LXXVIII. Beschreibung der amerikanischen Dampf-Rammmaschine fuͤr den Eisenbahnenbau. Aus dem Civil Engineer and Architects' Journal. Jan. 1842, S. 1. Mit Abbildungen auf Tab. VI. Beschreibung der amerikanischen Dampf-Rammmaschine für den Eisenbahnenbau. Diese Maschine, welche in den lezten zwei Monaten in Smith's Werft zu Lambeth arbeitete, wurde von Hauptmann Cowdin und anderen Unternehmern aus den Vereinigten Staaten in diese Gegend eingeführt. Sie besteht einfach aus einem Locomotiv, welches dem Princip nach den auf unseren Eisenbahnen gebräuchlichen Locomotiven gleicht. Zwei schiefstehende Cylinder sezen mit ihren Lenkstangen Kurbeln in Thätigkeit, die, anstatt an den Treibrädern der Locomotive, an den Achsen zweier Winden befestigt sind. Diese zwei Winden besorgen das Einrammen der Pfähle mit einem Rammbären von demselben Gewichte, überhaupt auf dieselbe Art und Weise, wie sie bei den bedeutenderen Arbeiten in der Umgegend eingeführt ist. Die Maschine rammt zwei Pfähle auf einmal ein. In Amerika ist die Dampfmaschine beim Bau der auf Pfahlwerk ruhenden Eisenbahnen, als zu diesem Zwek besonders geeignet, allgemein eingeführt worden. Sobald die Maschine ein Paar Pfähle eingerammt hat, schneidet sie ihre Köpfe horizontal oder, je nachdem es die Eisenbahn erfordert, etwas schräg ab, worauf die Bahnschienen mit oder ohne Querschwellen über die Pfähle gelegt werden; sodann rükt die Maschine um eine weitere Länge vor, um dieselbe Operation zu wiederholen. Auf diese Weise ist die Maschine im Stande, in einem Monate zwei ungefähr 5 Fuß von einander abstehende Pfahlreihen auf die Streke einer engl. Meile hin einzurammen. Es handelt sich nun hauptsächlich darum, zu untersuchen, inwieweit diese Maschine den gewöhnlichen Rammen überlegen ist. Zu dem Ende ist es absolut nothwendig, eine Reihe von Beobachtungen anzustellen, um die Anzahl der Pfähle, welche durch die Dampfmaschine in einem Tage eingerammt werden können, ferner die Arbeitskosten, das Brennmaterialconsum und die Capitalauslagen zu ermitteln, in Vergleich mit dem Arbeitsaufwand, den eine gewöhnliche Maschine erfordert, um dieselbe Anzahl Pfähle einzurammen. Für jezt rechtfertigt uns der vorhandene Stoff noch zu keiner nähern Ansicht, wir werden uns jedoch bemühen, hinsichtlich dieses wichtigen Theils der Untersuchung nähere Notizen zu sammeln. Was die Dampfmaschine betrifft, so erfordert der Betrieb der Maschine und des Apparats zum Einrammen zweier Pfähle auf einmal mit zwei 16 Cntr. schweren Rammbären folgende Leute: einen Maschinenwärter, für jeden Apparat einen Mann zum Ein- und Ausrüken des Räderwerks, ferner zur Besorgung eines jeden unter der Ramme befindlichen Pfahls einen Mann; zusammen fünf Mann zum Einrammen von zwei Pfählen. Die gewöhnliche Maschine erfordert vier Mann für das Hebzeug zum Aufziehen eines Bären von gleichem Gewichte, und einen Mann zur Besorgung des Pfahls, also fünf Mann für jeden Pfahl oder zehn Mann für zwei Pfähle. Mit der Dampfmaschine wird der Rammbär vier- oder fünfmal in einer Minute gehoben, und die Operation des Einrammens geht daher in Vergleich mit der gewöhnlichen Maschine sehr schnell von Statten. Die Dampfmaschine, von 10 Pferdekräften, mit röhrenförmigem Dampfkessel kostet sammt dem Apparate ungefähr 700 Pfd. Sterl., wogegen die Kosten einer gewöhnlichen Rammmaschine sammt Winde sich ungefähr auf 70 Pfd. Sterl. belaufen. Wir lassen nun eine Beschreibung der amerikanischen Dampframme und der Operationen, worauf