Schiffsmaschine [2]

Schiffsmaschine. – Die Entwicklung der Schiffsmaschine im letzten Jahrzehnt kennzeichnet sich einerseits in der weiteren Steigerung der Maschinenleistung – im Kriegsschiffbau wurden Leistungen bis zu 90000 PS. registriert – anderseits in der weiteren Verbesserung der Oekonomie der Maschinenanlage und Herabsetzung des Eigengewichts zugunsten der Bewertung der Schiffstypen im Handels- und Kriegsschiffbau. Sie verkörpert den Siegeszug der Dampfturbine zuungunsten der Kolbenmaschine als Antriebsmotor für die Seeschiffe, welcher im Kriegsschiffbau bereits zur restlosen Verdrängung der Kolbenmaschine geführt hat. Auch im Handelsschiffbau hat die Dampfturbine als Antriebsmotor für Schnelldampfer vielseitige Anwendung gefunden, während die Kolbenmaschine für kleinere Maschinensätze, d.h. im besonderen zum Antrieb von Frachtdampfern, Fischdampfern, Schleppdampfern usw., auch ferner das Feld beherrscht, besonders unter wirtschaftlicher Ausnutzung des überhitzten Dampfes, doch beginnt auch hier bereits die Dampfturbine mit Hilfe eines Zwischengetriebes erfolgreich einzudringen. Für diese Schiffstypen tritt sie ferner mit den Verbrennungsmaschinen, vor allem mit den Gleichdruckölmotoren – Dieselmotoren, – in einen regen Wettbewerb unter der Losung: Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Betriebes, Verminderung des Eigengewichts und des Platzbedarfs zur Erhöhung der Ladefähigkeit und des Betriebsgewinns. In der Kostenfrage stellt sich die Kolbenmaschine freilich noch immer am günstigsten; auch wird dieselbe zunächst noch in allen Betrieben bevorzugt, bei denen es sich um wechselnde Beanspruchungen, wenig vorgebildetes Personal und häufiges Manövrieren handelt.

Die Fortschritte im Kolbenmaschinenbau erstrecken sich auf die weitere Herabsetzung des Kohlenverbrauchs und des Eigengewichts durch Anwendung überhitzten Dampfes in Verbindung mit Ventilsteuerungen nach dem System Lentz und ähnlichen Konstruktionen. Als Schiffskessel kommen für Kolbenmaschinen wegen des ölhaltigen Kondensats nur Zylinderkessel in Frage. Für die Ueberhitzung des Dampfes haben die Schmidtschen Feuerrohrüberhitzer die weiteste Verbreitung gefunden und sind mit denselben allein in Deutschland 850 Schiffe mit insgesamt 1000000 PS. ausgerüstet. Die Ueberhitzung des Dampfes schwankt zwischen 80 bis 150°, so daß Dampf von 15 Atm. auf rund 280 bis 350° überhitzt wird [1], [3], [11], [16], [36].

Der Schiffsantrieb durch Dampfturbinen hat in dem letzten Jahrzehnt eine beispiellose Verbreitung gefunden. Während 1904 in Deutschland überhaupt noch keine Schiffsturbine gebaut wurde, betrug die Gesamtleistung der in Deutschland allein in Bau genommenen Schiffsturbinen Ende 1913 3800000 PS. Anfang 1914 waren 614 Schiffe in Fahrt und im Bau, welche Parsons Turbinen von insgesamt 11 Millionen PS. besitzen, davon 9,4 Millionen für Kriegsschiffe und 1,6 Millionen für Handelsschiffe [34]. Als Turbinensystem hat sich im Laufe dieser Zeit aus den mannigfachen Spezialtypen ein Einheitstyp herausgebildet, der eine Vereinigung der Parsonsschen Reaktionstrommelturbine mit Druckstufen und der Curtisschen Aktionsräderturbine mit partieller Beaufschlagung und Geschwindigkeitsstufen darstellt, und zwar die erstere für den Niederdruckteil, die letztere für den Hochdruckteil. Durch diese Anwendung läßt sich mit der geringsten Baulänge und daher geringem Platzbedarf ein verhältnismäßig ökonomischer Hochdruckteil erzielen. Auch für die Rückwärtsturbine ist die reine Reaktionsturbine aufgegeben und sind durch Vorschalten eines Aktionsradius eine Vergrößerung des Dampfvolumens und geringere Spaltbreiten im Reaktionsteil erzielt. Einen weiteren Fortschritt bedeutet der Fortfall der Marschturbinen, um eine größere Einfachheit und Uebersichtlichkeit sowie Ersparnisse an Raum und Gewicht zu erzielen. Die Leistungsregulierung erfolgt dann dadurch, daß für große Geschwindigkeiten der Dampf nach dem Verlassen des Aktionsrades unter Umgehung der ersten Reaktionsstufen sofort in eine spätere Druckstufe geleitet wird, während bei geringeren Leistungen die Umgehungsleitungen geschlossen werden, so daß der Dampf alle Stufen nacheinander durchströmen muß [4], [7], [16], [20].

