Ueber Schiffshebewerke.Vgl. 1891 281 * 249. * 255. Ueber Schiffshebewerke. Ueber Schiffahrtsschleusen und Schiffshebewerke hielt L. Freytag im Fränkisch-Oberpfälzischen Bezirksverein deutscher Ingenieure einen inhaltreichen Vortrag, welcher in der Zeitschrift des genannten Vereins, 1894 S. 1333, zum Abdruck gelangte. Wir übergehen die interessante geschichtliche Darlegung, welche die Entwicklung der Schleusenfahrten behandelt, und geben nur einen Auszug aus seinen Darlegungen über die Beförderung von Fahrzeugen auf geneigten Ebenen und in Hebewerken, deren Anwendung bei dem jetzt geplanten weiteren Ausbau der deutschen Wasserstrassen ebenfalls beabsichtigt worden ist. Während die ältesten geneigten Ebenen zur Schiffsförderung sich in den Niederlanden befinden und aus sogen. Rollbrücken bestehen, wurde in Ausbildung dieses Princips die Benutzung geneigter Schienengleise vorgenommen. Die Beförderung erfolgt durch Seile auf einer zweigleisigen Eisenbahn, welche sich in das Unterwasser fortsetzt und grosse Wagen zur Aufnahme der Schiffe trägt. Berg- und Thalfahrt gehen gleichzeitig vor sich, so dass die zu befördernden Gewichte nahezu ausgeglichen sind. Die Betriebskraft bildet Wasser oder Dampf. Der obere Kanallauf ist entweder durch eine Kammerschleuse abgeschlossen, in welche die Schiffe trocken hineingefahren werden, oder es setzen sich die Gleise über einen Scheitel in das Oberwasser fort. Beide Anordnungen finden sich am Morris-Kanäle in Nordamerika; wo 23 zweigleisige Ebenen mit 10 bis 30 m Höhe bestehen. Die zweite Anordnung mit Führung der Gleise über einen Scheitel findet sich auch in Deutschland am Elbing-Oberländischen Kanal, welcher den Pinau-See mit dem Drausen-See verbindet. Die Seilebenen am Elbing-Oberländischen Kanal bestehen seit dem Jahre 1860 und haben sich bewährt, so dass man im J. 1879 daran ging, die am unteren Ende des Kanals angelegten fünf Kammerschleusen mit dem Aufwände von mehr als 1 Million Mark gleichfalls in eine Seilebene umzubauen. Die Höhenunterschiede zwischen Ober- und Unterwasser betragen bis zu 24,5 m. Die Neigung ist in den oberen Theilen 1 : 12, in den unteren 1: 24. Die Fahrtdauer nimmt durchschnittlich 10 Minuten in Anspruch. Allerdings ist die zu befördernde Schiffslast nur rund 50 t. Der Wagen mit vollbefrachtetem Schiff hat ein Gewicht von 84 t. Das Schiff steht mit seiner Längsachse in der Richtung der Gleise, so dass für Berg- und Thalfahrt je ein Gleis erforderlich ist. (Näheres im Wasserbau von Franzius und Sonne; auch Zeitschrift für Bauwesen, 1861.) Bei Beförderung grösserer Lasten müssen mehrere Gleise und besondere Zugvorrichtungen benutzt werden. Bei Beförderung von Schiffen auf Wagen kann die Unterstützung der Fahrzeuge nur an einzelnen Punkten stattfinden und sind somit die Schiffe um so leichter Beschädigungen ausgesetzt, je grösser sie sind. Man versieht daher besser die Wagen mit Trögen, d.h. mit Wasserkästen aus Holz oder Blech, in welchen die Schiffe schwimmend befördert werden. Die erste derartige Ausführung mit beweglichen Kammern erfolgte 1850 auf dem Monkland-Kanal in Schottland bei Blackhill, in der Nähe von Glasgow. Die zweigleisige schiefe Ebene überwindet mit ein Zehntel Neigung einen Gefällunterschied von 29 m. Die Tröge haben 21,3 m Länge und 4,36 m Breite bei 0,61 m Wassertiefe. Das Gesammtgewicht des Wagens beträgt nur 70 bis 80 t. Eine Dampfmaschine vermittelt die Bewegung. Tm Jahre werden 12000 Schiffe