sie anwendbar ist, folgen. Die Maschine besteht aus zwei Führungen, welche von Mitte zu Mitte 6 Fuß, die gewöhnliche amerikanische Eisenbahnspurweite, von einander abstehen, mit einem starken horizontalen Untergestelle fest verbunden und durch zwei schräge Leitern gestüzt sind. Das Untergestell ist 9 Fuß breit und 28 Fuß lang, und trägt am einen Ende einen 11 Fuß langen und 2 Fuß 6 Zoll im Durchmesser haltenden locomotiven Dampfkessel, welcher auf 120 Pfd. Druk per Quadratzoll berechnet ist, in der Regel jedoch nur mit 80 Pfd. Druk arbeitet, und dabei 100 Hube in der Minute liefert. Unter dem Dampfkessel ist die Speisungscisterne angebracht. In der Mitte des Gestells, zu beiden Seiten des Dampfkessels, befindet sich ein Paar geneigter 5½zölliger Cylinder mit soliden, ohne Liederung arbeitenden Kolben, welche mittelst 14zölligem Hübe rechtwinkelig zu einander gestellte Krummzapfen in Thätigkeit sezen. Der Abstand der Wellen ist 1′ 3″, das Stirnrad hat 56, das Getriebe 19, die konischen Räder haben 101 und 40 Zähne; der Durchmesser der Sägerollen beträgt 1′ 9″ und 10½″. Der Rammbär geht in der Regel vier- bis fünfmal in der Minute in die Höhe. Für Flußbauten ist die Maschine weit compacter eingerichtet; der Apparat wird in diesem Falle zu beiden Seiten und über dem Dampfkessel angeordnet, so daß das Gestell etwas mehr als halb so lang wie die in der Abbildung dargestellte Maschine ist. Hie und da richtet man den Apparat so ein, daß er nur einen einzigen Pfahl zugleich einrammt, folglich weniger Kraft erfordert. Fig. 1 liefert eine Seitenansicht der Maschine; Fig. 2 einen Aufriß von der Vorderseite der Führungen mit der Säge u. s. w.; Fig. 3 einen Durchschnitt vor dem Räderwerk u. s. w.; Fig. 4 einen Grundriß des Räderwerkendes, mit Hinweglassung der Führungen und Leitern, und der Kreissäge. In sämmtlichen Figuren dienen gleiche Buchstaben zur Bezeichnung der entsprechenden Theile. Aufziehen des Pfahls. Zuerst wird der Rammbär A durch Unterschiebung des Aufhälters B in der Höhe festgestellt. Das Unterschieben und Entfernen dieser Unterlage geschieht mit Hülfe dünner, an die leztere befestigter und über die Röllchen C, C geleiteter Strike. Sodann wird die Zange D an den Pfahl befestigt (Fig. 3). Von der Zange geht ein Seil aufwärts, umschlingt die äußere Rolle E und windet sich unten um die an der Welle G befestigte Rolle F. Durch die Umdrehungen der lezteren erhebt sich der Pfahl und gelangt an seinen Plaz zwischen der Führung. Hier wird ihm durch die lose Stüze H und den zur Erhaltung der perpendiculären Stellung dienlichen Eisenring H′ eine sichere Stellung gegeben. Das Einrammen des Pfahls. Der Aufhälter B wird unter dem Rammbär hinweggezogen; sodann wird der Bär durch ein Tau, dessen Ende an einen am oberen Querbalken befindlichen Haken befestigt ist, in die Höhe gehoben. Das Tau umschlingt die untere Rolle J, dann die obere Rolle K und läuft von da abwärts nach der Trommel oder Walze L, auf welcher es sich aufwindet. Die Welle G der Trommel wird durch das mit dem Getriebe O im Eingriff stehende Stirnrad N und die Welle P des Getriebes O durch die Thätigkeit zweier Krummzapfen Q (Fig. 1 und 3) in Umdrehung gesezt. Diese rechtwinkelig zu einander gestellten Krummzapfen sind an beiden Enden der Welle P angeordnet und werden durch die in die Kolbenstangen eingehängten Lenkstangen R in Wirksamkeit gesezt. Die Kolbenstangen laufen, wie man aus Fig. 1 ersieht, in einer Parallelführung. Die Schiebventile der