Ueber die Wirtschaftlichkeit der Parsons-Turbinen im Vergleich zu Kolbenmaschinen für den Schiffsantrieb gibt nachstehende Tabelle einen interessanten Aufschluß.

[670] Die Tabelle zeigt zugleich, wie ungünstig der Wirkungsgrad der Schiffspropeller durch die hohen Umlaufszahlen der Turbinen beeinträchtigt wird. Für Schnelldampfer Pos. 1–4 ist die Dampfturbine bei Volldampffahrt bezüglich ökonomischen Dampfverbrauchs der Kolbenmaschine überlegen, bei langsamer Fahrt und für transatlantische Dampfer und Frachtdampfer jedoch im Nachteil. Dieses Resultat erklärt sich daraus, daß Dampfturbinen um so wirtschaftlicher arbeiten und um so leichter ausfallen, je höher ihre Umfangsgeschwindigkeit ist. Für einen günstigen Wirkungsgrad des Propellers sind nun aber niedrigere Umdrehungszahlen vorteilhaft. Die Schiffsturbinen müssen daher langsamer und die Schrauben schneller laufen als für ihre Wirkungsgrade vorteilhaft ist. Muß man nun ferner bei den Kriegsschiffen für die kohlensparende Marschfahrt die Umdrehungen weiter erheblich herabsetzen, so wird der Wirkungsgrad der Turbinen noch ungünstiger. Hieraus entsprangen die vielseitigen Bestrebungen, die Schiffsdampfturbinen auch bei geringeren Tourenzahlen wirtschaftlich arbeiten zu lassen. Im Kriegsschiffbau entstanden die Marschturbinen, welche bei geringer Leistung vorgeschaltet wurden, um durch Vermehrung der Stufenzahl die Umfangsgeschwindigkeit herabzusetzen, oder man schaltete die Turbinen der einzelnen Schraubenwellen durch Serienschaltung hintereinander. Diese Serienschaltung bringt aber beim Manövrieren eine. unerwünschte Abhängigkeit der einzelnen Schraubenwellen voneinander mit sich. Eine besonders günstige Schaltung ohne Marschturbinen ergibt die Roellig-Schaltung (Fig. 1). Bei der Höchstleistung sind die Abschlußorgane a, b, c und f geöffnet, d und e geschlossen, so daß die drei Turbinensätze getrennt arbeiten. Bei verminderter Leistung werden d und e geöffnet und a, c und f geschlossen, so daß nur die Hochdruckturbine des mittleren Turbinensatzes Frischdampf erhält, während die beiden Seitenturbinen den Abdampf derselben verarbeiten, welcher dann zweckmäßig hinter der ersten Aktionsstufe eingeführt wird. Die mittlere Niederdruckturbine läuft dann leer im Vakuum mit. Die Roellig-Schaltung erzielt bei 10 Knoten Fahrt rund 15%. bei 12 Knoten 14% und bei 17 Knoten noch 10% Ersparnisse. Sie eignet sich für eine Drei- und Zweiwellenanlage, für eine Vierwellenanlage bringt sie keinen wesentlichen Vorteil.

