| Titel: | Beitrag zur Theorie und Berechnung der hydraulischen Regulatoren für Wasserkraftmaschinen. | 
| Autor: | Adolf Schmoll von Eisenwerth | 
| Fundstelle: | Band 319, Jahrgang 1904, S. 326 | 
| Download: | XML | 
                     
                        
                        Beitrag zur Theorie und Berechnung der
                           								hydraulischen Regulatoren für Wasserkraftmaschinen.
                        Von Dipl.-Ing. Adolf Schmoll von Eisenwerth,
                           								Darmstadt.
                        (Fortsetzung von S. 309 d. Bd.)
                        Beitrag zur Theorie und Berechnung der hydraulischen Regulatoren
                           								für Wasserkraftmaschinen.
                        
                     
                        
                           
                              
                              Verwendung der Kolbenwegdiagramme zur Untersuchung des
                                 										Reguliervorganges.
                              
                           Wir benützen in diesem Abschnitte die Voraussetzungen und Ergebnisse des obigen
                              									Zahlenbeispieles.
                           Ist hier, wie gewöhnlich, die gezwungene Bewegung der Tachometerhülse unmittelbar von
                              									der Kolbenbewegung abgeleitet, derart, dass die Hülsenwege den Kolbenwegen
                              									proportional sind, so stellen die Kolbenwegdiagramme gleichzeitig die
                              									Tachometerbahnen dar (ganzer Kolbenhub = Hülsenhub gesetzt).
                           Dagegen kann im vorliegenden Falle der Verlauf der Füllungen nicht ohne weiteres aus
                              									den Kolbenwegdiagrammen entnommen werden, denn es ist ein veränderliches
                              									Uebersetzungsverhältnis zwischen Kolben- und Schaufelbewegung vorausgesetzt. Im
                              									allgemeinen haben Aenderungen dieses Uebersetzungsverhältnisses auch (meist
                              									annähernd proportionale) Aenderungen des Verhältnisses zwischen Kolbenweg und
                              									Schaufelöffnung zur Folge. Zwischen Schaufelöffnung und Füllung (arbeitender
                              									Wassermenge) der Turbine bestehe im vorliegenden Falle Proportionalität, wie dies im
                              									allgemeinen auch der Fall ist. Doch kann auch jedem anderen Zusammenhange zwischen
                              									Schaufelöffnung und Füllung in entsprechender Weise Rechnung getragen werden, sofern
                              									dieser Zusammenhang (etwa aus Bremsergebnissen des betreffenden Turbinensystemes)
                              									bekannt ist.
                           
                              
                              Textabbildung Bd. 319, S. 326
                              Fig. 13.
                              
                           Es sei also für verschiedene Kolbenstellungen die Grösse der Schaufelöffnung bezw.
                              									der Füllung ermittelt und im Diagramme Fig. 13
                              									dargestellt. Als Abszissen sind die Kolbenwege (1 cm = 0,05 m Kolbenweg)
                              									aufgetragen,als Ordinaten die Füllungen (1 cm = 0,1 Füllung). Mit Hilfe dieses
                              									Diagrammes ist aus dem Kolbenwegdiagramme für „Schliessen“ die Füllungskurve
                              										(Fig. 14 unten) konstruiert, unter der
                              									Voraussetzung, dass die Füllungsänderung von 0,75 Füllung aus erfolge.
                           Maasstab der Abszissen (Zeit): 1 cm = 0,1 sek.,
                           Maasstab der Ordinaten: 1 cm = 0,1 Füllung.
                           
                              
                              Textabbildung Bd. 319, S. 326
                              Fig. 14.
                              
