Die Internationale Luftschiffahrt-Ausstellung in Frankfurt a. Main 1909. Von August Bauschlicher, Zivilingenieur, Frankfurt a. Main. (Fortsetzung von S. 28 d. Bd.) Die internationale Luftschiffahrt-Ausstellung in Frankfurt a. Main 1909. 4. Baustoffe und Einzelteile für Flugschiffe. Die leichten Flugfahrzeuge bedürfen bekanntlich hochwertiger Baustoffe von möglichst geringem Gewicht. An Stelle von Kohlenstoffstahlen verwendet man legierte Stahle wie Chromnickelstahl oder Nickelstahl, statt des gewöhnlichen Kupferaluminiums vorteilhafte Aluminium-Magnesium-Legierungen. Diese hochwertigen Baustoffe sollen nicht allein zäher und fester sein, sondern sich auch noch durch ein gleichmäßiges Gefüge auszeichnen, so daß sie auch bei stärkster Belastung im Laufe der Jahre keine Ermüdungserscheinungen zeigen. In Tab. 3 sind die auf der „Ila“ ausgestellten Konstruktionsstahle der Bismarckhütte aufgeführt, deren Nickel- und Nickelchromstahle an erster Stelle stehen, insbesondere da diese Stahle durch einen Härteprozeß, Vergüten, auf außerordentlich hohe Festigkeiten bis zu 200 kg/qmm gebracht werden können. Besonders bemerkenswert für die Eigenschaften der Nickelchromstahle ist der Umstand, daß sie gegen Vibrationsbeanspruchungen großen Widerstand besitzen und nicht wie Flußeisen, Gußstahl und Kohlenstoffstahle unter dem Einfluß von Vibrationen im Laufe der Jahre brüchig werden, was eine Gefahr für die so außerordentlich angestrengten Teile der Flugapparate und Luftschiffmotore bedeutet. In Tab. 4 sind unter 1–4 die Eigenschaften der auf der „IIa“ ausgestellten Aluminium-Magnesium-Legierungen der Chemischen Fabrik Griesheim-Elektron, und Aluminiumlegierungen unbekannter Zusammensetzung von Basse & Sehe in Altona, der Dürener Metallwerke A.-G. in Düren in Rheinland und Bronzen von Jul. Pintsch A.-G., Frankfurt a. M. sowie unter 5 die einiger bekannten Bronzen zusammengestellt. Es sei hierzu folgendes bemerkt: Das Elektronmetall (Tab. 4 Nr. 1), eine Legierung von Aluminium mit Magnesium und einigen Fremdmetallen, besitzt ein spezifisches Gewicht von etwa 1,8, und dabei ist dessen Festigkeit größer wie bei den bisher bekannten Aluminiumlegierungen. Durch entsprechendes Pressen, Ziehen und Walzen wird die Festigkeit des Elektronmetalls noch entsprechend erhöht, und es ist interessant, daß bei einem Motorgehäuseoberteil für einen 24pferdigen vierzylindrigen Motor, das einmal aus Kupferaluminium und einmal aus Elektronmetall gegossen wurde, 11,5 kg gespart wurden. Das Kupferaluminiumgehäuse wog 33 kg, das Elektronmetallgehäuse nur 21,5 kg. Die Erzeugung leichter Aluminium-Magnesium-Legierungen von 1,8–2 spez. Gewicht wird auch noch von anderen Firmen beabsichtigt. Deren weitgehende Anwendung wird davon abhängen, daß der relativ hohe Marktpreis von 8–9 M. f. d. kg noch etwas reduziert wird. Die Firma Basse & Selve in Altena in Westfalen hat Aluminiumlegierungen von einem spez. Gewicht von 2,8 ausgestellt, die im Vergleich zu den bisher bekannten Aluminiumlegierungen ebenfalls eine Erhöhung der Festigkeit aufweisen (Tab. 4 Nr. 2). Besonders durch die Bearbeitung, Walzen und Ziehen zu Rohren und Profilen, sind erhebliche Festigkeiten erzielt. Neuerdings beschäftigt sich diese Firma auch mit der Herstellung von Leichtmetallen mit einem spez. Gewicht von 1,8-2 und beabsichtigt mit derartigen Fabrikaten sehr bald auf den Markt zu treten. Geradezu überraschend