Jahresbericht 1914 des Königlichen Materialprüfungsamtes in Berlin-Lichterfelde-West. Der vorliegende Jahresbericht umfaßt die beiden Halbjahre vor und nach Kriegsbeginn, die infolge des am 24. Juli 1914 erfolgten Todes des bisherigen Direktors des Amtes, des Geheimen Oberregierungsrates Professor Dr.-Ing. h. c. A. Martens, einen Wechsel in der Leitung zur Folge hatten. An Martens Stelle übernahm die Führung des Amtes Geheimer Regierungsrat Professor M. Rudeloff. Der Krieg brachte naturgemäß auch eine Störung der Arbeiten des Amtes, indem einerseits wissenschaftliche Untersuchungen eingeschränkt und die Baupläne für Errichtung eines Laboratoriums zur Untersuchung der Rohmaterialien für die Ton-, Zement- und Kalkindustrie sowie für die Erweiterung der textiltechnischen und der chemischen Abteilung zurückgestellt werden mußten.

Im Interesse der Landesverteidigung war die Tätigkeit sehr lebhaft; auch wurde an der Ausgestaltung der Normenfragen für die verschiedensten Materialien weiter gearbeitet.

Im Folgenden mögen aus der Tätigkeit der einzelnen Abteilungen die bemerkenswertesten Untersuchungen mitgeteilt werden.

Abteilung für Metallprüfung: Die Versuche für den „Verein deutscher Brücken- und Eisenbaufabriken“ wurden, so weit sie bis jetzt vorliegen, in den „Berichten des Ausschusses für Versuche im Eisenbau“ herausgegeben; zugleich enthält Heft A noch folgende ältere, im Amte ausgeführte Arbeiten:

1. Ueber den Einfluß des kleinen Versenkes, des Nietverfahrens und der Oberflächenbeschaffenheit auf die Gleit- und Bruchfestigkeit. 2. Ueber den Einfluß des Nietdurchmessers auf die Gleit- und Bruchfestigkeit. 3. Ueber die Festigkeit verschiedener Nietbilder. 4. Ueber die zweckmäßigste Nietentfernung in Flacheisen und Winkeln. 5. Versuche über die Knickfestigkeit gegliederter Stäbe.

Für den „Deutschen Ausschuß für Eisenbeton“ ist die dritte Versuchsreihe über:

1. den Vergleich verschiedenartiger Querbewehrungen bei gleicher Längsbewehrung; 2. den Einfluß fetterer Betonmischungen auf den Wirkungsgrad der Bewehrungen; 3. den Unterschied in der Wirkung der Umschnürung bei vollen und hohlen Säulen; 4. den Einfluß der Eisenfestigkeit der Querbewehrung; 5. den Einfluß des Betons außerhalb der Umschnürung (der sogenannten Schale)

zum Abschluß gebracht.

An laufenden Anträgen wurden unter anderem folgende von besonderem Interesse erledigt:

Automobilräder aus Holz im Gewicht von 7,3 und 10,0 kg und aus Stahl im Gewicht von 9,3 und 14,0 kg ergaben bei einer am Umfange an vier Stellen unterstützten und auf der Nabe belasteten Anordnung für die Holzräder im Mittel 878 und 1070 kg, für die Stahlräder 6960 und 9740 kg; bei der Beanspruchung am Umfange von der Achse aus betrugen die Bruchlasten beim Kraftangriffe in Richtung einer Speiche 7050 und 8800 bzw. 8450 und 11750 kg, dagegen mitten zwischen zwei Speichen 6800 und 9900 bzw. 6150 und 11350 kg.

Brückenanker, die im mittleren Teil einbetoniert gewesen waren, ließen keine Materialverschiedenheit der einbetonierten Teile gegenüber den freistehend beanspruchten infolge der Betriebsbeanspruchung erkennen.

Ein abgelegtes Förderseil ergab eine durch den Betrieb verringerte Seilfestigkeit von 1,5 bis 5 v. H.; scheinbar wird hierbei die Dehnbarkeit in erheblicherem Maße in Mitleidenschaft gezogen.

Ein dreifacher Hanfriemen (4 × 31 mm) von 115 g/m Gewicht mit zwei eingelegten Längsstahldrähten ergab eine Zugfestigkeit von 310 kg gegenüber 455 kg eines gleichartigen Lederriemens.

Sperrholzplatten aus drei verleimten, etwa 1 mm starken Schichten mit gekreuzter Faserrichtung lieferten

Lufttrocken 24 Std. gewässert Außenfasern || Zugrichtung 690      400 kg/cm2 „ ⊥ „ 370 180      „

Ausländisches Luftschiffpropellerholz lieferte folgende Mittelwerte:

Zugfestigkeit längs 1050 kg/cm2 Druckfestigkeit längs 560 „ Scherfestigkeit radial 182 „ Scherfestigkeit tangential 125 „

Lufttrockenes Ahornholz ergab im Mittel 489 kg/cm2 Druckfestigkeit und 915 kg/cm2 Biegefestigkeit.