Die Dampfüberhitzung, welche bei den schnellaufenden Landturbinen wesentliche Dampfersparnisse gebracht hat, konnte sich für die Schiffsturbinen nicht einbürgern, weil das Schaufelmaterial den hohen und schwankenden Temperaturen nicht gewachsten war. Bei den schnellaufenden Landturbinen wird in den Düsen so viel Dampfgefälle aufgezehrt, daß sich die Ueberhitzung bei den Schaufeln weniger bemerkbar macht. Wesentlich ungünstiger wirken jedoch die Temperaturschwankungen beim Manövrieren durch Anstellung der Rückwärtsturbinen. Die hierdurch sowie ferner[671] durch den Wasserschlag entstehenden unkontrollierbaren Deformationen der Schaufeln führen dann beim Wechsel der Drehrichtung zu Schaufelhavarien, indem die verbeulten oder verzogenen Schaufeln mit ihren Flanken hintereinander fassen und zerstört werden. Auch die Abnützung der Schaufeln durch Bindedraht und Bandagen hat den sogenannten Schaufelsalat nicht verhindern können. Am empfindlichsten haben sich in dieser Beziehung die Niederdruck- und Rückwärtsturbinensätze erwiesen. Es lag daher nahe, diese Turbinenteile mit langen Schaufeln wie bei den Landturbinen nur in ihrer natürlichen Drehrichtung umlaufen zu lassen, was sich jedoch mit der Manövrierfähigkeit der Schiffsturbine nur mit großen Opfern an Gewicht, Kosten und Wirkungsgrad erreichen ließ, wie z.B. mit Hilfe der elektrischen Kraftübertragung [16]. Bei Dreischraubenschiffen konnte die Beibehaltung der natürlichen Drehrichtung der Schiffsturbine dadurch sichergestellt werden, daß man ein oder zwei Wellenstränge durch Kolbenmaschinen antrieb, den Abdampf derselben in ein bezw. zwei Niederdruckturbinen verarbeitete und den Rückwärtsgang nur mit den Kolbenmaschinen durchführte. Dieses gemischte System fand zuerst auf Torpedobooten Anwendung, freilich anfänglich zu dem Zweck, die Kolbenmaschine für die Marschfahrt allein ökonomischer arbeiten zu lassen. Sie treibt dann meist die Mittelwelle an und gibt bei der Marschfahrt den Abdampf auf die die Seitenwellen treibenden Turbinen ab. Bei der Höchstleistung erhalten die Kolbenmaschine und die Seitenturbinen gleichzeitig direkten Kesseldampf. Beim Manövrieren arbeitet die Kolbenmaschine allein und wird alsdann ihr Abdampf in den Kondensator direkt geleitet. Neuerdings hat das gemischte Maschinensystem für große Leitungen auf den transatlantischen Fracht- und Passagierdampfern erfolgreiche Anwendung gefunden. Es besteht jedoch aus zwei Hochdruckkolbenmaschinen, welche die beiden Seitenwellen antreiben und ihren Abdampf von etwa 0,6 Atm. auf eine die Mittelwelle treibende Niederdruck-Parsons-Turbine überleiten. Beim Manövrieren wird der Abdampf zur Turbine abgesperrt und direkt in die Kondensatoren geleitet, wodurch die Mittelschraube ausgeschaltet wird. Dieses System wurde zuerst 1908 von Denny in Dumbarton auf dem Dampfer »Otaki« von 17 Knoten Geschwindigkeit der New Zealand Shipping Co. eingebaut (Fig. 2), und ergaben eingehende Vergleichsfahrten mit dem Schwesterschiff »Ovari« mit Kolbenmaschinen eine Ersparnis an Dampfverbrauch von ca. 20%. Das gemischte Maschinensystem ist dann von der White-Star-Linie für ihre Riesendampfer eingeführt und hat sich auf den Schiffen »Laurentic«, »Olympic«, der untergegangenen »Titanic« und der jüngsten »Britannic« erfolgreich bewährt. In Deutschland hat die Hamburg-Südamerikanische Dampfschiffahrtsgesellschaft dieses System auf ihren neuesten Schiffen eingebaut, während die Schnelldampfer »Mauretania« und »Lusitania« der Cunard-Linie und »Imperator« und »Vaterland« der Hamburg-Amerika-Linie das reine Turbinensystem mit vier Wellen bevorzugt haben. Bei den deutschen Schnelldampfern sind ferner zum erstenmal Wasserrohrkessel – Yarrow-Kessel – benutzt worden.

Wenngleich das gemischte Maschinensystem für große transatlantische Passagierdampfer von 17 bis 20 Knoten Geschwindigkeit wesentliche wirtschaftliche Fortschritte gebracht hat, so muß es doch als ein notwendiger Kompromiß gelten, welcher überdies nur für bestimmte Schiffstypen anwendbar ist. Es besitzt den Nachteil eines größeren Maschinengewichts gegenüber Kolbenmaschinen, größerer Raumbeanspruchung, namentlich in der Höhe, gegenüber den kleinen Turbinenanlagen, einer Begrenzung der Gesamtleistung bis auf etwa 45000 PS. wegen der Kolbenmaschinen, einer umständlicheren Maschinenwartung und schließlich eines ölhaltigen Kondensats, so daß die Verwendung von Wasserrohrkesseln ausgeschlossen ist [4], [16], [29].