sind aber die Festigkeiten des Duraluminiums der Dürener Metellwerke in Düren in Rheinland (Tab. 4 Nr. 3), das bei 2,8 spez. Gewicht Festigkeiten bis zu 57 kg aufweist bei allerdings nur 2,5 v. H. Dehnung. Es ist aber auch Material mit 42 kg Festigkeit und 20 v. H. Dehnung ausgestellt. Mit solchen Festigkeiten gelangt man beinahe auf die Festigkeiten der Siemens-Martin-Stahle, Eigenschaften, die man von dem Aluminium nie erwartet hätte. Das ausgestellte Duraluminium wurde in Form von Bändern, Stangen, Drähten und Blechen gebracht. Die harten Aluminiumbleche unterscheiden sich fast nicht von naturharten Stahlblechen. Besondere Zahlenreihen zeigen die Veränderung der Eigenschaften beim Auswalzen der Bleche von 7 auf 2 mm Dicke. Unter Nr. 5 sind in Tab. 4 die Eigenschaften hochwertiger Bronzen der Firma Julius Pintsch A.-G. in Frankfurt a. M. aufgeführt, welche Firma unter anderem auf der „IIa“ schmiedbare Rübel-Rronzen mit außerordentlich hoher Festigkeit ausstellte (s. Tab. 4 Nr. 4), und es ist insbesondere die schmiedbare Bronce von 55,8 kg Festigkeit und 28,8 v. H. Dehnung von Interesse. Diese Bronzen sind nach einem patentierten Verfahren erzeugt. Was nun die Anwendungsfähigkeit vorgenannter hochwertiger Materialien betrifft, so sei erwähnt, daß die Nickelchromstahle insbesondere für Kurbelwellen, Steuerwellen, Ventile, Pleuelstangen, Zahnräder, vielfach auch für Zylinder zur Anwendung gelangen, und es muß bemerkt werden, daß trotz der Fortschritte auf dem Gebiete der Aluminiumlegierungen die hochwertigen Stahle gegenüber Aluminium Vorteile bieten. Aluminium bleibt stets ein sprödes Metall, dessen Bruchgefüge immer etwas kristallinisch ist und vergütete Konstruktionsstahle haben trotz des hohen Gewichtes ein Plus an Festigkeit, d.h. ein relativ günstigeres Konstruktionsgewicht. Aluminium eignet sich weniger für hochbeanspruchte Teile des Motors, sondern mehr für gegossene Teile, wie Motorgehäuse und in Form von Blechen, gezogenen Profilen und Rohren für Propeller, Gondeln, Gerüste für starre Luftschiffe usw. Für das Zeppelin-Luftschiff mit einem Gesamtgewicht von 11000 kg für die mechanischen Organe, Gondeln und das Aluminiumgerüst ist es sehr wichtig, wenn durch Anwendung der leichten Aluminium-Magnesium-Legierungen etwa 3–4000 kg gespart werden, die eben dann den nutzbaren Auftrieb, stärkeren Motoren oder der Beförderung einer großen Anzahl von Personen zugute kommen. Graf Zeppelin wird für eines der nächsten Luftschiffe das Elektronmetall versuchsweise verwenden. Der Aluminiumbedarf für die Luftschiffahrt wird nicht unbedeutend sein. Er kann aber ohne Schwierigkeiten gedeckt werden, da das Rohmaterial hierzu – die Tonerde – in unbegrenzten Mengen auf der ganzen Erde vorkommt. Die Darstellung des Aluminiums erfolgt bekanntlich im elektrischen Ofen, wo ein Gemenge von Kohle und Tonerde dem elektrischen Lichtbogen ausgesetzt wird. Der Sauerstoff der Tonerde verbindet sich dann mit der Kohle CO2, während Aluminium frei wird. Die billige Herstellung von Aluminium ist von guten Rohstoffen (möglichst wenig durch andere Mineralien verunreinigte Tonerde) und von billiger Kraft abhängig. Die Erzeugung von Aluminium empfiehlt sich daher besonders in Gegenden, wo billige Wasserkraft zur Verfügung steht, wie Baden, Bayern, Schweiz, Rhonetal, Pyrenäen. Die hochwertigen Bronzen spielen keine allzu große Rolle im Luftschiffbau, da sie höchstens für