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Dampfschiff

jetzt ausschließlich in Anwendung. (S. Schaufelräder.) Diese Konstruktionen konnten für Raddampfer, deren Räder höchstens 30 Umdrehungen pro Minute zu machen brauchen, genügen; indeß für Schraubendampfer, deren Motor 80‒200 Umdrehungen pro Minute ausführen soll, mußte man die Cylinder festliegend machen. Die geringe Breite der Schiffe, die tiefe Lagerung der Schraubenwelle mußten bei der Kolbenbewegungsübertragung auf die Welle besonders berücksichtigt werden. Bei Kriegsschiffen wollte man außerdem die so wichtige Maschine möglichst geschützt, also möglichst tief gelagert haben. So entstanden zunächst verschiedene Arten mit horizontalliegenden Cylindern. Da hierbei die Cylinder querschiffs an einer Seite der Welle liegen mußten, konnte man den Kolbenhub nur klein machen, gab dafür dem Cylinder einen möglichst großen Durchmesser. Die beste und sehr viel verwendete derartige Maschine ist die von Penn erbaute Trunkmaschine. Bei ihr trägt der Kolben statt der sonst massiven Kolbenstange einen hohlen cylindrischen Kasten (trunk), welcher, gleich der Kolbenstange, dampfdicht durch den Cylinderdeckel durchgeführt ist. Während sonst der Angriffspunkt der Pleuelstange am Ende der Kolbenstange lag, ist hier die Pleuelstange in der Mitte des Trunks (natürlich auch in Scharnieren) befestigt. Hierdurch ist erreicht, daß der Kolbenhub ein größerer sein kann und doch die Pleuelstange lang genug ist. Schwierig aber ist die Dichtung der Cylinderdeckel um den Trunk herum und das Schmieren des Scharniers (Kreuzkopf) im Innern des sich bewegenden Trunks. Wegen dieser Nachteile hat man auch auf vielen Kriegsschiffen Maschinen mit rückwirkender Pleuelstange gebaut. Hierbei werden beide Schiffsseiten für den Hub ausgenutzt, indem aus jedem Cylinder je zwei Kolbenstangen, eine über, eine unter der Schraubenwelle hinweg bis zur gegenüberliegenden Seite verlängert sind, und hier an einem von Moundslay erfundenen Kreuzkopf angreifen, von welchem andererseits die Pleuelstange nach der Kurbel zurückgreift. Letztere Konstruktion ist namentlich in der französischen, die Trunkmaschinen in der engl. und deutschen Marine vertreten. Neben seltener verwendeten schräg liegenden Cylindern baut man bei Handelsschiffen und neuerdings auch bei Panzerschiffen und Torpedobooten die Cylinder in vertikaler Stellung, wobei die Schraubenwelle unter der Maschine liegt. Wegen der Ähnlichkeit mit den Dampfhämmern nennt man diese Bauart Hammermaschinen (s. Tafel: Dampfschiff Ⅱ, Fig. 1). Während man bei den ältern Niederdruckmaschinen den Dampf auf der einen Kolbenseite so lange einströmen ließ, bis der Hub vollendet war, hat man seit den sechziger Jahren das Expansionsvermögen des Dampfes mit verwertet. Es geschieht dies durch besondere Verteilungs- und Expansionsschieber, welche nur einen kleinen Teil des Cylinders mit Dampf füllen. Bei den alten Wattschen Maschinen, die bis vor 30 Jahren in Gebrauch waren, mußte ein Dampfer, dessen Maschine etwa 1000 Pferdekraft indizierte, für eine zwanzigtägige Reise 1400 t Kohlenvorrat mitnehmen, wodurch die Dampferfahrt nach entfernten überseeischen Gegenden der Segelschiffahrt gegenüber sehr wenig nutzbringend war. Die Einführung von Mitteldruckmaschinen bis 5 Atmosphären Überdruck mit einfacher Expansion, d. h. bei welchen man den Dampf in jedem Cylinder für sich mit gleichem Anfangsdruck expandieren ließ, gewährte gegen die frühern Resultate nur etwa 12 Proz. Kohlenersparnis. Denn während die gewöhnlichen Niederdruckmaschinen 1,5 bis 1,6 kg Kohlen pro 1 indizierte Pferdekraft und Stunde brauchten, stellten sich die Einfach-Expansionsmaschinen auf 1,3 bis 1,4 kg. ^[Spaltenwechsel]