                           Zum Vergleiche ist auch die ideelle Füllungskurve entsprechend der ideellen
                              									Schlusszeit von Si =
                              									1,13 sek. (für „Schliessen“) eingetragen, sowie die Kurve, welche der
                              
                              									Asymptote des Kolbenwegdiagrammes entspricht.
                           Unter Voraussetzung des proportionalen Verlaufes von Turbinenfüllung und -Drehmoment
                              									(s. Einleitung S. 257 links) stellt 1 cm Ordinate = 0,1 Füllung im Füllungsdiagramm (Fig. 14 unten) ein Turbinendrehmoment von 0,1. T1 mkg dar, wenn T1 das Drehmoment bei
                              									Füllung 1 und normaler Umdrehungszahl ist.
                           Wir wollen annehmen, dass der Servomotor von den vorausgesetzten Abmessungen in
                              									Verbindung mit einem gegebenen Tachometer eine Turbine von
                           T1 =
                              									573 mkg,
                           n1 =
                              									250 Umdr./min.
                           regulieren soll, und dass die erforderlichen Schwungmassen zu
                              									berechnen seien. Als Regulierbedingung sei vorgeschrieben:
                           Eine plötzliche Belastungsänderung um 20 v. H. der vollen Leistung in dem Gebiete
                              									zwischen 0,5 und 1,0 Füllung darf höchstens eine Aenderung der Umdrehungszahlen von
                              									2 v. H. hervorrufen.
                           Das Tachometer sei derart gewählt, dass der höchsten Muffenstellung eine
                              									Umdrehungszahl no = 260, der untersten eine Umdrehungszahl n1 = 250 entspreche. Also
                           
                              \begin{array}{rcl} \mbox{Ungleichförmigkeitsgrad }\delta &=& \frac{260-252}{255}\\ &=&0,0392\\ \mbox{(oder }\ \ \ \ \ \beta
                                 &=&\frac{260-250}{250}\\ &=&0,04\end{array}
                              
                           nach A. Pfarr).
                           Wir wollen eine plötzliche Entlastung von 0,75 auf 0,55
                              									der vollen Leistung annehmen, da hierbei die erste Füllungsänderung mit kleinerer
                              									Reguliergeschwindigkeit, also ungünstiger, verläuft als bei einer entsprechenden
                              									Belastungszunahme. (Für „Schliessen“
                              									vi = 0,266 m/sek., für
                              										„Oeffnen“
                              									vi = 0,324 m/sek., vergl. S.
                              									307 u. 309.)
                           Die Stellung der Tachometermuffe bei 0,75 Füllung ergibt sich aus der zugehörigen
                              									Kolbenstellung. Nach Fig. 13 steht der Kolben 5 cm
                              									von seinem Hubende entfernt, also um 5/30 = 0,1667
                              									seines Hubes. Dementsprechend ist auch die Tachometermuffe um 0,1667 ihres Hubes von
                              									der untersten Stellung entfernt. Daraus folgt die zugehörige Umdrehungszahl
                           na =
                              									250 + (260 – 250) . 0,1667 = 251,67.
                           Bei der angenommenen Entlastung darf nun höchstens eine Aenderung um
                           251,67 . 0,02 = 5,03 Umdr./min.
                           eintreten.
                           Die Eigenreibung des Tachometers und die Reibung des vom Tachometer zu bewegenden
                              									Steuerorganes erfordere zur Bewegung der Muffe eine Aenderung von n um 0,5 v. H., d.h. um 1,25 Umdr./min. (gutes
                              									Tachometer und entlastetes Steuerorgan vorausgesetzt). Die Massenwirkung des
                              									Tachometers und des Steuerorganes seien zu vernachlässigen (Federregulator, leichte
                              									Steuerteile bei Anwendung von Vorsteuerung).
                           Wir behalten zunächst noch die Voraussetzung bei, dass sogleich nach Ueberwindung der
                              									Unempfindlichkeit des Tachometers die Steuerkanäle als voll eröffnet befrachtet
                              									werden können (s. S. 257 rechts). Nach Berechnung der Schwungmassen wird diese
                              									Voraussetzung auf ihre Zulässigkeit zu prüfen sein. Zur Sicherheit und zur Deckung
                              									etwaiger Spielräume in den Gelenken wollen wir aber noch eine weitere Steigerung der
                              									Umdrehungszahlen um 0,25 nach Ueberwindung der Unempfindlichkeit annehmen, bis das
                              									Regulierventil auf „Schliessen“gesteuert ist, so dass also die
                              									Umdrehungszahl im Augenblicke der Einwirkung des Servomotors beträgt:
                           ns= na + 1,25 + 0,25 =
                              										na + 1,50.
                           Von diesem Augenblicke an bleibt also noch eine Steigerung um 5 – 1,5 = 3,5 Umdr./min.
                              									zulässig.
                           Unter Einfluss der Schliessbewegung ändert sich nunmehr die Umdrehungszahl nach der
                              									Beziehung
                           