Eine wesentlich weitgehendere Lösung des Problems, den natürlichen Drehsinn der Schiffsturbine aufrecht zu erhalten, bietet nun der hydrodynamische Transformator von Föttinger, welcher aus dem Gesichtspunkt entstanden ist, die Wirtschaftlichkeit des Schiffsturbinenbetriebes zu erhöhen durch Einführung einer für den Wirkungsgrad der Schiffsschraube günstigen Uebersetzung zwischen schnellaufender Turbinenwelle und langsamer laufender Schraubenwelle. Dadurch, daß der Föttinger-Transformator durch hydraulische Kraftübertragung nicht nur eine Uebersetzung, sondern auch eine schnelle und sichere Umsteuerbarkeit selbst bei hohen Leistungen ermöglicht, vermeidet er nicht nur alle Mängel des gemischten Systems, sondern gibt der Weiterentwicklung des Schiffsturbinenantriebs für alle Schiffstypen den weitesten Spielraum, zumal er auch zugleich eine unerreicht dastehende Kraftkuppelung in sich vereinigt. Da der Transformator bereits eine Kraftübertragung von 10000 PS. anstandslos in schärfster Prüfung überstanden hat, ist er zugleich für die größten Leistungen verwendbar.

[672] Der hydrodynamische Transformator von Föttinger besteht aus einer Vereinigung einer primären Kreiselradpumpe mit einer sekundären Wasserturbine derart, daß die Energieverluste, welche in den Rohrleitungen und Spiralgehäusen zwischen Pumpe und Turbinen und durch Umsetzung von Geschwindigkeit in Druck des Arbeitswassers in der Pumpe und der Wiederumsetzung des Druckes in Geschwindigkeit bei dem Arbeiten des Wassers in der Turbine entstehen, auf ein Mindestmaß beschränkt werden, so daß ein Gesamtwirkungsgrad von 90% erreicht werden konnte. Fig. 3 zeigt den Transformator in Verbindung mit einer Curtis-AEG.-Vulkan-Turbine von 2750 PS_e und einem Uebersetzungsverhältnis von 1 : 4 für den Dampfer »Königin Luise« der Hamburg-Amerika-Linie. In der Zeichnung sind die Primärräder punktiert gestrichelt, die Sekundärräder vertikal und die festen Leitapparate horizontal gestrichelt. Das auf der Turbinenwelle von 1827 Umdrehungen pro Minute sitzende Primärrad A überträgt die ihm zugeführte Energie auf das Arbeitswasser des Transformators und erzeugt in demselben neben Geschwindigkeit einen Druck von rund 11 Atm. Beim Austritt aus dem Rade beaufschlagt das Wasser die Schaufel des sekundären Turbinenrades B, in welchem demselben der größte Teil seiner Geschwindigkeit entzogen wird. Das aus dem Sekundärrad B austretende Wasser wird nun durch einen feststehenden Leitapparat C, in welchem der Druck von 10,6 auf 6,2 Atm. herabgesetzt und in Geschwindigkeit umgesetzt wird, einem zweiten mit dem Rade B gekuppelten Sekundärturbinenrad D, welches die Schraubenwelle[673] antreibt, zugeführt, in welchem dem Wasser der Reit des Druckes sowie seine Geschwindigkeit entzogen wird, um es dann von neuem in den Kreislauf treten zu lassen. Die etwa 10% betragenden Verluste durch Reibung und Wirbelbildung gehen in Wärme über, welche für die Vorwärmung des Kesselspeisewassers benutzt werden kann. Bei dem kleineren Rückwärtskreislauf wird das Arbeitswasser des Primärrades A₁ einem festen Leitapparat B₁ zugeführt, welcher dem Wasserstrahl zunächst eine entgegengesetzte Drehung erteilt und dann dem sekundären Turbinenrad D₁ zuführt, so daß dieses in anderer Richtung umläuft als die Dampfturbine und das mit diesem verbundene Primärrad. Das Manövrieren erfolgt nun mit Hilfe eines Steuerschiebers und einer Rückförderpumpe derart, daß beim Vorwärtsgang der Vorwärtskreislauf mit Arbeitswasser gefüllt, während der Rückwärtskreislauf entleert wird und damit nicht arbeitet. Beim Rückwärtslauf ist der Vorwärtskreislauf leer und der Rückwärtskreislauf gefüllt, bei der Stoppstellung sind beide Kreisläufe entleert. Der Steuerschieber besorgt die Verteilung des von der Rückförderpumpe gelieferten Ersatzwassers in den jeweilig in Tätigkeit befindlichen Kreislauf sowie beim Manövrieren das Auffüllen und Entleeren der Kreisläufe mit Hilfe eines entlasteten Kolbenschiebers. Das Leckwasser sowie das Entleerungswasser fließen in den unterhalb des Transformators angeordneten Tank, aus welchem die Rückförderpumpe saugt; sie ist eine einstufige Kreiselpumpe, welche durch ein zweikränziges Curtisrad angetrieben wird. Die Rückförderpumpe wird durch einen Drehschieber gesteuert, welcher durch ein Gestänge mit Hebel ebenso wie der Steuerschieber vom Maschinistenstande aus betätigt wird. Die Umsteuerung eines 10000 pferdigen Transformators auf dem Versuchsstande vollzog sich in 10 Sekunden ohne jeden Stoß, d.h. also schneller als sie bei Kolbenmaschinen und Schiffsturbinen dieser Größe möglich ist; sie ist in ihren Organen so einfach, daß sie ohne weiteres auch von der Brücke aus von dem wachhabenden Offizier betätigt werden kann, wodurch die Bedeutung des Transformators als Manövriermaschine ihre Würdigung erhält. Der Wirkungsgrad des Transformators, welcher beim ersten Versuchsschiff zu 85% festgestellt wurde, konnte bei den neuesten Anlagen bereits auf 90% gesteigert werden, so daß sie zwar dem Zahnradzwischengetriebe mit 98% Wirkungsgrad nachsteht, doch dieselbe wegen der leichten Umsteuerbarkeit, des geräuschlosen Betriebes und der Möglichkeit, die größten Leistungen ohne jede Unterteilung zu bewältigen, erheblich übertrifft [4], [8], [16], [20], [30], [31].