Holzrohre von 20 bis 50 mm Außendurchmesser und 4 bis 6 mm Wandstärke mit zwei diametral gegenüberliegenden, verleimten Längsfugen ergaben im Mittel 1000 kg/cm2 Biegefestigkeit.

Druckversuche mit Grubenhölzern von rund 160 mm Durchmesser lieferten folgende Werte:

Material Längem Druckfestigk.kg/cm2 Kiefer rd. 3,9  „  3,0  „  2,5 165212218 Fichte (Winterfällung)   „  4,0  „  2,9  „  2,5 214273241 Galizische Fichte (Sommerfällung)   „  4,0  „  3,0  „  2,4 182228198

Aluminiumdrahtseile aus einer dreijährigen Freileitung (25000 Volt) entstammend hatten folgende Eigenschaften:

UngebrauchtZustand GebrauchterZustand Draht-Streckgrenze                  kg/mm2 14,7 14,9 Draht-Biegefestigkeit                    „ 17,5 17,9 Draht-Dehnung (l = 35 d)           v. H.   3,8   4,0 Draht-Biegezahl 11,3   8,3 Draht-Verwindungszahl (l = 150 mm) 24,6 49,8

Mithin ist keine Verschlechterung eingetreten.

Die Biegefähigkeit von Glühlampenfäden nimmt mit wachsender Brenndauer ab, und zwar sank die Biegezahl nach 200, 350 und 500 Stunden von 128 auf 104 auf 96.

Zwei Leimsorten lieferten nach dem Verfahren von Rudeloff folgendes Ergebnis:

Ein geringerer Wassergehalt (100 v. H.) hatte wesentlich höhere Zugfestigkeiten im Gefolge als ein größerer Gehalt (300 v. H.); höheres Erwärmen des Holzes (60°) wirkte bei dem geringeren Wassergehalt nachteilig, bei größerem dagegen günstig; die höhere Belastung der verleimten Hölzer (4,8 kg/cm2) beim Erkalten erhöhte die Festigkeit unter allen Umständen. (Die Festigkeiten beider Sorten schwankten insgesamt zwischen 5 u. 75 kg/cm2.)

Glaskugeln von 30 mm ∅ ergaben nach dem Verfahren von Rudeloff mit Hilfe dreier übereinander gelegten Kugeln 1000 bis 1700 kg Bruchlast.

Abteilung für Baumaterialprüfung: Die starke Abnahme der Anträge war lediglich eine Folge des derzeitigen Stilliegens des Baugewerbes. Unter zahlreichen anderen Versuchen ergaben solche an zwei Schamottesteinsorten bei 1200° C Hitze eine mittlere Längenausdehnung von 1,8 bzw. 2,4 v. H.

Einige Portlandzemente lieferten außerordentliche Festigkeiten:

Wasserlagerung komb. Lagerg. 7 Tage 28 Tage 28 Tage Zugfestigkeit    kg/cm2 29 – – Druckfestigkeit kg/cm2 364–379 450–514 542–590

Ebenso ergibt die folgende Tabelle, daß aus Naturstein gebrochene Sande sehr hohe Festigkeiten liefern können:

Zugfestigkeitkg/cm2 Druck-festigkeitkg/cm2 Alter in Monaten 1 6 24 1 6 24 1 Zement + 3 Schiefersteinsand 28,3 41,5 51,5 278 439 589 1 Zement + 3 Grauwackensteinsand 37,1 50,8 57,4 399 607 793 1 Zement + 1,5 Schiefersteinsand                + 1,5 Grauwackensteinrand 33,7 46,4 57,7 351 519 662 1 Zement + 0,3 Traß                + 4 Schiefersteinsand 33,5 41,4 51,9 236 393 467 1 Zement + 0,3 Traß                + 4 Grauwackensteinsand 39,8 48,0 55,4 370 568 684 1 Zement + 0,3 Traß                + 2 Schiefersteinsand                + 2 Grauwackensteinsand 34,8 51,1 52,1 292 458 552

An wissenschaftlichen Arbeiten wurden folgende eingeleitet bzw. beendet:

1. Die Eigenschaften von Portland-, Eisenportland- und Hochofenzementen sowie von hydraulischen Bindemitteln besonderer Art. 2. Nachprüfung des Dyckerhoffschen Apparates für Litergewichtsbestimmung von Zement. 3. Auffindung eines zuverlässigen Verfahrens zur Bestimmung der Abbindezeit und Raumbeständigkeit von Zement. 4. Prüfung plastischer Mörtel. 5. Nachprüfung des Verfahrens Berndt zur Untersuchung der Haltbarkeit der Politur. 6. Nachprüfung der amerikanischen Verfahren zur Prüfung von Asphalt auf Weichheit und Dehnung. 7. Die Eigenschaften von Ziegelsteinen. 8. Prüfung von vulkanischen Gesteinen auf Zusammensetzung und Gehalt an hygroskopischem und Hydratwasser.

Abteilung für papier- und textiltechnische Prüfungen: Versuche mit Baumwollstauden, die jährlich nach der Ernte in großen Mengen nutzlos zurückbleiben, erwiesen die gute Eignung zur Papierbereitung.

