte Anzahl der Motorschiffe, die heute in Betrieb sind, besitzen Viertaktmotoren als Antriebsmotoren. Als die Deutsche-Werke-Aktiengesellschaft, Werft Kiel, sich dazu entschlossen hat, den Bau von Dieselmotoren für den Antrieb von Handelsschiffen aufzunehmen, hat sie ebenfalls der Viertaktbauart den Vorzug gegeben. Bei dem seither gebauten Motoren für den Antrieb von Schiffen wurden vielfach die einzelnen Teile ausgebildet, wie es bei Motoren für ortsfeste Anlagen üblich ist. Bei ortsfesten Motoren, für die oft Reserve-Maschinen vorgesehen werden und wofür man Reserveteile verhältnismäßig rasch von der Fabrik erhalten kann, ist es nicht notwendig, in dem Maße auf die Zugänglichkeit und Ersetzbarkeit der Teile zu achten, wie bei Motoren für Handelsschiffe, die vielfach jahrelang nicht in ihrem Heimatshafen zurückkehren. Die Werft hat sich daher als wichtigste Aufgabe gestellt, den Viertaktdieselmotor so zu entwickeln, daß er als vollkommenster Handelsschiffsmotor von besonderer kräftiger Bauart betrachtet werden kann. Um dies zu erreichen, wurde beim Entwurf der Motoren insbesondere darauf geachtet, daß alle Teile leicht bedient und nachgearbeitet werden können und daß dieselben so gestaltet werden, daß sie in jedem Hafen der Welt zu ersetzen sind. Teile, die nur mit Spezialmaschinen hergestellt werden können, oder zu deren Bearbeitung besonders geschulte Leute notwendig sind, werden vermieden. Weiter ist größter Wert darauf gelegt, daß alle Teile sich während des Betriebes leicht überholen lassen; so können z.B. alle Ventile eines Zylinders ausgebaut werden, ohne daß der Motor abgestellt werden muß. Die Deutsche-Werke-Aktiengesellschaft, Werft Kiel, baut Schiffsdieselmotoren mit Leistungen von 120 bis 2350 PSe. Die Motoren für größere Seeschiffe haben in der Regel 6 Arbeitszylinder. Abb. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Motor von 1000 PSe. Der Arbeitsgang ist folgender: 1.Kolbenabwärtsgang.Der Kolben saugt durch das gesteuerte Einlaßventil Luft an. 2.Kolbenaufwärtsgang.Die angesaugte Luft wird auf ca. 32 at verdichtet, wodurch sie sich erhitzt. 3.Kolbenabwärtsgang.Es wird Brennstoff mittels Druckluft eingespritzt, der sich an der heißen Luft im Zylinder entzündet. Der Brennstoff verbrennt und leistet bei der darauffolgenden Ausdehnung Arbeit. 4.Kolbenaufwärtsgang.Die Abgase verlassen den Arbeitszylinder durch das gesteuerte Auslaßventil. Der Kompressor, der die zum Einspritzen des Brennstoffes nötige Luft liefert, ist, um den Motor so kurz wie möglich zu halten, hinten an die Maschine angehängt und wird mit Schwinghebel angetrieben. Er ist in Abb. 1 links unten im Schnitt zu sehen. Die Schwinghebel dienen auch noch zum Antrieb der für den Betrieb nötigen Wasser- und Oelpumpen. Die Maschine ist mit besonderen Kreuzköpfen ausgerüstet. Der Raum für das Triebwerk ist eingekapselt. Dieser Raum ist durch eine besondere Wand von den Zylindern getrennt, so daß kein Schmieröl an die Zylinderbüchsen spritzen und auch kein Leckwasser von der Kolbenkühlung nach dem Raum für das Triebwerk gelangen kann. Das Triebwerk wird mit Preßöl geschmiert. Zwischen Maschine und Drucklager sitzt ein Schwungrad, an dem durch Schnecke und Schneckenrad eine mit Druckluft oder Dampf zu