XC. Ueber die Vorzuͤge großer Raͤder auf Eisenbahnen, und uͤber die Mittel, an Anhoͤhen hinauf zu fahren. Von J. Murdoch, Maschinen-Zeichner. Aus dem Mechanics' Magazine. N. 326. 7. Nov. S. 181. J. Murdoch, uͤber die Vorzuͤge großer Raͤder auf Eisenbahnen etc. Die Vortheile großer Raͤder auf EisenbahnenUnd uͤberhaupt an allen Wagen.A. d. Ue. wurden bisher zu sehr verkannt, als daß man nicht auf dieselben zuruͤkkommen sollte: an dem Wagen der Maschine hatten sie gewoͤhnlich 4 Fuß im Durchmesser, und an den angehaͤngten Lastwagen weniger als 3 Fuß. Um einen Begriff von der Wichtigkeit dieser Vortheile zu geben, will ich hier nur die Resultate zweier Versuche des Hrn. Wood in seinem Treatise on Rail-Roads anfuͤhren. Ein Dampfwagen mit Raͤdern von 3 Fuß im Durchmesser zog 9 Lastwagen mit 731 Ztr. 36 (engl.) Meilen weit in 9 Stunden 35 Minuten. Als man an demselben Wagen Raͤder von 4 Fuß anstekte, zog er dieselbe Last 48,8 (engl.) Meilen weit in 9 Stunden 2; Minuten. Kohlen wurden in beiden Fallen gleich viel verbraucht, naͤmlich 2534 Pfund. Bei gleicher Last und gleichem Kohlenverbrauche verhaͤlt sich also, an demselben Dampfwagen, der in einer gegebenen Zeit durchlaufene Raum, wie die Durchmesser der Raͤder dieses Wagens: denn 3 : 4 : : 36 : 48. Durch Vergroͤßerung des Durchmessers des Rades vermehrt man also die Geschwindigkeit des Dampfwagens, und vermindert zugleich den Kohlenbedarf. Denn wenn in beiden Faͤllen 36 Bushels Kohlen verbrannt wurden, so kommt im ersten Falle 1 Bushel auf die (engl.) Meile; im zweiten aber 36/48 oder 3/4. Die Geschwindigkeit war dabei im ersten Falle 3,7 Meile (engl.) auf die Stunde; im zweiten 5,15 (engl.) Meile. Obschon dieser Versuch, in dem großen Maßstabe, in welchem er ausgefuͤhrt wurde, entscheidend ist; so scheint das Resultat doch etwas paradox, indem Kraft und Geschwindigkeit zugleich gewonnen wurde; und da man den Durchmesser der Raͤder nach Belieben vergroͤßern kann, so sollte man glauben, daß die Kraft dadurch ins Unendliche vergroͤßert werden koͤnnte; indessen, wenn wir die reine mechanische Wirkung bei der Bewegung eines Wagens auf horizontaler Ebene betrachten, verschwindet alles Paradoxe und die Gesetze der Bewegung bleiben unerschuͤttert. Der Widerstand bei der Bewegung eines Wagens (abgesehen von jenem der Luft) ist ein doppelter: an den Felgen oder am Umfange, und auf der Achse. Ersterer entsteht durch die Unebenheiten des Bodens, uͤber deren jede die ganze Last des Wagens weggehoben werden muß, wozu nun eine Kraft gehoͤrt, die dieser Last gleich ist. Auf einer gut gelegten horizontalen Eisenbahn ist dieser Widerstand hingegen so gering, daß man ihn gaͤnzlich vernachlaͤssigen kann, und nur der Widerstand auf der Achse mehr uͤbrig bleibt. Dieser leztere ist die Reibung des Rades waͤhrend seiner Umdrehung auf seiner Achse, und die Groͤße dieser Reibung waͤhrend einer gegebenen Zeit haͤngt von der Schwere ab, mit welcher der Wagen auf die Achsen druͤkt. Der Raum, auf welchem dieser Druk wirkt, und die Groͤße der Reibung, die in einer gewissen Zeit uͤberwunden wird, sind das wahre Maß der mechanischen Wirkung waͤhrend dieser Zeit. Wenn also die Schwere des Wagens immer dieselbe ist, und die Raͤder dieselbe Anzahl von Umdrehungen in einer gegebenen Zeit machen, so wird die Reibung oder die mechanische Wirkung immer dieselbe bleiben, und nur denselben Kraftaufwand fordern. Allein der Raum, uͤber welchen die Raͤder bei jeder Umdrehung um ihre Achse rollen, verhaͤlt sich wie ihre Durchmesser, und wenn die Umdrehungen in allen Fallen waͤhrend derselben Zeit geschehen, so muß die horizontale Geschwindigkeit des Wagens sich gleichfalls wie der Durchmesser verhalten. Hieraus ergibt sich, daß das wirkliche Maß der Wirkung bei dem Ziehen der Wagen auf einer horizontalen Flaͤche