Steuerung erhalten ihre Bewegung von dem am Ende der Welle P befindlichen Excentricum V. Von dem Dampfkessel T aus gelangt der Dampf durch die Röhre S nach dem Cylinder. Der Dampfkessel wird durch die Pumpe W von der Cisterne M aus mit Wasser gespeist (Fig. 1). Die Pumpe W erhält ihre Bewegung durch die nach der Achse des Stirnrades N hingehende Excentricumstange x, oder durch die Handhabe z. Der Dampfzutritt wird durch die mit dem Drosselventil in der Dampfröhre S in Verbindung stehende Handhabe a regulirt. Die Trommel L besteht aus einem festen und einem losen Cylinder; der leztere dreht sich in Folge der Friction an dem ersteren und wird durch den Hebel y (Fig. 1 und 4) in und außer Berührung mit demselben gebracht. Der Schleppapparat f′ ist mit ein Paar Zangen oder Scheren versehen, welche in einer am Rammkloze befestigten Krampe Halt fassen und denselben mit in die Höhe ziehen. Wenn nun die Zangenenden oben gegen die schrägen Flächen e′, e′ anstoßen, so nähern sie sich einander, der untere Theil dagegen öffnet sich und läßt den Rammbären herabfallen. Soll der Apparat in Thätigkeit gesezt werden, so läßt der Maschinenwärter Dampf zuströmen; der Apparat beider Maschinen kommt sofort in Thätigkeit, windet das Tau um die Trommeln und hebt den Rammbären in die Höhe. Sobald nun der leztere an dem höchsten Punkte seiner Leitung angekommen ist, löst er sich von selbst aus und fällt herab; in demselben Augenblike sperrt der Maschinenwärter den Dampf ab und ein bei den Hebeln y aufgestellter Arbeiter rükt die Trommel aus dem Geschirr, worauf Kette und Schleppzange herabsteigen, um den Rammkloz von Neuem zu erfassen. Die Trommel wird sodann wieder ins Geschirr gerükt, der Dampf zugelassen und der Rammbär aufgezogen, und so fort, bis der Pfahl eingerammt ist. Das Herausziehen der Pfähle. Die Kette wird an dem Pfahle befestigt, über die obere Rolle K nach der Trommel L geleitet und durch die Umdrehungen der lezteren mit dem Pfahl in die Höhe gezogen. Der Sägeapparat besteht aus einer 4 Fuß im Durchmesser haltenden Kreissäge b, deren Zähne 3 Zoll von einander abstehen. Die Säge befindet sich am Ende eines Baums c, welcher um die senkrechte Welle d als Mittelpunkt beweglich ist und sich seitwärts auf dem eisernen Bogen e verschieben läßt. Will man von der Säge Gebrauch machen, so richtet man sie mit Hülfe der Schrauben f auf die geeignete Höhe und drükt mit einer Stange, welche am einen Ende einen Haken besizt, der in einen am Baumende angebrachten Ring paßt, die Säge gegen den Pfahl; zugleich wird das konische Getriebe g mit Hülfe des Fußhebels h, Fig. 4, in Eingriff gebracht, die Rollen i und j und der Laufriemen k kommen dadurch in Bewegung und die Säge b in Rotation. Das Absägen eines Pfahlend s nimm weniger als eine Minute Zeit weg. Das Vorrüken des Apparates. Der am Ende eines Taues befindliche Haken l wird an einen eingerammten Pfahl befestigt, das Tau über die an der Seite des Gerüstes angebrachte Rolle m nach der Rolle F geleitet, und zweimal um dieselbe geschlungen; das andere Tauende hält ein Arbeiter. Wenn nun die Trommel in Umdrehung gesezt wird, so kommt die Maschine in fortschreitende Bewegung. Das Gestell ruht nämlich auf sechs Rädern, und diese laufen auf einer temporären, über die eingerammten Pfähle gelegten Eisenbahn. Das Senkblei l dient zur Regulirung der perpendiculären Stellung des einzurammenden Pfahls. Das Ende der Trommel ist von einem Bremsbande umgeben, woran ein gelegentlich zu