Abteilung für Metallographie: Zum Abschluß wurden folgende Arbeiten gebracht:

1. Ausarbeitung eines Verfahrens zum schnellen und sicheren Nachweis der Art und Stärke der Verzinkung eiserner Gegenstände. 2. Versuche über das Rosten von Eisen in nach dem Permutitverfahren enthärtetem Wasser, sowie über Mittel zur Verhinderung des Rostangriffs. 3. Eine größere Arbeit über Aluminium Zinklegierungen.

Wesentlich erscheint hier das Versuchsergebnis, daß die Abschreckwirkung eines Oeles von seiner Viskosität abhängt, und zwar ist die Wirkung um so schroffer, je dünnflüssiger es ist.

Abteilungen für allgemeine Chemie und für Oelprüfung: Die Untersuchungen bewiesen, daß wegen der mangelnden Einfuhr raffinierter Schmieröle vielfach ungereinigte, asphaltreiche und säurehaltige Oele auch für solche Zwecke, wo die Verwendung dieser Oele bedenklich ist, auf den Markt gebracht werden.

Privatdozent Dr.-Ing. W. Müller.

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Gemeinschaftsarbeit der großen technisch-wissenschaftlichen Vereine. Die nachstehend genannten Vereine: Verein deutscher Ingenieure, Verband deutscher Architekten- und Ingenieur-Vereine, Verein deutscher Eisenhüttenleute, Verein deutscher Chemiker, Verband deutscher Elektrotechniker, Schiffbautechnische Gesellschaft haben sich zu einem „Deutschen Verband technischwissenschaftlicher Vereine“ zusammengeschlossen, um dem gesamten technischen Schaffen aller Arbeitsgebiete im Rahmen der wirtschaftlichen und staatlichen Organisationsformen die Stellung zu sichern, die ihnen gebührt.

Den Vorsitz hat Herr Geh. Reg.-Rat Prof. Dr.-Ing. C. Busley übernommen. Der stellvertretende Vorsitzende ist Herr Baurat Dr.-Ing. Taaks, das geschäftsführende Vorstandsmitglied Herr Dr. Th. Diehl. Die Geschäftsstelle befindet sich in Berlin NW. 7, Sommerstraße 4a.

Diese Vereinigung der großen technisch-wissenschaftlichen Vereine, die mit ihren nahezu 60000 Mitgliedern eine mächtige, ganz Deutschland umfassende Organisation bildet, wird vor große neue Aufgaben gestellt sein, z.B. in Fragen der technischen Gesetzgebung, der Vereinheitlichung technischer Grundlagen, des technischen Unterrichtswesens usw. Der Deutsche Verband wird zur Auskunft und Mitarbeit über alle mit der Technik zusammenhängenden Fragen den staatlichen und städtischen Behörden nicht minder wie allen anderen Kreisen unseres Volkes zur Verfügung stehen. Es wird geplant, einzelne Gebiete dieser Gemeinschaftsarbeit durch besondere Ausschüsse unter Mitwirkung aller in Betracht kommenden Kreise eingehend zu bearbeiten.

Ueber Deutschlands Grenzen hinaus wird der Verband auch bestrebt sein, die Beziehungen zu den verwandten Organisationen in den uns jetzt verbündeten Ländern enger zu knüpfen. Mit Unterstützung der maßgebenden Behörden wird es gelingen, durch den Zusammenschluß auch nach außen hin deutlich zum Ausdruck zu bringen, daß die Vertreter der Technik gewillt sind, mit den Vertretern aller anderen Berufsstände einheitlich und gemeinsam die Friedensaufgaben zu fördern, die sich nach dem Krieg ergeben. Die langjährigen Erfahrungen der angeschlossenen Vereine in der Behandlung der verschiedensten Gebiete werden gerade diesem neuen Verbände in vollstem Maße für seine Arbeiten zu gute kommen.

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Das „Arbeiten“ des Holzes und seine Bekämpfung. Nasses Holz schrumpft bekanntlich beim Trocknen zusammen, während trockenes Holz bei der Aufnahme von Feuchtigkeit aus der Umgebung sein Volumen vergrößert. Diese beiden Vorgänge des „Schwindens“ und „Quellens“, sowie die sie begleitende Erscheinung des „Werfens“ faßt man zusammen unter dem Ausdruck „Arbeiten des Holzes“. Das Holz ist ein aus Zellen aufgebautes Gewebe. Die Wandung der Zellen, die das Holzskelett aufbauen, besteht hauptsächlich aus Zellulose mit inkrustierten Eiweiß- und Farbstoffen, dem sogenannten Lignin, das die Verholzung der Wände besorgt. Der flüssige Inhalt der Zellen, der Zellsaft, besteht vorwiegend aus Wasser, in dem Stärke, Eiweißstoffe, Farbstoffe, ätherische Oele, Harze und gummireiche Harze enthalten sind, und diese Stoffe sind es in erster Linie, die infolge Aufnahme oder Abgabe von Feuchtigkeit als die eigentliche Ursache des „Arbeitens“ anzusprechen sind.

