Titel: | Auszüge aus den von den HHrn. Wood, Hawkshaw und Brunel erstatteten Berichten über den an der Great-Western-Eisenbahn befolgten Bauplan. |
Fundstelle: | Band 72, Jahrgang 1839, Nr. LXVIII., S. 322 |
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LXVIII.
Auszuͤge aus den von den HHrn. Wood, Hawkshaw und Brunel erstatteten Berichten
uͤber den an der Great-Western-Eisenbahn befolgten
Bauplan.
Aus dem Civil Engin. and Archit. Journal. Febr. 1839, S.
47.
(Fortsezung von H. 4, S. 269.)
Wood's zweiter Bericht uͤber den Bauplan der
Great-Western-Eisenbahn.
Nachdem ich somit, soweit mir die Zeit es gestattet, die Kraft und die
Faͤhigkeiten der Maschinen auf der Great-Western-Eisenbahn
ermittelt, blieb mir die Kraft der auf den gewoͤhnlichen Eisenbahnen
gebraͤuchlichen Maschinen gleichfalls zu erforschen. Die Direktoren der
London-Birmingham-Eisenbahn gaben mir die Erlaubniß zu den in dieser
Beziehung anzustellenden Versuchen, insofern dadurch der Verkehr auf ihrer Bahn
keine Stoͤrung erlitte. Daß die Versuche unter dieser Bedingung sehr schwer
und nur mit Aufwand an Zeit und Geld zu leiten waren, brauche ich kaum zu
erwaͤhnen. Uebrigens konnten die Versuche hier auf eine geringere Anzahl
beschraͤnkt bleiben, da die Maschinen dieser Bahn nicht so verschieden gebaut
sind, wie jene an der Great-Western-Bahn. Hr. Robert Stephenson uͤbergab mir die Resultate einiger
Versuche, die er im Laufe des lezten Sommers mit den Maschinen der
London-Birmingham-Bahn angestellt hatte, und gab mir auch Gelegenheit,
mich durch eigene Beobachtung von der Richtigkeit dieser in folgender Tabelle
enthaltenen Resultate zu uͤberzeugen.
Tab. III. Leistungen der Maschinen auf
der London-Birmingham-Eisenbahn.
Textabbildung Bd. 72, S. 322
Namen der Maschinen; Last; Wagen;
Maschine mit Tender; Bruttolast; Tonnen; Volle Geschwindigkeit; Mittlere
Geschwindigkeit; engl. Meil. in der Zeitstunde; Dampfdruk per Quadratzoll;
Verbrauch an Kohks; Waͤhrend der ganzen Fahrt; Auf die Tonne; Auf die
engl. Meile; Pfund; Fracht; Bruttolast; Verdampftes Wasser; Kubikfuß in der
Zeitstunde; Pfund Kohks auf den Kubikfuß; Gallons; Harrey-Combe; Bury's
Maschine
Eine Zusammenstellung dieser Versuche, welche an einer Bahnstreke von verschiedenen
Gradienten, an der die Neigung stellenweise 16 Fuß in der engl. Meile betrug,
angestellt wurde, ersieht man, zum Vergleiche mit den an der
Great-Western-Eisenbahn angestellten Versuchen eingerichtet, aus
Tabelle IV.
Tab. IV. Kraͤfte der Maschinen an
der London-Birmingham-Eisenbahn.
Textabbildung Bd. 72, S. 323
Last in Tonnen an Wagen und
Passagieren; Maschine Harvey-Combe mit 12zoͤlligem Cylinder u.
Raͤdern von 5 Fuß; Maximal-Geschwindigkeit in engl. Meil. auf die
Zeitstunde; Kohks auf die Tonne in der engl. Meile, in Pfd.; No. 15 Bury's
Maschine mit 12zoͤlligem Cylinder und Raͤdern von 5 Fuß;
Maximal-Geschwindigkeit in engl. Meil. auf die Zeitstunde; Kohks auf die
Tonne in der engl. Meil., in Pfd.
Hieraus ergibt sich, daß auf einer Bahn von gewoͤhnlicher Spurweite, deren
Gradienten so wechseln, daß der Widerstand an einigen Stellen mehr als verdoppelt
wird, mit Lasten, welche von 32 bis zu 54 Tonnen wechseln, eine mittlere
Geschwindigkeit von 32 englischen Meilen in der Zeitstunde erreicht werden kann. Die
aufgezeichneten Versuche wurden absichtlich zum Vergleiche mit den an der
Great-Western-Eisenbahn gemachten mit denselben Lasten augestellt. Ich
waͤhlte diese Versuche lieber, als die an der Grand-Junction-
und Liverpool-Manchester-Eisenbahn angestellten zum Vergleiche, weil
bei diesen, da sie nicht auf dieselbe Weise vorgenommen wurden, einige
Erlaͤuterung noͤthig gewesen waͤre. Uebrigens wird sich auch
aus den Versuchen an den anderen Bahnen eine Bestaͤtigung der an der
London-Birmingham-Bahn angestellten ergeben.
Vergleicht man nun die Resultate dieser Versuche mit jenen an der
Great-Western-Bahn, so findet man, daß der North-Star mit
gleicher Last oder mit einer Last von 32 Ton. eine groͤßere Geschwindigkeit
erreichte; daß hingegen die Leistungen, welche die Maschinen der
London-Birmingham-Bahn mit dieser Last ergaben, den Leistungen jener
Maschinen der Great-Western-Bahn nahe kommen, die an Kraft dem
North-Star nachstehen, dagegen die Maschinen der
London-Birmingham-Bahn an solcher noch immer uͤbertreffen. Mit
einer Last von 50 Tonnen erreichte der North-Star eine um zwei engl. Meilen
in der Zeitstunde groͤßere mittlere Geschwindigkeit, als die Maschinen der
London-Birmingham-Bahn; der Aeolus erreichte mit einer gleichen Last
dieselbe Geschwindigkeit wie die leztgenannten Maschinen; die Venus, der Neptun und
der Apollo hingegen, welche an Kraft den Maschinen der
London-Birmingham-Bahn gleichkommen, blieben in ihren Leistungen um 6 engl.
Meilen in der Zeitstunde hinter den lezteren zuruͤk.
Ebenso ersieht man aus einem Vergleiche der gegenseitigen Leistungen, daß die
Maschinen der Great-Western-Bahn viel mehr Kohks per Tonne und per Meile
verbrauchten, als die Maschinen der London-Birmingham-Bahn. Da der Bau
der Maschine beinahe derselbe ist, so zeigt sich ein angemessener Verbrauch an
Wasser oder an Dampf. Ich brauche kaum zu sagen, daß die in einer bestimmten Streke
verbrauchte Wassermenge oder das Gewicht des verbrauchten Dampfes ein sicherer
Pruͤfstein fuͤr die Kraft ist, welche auf dieser Streke zur
Vollbringung einer gewissen Arbeit verbraucht wird. Man kann sich daher dieses
Mittels, neben den relativen Dimensionen der Maschinen, bedienen, um zu
pruͤfen, welche Kraft von den Maschinen auf den respectiven Bahnen zur
Vollbringung einer gleichen Menge Arbeit aufgewendet wurde. Verfaͤhrt man
beim Abschaͤzen der relativen Kraͤfte der Maschinen nach der bekannten
Formel, nach welcher die Verdampfungskraft, welche durch die ausstrahlende
Waͤrme der Feuerstelle bedingt ist, dreimal groͤßer ist, als die durch
die communicative Waͤrme der Roͤhren bedingte, so zeigt folgende
Tabelle die relativen Kraͤfte der einzelnen, den Versuchen unterzogenen
Maschinen, denen ich noch die wirklichen, aus den Versuchen hervorgehenden, und aus
der in Dampf verwandelten Wassermenge entnommenen Kraͤfte beigesezt habe.
Tab. V. Relative Kraͤfte der
Maschinen, womit an der Great-Western- und an der
London-Birmingham-Eisenbahn Versuche angestellt
wurden.
Textabbildung Bd. 72, S. 324
Namen der Maschinen;
Verdampfungskraͤfte der Schaͤzung gemaͤß;
Flaͤchenraum der Feuerstelle in Quadratf.; Flaͤchenraum der
Roͤhren in Quadratf.; Gesammtverdampfungskraͤfte der
Schaͤzung nach; Kubikfuß Wasser, die in jeder Stunde verdampft wurden;
Mittlere Geschwindigkeit mit Wagenzuͤgen von 50 Ton. in engl. Meil. per
Zeitstunde; Verbrauch an Kohks in Pfd. per Tonne Fracht in der engl. Meile;
Vergleichsweise Zusammenst. der Kraͤfte u. Verbrauch an Kohks;
Verdampfungskraͤfte der Schaͤzung nach; Verdampfungskraͤfte
den wirklichen Versuchen nach; Verbrauch an Kohks per Experiment;
North-Star; Aeolus; Venus; Neptun; Apollo; Harvey-Combe; Bury's
Masch.
Aus dieser Tabelle ersieht man vergleichsweise die Kraftmenge, welche an der
Great-Western- und an der London-Birmingham-Eisenbahn
zur Vollbringung einer und derselben Quantitaͤt Arbeit erforderlich ist.
Diese Kraftmenge ist an ersterer Bahn groͤßer, theils weil die Kraft und das
Gewicht der Maschinen im Vergleiche mit der Last viel groͤßer sind, als an
lezterer; theils weil, wie spaͤter gezeigt werden soll, der Widerstand der
Schienen und Wagen groͤßer ist.
Pruͤft man die auf der London-Birmingham-Eisenbahn angestellten
Versuche, so wird man finden, daß die Geschwindigkeit, obwohl sie im Mittel nur 32
engl. Meilen in der Zeitstunde betrug, an einigen Bahnstreken doch bedeutend
groͤßer war, und im Maximum bis auf 40,9 engl. Meilen stieg. Ich will jedoch
vorlaͤufig auf keine weitere Vergleichung dieser Resultate eingehen, sondern
zur Bestaͤrkung derselben einige weitere, an anderen Bahnen angestellte
Versuche anfuͤhren.
Ich war durch die Guͤte meines Freundes, des Hrn. Booth, Secretaͤrs an der
Liverpool-Manchester-Eisenbahn, im Stande, an dieser Bahn einige
Versuche uͤber die Deflexion oder Abbiegung anzustellen. Hr. Woods, Ingenieur derselben Bahn, uͤbergab mir die
Resultate einiger Versuche, welche an ihr bezuͤglich der Kraft der Maschinen
unternommen wurden.
Tab. VI. Summarische Darstellung der
Versuche an der Liverpool-Manchester-Eisenbahn.
Textabbildung Bd. 72, S. 325
Namen der Maschinen; Last; Wagen
etc.; Maschine und Tender; Bruttolast; Ton; Mittlere Geschwindigkeit in engl.
Meil. per Zeitstunde; Verbrauch an Kohks; Waͤhrend der ganzen Fahrt;
Pfunde in der engl. Meile auf die Tonne; Fracht; Bruttol; Planet, Sun,
Lightning, Phalaris, Firefly und Sirius; Planet und Lightning
Da ich in Erfahrung brachte, daß man sich an der
Grand-Junction-Eisenbahn mit einigen Versuchen uͤber den
Verbrauch an Kohks beschaͤftigte, und da einige Streken dieser Bahn in
Hinsicht auf Gradienten besonders geeignet zu Versuchen uͤber die Reibung der
Wagen schienen, so ersuchte ich Hrn. Moß, den Vorsizer
der Directoren, um die
Erlaubniß, diese Versuche anstellen zu duͤrfen. Auf dieses Gesuch hin
uͤbergab mir Hr. Locke, der Ingenieur der Bahn,
die Resultate einer Reihe hoͤchst schaͤzbarer Versuche, die von ihm
auf der Bahn bewerkstelligt wurden, und ebenso ertheilte er mir die Erlaubniß zu
allen Versuchen, die ich fuͤr wuͤnschenswerth halten sollte.
Das Resultat der Versuche in Betreff des Verbrauches an Kohks findet man in folgender
Tabelle VII. Es besteht jedoch zwischen diesen Versuchen und den an den anderen
Bahnen angestellten ein Unterschied. Leztere ergaben naͤmlich den Verbrauch
an Kohks und die Kraͤfte der Maschinen bezuͤglich auf Geschwindigkeit
von der Abfahrtszeit an dem einen bis zur Ankunft an dem anderen Stationsende, oder
den Verbrauch und die Geschwindigkeit waͤhrend der Bahn allein. Die Versuche
an der Grand-Junction-Bahn dagegen geben den Verbrauch an Kohks vom
Aufzuͤnden des Feuers bis zum Ende der Fahrt, so daß der Verlust an beiden
Enden mitgerechnet ist; sie geben also den Verbrauch beim regelmaͤßigen
Bahnbetriebe vom Aufzuͤnden des Feuers an bis dahin, wo die Maschine ihr
Tagwerk vollbracht hat.
Tab. VII. Summarische Darstellung der
Versuche an der Grand-Junction-Eisenbahn.
Textabbildung Bd. 72, S. 327
Namen der Maschinen; Datum der
Versuche; Last; Wagen etc.; Maschine und Tender; Bruttolast; Ton;
Geschwindigkeit; Totaldistanz; Zeit; Mittlere Geschwindigkeit; engl. Meil.;
Stund; engl. Meil pr. Zeitst.; Verbrauch an Kohks; Totalmenge; Auf die Meile; In
der Meile auf die Tonne; Fracht; Verbrauch an Wasser; Waͤhrend der ganzen
Fahrt; Kubikfuß; Pfd. Kohks; Gallons; In der Stunde; Auf den Kubikfuß; Phalaris;
Prometheus; Mai; Junius
Die Versuche hatten den Zwek, die Qualitaͤt verschiedener Arten von Kohks
herauszustellen, und wurden deßhalb von Hrn. Ingenieur Alcard mit groͤßter Sorgfalt geleitet. Ich habe, um sie mit dem
Kohksverbrauch der Maschinen der Great-Western-Eisenbahn vergleichen
zu koͤnnen, uͤber diesen nach den mir von Hrn. Saunders gelieferten Documenten folgende Tabelle entworfen.