sich verhaͤlt, wie der Druk auf die Achse multiplicirt mit der Zahl der Umdrehungen, und nicht wie das Gewicht des Wagens multiplicirt mit dem Raͤume, den er durchlaufen hat, was nur dann der Fall seyn wuͤrde, wann der Wagen sich vertical. Statt horizontal, bewegt haͤtte. Wenn aber der Wagen uͤber eine schiefe Flaͤche hinan muß, kommt, außer der Reibung auf der Achse, auch noch die Gravitationskraft des Wagens zu betrachten, die sich wie die Schwere desselben und die senkrechte Hoͤhe der schiefen Flaͤche verhaͤlt; und da es nur die Reibung auf der Achse ist, welche durch Vergroͤßerung des Durchmessers vermindert wird, so wird die Vergroͤßerung der Geschwindigkeit sich nicht, wie die Vergroͤßerung des Durchmessers verhalten, sondern wie diese Vergroͤßerung des Durchmessers getheilt durch das Verhaͤltnis, in welchem die Reibung zur Gravitationskraft der Last steht. So wird man, wenn z.B. auf horizontaler Ebene eine Kraft von 16 Ztr. noͤthig ist, um die Reibung eines Wagens von 200 Ztr. Last zu uͤberwinden, und man dieselbe Last uͤber eine schiefe Flaͤche hinauf foͤrdern will, die nur 100 Fuß lang und 2 Fuß hoch ist, noch eine Kraft hinzuthun muͤssen, die gleich ist 200 Ztr., welche 2 Fuß, oder 2 Ztr., welche 100 Fuß hoch herabfallen; im Ganzen 3 Ztr. fuͤr 100 Fuß. Ueberdieß wird, da die Reibung nur ein 1/3 des ganzen Widerstandes ist, die vergroͤßerte Geschwindigkeit, die man durch Vergroͤßerung des Durchmessers des Rades hier erhaͤlt, nur die Haͤlfte derjenigen seyn, die man auf einer horizontalen Flaͤche gewinnt. Ein anderer Vortheil bei großen Raͤdern aus Eisenbahnen ist der, daß sie weniger glitschen oder sich drehen, ohne dem Wagen weiter zu helfen, und diesen Vortheil hat Hr. Wood gaͤnzlich uͤbersehen. Denn in seinen Versuchen zur Bestimmung des Grades der Adhaͤsion des Rades auf den Schienen sagt er, sie betruͤge 1/25 des Gewichtes des Wagens, ohne die Groͤße der Raͤder zu beruͤksichtigen. Nun haͤngt aber die Adhaͤsion offenbar von dem Gewichte des Wagens und dem Durchmesser der Raͤder zugleich ab; denn die Kraft, mit welcher der Umfang des Rades von dem Wagen gegen die Schiene gedruͤkt wird, kann als ein Gewicht betrachtet werden, das auf das Ende eines Hebels wirkt, dessen Laͤnge die Laͤnge des Halbmessers des Rades ist, und der Widerstand wird sich verhalten, wie der Halbmesser zu der Laͤnge der Kurbel, durch welche das Rad gedreht wird; oder, da der Betrag der Reibung wie der Druk und der Raum, auf welchem derselbe wirkt, sich verhaͤlt, so wird die Reibung des Rades im Glitschen waͤhrend eines Theiles der Umdrehung sich verhalten wie der Durchmesser des Rades. Man kann also die Schwere des Dampfwagens vermindern, oder das Gewicht der Last, welches er ziehen soll, vermehren, wenn der Durchmesser der Raͤder vergroͤßert wird, vorausgesezt, daß die Kraft der Maschine immer in demselben Verhaͤltnisse zur Last steht. Da die Vortheile großer Raͤder so einleuchtend sind, so zweifle ich nicht, daß man bei Eisenbahnen in Zukunft hierauf mehr Ruͤksicht nehmen, und die Raͤder an den Wagen, die auf denselben laufen, so sehr vergroͤßern wird, als es Staͤrke und Schwere gestattet. Wie weit die Graͤnzen dieser Vergroͤßerung reichen, ist nicht so leicht zu bestimmen: die Raͤder des Hrn. T. Jones aus geschlagenem Eisen, die an Staͤrke und Leichtigkeit alle anderen Raͤder uͤbertreffen, scheinen diese Graͤnzen zu erweitern. Wir duͤrfen erwarten, Raͤder von 8 bis 9 Fuß in Anwendung kommen zu sehen. An Holzwagen und an den franzoͤsischen Diligencen haben wir sie bereits 6 Fuß hoch, und sie halten aus, obschon sie von Holz sind und auf den schlechten franzoͤsischen Straßen durch Seitenstoͤße viel zu erleiden haben. Acht Fuß scheint also nicht zu viel fuͤr eiserne Raͤder auf Eisenbahnen, wo keine Kraft von der Seite wirktUeber