                              \begin{array}{rcl} n&=& \frac{30}{\pi\,J}\,\int\,M\,dt+C\mbox{ (s. Einleitung S. 257),}\\ &=&\frac{30}{\pi\,J}\,\int_0^1\,M\,dt+n_s,
                                 \end{array}
                              
                           wobei:
                           J = Trägheitsmoment der
                              									Schwungmassen,
                           M = beschleunigendes Moment,
                           t = Zeit vom Beginn der Einwirkung des
                              									Servomotors auf die Füllung.
                           Die Momente M ergeben sich aus dem Füllungs- bezw.
                              									Momentendiagramm Fig. 14, wenn wir noch das
                              									konstante widerstehende Moment der Belastung 0,55 . T1 als Gerade parallel der Zeitachse im
                              									Abstande 5,5 cm von der Füllung 0 aus eintragen. Die Ordinatenstücke zwischen der
                              									Geraden und der Füllungs- bezw. Momentenkurve stellen dann die beschleunigenden
                              									Momente M dar im Maasstabe:
                           1 cm = 0,1 . 573 = 57,3 mkg.
                           Die Flächenstücke zwischen der Geraden und der Kurve stellen somit die Grössen ∫M dt dar im Maassstabe
                           1 qcm = 0,1 . 57,3 = 5,73 mkg × sek.
                           Nach der Beziehung
                           
                              n=\frac{30}{\pi\,J}\,\int\,M\,dt+C
                              
                           erhalten wir einen Zuwachs um 1 Umdr./min. für
                           \int\,M\,dt=\frac{\pi\,J}{30}\,\mbox{mkg}\,\times\,\mbox{sek.,},
                           also entspricht 1 qcm Fläche des Momentendiagrammes eine
                              									Aenderung der Umdrehungszahlen von 5,73\,:\,\left(\frac{\pi\,J}{30}\right)
                              									Umdr./min.
                           In Fig. 14 oben sind für die verschiedenen t die zugehörigen Flächenstücke \int_0^t\,M\,dt als
                              									Ordinaten aufgetragen im Maasstabe
                           1\mbox{ cm }=1\mbox{ qcm }=\frac{5,73}{\left(\frac{\pi\,J}{30}\right)} Umdr./min.
                              								
                           Die Kurve stellt also den Verlauf der Umdrehungszahlen während
                              									der Schliessbewegung des Regulators dar; n wird ein
                              									Maximum für den Zeitpunkt, wo M = 0 ist (Schnittpunkt
                              									der Geraden des widerstehenden Momentes mit der Momentenkurve). Handelt es sich nur
                              									um Bestimmung der maximalen Aenderung von n, so braucht
                              									man nur die Fläche bis zu diesem Punkte auszumitteln. Es ergibt sich
                              										\frakfamily{F}=4,1 qcm, also wächst die Umdrehungszahl unter
                              									Einwirkung des Servomotors noch um
                           \frac{4,1\,\cdot\,5,73}{\left(\frac{\pi\,J}{30}\right)}.
                              								