Tab. VIII. Verbrauch an Kohks an der
Great-Western-Eisenbahn.
Textabbildung Bd. 72, S. 328
Namen der Maschinen; Datum der
Versuche; Last; Wagen etc.; Maschine und Tender; Bruttolast; Ton;
Geschwindigkeit; Distanz; Durchschnittszeit in 22 1/2 engl. Meilen; Mittlere
Geschwindigkeit; engl. Ml.; Minuten; engl. Meil. in der Zeitstunde; Verbrauche
an Kohks; Total-Quantitaͤt in Pfd.; Pfunde auf die Meile; Pfunde
in der engl. Meile auf die Tonne; Fracht; North-Star; Aeolus; Venus;
Neptun; Apollo; Premier; Lion; Vom 4. Junius bis 30. September 1838
Diese Daten bestaͤtigen die Resultate obiger auf eine andere Weise
angestellter Versuche, und ergeben aus den oben angegebenen Gruͤnden
fuͤr die Great-Western-Eisenbahn abermals einen
groͤßeren Aufwand an Kraft oder einen groͤßeren Verbrauch an Kohks, um
dieselbe Quantitaͤt Arbeit zu vollbringen, wie an der
Grand-Junction-Bahn.
Aus einer genauen Vergleichung der Resultate dieser Versuche lassen sich nun, was den
ersten Punkt, naͤmlich die Erzielung von Geschwindigkeit betrifft, folgende
Resultate ziehen:
1) Die groͤßte auf der Great-Western-Bahn erlangte
Geschwindigkeit betrug mit dem North-Star und einer Last von 15 Tonnen eine
kurze Streke uͤber 45 engl. Meilen in der Zeitstunde.
2) Mit einer Last von 50 Tonnen, welche als die Maximalschwere eines Wagenzuges
erster Classe betrachtet werden kann, wurde auf der bisher eroͤffneten
Bahnstreke von 22 1/2 engl. Meilen, deren hoͤchste Gradiente 4 Fuß in der
engl. Meile betraͤgt, nach beiden Richtungen und bei vollem Laufe eine
mittlere Geschwindigkeit von 35 engl. Meilen in der Zeitstunde erreicht, und zwar
mit Maschinen, welche im Durchschnitte 165,6 Kubikfuß Wasser in der Zeitstunde
verdampften, Treibraͤder von 7 Fuß Durchmesser und Cylinder von 16 Zoll
Durchmesser hatten.
3) Mit Maschinen von geringerer Verdampfungskraft, d.h. welche nur 115 Kubikfuß
Wasser in der Zeitstunde verdampften, und mit Treibraͤdern von 8 Fuß und mit
Cylindern von 12 Zoll ausgestattet waren, betrug die Geschwindigkeit mit einer Last
von 50 Ton. im Durchschnitte 32 engl. Meilen in der Zeitstunde.
4) Die hoͤchste Geschwindigkeit, welche auf der
London-Birmingham-Bahn mit der Maschine Harvey-Combe und einer
Last von 34 1/2 Ton. erreicht wurde, betrug eine kurze Streke uͤber 40,9
engl. Meilen in der Zeitstunde.
5) Mit einer Last von 50 Ton. wurde an dieser Bahn in einer Streke von 24 1/2 engl.
Meilen, welche jener an der Great-Western-Bahn beinahe gleich kam,
deren hoͤchste Gradiente aber 16 Fuß in der engl. Meile betrug, mit
Maschinen, welche im Durchschnitte 94,85 Kubikfuß Wasser in der Zeitstunde
verdampften, und Treibraͤder von 5 Fuß und Cylinder von 12 Fuß Durchmesser
hatten, eine mittlere Geschwindigkeit von 32 engl. Meilen in der Zeitstunde
erreicht.
6) An beiden Bahnen stand der Verbrauch an Kohks oder die zur Erzielung obiger
Leistungen noͤthige Kraft so genau als moͤglich mit den
Verdampfungskraͤften der entsprechenden Maschinen im
Verhaͤltnisse.
7) Eine hohe Geschwindigkeit laͤßt sich nur mit einer sehr großen
Kraftaufopferung erzielen. Folgende Tabelle zeigt die Leistungen der zwei
kraͤftigsten Maschinen der Great-Western-Eisenbahn mit
Ruͤksicht auf die Geschwindigkeit und Last und mit Ruͤksicht auf den
Verbrauch an Kohks per Tonne in der engl. Meile.
Tab. IX.
North-Star.
Aeolus.
Last
inTonnen.
Geschwindigkeit in engl.
Meilenin der Zeitstunde.
Verbrauch an Kohks auf dieTon. in der
engl.Meile, in Pfund.
Last
inTonnen.
Geschwindigkeit in engl.
Meilenin der Zeitstunde.
Verbrauch an Kohks
auf die Tonne in der engl.Meile, in Pfunden.
16
41
2,76
24
37
1/4
1,37
33
37
1,25
31
33
1/4
1,15
50
35
1,02
51
32
0,76
82
33
0,59
80
24
1/2
0,51
166
24
0,306
104
23
0,30
Ich komme nunmehr zur Eroͤrterung der Frage, ob zur Erreichung einer
groͤßeren Geschwindigkeit als an den anderen Eisenbahnen eine groͤßere
Spurweite noͤthig oder das Zwekmaͤßigste war, und zwar in welchem
Maaße? Obige Versuche zeigen nun allerdings, daß an der
Great-Western-Bahn eine groͤßere Geschwindigkeit erlangt wurde,
als an den uͤbrigen Bahnen; allein da die auf ihr gebraͤuchlichen
Maschinen auch kraͤftiger waren, als jene der anderen Bahnen, so
fraͤgt sich, ob auf diesen mit eben so kraͤftigen Maschinen nicht eine
eben so große Geschwindigkeit zu erzielen waͤre.
Die staͤrkste Maschine der Great-Western-Bahn hat obigen
Tabellen gemaͤß eine Verdampfungskraft von 288,28, und erreicht mit dieser
und 50 Ton. Last eine mittlere Geschwindigkeit von 35 engl. Meilen in der
Zeitstunde. Die Verdampfungskraft des Harvey-Combe ist 163,67, und mit dieser
erreicht er eine mittlere Geschwindigkeit von 32 engl. Meilen in der Zeitstunde. Die
groͤßten der von den HHrn. Stephenson und Comp.
gebauten und auf der Newcastle-Carlisle-Eisenbahn
gebraͤuchlichen Maschinen haben eine Verdampfungskraft von 253,21; und eine
von denselben Fabrikanten fuͤr die Leicester-Swannington-Bahn
gebaute Maschine hat eine solche von 263,8. Der Aeolus, die zweite Maschine der
Great-Western-Bahn, hat eine Verdampfungskraft von 228,09, und
erreicht mit dieser und mit 50 Ton. Last eine mittlere Geschwindigkeit von 32 engl.
Meilen in der Zeitstunde. Hieraus erhellt, daß auf Bahnen von der
gewoͤhnlichen Spurweite Maschinen im Gebrauch sind, deren Kraft sich zur Kraft der zweiten auf
der Great-Western-Bahn gebraͤuchlichen Maschine (welche nur um
3 engl. Meilen hinter der staͤrksten Maschine dieser Bahn
zuruͤkbleibt), wie 263 : 228 verhaͤlt. Ich hatte, so sehr ich es auch
wuͤnschte, keine Gelegenheit mit diesen staͤrkeren Maschinen auf
gewoͤhnlichen Bahnen Versuche anzustellen; allein ich habe gefunden, daß
Maschinen mit einer Verdampfungskraft von 165,26 auf diesen Bahnen eine eben so
große Geschwindigkeit erreichen, wie eine Maschine von 228,09 an der
Great-Western-Bahn. Dieß berechtigt zu dem Schlusse, daß Maschinen mit
Verdampfungskraͤften von 253,21 und 263,8 auf gewoͤhnlichen Bahnen
eine eben so große, wo nicht groͤßere Geschwindigkeit erreichen werden, als
sie den staͤrksten Maschinen auf der Great-Western-Bahn eigen
ist.
Dieser Schluß folgt daraus, daß die Maschinen auf den gewoͤhnlichen Bahnen
vergleichsweise einen groͤßeren Nuzeffect geben, als jene auf der
Great-Western-Bahn, was zum Theile davon herruͤhrt, daß an
lezterer ein groͤßeres Mißverhaͤltniß zwischen dem Gewichte und der
Kraft der Maschinen und der nuzbringenden Last besteht, zum Theile aber auch durch
einen groͤßeren Widerstand der Bahn und der Wagen selbst bedingt ist. Von dem
groͤßeren Widerstande kommt uͤbrigens nur jener Theil, der von der
groͤßeren Staͤrke und Schwere der Maschinen und Wagen und von der
groͤßeren Menge Luft, welche die Wagen fangen, erzeugt wird, auf Rechnung der
groͤßeren Spurweite. Wie viel von dem groͤßeren Kraftaufwande, der an
der Great-Western-Bahn noͤthig ist, um eine und dieselbe Last
mit derselben Geschwindigkeit zu bewegen, mit der sie auf den gewoͤhnlichen
Bahnen fortgeschafft wird, auf Rechnung der groͤßeren Spurweite zu sezen ist,
wird man spaͤter ersehen; einstweilen geht aus den angefuͤhrten
Versuchen soviel hervor, daß mit Maschinen von gleicher Kraft auf den
gewoͤhnlichen Bahnen ein hoͤheres Resultat und mithin auch eine
groͤßere Geschwindigkeit realisirt werden kann, als auf einer Bahn mit großer
Spurweite. Handelt es sich bloß um Erzielung der moͤglich groͤßten
Geschwindigkeit, so ist allerdings eine groͤßere Spurweite unstreitig besser,
weil dann auch groͤßere Maschinen moͤglich sind; dabei bleibt es aber
dann noch immer sehr zweifelhaft, ob eine Spurweite von 7 Fuß zu diesem Zweke die
beste ist, oder ob nicht auch schon bei einer geringeren Weite allen Bedingungen zur
Aufstellung von Maschinen, mit denen die moͤglich groͤßte
Geschwindigkeit zu erzielen waͤre, entsprochen ist.
Die Frage, ob eine groͤßere Spurweite nothwendig ist oder nicht, haͤngt
demnach ganz von der Geschwindigkeit ab, welche man zu erreichen und zu unterhalten
fuͤr gut findet. Ist eine mittlere Geschwindigkeit von 32 engl. Meilen in der
Zeitstunde, oder uͤberhaupt eine Geschwindigkeit, welche mit den kraͤftigsten
der auf ihnen gebraͤuchlichen Maschinen erreicht werden kann,
genuͤgend, so ist, was die Triebkraft anbelangt, eine groͤßere
Spurweite unnoͤthig. Waͤre dagegen eine groͤßere
Geschwindigkeit erforderlich, so wuͤrde sich erst noch fragen, ob diese nicht
auch bei der gewoͤhnlichen Spurweite moͤglich ist. Ich fragte Hrn. Brunel, welche Geschwindigkeit er sowohl fuͤr
Passagiere als fuͤr Guͤter feststellen wolle, und erhielt von ihm zur
Antwort: „Die Geschwindigkeit ist noch unbestimmt, und man wird meiner
Ansicht nach als Maaßstab die hoͤchste, welche bei einem
regelmaͤßigen Bahnbetriebe zu erzielen ist, feststellen muͤssen.
Mit maͤßigen Lasten moͤchte ich sie zu 35 engl. Meilen bestimmen;
wenn aber die Bahn in vollkommen gutem Zustande und rein erhalten ist; wenn die
Zuͤge fuͤr die kuͤrzeren Streken angeordnet seyn werden, so
daß nur einmal angehalten zu werden braucht; und wenn endlich unsere
Maschinisten die noͤthige Uebung erlangt haben werden, duͤrften
wir, wie ich denke, eine Geschwindigkeit von 38 bis 40 engl. Meilen in der
Zeitstunde erlangen.“
Wenn nun die von Hrn. Brunel angegebene Geschwindigkeit
bei allen Witterungseinfluͤssen und anderen Zufaͤllen erreicht werden
soll, so werden, da die dermaligen Maschinen diesen Leistungen nicht gewachsen sind,
groͤßere Maschinen noͤthig seyn. Da aber mit einer Steigerung der
Geschwindigkeit von 32 und 35 engl. Meilen auf 38 und 40 engl. Meilen den gegebenen
Tabellen gemaͤß ein ungeheures Opfer an Kraft verbunden ist, so wird es, wenn
zugleich auch die Wohlfeilheit des Transportes in Betracht kommen soll, zur
ernstlichen Frage, ob nach diesem Systeme, als einem, welches eine unbestimmte
Geschwindigkeit zulaͤßt, verfahren werden soll; oder ob man keine
Maximalgeschwindigkeit festsezen, und aus der dem oͤffentlichen Verkehre im
Allgemeinen am meisten zusagenden Geschwindigkeit mit gleichzeitiger
Beruͤksichtigung der moͤglich groͤßten Wohlfeilheit und
Regelmaͤßigkeit das Maaß dafuͤr ziehen soll. Ich will jedoch nicht
schon jezt hierauf eingehen, da auf die Loͤsung dieser Frage auch noch einige
andere spaͤter zu eroͤrternde Facta von Einfluß sind: Thatsachen,
welche meiner Meinung nach zu dem Schlusse fuͤhren, daß jene Geschwindigkeit,
welche mit Maschinen, die auf Bahnen von geringerer Spurweite als 7 Fuß aufgestellt
werden koͤnnen, erreichbar ist, als die Graͤnze einer praktikablen und
mit gehoͤriger Wohlfeilheit verbundenen Geschwindigkeit zu betrachten
ist.