Neben dem Föttinger-Transformator ist nun in den letzten Jahren die Zahnradübertragung zur Uebersetzung der Umlaufsgeschwindigkeit der Turbinenwelle auf die Schraubenwelle ins Langsame stark in den Vordergrund getreten, um die Dampfturbine auch zum Antrieb langsamer Schiffe zu verwenden und auf diesem Wege eine Verbesserung des Schraubenwirkungsgrades sowie eine günstigere Wirtschaftlichkeit der Schiffsturbine zu erreichen. Zwar hatte Parsons bereits 1897 eingehende Versuche mit Zahnradübersetzungen vorgenommen und dabei für eine Leistung von 300 PS. einen Wirkungsgrad von 98% festgestellt, doch ließ er dieses Zwischengetriebe zunächst fallen, um durch eine zweckentsprechende Turbinenkonstruktion die Umlaufszahlen der Turbine herabzusetzen. Erst die amerikanischen Versuche von Melville und Westinghouse mit Stirnrädergetrieben für eine 6000 pferdige Dampfturbine führten Parsons auf seine ersten Pläne zurück. Er wählte für seine neuen Getriebe eine kleine Zahnteilung und kam wegen der großen Zahndrücke auf Zahnräder mit sehr breiten Zähnen. Um einen guten und gleichmäßigen Eingriff der Evolutenzähne zu erzielen, sind die Zahngetriebe in zwei Kränzen angeordnet und die Zähne beider Ringe etwa unter 45° geneigt in Pfeilradform gestellt, um die Seitenverschiebung auszugleichen. Fig. 4 zeigt die Turbinenanlage mit Zahnrädergetriebe[674] des Kanaldampfers »Paris« von 14000 PS. Leistung. Die Hochdruckturbine macht 2610 Umdrehungen pro Minute, die Niederdruckturbine 1849, während die beiden Schraubenwellen nur mit 435 Umdrehungen laufen, so daß das Zahnradgetriebe eine Uebersetzung von 1 : 6 bezw. 1 : 4,25 ergibt. Das Schiff lief bei den Probefahrten mit 25 Knoten rund 2–3 Knoten schneller als die auf der Strecke Newhaven-Dieppe verkehrenden Schwesterschiffe. Die Zahnradgetriebe weisen auch für hohe Leistungen einen Wirkungsgrad von 98% auf und lassen ein Uebersetzungsverhältnis bis zu 1 : 25 zu, so daß sie auch für den Antrieb von langsam fahrenden Frachtdampfern in Frage kommen. Die Hauptvorteile der Schiffsturbinen mit Zahnradgetrieben im Vergleich mit dreifachen Expansions-Kolbenmaschinen sind folgende: Geringerer Kohlen- und Oelverbrauch, geringeres Maschinengewicht, geringerer Platzbedarf und dementsprechend erhöhte Ladefähigkeit. Als weiterer Vorteil ist zu erwähnen, daß bei Anwendung von Rädergetrieben die Maschinen weniger leicht durchgehen, wenn die Schrauben im Seegang teilweise aus dem Wasser tauchen, was für die Frachtdampfer für die Leerfahrten von großer Bedeutung ist. In der britischen Handelsmarine hat sich daher das Zahnrädergetriebe von Parsons außerordentlich schnell eingebürgert, nachdem das Fräsen der Zähne mit Hilfe von Spezialmaschinen einen zuverlässigen und genauen Eingriff der Zähne sichergestellt hat. Während 1910 die Gesamtleistung der Schiffsturbinen mit Zahnrädergetrieben nur rund 15000 PS_e betrug, war dieselbe Ende 1913 bereits auf 435450 PS_e gestiegen, darunter befinden sich 4 Maschinensätze von 14000, zwei zu 13000 und 11700 PS_e für Ozeandampfer [16], [21] [22], [23], [24], [25], [26], [27], [30], [32], [34]. Mit der Zunahme des Schiffsturbinenantriebes findet auch der leichtere Wasserrohrkessel auf den Schiffen der Handelsmarine mehr und mehr Eingang. Die durch alle diese sich überstürzenden Neuerungen im Schiffsmaschinenbau sich ergebenden Fortschritte in der Verringerung des Kohlen Verbrauchs und des Maschinengewichts bei gleicher effektiver Maschinenleistung lassen sich am besten aus nachstehender Tabelle ersehen [1].