                           
                           Es soll nun im vorliegenden Falle diese Steigerung der Umdrehungszahl ≦ 3,5 sein
                              									(s. o.), also
                           
                              \frac{4,1\,\cdot\,5,73}{\left(\frac{\pi\,J}{30}\right)}\,\leq\,3,5,
                              
                           mithin ist erforderlich eine Schwungmasse mit
                              									Trägheitsmoment
                           
                              J\,\geq\,\frac{4,1\,\cdot\,5,73\,\cdot\,30}{\pi\,\cdot\,3,5}=\,\sim\,64,2,
                              
                           was einem Schwungkranzgewicht von ∾ 630 kg bei 1 m
                              									Schwerpunktsradius entspricht.
                           Die Umkehrung der Aufgabe, nämlich bei gegebener Schwungmasse (J) die höchste Umdrehungszahländerung zu bestimmen, oder überhaupt den
                              									zeitlichen Verlauf der Umdrehungszahlen, ist leicht in entsprechender Weise
                              									durchzuführen.
                           Zum Vergleiche ist in Fig. 14 ausser der schon
                              									ermittelten n-Kurve noch eine „ideelle“
                              									n-Kurve punktiert eingetragen. Sie entspricht der
                              									ideellen Füllungskurve, stellt also den Vorgang unter Vernachlässigung der Massen
                              									des Servomotors dar. Die grösste Aenderung der Umdrehungszahlen während der
                              									Schliessbewegung ist hier etwa das 0,42-fache der vorher ermittelten; es hätte sich daher bei Zugrundelegung eines masselosen
                                 										Servomotors eine Schwungmasse ergeben, die noch nicht die Hälfte der richtigen
                                 										ausgemacht hätte.
                           Der Punkt x in Fig. 14
                              									entspricht der maximalen Umdrehungszahl unter der Annahme, dass die Füllungsänderung
                              									nach der um ts
                              									verschobenen ideellen Füllungskurve erfolge (entstanden aus der Asymptote des
                              									Kolbenwegdiagrammes). Es ist also angenommen, dass die Turbine noch während einer
                              									weiteren Zeit ts nach
                              									erfolgter Steuerbewegung regulatorlos sei. Die hiernach gefundene grösste Aenderung
                              									der Umdrehungszahl nach Eingriff der Steuerung ist ∾ 1,2-mal so gross als die oben
                              									genauer ermittelte; es würde sich hiermit ein nur wenig zu grosser Wert der
                              									erforderlichen Schwungmasse (J) ergeben. Aus Fig. 14 ist ersichtlich, dass für die betrachtete
                              									Füllungsänderung auch ohne weiteres die geringfügige Krümmung der ideellen
                              									Füllungskurve hätte vernachlässigt werden können. Man hätte also eine proportionale
                              									Aenderung der Füllungen mit den Kolbenwegen annehmen dürfen gemäss der für eine
                              
                              									mittlere Füllung zwischen 0,75 und 0,55 geltenden Beziehung zwischen Kolbenweg- und
                              									Füllungsänderung.
                           Es ist jetzt zu untersuchen, ob sich infolge der endlichen
                                 										Geschwindigkeit der Steuerbewegung (allmähliche Oeffnung der Steuerkanäle)
                              									im Gegensatz zu der bisher gemachten Annahme der plötzlichen Oeffnung eine merkliche
                              									Abweichung des Vorganges von dem soeben ermittelten ergibt.
                           Die Zeit, während der das Steuerventil geöffnet wird, bestimmen wir aus der vorläufig
                              									als richtig angenommenen n-Kurve, Fig. 14 oben. Es sei der Ventilhub 12 mm, der
                              									entsprechende Tachometerhub bei Hebelübersetzung 1 : 2 daher gleich 6 mm. Der
                              									gesamte mögliche Tachometerhub für die Aenderung der Umdrehungszahlen von no = 260 bis
                              										n1 = 250 sei 60 mm.
                              									Dann ist für den vollen Ventilhub eine Aenderung der Umdrehungszahlen von (260-250)\,\cdot\,\frac{6}{60}=1 Umdr./min. erforderlich.
                           In der ermittelten /z-Kurve stellt nun 1 cm dar: \frac{5,73}{\left(\frac{\pi\,J}{30}\right)}
                              									Umdr./min.; mit
                              										J = ∾ 65 ist daher
                           1\mbox{ cm }=\frac{5,73\,\cdot\,30}{\pi\,\cdot\,65}=0,84 Umdr./min.
                              								