Lagerschalen und für hochbeanspruchte Armaturteile des Motors wie Flanschen und Verschraubungen für Wasserleitungen in Betracht kommen. Immerhin wird die wenig oxydierende Bronze vielfach an Stelle von Stahlgußteilen verwendet werden, da die exponierten Teile der allen Witterungsunbilden ausgesetzten Luftschiffe nicht gerne aus stark rostenden Baustoffen wie Stahl und Eisen gefertigt werden. Auf der „IIa“ waren auch noch Baustoffe gewöhnlicher Art ausgestellt, deren Hochwertigkeit mehr durch verbesserte Arbeitsverfahren erzielt wurde. So stellte beispielsweise die Rheinische Metallwaren- und Maschinenfabrik Düsseldorf viereckige, elliptische und runde Rohre aus, die nach dem Ehrhardschen Preßverfahren hergestellt sind. Dasselbe besteht bekanntlich darin, daß ein Stempel unter hohem Druck in einen glühenden Stahlblock eingeführt wird, wodurch Vorprodukte in Form einseitig offener Hohlkörper entstehen, die dann auf Ziehbänken zu dünnwandigeren Röhren weiter verarbeitet werden. Tabelle 3. Hochwertige Konstruktionsmaterialien der Bismarckhütte, Oberschlesien. Textabbildung Bd. 325, S. 40 Marke; Art; Zustand bei; Verwendung; Prüfung; Festigkeit; Streckgrenze; Dehnung v. H.;Verwendungszweck; Nickelchromstahl; Nickelstahl; Nickelmanganstahl; Einsatzhärtung; ungehärtet; Oelhärtung; Für durch starken Reibungsdruck oder starke Stöße beanspruchte Teile wie Nocken, Rollen, Zahnräder usw. Ferner zu höchst beanspruchten Wellen, Spindeln usw.; Auch zu auf Biegung beanspruchte Hebeln, Zapfen usw.; Zu hoch beanspruchten Wellen, Kurbelwellen, Zapfen usw.; Zu auf Druck höchst beanspruchten Teilen; Zu höchst beanspruchten Federn; Zu in hoher Temperatur und zu in Wasser oder Dampf arbeitenden Teilen (der Stahl ist rostsicher). Ferner zu Teilen, welche antimagnetisch sein müssen. Des ferneren trat auch die Firma S. & W. Frank in Frankfurt a. M. mit einem neuen Verfahren auf den Markt, nach dem Fassonteile, Profile, Hohlröhren direkt gegossen werden können. Das Metall wird unter hohem Druck in Formen gespritzt und bis zum Erkalten unter Druck gehalten, wodurch es sehr verdichtet wird. Die nach diesem Verfahren hergestellten Gegenständen weisen fast dieselben Fertigkeitseigenschaften auf wie gezogene Profile und Stäbe. Soweit wären die auf der „IIa“ ersichtlichen Fortschritte auf dem Gebiete der Metalle und Legierungen beschrieben. Wenn nun auch die Fortschritte auf dem Gebiete der Metallveredlung sehr groß sind, so ist dennoch die Frage unentschieden, ob nicht Baustoffe organischer Herkunft wie Hölzer und Papierstoffe für Flugfahrzeuge nicht ebenso geeignet sein können wie hochwertige Metalle. Amerikanisches Fichtenholz, Weidenholz und Bambusrohre sind bekanntlich ein sehr gutes, stark federndes Konstruktionsmaterial, und man macht die Gestelle für Flugapparate vielfach aus vorgenannten Holzarten. Auch der Schütte-Ballon, von Heinrich Lanz in Mannheim gebaut, ebenso ein von Oberbaurat Rettig hergestelltes Ballongerippe, ist aus Holz gefertigt. Die Zukunft wird lehren, ob diese Baustoffe fest genug sind. Wenn auch Holz im Verhältnis zu seiner Festigkeit leichter wie Aluminium ist, so bestehen doch mancherlei Bedenken gegen dessen Verwendung. Es ist hykroskopisch und fault trotz bestem Anstrich. Es schwindet und quillt unter dem Einfluß veränderten Feuchtigkeitsgehaltes, wodurch oft Zusatzspannungen unter den einzelnen Gliedern auftreten, die die Festigkeit