befördert. Diese Seilebene dient lediglich dem Transport leerer Schiffe, während die beladenen durch Doppelschleusen, welche parallel zur schiefen Ebene liegen, befördert werden. Etwas abweichend hiervon ist die im Chesapeake-Ohio-Kanal erbaute, mit 8,3 Proc. Neigung angelegte Dodge-Schleuse (Zeitschrift für Bauwesen, 1879), deren Tröge 30 m Länge und 4,5 m Breite haben, sowie die seit 1876 im Betrieb stehende schiefe Ebene von Georgestown mit ein Zwölftel Neigung und 11,6 m Höhenunterschied für Schiffe von 110 bis 115 t Tragfähigkeit. Bei diesen beiden Anlagen ist nur ein Trog vorhanden, der auf vier Schienen ruht und durch zwei auf Seitengleisen laufende Wagen im Gleichgewicht erhalten wird. Die Bewegung wird durch eine Turbine erzeugt. Im J. 1884 hat Peslin einen Plan für die Verbindung der Maas mit der Scheide ausgearbeitet, bei welchem ein Gefälle von 51,2 m mittels einer einzigen Seilebene von ein Zwanzigstel Neigung für Schiffe von 300 t Tragfähigkeit überwunden wird. Da hierbei das zu bewegende Troggewicht einschliesslich des Wagens auf rund 600 t zu stehen kommt und bei Längsbeförderung der Druck der Laufrollen sich ungleichmässig auf die Schienen vertheilt, so schlägt Peslin vor, den Trog durch Senkrechtschnitte in mehrere – in diesem Falle fünf – Theile zu zerlegen, so dass jeder Theil einem Güterwagen gleicht, dessen Räder den Bewegungen der Schienen folgen können. Die Dichtung zwischen je zwei Wagen wird durch Kautschukstreifen erzielt, ohne dass die Beweglichkeit der einzelnen Kammerwagen hierunter leidet. Die Bewegung wird durch ein am untersten Kammerwagen befestigtes Drahtseil ertheilt. so dass die einzelnen Wagen selbst mit einer Kraft gegen einander gepresst und abgedichtet werden, welche aus der Neigung der schiefen Ebene und dem Gewichte der Kammerwagen resultirt. Die Kosten der Gesammtanlage veranschlagt Peslin auf 1200000 Frcs. Die grosse Längenentwickelung der schiefen Ebene, welche bei diesem Entwurf über 1 km beträgt, begründet Peslin damit, dass hierdurch 1 km an Kanallänge gespart werden könne, während die Zeit zum Befahren der schiefen Ebene nur 20 Minuten, entsprechend einer Geschwindigkeit von 0,83 m/Sec. betrage. (Näheres Zeitschrift des österreichischen Ingenieur- und Architektenvereins, 1891.) Anfang der 80er Jahre hat Gonin einen Entwurf für den Kanal du Centre gefertigt, wobei er Seile und Ketten der schiefen Ebene durch hydraulische Pressen ersetzt. In einer der ganzen Länge nach oben offenen Rohrleitung bewegt sich ein mit dem Kammerwagen verbundener Kolben. Der wasserdichte Abschluss erfolgt in sinnreicher Weise durch eine biegsame Stahllamelle. (Näheres Zeitschrift des österreichischen Ingenieur- und Architektenvereins, 1890.) Zwei weitere Pläne, welche sich von den bisherigen insofern wesentlich unterscheiden, als das Schiff während des Transportes quer zur Richtung der Seilebene steht, wurden in den letzten Jahren von Flamant und fast gleichzeitig von Th. Hoech, von letzterem insbesondere für die Verbindung des Mittellandkanals mit der Weser bei Porta Westfalica, entworfen. Die Beförderung eines Schiffes auf Seilebenen in der Querlage ist wohl nicht neu. Der Labat'sche Querstapel in Rouen, welcher den Zwecken der Schiffsreparatur dient und Schiffsgefässe von 1800 t Gewicht aufnehmen kann, besteht schon über 20 Jahre. (Zeitschrift des österreichischen Ingenieur- und Architektenvereins, 1890.) Jedoch werden dort die Schiffe trocken befördert, bei