Das Holz mancher Bäume kann bis ins Alter seine lebenden Elemente behalten, die dann in den inneren und äußeren Schichten des Holzes keinen Unterschied erkennen lassen. Man nennt es Splintholz (Birke, Weißbuche). Andere, die sogenannten Kernhölzer (Föhre, Esche), zeigen oft eine auffallende Verschiedenheit zwischen den älteren Teilen des Holzkörpers, dem Kernholz, und dem jüngeren, äußeren, dem Splint, diese Verschiedenheit beruht darauf, daß im Kernholz die Zellen im Laufe der Jahre abgestorben sind, die Wasserbewegung in ihnen aufgehört hat und der Zellsaft allmählich eingedickt ist. Solches Kernholz ist von Natur aus weniger dem „Arbeiten“ ausgesetzt.

Bei der Verwendung des Holzes für Innenbauten, namentlich für den Ausbau von Schiffen, ist nun eine sachgemäße Trocknung erforderlich. Es muß dabei die Temperatur und den Feuchtigkeitsgehalt desjenigen Raumes annehmen, in den es eingebaut wird. Zum Lufttrockenmachen frischen Holzes wird es nach dem Sägen gewöhnlich im Freien unter Dach aufgestapelt. Der Grad der so erreichbaren Trocknung hängt aber sehr von der Witterung ab. Deshalb ist künstliche Trocknung vorzuziehen. Sie erfolgt entweder in Kammer- oder Kanaltrockenanlagen. Erstere bestehen aus einzelnen hinter- oder nebeneinander liegenden Kammern, von denen man die einen zur Trocknung schneller, die anderen zur Trocknung langsamer trocknender Holzarten verwenden kann. Durch diese Trocknung wird das Reißen und Werfen des Holzes vermieden. Bei den Kammertrockenanlagen werden von einem und demselben Ende die Wagen ein- und ausgefahren, während bei Kanaltrockenanlagen die Wagen an einem Ende in die Kammer einfahren und sie am anderen Ende wieder verlassen.

Bei beiden Anlagen erfolgt die Trocknung entweder nur durch heiße Luft oder durch Dämpfen des Holzes mit nachfolgendem Trocknen. Das Dämpfen soll die Säfte auflösen und mehr oder weniger heraustreiben. Es wird solange angewandt, bis die erhaltene schleimige und klebrige Flüssigkeit (enthaltend gummireiche Harze) klar erscheint. Das nachfolgende Trocknen muß sehr vorsichtig geschehen, so daß das Holz von innen heraus trocknet und ein Reißen und Werfen vermieden wird. Nach beendeter künstlicher Trocknung muß das Holz verwendet werden oder in Räumen lagern, deren Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt den Räumen entspricht, in die es später eingebaut werden soll.

Ein weiteres Mittel zur Verhütung des „Arbeitens“ der Hölzer besteht im Imprägnieren. Zu diesem Zwecke wird das Holz durch Dämpfen und Trocknen vom Saft und aller Feuchtigkeit befreit und dann die auf 60 bis 90° erhitzte Imprägnierungsflüssigkeit unter etwa 7 at Druck in die vorher evakuierten Zellen bis in den Kern hineingepreßt, so daß alle Zellen mit dem Imprägnierungsstoff, meist Oel, vollgefüllt sind (Vollimprägnierung). Besser hat sich das sogenannte Sparsystem (Rüping-Verfahren) bewährt, bei dem nur die sieben- bis achtfache Menge des Oeles imprägniert wird, als zur Verhütung von Fäulnis notwendig ist. Bei diesem Verfahren wird die Luft in den Zellen vor der Imprägnierung durch Druck zusammengepreßt, und dann das Imprägniermittel nachgedrückt, so daß nur die Zellwände von ihm umgeben werden. Jede Zellwand wird also so gewissermaßen in einen Oelmantel eingehüllt. Gleichzeitig wird die im Holze noch enthaltene Feuchtigkeit von etwa 10 v. H. des Darrgewichts dauernd festgehalten und größeren Feuchtigkeitsmengen der Zutritt gesperrt. Als sehr gutes Konservierungsmittel hat sich Leinöl bewährt. Es enthält dieselben Stoffe wie das Kernholz selbst von Natur aus. Wegen Einzelheiten des Imprägnierungsverfahrens muß auf das Original verwiesen werden. (Sodemann, Schiffbau 1916 Nr. 8 S. 260, Nr. 9 S. 279.)

Loebe.

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2 C-Heißdampf-Schnellzuglokomotive. Auf der eingleisigen Hauptlinie Budapest-Pragerhof der ungar. Südbahn konnten Schnellzüge mit 300 t Wagengewicht von 2 B-Lokomotiven nicht mehr schnell genug befördert werden, weil die Zugkraft bei einer zulässigen Achslast von 14,5 t hierzu nicht genügte. Die mit den neuen 2 C-Lokomotiven im Jahre 1914 ausgeführten Probefahrten mit einem 400 t-Wagenzuge hatten sehr gute Ergebnisse. Die erreichte Geschwindigkeit betrug dabei in der Ebene 80 km/Std. Dies entspricht 1200 PS am Triebradumfange. Im Beharrungszustande konnte mit 45 bis 50 v. H. Füllung gefahren werden. Die mit diesen Lokomotiven erreichte Höchstgeschwindigkeit betrug 120 km/Std.

