XXXV. Ueber den vergleichsweisen Nuzeffect von Locomotiven mit breiten und schmalen Spurweiten. Von Hrn. de Pambour. Aus den Comptes rendus des séances de l'Académie des sciences 2. Sem. 1839, No. 22. de Pambour, uͤber den Nuzeffect von Locomotiven mit breiten und schmalen Spurweiten. Die Theorie der Dampfmaschine, welche ich in mehreren Abhandlungen, die ich bereits früher der Akademie vorlegte, entwikelte, gibt, indem sie die Mittel zu einer genauen Berechnung der Nuzeffecte der Dampfmaschinen liefert, auch einige Aufschlüsse über eine Frage, welche dermalen unter den Eisenbahningenieurs streitig ist, und welche besonders für jene Staaten, in denen bisher noch wenige Eisenbahnen bestehen, von hoher Wichtigkeit ist. Ich meine nämlich die Frage, ob man die Spurweite, die man bisher den Eisenbahnen zu geben gewohnt war, beibehalten oder erhöhen soll. Beinahe alle für einen größeren Verkehr bestimmten Eisenbahnen wurden bis jezt mit einer Spurweite von 4 Fuß 8 1/2 Zoll engl. Maaßes gebaut. Dieses Maaß, welches man annahm, hat keine andere Basis als die, daß es mit der auf den gewöhnlichen engl. Landstraßen gebräuchlichen Spurweite zusammenfällt. Erst im Jahre 1836, wo man zwischen London und Bristol die sogenannte Great-Western-Eisenbahn zu bauen anfing, bestimmte Brunel für diese eine Spurweite von 7 engl. Fußen. Unter den Motiven, auf welche er diese Abweichung von dem Herkömmlichen stüzte, machte er besonders geltend, daß man bei dieser Spurweite größere Räder anwenden und mithin auch eine größere Geschwindigkeit erlangen könnte. Diese Erwartung ward nicht nur bisher schon in einem sehr genügenden Grade gerechtfertigt, sondern ich werde zeigen, daß es möglich wäre, bei dieser Spurweite in Hinsicht auf die Geschwindigkeit noch weit vortheilhaftere Resultate zu erzielen. Ich habe in meiner Theorie der Dampfmaschine die Formeln angegeben, wonach man die Geschwindigkeit der Maschinen für eine bestimmte Last sowohl, als auch deren Ladung für eine bestimmte Geschwindigkeit, und endlich ihren Nuzeffect unter den verschiedenen, in der Praxis erforderlichen Umständen berechnen kann. Ich habe nach diesen Formeln und mit Hülfe der numerischen Bestimmungen der Constanten, wie ich sie in meinen neueren, der Akademie gemachten Mittheilungen angegeben habe, ungefähr 120 Versuche, welche mit den Locomotiven der Liverpool-Manchester-Eisenbahn angestellt wurden, berechnet; und wie man aus der zweiten Ausgabe meiner Abhandlung über die Locomotiven sehen wird, steht die Berechnung in solchem Einklange mit dem Versuche oder mit der Erfahrung, daß man nunmehr befugt ist, diese Formeln mit vollem Vertrauen auf alle vorkommenden derlei Untersuchungen anzuwenden. Ich werde es daher versuchen, mich ihrer zur Bestimmung der Nuzeffecte der verschiedenen, dermalen gebräuchlichen Locomotiven, und zwar sowohl auf Eisenbahnen mit schmaler als auch auf solchen mit breiter Spurweite zu bedienen. Die auf der Liverpool-Manchester-Eisenbahn gebräuchlichen Maschinen verdampfen im mittleren Durchschnitte 60 Kubikfuß Wasser in der Zeitstunde. Sucht man nun, welche Geschwindigkeit sie mit dieser Verdampfung und beim Ziehen einer Bruttolast von 50 Tonnen, wobei jedoch der Munitionswagen nicht mitgerechnet