den Entwürfen von Flamant und Hoech hingegen in Trögen. Die Querlage des Schiffes ermöglicht das Oeffnen der Tröge zu beiden Seiten, so dass ein Schiff ausfahren und gleichzeitig ein anderes einfahren kann. Zum mindesten aber ist bei dieser Anordnung der grösste Theil des Widerstandes beseitigt, der sich beim Ein- und Ausfahren der Schiffe bei Kammerschleusen oder nur einseitig geöffneten Trögen geltend macht. Beide Entwürfe unterscheiden sich hauptsächlich dadurch, dass Flamant gleichzeitig zwei Tröge, den einen zu Berg, den andern zu Thal, befördert, während Hoech den zweiten Trog durch Ballastwagen ersetzt. Während sich Hoech mit 8 Proc. Neigung der Seilebene begnügt, geht Flamant auf 50 Proc. (Zeitschrift des österreichischen Ingenieur- und Architektenvereins, 1890 und 1891; Centralblatt der Bauverwaltung, 1891.) Greve kam im J. 1885 auf den originellen Gedanken, die schiefe Ebene als geneigte Kammer und das Unterthor als Stau wagen auszubilden, vor welchem das Schiff sammt dem aufgestauten Wasser bis zum Oberthore gefahren bezieh. auf gleiche Weise thalwärts befördert wird. Die Ausführung dürfte indess wohl an der schwer zu erreichenden Betriebsicherheit sowie an den grossen Kosten langgestreckter Kammern scheitern. (Centralblatt der Bauverwaltung, 1885.) Als Vorläufer der Trogschleusen mit senkrechtem Hub erscheinen vereinzelte Ausführungen, bei denen das Schiff aus dem Wasser genommen und mit Winden gehoben wird. Eine solche Einrichtung bestand beispielsweise in Freiberg in Sachsen. Bei grösseren Fahrzeugen dürfte sich jedoch einzig und allein die Hebung in Trögen empfehlen. Da die Tröge bei verhältnissmässig geringer Breite eine grosse Längenausdehnung haben und in Folge der beweglichen Wassermasse selbst bei geringer Neigung eine schon wesentliche Verschiebung des Schwerpunktes erfahren, so ist die Parallelführung des Troges von ausserordentlicher Wichtigkeit. Ist beispielsweise ein Trog durch zwei unter sich communicirende hydraulische Pressen unterstützt, welche gemeinsam angetrieben werden, so eilt bei der geringsten Neigung des Troges in Folge der Schwerpunktsänderung das eine Druckorgan vor. Hierdurch nimmt die Schwerpunktsverschiebung zu. Der Trog kippt, sofern er nicht durch Führung oder sonstige Regelungsapparate in seiner Gleichgewichtslage gehalten wird. Auf die vielen in dieser Hinsicht gemachten Vorschläge, von denen sich einige sofort als unbrauchbar, andere, darunter die Selbststeuerung von Hoppe, als ausserordentlich sinnreich und praktisch verwerthbar erwiesen haben, vermag ich hier nicht näher einzugehen. (Vgl. Pfeifer: Hydraulische Hebungen und Trogschleusen mit lothrechtem Hub; weitere Vorschläge finden sich in der bereits erwähnten Abhandlung von Hoech, Centralblatt der Bauverwaltung, 1891.) Die Gewichtsausgleichung bei Trogschleusen kann erfolgen: 1) durch Zugorgane (Seile, Ketten), 2) durch Druckorgane (hydraulische Pressen), 3) durch Schwimmer. Bei den ersteren beiden Arten werden zweckmässig zwei Tröge in Verbindung gebracht, von denen gleichzeitig der eine gehoben, der andere gesenkt wird. Der Antrieb erfolgt durch Mehrfüllung des zu senkenden Troges, und diese nur wenige Centimeter betragende Ueberfüllung ist der einzige Wasserverlust, welcher bei Trogschleusen in Frage kommt. Bei vorwiegendem Thaltransport beladener Fahrzeuge, wie dies beispielsweise beim geplanten Kanal vom Ruhrkohlengebiet nach dem Rheine der Fall sein wird, kann sogar in