eines Holzkörpers wewentlich herabmindern. Auch in der Gestaltung von Hölzern zu Gestellteilen und Gerüsten ist zu beachten, daß dieselben nur in der Faserrichtung hinreichend fest sind, und eine beliebige Querschnittsgestaltung wie bei Metallen ist bei Hölzern nie zu erreichen. Tabelle 4. Eigenschaften der Leichtmetalle und Bronzen. Textabbildung Bd. 325, S. 41 Vergleichswerte: Kupfer = 8,9; Schmiedeisen = 7,8; Kupfer-Aluminium-Legierungen = 2,9–3. Nr.; Aussteller; Material; Bearbeitungszustang; spez. Gewicht; Zugfestigkeit; Dehnung v. H.; Streckgrenze; Härtezahl nach Brinell; hemische Fabrik Griesheim-Elektron; Basse & Selve in Altena in Westfalen; Dürener Metallwerke A.-G. Düren; Jul. Pintsch A.-G., Fankfurt a. M.; Eigenschaften bekannter Bronzen; Elektronmetall; Aluminium-Legierung; Duraluminium von A. Wilhelm, Berlin-Schlachtensee; Rübel-Bronze; Kanonenbronze; Stahlbronze; Phosporbronze; Marinemetall; Münzmetall; Deltametall; Rotguß; Messing; gegossen; verdichtet; gewalzt; Rohre; Profile; Blech, normalhart, bei Dicke in mm; Draht; Bleche, sehr hart bei Dicke in mm; gegossen, hart; gegossen, normal; geschmiedet; getempert; gezogen. Hermann Basse in Holtensen in Hannover versuchte zwar Holz in Verbindung mit Kork als Konstruktionsmaterial zu verwenden und im Stande des Vereins Deutscher Flugtechniker in der „IIa“ sind sogenannte Korksperrhölzer von viereckiger oder rechteckiger Querschnittsform ausgestellt, bei denen eine aus mehreren Teilen zusammengeleimte Holzröhre mit Kork ausgefüllt ist. Das spez. Gewicht dieser Korksperrhölzer beträgt 0,25. Ob aber Kork das richtige Füllmaterial ist, muß bei dessen hoher Elastizität bezweifelt werden. Der Kork bietet nur während des Verleimens ein gewisses Stützmaterial für die aus mehreren Stücken zusammengesetzten Hohlröhren. Dr. Wagner und Karl von Radinger schlagen in einer auf der „IIa“ ausgegebenen Broschüre einen nach einem neuen Verfahren hergestellten Papierstoff, „Papyrolin“ genannt, für die Zwecke des Luftfahrzeugbaues vor. Sie wollen Papierstoffe zwirnen und gezwirnte Papiere zu Platten, Profilen oder Rohren vereinigen, unter Anwendung einer Binde- und Imprägniersubstanz. Das spez. Gewicht dieses Papierstoffes soll 0,75 betragen und für Torpedoboote schon mit Erfolg verwendet worden sein. Zur Verstärkung des Stoffes schlagen die beiden Konstrukteure das Einlegen von Drähten in die Papiermasse vor. Die Reißfestigkeit des Papierstoffes soll etwa 7 kg/qmm betragen. Für Verkleidungszwecke, für Gondeln und Gerüste, vielleicht auch für manche Gestellteile, dürfte sich vielleicht das Papyrolin eignen. Immerhin haftet den Baustoffen organischer Herkunft die üble Eigenschaft an, daß die Pflanzenfasern im Laufe der Jahre teilweise unter der Einwirkung des Wassers und auch durch den Luftsauerstoff zerstört werden. Metalle werden daher eine grundsätzliche Ueberlegenheit über Hölzer und Papierstoffe behalten, da deren Gefüge keinen chemischen Aenderungen unterworfen ist. Ein für die Ballonschiffe recht wichtiger Baustoff sind auch die Ballonstoffe. Die früher oft angewendete Rohseide wird, weil sie zu brüchig und zu teuer ist, fast gar nicht mehr angewendet. Sie ist durch die gummierten Baumwollstoffe vollständigt verdrängt worden. Für Freiballons werden meist gummierte, einfache Baumwollstoffe verwendet, für unstarre Luftschiffe (Bauart Parseval) zwei- bis dreifache Ballonstoffe bis zu 490 g Gewicht