Die angefuͤhrten Versuche, welche angestellt wurden, um vergleichsweise zu
bestimmen, welche Kraft erforderlich ist, um die Wagenzuͤge auf der
Great-Western-Bahn und auf den aͤlteren Bahnen zu ziehen, waren
unumgaͤnglich noͤthig, um praktisch und vergleichsweise zu zeigen, welche
Gesammt-Effectivkraft von den dermalen auf dieser Bahn gebraͤuchlichen
Maschinen an die Last abgegeben wird, und welche Effectivkraft von den auf anderen
Bahnen verwendeten Maschinen erzeugt wird. So schaͤzenswerth nun diese
Versuche auch in dieser Hinsicht sind, so entscheiden sie doch noch nicht die ganze
Frage; denn, wenn sie auch den zum Betriebe der betreffenden Bahnen erforderlichen
Kraftbetrag andeuten, so wird diese Kraft doch zur Ueberwindung des
Gesammtwiderstandes der Maschinen, der Reibung der Wagen und des Widerstandes der
Bahn verwendet, so daß es immer noch hoͤchst wuͤnschenswerth blieb,
die Resultate gehoͤrig von einander zu scheiden, und dadurch zu
Schluͤssen zu gelangen, die einen Vergleich zwischen dem System mit der
groͤßeren und der gewoͤhnlichen Spurweite zulassen. Haͤtte es
sich bloß um Ermittelung der zum Betriebe der Great-Western-Bahn
erforderlichen Kraft gehandelt, so haͤtte sich diese schon aus den obigen
Versuchen zur Genuͤge ergeben; und es waͤre nur von geringem Werthe
gewesen, zu erforschen, wie viel von dieser Kraft auf Ueberwindung des Widerstandes
der Maschinen, wie viel auf Ueberwindung der Reibung und des Widerstandes der Wagen,
und wie viel auf Ueberwindung des durch die Bahn bedingten Widerstandes verwendet
wird. Da es sich aber um eine Vergleichung mit anderen Bahnen handelte, so mußten
die einzelnen Resultate von einander getrennt werden, weil die auf der
Great-Western-Bahn gebraͤuchlichen Maschinen so gut, wie die
Wagen und die Bahn selbst in mehreren Dingen von dem abwichen, was auf den
gewoͤhnlichen Bahnen gebraͤuchlich ist.
Die Wagen der Great-Western-Bahn laufen auf Raͤdern von 4 Fuß im
Durchmesser, waͤhrend die Raͤder der aͤlteren Bahnen
gewoͤhnlich nur 3 Fuß im Durchmesser haben. Es handelte sich daher vor Allem
um Bestimmung der Reibung von Raͤdern von 4 im Vergleich mit Raͤdern
von 3 Fuß oder uͤberhaupt mit anderem Durchmesser.
Da ferner die mit den Wagenzuͤgen angestellten Versuche den Widerstand
umfaßten, den die Bahn den Maschinen und Wagen entgegensezt, und da die Schienen
anders gebaut waren, als jene, auf denen die uͤbrigen Versuche angestellt
wurden, so war zu bestimmen, welche Wirkung der eigenthuͤmliche Bau der Bahn
auf den durch die Versuche ermittelten Gesammtwiderstand uͤbte, und welches
die vergleichsweise Reibung einer Bahn mit fortlaufender Holzunterlage und mit
Pfaͤhlen und einer auf isolirten Unterlagen ruhenden Bahn ist.
Diese Forschungen umfassen die zweite Frage, in welcher es sich um den mechanischen
Gewinn oder die Reibungsverminderung, die daraus erwaͤchst, daß man den
Raͤdern einen groͤßeren Durchmesser geben kann, ohne die Kasten der
Wagen dadurch hoͤher zu stellen, sowie auch darum handelt, in welcher Hinsicht und in
welchem Maaße die Reibung der Wagen von dem Baue der Bahn influenzirt wird. Es
handelt sich also zuerst um Bestimmung der wirklichen Reibung oder des Widerstandes
der Wagen auf den einschlaͤgigen Bahnen.
Man hat zu diesem Zweke verschiedene Methoden eingeschlagen, und sich verschiedener
Dynamometer, sowie auch der Schwerkraft bedient. Die Dynamometer sind in ihrer
Wirkung so unregelmaͤßig, und muͤssen sich, wenn man sich einigermaßen
auf sie verlassen will, in einem so guten Zustande befinden, daß es selbst mit der
groͤßten Sorgfalt sehr schwer wird, mit Sicherheit den Widerstand zu
bestimmen. Der Vernier ist bestaͤndig in einer derartig oscillirenden
Bewegung, daß es unmoͤglich ist, bestimmte Angaben abzulesen.
Ich ließ mir im Jahr 1835 einen Dynamometer verfertigen, der an einem Karren
aufgezogen wurde, und mittelst einer Reihe von Walzen, die mit den
Laufraͤdern in Verbindung standen, eine Papierrolle abwikelte, auf die dann
ein Zeichenstift alle die Schwingungen des Verniers verzeichnete, so daß man aus
diesen stets ein Durchschnittsresultat bemessen konnte. Dieser Maschine, welche
schwerfaͤllig ist und einen großen Umfang hat, konnte ich mich, da sie nur
fuͤr eine Spurweite von 56 Zollen eingerichtet war, an der
Great-Western-Bahn nicht sogleich bedienen; auch konnte man ihr, wie
allen Dynamometern, den Vorwurf machen, daß, da sie hinter dem Tender angebracht
wurde, sie nicht den ganzen Widerstand des Wagenzuges andeute, indem der Tender die
Wirkung der Luft unterbricht, und mithin den Gesammtwiderstand vermindert.
Da die Gradienten an der Great-Western-Bahn der Art sind, daß sie
beinahe mit einem horizontalen Niveau zusammenfallen, so konnte auch die Gravitation
nicht zur Bestimmung der Reibung benuzt werden. Ich wußte daher kein anderes
Verfahren als Folgendes, um mit einiger Genauigkeit den Widerstand zu bestimmen. Ich
waͤhlte eine vollkommen gerade und moͤglichst ebene Bahnstreke, und
stekte an dieser von 110 zu 110 Yards Pfaͤhle. An das Ende der auf solche Art
abgestekten Station brachte ich die Maschine und den Wagenzug, dessen Reibung zu
bestimmen war und den ich von hier aus durch Einlassen von Dampf in Bewegung sezte,
bis er eine Geschwindigkeit von beilaͤufig 20 engl. Meilen in der Zeitstunde
erreicht hatte. War dieß der Fall, so sperrte ich den Dampf ab, brachte die Maschine
zum Stillstehen, und ließ den Wagenzug, der schon vorher von ihr losgemacht worden,
auf der Bahn fortlaufen, bis er durch die Reibung und durch den Widerstand der Luft
zum Stehen kam. Waͤhrend der ganzen Dauer des Versuches notirte ich
sorgfaͤltig die
Zeit, wo der Wagenzug an einem der Pfaͤhle voruͤberkam, sowie auch die
Zeit, wo Stillstand eintrat.Die Tabellen, in welchen diese Versuche zusammengestellt sind, sowie auch die
Formeln, nach denen die Berechnungen angefertigt wurden, hat das Civil Eng. and Architects Journal
weggelassen.A. d. R.
Diese Versuche wurden wie gesagt bei einer Geschwindigkeit gemacht, die am Anfange
des Versuches nicht uͤber 20 engl. Meilen in der Zeitstunde betrug, und
welche von dieser an bis dahin wechselte, wo die Wagen zum Stehen kamen. Mir schien
dieß die einzige moͤgliche Methode, nach welcher die Reibung an der
Great-Western-Bahn sowohl als an anderen Bahnen auf vollkommen gleiche
Weise gemessen werden konnte. Da jedoch diese Versuche nicht in dieselbe
Geschwindigkeit fielen, bei der fruͤher die Maschinen probirt wurden; und da
bei großen Geschwindigkeiten, wie z.B. bei einer von 35 bis 40 engl. Meilen in der
Zeitstunde, wie schon oben bemerkt wurde, eine große Verminderung des Effectes
stattfindet, so war es von hoͤchster Wichtigkeit, zu ermitteln, ob diese bei
hohen Geschwindigkeiten eintretende Verminderung des Effectes auf Rechnung der
Maschinen oder auf Rechnung des Widerstandes der Wagen zu sezen sey.
Der Theil des Widerstandes, auf den die Aufmerksamkeit der Praktiker bisher
vorzugsweise gerichtet war, besteht in der sogenannten Reibung. Der Widerstand der
Luft war zwar anerkannt; allein man hielt ihn im Allgemeinen und im Vergleiche mit
dem durch die Reibung bedingten Widerstande fuͤr so unbedeutend, daß man ihn
bei allen mir bekannt gewordenen Berechnungen gaͤnzlich
unberuͤksichtigt ließ. Da es jedoch von groͤßter Wichtigkeit war,
jeden der Bewegung der Wagenzuͤge entgegenwirkenden Widerstand genau zu
ermitteln, und zwar namentlich bei hohen Geschwindigkeiten, so entschloß ich mich zu
einer Reihe von Versuchen, aus denen der wirkliche Betrag des Luftwiderstandes ganz
unabhaͤngig von den auf die Geseze der Reibung gegruͤndeten
Berechnungsprincipien hervorgehen sollte.
Die hiebei eingeschlagene Methode fußte auf folgenden Betrachtungen. Es ist durch
viele Versuche, die von Physikern uͤber den Widerstand der Luft angestellt
wurden, hergestellt, daß dieser Widerstand in einem etwas groͤßeren
Verhaͤltnisse wechselt, als das Quadrat der Geschwindigkeit des sich
bewegenden Koͤrpers. Welches daher dieser Widerstand bei irgend einer
Geschwindigkeit gewesen seyn mochte, so stand hienach zu erwarten, daß derselbe
selbst bei einer geringen Zunahme der Geschwindigkeit rasch steigen wuͤrde.
Wenn demnach ein Wagenzug uͤber eine Flaͤche mit solchem Gefaͤlle, daß durch
die Gravitation eine bedeutende Zunahme der Geschwindigkeit erzeugt werden konnte,
hinabrollte, so mußte der Widerstand gegen die Bewegung, insofern er durch den
Widerstand der Luft bedingt war, eine rasche Zunahme erleiden. Wenn demnach der
Widerstand der Luft bedeutend ist, so ist klar, daß die Geschwindigkeit, die der
Wagen beim Hinabrollen uͤber eine Rampe oder Schraͤgflaͤche
erreicht, eine solche seyn kann, daß der Luftwiderstand in Verbindung mit der
Reibung so groß wird, daß er der Gravitation des Wagenzuges das Gleichgewicht
haͤlt, wo dann nothwendig folgen wuͤrde, daß die Geschwindigkeit des
Wagenzuges sich nicht weiter steigerte, sondern daß derselbe mit einer
gleichmaͤßigen Geschwindigkeit bis an den Fuß der Rampe hinabglitte.
Die an der Liverpool-Manchester-Bahn befindliche Rampe von Whiston,
welche vollkommen gerade ist, und bei einer Laͤnge von 1 1/2 engl. Meilen ein
Gefaͤll von 1 in 96 hat, gab eine guͤnstige Gelegenheit zu Versuchen
hieruͤber. Es ward demnach zu diesem Zweke ein Zug von vier Wagen erster
Classe hergerichtet, und auf die am Ende der Rampe beginnende horizontale Bahn
gebracht. Beim ersten Versuche hatte der Wagenzug, dessen Bruttogewicht 15,6 Ton.
betrug, keine andere Ladung, als die Personen, welche sich zur Anstellung der
Beobachtungen auf ihnen befanden. Hinter dem Wagenzuge befand sich eine Maschine,
welche die Wagen bis zum Anfange der Rampe treiben, und sie von hier an mit
bedeutender Geschwindigkeit hinabfahren lassen mußte. Das Hinabrollen begann anfangs
mit einer Geschwindigkeit von 100 Yards in 7 Secunden oder mit beinahe 30 engl.
Meilen in der Zeitstunde. Wie zu erwarten stand, erlangte der Zug aber in
Kuͤrze eine gleichmaͤßige Geschwindigkeit, welche er bis zu seiner
Ankunft am Fuße der Rampe beibehielt, und welche 45 Fuß in der Secunde betrug. Bei
dem zweiten auf dieselbe Weise wiederholten Versuche war diese Geschwindigkeit 46,3
Fuß in der Secunde, so daß also das aus beiden Versuchen gezogene Mittel 45,6 Fuß in
der Secunde oder beilaͤufig 31 engl. Meilen in der Zeitstunde betrug. Bei
einem weiteren Versuche wurde eine der gewoͤhnlichen Fracht gleichkommende
Last in die Wagen gebracht, wodurch das Bruttogewicht des Wagenzuges sich auf 18
Ton. 1 Cntr. steigerte. Da hiedurch seine Gravitation vermehrt wurde, so stand auch
eine Zunahme der Geschwindigkeit zu erwarten. Drei mit den befrachteten Wagen
angestellte Versuche ergaben merkwuͤrdig uͤbereinstimmende Resultate;
bei dem ersten war naͤmlich die erlangte gleichmaͤßige Geschwindigkeit
46,8 Fuß, bei dem zweiten 48, und bei dem dritten 47,1 Fuß in der Secunde, woraus
sich als Mittel eine Geschwindigkeit von 47,1 Fuß in der Secunde oder von 32 1/4 engl. Meilen in der
Zeitstunde herauswirft.
Da die Kraft, welche 15,6 Ton. bei einem Gefaͤlle von 1 in 96 ausuͤben,
364 Pfd. gleichkommt, und da der Wagenzug bei den ersten Versuchen dieses Gewicht
von 15,6 Ton. hatte, so folgt hieraus, daß ein derlei Wagenzug, wenn er sich mit
einer Geschwindigkeit von 31 engl. Meilen in der Zeitstunde bewegt, einen Widerstand
von diesem Betrage erleidet, welcher Widerstand jedoch aus der Reibung und aus dem
Widerstande der Luft zusammengesezt ist. Die 18 Ton. 1 Cntr. uͤbten beim
Hinabrollen uͤber dasselbe Gefaͤll eine Kraft von 421,12 Pfd. aus;
mithin ist dieß der Widerstand, den der angegebene Wagenzug bei einer
gleichmaͤßigen Geschwindigkeit von 32 1/4 engl. Meil. erlitt.
