Handel & Industrie – Maschinenbau
Konzentrierte Energie
Von Hans Dominik
Die Woche • 6.9.1913
Voraussichtliche Lesezeit rund 6 Minuten.
Wer recht eifrig sucht, der kann sie hier und da heute noch finden, in England und auch in deutschen Landen, jene uralten, riesenhaften Wasserhaltungsmaschinen aus den Anfangstagen angewandter Dampfkraft. Neben dem Schacht der Kohlengrube erhebt sie sich in einem besonderen Haus und selbst beinah ein Haus. Ein riesenhafter Dampfzylinder, dessen Kolbenstange an einen Drehhebel, den sogenannten Balancier, angreift, der so massig und gigantisch ist, dass er für einen mäßigen Fluss eine gute Fußgängerbrücke abgeben könnte. Am anderen Ende dieses Hebels aber greift das Pumpengestänge an, eine Stahl- oder Eisenstange, gut schenkelstark, aus einzelnen Stücken zusammengesetzt und gut verbolzt. Diese führt in gleichbleibender Stärke in die Tiefe des Schachtes hinab, hundert, zweihundert, ja dreihundert Meter tief und ist dort unten mit dem Kolben der Pumpmaschine verbunden.
Und nun das Arbeiten dieser Maschine. Langsam strömt der Kesseldampf in den großen, reichlich drei Kubikmeter fassenden Zylinder, drückt den Kolben nach unten und zieht dadurch das andere Ende des Balanciers in die Höhe. Wohl reichlich 30 Sekunden verstreichen, bis endlich der Dampfkolben den Weg durch den Zylinder zurückgelegt hat und das am anderen Balancierende hängende Pumpengestänge etwa 1½ Meter in die Höhe gezogen ist. Da schnäppt die Dampfsteuerung um. Der Kesseldampf wird abgesperrt, der Zylinderdampf entweicht mörderlich fauchend und puffend durch ein Dampfrohr ins Freie. Das schwere Gestänge aber, nun nicht mehr vom Dampf gezogen und getragen, sinkt im Lauf der nächsten 30 Sekunden allmählich wieder um anderthalb Meter in die Tiefe und presst dabei durch ein Eigengewicht eine gehörige Portion Wasser mittels der Pumpe aus der Schachttiefe zutage.
Nach einer vollen Minute erst ist ein Maschinenspiel vollendet, und mit frischem Dampfeintritt kann das nächste beginnen. Zur Mittagzeit kann sich der Maschinist, während die Maschine geht, in eine der großen Mulden des Balanciers schlafen legen und sich von der Maschine gemütlich in den Schlaf wiegen lassen.
Eine Maschine so groß wie ein Haus, viel größer als die tausendpferdigen Dampfmaschinen der Elektrizitätswerke, die vor 15 Jahren modern waren. Aber gehen wir der Leistung dieser Riesenmaschinen rechnerisch näher zu Leibe, so zeigt sich, dass sie nur etwa 60 Pferdestärken liefern. Ein Überbleibsel aus den Anfangstagen des Dampfes, da man zufrieden war, überhaupt die grobe, mechanische Arbeit Menschen und Tieren abnehmen und dem Dampf übertragen zu können, und nicht nach der Qualität der Lösung fragte.
Das Pferd, das vor dem Fuhrwerk oder am Göpel die Hauptarbeit verrichten musste, bevor die Dampfkraft dem Menschen dienstbar wurde, wog im Durchschnitt etwa 400 kg und lieferte eine Leistung, die ja nach ihm als Pferdestärke benannt ist. Die ersten alten Dampfmaschinen waren, auf die Leistung berechnet, viel schwerer als das lebendige Pferd. Sie wogen pro Pferdestärke bisweilen das Zehnfache.
Aber dann setzt eine Entwicklung ein, die rund 100 Jahre gedauert hat und das Gewicht der Dampfmaschine im Verhältnis zur Leistung ständig verringerte. Es gelingt, das Gewicht für ortsfeste Dampfmaschinen bis auf 150 kg pro PS hinabzudrücken, für Lokomotiven sogar bis auf 50 kg. Das Lokomotivpferd war also rund achtmal so leicht wie das lebendige Pferd.