Um am Gewicht zu sparen, mußte die Rostfläche fast quadratisch ausgeführt werden. Die über dem Rahmen stehende Feuerbüchse ergab eine Höhe der Kesselmitte von 3000 mm über Schienenoberkante. Die Heißdampfeinrichtung, Bauart Schmidt, besteht aus 24 Stück 133/125 mm Rauchrohren, die an ihren rückwärtigen Enden schraubenförmig gewellt sind (Bauart Pogany). Die stündliche Dampferzeugung beträgt 11000 kg, die Rostbeanspruchung bei sechsfacher Verdampfung ist 516 kg Kohle für 1 m2/Std.

Die Lokomotiven dieser Bauart können noch Krümmungen von 150 m Radius durchfahren. Das Drehgestell hat 38 mm Seitenverschiebung. Die Lokomotiven sind ausgerüstet mit Pyrometern, Bauart Fournier, zur Bestimmung der Dampftemperatur hinter dem Ueberhitzer, Geschwindigkeitsmessern, Bauart Hasler, und Druckausgleichvorrichtungen für Fahrten ohne Dampf. Die Dampfzylinder haben 550 mm ∅ bei 650 mm Kolbenhub. Der Triebraddurchmesser ist 1740 mm. Es sind 152 Feuerrohre und 24 Rauchrohre vorhanden. Die Verdampfungsheizfläche ist 185,2 m2, die Ueberhitzerheizfläche 51,9 m2. Das Dienstgewicht beträgt 66,9 t, die Zugkraft 11700 kg. Bei der Verschalung der Lokomotive mittels Glanzbleches ist großer Wert auf glattes Aeußeres gelegt. (Zeitschr. des Vereines deutsch. Eisenbahnverwalt. 1916 S. 439 bis 440.)

W.

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Berechnung raschlaufender Wellen. Die Bestimmung der kritischen Drehzahl von Dampfturbinenwellen kann in bekannter zeichnerischen oder rechnerischen Weise für die Zwecke der Praxis genügend genau erfolgen. Die bekannten Rechnungsverfahren (Stodola, Die Dampfturbinen, 4. Auflage, S. 284, Blaeß, Zeitschrift des Vereins deutsch. Ing. 1914 S. 183, Krause, Zeitschr. des Vereins deutsch. Ing. 1914 S. 878) geben keinen Aufschluß darüber, welche Abmessungen für die Welle am zweckmäßigsten sind mit Rücksicht auf die kritische Drehzahl. Die Masse der Welle, die Gewicht und Preis bestimmt, hat einen die kritische Drehzahl verkleinernden Einfluß. Je größer die Durchmesser der Welle ausgeführt werden, desto größer sind die Reibungsverluste in den Lagern und die Undichtigkeitsverluste der Stopfbüchsen. In der Zeitschrift für das gesamte Turbinenwesen 1915 S. 349 gibt Oberingenieur Holzer, Nürnberg, Anhaltpunkte für die Bestimmung der besten Wellenform für Dampfturbinen.

Bei der kritischen Drehzahl besteht zwischen den Fliehkräften der zu der Welle gehörigen Massen und den elastischen Gegenkräften der Welle indifferentes Gleichgewicht. Der Baustoff der Welle wird am besten ausgenutzt, wenn jedes Wellenraumteilchen dV gleichviel zur Größe der elastischen Kraft beiträgt. Nimmt man nun an, daß die Schubspannungen neben den Normalspannungen nicht in Betracht kommen, da es sich hier im wesentlichen um Biegungsbeanspruchungen handelt, bei der Normalspannungen σ in der Richtung der Wellenachse hervorgerufen werden, so erhält man die spezifische Formänderungsarbeit aus der Gleichung \frac{dA}{dV}=\frac{\sigma^2}{2\,E}, wobei E der Elastizitätsmodul des Wellenbaustoffes ist. Die Formänderungsarbeit für jedes Raumteilchen der Welle ist dementsprechend nicht die gleiche, sie ändert sich vielmehr mit der durch die Biegung erzeugten Spannung σ, und diese nimmt bekanntlich mit der Entfernung von der neutralen Achse linear zu. Bezieht man das Raumteilchen auf den ganzen Wellenquerschnitt, so ergibt sich

\frac{dA}{Fdx}=\frac{\frakfamily{M}^2}{2\,EJF}=\mbox{const}.

Hierbei bedeutet F den Wellenquerschnitt in cm2 des Längenelementes dx, \frakfamily{M} das biegende Moment der Fliehkräfte in kgcm und J das Trägheitsmoment des Wellenquerschnitts, bezogen auf die neutrale Achse.