Diese Versuche sind, was das Hinderniß betrifft, welches die atmosphaͤrische
Luft der Bewegung der Wagenzuͤge entgegenstellt, ganz schlagend. Der durch
die Reibung bedingte Widerstand ward nie hoͤher, als zu 9 Pfd. auf die Tonne
Last, wohl aber von einigen nur zu 7 und sogar nur zu 6 Pfd. angeschlagen. Nimmt man
jedoch die hoͤchste Schaͤzung, so folgt, daß von dem
Gesammtwiderstande von 421 Pfd., den der Wagenzug erleidet, wenn er sich mit 32 1/4
engl. Meilen in der Zeitstunde bewegt, nur 162 Pfd. auf Rechnung der Reibung, die
uͤbrigen 260 Pfd. aber auf Rechnung des Luftwiderstandes zu sezen sind. Ich
werde jedoch zeigen, daß der durch die Reibung bedingte Widerstand hier bedeutend
uͤberschaͤzt, und also der Luftwiderstand viel zu niedrig angeschlagen
ist.
Vergleicht man die eben aufgefuͤhrten Versuche, so wird man finden, daß schon
eine geringe Zunahme der Geschwindigkeit den Widerstand in hohem Grade steigert. Bei
den beiden ersten Versuchen war die Geschwindigkeit 31, bei den lezteren dagegen 32
1/4 engl. Meilen, so daß also das Verhaͤltnis zwischen diesen beiden
Geschwindigkeiten wie 100 zu 103 war. Die Widerstaͤnde hingegen standen in
beiden Faͤllen in demselben Verhaͤltnisse wie das Bruttogewicht der
Wagenzuͤge, naͤmlich in einem Verhaͤltnisse von 100 zu 115. Um
also 3 Proc. an Geschwindigkeit zu gewinnen, ist ein 15 Proc. betragender
Mehraufwand an Kraft noͤthig! Die Einwendung, daß ein großer Theil des
Widerstandes durch einen Gegenwind veranlaßt worden, kann nicht gelten, indem im
Gegentheile zur Zeit der Versuche der Wind in der Richtung wehte, in welcher der
Wagenzug rollte. Zudem wuͤrde aber eine solche Annahme gerade fuͤr die
Groͤße des Luftwiderstandes sprechen.
Physikalische Versuche bewiesen, daß der Widerstand der atmosphaͤrischen Luft
in einem hoͤheren Verhaͤltnisse als das Quadrat der Geschwindigkeit
waͤchst; die von uns angestellten Versuche bestaͤtigen dieß noch mehr; denn
waͤhrend die Quadrate der Geschwindigkeiten im Verhaͤltnisse von 100
zu 107 oder um 7 Proc. steigen, steigt der Widerstand im Verhaͤltnisse von
100 zu 115 oder um 15 Proc. So entscheidend nun diese Versuche auch in Betreff der
Wirkung, welche die atmosphaͤrische Luft in diesem Falle uͤbte, waren,
und obwohl aus ihnen der Gesammtbetrag des Widerstandes hervorging, so waren sie
doch nicht genuͤgend zur Bestimmung des Verhaͤltnisses, in welchem
dieser Widerstand der atmosphaͤrischen Luft und der Reibung zuzuschreiben
ist. Zur Bestimmung dieses Verhaͤltnisses boten sich verschiedene Methoden
dar. Man konnte einen Wagenzug vom Zustande der Ruhe beginnend oder mit irgend einer
bestimmten Geschwindigkeit uͤber eine Rampe hinab bewegen, und ihm der
vereinten Wirkung der Reibung und der Luft ausgesezt, gestatten, allmaͤhlich
eine groͤßere Geschwindigkeit zu erlangen, wo dann die mit seiner Bewegung
verbundenen Umstaͤnde nach mathematischen Principien und in der Voraussezung
eroͤrtert werden konnten, daß die Reibung, wie man es denn auch allgemein
anzunehmen pflegt, von der Geschwindigkeit unabhaͤngig ist, und daß die
Wirkung der Luft entweder wie das Quadrat oder wie irgend eine andere Potenz der
Geschwindigkeit wechselt. Dieß haͤtte jedoch zu complicirten Problemen
gefuͤhrt, und daher wurde es wuͤnschenswert, die fraglichen
Quantitaͤten mittelst einer wehr direkten Methode, und wo moͤglich
durch directe Versuche abzuleiten, was denn auch auf folgende Weise moͤglich
ist. Wenn man gleiche oder aͤhnliche Wagenzuͤge an verschiedenen
Rampen versuchte, so wuͤrden sich verschiedene Geschwindigkeiten ergeben, und
diese Geschwindigkeiten wuͤrden die durch die verschiedenen Rampen bedingten
verschiedenen Widerstaͤnde ausgleichen. Auf diese Weise kaͤme man zu
einer Menge verschiedener Daten, aus deren Zusammenstellung und Vergleichung sich
sowohl die Reibung als der Luftwiderstand einzeln herauswerfen wuͤrden. Es
war schwer, Rampen, die sich zu diesem Zweke eigneten, aufzufinden; doch wurden in
Verbindung mit den Versuchen an der Rampe von Whiston folgende Versuche,
angestellt.
An der Grand-Junction-Eisenbahn befindet sich zwischen Madeley und
Crewe eine Rampe mit einem Gefaͤlle von 1 in 177. Es wurden vier Wagen
ausgewaͤhlt und so befrachtet, daß ihr Gewicht jenem, welches die Wagen bei
den drei lezten der an der Rampe von Whiston angestellten Versuche hatten,
naͤmlich 18 Cntr. 1 Tonne, gleichkam. Die Wagen wurden mittelst einer
Maschine bis zum Anfange der Rampe getrieben, und dann auf die fruͤher
angegebene Weise uͤber diese hinabgelassen. Der Zug erlangte abermals in
Kuͤrze eine gleichmaͤßige Geschwindigkeit, welche dann bis zum Fuße
der Rampe hinab andauerte, und welche bei dem ersten Versuche 30,4, und bei dem zweiten 31,4 Fuß in
der Secunde betrug. Als Mittel ergaben sich hieraus 30,9 Fuß in der Secunde oder 21
engl. Meilen in der Zeitstunde. Die Kraft von 18 Tonnen 1 Cntr. ist hienach
uͤber die Rampe hinab 228,4 Pfd., und dieses Gewicht repraͤsentirt den
Widerstand, den ein derlei Wagenzug bei einer Geschwindigkeit von 21 engl. Meilen in
der Zeitstunde erfaͤhrt. Aus diesen und den an der Rampe von Whiston
angestellten Versuchen folgen, was den Gesammtwiderstand, welcher aus dem
Luftwiderstande und der Reibung besteht, betrifft, zwei verschiedene Daten,
naͤmlich: bei 32 1/4 engl. Meilen in der Zeitstunde betraͤgt die Summe
der Widerstaͤnde 421 Pfd., bei 21 engl. Meilen dagegen 228 1/2 Pfd. Combinirt
man diese Resultate, so erhaͤlt man durch ein einfaches mathematisches
Verfahren als den durch die Reibung bedingten Widerstand den 433sten Theil der Last
oder 5,17 Pfd. per Tonne. Der aus der Reibung
erwachsende Totalwiderstand betrug daher bei diesen Versuchen fuͤr den ganzen
Wagenzug 93 1/3 Pfd., der Luftwiderstand dagegen war bei einer Geschwindigkeit von
32 1/4 engl. Meilen in der Zeitstunde 329, und bei einer Geschwindigkeit von 21
engl. Meilen 135 Pfd. Es folgt demnach aus diesen Versuchen, daß von dem ganzen
Widerstande, den die Triebkraft bei einer Geschwindigkeit von 32 engl. Meilen zu
uͤberwinden hatte, nur 22 Proc. auf Rechnung der Reibung, dafuͤr aber
78 Proc. auf Rechnung des Luftwiderstandes zu sezen waren.
Nachdem auf solche Weise hergestellt ist, daß verhaͤltnißmaͤßig nur ein
kleiner Theil des Gesammtwiderstandes durch die Reibung erzeugt wird, darf es nicht
mehr Wunder nehmen, daß die lediglich auf die Geseze der Reibung gestuͤtzten
Berechnungen bezuͤglich des Widerstandes der Wagenzuͤge zu so
abweichenden, widersprechenden und ungenuͤgenden Resultaten fuͤhrten.
Man schlug nach dieser Berechnungsweise, welche, so viel mir bekannt ist, die
einzige ist, die man bisher befolgte, die Reibung gewoͤhnlich zu 7 bis 9 Pfd.
per Tonne an. Da dieser Anschlag von Wagen, die in
Bewegung standen, und ohne alle Ruͤksicht auf den Luftwiderstand abgeleitet
wurde, so ist klar, daß dieser Anschlag die eigentliche und wahre Reibung in dem
Maaße uͤberstieg, als der Luftwiderstand bei diesen Berechnungen einen
Einfluß uͤbte. Hieraus erklaͤrt sich auch, warum der aus obigen
Berechnungen gezogene und von dem Luftwiderstande ganz unabhaͤngige Anschlag
der Reibung so weit unter den gewoͤhnlich fuͤr leztere angenommenen
Betrag faͤllt.
Diese Resultate wurden jedoch an jeder der Rampen nur aus einer einzigen Reihe von
Versuchen gezogen. Ich bin daher, obwohl sie schlagend darthun, daß ein sehr großer
Theil des Widerstandes durch die Luft bedingt ist, noch keineswegs gesonnen zu behaupten, daß der aus
diesen Versuchen hervorgehende Betrag der Reibung als Maaßstab angenommen werden
muͤsse. Um einen solchen fuͤr verschiedene Geschwindigkeiten und bei
verschiedenem Gewichte der Wagenzuͤge geltenden Maaßstab aufzustellen, muß
noch eine viel groͤßere Anzahl mannigfach abgeaͤnderter Versuche
vorgenommen werden. Nur steht jezt unstreitig schon so viel fest, daß der Betrag der
Reibung bedeutend geringer ist, als er allgemein angenommen wird.
Da die Versuche, welche unternommen wurden, um die an Raͤdern von 4 Fuß im
Vergleiche mit solchen von 3 Fuß stattfindende Reibung zu bestimmen, so wie auch
jene, durch welche der Widerstand der Bahn ermittelt werden sollte, dadurch
angestellt wurden, daß man die Wagen in eine große Geschwindigkeit versezte, von der
aus man sie dann allmaͤhlich zum Stillstande kommen ließ, so war die
Geschwindigkeit nothwendig vom Anfange bis zum Ende eine sehr verschiedene. Da der
Luftwiderstand wie das Quadrat der Geschwindigkeit wechselt, waͤhrend die
Reibung an den Achsen und der Widerstand, den die Raͤder an den Schienen
treffen, fuͤr alle Geschwindigkeiten dieselben bleiben, so ist zur Berechnung
eines jeden einzelnen dieser Widerstaͤnde eine complicirte Formel
noͤthig; auch war, um zu einem richtigen Schlusse zu kommen, eine Reihe von
Versuchen erforderlich. In Erwaͤgung jedoch, daß der durch eine Steigerung
des Durchmessers der Raͤder bedingte Theil des Widerstandes der Wagen im
Verhaͤltnisse zu dem Gesammtwiderstande sich als sehr klein erwies, und daß
die Versuche mit den Raͤdern von 3 und 4 Fuß an Waggons vorgenommen wurden,
indem keine Personenwagen mit beiderlei Arten von Raͤdern vorhanden waren,
halte ich es nicht fuͤr geeignet, hier in diesem Berichte die mittelst einer
complicirten Formel gewonnenen Resultate aufzufuͤhren.Hr. Wood gibt diese Formeln in einem
groͤßeren, seinem Berichte beigegebenen Anhange, der jedoch erst
spaͤter, als der Bericht selbst im Druk erschien.A. d. R.
Es unterliegt keinem Zweifel, daß die Reibung an den Achsen, so wie auch der
Widerstand, auf den die Raͤder an den Schienen stoßen, in dem
Verhaͤltnisse abnimmt, als das Verhaͤltniß des Durchmessers der
Raͤder steigt. Wenn aber andererseits bei großen Raͤdern die Wagen
eine groͤßere Fronte (frontage) darbieten, so
fragt sich erst noch, in wiefern die groͤßeren Raͤder bei großen
Geschwindigkeiten eine Abnahme des Widerstandes bedingen. Mit schweren Lasten und
bei einer geringen Geschwindigkeit werden sie ohne Zweifel eine Verminderung der
Reibung bewirken; allein hier bei unseren Untersuchungen handelt es sich um große
Geschwindigkeiten, und daher laͤßt sich die Wirkung der Vergroͤßerung des
Durchmessers der Raͤder nur durch Versuche bestimmen.
Aus denselben Gruͤnden bin ich auch nicht im Stande, mit voller Sicherheit und
vergleichsweise den Widerstand anzugeben, den die Schienen an der
Great-Western-Bahn und an anderen Bahnen bewirken; denn auch hier
wurden die Versuche dadurch angestellt, daß man die Wagen in Bewegung sezte und dann
auslaufen ließ, bis sie zum Stillstehen kamen. Da der Luftwiderstand durch den
Flaͤchenraum, den die Wagenfronte bietet, modificirt wird, und da diese
Fronte auf den schmalen Bahnen eine kleinere ist, als an den breiten, so ließ sich
jener Antheil des Widerstandes, der durch die Reibung der Raͤder an den
Schienen bedingt ist, nicht eher ermitteln, als bis die Wirkung, welche die
groͤßere Fronte bei all den verschiedenen Geschwindigkeiten aͤußert,
herausgestellt war. Diese Versuche sind noch schwieriger als jene uͤber den
relativen Widerstand bei verschiedenen Raddurchmessern; denn in lezterem Falle hat
man es mit gleich gebauten, in ersterem dagegen mit verschieden gebauten Wagen zu
thun.