                           Einer Umdrehung pro Minute entsprechen also \frac{1}{0,84}=1,19\mbox{ cm}. Die zugehörige Abszisse der
                              										n-Kurve beträgt ∾ 0,55 cm = 0,055 sek. Also wird
                              									das Ventil in ∾ 0,055 sek. voll eröffnet, vorausgesetzt, dass die von der
                              									Kolbenbewegung abgeleitete „Rückführung“ auf die Ventilbewegung noch ohne
                              									merklichen Einfluss ist. Dies trifft hier genau genug zu, da während 0,055 sek. der
                              									Kolben des Servomotors (nach Kolbenwegdiagramm Fig.
                                 										5, S. 274) erst um ca. 2 mm vorgerückt ist.
                           Die Steuerbewegung erfolgt annähernd mit konstanter Geschwindigkeit, da die n-Kurve in der Zeit der Steuerbewegung fast geradlinig
                              									verläuft.
                           Um nun den Bewegungsvorgang entsprechend der Veränderlichkeit der Steuerquerschnitte
                              									während des Ventilhubes annähernd richtig verfolgen zu können, nehmen wir zur
                              									Vereinfachung an, dass die Steuerbewegung stufenweise unstetig erfolge, derart, dass
                              									das Ventil eine kleine Strecke plötzlich bewegt wird, eine Zeit lang in dieser
                              									Stellung bleibt, dann wieder plötzlich um eine weitere Strecke bewegt wird usw. Es
                              									ist dann nur noch erforderlich, die Durchflusswiderstände für die betreffenden
                              
                              									Ventilstellungen zu kennen, um die Untersuchung nach der bisher angewandten Methode
                              									durchführen zu können. Es erscheint nicht zweckmässig, eine strenge Lösung der
                              									Aufgabe dadurch anzustreben, dass man die Durchflusswiderstände als Funktion der
                              									Zeit in die Differentialgleichung der Kolbenbewegung einführt. Denn einmal sind
                              									genaue Werte für die Durchflusswiderstände der verschiedenen Ventilstellungen schwer
                              									zu erlangen und dann würde die Lösung der Differentialgleichung sehr verwickelt, wo
                              									nicht undurchführbar.
                           Die Durchflusswiderstände sind in der Differentialgleichung in den Koeffizienten a und b enthalten (bezw.
                              									in a' für die vereinfachte, angenäherte Form, vergl. S.
                              									276). Für unser Beispiel war:
                           a' = 16,45.
                           Der Anteil des Steuerventils an a' war dabei nach S.
                              									293
                           
                              a'_s=\frac{w_s}{10\,v^2}\,\cdot\,\frac{1}{\frakfamily{M}}=5,16
                              
                           (für volle Oeffnung).
                           Bei geschlossenem Ventil ist nun
                           a's und somit auch a' = ∞.
                           Für die Annäherungsrechnung wollen wir annehmen, dass a's bezw. a'
                              									sich in drei Stufen plötzlich ändere und zwar sei für die Zeit (gerechnet von Anfang
                              									des Steuerhubes an):
                           t = 0 bis t = 0,025 sek.,
                              										a' = 100; (also a's für etwa ein drittel offenes Ventil = 88,7),
                           t = 0,025 bis t = 0,055
                              									sek., a' = 40; (also a's für etwa zwei drittel offenes Ventil = 28,7),
                           nach t = 0,055 sek., a' =
                              									16,45; (also a's für
                              									offenes Ventil = 5,16).
                           Die Zahlen für a' sind in Ermanglung von Versuchswerten
                              									geschätzt, dürften aber eher zu hoch als zu niedrig gegriffen sein.
                           Für den ersten angenommenen Abschnitt der Steuerbewegung (von t = 0 bis t = 0,025 sek.) kann in der S. 276
                              