Einen gewaltigen Aufschwung nahm der Schiffsmaschinenbau durch Einführung der Compoundmaschinen (s. Dampfmaschine, S. 737 a), was zuerst durch John Elder 1860 in Glasgow geschah. Der Vorsprung der Compoundmaschine gegen die Einfach-Expansionsmaschine beträgt 20 Proz. Kohlenersparnis. Für eine Pferdekraft und Stunde sind durchschnittlich 1,0 bis 1,1 kg Kohlen nötig. Ein Dampfer, dessen Compoundmaschine 1000 Pferdekraft indiziert, hat nun für eine zwanzigtägige Reise nur noch 550‒600 t Kohlenvorrat nötig. Hierdurch wurde die Einrichtung der weitgehendsten Dampferlinien lohnend und andererseits die Einführung von Schnelldampfern (s. d.) für möglichst schnellen Personenverkehr. Der Kesseldampf hat einen Überdruck von 5‒6 Atmosphären. Mit etwa 4,5 kg Überdruck tritt er in den Hochdruckcylinder, wobei seine Temperatur durch «Überhitzen» etwa 155° C. beträgt, während er aus dem Niederdruckcylinder in den Kondensator mit 65° C. entweicht. – Die erste Dreifach-Expansionsmaschine wurde auf dem Dampfer «Aberdeen» 1882 auf langen Seereisen erprobt; infolge ihrer Vorzüglichkeit breiteten sie sich schnell aus, und 1890 waren etwa 1000 auf europ. Dampfern in Gebrauch. Die größten Maschinen dieser Art haben augenblicklich die ital. Panzerschiffe «Rè Umberto», «Sicilia» und «Sardegna» mit je 20000 (bei künstlichem Zug [s. weiter unten] bis 25000) indizierten Pferdestärken und die beiden Liverpooler Postdampfer «Lucania» und «Campania» mit je 30000 Pferdestärken. Bei den meisten derartigen Maschinen beträgt der Überdruck des Dampfes im Kessel 10 Atmosphären; mit etwa 9,5 Atmosphären gelangt er in den Hochdruckcylinder, wobei seine Anfangstemperatur 181° C. beträgt; in den Mitteldruckcylinder tritt er mit 4 Atmosphären und 143° C., in den Niederdruckcylinder mit 1¼ Atmosphären und 105° C., aus letzterm in den Kondensator mit einem Vakuum von 0,7 Atmosphären und 67° C. Temperatur. Die Volumina der drei Cylinder verhalten sich dementsprechend wie 1 : 2,5: 7,5. Wesentlich verschieden gestalten sich die Kriegsschiffsmaschinen, bei denen es einmal auf eine sparsame Mittelfahrgeschwindigkeit und eine hohe (allerdings teure) Maximalleistung ankommt, gegenüber den Handelsdampfern, bei denen es sich, je nach ihrem Zweck als Passagier- oder Frachtdampfer, um eine stetige höhere oder geringere Durchschnittsleistung handelt. Der Vorteil der Dreifach-Expansionsmaschine gegenüber der zweifachen liegt lediglich in der durch die Mehrstufigkeit der Expansion herbeigeführten bessern Ausnutzung des Dampfes. Der Kohlenverbrauch stellt sich im Mittel auf 0,65 bis 0,75 kg Kohlen für eine indizierte Pferdekraft und Stunde; bei sehr guten Kohlen und Kesseln auch noch weniger. Diese Maschinen arbeiten demnach um 25‒30 Proz. billiger als die gewöhnlichen Compoundmaschinen. Ein Dampfer, dessen Dreifach-Expansionsmaschine im Durchschnitt 1000 Pferdekraft indiziert, braucht jetzt für eine zwanzigtägige Reise nur 430‒450 t Kohlen an Bord zu nehmen, d. i. den dritten Teil dessen, was er noch vor 30 Jahren