Man wird spaͤter ersehen, daß die Schienen der
Great-Western-Bahn den Raͤdern eine minder starre
Oberflaͤche darbieten, als die Steinbloͤke, und daß deren Starrheit
jener der hoͤlzernen Querschwellen gleichkommt, wenn sie nicht noch geringer
ist. Da nun angenommen werden kann, daß, wenn alle uͤbrigen Umstaͤnde
gleich sind, der dem Rollen der Raͤder auf einer Eisenbahn entgegenstehende
Widerstand in gewissem Grade mit der Starrheit der Oberflaͤche, auf der die
Raͤder rollen, im Verhaͤltnisse steht, und zwar besonders, wenn das
Material, welches die Oberflaͤche bildet, dasselbe ist, so laͤßt sich
hienach schließen, daß der Widerstand, den die Raͤder auf der
Great-Western-Bahn erfahren, beilaͤufig eben so groß ist, wie
an den auf Querschwellen ruhenden Bahnen, und groͤßer als an den Bahnen mit
Steinbloͤken. In welchem Grade dieß der Fall ist, wird sich spaͤter
zeigen.
II. Bauplan der Bahn. Ich komme nunmehr zu dem ersten
Theile des dritten Abschnittes, naͤmlich zu dem Gewinne und zu der
groͤßeren Festigkeit, welche der Great-Western-Bahn aus der
Anwendung von fortlaufenden Holzunterlagen mit oder ohne Pfaͤhle erwachsen
soll: eine Frage, die mir gleichfalls nur durch directe Versuche genuͤgend
loͤsbar erschien. Durch Versuche war naͤmlich meiner Ansicht nach zu
ermitteln, welche Abbiegung (Deflection) an den Schienen der
Great-Western-Eisenbahn sowohl als an anders gebauten Bahnen durch das
Daruͤberrollen von Wagenzuͤgen von bekannter Schwere erzeugt wird.
Prof. Barlow bediente sich im Jahre 1835 bei Gelegenheit
der Untersuchung, welche Art von Schienen und Schienenbefestigungsmitteln
fuͤr die Liverpool-Manchester-Bahn die beste sey, eines
Instrumentes, welchem er den Namen Deflectometer beilegte, und welches den Grad der
Abbiegung, welche verschiedene Arten von Schienen durch das Daruͤberrollen
der Wagenzuͤge erleiden, andeuten sollte. Dieses Instrument zeigte jedoch nur
das Maximum der Abbiegung an, und gab, da oft Erschuͤtterungen der Wagen und
Maschinen vorkamen, durch die der Vernier des Instrumentes auf eine sehr
unregelmaͤßige Weise emporgeschnellt wurde, keine so genuͤgenden
Resultate, als man wuͤnschen konnte. Hr. Barlow
wendete auch nur ein einziges solches Instrument an; da aber auf die bloß in der
Mitte der Schienen stattfindende Abbiegung die Depression der Bloͤke, auf
denen die beiden Enden ruhten, eine Ruͤkwirkung aͤußerte, so ging aus
diesen Beobachtungen keineswegs die ganze Wirkung hervor. Ich hielt demnach dieses
Instrument einiger Verbesserungen faͤhig; und dachte, daß, wenn ich denselben
Apparat, dessen ich mich bei dem oben angefuͤhrten Dynamometer bediente, in
Anwendung braͤchte, die Bewegungen des Armes des Deflectometers so
aufgezeichnet werden koͤnnten, daß ich hiedurch ein Bild der Abbiegungen,
welche die Schienen durch das Daruͤberrollen der Wagenzuͤge erlitten,
erhielte. Zugleich hielt ich es fuͤr nothwendig, drei solcher Instrumente auf
einmal (naͤmlich zwei an den beiden Tragstellen der Bloͤke oder der
Querschwellen der fortlaufenden Schienen, und eines in der Mitte zwischen den
Querschwellen oder in der Mitte der Schienen) anzuwenden, und sie saͤmmtlich
mit einander zu verbinden, damit auf diese Weise die an allen diesen Stellen
entstehenden Abbiegungen bildlich dargestellt wuͤrden. Die Bilder, welche ich
hiedurch auf Papier verzeichnet erhielt, zeigten nicht bloß die wirkliche Abbiegung
der Schienen und der Tragstellen, sondern zugleich auch die Art der Wirkung der
erzeugten Abbiegung, so daß sie ein genaues oder correctes Bild der Wirkung des
Dahinrollens von Wagenzuͤgen uͤber die verschiedenen Arten von
Schienen boten.
Bei Betrachtung der Abbiegungen, welche die Wagenzuͤge an den Schienen der
Eisenbahnen bewirken, wird man leicht finden, daß die senkrechte Abbiegung nicht die
einzige Wirkung ist. Wenn naͤmlich die Schienen nicht vollkommen senkrecht
und der Radkranz nicht vollkommen cylindrisch ist, was beides in der Praxis selten
oder nie der Fall ist; oder wenn die Basis des Blokes oder des Balkens nicht
vollkommen horizontal ist und also die Last nicht in ihrem ganzen
Flaͤchenraume mit gleicher Festigkeit unterstuͤzt; oder wenn das
aufliegende Gewicht auf die Schienen zu liegen kommt, so wird neben der senkrechten Abbiegung in
gewissem Grade immer auch eine horizontale entstehen. Beinahe an allen Eisenbahnen
ist der Umfang der Raͤder konisch, und die Schienen sind unter einem solchen
Winkel gelegt, daß sie der Kegelform der Raͤder entsprechen. Die Linie, in
welcher der Druk des aufliegenden Gewichtes Statt findet, ist demnach keine
senkrechte, sondern sie trifft den Kegel des Rades unter rechten Winkeln, und strebt
mithin, eine horizontale Abbiegung zu bewirken. Diese Abbiegung wird noch
gesteigert, wenn der Randkranz des Rades gegen die Schiene druͤkt. Alle diese
Einfluͤsse oder Wirkungen zusammen werden eine gewisse Abbiegung in der
Richtung der aus den einzelnen Kraͤften resultirenden Mittelkraft, in
Verbindung mit der Stellung der Basis, auf der die Bloͤke oder Querschwellen
zulezt aufruhen, hervorbringen. Die Richtung der combinirten Wirkung des
aufliegenden Gewichtes auf eine Basis, welche so nachgiebig und den
Einfluͤssen so mannigfacher Umstaͤnde unterworfen ist, muß beinahe in
jedem einzelnen Falle eine andere seyn; und deßhalb laͤßt sich auch kein
Instrument so stellen, daß es die Wirkung aller dieser verschiedenen Bewegungen
andeutet. Das einzige Mittel, wodurch diese Wirkung bestimmt werden konnte, schien
mir in der Anwendung eines Instrumentes zu liegen, womit nebst der senkrechten
Abbiegung auch die horizontale gemessen werden konnte; denn diese beiden Bewegungen
lassen sich in ihre Mittelkraft aufloͤsen. In praktischer Beziehung schien
es, abgesehen von der Moͤglichkeit, die beiden Bewegungen in eine
aufzuloͤsen, wuͤnschenswerth, den Betrag der horizontalen oder
seitlichen Abbiegung sowohl als der senkrechten zu wissen; denn ein gewisser Bauplan
der Bahn kann in Hinsicht auf die senkrechte Abbiegung sehr vorzuͤgliche
Resultate geben, waͤhrend er in Bezug auf die horizontale oder seitliche gar
Vieles zu wuͤnschen uͤbrig laͤßt, und umgekehrt.
Die Versuche wurden in diesen Beziehungen nun folgendermaßen geleitet. Ich wendete
die angegebenen Instrumente zuerst an der Great-Western-Eisenbahn an,
und zwar indem ich eines derselben einer einfachen, ein zweites einer doppelten
Querschwelle gegenuͤber, und ein drittes in der Mitte zwischen beiden
Querschwellen anbrachte. Ich nahm, nachdem diese Vorkehrung getroffen war, die
ersten Bilder, indem ich die Wagenzuͤge mit geringer Geschwindigkeit
uͤber die Schienen laufen ließ; bei den weiteren Bildern, welche ich an
verschiedenen Bahnstellen nahm, steigerte ich allmaͤhlich die
Geschwindigkeit, so daß ich fuͤr verschiedene Geschwindigkeiten Bilder
erhielt. Hierauf ließ ich durch Ausziehen der Bolzen die Pfaͤhle von den
Querschwellen losmachen, und nahm auf gleiche Weise verschiedene Bilder. Dann ließ
ich die Querschwellen entzweischneiden, damit die Laͤngenbalken frei und
ohne von Seite der Querschwellen oder Pfaͤhle auf irgend eine Weise
gestuͤzt zu seyn, wirken konnten. Endlich ließ ich bei einigen Versuchen die
Querschwellen, nachdem ich sie von den Pfaͤhlen losgemacht, zwischen den
beiden Bahnlinien entzweischneiden, so daß sie bloß zwischen je zwei
Laͤngenbalken als Querschwellen ohne Pfaͤhle wirkten. Bei allen diesen
Versuchen brachte ich uͤbrigens die Instrumente nicht immer in den oben
angegebenen Stellungen an; sondern ich wechselte die Plaͤze, und zwar sowohl
in Hinsicht auf die Gefuͤge der eisernen Schienen, als in Hinsicht auf die
Holzgefuͤge. Auch stellte ich sowohl an Daͤmmen, als an Durchstichen,
und an Stellen, wo sich Laͤngenbalken ohne Pfaͤhle befanden, Versuche
an. Da es wuͤnschenswerth war zu wissen, ob irgend eine Bewegung der Schiene
auf den Balken Statt faͤnde, so verschaffte ich mir endlich auch Bilder,
indem ich die Instrumente nach einander an den Schienen und dann an den Balken
anbrachte.
Die naͤchste Reihe von Versuchen ward an der
London-Birmingham-Eisenbahn vorgenommen, und zwar indem ich zwei der
Instrumente so nahe als moͤglich an den Schienenstuͤhlen und eines in
der Mitte zwischen ihnen anbrachte. Ich nahm die Bilder sowohl an Schienen von 50
als von 62 Pfd.; doch nahm ich hier bloß die senkrechte Abbiegung, und zwar bloß mit
Steinbloͤken.
Gleiche Versuche stellte ich mit denselben Instrumenten an der
Liverpool-Manchester-Bahn an, um auch hier sowohl die senkrechte als
die seitliche Abbiegung zu ermitteln, und zwar sowohl an Schienen von 60 Pfd. und
mit einer Tragflaͤche von 4 Fuß, als mit Schienen von 75 Pfd. und einer
Tragflaͤche von 5 Fuß.
Eine groͤßere Reihe von Versuchen ward an der
Grand-Junction-Eisenbahn unternommen. An dieser Bahn haben alle
Schienen gleiches Gewicht und auch eine und dieselbe Durchschnittsfigur; allein sie
liegen an einem Theile der Bahn auf Steinbloͤken, an einem anderen Theile auf
hoͤlzernen Kreuzschwellen (cross sleepers), und
an dem Viaducte von Dutton endlich auf hoͤlzernen Laͤngenbalken. An
allen diesen verschiedenen Stellen ward bei verschiedenen Geschwindigkeiten sowohl
die senkrechte als die seitliche Abbiegung beobachtet; auch brachte ich die
Instrumente an den Stuͤhlen an, um auch die Abbiegung an diesen zu erfahren,
so wie ich endlich auch die Abbiegung der Steinbloͤke, der Querschwellen und
der Laͤngenbalken ermittelte.
Endlich machte ich auch an der Manchester-Bolton-Bury-Eisenbahn,
welche zum Theil auf fortlaufenden Steinbloͤken, groͤßten Theils aber
auf fortlaufenden, durch hoͤlzerne Querschwellen verbundenen
Laͤngenbalken ohne Pfaͤhle ruht, mehrere Versuche. Da es von
besonderem Interesse
war, diese Bahn, bei der keine Pfaͤhle angewendet wurden, mit der
Great-Western-Bahn, bei welcher man sich der Pfaͤhle bedient
hatte, zu vergleichen, so stellte ich an ihr ganz dieselben Versuche an, die ich an
der Great-Western-Bahn unternommen hatte. Da sich an den auf einem
Mauerwerke ruhenden Steinunterlagen in der That gar keine Abbiegung zeigte, so habe
ich die hierauf bezuͤglichen Daten in den folgenden Tabellen, in welchen man
die angegebenen Versuche zusammengestellt findet, weggelassen.
Tab. X. Versuche an der
Great-Western-Eisenbahn.
Maschine.
Wagen.
Das Instrument
SeitlicheAbbiegung.
SenkrechteAbbiegung.
SeitlicheAbbiegung.
SenkrechteAbbiegung.
befand
sich an
einer
0,0102
0,0232 0,0402
0,0991
0,1669 0,1274
0,0083
0,0293 0,0366
0,0697
0,1477 0,0981
einfachen Querschwellein der Mittedoppelten
Querschwelle
bei ganzenPfaͤhlen.
0,0043
0,0136 0,0130
0,1116
0,0894 0,0927
0,0030
0,0111 0,0112
0,0827
0,0616 0,0634
einfachen Querschwellein der Mittedoppelten
Querschwelle
bei durchschnitt.Pfaͤhlen.
0,0042 0,0068
0,0044
0,1217 0,0918
0,1188
0,0029 0,0051
0,0026
0,0862 0,3579
0,0674
einfachen Querschwellein der Mittedoppelten
Querschwelle
bei durchschnitt.Querschw.
Tab. XI. Versuche an der
London-Birmingham-Eisenbahn.
(50pfuͤndige fischbauchfoͤrmige Schienen;
Tragflaͤche von 3 Fuß auf Steinbloͤken.)
Textabbildung Bd. 72, S. 345
Das Instrument befand sich; an
einem einfachen Stuhle; in der Mitte; an einem Gefuͤgsstuhle; Maschine;
Wagen; Senkrechte Abbiegung; 60pfuͤndige Schienen; Tragflaͤche von
3,75 Fuß auf Steinbloͤken; Senkrechte Abbiegung
Tab. XII. Versuche an der
Liverpool-Manchester-Eisenbahn.