betreibende Drehmaschine angreift. Textabbildung Bd. 338, S. 34 Abb. 1. Querschnitt durch einen Arbeitszylinder. Abb. 2 und 3 zeigen den 1000-PSe-Motor von außen. Die einzelnen Teile sind wie folgt ausgebildet. Die Grundplatte besteht aus Gußeisen. In sie sind die Grundlager eingelegt, die ebenso ausgebildet sind, wie die Lager gewöhnlicher Schiffsdampfmaschinen. Durch die Lagerdeckel tritt das Preßöl für die Schmierung ein, das durch Bohrungen in die Kurbelwelle gelangt. Die letztere besteht aus Siemens-Martin-Stahl. Textabbildung Bd. 338, S. 34 Abb. 2. Schiffsdieselmotor von 10 0 PSe, 135 Uml./min. Textabbildung Bd. 338, S. 34 Abb. 3. Schiffsdieselmotor von 1000 PSe, an die Zylinder- von vorne gesehen. Die Ständer sind so auf die Grundplatte aufgesetzt, daß die Kurbelwelle in der Achsenrichtung aus dem Motor ausgebaut werden kann, ohne daß irgendwelche größeren Teile entfernt werden müssen. Die Ständer sind ebenfalls wie bei Schiffsdampfmaschinen ausgebildet. Die Gleitbahnen für die Kreuzköpfe sind wassergekühlt. Um ein leichtes Nachfühlen der Grundlager und Triebswerkteile zu ermöglichen, sind die Ständer auf beiden Seiten gegeneinander versetzt. An die Zylinder sind Zylinderfüße angegossen, die an ihrem unteren Ende mit einer horizontalen Wand verbunden sind, welche den Kurbelraum öl- und wasserdicht abschließt. Die Kolbenstangen durchdringen diese Wand und sind mit Stopfbuchsen abgedichtet. Auf diese Weise wird verhütet, daß Leckwasser der Kolbenkühlung das im Kurbelraum befindliche Oel verunreinigt und daß ferner Schmieröl von dem Kurbelraum an die Zylinderwandungen gelangt. Durch die breiten Oeffnungen zwischen den Zylinderfüßen sind die Kolben leicht zugänglich. Je drei der Zylinder sind zu einem Gußstück vereinigt. Die beiden Zylindergußstücke sind ferner mit Flanschen verschraubt. Auf jedem Zylinder ist ein Zylinderdeckel aufgeschraubt, der je ein Anlaßventil, ein Brennstoffventil, ein Lufteinlaß- und ein Luftauslaßventil, sowie ein Sicherheitsventil aufnimmt. Zylinder und Zylinderdeckel sind mit Seewasser gekühlt, das von außenbords durch eine besondere Pumpe angesaugt, durch die Zylinder, Zylinderdeckel und die Auspuffleitung gedrückt und von dort wieder ins Freie geleitet wird. Die Arbeitskolben sind ebenfalls mit Seewasser gekühlt. Selbstspannende Kolbenringe sorgen für Abdichtung. Die Zu- und Abführungen des Kolbenkühlwassers geschieht durch Posaunenrohre, welche in Gehäuse eintauchen, von denen aus das Wasser zugeführt wird. Es sind besondere Posaunenrohre für den Zufluß und Abfluß vorgesehen. Der Wasserablauf aus der Posaunenkühlung kann vom Maschinistenstand aus überwacht werden. Das abfließende Kolbenkühlwasser wird von der Lenzpumpe wieder über Bord geschafft. Der Arbeitskolben kann auf einfache Art zwischen den Zylinderfüßen nach unten herausgenommen werden. Dabei brauchen weder der Zylinderdeckel noch Teile der Steuerung, der Ventile oder der Rohrleitung entfernt zu werden. Ebenso ist das Ablassen des Kühlwassers aus dem Zylinderdeckel und Ventilen nicht erforderlich. Zum Kolbennusbau sind keinerlei Hebezeuge nötig. Der Ausbau geschieht vielmehr lediglich durch Drehen des Triebswerks mittels der Drehmaschine. Die übrigen Triebwerkteile sind wie bei