einige Nachtheile großer Nader auf Eisenbahnen finden sich einige Bemerkungen in dem vorstehenden Berichte uͤber die Wettfahrten auf der Manchester- und Liverpool-Eisenbahn.A. d. Ue.. Die Sicherheit gegen Umwerfen wird dadurch nur noch mehr gewinnen, indem der groͤßere Durchmesser der Raͤder erlauben wird, den Kessel und den uͤbrigen Apparat unter der Achse, Statt uͤber derselben anzubringen. Was das Hinanfahren auf Abhaͤngen betrifft, die zu steil sind, als daß sie durch die Adhaͤsion der Raͤder uͤberwunden werden koͤnnten, so zieht man hier gewoͤhnlich die Wagen mittelst eines Seiles auf, das um eine Trommel laͤuft, welche von einer feststehenden Dampfmaschine getrieben wird: allein die Reibung des Seiles, obschon dasselbe durch Reibungswalzen unterstuͤzt ist, betraͤgt in manchen Fallen ein volles Drittel des gesammten Widerstandes. Es sind noch andere Mittel uͤbrig, Lasten bergan zu foͤrdern: 1) ein Zahnstok oder eine gezaͤhnte Schiene, die nach der ganzen Laͤnge des Abhanges hinlaͤuft, und in welche ein Zahnrad eingreift, das an dem Dampfwagen angebracht ist, wie auf dem Middleton Kohlenwerke bei Leeds. 2) eine Kette, die der ganzen Laͤnge des Abhanges nach hinlaͤuft, und an jedem Ende befestigt ist. Ein Zapfenrad an dem Dampfwagen greift in die Glieder dieser Kette ein. Auf diese Methode ließ Hr. Chapman sich ein Patent ertheilen, das vielleicht schon verfallen ist. Nach diesen beiden lezteren Methoden wird die Reibung des Seiles vermieden und die feststehenden Dampfmaschinen werden uͤberfluͤssig, was von hohem Belange ist, vorzuͤglich wenn Eisenbahnen neben den Chausseen angeleg werden solltenSoviel auch bisher in Theorie und Praxis fuͤr den Bau zwekmaͤßigerer Wagenraͤder geschehen ist, so sind wir doch bisher noch weit entfernt von dem zwekmaͤßigsten Baue der Wagen in Hinsicht auf Leichtigkeit und Schnelligkeit der Bewegung sowohl, als in Hinsicht auf Sicherheit der Fahrt. Was die erstere, die Ersparung an Kraft betrifft, so scheint die Ursache unseres Zuruͤckbleibens hinter aller Erwartung darin zu liegen, daß die großen Mathematiker und theoretischen Mechaniker keine Wagner von Profession sind, und folglich nicht wissen koͤnnen, in wiefern ihre Theoreme anwendbar sind/ und daß die Wagner von Profession nur zu oft gar nicht wissen, daß es etwas gibt, was man Mathematik, Mechanik nennt, und daß dieses Etwas die Seele ihrer Kunst ist. Leztere sind oͤfters so ungebildet und ungeschikt, daß sie erstere weder verstehen noch begreifen, und erstere so hochgelehrt, daß sie sich weder verstaͤndlich noch begreiflich machen koͤnnen. Hierzu kommt noch die Anhaͤnglichkeit an Schlendrian, an Herkommen, die nicht bloß den mechanischen, sondern auch den moralischen Theil des Wagenbaues (wenn man ihn so nennen darf), die Sicherheit und Bequemlichkeit, theils beim Alten laͤßt, theils zum Spielball der Mode macht. So wie unsere Kleider, vom Schuhe angefangen bis zum Hute hinauf, nichts weniger als nach den Gesezen der Erhaltung der Gesundheit, sondern nach Herkommen und Mode zugeschnitten sind; so wie nicht bloß die Kleidung der Voͤlker in der classischen Zeit zwekmaͤßiger, gesuͤnder und schoͤner war, und selbst die Kleidung der Halbwilden noch zweimaliger fuͤr die Gesundheit ist, als unsere Mode-Toilette: so ist es auch mit unseren Wagen. Die Wagen der alten Skythen, die, wie Justinus sagt, „omnia sua plaustirs secum vehunt,“ waren weit zwekmaͤßiger gebaut, als unsere heutigen Wagen, und die Britschken der Polen und Russen sind weit bequemere, zwekmaͤßigere, gesuͤndere und sicherere Reisewagen, als der kostbarste Londoner, Pariser oder Bruͤsseler Reisewagen. Man liegt in denselben bequem, wie auf seinem Kanapee; man kann darin beinahe nicht umgeworfen werden, selbst auf den schlechtesten Wegen, und, wenn auch die Achsen brechen