Polytechnische Rundschau. Polytechnische Rundschau. Wirbelstrombremse für Leistungsmessung. Zur Umgehung der mit der mechanischen Leistungsmessung mittels Band- oder ähnlicher Bremse verbundenen Uebelstände, die besonders bei hohen Umlaufgeschwindigkeiten zutage treten, sind in den letzten Jahren verschiedene elektrische Apparate zur Ausführung gelangt, von denen die Boreas Bremsdynamo mit schwingendem Gehäuse in D. p. J. beschrieben wurde. Im folgenden sei eine Wirbelstrombremse von Morris & Lister in Coventry (England) dargestellt, die ebenso wie die obengenannte Einrichtung besonders für die Leistungsbestimmung schnellumlaufender kleiner Verbrennungsmaschinen geeignet ist. Obwohl sie im allgemeinen für Leistungen unter 50 PS bestimmt ist, werden Bremsen dieser Bauart bis zu 150 PS geliefert. Textabbildung Bd. 323, S. 381 Fig. 1. Die Bremse besteht in der Hauptsache aus zwei je auf eine Nabe mit Armkreuz aus Aluminium montierten Kupferscheiben, die auf den beiden Enden einer auf die Motorwelle aufgekeilten Büchse befestigt werden. Zwischen den beiden Kupferscheiben befindet sich ein loser um die genannte Büchse drehbarer Rahmen aus Aluminium, der an seinem Umfang eine gewisse Anzahl von Elektromagneten trägt, deren Windungen in solcher Weise angeordnet sind, daß die aufeinander folgenden Magnete wechselnde Polarität erhalten. Die radialen Abstände sind so gewählt, daß die Kupferscheiben noch etwas über die Magnetkerne hinausstehen. Mit dem inneren Aluminiumrahmen ist eine Stange verbunden, auf welcher sich ein verschiebbares Gewicht befindet, daß vorher je nach der ungefähr zu messenden Leistung in einem bestimmten Abstand von der Achse eingestellt wird. Textabbildung Bd. 323, S. 381 Fig. 2.A Hauptregelwiderstand, B Rheostat für Feinregelung, C Handrad, D Anschluß an die Hauptleitung, E Anschluß an die Bremse. F Amperemeter. Wird der Motor in Umdrehung versetzt, ohne daß die Elektromagnete erregt werden, so empfinden die mit dem Motor sich drehenden Kupferscheiben keinen Widerstand. Bei Erregung der Magnete werden in die Kupferscheiben Wirbelströme erzeugt, welche die Energie des Motors unter Erhitzung der Scheibe absorbieren. Die magnetische Wirkung übt auf das Magnetsystem zugleich ein Drehmoment aus, das der Gewichtsbelastung des am Magnetrahmen befestigten Hebels entgegenwirkt. Mit jeder Kupferscheibe ist an deren Außenseite ein Eisenring verbunden, auf die kurze Stücke von Winkeleisen in solcher Weise befestigt sind, daß durch dieselben bei der Umdrehung ein starker Luftstrom zur Kühlung der Kupferscheiben erzeugt wird. Der ganze Apparat wird in einen Schutzkasten untergebracht; ohne denselben ist er in Fig. 1 wiedergegeben. Das kleine Gegengewicht auf dem nach rechts herausragenden kurzen Hebel erfüllt nur den Zweck, das Gewicht des langen Hebels selbst auszugleichen. Sind die Bremsen für Leistungsmessungen bei besonders hohen Umlaufzahlen bestimmt, so werden die Magnetrahmen mittels Kugellager auf die Büchse gelagert, gegebenenfalls auch auf eine eigene Welle montiert, die ihrerseits wieder durch Kugellager unterstützt wird. Diese Kugellagerung hat nicht den Zweck die Genauigkeit der Bremse zu erhöhen, da dieselbe von der hier in Frage kommenden Reibung vollständig unabhängig ist, indem das Reibungsmoment ebenso wie das magnetische Drehmoment das Hebelgewicht zu heben sucht, aber die Kugellagerung macht die Benutzung der Bremse ohne Heißlaufen bei den hohen