Was eine solche Konzentrierung der Leistung zu erzielen vermochte, ist bekannt. Sie ermöglichte den Eisenbahnverkehr, der viel größere Lasten viel schneller transportierte, als es mit lebendigen Pferden jemals technisch möglich gewesen wäre. Sie ermöglichte einen schnellen und sicheren Dampferverkehr über die Weltmeere, der alle Leistungen der Segel- und Ruderschiffe weit hinter sich ließ. Aber diese durch die Dampfmaschine erreichte Konzentrierung der Arbeitsleistung genügte noch nicht, um einen brauchbaren Wagenverkehr auf ungeschientem Weg zu ermöglichen, und sie genügte auch nicht annähernd für jenen Verkehr, der sich a via, d. h. abseits von jedem Weg, in der Luft vollzieht: für die Aviatik.
In dem Bestreben, dem Dampf auch den schienenlosen Verkehr zu erobern, sind die kühnsten Konstruktionen ersonnen und schließlich noch bedeutende Gewichtsersparnisse gemacht worden. Man braucht nur Namen, wie Serpollet, Fox und andere, zu nennen, um diese Bemühungen ins Gedächtnis zurückzurufen. Aber der Erfolg blieb aus und musste wohl auch fehlen, denn die ziemlich umständliche Manier, durch Feuer erst Dampf zu erzeugen und diesen in besonderer Maschine arbeiten zu lassen, gestattet eine Gewichtsverringerung nur bis zu einer Grenze, die weitab von dem liegt, was die moderne Technik auf andere Weise erreicht hat.
Das Bild änderte sich jedoch, als man den kürzeren Weg wählte, Wasser und Dampf ausschaltete und das Feuer direkt in der Maschine arbeiten ließ, als man von der Maschine mit äußerer Verbrennung, eben der Dampfmaschine, zur Maschine mit innerer Verbrennung, zum Explosionsmotor, überging. Jetzt konnte das Gewicht des Dampfkessels mit Feuerung und Füllung ja fortfallen, und in schneller Folge gelang es, das Motorgewicht für die Pferdestärke auf zwanzig, auf zehn und schließlich auf sechs Kilogramm zu drücken. Fast hundertfach so intensiv war die Leistung dieser Automobilmotoren als die des lebendigen Pferdes. Die praktischen Folgen waren jene Fahrzeuge, die schneller als das schnellste Roß auch auf der einfachen Landstraße dahinsausen und an Tragkraft und Ausdauer jedes Gespann gewaltig übertreffen. Der Explosionsmotor mit 6 kg pro PS erreichte für die Landstraße, was der Dampfmotor mit 50 kg auf dem Schienenweg vermochte.
Aber auch dieser Motor war noch nicht imstande, einen Ballon mit genügender Sicherheit gegen Wind und Wetter zu treiben. Das mussten die Santos Dumon, Deutsch, Parseval und Zeppelin in den ersten fünf Jahren des 20. Jahrhunderts wieder und immer wieder erfahren. Erst, als es gelang, noch zwei weitere Kilogramm auf die Pferdestärke zu gewinnen, als wirklich betriebssichere Motoren mit etwa 4 kg pro PS zur Verfügung standen, begannen die Triumphe des lenkbaren Luftschiffes, hatten in Deutschland beinah auf den Tag gleichzeitig die Parseval und Zeppelin ihre ersten großen Erfolge.
Doch während die Leichter-als-die-Luft-Konstruktionen bereits sicher ihre Bahnen zogen, konnten die Schwerer-als-die-Luft-Maschinen, die Flugapparate, immer noch nicht vom Erdboden los. Wohl machten die Blériot, Farman und andere schon lange und immer längere Sprünge auf den Übungsfeldern, aber immer wieder zog die Schwerkraft die Maschinen unerbittlich auf den Erdboden nieder. Doch die Konstrukteure bauten und versuchten und feilschten um jedes Gramm, und während das Gewicht pro Pferdestärke unaufhörlich sank, wurden aus den Sprüngen jener Flugapparate allmählich Flüge. Und als es gelungen war, die Kraftentfaltung, die Leistung des lebendigen Pferdes in die winzige Masse von 1,5 kg Metall zu bannen, da erhoben sich die Flugmaschinen frei und leicht in den Äther, überflogen Alpen und Meere und ließen die Leistungen von Eisenbahnen, Kraftwagen und Luftschiffen weit hinter sich.