ist, erreichen, so wird man finden, daß diese Geschwindigkeit 23,23 engl. Meilen in der Zeitstunde beträgt, und daß sich der entsprechende Verbrauch an Kohks auf 0,51 Pfd. per Bruttotonne und in der engl. Meile berechnet. Man kann diese Leistung als den Nuzeffect der Maschinen von mittlerer Kraft auf den Eisenbahnen mit enger Spurweite betrachten. Auf der London-Birmingham-Eisenbahn, die gleichfalls mit enger Spurweite gebaut ist, gibt es Locomotiven, welche gegen 100 Kubikfuß Wasser in der Zeitstunde verdampfen, und mit dieser Verdampfung dieselbe Bruttolast von 50 Tonnen mit einer Geschwindigkeit von 29,8 engl. Meilen in der Zeitstunde fortschaffen, so daß sie also auf eine Tonne in der engl. Meile 0,54. Pfd. Kohks verbrauchen. Diese Maschinen können ungefähr als die stärksten, welche sich auf eine Eisenbahn von 4 Fuß 8 1/2 Zoll Spurweite bringen lassen, betrachtet werden, indem sich bei diesem zwischen den Schienen gestatteten Raume die Dimensionen des Kessels nicht wohl vergrößern lassen. Auf einer Eisenbahn mit enger Spurweite kann demnach eine Bruttoladung von 50 Tonnen oder ein Zug von 10 Wagen, was bei dem Personentransporte eine gewöhnliche Ladung ist, je nach der Kraft der Maschinen mit folgenden Geschwindigkeiten und folgendem Verbrauche gezogen werden: Textabbildung Bd. 75, S. 168 Geschwindigkeit in der Zeitstunde; Kohks p. T. in der engl. Meile; Maschine mit Kubikfuß Verdampfung Unter Bruttolast ist hier das Gewicht der Transportwagen und ihrer Ladung mit Ausschluß des Gewichtes der Maschine und des Munitionswagens verstanden. Auf der Great-Western-Eisenbahn verdampfen die Maschinen von mittlerer Kraft ungefähr 120 Kubikfuß Wasser in der Zeitstunde; die stärksten dagegen haben eine Verdampfung von 200 Kubikfuß. Bringt man jedoch in Anschlag, welcher Zwischenraum an lezteren noch zwischen den Seitenwänden des Kessels und den Rädern besteht, so wird man keinen Augenblik anstehen zuzugeben, daß auf diese Bahn Locomotiven gebracht werden können, die bis zu 300 Kubikfuß Wasser und darüber in der Zeitstunde verdampfen, ohne daß dadurch das Gewicht der Maschine bedeutend gesteigert würde. Berechnet man nun den Nuzeffect, den diese Locomotiven zu geben im Stande sind, so wird man finden, daß sie die Bruttolast von 50 Tonnen, den Munitionswagen und die Locomotive nicht mitgerechnet, mit folgenden Geschwindigkeiten fortschaffen können: Textabbildung Bd. 75, S. 169 Geschwindigkeit in der Zeitstunde; Kohks p. T. in der engl. Meile; Maschine von 120 Kubikfuß Verdampfung; Dermalen gebräuchliche Maschine mit 200 Kubikfuß Verdampfung; Dieselbe mit größerem Rade und kleinerem Cylinder; Maschine von 300 Kubikfuß Verdampfung Die Betrachtung dieser Resultate ergibt, daß die Locomotiven mit breiter Spurweite dieselbe Durchschnittslast mit weit größeren Geschwindigkeiten fortzuschaffen vermögen, als die Maschinen mit schmaler Spurweite, und daß die Geschwindigkeit der ersteren selbst bis auf das Doppelte der lezteren gesteigert werden kann. Ein solcher Vortheil darf gewiß nicht unberüksichtigt bleiben; und vergebens wäre es einzuwenden, daß die dermalen übliche Geschwindigkeit ausreicht, denn dasselbe Argument machte man vor Jahren gegen die Errichtung von Eilwagen, und neuerlich