                              									angegebenen Weise der Kolbenweg s als Funktion von t berechnet werden. Also:
                           
                              s=\frac{1}{a'}\,\left(ln\,\frac{e^{2\,\sqrt{a'\,e_0}\,\cdot\,t}+1}{2}-t\,\sqrt{a'\,c_0}\right).
                              
                            Dabei ist a' = 100 und
                              										co wie
                              									bisher = 1,16 zu setzen.
                           
                              
                              Textabbildung Bd. 319, S. 329
                              Fig. 15.
                              
                           Beim Uebergang zum nächsten Abschnitte entsteht zufolge der plötzlichen Aenderung der
                              									Widerstände (Aenderung von a' = 100 auf a' = 40) ein Sprung in der Grösse der
                              									Kolbenbeschleunigung. Dagegen muss die Geschwindigkeit für das Ende des ersten und
                              									den Anfang des zweiten Abschnittes denselben Wert haben; nur entwickeln sich die
                              									Geschwindigkeiten im zweiten Abschnitte nach einem anderen Gesetze, entsprechend der
                              									neuen Grösse von a'. D.h. im zeitlichen Verlaufe der
                              									Geschwindigkeiten entsteht an der Uebergangsstelle zum neuen a' ein Knick. Die Wege s sind zu Ende des
                              									ersten und zu Anfang des zweiten Abschnittes ebenfalls gleich gross; da auch die
                              									Geschwindigkeiten in diesem Zeitpunkte übereinstimmen, so schliesst die Wegkurve des
                              									neuen Abschnittes an der Uebergangsstelle mit gleichbleibender Tangente an die des
                              									vorhergehenden Abschnittes an.
                           Entsprechend vollzieht sich der Uebergang zu den weiteren Bewegungsabschnitten.
                              										Fig. 15.
                           Auf Grund dieser Ueberlegung lassen sich die in jedem Abschnitte zurückgelegten Wege
                              									leicht berechnen, indem man zur Bestimmung der jeweiligen Anschlusspunkte der
                              									Wegkurven die Endgeschwindigkeit des vorhergehenden Abschnittes berechnet und diese
                              									als Anfangsgeschwindigkeit des neuen Abschnittes einführt. Dabei sind die Formeln
                              									für v, t und s (S. 276) zu
                              									benützen.
                           Die auf solche Weise berechneten Werte für das Kolbenwegdiagramm mit Berücksichtigung
                              									der endlichen Geschwindigkeit der Steuerbewegung sind im folgenden den
                              									entsprechenden Werten für unendliche Steuergeschwindigkeit (plötzliche Eröffnung)
                              									gegenübergestellt:
                           
                              
                                 
                                 
                                 
                                 Steuerbewegungmit endl. Geschw.
                                 Steuerbewegung mitunendl. Geschw.
                                 
                              
                                 
                                    t =
                                    
                                 0
                                 sek.
                                 