Unter Berücksichtigung vorstehender bahnbrechenden Neuerungen im Schiffsmaschinenbau – überhitzter Dampf-Föttinger-Transformator und Zahnräderzwischengetriebe, ergeben sich nun weitere Möglichkeiten, die Wirtschaftlichkeit der Schiffsmaschine zu steigern. Da überhitzter Dampf für direkt wirkende Schiffsturbinen sowie Schiffsturbinen mit Zahnräderzwischengetrieben wegen des Manövrierens mit Hilfe der Rückwärtsturbine wenig empfehlenswert ist, so kommt für die weitere Entwicklung nur noch der Transformator in Frage. Für Kriegsschiffe ließe sich eine ökonomische Fahrt mit Marschgeschwindigkeit dadurch erzielen, daß man auf die mittlere Sekundärwelle hinter dem Transformator ein Zahnrad setzt, in welches ein von einer schnellaufenden Hochdruckturbine angetriebenes Ritzel eingreift. Für die Marschfahrt wird dann der Transformator durch Ablassen des Wassers ausgeschaltet und die Mittelhauptturbine stillgesetzt. Der Kesseldampf wird dann der auf etwa ¹/₁₀ der Leistung für volle Fahrt bemessenen Hochdruckmarschturbine zugeführt und treibt diese mit Hilfe des Zahnrädergetriebes die Mittelwelle. Der Abdampf geht auf die Hauptturbinen der seitlichen Wellen über, welche allein mit Hilfe ihres Transformators das Manövrieren der Maschinenanlage übernehmen. Bei voller Fahrt wird die Marschturbine mit Ritzelantrieb abgeschaltet. Hierbei kann sowohl bei der Höchstleistung als auch bei der für die Marschfahrt auf ¹/₁₀ herabgesetzten Leistung durch Anwendung hohen Drucks und Ueberhitzung des Dampfes eine bedeutende Steigerung der Wirtschaftlichkeit erzielt werden. Für große Handelsdampfer können zwei schnellaufende[675] Hochdruckturbinen mit Hintereinanderschaltung mittels Zahnräderantrieb auf das vordere Ende der Hauptturbinenwelle arbeiten, welche den Abdampf der Hochdruckturbinen erhält, während der Föttinger-Transformator die Umdrehungen der Hauptturbinenwelle auf die Schraubenwelle ins Langsame übersetzt und zugleich die Manövrierfähigkeit der Anlage sicherstellt [16].