gegen die Eisenbahnen überhaupt geltend. Es geht ferner aus den angegebenen Resultaten hervor, daß die größere Geschwindigkeit durch einen größeren Verbrauch an Brennmaterial erkauft wird. Dieß ist jedoch nicht durch die Maschine selbst oder durch die Breite der Spurweite bedingt, sondern es ist eine unvermeidliche Wirkung der größeren Geschwindigkeit, welche Maschine man auch immer anwenden mag. Um sich zu überzeugen, daß die Maschinen mit breiter Spurweite in dieser Beziehung nicht im Nachtheile sind, braucht man sie bei gleichen Geschwindigkeiten nur mit den Maschinen von enger Spurweite zu vergleichen. Berechnet man nämlich die Last, welche eine Maschine mit breiter Spurweite von mittlerer Kraft mit einer Geschwindigkeit von 25 engl. Meilen in der Zeitstunde fortzuschaffen vermag, so wird sich diese Last zu 140 Tonnen und der entsprechende Verbrauch an Brennmaterial zu 0,32 Pfd. Kohks per Tonne in der engl. Meile berechnen. Vergleicht man diesen Nuzeffect mit jenem einer Maschine von enger Spurweite und von mittlerer Kraft, so lauten die Resultate wie folgt. Textabbildung Bd. 75, S. 170 Geschwindigkeit in der Zeitstunde; Ladung; Kohks p. T. in der engl. Meile; Maschine von 60 Kubikfuß Verdampfung u. enger Spurweite; Maschine von 120 Kubikfuß Verdampfung u. breiter Spurweite Will man sich also mit einer Geschwindigkeit von 23 bis 25 engl. Meilen in der Zeitstunde begnügen, so wird man mit den Maschinen mit breiter Spurweite eine weit größere Ladung mit einem ungefähr um ein Drittheil geringeren Verbrauche an Brennmaterial fortzuschaffen im Stande seyn. Was die Unterhaltungskosten anbelangt, so hat die Erfahrung gezeigt, daß dieselben an Maschinen von gleicher Solidität ungefähr im Verhältnisse der Geschwindigkeit des Transportes wachsen. Es ist dieß eine Ausgabe, der man sich unterziehen muß, wenn man eine Geschwindigkeit erlangen will; allein diese Ausgabe kann die Hauptquelle des Gewinnes werden. Da man bei dem Gewichte der Maschinen mit breiter Spurweite allen ihren Theilen eine größere Stärke zu geben im Stande ist, so ist nothwendig auch in dieser Beziehung ein Vorzug derselben vor den Maschinen mit enger Spurweite zu erwarten. Die Resultate, welche ich oben als den Nuzeffect der Locomotiven angegeben habe, sind, wie ich bereits bemerkt, aus. den Formeln, welche ich in meiner Theorie der Locomotiven aufgestellt habe, entnommen. Diese Formeln fußen jedoch auf einer sehr großen Anzahl von Versuchen, und die nach ihnen erlangten Zahlen zeigten sich auch durch directe Versuche bestätigt. In der That beweisen 1) die von mir selbst an der Liverpool-Manchester-Eisenbahn unternommenen Versuche, daß die Maschinen dieser Bahn auf horizontalem Niveau eine Bruttolast von 50 Tonnen unter dem oben angegebenen Verbrauche an Brennmaterial mit einer Geschwindigkeit von 23 engl. Meilen in der Zeitstunde fortzuschaffen vermögen. 2) beweisen die Versuche, welche von den Ingenieurs der Great-Western-Eisenbahn bei Gelegenheit des Streites über die Zwekmäßigkeit der größeren Spurweite angestellt wurden, daß die Maschinen der London-Birmingham-Eisenbahn bei einer Verdampfung von 106 Kubikfuß Wasser in der Zeitstunde und einem Kohksverbrauche von 0,59 Pfd. auf die Tonne in der engl. Meile, eine Bruttolast von 53,5 Tonnen (die Maschine und den Munitionswagen nicht mitgerechnet), mit einer Geschwindigkeit von 32,4 engl. Meilen in der Zeitstunde fortschaffen. 