handhabender Hebel befestigt ist. Es ist merkwürdig, daß Schriftsteller über Mechanik hinsichtlich der Art und Weise, wie die durch den Rammkloz einer Rammmaschine erzeugte Gewalt des Stoßes zu schäzen sey, nicht einig werden konnten, und die Lösung der Frage scheint dadurch auf einem sehr unsicheren Fundamente zu ruhen, daß man theoretische mit praktischen Resultaten verwechselte. Ein großer Unterschied ist es, die Gewalt eines Stoßes zu schäzen, d. h. einfach das Gewicht zu bestimmen, welches durch Druk allein dieselbe Wirkung wie der Stoß hervorbringen würde, oder den wirklichen Thatbestand zu ermitteln. Kein Praktiker, wenn er auch mit der Natur des Einrammens noch so vertraut ist, wird sich einbilden, im Stande zu seyn, das Gesez zu bestimmen, wonach ein Pfahl in Folge successiver Schläge des Rammbären in der Wirklichkeit eindringt; denn es ist bekannt, daß das Eindringen des Pfahls keineswegs regelmäßig erfolgt, oder der Friction, welche auf die von der Theorie vorgeschriebene Weise seinem Eindringen entgegenwirkt, proportional zu sezen sey. Im Gegentheil sinkt ein Pfahl wider alle Theorie manchmal beim vierten oder fünften Schlage tiefer ein, als beim ersten oder zweiten. Und doch müssen wir begreiflicher Weise, wenn wir auf theoretischem Wege den Reibungswiderstand zu erforschen suchen, annehmen, dieser Widerstand wachse in irgend einem regelmäßigen Verhältnisse, nach Maaßgabe der Tiefe, auf welche der Pfahl in den Grund eingetrieben wird. Wir schließen daher von unseren Betrachtungen jeden Versuch aus, den Effect, welchen die auf einen Pfahl ausgeübte Kraft hervorbringt, zum Voraus zu berechnen. Der Stoß mag einen Erfolg haben oder nicht, die ausgeübte Kraft ist dieselbe; und dieß ist alles, was die Theorie ermitteln kann, weil das Eindringen des Pfahls von den Bedingungen der Zähigkeit und Festigkeit des Bodens abhängt, welche zu verschiedenartig ist, um für dieselbe einen allgemeinen Ausdruk in die theoretische Formel sezen zu können. Belidor und andere französische Ingenieure haben zwar in ihrem Forschungseifer, welcher sie bei der Unmöglichkeit eine praktische oder experimentelle Grundlage zu ermitteln, verleitete Theorien auf eine rein hypothesische Basis zu bauen, ein gewisses Verhältniß der Verdichtung der Erde mit jedem successiven Fuß unter der Oberfläche angenommen, die der Reibung ausgesezte Fläche des Pfahls mit in Rechnung gezogen, und danach das Verhältniß zu bestimmen gesucht, in welchem der Pfahl nach jedem Stoße des Rammklozes in das Erdreich eindringen würde. Wir zweifeln indessen, ob die Erfahrung je die so aufgestellte Theorie bestätigen werde. Sezen wir also alle Betrachtungen über das effective Eindringen des Pfahls bei Seite, und untersuchen einfach die Kraft, womit der von einer gegebenen Höhe herabfallende Rammbär den Kopf des Pfahls trifft. Nach den Gesezen der beschleunigten Geschwindigkeit fällt der Rammbär durch den Raum s in der Zeit t = Textabbildung Bd. 83, S. 430 wobei g den Raum von 16 1/12 Fuß bedeutet, durch welchen ein schwerer Körper in der ersten Secunde fällt. Nun ist bestimmten Gesezen der Mechanik zufolge die während des Falles durch eine gegebene Höhe erlangte Geschwindigkeit der Fallzeit direct proportional, und die am Ende der ersten Secunde erlangte Geschwindigkeit ist = 32 1/6 Fuß in der Secunde; daher ist die Endgeschwindigkeit eines durch den Raum s frei fallenden Körpers = 32 1/6 Textabbildung Bd. 83, S. 430 Um die Gewalt des Stoßes zu finden, muß das