Die Wellen der Dampfturbinen, insbesondere die zur Aufnahme von Scheibenrädern dienenden Wellen, bestehen meist aus einzelnen zylindrischen oder kegeligen Absätzen, deren Durchmesser im allgemeinen von den Lagerstellen zum Lastsitz hin allmählich größer werden. Die einfachste Grundform der vielfach abgestuften Welle ist die Kegelform. Der einfachste Fall ist dann die frei aufliegende symmetrische Kegelwelle, an der in der Mitte eine Einzellast von der Masse M angreift. Werden die veränderlichen Wellendurchmesser d und die veränderlichen Trägheitsmomente von der Kegelspitze aus gerechnet, dann ergeben sich nach Abb. 1 folgende Gleichungen:

d=hx,\ J=\frac{\pi}{64}\,d^4=\frac{\pi}{64}\,h^4x^4=kx^4.

Textabbildung Bd. 331, S. 257 Abb. 1.

Für den Querschnitt x der gewichtlosen Welle ergibt sich, wenn die Durchbiegungen mit y und die Fliehkraft der Last mit P bezeichnet wird, die Gleichung:

EJ\,\frac{d^2y}{dx^2}=-\frakfamily{M}=-\frac{P}{2}\,(x-a).

Die Durchbiegung y0 am Lastsitz berechnet sich dann aus dieser Gleichung zu y_0=\frac{P}{2\,kE}\cdot \frac{l^3}{3\,ab^3}, und hieraus die Fliehkraft für 1 cm Durchbiegung am Lastsitz: \alpha=\frac{P}{y_0}=M\omega^2=\frac{6\,Ekab^3}{l^3}, wobei k den Wert \frac{\pi}{64}\,h^4 hat. Wird mit da der Durchmesser am Lager, mit db jener am Lastsitz bezeichnet, so erhält man schließlich an dieser Stelle die Fliehkraft für 1 cm Durchbiegung zu

\alpha=M\omega^2=\frac{6\,E\,\frac{\pi}{64}\,d_a{d_b}^3}{l^3}

Aus dieser Gleichung geht hervor, daß für den Wert von α, der dem Quadrat der kritischen Drehzahl proportional ist, der Wellendurchmesser am Auflager mit der ersten, jener am Lastsitz aber mit der dritten Potenz in Betracht kommt. Unter allen kegeligen Wellen, die bei den gleichen Bedingungen dieselbe kritische Drehzahl haben, gibt es aber eine günstigste Welle, die das kleinste Gewicht hat. Der Rauminhalt des Doppelkegels ist

V=\frac{\pi}{12}\,2\,l\,({d_a}^2+d_ad_b+{d_b}^2).

Bei einem gegebenen Wert von l wird der Rauminhalt und somit das Gewicht zu einem Minimum bei einem Durchmesserverhältnis

\lambda_0=\left(\frac{d_a}{d_b}\right)_0=\frac{\sqrt{13}-1}{6}=0,4343.

Als Gegensatz zu den Einzellasten kommen die Massen in Betracht, die über einen gegebenen Abschnitt der Wellenlänge als gleichmäßig verteilt angesehen werden können (Abb. 2).

Textabbildung Bd. 331, S. 257 Abb. 2.

Es sei dabei m die auf 1 cm Wellenlänge treffende Scheibenmasse, also p = mw2y die auf 1 cm Wellenlänge entfallende Scheibenfliehkraft an jener Stelle, an der die Durchbiegung y bei der kritischen Winkelgeschwindigkeit ω auftritt. Aus der Biegungsgleichung EJ\,\frac{d^2y}{dx^2}=-\frakfamily{M} ergibt sich dann durch zweimalige Differentiation mit Berücksichtigung des veränderlichen Trägheitsmomentes der kegeligen Welle J=\frac{\pi}{64}\,h^4x^4=kx^4 für den gleichmäßig mit Massen besetzten Teil der Welle

kE\,\left(x^4\,\frac{d^4y}{dx^4}+8\,x^3\,\frac{d^3y}{dx^3}+12\,x^2\,\frac{d^2y}{dx^2}\right)=p=m\omega^2y.

Für die in der Praxis in Betracht kommenden Fälle haben nur die beiden folgenden Werte Bedeutung:

n_{1,2}=-1/2\pm\sqrt{5/4+\sqrt{\frac{m\omega^2}{kE}+1}},

wenn die Lösung der obigen Differentialgleichung in folgender Form geschrieben wird:

y=A_1x^{n_1}+A_2x^{n_2}+\frac{1}{\sqrt{x}}\,[B_1\,\mbox{cos}\,(q\,\mbox{ln}\,x)+B_2\,\mbox{sin}\,(q\,\mbox{ln}\,x)],

wobei q=\sqrt{-5/4+\sqrt{\frac{m\omega^2}{kE}+1}} gesetzt ist.

Textabbildung Bd. 331, S. 257 Abb. 3.