3) beweisen die von denselben Ingenieurs an der Great-Western-Eisenbahn angestellten Versuche, daß eine Maschine mit Rädern von 7 Fuß und einem Cylinder von 16 Zoll bei einer durchschnittlichen Verdampfung von 145 Kubikfuß Wasser in der Zeitstunde, und bei einem Verbrauche von 1,02 Pfd. Kohks per Tonne in der engl. Meile eine mittlere Last von 47,5 Tonnen mit einer Geschwindigkeit von 35 engl. Meilen in der Zeitstunde fortschaffte. Bei einem neueren Versuche, der von den Directoren der leztgenannten Bahn bekannt gemacht wurde, ward dieselbe Last von 47,5 Tonnen von derselben Maschine mit einem Verbrauche an Kohks, welcher auf die Tonne 0,95 Pfd. in der engl. Meile betrug, fortgeschafft. Diese Versuche genügen zur Bewährung der Resultate, die wir aus unseren Formeln entnommen. Durch Analogie thun sie mithin auch die Möglichkeit dar, daß man mit Maschinen von 300 Kubikfuß Verdampfung auf breiter Spurweite wirklich die durch Berechnung sich ergebenden Resultate erlangen könne. Da jedoch derlei Maschinen bisher noch nicht gebaut worden, so fehlen zur Zeit noch die den Beweis liefernden Versuche. Um übrigens die Ansichten über die oben bezeichneten Locomotiven mehr zu fixiren und deren Vergleichung mit einander zu erleichtern, füge ich hier in einer Tabelle die Hauptdimensionen dieser Maschinen, so wie auch die Maximalgeschwindigkeit, die sie erreichen können, wenn sie nur ihren Munitionsvorrath allein zu ziehen haben, bei. Diese lezteren Resultate wird man durch einen Versuch bestätigt finden, den ich der Akademie kürzlich mittheilte, und bei dem eine Maschine der Great-Western-Eisenbahn eine Geschwindigkeit von 55,4 engl. Meilen in der Zeitstunde erreichte, wobei sie nebst ihrer Munition nur einige wenige Personen zog. Ich habe bei der Berechnung den Luftwiderstand und die Reibung der Wagen nach den Versuchen, von denen ich der Akademie vor Kurzem sprach, in Anschlag gebracht. Ein Gleiches geschah besonderen Versuchen gemäß auch in Hinsicht auf die Zunahme der Verdampfung, welche in Folge der Zunahme der Geschwindigkeit eintritt. Um sich der kräftigsten, der in nachstehender Tabelle aufgeführten Maschinen bedienen zu können, würde eine Spurweite von 6 1/2 Fuß engl. oder von 2 Meter genügen. Um die in der Tabelle enthaltenen engl. Maaße auf französische zu reduciren, genügt zu wissen, daß 5 engl. Meilen 2 französische Postlieues machen. Tabelle der Geschwindigkeit und des Verbrauches an Brennmaterial der Locomotiven mit enger und mit breiter Spurweite. Textabbildung Bd. 75, S. 172 Bezeichnung der Spurweite; Bezeichnung der Maschine; Verdampfung in Kubikfuß Wasser per Zeitstunde; Durchmesser des Cylinders; Kolbenhub; Durchmesser des Rades; Schwere der Maschinen; Geschwindigkeit bei einer Bruttolast von 50 Tonnen, die Maschine und Munitionswagen nicht eingerechnet; Verbrauch an Kohks per Bruttotonne in einer engl. Meile, bei einer Bruttolast von 50 Tonnen; Maximal-Geschwindigkeit ohne alle andere Ladung an die Munition; Schmale; Breite; Maschine der Liverpooler-Bahn; Maschine der Birminghamer-Bahn