Während man in Großbritannien der Ausbildung der Schiffsturbine besondere Aufmerksamkeit zugewendet hat und nach erfolgreicher Einführung des Zahnräderzwischengetriebes auch bei kleinen Leistungen die Dampfturbine Eingang findet, hat man in Deutschland für kleine Leistungen der Oelmaschine den Vorzug gegeben, anfänglich nach dem Verpuffungsverfahren, neuerdings jedoch vorwiegend nach dem Gleichdruckverfahren. Die nach letzterem Verfahren ausgebildeten Dieselmaschinen schließen sich in ihrem Aufbau den Dampfkolbenmaschinen an. Ihre Hauptvorzüge als Schiffsmaschinen sind geringes Gewicht, geringer Platzbedarf und geringer Brennstoffverbrauch, sowie Personalersparnis, wodurch sich eine erhöhte Rentabilität für den Schiffsbetrieb ergibt. Daneben sind die stete Betriebsbereitschaft, gute Manövrierfähigkeit, schnelle, einfache und saubere Brennstoffübernahme, geringe Rauchentwicklung namentlich für den Kriegsschiffbau von großem Wert; für den Unterseebootsbau ist die Gleichdruckölmaschine bereits unentbehrlich geworden, trotzdem haften auch diesem Maschinentyp noch immer ernste Mängel an, welche in der Hauptsache aus den hohen Temperaturen während der Verbrennungsperiode in den Arbeitszylindern, den großen Temperaturschwankungen während des Arbeitsvorganges und dem starken Druck auf die Materialien, den Deckel und Zylinderwandungen sich ergeben. Vorläufig am wenigsten Schwierigkeiten macht der einfach wirkende Viertaktmotor, er arbeitet am ökonomischsten, ist aber in der Umsteuerung ungünstiger. Der einfache Zweitaktmotor ermöglicht eine einfache Umsteuerung, ist aber im Oelverbrauch ungünstiger. Bei Doppelwirkung der Gleichdruckmaschine wird die Beherrschung der Temperaturen und Wärmemengen schwieriger, während der Bau eines doppelt wirkenden Zweitaktmotors zurzeit als die schwerste Aufgabe für den Maschinenbauer angesehen werden muß. Die doppelt wirkenden Motoren sind daher aus dem Versuchsstand noch nicht herausgekommen, während die einfach wirkenden Gleichdruckölmaschinen nicht nur auf Unterseebooten, sondern auch auf Frachtdampfern bereits ihre Probe bestanden haben. Besondere Schwierigkeiten bot bei diesen die Durchführung einer sicheren Umsteuerung, da dieselbe gegenüber den Dampfmaschinen insofern vielgestaltiger ist, da nicht nur eine einfache Umlegung der Steuerung in Frage kommt, sondern noch die Umschaltung von Brennstoff auf Preßluft und dann wieder auf Brennstoff, da als Treibmittel beim Manövrieren nur Preßluft Verwendung finden kann. Infolge der ungeahnt schnellen Entwicklung der Gleichdruck-Schiffsölmaschine gibt es zurzeit noch keinen feststehenden Typ, sondern eine Anzahl grundverschiedener Ausführungen, was bereits durch das Vorhandensein des Viertaktes und des Zweitaktes bedingt ist. Kleinere Maschinen werden meist kreuzkopflos, größere dagegen mit Kolbenstangen und Kreuzkopf gebaut. Eine besondere Stellung nimmt die Junkers-Maschine ein, bei der in jedem Zylinder zwei Kolben gegenläufig arbeiten. Bezüglich des Umsteuerns weist der Hesselman-Zweitaktmotor, welcher in Deutschland von Benz & Co. gebaut wird, besondere Vorzüge auf. Bei diesem werden zwei mit der Hauptwelle gekuppelte Spülpumpenzylinder beim Anfahren von der Außenluft abgesperrt und mit einem Druckluftbehälter verbunden. Zur Erzeugung dieser Druckluft sind auf den Spülpumpenzylindern Kompressoren aufgebaut, welche automatisch zugeschaltet werden, sobald die Druckluft im Behälter ein bestimmtes für das Manövrieren erforderliches Maß überschreitet. Die Maschine baut sich ziemlich gedrängt auf, und kann während des Anlassens den Arbeitszylindern bereits Brennstoff zugeführt werden, so daß die Anlaß- und Umsteuerungszeiten kurz werden und wenig Preßluft erfordern. Ein nach diesem System erbauter Motor für ein Doppelschraubenfrachtschiff von 700 t Tragfähigkeit für die südamerikanischen Flüsse hat gegenüber einer Dampfmaschinenanlage eine Gewichtsersparnis von 55% erzielt. Während einer Reise den Fluß auf- und abwärts müssen die Dampfer vier- bis fünfmal bunkern, während das Dieselschiff den Brennstoff für die ganze Reise mitführen kann, wodurch die Rentabilität des Schiffes sich wesentlich günstiger Sem. Da bei den Gleichdruck-Schiffs-Oelmaschinen ein Dampfkessel entbehrlich wird, so müssen die Hilfsmaschinen an Bord meist den gebräuchlichen Dampfantrieb entbehren. Sie werden daher elektrisch oder durch Preßluft angetrieben und wird die Elektrizität bezw. die Preßluft durch besondere Dieselmaschinen erzeugt. Die Rudermaschine ist dann hydraulisch-elektrisch nach dem System Hele-Shaw oder mit Preßluftantrieb durchgebildet. Vielfach wird ein durch Oel geheizter Dampfkessel aufgestellt, da zum Heizen der Schiffs- und Maschinenräume Dampf unentbehrlich ist, und werden dann die Decks-Hilfsmaschinen (Winden, Ankerspill) durch Dampf betätigt [5], [6], [9], [10], [12–15], [17–20], [33], [35].

Der elektrische Schiffsantrieb hat bis jetzt keine bemerkenswerte Erfolge gezeitigt. Als Stromerzeuger benutzt man meist Wechselstromdynamos, welche entweder von einer Dampfturbine oder einem Dieselmotor betätigt werden, während die Schraubenwellen durch Wechselstrommotore angetrieben werden. Die Gesamtanlage ist jedoch teuer und schwer und kann in wirtschaftlicher Beziehung mit den übrigen Schiffsantrieben nicht konkurrieren [32].