Geschwindigkeiten überhaupt erst möglich. Textabbildung Bd. 323, S. 381 Fig. 3.Umdrehungen i. d. Minute in v. H. der Normalgeschwindigkeit. Bremsdauer a 1 Minute; b 3 Minuten; c 15 Minuten; d 1 Stunde; e Fortwährende Bremsung. Bei der Leistungsmessung wird das Gewicht zuerst in dem ungefähr vorausberechneten Abstand von der Achse eingestellt, während die genaue wagerechte Lage des Hebels zwischen zwei Anschlagspitzen durch Regelung des Magnetisierungsstromes erzielt wird. Ist diese Lage erreicht, so findet man die Bremsleistung aus der Größe des Belastungsgewichtes, aus dessen Abstand von der Achse und aus der Umdrehungszahl der Kupferscheiben. Fig. 2 zeigt die Schaltung für die Regelung des Magnetisierungsstromes; eine grobe Einstellung findet zuerst mittels des Hauptregelwiderstandes A, die Feinregulierung mit Hilfe eines Kohlenrheostats B an dem Handrade C statt. Die Hauptleitung wird bei D, die Leitung zur Bremse bei E angeschlossen. Jede Bremse wird für eine gewisse Normalleistung und Normalgeschwindigkeit berechnet, kann aber in weiten Grenzen sowohl nach oben wie nach unten benutzt werden, wobei die Ueber- und Unterschreitung im allgemeinen etwa bis 50 v. H. betragen darf, ohne eine Ueberhitzung des Apparates befürchten zu müssen. Wie die Verhältnisse sich dabei gestalten, zeigt Fig. 3, in welche die Kurven a–d für die Bremsdauer der Reihe nach von 1, 3, 15 und 60 Minuten, sowie e für fortwährende Bremsung eingetragen sind. Ky. Die Verbindung von Kolbenmaschinen und Dampfturbinen im Schiffsbetrieb. Bei der Schiffsfortbewegung ist eine Vereinigung von Kolbenmaschinen und Turbinen am besten geeignet für solche Fälle, wo die gewählte volle Geschwindigkeit des Schiffes hinter der Grenze zurückbleibt, bei der eine Fortbewegung ausschließlich durch Dampfturbinen noch wirtschaftlich vorteilhaft wäre. Im allgemeinen liegt diese Grenze etwa bei 15 oder 16 Knoten. Der Vorteil der Vereinigung liegt hauptsächlich in der Möglichkeit der besseren Ausnutzung eines hohen Vakuums. Während die Luftverdünnung bei einer Kolbenmaschine mit drei- oder vierfacher Expansion nicht über 25'' bis 26'' hinaufgetrieben wird, kann man bei Dampfturbinen zweckmäßig bis 28'' gehen. In welcher Höhe der Uebergangsdruck von der Kolbenmaschine zur Niederdruckturbine anzunehmen ist, wird von den besonderen Betriebsumständen des betr. Schiffes abhängen; er wird zwischen 1 und ½ at abs. liegen. Falls das Schiff nicht immer mit seiner Höchstgeschwindigkeit fährt, soll die Leistung so über die verschiedenen Maschinen verteilt sein, daß der Einlaßdruck der Turbine bei der kleinsten Leistung nicht unter ½ at abs. sinkt. Als Beispiel der Kraftverteilung sei ein Entwurf erwähnt, bei dem auf einen stündlichen Dampfverbrauch von etwa 43000 kg gerechnet ist. Mit zwei Vierfach-Expansions-Kolbenmaschinen würde die indizierte Maschinenleistung 7300 PS betragen, mit zwei dreizylindrigen Dreifach-Expansions-Maschinen und zwei parallel geschalteten Niederdruckturbinen 8300 (je 6300 und 2000), mit zwei vierzylindrigen Dreifach-Expansions-Maschinen und einer Niederdruckturbine ebenfalls 8300 (6300 und 2000), während die Schiffsgeschwindigkeit im ersten Falle auf 15,5, in den beiden anderen Fällen auf 16,2 Knoten geschätzt ist. Der Dampfverbrauch f. d. PS/std. ist auf 5,9 bezw. 5,2 und 5,2 kg veranschlagt, das gesamte Maschinengewicht auf 1560 bezw. 1495 und 1525 t. Bei der oben angegebenen Kraftverteilung wäre der Einlaßdruck