Folge der verschiedenen Tauchtiefe beladener und leerer Fahrzeuge eine Speisung der oberen Haltungen erfolgen. Die ersten betriebsfähigen Trogschleusen wurden vor beiläufig 50 Jahren im Grand Western-Kanal bei Taunton angelegt. Die Tröge sind aus Holz hergestellt und für Schiffe von rund 8 m Länge, 2 m Breite und 0,70 m Tiefgang bemessen. Das zu überwindende Gefälle beträgt 14 m. Die beiden Tröge hängen an drei Ketten, welche über gegenseitig gekuppelte Kettenrollen gelegt sind und so gemeinsam angetrieben werden. Die Bewegung wird durch Uebergewicht in der Wasserfüllung des zu senkenden Troges eingeleitet. Die Regelung besorgt ein Bremswerk. Die Hebung nimmt 3 Minuten in Anspruch. (Pfeifer: Hydraulische Hebungen und Trogschleusen mit lothrechtem Hub.) Im J. 1875 führte Edwin Clark das erste lothrechte Trogschleusenwerk unter Benutzung hydraulischer Druckorgane in Cheshire bei Anderton aus, und zwar für Schiffe von 100 t Tragfähigkeit. Der Unterschied im Wasserspiegel beträgt 15,35 m. Jeder der beiden Schleusentröge mit je 250 t Gesammtgewicht ruht auf einem Tauchkolben von 0,90 m Durchmesser. Die Wasserpressung beträgt 37 k/qcm. Die beiden Cylinder sind durch eine Rohrleitung von 127 mm Weite mit einander verbunden. Die Regelung erfolgt durch eine Abschlussvorrichtung im Verbindungsrohre. (Bellingrath: Studien über Bau und Betriebsweise eines deutschen Kanalnetzes, Berlin 1879, Ernst und Korn.) Diese Trogschleuse arbeitete 7 Jahre hindurch ohne Störung, bis im J. 1882 ein Cylinderbruch erfolgte, der jedoch keine schweren Folgen nach sich zog und rasch wieder ausgebessert werden konnte. (Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1890 S. 280.) Weitere Entwürfe fertigte Clark für die an Stelle von fünf Kammerschleusen im J. 1888 erbaute Trogschleuse im Kanal von Neufossé bei Les Fontinettes in Frankreich für Schiffe von 300 t Tragfähigkeit und für die gleichfalls 1888 erbaute Trogschleuse im Kanal du Centre bei La Louvière in Belgien für Schiffe von 400 t Tragfähigkeit. (Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure, 1890 S. 280, Engineering, 1884 Bd. 2 S. 30 und 101, 1888 Bd. 1 S. 201, 1888 Bd. 2 S. 358.) Die hauptsächlichsten Angaben über diese drei hydraulischen Schiffshebewerke sind aus folgender Tabelle zu entnehmen. Hydraulisches Hebewerk zu Anderton8. Juli 1875 Les Fontinettes20. April 1888 La Louvière20. Juli 1888 Wasserspiegelunterschied (Hubhöhe) m 15,35 13,13 15,40 Trogabmessungen m 22,85 : 4,75 : 1,37 40,30 : 5,60 : 2,00 4,30 : 5,80 : 2,40 Tragfähigkeit der Schiffe t 100 300 400 Presskolbendurchmesser mm 915 2000 2000 Innerer Durchmesser des Presscylinders mm 952 2078 2060 Gewicht des gefüllten Troges t 250 800 1100 Pressung der Kolbenfläche at 37,2 25 34 Wandstärke der gusseisernen Cylinder mm 95 60 Gusseisen 100Stahl 50 Abdichtung der Trogthore Kautschukwulste Kautschukhose (Luft) Kautschukkeile Theoretischer Wasserverbrauch für eine Schleusung cbm 16 68 75 Zeit zum Durchschleusen Min. 8 20 15 Kosten der Gesammtanlage M. 977000 1496000 1200000 Zu erwähnen ist noch der aus dem Jahre 1888 stammende Entwurf von Hoppe mit Unterstützung der Tröge durch je zwei hydraulische Pressen. (Petri: Schleusen und mechanische Schiffshebewerke, Glaser's Annalen, Sonderabdruck 1888.) Da die Hauptschwierigkeit bei Erbauung hydraulischer Hebewerke in der Herstellung und Abdichtung der grossen, unter hoher innerer Pressung stehenden Druckcylinder liegt, wozu bei