                                    s =
                                    
                                 0
                                 m
                                 s =
                                 0
                                 m
                                 
                              
                                 
                                 0,025
                                 „
                                 
                                 0,00036
                                 „
                                 
                                 0,00036
                                 „
                                 
                              
                                 
                                 0,055
                                 „
                                 
                                 0,00170
                                 „
                                 
                                 0,00176
                                 „
                                 
                              
                                 
                                 0,300
                                 „
                                 
                                 0,03895
                                 „
                                 
                                 0,04180
                                 „
                                 
                              
                           Die Unterschiede in der Kolbenbewegung sind hiernach ganz unbedeutend. Die
                              									Voraussetzung der plötzlichen Eröffnung war somit im vorliegenden Falle hinlänglich
                              									genau.
                           Auch bei noch bedeutend kleineren Steuergeschwindigkeiten würde das Kolbenwegdiagramm
                              									nur sehr wenig von dem ursprünglich angenommenen abweichen, wenn sich dabei nicht
                              									auch der Einfluss der Rückführung auf die Steuerbewegung stärker geltend machen
                              									würde. Bei der Bewegung des Kolbens während der Steuerbewegung wirkt nämlich die von
                              									der Kolbenbewegung abgeleitete Rückführung der vom Tachometer ausgehenden
                              									Steuerbewegung entgegen. Daher kann bei langsamer Tachometerhülsenbewegung das
                              									Steuerventil unter Umständen schon geschlossen werden, ehe noch die volle Oeffnung
                              									der Kanäle hergestellt war. Die grösste mögliche Kolbengeschwindigkeit ist daher in
                              									diesem Falle auch von der Hubgeschwindigkeit des Tachometers abhängig, also in
                              									letzter Linie auch von der Belastungsänderung und den Schwungmassen der Turbine.
                           Diese Vorgänge, die hauptsächlich bei sehr kleinen Belastungsänderungen in Frage
                              									kommen, lassen sich zwar schrittweise verfolgen, aber eine Vorausberechnung dürfte
                              									kaum noch Anspruch auf Genauigkeit machen, weil hier die Unsicherheit in der Annahme
                              									der Reibungs- und Durchflusskoeffizienten allzusehr die Rechnungsresultate
                              									beeinflussen würde.
                           Für die mittleren Belastungsänderungen, bei denen im allgemeinen die Voraussetzung
                              									plötzlicher Eröffnung zulässig ist, dürfte dagegen das im Beispiele angewandte
                              									Verfahren genügend genau sein.
                           
                        
                           
                              Uebersicht über das vereinfachte Verfahren für praktische
                                 										Rechnungen.
                              
                           Für die Praxis ist die Lösung der folgenden Aufgaben besonders wichtig:
                           Bei vorgeschriebenen Regulierbedingungen und angenommenen Konstruktionsdaten für den
                              									Servomotor sind die erforderlichen Schwungmassen zu ermitteln:
                           oder:
                           Bei gegebenen Schwungmassen und angenommenen Konstruktionsdaten für den Servomotor
                              									sind die zu erwartenden grössten Aenderungen der Umdrehungszahlen für bestimmte
                              									Belastungsänderungen zu berechnen.
                           Für diese Zwecke genügt im allgemeinen ein vereinfachtes Verfahren, das im
                              									Vorstehenden bereits mehrfach berührt worden ist und nun übersichtlich wiedergegeben
                              									werden soll.
                           
                           Die Rechnung sei vorzunehmen für eine plötzliche Aenderung des
                              									Belastungsdrehmomentes der Turbine von der anfänglichen Grösse Ta auf Tb (mkg). Das
                              									Drehmoment der Turbine bei Füllung 1 und der normalen Umdrehungszahl n1 sei T1. Der Regulator soll
                              									demnach die anfangs vorhandene Füllung f_a=\frac{T_a}{T_1} auf f_b=\frac{T_b}{T_1} ändern.
                           1. Berechnung der treibenden und widerstehenden statischen Drücke für die Oeffnungs-
                              									bezw. Schliessbewegung des Servomotors. Der Ueberdruck ist Co
                              									kg/qcm (vergl. S.
                              									262).
                           2. Berechnung der Durchflusswiderstände in kg/qcm bezogen auf das Quadrat der
                              									Kolbengeschwindigkeit v. Der Koeffizient von v2 ist A'=A+\frac{B}{\sqrt{v}}
                              									(vergl. S. 262 und 276).
                           3. Berechnung der ideellen Kolbengeschwindigkeit vi aus der Gleichung:
                           {v_i}^2+v_i^{\frac{3}{2}}\,B=C_0 (vergl. S. 274).
                           4. Berechnung der ideellen Schlusszeit
                           S_i=\frac{\mbox{Kolbenhub}}{v_i},
                           bezw. bei veränderlichem Verhältnis zwischen Kolbenweg- und
                              									Füllungsänderung:
                           S_i=\frac{\mbox{Kolbenweg entsprechend }(f_a-f_b)}{v_i\,\cdot\,(f_a-f_b)},
                              								