Für die beiderseits frei aufliegende symmetrische Kegelwelle mit über die ganze Länge gleichmäßig verteilter Last nach Abb. 3 ergibt die entsprechende Untersuchung, daß das beste Durchmesserverhältnis λ0 gleich 0,515 wird. Zur Bestimmung der vier Integrationskonstanten A1, A2, B1 und B2 der vorhergehenden Gleichung dienen in diesem Falle die vier Bedingungen:

Durchbiegung am Lager = 0 oder Y(x=a) = 0,

Biegungsmoment \frakfamily{M} am Lager = 0 oder \left(\frac{d^2y}{dx^2}\right)_{x=a}=0,

Durchbiegung y in Wellenmitte ein Höchstwert oder \left(\frac{dy}{dx}\right)_{x=b}=0,

Schubkraft S in Wellenmitte = 0 oder

S=\frac{d\frakfamily{M}}{dx}=\left[\frac{d}{dx}\,Ekx^4\,\frac{d^2y}{dx^2}\right]_{x=b}=0

Textabbildung Bd. 331, S. 258 Abb. 4.

Um die Rechnung noch möglichst allgemein durchführen zu können, nimmt man für den Ausdruck \frac{m\omega^2}{kE} bestimmte Zahlen an (z.B. 15, 30, 60, 120 usw). Diese Zahlenwerte können in die im Vorhergehenden angegebenen Gleichungen für n1, n2 und q eingesetzt werden. Es ist dann noch derjenige Wert \lambda_0=\left(\frac{a}{b}\right)_0 zu bestimmen, der einen Kleinstwert des Wellengewichtes ergibt. Setzt man \frac{b}{a}=v, so ergeben sich mit Berücksichtigung, daß b-a=l ist, die Ausdrücke:

a=\frac{1}{v-1}\,l und b=\frac{v}{v-1}\,l.

Aus der Gleichung k=\frac{\pi}{64}\,h^4 folgt h^2=\sqrt{\frac{64}{\pi}}\,\sqrt{k}.

Damit ergibt sich der Rauminhalt der Kegelwelle zu:

V=2\,\frac{\pi}{12}\,l\,({d_a}^2+d_ad_b+{d_b}^2)=\frac{\pi}{6}\,lh^2\,(a^2+ab+b^2)

=\frac{\pi}{6}\,l^3h^2\,\frac{1+v+v^2}{(v-1)^2}=\frac{4}{3}\,\sqrt{\pi}\,\sqrt{\frac{m\omega^2}{E}}\,l^3z.

Hieraus folgt

z=\frac{1+v+v^2}{(v-1)^2\,\sqrt{m\omega^2}{kE}}.

In Abb. 4 sind die gefundenen Werte \lambda=\frac{a}{b}=\frac{da}{db} und z nach der vorangehenden Gleichung als Ordinaten zu den zugehörigen Werten h:\sqrt[4]{\frac{64}{\pi}\,\frac{m\omega^2}{E}} als Abszissen dargestellt. Aus der Abb. 4 ist zu ersehen, daß dem kleinsten Werte des Wellengewichtes \frakfamily{z}_0=1,072 der Wert \lambda_0=0,515 und h_0=0,378\,\sqrt[4]{\frac{64}{\pi}\,\frac{m\omega^2}{E}} entspricht.

W.

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Motorschiff Australien. Die dänische „Ostasiatische Kompagnie“ hat mit den von der Maschinenfabrik und Schiffswerft Burmeister & Wain, Kopenhagen, erbauten Motorschiffen gute Erfolge erzielt. Sie besitzt bereits eine Flotte von sechs solchen Schiffen, die alle beinahe die gleiche Größe und Maschinenanlage haben. Im Jahre 1913 wurde als erstes Schiff das Motorschiff „Siam“ gebaut, weitere Schiffe der gleichen Klasse sind noch im Bau, so daß sich nach Fertigstellung dieser Schiffe die Zahl auf 12 erhöht. Eine größere Anzahl von Schwesterschiffen gehörte wohl kaum jemals einer Reederei. Die mit den älteren Schiffen gemachten Erfahrungen werden natürlich bei den folgenden Neubauten verwertet und betreffen in erster Linie die Hauptmaschinen.

Textabbildung Bd. 331, S. 258

Das Motorschiff Australien ist das zuletzt gebaute Schiff. Es ist 125 m lang, 16,8 m breit und hat bei 9700 t Wasserverdrängung 8,1 m Tiefgang. Die beiden Hauptmaschinen leisten zusammen 3000 PS. Der Brennstoffverbrauch wurde nach Angaben der Zeitschrift Motorschiff und Motorboot 1916 Heft 7 auf langen Reisen im Mittel zu 11 t täglich festgestellt, bei einer Geschwindigkeit von 11 bis 12 Knoten. Mit besonderer Sorgfalt müssen bei Dieselmaschinen großer Leistungen die Arbeitkolben ausgebildet werden, damit sie dauernd betriebsicher sind. Ein solcher Kolben, wie er von Burmeister & Wain in letzter Zeit ausgeführt wurde, ist bereits D. p. J. Bd. 330 S. 334 beschrieben. Bei dem Motorschiff Australien werden nun Kolben der nebenstehenden Abbildung verwendet. Hierbei ist der Kolbenboden nicht mehr eben, sondern ausgehöhlt. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Verbrennungsraum möglichst der theoretisch besten Form, nämlich der Kugelform, angepaßt wird. Die verdichtete Verbrennungsluft sammelt sich dann in nächster Nähe der Brennstoffeinspritzstelle an, der eingespritzte Brennstoff kann sich gut mit der Luft vermischen, und man erhält eine gute und schnelle Verbrennung. Außerdem ist dabei der Kolben in der Mitte der Stichflamme nicht so sehr ausgesetzt, wie bei einem ebenen Kolbenboden.