(62pfuͤndige parallele Schienen; Tragflaͤche von 3
Fuß auf Steinbloͤken.)
Textabbildung Bd. 72, S. 345
Die Instrumente befanden sich; an
einem einfachen Stuhle; in der Mitte; an einem Gefuͤgsstuhle; Maschine;
Wagen; Senkrechte Abbiegung
Tab. XIII. Versuche an der
Manchester-Bolton-Eisenbahn.
Textabbildung Bd. 72, S. 345
Die Instrumente befanden sich am
Holze; an einer Querschwelle; in der Mitte; in der Mitte eines Gefuͤges;
Maschine; Wagen; Senkrechte Abbiegung; Die Instrumente befanden sich an den
Schienen
Tab. XIV. Versuche an der
Grand-Junction-Eisenbahn.
(65pfuͤndige Schienen, Tragflaͤchen von 4 Fuß.)
Textabbildung Bd. 72, S. 346
Maschine; Wagen; Seitliche
Abbiegung; Senkrechte Abbiegung; Das Instrument befand sich an einem; einfachen
Schienenstuhle; in der Mitte; an Schienen auf Steinbloͤken;
Gefuͤgstuhle; an Schienen auf Kreuzschwellen; Schienenstuhle auf
Steinbloͤken; Schienenstuͤhle auf hoͤlzernen Schwellen;
Steinbloke; Querschwell; Schiene in der Mitte zwischen 2 Stuͤhlen;
Schiene an einem Gefuͤgstuhle; Schienenstuhle; Balken an einem
Schienenstuhle; Balken in der Mitte; an dem auf hoͤlzernen Langenbalk.
ruhenden Viaducte von Dutton
Bei aufmerksamer Pruͤfung der in obigen Tabellen zusammengestellten Resultate,
noch mehr aber der mit Huͤlfe der beschriebenen Instrumente erlangten Bilder
wird man finden, daß Steinbloͤke (mit Ausnahme jener Faͤlle, wo sie
nicht gehoͤrig gelegt sind) unstreitig die festeste und am wenigsten
nachgiebige Basis gewaͤhren; daß zwischen den Kreuzschwellen und den
fortlaufenden Laͤngenbalken ohne Pfaͤhle, wie sie an der
Grand-Junction- und an der Manchester-Bolton-Eisenbahn
bestehen, kein großer Unterschied ist; daß aber bei den verschiedenen Versuchen mit
Kreuzschwellen sich eine groͤßere Verschiedenheit in den Resultaten ergab,
als bei den Versuchen an den fortlaufenden Holzunterlagen.
Man wird ferner finden, daß bei isolirten Unterlagen sich an den Schienen eine
groͤßere Abbiegung kund gibt, als an den Stuͤhlen; und daß die
Abbiegung an den Bloͤken und hoͤlzernen Schwellen noch geringer ist,
als an den Stuͤhlen und Schienen. Hieraus laͤßt sich der Schluß
ziehen, daß die Schienen in diesen Faͤllen nicht fest auf den Stuͤhlen
fixirt waren, und auch die Befestigung der Stuͤhle an den Bloͤken und
Schwellen nicht der Art war, daß sie keine Bewegung zugelassen haͤtte. Da
diese Versuche eine große Menge von Faͤllen umfassen, so duͤrfte
anzunehmen seyn, daß dieses Resultat von den isolirten Unterlagen uͤberhaupt
gilt.
An der Manchester-Bolton-Bahn ruhen die Schienengefuͤge auf
flachen Stuͤhlen, und die Schienen sind an beiden Seiten ihrer Laͤnge
mit eisernen Klammern auf den Holzbalken befestigt. Auch bei diesem Baue war ein
bedeutendes Nachgeben der Schienen auf den Balken zu erkennen; denn leztere zeigten eine geringere
Abbiegung als die Schienen.
Die verzeichneten Versuche an der Great-Western-Eisenbahn lassen
zwischen der Abbiegung der Schienen und der Holzbalken einen geringeren Unterschied
bemerken, als er bei den anderen Befestigungsmethoden auf isolirten Unterlagen
sowohl, als auf den fortlaufenden Unterlagen der
Manchester-Bolton-Bahn zu entdeken ist. Man kann daher hieraus den
Schluß ziehen, daß die an der Great-Western-Bahn gebraͤuchliche
Befestigung der Schienen auf den Holzbalken mittelst Schrauben eine festere
Verbindung gewaͤhrt, als irgend eine andere der an den genannten Bahnen
befolgten Methoden. Man wird aber aus derselben Tabelle ersehen, daß der
Pfaͤhle ungeachtet die Abbiegung der Holzunterlagen an der
Great-Western-Bahn bedeutender ist als jene der Steinbloͤke,
und ebenso groß wie jene der Holzunterlagen ohne Pfaͤhle. Die aus diesen
Versuchen fuͤr diese Bahn hervorgehende Festigkeit der Basis ist also
geringer als die Festigkeit, welche die Basis bei Anwendung von Steinbloͤken
hat; sie ist ferner nicht groͤßer, als bei fortlaufenden Holzunterlagen ohne
Pfaͤhle; sie ist aber geringer als mit isolirten Kreuzbalken. Es kommt jedoch
hiebei zu bemerken, daß die Versuche an der Great-Western-Bahn mit
viel schwereren Maschinen und Wagen angestellt wurden, als jene an den anderen
Bahnen; es waͤre daher um vergleichsweise die wirkliche Festigkeit der Basis
der Bahnen bestimmen zu koͤnnen, das aufliegende Gewicht der
einschlaͤgigen Wagenzuͤge in Anschlag zu bringen. Den Druk, den die
Maschinen der Great-Western-Bahn auf die Schienen ausuͤben,
konnte ich nicht bestimmen, weil sich an der Bahn keine hiezu geeignete Waage
befand; das Gewicht der Wagen hingegen ist bekannt, und mit diesen konnte daher auch
ein Vergleich angestellt werden. An den Wagen der Great-Western-Bahn
kann man naͤmlich auf jedes Rad ein Gewicht von beilaͤufig 1,5 Tonnen
rechnen, waͤhrend sich dieses Gewicht an den anderen Bahnen zu 1,125 Tonnen
berechnet. Die Abbiegungen wurden demnach durch aufliegende Gewichte erzeugt, die
sich wie 4 : 3 verhielten.
Ich komme nunmehr zu dem Einflusse, den die Pfaͤhle auf die Festigkeit der
Basis der fortlaufenden Holzunterlagen der Great-Western-Bahn
uͤbten. Hr. Brunel wurde zur Annahme dieser
Pfaͤhle bestimmt, weil er glaubte, daß durch sie die Balken mit weit mehr
Sicherheit und Kraft auf den Boden niedergehalten werden wuͤrden, als durch
ihr Gewicht allein; und weil er durch sie eine innigere Beruͤhrung zwischen
den Balken und der Bodenflaͤche zu erlangen hoffte. Es war daher vor Allem zu
ermitteln, ob die Balken durch die Pfaͤhle gegen den Boden niedergehalten oder nicht vielmehr von
ihnen getragen werden. Um mich hievon zu uͤberzeugen, unterwarf ich zuerst
die Abbiegungen der Schienen einer Messung, waͤhrend die Pfaͤhle noch
in ihrer vollen Wirkung waren. Dann schnitt ich die Querschwellen in der
Naͤhe der Balken oder zwischen den Balken und den Pfaͤhlen entzwei,
waͤhrend ich die Instrumente an den Schienen angebracht ließ, woraus ich die
Wirkung ersah, welche aus der Trennung der Balken von den Querschwellen erfolgte.
Die Balken fielen beim Durchschneiden der Querschwellen beinahe jedesmal herab,
woraus hervorging, daß die Pfaͤhle die Balken nicht niederhielten, sondern
sie vielmehr trugen. Das erste Bild, welches mir die Instrumente nach
Durchschneidung der Querschwellen lieferten, zeigte eine staͤrkere Abbiegung
von der urspruͤnglichen Linie der Schienen, als ich sie beobachtete, so lange
die Pfaͤhle in Wirksamkeit waren; ich uͤberzeugte mich jedoch bald,
daß die Schienen nicht wieder auf ihr fruͤheres Niveau emporstiegen, sondern
daß in einem gewissen Grade eine bleibende Depression derselben eingetreten war. Bei
weiterer Fortsezung der Versuche nahm die Abbiegung allmaͤhlich ab, woraus
deutlich hervorging, daß die Balken von den Pfaͤhlen getragen wurden, und daß
sie nach Aufhebung der Wirksamkeit der Pfaͤhle in innigerer Beruͤhrung
mit dem Erdboden standen als vorher. Die meisten der Bilder wurden in der
Naͤhe von Paddington an einer frisch gefuͤtterten Bahnstreke, an
welcher der thonige Boden eine nasse und schwammige Basis bildete, und an der die
Fuͤtterung nicht in so vollkommenem Zustande war wie anderwaͤrts,
genommen, so daß man sagen konnte, daß die Abbiegungen unguͤnstiger
ausfielen, als sie vielleicht im Durchschnitte anzunehmen seyn duͤrften.
Allein es ergaben sich verhaͤltnißmaͤßig gleiche Resultate, wenn ich
die Instrumente an einer Bahnstreke anwendete, welche sich im allerbesten Zustande
befand; denn auch hier sanken die Balken herab, nachdem ihre Verbindung mit den
Querbalken und den Pfaͤhlen aufgehoben worden; auch zeigte sich eine
geringere Abbiegung, nachdem die Pfaͤhle außer Wirksamkeit gesezt und die
Wagen einige Male uͤber die Schienen gelaufen waren.
Da eine Streke der Great-Western-Bahn mit fortlaufenden
Laͤngenbalken ohne Pfaͤhle gelegt ist, so stellte ich auch hier einen
Versuch an, und zwar an einer Stelle, wo der Boden nicht sehr guͤnstig,
sondern jenem aͤhnlich war, an welchem ich die Mehrzahl der Versuche mit den
Pfaͤhlen vorgenommen hatte. Die gemessenen Abbiegungen kamen den angegebenen
beinahe gleich. Einige Bilder endlich, welche ich an einem Damme nahm, an welchem
die Schienen auf Laͤngenbalken ruhten, die an keine Pfaͤhle gebunden
waren, dafuͤr
aber 10 Zoll Hoͤhe statt der gewoͤhnlichen Hoͤhe von 6 bis 7
Zoll hatten, zeigten eine Abbiegung, die viel geringer war, als ich sie irgendwo
sah, wo Pfaͤhle vorhanden waren, und die das groͤßere aufliegende
Gewicht in Anschlag gebracht in der That nur um hoͤchst Weniges
staͤrker war, als ich sie mit Steinbloͤken beobachtete.
Die Versuche an der Manchester-Bolton-Bahn ergaben eine bedeutende
Abbiegung, welche jener an der Great-Western-Bahn gleichkam, wenn sie
dieselbe nicht gar uͤberstieg, wenn man die Staͤrke der Balken, den
Durchschnitt der Schienen und das Gewicht der Maschinen sowohl als der
Wagenzuͤge gehoͤrig in Anschlag bringt.
Aus allen diesen Versuchen geht hervor, daß Steinbloͤke die festeste Basis
geben, und daß, wenn zwischen der Abbiegung an hoͤlzernen
Laͤngenbalken mit fortlaufender Schiene und Kreuzbalken mit isolirten
Unterlagen ja ein Unterschied besteht, dieser zu Gunsten der fortlaufenden
Unterlagen ausschlaͤgt.
Alle diese Betrachtungen beziehen sich lediglich auf die senkrechte Abbiegung. Es
zeigte sich aber im Laufe der Versuche an allen auf Stuͤhlen ruhenden
Schienen in sehr vielen Faͤllen eine Biegung der Schienen nach
Einwaͤrts, noch haͤufiger aber eine solche nach Auswaͤrts. Es
war nicht wohl thunlich, alle diese Biegungen in eine Tabelle zu bringen, und zwar
um so weniger, als oͤfter die bei einem und demselben Versuche erhaltenen
Bilder sowohl eine Biegung nach Innen als eine solche nach Außen bemerken ließen. Da
nicht nur der Radkegel die Schienen nach Außen zu draͤngen strebt, sondern da
auch der Radkranz eine gleiche Wirkung hervorzubringen sucht, so ist klar, daß eine
Biegung nach Innen nur durch eine zufaͤllig einwirkende Ursache hervorgerufen
werden kann; wie z.B. dadurch, daß die Basis der Bloͤke oder der Schwellen an
der inneren Seite nicht fest aufliegt, oder daß die Schiene nicht horizontal in
ihrem Stuhle liegt, oder daß sie nicht eine dem Kegel des Rades entsprechende
Neigung hat. An der Great-Western-Bahn war immer nur eine seitliche
Abbiegung nach Außen zu bemerken, was unstreitig davon herruͤhrte, daß sich
an dieser Bahn ihrem eigenthuͤmlichen Baue gemaͤß die Schiene auf eine
vollkommnere und mehr bleibende Weise dem Kegel der Raͤder anpassen konnte.
Die mir gestekte Zeit gestattet mir nicht, ausfuͤhrlich in die Resultate,
welche sich bei den Versuchen uͤber die horizontale oder seitliche Abbiegung
ergaben, einzugehen; als allgemeines Resultat glaube ich jedoch annehmen zu
koͤnnen, daß diese Abbiegung sich sowohl ihrer Natur als ihrem Grade nach den
senkrechten Abbiegungen, welche sich bei verschiedenen Unterlagen kund gaben,
annaͤhert.