oder die Rosse scheu werden, so ist doch immer der Liegende weniger der Gefahr hierbei ausgesezt, als derjenige der sizt. Die Roͤmer reisten liegend in ihrer Lectica, lagen in ihren Wagen, wie der Russe noch heute zu Tage, und wie der Inder heute zu Tage noch liegend reist, selbst wenn er in seinem Palankin von Menschen getragen wird. Unsere gebildetesten Voͤlker, die Englaͤnder, Hollaͤnder und Franzosen, haben sogar in ihrer Sprache das Wort fuͤr das classische vehi (σχεισϑει) verloren. Der Englaͤnder, der Hollaͤnder kann nicht in seiner Sprache sagen: „ich fahre in der Kutsche“; er muß sagen: „ich reite in der Kutsche“ (to ride in the coach); auch der Franzose faͤhrt nicht in der Kutsche; er geht in der Kutsche (aller en voiture), wie der Spanier und Italiener: so sehr hat sich sogar der Begriff von Bequemlichkeit und Sicherheit bei dem Fahren in Kutschen aus der Sprache der Voͤlker verloren. Selbst in der deutschen Sprache hat sich die Form des Zeitwortes: fahren verloren, und wir brauchen es aktiv, obschon wir uns bei demselben ganz passiv verhalten. Abgesehen aber von aller classischen Bequemlichkeit des Wagens hat sich selbst in jenem Lande, in welchem die Mechanik die hoͤchste Stufe von Vollkommenheit erreicht hat, in England, der Begriff von Sicherheit bei einem Wagen so sehr verloren (die erste, die moralische, die vitale Bedingung des Gebrauches eines Wagens!), daß man den Schwerpunkt desselben ein paar Fuß hoch uͤber den Achsen desselben anbringt, und 12 bis 20 Passagiere 9 bis 10 Fuß hoch auf den Dekel des Kastens sezt, und in dieser gefahrvollen Lage mit einer gesezlich befohlnen Geschwindigkeit von 24 Minuten auf die deutsche Poststunde faͤhrt. Das Resultat einer solchen unglaublichen Albernheit ist, daß, man jaͤhrlich in England zwischen 120 und 150 Kruͤppel und Todte durch das Fahren zahlt. So weit haben wir es durch unsere Entfernung von den Begriffen der klassischen Welt gebracht! Wer jezt nach den gelaͤutertesten Begriffen der Mechanik auf einem dreiraͤderigen Wagen in einer Lectica liegend fahren wuͤrde, die Raͤder so hoch gestellt, daß der Schwerpunkt unter die Achse faͤllt, wuͤrde als formeller Narr verlacht werden; und doch ist dieß die verstaͤndigste Einrichtung, die man einem Wagen auf guten Straßen geben kann. Wenn eine Gesellschaft wohlhabender und geistreicher Maͤnner sich verstaͤnde, keine anderen Wagen zu gebrauchen als solche, und mit diesen das alte Vorurtheil und die moderne Albernheit in. Staub niederzufahren, wie sie es verdient, sie wuͤrde der Menschheit eine Wohlthat erweisen, die jaͤhrlich in allen Laͤndern, wo man sich der Kutschen bedient, Tausende von Todesopfern retten wuͤrde.Es unterliegt, um auf die hohen Raͤder zuruͤk zu kommen, keinem Zweifel, daß die Vortheile derselben, sie moͤgen aus Holz oder aus Eisen seyn, auf den gemeinen Straßen sich noch weit auffallender darthun, als auf Eisenbahnen; indessen ist das Maximum der Groͤße derselben bei einem Minimum von Schwere und Reibung unter der Bedingung der vollkommensten Festigkeit und hoͤchsten Wohlfeilheit noch bis zur Stunde weder theoretisch noch praktisch fuͤr jeden Zentner Last gefunden, der auf einem Wagen gefahren werden sott. Daß dieses vortheilhafte Maximum, nachdem man es einmal fuͤr eine bestimmte Last gefunden haben wird, fuͤr jede andere Last, nur Zentnerweise gerechnet, verschieden seyn muß, ist fuͤr sich klar. Fuͤr jeden Fall werden aber die Raͤder so hoch und der Wagen so gebaut seyn muͤssen, daß der Schwerpunkt des Wagens unter die Achsen faͤllt, wozu der hier angezeigte Bau der Achsen immer der beste seyn wird.Textabbildung Bd. 34, S. 393rr, rr sind die Raͤder; aaaaaa die Achse; f die Feder, auf welcher der Kasten ruht, dessen Schwerpunkt, um sicher zu fahren, immer unter die Achse fallen muß.A. d. Ue..