Schiffsdampfmaschinen ausgeführt. Besonderer Wert wurde auf einfache Ausbildung des Steuerwellenantriebes und der Umsteuerung gelegt. Für den Steuerwellenantrieb sind Kuppelstangen gewählt, welche die durch Zahnräder angetriebene Hilfskurbelwelle mit der oben liegenden Steuerwelle verbinden. Schraubenräder oder Maschinenelemente, die im Ausland schwer zu beschaffen sind, oder deren Instandhaltung nicht mit einfachen Mitteln möglich ist, sind vermieden. Die Lagerung des oben liegenden Steuerwellenteiles, welcher durch die Kuppelstangen angetrieben ist, ist durch feststehende Stangen direkt auf die Grundplatte abgestützt, um zu vermeiden, daß die durch die Erwärmung und die Kolbenkraft verursachte Dehnung des Motors einen Einfluß auf das gute Arbeiten des Steuerwellenantriebes ausübt. Den Steuerwellenantrieb zeigt Abb. 4. Textabbildung Bd. 338, S. 35 Abb. 4. Steuerwellenantrieb mit welche die durch Ausgleich-Vorrichtung. Auf der Steuerwelle sind besondere Nocken für die Vor- und Rückwärtsfahrt vorgesehen, zum Umsteuern werden zuerst die Ventilhebel angehoben, wobei die Rollen sich von den Nocken entfernen. Gleichzeitig wird die Brennstoffpumpe abgestellt. Dann wird die Steuerwelle verschoben, so daß die Nocken für die andere Fahrtrichtung unter die Rollen der Ventilhebel zu liegen kommen. Nun werden die Ansauge- und Auspuffventilhebel wieder auf die Nocken aufgesetzt und der Motor kann mittels Preßluft in der anderen Drehrichtung angelassen werden. Zu diesem Zweck erhalten zuerst alle sechs Zylinder Preßluft. Nach dem Anlaufen werden drei Zylinder auf Brennstoffbetrieb umgestellt und nachdem diese zünden, erfolgt auch die Umstellung der übrigen Zylinder auf Brennstoffbetrieb. Die Umstellung geschieht mit Hilfe eines kleinen Preßluftzylinders. Textabbildung Bd. 338, S. 35 Abb. 5 und 6. Maschinenanlage für ein 8000-t-Tankschiff. a Hauptmotoren; d Schmierölpumpen; g Zylinderkühlwasserpumpen; l Anlaßluftbehälter für Hauptmotor; m Ruderluftbehälter; n Einblaseluftflaschen für Hauptmotor; q Ballastpumpe; t Treib- u. Heizölförderpumpe; v1 Schmierölfilter; z Lichtmaschine (Glühkopfmotor); A Schalttafel; i Hilfsmotor; o Anlaßluftbehälter Hilfsmotor; p Einblaseluftflasche für Hilfsmotor; v Brennstoffilter; w Auspuff topfe für Hauptmotor; x Auspufftopf für Hilfsmotor; y Brennstofflagerbank. Zur Förderung des Brennstoffes in die einzelnen Zylinder ist für jeden Zylinder eine besondere Brennstoffpumpe vorgesehen. Die Regulierung der Brennstoffpumpe geschieht dadurch, daß die Saugventile der Pumpen längere oder kürzere Zeit offen gehalten werden. Hierdurch wird erreicht, daß die Pumpen je nach Wunsch weniger oder mehr Brennstoff fördern. Um zu vermeiden, daß die Maschine eine unzulässig große Umdrehungszahl annimmt, wenn bei Seegang der Propeller aus dem Wasser austaucht, ist ein besonderer Regler vorgesehen, der eine Ueberschreitung der höchstzulässigen Umdrehungszahl verhindert. Zur Regelung des Druckes der Luft zum Einspritzen des Brennstoffes bei verschiedenen Fahrtstufen ist ein Einblaseluftregler vorgesehen. Die Schmierung der Triebwerkteile geschieht, wie bereits erwähnt, mittels Preßöl, das durch die Hauptlager eintritt und von hier aus in die Kurbelwelle, die Kurbellager und durch die Kreuzköpfe