der Dampfturbine etwa ½ at. Hierbei würde die Turbine fast ein Drittel der Gesamtleistung übernehmen. Augenblicklich befinden sich drei Schiffe mit einer Vereinigung von Kolbenmaschinen und Turbinen in Ausführung: eins bei Harland & Wolff für die Dominion-Linie mit zwei vierzylindrigen Dreifach-Expansions-Maschinen und einer Niederdruckdampfturbine auf der mittleren Welle, ein anderes bei W. Denny & Brothers für die New Zealand Shipping Company mit zwei dreizylindrigen Dreifach-Expansions-Maschinen und ebenfalls einer Turbine, während bei A. Stephens & Sons eine früher ausschließlich durch Turbinen getriebene Yacht so umgebaut wird, daß die mittlere Welle eine Hochdruck-Kolbenmaschine erhält, deren Abdampf in die beiden auf die äußeren Schraubenwellen montierten Niederdruckturbinen geleitet wird. (Parsons und Walker.) [Engineering 1908, S. 502–503 u. 511 bis 514.] Ky. Versuche mit Eisenbetonmasten für elektrische Leitungen. Die Probestücke mit ringförmigem Querschnitt bei 29–30 cm äußerem Durchmesser und 4,5–5 cm Wandstärke waren 2,85 m lang. Die Bewehrung bestand aus 10 oder 15 Rundstangen aus Flußeisen von 7 mm oder Stahl von 5 mm Durchm. Diese Stangen waren in der Mitte der Wandstärke eingebettet und mit 2 mm-Draht bei 5 cm Ganghöhe umwickelt. Die Streckgrenze des Flußeisens betrug im Mittel 39,3 kg/qmm, des Stahles 55,0, die Zugfestigkeit 47 bezw. 76,1 kg/qmm. Die sechs Monate alten Probekörper wurden bei 2,6 m Stützweite durch vier Einzellasten in Abständen von 50 cm auf Biegungsfestigkeit geprüft und hierbei die aus nachstehender Zusammenstellung ersichtlichen Ergebnisse erzielt. Textabbildung Bd. 323, S. 382 Längsbewehrung; Durchbiegungen cm; Höhe der Druckzone cm; Biegungsmoment cmk; Spannungen kg/qcm; Stangen; Material; Querschnitt; bei dem 1. Riß; bei dem Bruch; Zahl; Durchmesser; i. v. H. des Betonquerschn.; Gesamt.; bei dem 1. Riß; vor dem Bruch; Beton (Zug/Druck); Eisen (Zug) Mit zunehmender Beanspruchung nähert sich die Nulllinie der Druckkante. Bei weiterem Oeffnen der Risse auf der Zugseite wird der Druckgurt zerdrückt. Hierbei knicken gleichzeitig die Eiseneinlagen zwischen den Umschnürungen nach außen aus. Für den Zustand der ersten Rissebildung sind die Spannungen unter Berücksichtigung des ganzen Betonquerschnitts und des 15 fachen Eisenquerschnitts berechnet. Die ermittelten Betonspannungen würden ungefähr der Biegungsfestigkeit des reinen Betons entsprechen. Die Spannungen für den Bruchzustand sind unter der Annahme ermittelt, daß der ganze Eisenquerschnitt und nur die Hälfte des Betonquerschnitts vorhanden ist, während die andere Hälfte als in der Zugzone liegend vernachlässigt wird. Man erhält bei dieser Annahme wegen der Hohlkreisform des Mastes ziemlich einfache Formeln für das Trägheitsmoment und die Widerstandsmomente des Querschnitts. Allerdings wird der Hebelarm der inneren Kräfte zu klein ermittelt, da die aus dieser Rechnung sich ergebende Höhe des gedrückten Kreissegments größer ist als die aus den Versuchen ermittelte Höhe. Man erhält die Eisenzugspannungen etwas zu groß und die Betondruckspannungen, die sich tatsächlich über eine kleinere Fläche verteilen, etwas zu klein. Versuch Nr. 4 weist hiernach eine Bruchzugspannung von 5010 kg/qcm auf, während die Zugfestigkeit des Flußeisens i. Mittel 4670 kg/qcm betrug und der Bruch durch Zerdrücken des Betons eingetreten ist. Immerhin liefert die angegebene Berechnungsweise brauchbare Werte