Literatur: [1] Alex. Grasil, Twenty years progress in marineconstruction, Engineering 1913, Bd. 2, S. 553. – [2] G. Bauer u. O. Lasche, Schiffsturbinen, Berlin 1909. – [3] Nauticus, Fortschritte im Schiffsmaschinenbau, Berlin 1909. – [4] Nauticus, Die Weiterentwicklung des Dampfturbinenbaues für Schiffsantriebszwecke, Berlin 1910. – [5] Nauticus, Die Verbrennungskraftmaschine und ihre Anwendung zum Schiffsantriebe, Berlin 1911. – [6] Nauticus, Der Gleichdruckölmotor als Antriebsmaschine für Handelsschiffe, Berlin 1912. – [7] G. Bauer, Ueber moderne Turbinenanlagen für Kriegsschiffe. Jahrbuch der Schiffbautechn. Ges., Berlin 1909. – [8] Föttinger, Eine neue Lösung des Schiffsturbinenproblems, ebend., Berlin 1910. – [9] Fr. Romberg, Ueber Schiffsgasmaschinen, ebend., Berlin 1910. – [10] Th. Säuberlich, Schiffsdieselmotore,[676] ebend., Berlin 1911. – [11] L. Lichtensteiner, Heißdampfanlagen mit Ventilmaschinen für Schiffsbetrieb, ebend., Berlin 1911. – [12] Fr. Romberg, Der Oelmotor im deutschen Seefischereibetriebe, ebend., Berlin 1912. – [13] H. Junkers, Studien und experimentelle Arbeiten zur Konstruktion meines Großölmotors, ebend., Berlin 1912. – [14] C. Regenbogen, Der Dieselmotorenbau auf der Germaniawerft, ebend., Berlin 1912. – [15] R. Diesel, Die Entstehung des Dieselmotors, ebend., Berlin 1912. – [16] G. Bauer, Neuere Erfahrungen und Bestrebungen im Schiffsturbinenbau, ebend., Berlin 1914. – [17] W. Mentz, Schiffsölmaschinen, Berlin 1913. – [18] W. Mentz, Deutsche Schiffsverbrennungsmotoren, Schiffbau, Berlin 1910/11. – [19] W. Mentz, Schiffsölmaschinen, Schiffbau, Berlin 1912/13. – [20] W. Mentz, Deutscher Schiffsmaschinenbau, Deutscher Schiffbau, Berlin 1913. – [21] J.H. Biles, The geared turbines Channel Steamers Normannia and Hantonia, Engineering 1912, Bd. 2, S. 501. – [22] The Channel steamer Paris and geared turbines, Engineering 1913, Bd. 2, S. 749. – [23] C.W. Cairns, Geared turbines in cargo steamer Cairnross, Engineering 1913, Bd. 1, S. 468. – [24] The Isle of Man geared turbine steamer King Orr Jy, Engineering 1913, Bd. 1, S. 871. – [25] Ch. A. Parsons, Mechanical gearing for the propulsion of ships, Engineering 1913, Bd. 1, S. 54. – [26] Derselbe, Mechanical gearing for marine turbines, Engineering 1910, Bd. 1, S. 379. – [27] Derselbe, Geared turbines for cargo steamers, Engineering 1911, Bd. 1, S. 461. – [28] The new Cunard liner Aquitania, Engineering 1913, Bd. 1, S. 515. – [29] The White Star Liner Olympic, Engineering 1910, Bd. 2, S. 564. – [30] W. Spannhake, Die neuesten Ausführungen des Föttinger-Transformators, Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing., Berlin 1913, S. 721. – [31] Derselbe, Die Transformatorenanlage des Seebäderdampfers Königin Luise, Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing., Berlin 1914, S. 481. – [32] Kaemmerer, Zwischengetriebe auf Schiffen, Zeitschr. d. Ver. deutsch. Ing., Berlin 1914, S. 561. – [33] Carels' Marine oil engines, Engineering 1914, Bd. 1, S. 377. – [34] Progress of the Parsons Marine Turbine, Engineering 1914, Bd. 1, S. 499. – [35] J.T. Milton, The Marine Diesel engine, Engineering 1914, Bd. 1, S. 501. – [36] Harry Gray, The use of superheaters and superheated steam in mercantile steamers, Engineering 1914, Bd. 1, S. 507. – [37] The White Star Liner Britannic, Engineering 1914, Bd. 1, S. 273.

T. Schwarz.

Fig. 1.

Fig. 2.

Fig. 3.

Fig. 4.