Neben der B. B.-Hauptmaschine sind drei Dieseldynamos von 220 Volt Spannung aufgestellt. Jede Dynamomaschine wird von einer Zweizylinder-Viertaktmaschine von 90 PS Leistung angetrieben und liefert Strom für die Hilfsmaschinen, die beinahe alle elektrisch betrieben werden. Hinter den Hauptmaschinen ist ein kleiner Kessel für die Heizung angeordnet, der mit Oel gefeuert wird. Bei jeder Hauptmaschine wird unmittelbar von der Kurbelwelle aus der Einspritzluftverdichter angetrieben. Die Hilfseinspritzluftverdichter werden elektrisch betrieben. An der Steuerbordaußenseite befinden sich zwei wagerecht angeordnete Anlaßluftbehälter und unter diesen eine Wasserspül- und -Ballastpumpe, ebenso ein von einem Leichtölmotor angetriebener Luftverdichter, eine Drehbank und eine Bohrmaschine. Zwischen den beiden Hauptmaschinen ist noch ein mit Dampf betriebener Luftverdichter und eine elektrisch betriebene Treibölpumpe für den täglichen Verbrauch aufgestellt. Der Auspuff jeder Hauptmaschine wird in einen wagerecht liegenden Schalldämpfer geleitet und dann am hinteren Mast durch besondere Rohre in die Höhe geführt. Die Rauchgase des Kessels werden in einen kleinen, unmittelbar vor dem Mast angebrachten Schornstein geführt.

W.

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Die Papierfabriken in Finnland. Die finnländischen Papierfabriken lehnen gegenwärtig den Abschluß von langfristigen Papierlieferungsaufträgen kategorisch ab und nehmen Aufträge nur für einen Monat entgegen unter dem Vorgeben, daß die Produktionsbedingungen täglich schwieriger und teurer werden. Das Handelsministerium beabsichtigt deshalb, ein Komitee für Papierverteilung nach dem Muster der für andere Industriezweige bereits bestehenden Komitees ins Leben zu rufen und diesem Komitee in erster Linie die Regelung der Beziehungen zwischen Papierfabrikanten und -Verbrauchern zur Aufgabe zu machen. (Russkoje Slowo vom 6. April 1916.)

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Das Deutsche Museum besitzt im Anschluß an seine Sammlungen eine naturwissenschaftlich-technische Bibliothek, die eine Zentralstelle der alten und neuen Literatur, soweit diese die exakten Naturwissenschaften, die Technik und Industrie umfaßt, werden soll. Zahlreiche ältere und neuere Werke, Handschriften und Originaldokumente, die ein Studium der Geschichte der Technik ermöglichen und zugleich eine rasche Orientierung über die wissenschaftlichen und technischen Errungenschaften der Neuzeit gestatten, wurden von wissenschaftlichen Instituten und Verfassern, Verlegern und Privatpersonen unserem Museum bereits überwiesen.

Um die wissenschaftlich-technische Büchersammlung zu erweitern, richtet das Deutsche Museum an alle Leser der Zeitschrift „Dinglers polytechnisches Journal“ die Bitte, Bücher aus früheren Jahrzehnten, welche für die Praxis keinen größeren Wert mehr besitzen, dem Museum zu stiften.

Gegebenenfalls wäre das Deutsche Museum auch bereit, ältere, namentlich historisch wertvolle Werke anzukaufen, wenn ihm Verkaufsangebote gemacht werden.

Bücherüberweisungen und Verkaufsangebote sind zu richten an das Deutsche Museum, München, Zweibrückenstraße 12.

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Die Kgl. Sächsische Bergakademie zu Freiberg feierte am 29. Juli 1916 ihr 150-jähriges Bestehen. 150 Jahre fortschreitenden, zielbewußten, geistigen und tätigen Schaffens kann sie sich rühmen. Viele treffliche Fachleute und andere berühmte Männer sind aus ihr hervorgegangen. Man denke an Namen wie Charpentier, Werner, Mohs, Naumann, Plattner, Gätzschmann, Weisbach, Zeuner, Cotta, Stelzner, dann auch A. v. Humboldt, L. v. Buch, von Herder, Hardenberg (Novalis), Theodor Körner, von Friesen und viele andere. Es ist natürlich, daß gegenüber den gewaltigen Eindrücken des Krieges, gegenüber freudigem und schmerzlichem Erleben der Gedanke an die Feier des Jubiläums der Akademie in den Hintergrund trat. Um dem Ernst der Zeit Rechnung zu tragen, fand daher an Stelle der ursprünglich geplanten Jubelfeier ein schlichter akademischer Festakt statt, an dem auch Seine Majestät König Friedrich August von Sachsen als oberster Bergherr des Landes teilnahm. Wir wünschen der ältesten deutschen Bergakademie zu Freiberg von Herzen weiteres Blühen, Wachsen und Gedeihen.

Wüster.