Hebung grösserer Lasten, wie sie die gegenwärtigen Bestrebungen in der Anlage der Schiffahrtstrassen erfordern, noch die Schwierigkeit der Regelung mehrerer gleichmässig arbeitender hydraulischer Druckorgane kommt, hat man sich in neuerer Zeit mehr und mehr den Trogschleusen auf Schwimmern zugeneigt. Hierbei möchte ich kurz einschalten, dass man auch die Anwendung von Pressluft versuchte. Seiler entwarf im J. 1860 eine Schleuse nach diesem Grundsatz. Doch zeigte sich, dass Pressluft als Druckorgan für Trogschleusen nicht anwendbar ist. (Pfeifer: a. a. O.) Prüsmann hat einen sehr geschickten Entwurf für ein Schiffshebewerk auf Schwimmern gefertigt. Die Gutehoffnungshütte hat diesen Entwurf weiter verfolgt und ein betriebsfähiges Modell im Maasstab 1 : 15 im Auftrag der königl. Kanalcommission zu Münster herstellen lassen. Das Princip dieses interessanten Schiffshebewerkes ist in einer Broschüre der Gutehoffnungshütte eingehend dargelegt. (S. auch Zeitschrift des österreichischen Ingenieur- und Architektenvereins, 1894.) Prüsmann legt die Schwimmer in je einen besonderen, oben verengten Schacht und umgibt die Verbindungsconstruction zwischen Trog und Schwimmer mit einem Cylindermantel, in den das Schachtwasser während der Senkung des Troges eintritt, und aus welchem es bei der Hebung wieder in den Schacht zurückströmt. Ein- und Ausfluss, somit zugleich die Bewegung und der jederzeit mögliche Stillstand, werden durch ein Ventil geregelt. Neuerdings hat auch das Grusonwerk eine Trogschleuse auf Schwimmern construirt, welche im Princip von der angeführten in sofern abweicht, als die Schwimmer in gemeinschaftlichem Becken sich bewegen, während dieses nur durch Zwischenwände, welche den Wasserspiegel nicht erreichen, in mehrere Abtheilungen gegliedert ist. Zur Bewegung und Regelung dienen Zahnradgetriebe auf gemeinsamen Wellen. Das Grusonwerk hat gleichfalls ein betriebsfähiges Modell im Maasstabe 1 : 10 herstellen lassen. (Deutsche Bauzeitung, 1893; Zeitschrift des österreichischen Ingenieur- und Architektenvereins, 1894.) Das Schiffshebewerk im Dortmund-Ems-Kanal ist vor Kurzem an Haniel und Lueg in Düsseldorf vergeben, von denen in bereitwilligster Weise folgende Notizen mitgetheilt sind: Die Länge des Troges beträgt etwa 70 m, die Breite etwa 8,5 m, die Wassertiefe etwa 2,5 m. Die Hubhöhe schwankt zwischen 14 und 16 m. Das Gewicht des Troges und des darin enthaltenen Wassers wird durch fünf Schwimmer, welche in fünf mit Wasser gefüllte Brunnen eintauchen, getragen. Der Auftrieb dieser Schwimmer genügt gerade, um den Trog mit Wasserfüllung und das Eigengewicht der Schwimmer zu halten. Durch geringes Wasserübergewicht in der höchsten Stellung des Troges wird ein Niedergehen, durch geringes Mindergewicht in der untersten Stellung ein Hinaufgehen des Troges erzielt. Um zu vermeiden, dass der Trog sich schief stelle, ist dieser an vier Seiten durch vier grosse Schraubenspindeln gehalten, welche gleichmässig durch Maschinenkraft angetrieben werden und sich in Schraubenmuttern am Troge bewegen. Ein nicht zu bedeutendes Mehr- oder Mindergewicht des Troges wird durch die Maschinenkraft überwunden. Da die Schraubenspindeln oben und unten kräftig gelagert, auch selbst hinreichend stark sind, so können sie im Falle eines Bruches am Hebewerk sowohl den vollen Auftrieb der Schwimmer als auch die ganze Last des Troges aufnehmen, so dass der Betrieb des Hebewerkes unter allen Umständen gesichert ist.