Es bleibt mir nun nur noch der lezte Theil des dritten Abschnittes zu eroͤrtern;
naͤmlich ob durch die groͤßere Spurweite an der
Great-Western-Bahn eine sanftere und mehr staͤtige Bewegung der
Wagen erzielt wird, und in welchem Grade? Die Loͤsung dieser Frage durch
Versuche schien wohl moͤglich, aber aͤußerst schwierig; denn da die
Bewegung der Wagen auf den Eisenbahnen durch so viele verschiedene Ursachen bewirkt
wird, so war es sehr schwer, ein Instrument ausfindig zu machen, womit jede Bewegung
einzeln verfolgt und bezeichnet wurde. Jede Senkung der Bloͤke oder der
Unterlagen z.B., oder auch die Abbiegung der Schienen selbst, erzeugt an derselben
Seite eine entsprechende Depression der Wagenraͤder; jede Senkung der Basis
erzeugt gewoͤhnlich eine Ungleichheit im Niveau der beiden Seiten der Bahn;
und diese Unterschiede im Niveau zwischen den beiden Seiten oder Linien der Bahn
erzeugen eine fortwaͤhrende Schuͤttelbewegung der Wagen nach der
Seite: eine Bewegung, welche um so staͤrker seyn wird, je haͤufiger
und bedeutender diese Ungleichheiten sind. Dieselben Ungleichheiten bedingen aber
auch nach der Laͤngenrichtung eine undulirende Bewegung, und diese beiden
Bewegungen zusammen bringen eine senkrechte Bewegung hervor. Jede
Veraͤnderung in der Richtung der Bahn bringt ferner die Wagenraͤder
aus der geraden Linie in eine Neigung gegen die innere Seite der Curve, und hiedurch
entsteht eine seitliche Bewegung der Wagen, indem die Raͤder gegen die
entgegengesezte Seite der Schienen geworfen werden, sobald sich die Curve wieder
aͤndert oder die Schienenlinien wieder die gerade Richtung bekommen. Die
Unterschiede im Niveau der beiden Bahnlinien bewirken außer der angegebenen
Schuͤttelbewegung nach der Quere im Verhaͤltnisse des Grades der
Ungleichheit des Niveau's auch noch eine Schwingung der Wagen von einer Seite zu
anderen; denn zuvoͤrderst veranlaßt die Depression, daß die Wagen auf diese
Seite der Bahn fallen, und daß die Randkraͤnze der Raͤder gegen diese
Seite der Schienen druͤken; unmittelbar darauf werden sie aber in Folge der
kegelfoͤrmigen Gestalt der Raͤder wieder auf die entgegengesezte Seite
der Schienen geworfen. Es entsteht demnach auf diese Weise ein bestaͤndiger
Streit zwischen der Gravitation, welche durch die Niveaudifferenzen der beiden
Schienenlinien veranlaßt wird, und zwischen der durch die Kegelform der
Raͤder bedingten Directionslinie. Da diese Wirkungen fortwaͤhrend
ihren Einfluß aͤußern, so findet sich auch, daß die seitliche oscillirende
oder schwingende Bewegung unter allen den verschiedenen, an den Eisenbahnen
vorkommenden Bewegungen die vorherrschende ist. Bei sehr großen Geschwindigkeiten
steigert sich diese seitliche Bewegung so bedeutend, daß eine Art von seitlicher
Schwingung eintritt, indem die Raͤder zu beiden Seiten abwechselnd gegen die
Seiten der Schienen und
wieder zuruͤkgestoßen werden: wahrscheinlich weil der Radkegel nicht Zeit
hatte sich der eigentlichen Directionslinie der Bahn anzupassen.
Erwaͤgt man die Mannigfaltigkeit der Bewegungen, welche gleichzeitig an den
Eisenbahnwagen vorkommen, die verschiedenen Ursachen, durch die sie veranlaßt
werden, und die zahlreichen zufaͤlligen Umstaͤnde, durch welche sie
gesteigert, modificirt oder contrahirt werden, so darf man sich nicht wundern, daß
ruͤksichtlich der Sanftheit der Bewegungen der Wagen auf verschiedenen Bahnen
im Publicum sehr verschiedene Unsichten gelten. Eine dem Reisenden kaum bemerkbare
Steigerung der Geschwindigkeit um einige engl. Meilen in der Zeitstunde bewirkt
einen bedeutenden Unterschied in der Bewegung; die Zahl und Beschaffenheit der
Curven, ein Unterschied im Baue der Wagen, die Stellung eines Wagens in einem
Wagenzuge, und noch viele andere Umstaͤnde wirken auf die Gesammtbewegung
eines Eisenbahnwagens ein, ohne daß die große Mehrzahl der Passagiere auch nur eine
Ahnung von ihnen hat, und noch viel weniger sie zu wuͤrdigen weiß. Man
richtet sein Urtheil gewoͤhnlich ohne alle Beruͤksichtigung der
Ursachen lediglich nach der Quantitaͤt der Bewegung, und hieraus entstehen
nothwendig die verschiedenen Urtheile uͤber die Ruhe, mit der die Wagen auf
dieser oder jener Bahn laufen. Selbst der aufmerksamste Beobachter vermag nicht,
wenn er auch alle die Ursachen kennt, durch welche die verschiedenen Bewegungen
erzeugt werden, bloß aus der Beobachtung uͤber die relative Sanftheit der
Bewegung auf verschiedenen Bahnen oder vollends daruͤber abzuurtheilen, in
wiefern diese Sanftheit mit dem Baue der Bahn in Wechselbeziehung steht. Es ist
daher durchaus nothwendig, auch diese Frage durch eigene Versuche zur Loͤsung
zu bringen; es gelang auch wirklich nach vielen Muͤhen, eine Reihe von
Instrumenten zu ermitteln, mit denen alle die verschiedenen Bewegungen der
Eisenbahnwagen gepruͤft, und alle ihre Schwingungen von einem Bahnende zum
anderen bildlich dargestellt werden koͤnnen.
Die verschiedenen, hier besprochenen Bewegungen der Eisenbahnwagen lassen sich unter
folgende Rubriken bringen:
1) Eine Schuͤttelbewegung nach der Quere hervorgebracht durch die
Ungleichheiten im Niveau der beiden Schienenlinien;
2) eine senkrechte oder stampfende Bewegung in der Mitte der Wagen, welche die
gemeinsame Wirkung der abwechselnden, durch die Undulationen der Bahn
hervorgebrachten Schuͤttelbewegung der beiden Seiten der Wagen ist;
3) eine seitliche oder horizontale Schwingungsbewegung, gleichfalls hervorgebracht
von den Unebenheiten der Bahn und den aufgezaͤhlten Ursachen, durch welche die
Wagenraͤder von einer Seite der Schienen gegen die andere geschleudert
werden.Das Civil Engineers and Archit. Journal hat hier
leider seinen Auszug abgebrochen, ohne in weitere Details uͤber die
Versuche einzugehen, welche Hr. Wood mit den von
ihm angedeuteten Instrumenten uͤber alle diese verschiedenen
Bewegungen anstellte.A. d. R.
Nachdem ich somit alle die Daten eroͤrtert, welche ich, so weit es mir Zeit
und Umstaͤnde gestatteten, in Hinsicht auf den Bau und den Betrieb der
Great-Western-Eisenbahn zu sammeln im Stande war, gehe ich zu den
Schluͤssen uͤber, welche meiner Ansicht nach aus denselben gezogen
werden koͤnnen, und bei denen ich gleichfalls nach der im Eingange meines
Berichtes aufgestellten Ordnung zu Werke gehen will.
I. Spurweite. Was die erste der hieher gehoͤrigen
Fragen, naͤmlich die Groͤße der Geschwindigkeit betrifft, so folgt aus
den Versuchen, daß die dermalen auf der London-Birmingham-Bahn
gebraͤuchlichen Maschinen mit Lasten, welche jenen der Wagenzuͤge
erster Classe gleichkommen, im Durchschnitte 32 engl. Meilen in der Zeitstunde
zuruͤklegen; daß es aber auf Bahnen von derselben Spurweite Maschinen gibt,
welche kraͤftiger sind als diese, und zwar im Verhaͤltnisse von 263 zu
165. Es folgt ferner, daß die minder kraͤftigen Maschinen eine
Geschwindigkeit erreichen, welche nur um 3 engl. Meilen unter jene der
kraͤftigsten Maschinen der Great-Western-Bahn faͤllt;
und daß es daher wahrscheinlich ist, daß mit kraͤftigeren Maschinen auf den
gewoͤhnlichen Bahnen eine hoͤhere Geschwindigkeit zu erzielen seyn
duͤrfte, als auf der Great-Western-Bahn mit den
kraͤftigsten Maschinen erlangt wurde, indem erstere eine viel groͤßere
Effectivkraft geben, als leztere. Es hat sich uͤbrigens gefunden, daß diese
vergleichsweise Verminderung des Nuzeffectes zum groͤßten Theil wo nicht ganz
der groͤßeren Fronte, welche die Wagen der Great-Western-Bahn
bieten, und dem großen Luftwiderstande zugeschrieben werden muß. Da die Versuche
uͤber den Luftwiderstand bisher nur an Wagen mit geringer Spurweite
angestellt wurden, so kann ich zur Zeit noch nicht bestimmt sagen, welche Zunahme
des Widerstandes aus der groͤßeren Fronte folgt. Die Wagen der
Great-Western-Bahn haben von den Schienen an 10 Fuß Hoͤhe und 9
Fuß Breite, mithin 90 Quadratfuß; jene an der London-Birmingham-Bahn
hingegen haben bei 9 Fuß Hoͤhe nur 6 2/3 Fuß Breite, mithin nur 60
Quadratfuß. Da sich aber unter den Raͤdern ein offener Raum, welcher nur zum
Theil durch die Heizkammer der Maschine ausgefuͤllt ist, befindet, so
duͤrfte man das Verhaͤltniß des Flaͤchenraumes, den die Fronte
der beiderlei Wagen bietet, wie 81 : 53 annehmen.
Waͤren alle Umstaͤnde ganz gleich, so koͤnnte man voraussezen,
daß sich der Luftwiderstand wie der Flaͤchenraum der Fronte verhalten
wuͤrde; allein da die Gestalt der den Wagen voranlaufenden Maschine, die
Laͤnge des Wagenzuges und noch mehrere andere Umstaͤnde Einfluß auf
das Resultat uͤben koͤnnen, so laͤßt sich zur Zeit und bevor
die Frage durch umfassende Versuche geloͤst ist, kein Maaß fuͤr den
relativen Betrag des Luftwiderstandes bei verschiedenem Flaͤchenraume der
Fronte aufstellen. Aus denselben Gruͤnden ist es mit den dermalen
vorliegenden Daten noch nicht thunlich, mit einiger Genauigkeit vergleichweise
anzugeben, welcher Vortheil aus der Anwendung groͤßerer oder kleinerer
Treibraͤder fuͤr die Maschinen erwaͤchst. Der
unumstoͤßliche Saz, daß ein großer Theil des Widerstandes der
Wagenzuͤge dem Luftwiderstande zugeschrieben werden muß, reicht allein aus,
um alle die Unterschiede in den an den beiden Arten von Eisenbahnen erlangten
Resultaten zu erklaͤren; wieviel jedoch auf Rechnung des Luftwiderstandes,
wieviel auf Rechnung der Maschinen, und wieviel auf Rechnung der Wagen gesezt werden
muß, laͤßt sich, da sowohl an den Maschinen als an den Wagen der Durchmesser
der Raͤder ein verschiedener ist, dermalen noch nicht mit Bestimmtheit
angeben. Es unterliegt kaum einem Zweifel, daß der Luftwiderstand wenigstens im
Verhaͤltnisse des Quadrates der Geschwindigkeit wechselt. In Erwaͤgung
dieser raschen Zunahme desselben scheint es mir, daß aus den aufgefuͤhrten
Versuchen nur der Schluß gezogen werden kann, daß die Erzielung der hoͤchsten
Geschwindigkeit nicht anzurathen ist, und daß eine Geschwindigkeit von 35 engl.
Meilen in der Zeitstunde mit den dermaligen Maschinenkraͤften als die
Graͤnzlinie fuͤr die zum Personentransporte bestimmte praktikable
Geschwindigkeit zu betrachten ist, indem hiebei Wohlfeilheit mit
Regelmaͤßigkeit des Verkehres und Geschwindigkeit mit Bequemlichkeit
fuͤr das Publicum in Einklang gebracht werden kann. Wenn aber einerseits
dieser Schluß aus den angefuͤhrten Versuchen und Beobachtungen hervorgeht, so
ist andererseits ebenso richtig, daß zur Erreichung dieser Geschwindigkeit eine
Spurweite von 7 Fuß nicht noͤthig ist.
Was den zweiten Theil der Frage, naͤmlich den mechanischen Gewinn, welcher aus
einer Vergroͤßerung des Raddurchmessers ohne hoͤhere Stellung der
Kasten der Wagen hervorgehen soll, anbelangt, so hat sich gezeigt, daß dadurch, daß
man den Raͤdern einen groͤßeren Durchmesser gibt, allerdings die
Reibung vermindert wird; dagegen ist es aber zweifelhaft, in welchem Maaße durch die
hoͤhere Stellung der Kasten der Wagen eine Modification hierin eintritt. Eine
große Spurweite ist in Ruͤksicht auf den großen Luftwiderstand allerdings vortheilhaft, da es
bei ihr moͤglich ist, die Kasten der Wagen innerhalb der Raͤder
unterzubringen, dadurch die Hoͤhe der Wagen zu reduciren, und somit auch den
Flaͤchenraum der Fronte zu vermindern. Damit den Erwartungen in dieser
Hinsicht vollkommen entsprochen werde, darf man die Fronte nicht groͤßer
machen, als es durchaus nothwendig ist; nur aus weiter fortgesezten Versuchen und
Beobachtungen kann jedoch hervorgehen, welche Oberflaͤche, in Laͤnge
und Breite des Wagenzuges ausgesprochen, die erforderliche Bequemlichkeit
fuͤr die Reisenden gewaͤhrt, und dabei der Luft den geringsten
Widerstand darbietet.