zu den Gleitbahnen gelangt und in die Grundplatte abfließt. Von der Grundplatte aus wird das Oel wieder von der Schmierölpumpe angesaugt und durch ein Filter von neuem in die Hauptlager gedrückt. Die Druckschmierung besitzt den großen Vorteil, daß zur Ueberwachung der Lagerschmierung nur ein Manometer beobachtet werden muß. Für die Schmierung der Arbeitszylinder sind besondere Schmierpressen vorgesehen. Die Druckluft zum Umsteuern des Motors wird durch die Auspuffgase mit Hilfe einer besonderen Vorrichtung vorgewärmt, um zu vermeiden, daß die sonst kalte Luft beim Auftreffen auf die heißen Zylinderwandungen durch zu rasches Abkühlen derselben Temperaturschwankungen hervorruft, die zu Rissen und Brüchen führen können. Die durch Seewasser gekühlten Kompressoren, die auf der Rückseite des Motors angeordnet sind und durch Schwinghebel betätigt werden, sind dreistufig, hinter jeder Stufe des Kompressors befindet sich ein Luftkühler. Von jedem Motor aus werden im allgemeinen folgende Pumpen direkt angetrieben: 1 Zylinderkühlwasserpumpe, 1 Kolbenkühlwasserpumpe, 1 Schmierölpumpe, 1 Lenzpumpe. Abb. 5 und 6 zeigen 2 Motoren in ein Motortankschiff von 8000 t Tragfähigkeit eingebaut, das die Deutsche-Werke-A.-G., Werft Kiel, baut. Außer den Hauptmotoren zum Antrieb der Propeller ist noch ein Hilfsmotor zum Antrieb eines Kompressors aufgestellt. Dieser Hilfskompressor dient zur Erzeugung von Preßluft, um die aus den Abbildungen ebenfalls zu ersehenden Preßluftbehälter zum Anlassen der Hauptmotoren aufzufüllen. Hilfsdieselmotor und Hilfskompressor sind ebenfalls als Schiffsmaschinen durchgebildet. Auch hierbei sind alle Teile so ausgeführt, daß sie leicht mit Bordmitteln instand gehalten werden können. Der Kompressor gestattet Erzeugung von Preßluft bis zu einem Druck von 60 at. Ferner kann er als Niederdruckkompressor zur Lieferung von Luft von 8–10 at, zum Betriebe der Winden und anderen Hilfsmaschinen benutzt werden. Der Hilfskompressor wird im allgemeinen auf See nicht angestellt. Bei dem in den Abbildungen dargestellten Schiff wird die Rudermaschine mit Druckluft betrieben. Zur Erzeugung der hierzu nötigen Druckluft ist an jeden der Hauptmotoren am vorderen Ende ein zweistufiger Kompressor angehängt. Ferner ist ein besonderer Druckluftbehälter zum Aufspeichern der für die Rudermaschine benötigten Luft von einer Spannung von etwa 8–10 at vorgesehen. Als Lichtmaschinen sind 2 Glühkopfdynamos aufgestellt. Die Glühkopfmotoren sind ebenfalls von der Deutsche-Werke-Aktiengesellschaft selbst hergestellt. Einer dieser Glühkopfmotoren treibt außer der Dynamomaschine noch einen kleinen Notkompressor an, der bestimmt ist, Druckluft zum Anlassen der Hauptmotoren zu erzeugen, wenn auch alle Druckluft an Bord verbraucht oder entwichen sein sollte. Die Auspuffgase der Hauptmotoren, des Hilfsmotors und der Glühkopfmotoren gehen in Auspuff topfe, von denen aus sie durch einen Schornstein ins Freie geführt werden. Zur Erzeugung von Dampf für die Heizung und andere Zwecke ist ein kleiner Dampfkessel aufgestellt. Für die an die Hauptmotoren angehängten Pumpen sind unabhängige Reservepumpen vorhanden. Außerdem sind Pumpen zum Uebernehmen und Fördern des Treiböls sowie Lenz- und Ballastpumpen aufgestellt.