Gewicht des Körpers mit seiner erlangten Geschwindigkeit, d. h. mit derjenigen Geschwindigkeit in Fußen per Secunde multiplicirt werden, mit welcher er während des nächsten Zeitmomentes fallen würde, wenn er nicht plözlich durch den Pfahl aufgehalten worden wäre. Nach obiger Formel ist nachstehende Tabelle berechnet worden, welche in der einen Columne die Fallzeit eines von l bis 40 Fuß Höhe herabfallenden Rammklozes in Secunden, und in der anderen Columne die Kraft in Tonnen angibt, womit ein 1 Tonne wiegender und von derselben Höhe herabfallender Rammkloz aufschlägt. Fallraum in Fußen. Fallzeit in Secunden. Kraft eines 1 Ton. schweren Rammbaͤren in Tonnen. Fallraum in Fußen. Fallzeit in Secunden. Kraft eines 1 Ton. schweren Rammbaͤren in Tonnen. 1 0.25 8.0 21 1.14 36.7 2 0.35 11.3 22 1.17 37.6 3 0.43 13.9 23 1.20 38.5 4 0.50 16.0 24 1.22 39.3 5 0.56 17.6 25 1.25 40.1 6 0.61 19.6 26 1.27 40.9 7 0.66 21.2 27 1.29 41.7 8 0.70 22.7 23 1.32 42.4 9 0.75 24.1 29 1.34 43.2 10 0.79 25.3 30 1.37 43.9 11 0.83 26.6 31 1.39 44.6 12 0.86 27.8 32 1.41 45.4 13 0.90 28.9 33 1.43 46.1 14 0.93 30.0 34 1.45 46.8 15 0.96 31.0 35 1.48 47.4 16 1.00 32.1 36 1.50 48.1 17 1.03 33.1 37 1.52 48.8 18 1.06 34.0 38 1.54 49.4 19 1.09 35.0 39 1.56 50.1 20 1.11 35.9 40 1.58 50.7 Die Gewalt des von einem mehr oder weniger als 1 Tonne wiegenden Rammbären ertheilten Schlages findet man nach dieser Tabelle, indem man die Zahl in der mit „Kraft eines etc.“ überschriebenen Columne ganz einfach mit dem Gewichte des Rammbären multiplicirt. Soll z. B. die Gewalt eines eine Höhe von 30 Fuß herabfallenden 16 Cntr. schweren Rammbären ermittelt werden, so finden wir der Zahl 30 gegenüber in der lezten Columne die Zahl 43.9; mithin ist 16 × 43.9 = 702 Cntr. = 35 Tonnen, 2 Cntr. die gesuchte Kraft. Dieß ist der kräftigste Schlag, welchen die oben beschriebene Dampf-Rammmaschine liefert. Die Fig. 5 dargestellte Skizze hat den Zwek, mittelst der Curve f f f das Gesez graphisch darzustellen, wonach die Gewalt des Stoßes mit der Fallhöhe zunimmt. Es bedeutet z. B. die nach der horizontalen Scale abgemessene Distanz a x 42.4 Tonnen, d. h. die Gewalt, womit ein 1 Tonne wiegender Rammbär bei einer Fallhöhe von 28 Fuß unten aufschlägt. Die eigenthümliche Curve ist das Resultat des Naturgesezes, wonach die Kräfte sich ändern, wie die Quadratwurzeln aus den Höhen, von welchen der Rammbär herabfällt. Würden sich die Kräfte direct wie die Höhen verhalten, so würde die gerade Linie b b das Gesez ihrer Zunahme ausdrüken; verhielten sie sich aber wie die Quadrate der Höhen, eine Annahme, welche irriger Weise bei einigen Personen Eingang gefunden hat, so würde das Gesez der Kräfte durch eine von der wahren Gestalt ganz abweichende Curve c c ausgedrükt. Die gerade Linie b b und die Curve c c sind also unrichtig, und die krumme Linie f f fDa sich in der Parabel die Ordinaten wie die Quadratwurzeln aus den zugehoͤrigen Abscissen verhalten, so bedarf es wohl kaum der Bemerkung, daß die Curve f f f eine Parabel ist, deren Scheitel in A liegt, deren Ordinaten die parallel mit der Scale S S aufgetragenen Kraͤfte bilden, und deren Abscissen durch die von o an auf der Achse A A gezaͤhlten Fallraͤume repraͤsentirt sind. Anmerk. d. Uebers. liefert allein den richtigen Maaßstab zur Messung der Kräfte, so daß der Abstand irgend eines Punktes x von der senkrechten Linie A A, nach der horizontalen Scale S S gemessen, die Gewalt des Schlages eben so genau wie obige Tabelle angibt.