für den Zustand nach dem ersten Riß bis vor dem Bruch. Um eine brauchbare Formel für die Bestimmung des erforderlichen Eisenquerschnitts im gegebenen Betonquerschnitt zu erhalten, wird als Hebelarm der inneren Kräfte der mittlere Durchmesser des Betonringes d eingeführt und angenommen, daß gleichzeitig im Eisen die Spannungen an der Streckgrenze und im Beton die Bruchdruckspannung von 250 kg/qcm eintritt. Man erhält für diese Annahme eine erforderliche Höhe des gedrückten Betonsegments von 2,3 bis 3,2 cm Höhe und einen Eisenquerschnitt von 46 bis 56 v. H. der vorhandenen Eiseneinlagen (bei Stahl i. M. 53 v. H., bei Flußeisen i. M. 46 v. H.). Um den erforderlichen Eisenquerschnitt zu erhalten, multipliziert man das Biegungsmoment mit dem geforderten Sicherheitsgrad und dividiert das Produkt durch den mittleren Durchmesser d und die Spannung an der Streckgrenze; dieser Quotient wird für Stahl noch mit \frac{1}{0,53}=1,9 und für Flußeisen mit \frac{1}{0,46}=2,2 multipliziert. Nimmt man den Sicherheitsgrad zu 3 und die Streckgrenze des Stahles zu 4000 und des Flußeisens zu 3000 kg/qcm an, so erhält man für Stahl f\,e_{qcm}=\frac{3\,\cdot\,M}{d}\,\cdot\,\frac{1,9}{4}=1,43\,\frac{M\,m\,t}{d\,m}, für Flußeisen f\,e_{qcm}=\frac{3\,M}{d}\,\cdot\,\frac{2,2}{3}=2,2\,\cdot\,\frac{M\,m\,t}{d\,m}. Man erkennt aus diesen Formeln und aus den Versuchsergebnissen die Ueberlegenheit der Stahleinlagen. (Schüle.) [Beton und Eisen 1908, S. 87 ff.] Dr.-Ing. P. Weiske. Elektrische Lokomotive. Für den Betrieb der Michigan Central Railway in dem Tunnel unter dem Detroit -Fluß werden von der General Electric Company und der American Locomotive Company sechs Lokomotiven gebaut, die für mäßige Geschwindigkeit bestimmt sind. Ihr Gewicht beträgt 100 t und kommt voll auf den acht Triebrädern zur Wirkung. Das Untergestell besteht aus zwei zweiachsigen Drehgestellen mit Seitenrahmen aus Gußstahl, die sich unter Zwischenschaltung von Blattfederbündeln auf die Achsbuchsen stützen. Der Durchmesser der Triebräder beträgt 1220 mm. Die Drehgestelle sind unmittelbar miteinander gekuppelt und tragen an den Enden ihrer Rahmen Zug- und Stoßvorrichtungen. Die Drehzapfen und der Wagenkastenrahmen haben infolgedessen keine Längskräfte zu übertragen. Der Wagenkasten besteht aus einem Führerstand und zwei anschließenden Räumen, deren Abdeckung nach den Enden der Lokomotive hin abfällt, um den Ausblick aus dem Führerstand auf das Gleis möglichst wenig zu behindern. Um die Enden der Lokomotive führt ein Laufsteg zur Bedienung der Kupplungen. Die elektrische Ausrüstung besteht aus vier Motoren, die mit Hilfe von elektrischen Einzelschaltern gesteuert werden. Der Motorenstrom wird mit einer Spannung von 600 Volt von einer über dem Gleis liegenden dritten Schiene abgenommen. Die Motoren besitzen zwischen den vier Hauptpolen vier Wendepole und sind die größten, welche für Bahnzwecke bisher mit Wendepolen ausgerüstet wurden. Jeder kann etwa 300 PS leisten und bei einer Geschwindigkeit von 20 km i. d. Stunde eine Zugkraft von etwa 4000 kg ausüben, so daß die Lokomotive im Stande ist, einen 900 t-Zug eine 2 v. H. Steigung mit der angegebenen Geschwindigkeit hinaufzuschleppen. Mit Rücksicht auf die außergewöhnliche Größe der Drehmomente treibt jeder Anker die zugehörige Laufachse mit zwei zu beiden Seiten angeordneten Zahnradvorgelegen an, deren Uebersetzung 1 : 4,37 beträgt. Zur Kühlung der Motoren dient ein Ventilator, der im