f. d. qm und einer Reißlänge bis zu 3400 m. Die Continental-Gutta-Percha & Cautchouc Co. in Hannover, Franz Clouth in Köln, Metzler & Co. in München, ferner auch die Mitteldeutsche Gummiwarenfabrik von Louis Peter in Frankfurt a. M. stellten Ballonstoffe aus, über die im übrigen nichts anzumerken ist. Für Aeroplane bringt Franz Clouth einen gefirnisten Baumwollstoff auf den Markt, der zwar nicht so gasdicht wie gummierter Stoff ist, aber für Flugapparate, bei denen die Durchlässigkeit der Stoffe nicht so in Betracht kommt wie bei Ballons, sondern mehr deren Witterungsbeständigkeit, scheint der Firnis vollkommen zu genügen. Ich habe ebenfalls auf dem Gebiete der Ballonstoffe Versuche angestellt, indem ich gummierte Stoffe mit dünner Aluminiumfolie überzog. Es ist mir gelungen, Aluminiumfolien von 0,04–0,01 mm herzustellen. Dieselben sind ziemlich gut mit dem Baumwollstoff zu verbinden. Derartige Stoffe wären fraglos sehr gasdicht und böten auch einen vorzüglichen Witterungsschutz. Sie vertragen aber kein mehrfaches Einknicken und sind daher für Freiballons nicht zu gebrauchen. Metallbelegte Stoffe kämen nur für starre Luftschiffe oder für Flugapparate in Betracht, bei denen die Stoffe über starre Rahmen gezogen werden. Sie haben noch den Vorzug, daß die glatte Metalloberfläche den Luftwiderstand ganz erheblich reduziert. Damit sind die bemerkenswertesten Baustoffe, welche die Industrie für die Zwecke des Luftschiffbaues auf den Markt gebracht und in der „IIa“ ausgestellt hatte, aufgeführt. Fraglos beeinflussen derartige hochwertige Erzeugnisse die Entwicklung der Luftschiffahrt außerordentlich und tragen zur erhöhten Betriebssicherheit der einzelnen Bauteile wesentlich bei. Bei keiner Maschine ist eine gut durchgearbeitete Konstruktion so wichtig, wie gerade im Flugschiffbau. Haben doch die letzten tragischen Ereignisse bei dem französischen Lenkballon „La République“ bewiesen, wie gefährlich eine ungenügend feste Schraube für die Hülle eines Ballons werden kann. Wie oft versagen heute die Flugmotore, nicht etwa infolge grundsätzlicher Konstruktionsfehler, sondern infolge oft an sich gar nicht bedeutender Fehler an dem Kurbelantrieb, an den Zündungsvorrichtungen usw. Wenn allerdings ein Motor infolge eines Zylinderdefektes still steht, so gehört dies schon zu den größeren Fehlern. Soweit Guß für Zylinder angewendet wird, ist es nicht verwunderlich, wenn dieselben springen, zumal man meist die Wandungen außerordentlich dünn herstellt (bis 4 mm). Sind unkontrollierbare Fehler beim Ausbohren des Zylinders vorgekommen, ist z.B. auf einer Seite des Zylinders die Wandstärke zu dünn, auf der anderen Seite entsprechend dick, so lassen sich Zylinderbrüche leicht erklären. Man geht daher auch in der Herstellung von Zylindern mehr und mehr zu hochwertigem Material und zur gänzlichen Bearbeitung aller Zylinderstellen über. Textabbildung Bd. 325, S. 42 Fig. 7. Textabbildung Bd. 325, S. 42 Fig. 8. In Fig. 7 ist ein Zylinder dargestellt, wie ihn Ing. E. Rumpler in Berlin für seine Luftschiffmotoren anwendet. Der Motor kennzeichnet sich dadurch, daß das Auspuffventil mit dem Saugventil vereinigt ist und in den zylindrischen Hals des Zylinders eingeschraubt wird. Dadurch ergibt sich eine sehr einfache Zylinderform, und es ist lediglich eine unten und oben offene Stahlhülse herzustellen, um die ein Blechmantel gelegt wird. Diese Zylinderhülse kann in