Diese Intensivleistungen sind nur durch eine Reihe glücklicher Umstände möglich gewesen, nicht zum mindesten dadurch, dass wir im Benzin wiederum einen Stoff besitzen, der die Arbeit, die jene Motoren entwickeln sollen, bereits in chemischer Form in äußerst konzentrierter Weise enthält. Die Energie, die in einem Kilogramm Benzin steckt, würde etwa genügen, um eben dies Kilogramm rund 5000 km hoch emporzuschleudern. Es ist weiter möglich, Teile dieser Energie in Form von Explosionen, die nur Hundertstel einer Sekunde dauern, in der Maschine in nutzbare Arbeit umzusetzen. So wurde es möglich, die Explosionsmotoren als Schnellläufer zu bauen. Eine Maschine aber, in deren Zylindern in der Sekunde zwanzig, ja fünfzig wirksame Explosionen stattfinden, wird natürlich im Verhältnis zum Gewicht ganz andere Leistungen aufweisen als etwa eine brave, langsam laufende Dampfmaschine, deren Kolben unter dem Dampfdruck nur zwei- oder dreimal in der Sekunde hin und her geht. So wurde diese enorme Konzentrierung der Leistung möglich, so konnte es geschehen, dass eine Metallmenge, die man bequem in der Hand tragen kann, kräftiger ist und mehr Arbeit zu leisten vermag als etwa ein ganzes Gespann massiger Pflugpferde.
Und nun zum Schluss die Frage an die Zukunft: Sind wir jetzt wirklich am Ende dieser Entwicklung, oder wird sie noch weiter gehen? Die Antwort lässt sich mit einiger Sicherheit geben. Diese extrem leichten Flugzeugmotoren, die in jahrelanger Arbeit aus dem Automobilmotor heraus gezüchtet wurden, stellen in ihrer Art einen Rekord dar und leisten in Bezug auf das Gebiet das, was auf dem schwierigsten Gebiet, auf dem der Aviatik nämlich, verlangt wird. Zweifellos wäre es möglich, das Gewicht noch weiter zu verringern, die Leistung einer Pferdestärke in 750 g, ja sogar in ein Pfund zu konzentrieren. Aber es würde auf Kosten der Zuverlässigkeit und der Lebensdauer geschehen. Dazu aber liegt keine Veranlassung vor. Im Gegenteil ist es aus wirtschaftlichen Gründen dringend erwünscht, die Lebensdauer der Flugmotoren zu erhöhen, und das Leben der Flieger hängt mehr denn je von der Zuverlässigkeit der Maschinen ab. Die Arbeit der nächsten Jahre wird sich daher nicht so sehr einer weiteren Steigerung der bisher bereits erreichten Konzentration als vielmehr ihrer allgemeinen Anwendung zuwenden. Ein Beispiel dafür sind die Öler, die großen Seeschiffe, die im Gegensatz zu den Dampfern von Explosionsmotoren getrieben werden, auf die ganze Kessel- und Feuerungsanlage verzichten können und entsprechenden Raum für Fracht sparen. Ein weiteres Beispiel die sogenannten Thermolokomotiven, die an Stelle des Dampfbetriebes ebenfalls den schnell laufenden Ölmotor setzen und auf den bisherigen Probefahrten gut abgeschnitten haben.
Nachdem einmal in der hoch im Äther dahinziehenden Flugmaschine das Maximum der Energiekonzentrierung geleistet wurde, beginnt das hier Erreichte nun langsam nach rückwärts zu wirken und auch jene Gebiete zu fördern und zu befruchten, die bis dahin mit älteren, weniger entwickelten Betriebsmitteln gearbeitet haben.
Entnommen aus dem Buch:
Der Ingenieur Hans Dominik (1872 – 1945) ist vor allem durch seine technisch-utopischen Romane bekanntgeworden. Dominik war aber in erster Linie Wissenschaftsjournalist und verfasste zahlreiche populärwissenschaftliche Beiträge für verschiedene Zeitschriften und Tageszeitungen. Dabei brachte er im lockeren Plauderton dem interessierten Laien wissenschaftliche Grundlagen und neue technische Errungenschaften näher. Dieses Buch versammelt eine repräsentative Auswahl seiner wissenschaftlichen und technischen Plaudereien.