Führerstand angebracht ist und 56 cbm Luft i. d. Minute insgesamt und somit für jeden Motor 14 cbm fördert. Die Lokomotive ist über die Puffer 12,6 m lang, ihr größter Radstand beträgt etwa 8,4 m und der Radstand jedes Drehgestells 2,92 m. Der Führerstand besitzt eine Länge von 4,72 m; seine Dachhöhe beträgt 3,63 m über Schienenoberkante. [Street Railway Journal 1908, 1, S. 494.] Pr. Der Kohlenverbrauch der „Lusitania“. Ueber die Leistungen und den Kohlenverbrauch der „Lusitania“ hat Th. Bell, Oberingenieur der Firma John Brown & Co., Ldt., der Erbauerin des Riesendampfers, in der Institution of Naval Architects ausführliche Mitteilungen gemacht. Aus den vorgeführten Werten läßt sich der thermodynamische Wirkungsgrad bei 68850 PS zu 62,6 v. H. berechnen, gegen 61,3 v. H. bei 23000 PS der „Dreadnought“. Auf der günstigsten Ozeanreise betrug der Kohlenverbrauch der „Lusitania“ bei voller Geschwindigkeit 0,68 kg f. d. PS/Std., während er bei geringerer Geschwindigkeit stieg, so daß bei 15 Knoten z.B. 1,13 kg verbraucht wurden. Der Kohlenverbrauch stimmt mit den Erwartungen ziemlich überein. Die Behälter fassen 6300 t, wobei nach einer bei voller Geschwindigkeit ausgeführten Ozeanreise noch Kohlen für 500 weitere Seemeilen zur Verfügung bleiben, so das der Aktionsradius 3400 Seemeilen beträgt. Der gesamte Dampfverbrauch für alle Maschinen wird zu 6,55 kg, derjenige für die Turbinen allein zu 5,78 kg f. d. PS/Std. angegeben, gegen 6,07 kg bei der „Dreadnought“. [Engineering 1908, S. 489–493 u. 517.] Ky. Wasserkräfte in Japan. Der Möglichkeit, Wasserkräfte zur Erzeugung von elektrischer Energie auszunutzen, wird, wie heute fast überall, neuerdings auch in Japan große Beachtung geschenkt. So berichtete der Konsul der Vereinigten Staaten zu Yokohama, Henry. B. Miller, vor kurzem, daß allein im Gebiete des Futschiyamagebirges unter anderen eine Wasserkraft von 66000 PS am Tashiragawa durch Anlage eines 5,6 km langen Druckstollens und eine Wasserkraft von 100000 PS mit Hilfe eines etwa 16 km langen Tunnels mit anschließendem Triebwerkskanal verfügbar zu machen wären. Andere große Wasserkräfte sind diejenigen des Chuzanysees bei Nikko, wo ein 5,6 km langer Tunneldurchbruch genügen würde um ein Nutzgefälle von 600 m verfügbar zu machen und des Inawashirosees, dessen Wasser, durch einen ebenso langen Tunnel abgeleitet, 50000 PS liefern könnte. Die angegebenen Wasserkräfte sind hinsichtlich ihrer Wasserzuflüsse auf einige Jahre zurück geprüft worden und stellen mit den übrigen bekannten Wasserkräften eine Gesamtleistung von 300000 PS, selbst bei anhaltender Dürre, dar, wobei als besonders vorteilhaft ins Gewicht fällt, daß alle diese Anlagen innerhalb einer Entfernung von 130 bis 170 km von der Hauptstadt Tokio gelegen sind, deren Kraftbedarf schon jetzt auf etwa 48000 PS beziffert wird, abgesehen von dem Bedarf der elektrischen Bahn von Tokio nach Yokohama und der von der Regierung in Angriff genommenen Hochbahn in Tokio, sowie abgesehen von den vielen im Bau befindlichen industriellen Neuanlagen mit einem Gesamtkraftbedarf von 20000 PS. Auch in der Nähe von Kioto, der ehemaligen Residenzstadt von Japan, und von Osaka, dem japanischen Manchester, sind große Wasserkräfte verfügbar, deren Ausnutzung angesichts der hohen Kosten der Erzeugung von Dampfkraft nicht nur dem Unternehmer sondern auch der japanischen Industrie von großem Vorteil sein dürfte. [Electrical World 1908, I, S. 597.] H.