Der dritte Theil der Frage, naͤmlich die Moͤglichkeit bei
groͤßerer Spurweite alle Arten von Fuhrwerken, Miethkutschen, Eilwagen etc.
innerhalb der Raͤder unterzubringen, ist leicht zu beantworten. Jede
Spurweite, bei der die Hoͤhe dieser Wagen uͤber den Schienen abnimmt,
verdient den Vorzug vor einer anderen, bei der diese Anordnung nicht moͤglich
ist. Da es bei der gewoͤhnlichen Spurweite nicht moͤglich ist, die
Wagen innerhalb der Raͤder aufzunehmen, so wird in dieser Hinsicht eine
Vergroͤßerung der Spurweite raͤthlich; eine Spurweite von weniger als
7 Fuß wird jedoch hiezu auch ausreichen. Was die zu Gunsten der groͤßeren
Spurweite angefuͤhrte Moͤglichkeit bei ihr zum Behufe der Erlangung
einer groͤßeren Geschwindigkeit groͤßere und kraͤftigere
Maschinen auf die Bahn bringen zu koͤnnen, betrifft, so habe ich schon oben
gezeigt, daß eine Erweiterung der Spurweite auf 7 Fuß zu diesem Zweke gar nicht
noͤthig erscheint.
Den lezten Theil der Frage, naͤmlich die sanftere und mehr staͤtige
Bewegung, welche die Wagen bei groͤßerer Spurweite bekommen sollen,
anbelangend, so haben die oben angefuͤhrten Versuche bewiesen, daß dieser
Zwek an der bisher vollendeten Streke der Great-Western-Bahn noch
nicht erreicht wurde. Erwaͤgt man jedoch die Ursachen, durch welche die
verschiedenen Bewegungen der Eisenbahnwagen bedingt sind, so unterliegt es keinem
Zweifel, daß eine groͤßere Spurweite der Erlangung dieses Zwekes
guͤnstig seyn muß. Da aber dieser Zwek bisher durch den befolgten Bauplan und
durch den dermaligen Zustand der Bahn sowohl als der Wagen vereitelt wurde, so
scheint mir zur Zeit nur soviel festzustehen, daß bei gleichgebauten Bahnen auf
jener, an der die Spurweite groͤßer ist, eine mehr sanfte und staͤtige
Bewegung der Wagen zu beobachten seyn wird.
Ich komme nunmehr zu den Einwuͤrfen, welche gegen die groͤßere
Spurweite erhoben wurden, und welche ich im Eingange aufgezaͤhlt habe. Hier
unterliegt es vor Allem keinem Zweifel, daß die Kosten, fuͤr welche die
Bahnlinie hergestellt werden kann, groͤßer ausfallen muͤssen. Hr.
Brunel selbst schlaͤgt den hieraus
erwachsenden Mehraufwand fuͤr die ganze Bahn zu 151,840 Pfd. St. an. –
Da ferner die Wagen groͤßer und schwerer sind, so muß, in so fern das auf die
Schienen wirkende Gewicht nachtheilig wirken kann, ein solcher Nachtheil zugestanden
werden; doch finde ich die von Brunel aufgestellte
Behauptung, daß an der Great-Western-Bahn kein groͤßeres
Wagengewicht auf den Passagier komme, als an anderen Bahnen, vollkommen richtig.
– Der Zunahme der Reibung an den Curven kann bei den großen Radien, welche
saͤmmtliche Curven der Great-Western-Bahn haben, hier kein
Werth beigelegt werden. – Die groͤßeren Kosten der Maschinen und Wagen
sind gleichfalls von keiner besonderen Wichtigkeit; denn erstens wuͤrde bei
gleichem Baue der Maschinen der Unterschied kein wesentlicher seyn, und zweitens
berechnen sich die Kosten der Wagen per Passagier
beinahe auf das Gleiche. – Der Einwurf, daß die Bahn nicht mit anderen Bahnen
in Communication gesezt werden koͤnne, ist ein rein commercieller, und geht
mich als Ingenieur nichts an. – Der lezte Einwurf endlich, daß durch das neue
System keine Vortheile erlangt wurden, welche die damit verbundene
Kostenerhoͤhung, einige andere Unannehmlichkeiten und den Schaden der
Unmoͤglichkeit der Communication mit anderen Bahnen auszugleichen
vermoͤchten, ist allerdings sehr begruͤndet; doch muß zugestanden
werden, daß eine Erhoͤhung der Spurweite uͤber 56 Zoll hinaus
Vortheile bietet, die nicht unbeachtet gelassen werden duͤrfen.
Nach allen diesen Betrachtungen komme ich zu dem Schlusse, daß eine Weite von 7 Fuß
die fuͤr die beste zu erklaͤrende Spurweite uͤbersteigt; daß
aber dermalen unser Wissen und unsere Erfahrung noch nicht so weit reicht, um
bestimmen zu koͤnnen, welche Spurweite unter allen Umstaͤnden die
empfehlenswertheste ist. Unter diesen Umstaͤnden und in Betracht der Kosten,
die eine Veraͤnderung der Spurweite veranlassen wuͤrde, scheint mir
eine solche Veraͤnderung nicht zu rechtfertigen. Ich habe uͤbrigens
nur gesagt, daß eine Spurweite von 7 Fuß zu groß ist, ohne mich auf den ebenso
wichtigen Theil der Frage, naͤmlich darauf einzulassen, welcher praktische
Nachtheil aus ihr bei dem Bahnbetriebe erwachsen wuͤrde. Das Einzige, was ich
in dieser Hinsicht bemerke, ist, daß bei der groͤßeren Spurweite eine
groͤßere Kraft erfordert wird, und daß diese einen groͤßeren Verbrauch
an Kohks bedingt. Dieser Mehrverbrauch scheint am North-Star 21 1/2 Pfd. und
am Aeolus 8 1/2 Pfd. in der engl. Meile zu betragen, wobei jedoch ersterer eine um 2
engl. Meilen groͤßere Geschwindigkeit erreicht. Uebrigens muß ich bemerken,
daß aus meinen Untersuchungen hervorgeht, daß sowohl an den Maschinen als an den Wagen mit Vortheil
wesentliche Modificationen gemacht werden koͤnnen; und daß es, bis die
Nachtheile der dermaligen Spurweite bis zur Evidenz erwiesen sind, und bis
hergestellt ist, welche Spurweite unter allen Umstaͤnden sowohl den
Interessen der Eisenbahncompagnien, als denen des Publicums am besten entspricht,
das Gerathenste seyn duͤrfte, die dermalige Spurweite beizubehalten.
II. Bauplan der Bahn. Die Pruͤfung der hierauf
bezuͤglichen Fragen ist minder schwierig, als die Bestimmung der besten
Spurweite. Es unterliegt zuvoͤrderst nach meinen Versuchen keinem Zweifel,
daß die Pfaͤhle nichts zur groͤßeren Festigkeit der Basis der Bahn
beitragen, sondern vielmehr die gegenseitige Beruͤhrung der Balken und des
Erdbodens verhindern. Ebenso ist erwiesen, daß das Hinrollen der Maschinen und
Wagenzuͤge uͤber die Schienen mehr zur Consolidirung der Bahn
beitraͤgt, und eine groͤßere Festigkeit der Schienenunterlage bewirkt,
als die mit Pfaͤhlen in Verbindung gebrachte Fuͤtterung. Bei einem
Systeme, nach welchem sich am Ende von je 15 Fuß, naͤmlich an den
Querschwellen, eine im Vergleiche unnachgiebige Unterlage befindet, ist es mit
Balken, die nichts weniger als die zum Tragen des Gewichtes der Maschinen und der
Wagenzuͤge noͤthige Staͤrke haben, aͤußerst schwierig,
wo nicht unmoͤglich, durch und durch eine gleichmaͤßige Starrheit der
Oberflaͤche zu erzielen. Diese Gleichfoͤrmigkeit kann durch keine von
Menschenhaͤnden zu vollbringende Fuͤtterung erlangt werden. Wenn
fortlaufende Unterlagen den isolirten vorgezogen werden sollen, so scheint mir der
Bau mit fortlaufenden Laͤngenbalken und gewoͤhnlichen Querschwellen
der wohlfeilste und beste; auch scheint es mir, daß eine mehr gleichmaͤßige
und festere Basis erlangt werden duͤrfte, als nach irgend einem Pfahlsysteme
zu erzweken ist, wenn man die endliche Consolidirung der Basis der Balken dem
Gewichte der Wagenzuͤge uͤberlaͤßt: vorausgesezt, daß im
Anfange fuͤr eine zwekmaͤßige und gehoͤrig feste Basis Sorge
getragen wurde.
Was die naͤchste Frage, naͤmlich ob fortlaufende Balken oder isolirte
Unterlagen den Vorzug verdienen, betrifft, so ergaben die uͤber die Abbiegung
angestellten Versuche an den fortlaufenden Balken der Great-Western-
und der Manchester-Bolton-Eisenbahn eine groͤßere Abbiegung,
als sie an den Steinbloͤken der anderen Bahnen zu bemerken war. Leztere
werden demnach den geringsten Widerstand gegen den Lauf der Bahnen bedingen und
bleibend eine festere Basis gewaͤhren. Da sich jedoch gezeigt hat, daß bei
großen Geschwindigkeiten der Widerstand der Bahn selbst im Vergleiche mit dem
Gesammtwiderstande gering ist, so kann, wenn die fortlaufenden Unterlagen in anderen Beziehungen
den Vorzug verdienen sollten, die durch sie bedingte, etwas groͤßere Reibung
nicht hoch angeschlagen werden.
Es laͤßt sich nicht bestreiten, daß die Wagen bei fortlaufenden Holzunterlagen
kein so starkes Gerassel verursachen; ob aber durch sie auch die Abnuͤzung
der Maschinen und Wagen, die bei den Steinbloͤken bedeutend ist, wesentlich
vermindert werde, – eine Frage, die von hoͤchster Wichtigkeit ist,
konnte ich zur Zeit selbst aus einer Vergleichung der Unterhaltungskosten
verschiedener Bahnen nicht zur Genuͤge entnehmen. Nach den
Aufschluͤssen, die ich mir verschaffen konnte, scheint es mir jedoch, daß mit
Laͤngenbalken von gehoͤriger Starrheit und Staͤrke die
Maschinen und Wagen weniger zu leiden haben werden, als mit Steinbloͤken. Man
hat die Dublin-Kingstown-Eisenbahn als Beweis fuͤr die schnelle
Zerstoͤrung, der die Maschinen und Wagen sowohl als die Bahn selbst bei der
Anwendung der Steinbloͤke ausgesezt seyn sollen, angefuͤhrt; und man
hat sich umgekehrt auf die hoͤlzernen Schwellen am Chat-Moß und auf
die amerikanischen Eisenbahnen berufen, um zu zeigen, welchen Vortheil die
hoͤlzernen Balken gewaͤhren, und mit welchem geringen Kostenaufwande
sie in gutem Zustande unterhalten werden koͤnnen. Man hat aber hiebei
vergessen, daß die Schienen der Dublin-Kingstown-Eisenbahn bekanntlich
und anerkannter Maßen fuͤr die Steinbloͤke dieser Bahn zu schwach
waren; man hat nicht bedacht, daß die amerikanischen Eisenbahnen wegen der bedeutend
geringeren Geschwindigkeit, mit der auf ihnen gefahren wird, nicht mit den
englischen Bahnen verglichen werden koͤnnen; und man hat endlich nicht
erwogen, daß auch das Chat-Moß seiner Eigenthuͤmlichkeiten wegen nicht
mit dem Baue mit Steinbloͤken zu vergleichen ist. Dessen ungeachtet bin ich
aber, wie gesagt, geneigt zu glauben, daß mit Laͤngenbalken von
gehoͤriger Staͤrke eine geringere Abnuͤzung der Maschinen und
Wagen verbunden seyn wird, als mit Steinbloͤken, ohne daß ich
uͤbrigens im Stande waͤre, uͤber die Dauerhaftigkeit in beiden
Faͤllen einen Vergleich anzustellen. Dagegen ist durch meine Versuche
erwiesen, daß die an der Great-Western- und
Manchester-Bolton-Bahn verwendeten Balken fuͤr die Lasten,
welche auf diesen Bahnen verfahren werden, zu schwach sind, und keine Basis von
solcher Starrheit und Unnachgiebigkeit, wie sie eine Eisenbahn haben soll, bilden.
Da die Resultate an jener Streke der Great-Western-Bahn, an welcher
man Balken von 10 Zoll ohne Pfaͤhle verwendet hatte, besser ausfielen, so
scheint es mir, daß, wenn man sich irgendwo fuͤr fortlaufende Holzunterlagen
entscheidet, man wenigstens staͤrkere Balken waͤhlen soll, als
dermalen gebraͤuchlich sind. Auch scheint es mir, daß Schienen anzuwenden
waͤren, die theils ihrer Form, theils ihres Gewichtes wegen eine
groͤßere Starrheit besizen. Fortlaufende Holzunterlagen von gehoͤriger
Staͤrke geben wirklich vollkommnere Bahnen fuͤr hohe
Geschwindigkeiten, Bahnen, auf denen das Geraͤusch geringer und die Bewegung
sanfter ist; dagegen kommen sie aber theurer als die Steinbloͤke, welche
demnach da, wo die Geschwindigkeit eine maͤßige oder niedrige ist, und wo es
auf Wohlfeilheit ankommt, den Vorzug verdienen duͤrften. Was die
hoͤlzernen Querschwellen betrifft, deren ich hier in dem Vergleiche mit den
fortlaufenden Holzunterlagen nicht erwaͤhnte, so glaube ich, daß ihnen nur an
temporaͤren Bahnen und bis zur Consolidirung der Daͤmme der Vorzug
einzuraͤumen seyn duͤrfte. Da die Versuche uͤber die Abbiegung
jedoch gezeigt haben, daß die Balken in bedeutendem Grade nachgeben, und daß auch
die Befestigung der Stuͤhle an den Schwellen eine so unvollkommene ist, daß
hier nur schwer und mit großem Kostenaufwande nachgeholfen werden kann, so glaube
ich, daß eine auf Querschwellen ruhende Bahn allerdings viel wohlfeiler hergestellt
werden kann, als eine mit fortlaufenden Holzunterlagen oder mit Steinbloͤken;
daß sie aber auch um Vieles minder vollkommen seyn muß, und gar nicht als permanente
Bahn betrachtet werden kann.
(Der Beschluß folgt im naͤchsten Hefte.)