                           5. Berechnung der Umdrehungszahländerung infolge Unempfindlichkeit des Tachometers
                              									und etwa vorhandener Spielräume in den Steuerungsteilen. Die Umdrehungszahl ändert
                              									sich bis zum Eingreifen des Servomotors von na auf ns (vergl. S. 327).
                           Bis hierher ist das Verfahren genau so wie ohne Berücksichtigung der Massenwirkung
                              									des Servomotors. Die Berechnungen 1. bis 5. sind daher auf jeden Fall vorzunehmen.
                              									Ist Massenwirkung zu berücksichtigen (namentlich bei verhältnismässig langen
                              									Rohrleitungen und dabei verhältnismässig kleiner Betriebspressung, vergl. S. 275, so
                              									folgt:
                           6. Berechnung der Beschleunigungsdrucke (in kg/qcm) herrührend von den Massen der
                              									Betriebsflüssigkeit und den Massen der Getriebeteile des Servomotors,
                           bezogen auf die Kolbenbeschleunigung i=\frac{dv}{dt}. Verhältnismässig langsam sich
                              									bewegende Getriebeteile können dabei unberücksichtigt bleiben, sofern ihre Massen
                              									nicht ungewöhnlich gross sind (vergl. S. 305). Der Koeffizient von \frac{dv}{dt}, die
                              									reduzierte Masse, ist \frakfamily{M}.
                           7. Berechnung der Zeit ts (Spielraumzeit infolge Massenbeschleunigung) aus der Beziehung:
                           t_s=0,693145\,\frac{\frakfamily{M}}{C_0}\,\cdot\,v_i (vergl. S. 276).
                           8. Berechnung der Fläche \frakfamily{F} des Füllungsdiagrammes (s.
                              										Fig. 14), angenähert, mit Benützung der
                              									Asymptote der Kolbenweglinie:
                           \frakfamily{F}=(f_a-f_b)\,t_s+\frac{(f_a-f_b)^2}{2}\,\cdot\,S_i;
                           daraus folgt:
                           9. Grösste Umdrehungszahl des ersten Regulierabschnittes:
                           n_{\mbox{max}}\,\sim\,=n_s+\frac{30\,T_1\,\cdot\,\frakfamily{F}}{\pi\,J},
                           oder, wenn grösste zulässige Aenderung der Umdrehungszahl
                              									vorgeschrieben ist, folgt die erforderliche Schwungmasse aus:
                           J=\frac{30\,T_1\,\cdot\,\frakfamily{F}}{\pi\,(n_{\mbox{max}}-n_3)}.
                           Die Fläche \frakfamily{F} ist bei der angenäherten Rechnung etwas
                              									zu gross; daher liefert das Verfahren die nmax oder die J etwas zu
                              									gross und zwar um so mehr, je grösser ts im Verhältnis zu Si und je kleiner die Füllungsänderung fa – fb (absolut) ist. Darin
                              									liegt eine gewisse Sicherheit, die gegenüber der etwas zu günstigen Annahme der
                              									plötzlichen Eröffnung der Steuerkanäle zu j statten kommt.
                           
                              
                                 (Schluss folgt.)