bequemer Weise außen und innen bearbeitet weiden. Auf der „Ila“ war auf dem Stande der Bismarckhütte ein solcher von E. Rumpler angewendeter Zylinder, aus Chromnickelstahl gezogen, ausgestellt. Statt des Ziehens kann selbstverständlich auch ein Zylinder aus Stangenmaterial gefertigt werden, besonders soweit Zylinder von kleinerer Bohrung in Frage kommen, aber die Bearbeitung aus dem Vollen ist teuer und der Materialabfall ist hierbei beträchtlich, so daß der aus einem Stück gezogene Blechzylinder richtiger erscheint. Für stark beanspruchte Teile sollte man überhaupt nach Möglichkeit Gußeisen vermeiden. In Fig. 8 ist ein von mir in dem Stand der Automobiltechnischen Gesellschaft auf der „IIa“ ausgestellter Kolben, aus Gußstahl und Aluminium hergestellt, ausgestellt. Bekanntlich ist der Kolben nicht allein starken Explosionsdrücken bis zu 25 at unterworfen, sondern seine rasch hin- und hergehende Bewegung von oft bis zu 8 Sek./m Geschwindigkeit ergibt noch eine Zusatzbeanspruchung. Für den ruhigen Lauf eines Motors ist es daher außerordentlich wichtig, einen möglichst masselosen Kolben zu schaffen, was von mir dadurch erzielt ist, daß der Kolbenoberteil a aus Gußstahl und der Kolbenunterteil b aus Aluminium gefertigt wurde. Die Pleuelstange ist nicht mittels eines Bolzens gelagert, sondern mittels einer Kugelkalotte. Der Kolbenunterteil c ist ebenfalls aus Gußstahl, ebenso der auf das obere Ende des Pleuelstangenschaftes gesetzte Kugelteller. Sämtliche Kolbenteile sind ganz bearbeitet. Besonders bemerkenswert ist der doppelte Kolbenboden, wovon der eine als kegelförmige Stützscheibe ausgebildet ist, während der andere Boden mit dem Kolbenunterteil ein Stück bildet. Er trägt einen Nietzapfen, auf den die Stützscheibe aufgenietet wird. Durch diese Konstruktion wird zunächst eine Versteifung des Bodens erzielt, dann wird ein Luftisolationszwischenraum geschaffen, der die Wärmeübertragung der sehr heiß werdenden kegelförmigen Stützscheibe auf den eigentlichen Kolbenboden einschränkt. Nach ähnlichen Baugrundsätzen habe ich auch ein leichtes Ventil nach Fig. 9 aus Bismarckhütter Chromnickelstahl NC4 gefertigt, das ebenfalls; hohl und zweiteilig ist. Der Ventilschaft ist ausgebohrt und trägt eine kegelförmige Erweiterung. Ein Deckel verschließt den kegelförmigen Fortsatz. Der hierdurch gebildete innere Luftraum wirkt ebenfalls wieder als Wärmeisolator und verhindert ein allzu starkes Erhitzen des Ventils. Textabbildung Bd. 325, S. 43 Fig. 9. Textabbildung Bd. 325, S. 43 Fig. 10. Auch die Kurbelwellen von Flugschiffmotoren zeichnen sich durch eine weitgehende Bearbeitung und durch verschiedene Erleichterungen im Vergleich zu Automobilmotorenkurbeln aus. Die Kurbelwelle eines Motors von E. Rumpler in Berlin, die auf dem Stande des Krefelder Stahlwerks auf der „IIa“ ausgestellt war, und die nur 5½ kg wog, ist in Fig. 10 abgebildet. Sie besteht aus Chromnickelstahl. Alle runde Lagerstellen der Kurbel sind ausgebohrt, während die Kurbelschäfte selbst derart ausgehöhlt sind, daß sie einen ⊤förmigen Querschnitt erhalten. Das Ausbohren der Lagerstellen, das vielleicht auf den ersten Augenblick bedenklich erscheinen mag, verschwächt die Kurbel nicht sehr, da bekanntlich Rohrquerschnitte im Verhältnis zu Vollstäben viel günstigere Widerstandsmomente aufweisen und unter Bewertung des geringeren Gewichts recht vorteilhafte Bauformen ergeben. (Schluß folgt.)