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12. Jahrgang BE R L IN , 27. Juli 1 934 Heft 32
Alle R e c h te V o r b e h a l t e n .
Mechanik des H ebewerks Niederfinow.
V on M in isteria lra t B u r k o w itz VDI, Berlin.
Wie man in d en G ru n d w isse n sc h aften d e rT e c h n ik u n te r d e r .M e c h a n ik “ die Lehre vom G le ic h g ew ic h t u n d vo n d e r B ew e g u n g d e r K ö rp er u n te r der Einwirkung von K räften v e rs te h t, so soll es A u fg ab e d ie s e s A ufsatzes sein, die G leichgew ichts- un d B e w e g u n g sb e d in g u n g e n d es H e b ew erk s darzulegen. H ierb ei w ird b e w u ß t d a rau f v e rz ic h te t w e rd e n , „ k o n stru k tiv e “ Einzelheiten zu b e h a n d e ln , da h ie rü b e r an a n d e re r S te lle z u sa m m e n fassend und ausführlich b e ric h te t w ird . Es ist auch nich t die A bsicht dieses Aufsatzes, sich in die g esch ic h tlic h e E n tw ic k lu n g d e r H e b ew erk e vom Standpunkte d e r M ech an ik aus zu v e rlie re n , v ie lm e h r w ird e r sich im wesentlichen auf das b e sc h rä n k e n , w as b e i d em S ch iffsh eb ew erk in Niederfinow zu b e m e rk e n ist.
D ie L ast.
Da es sich um ein „S chiffs“h e b e w e rk h a n d e lt, k o m m en n u r Schiffe, und auch nur solche d er B in n en sch iffah rt als zu h e b e n d e Last in B etracht.
Diese Lasten sind nach F o rm , G rö ß e u n d G e w ic h t a u ß ero rd e n tlich v e r
schieden. Das H e b ew erk N ie d erfin o w ist b e s tim m t, K äh n e bis zu 1000 t Tragfähigkeit m it L ad u n g um etw a 36 m z u h e b e n .
Eine der G ru n d frag en w ar, ob m an die Schiffe tro ck en o d e r sc h w im m e n d heben sollte. M echanisch ist das in so fern v o n B e d eu tu n g , als m an bei Trockenförderung w ie b ei e in e m K ran o d e r A ufzug je nach d em G ew ich t des Kahns m it L ad u n g v e rsc h ie d e n e H u b k raft u n d H u b a rb e it au fw en d en muß, w ährend es b ei N a ß fö rd e ru n g e in e rle i ist, ob d e r Trog, in d em der Kahn schw im m t, eine g ro ß e o d e r ein e k le in e o d er auch g a r k e in e K ah n last trägt; W asser e rsetz t nach b e k a n n te n p h y sik a lisc h e n G e se tz e n s te ts das etwa fehlende K ahngew icht. H ier is t n ich t d e r P la tz , die V or- u n d N a ch teile der Naß- o d e r T ro ck e n fö rd eru n g g e g e n e in a n d e r ab zu w ä g en . In einem vom Z e n tralv e rein für die d e u ts c h e B in n en sch iffah rt v e ra n s ta lte te n Preisausschreiben1) ü b e r die F ra g e : „S ind die zu k ü n ftig en S ch iffsh eb e
werke, sei es m it lo tre c h te r H e b u n g , sei es m it F ö rd e ru n g auf g e n e ig te r Ebene, für N aß fö rd eru n g o d e r für T ro ck e n fö rd eru n g e in z u ric h te n ? “ sie g te der G edanke der N a ß fö rd eru n g ; d ie R e ic h s w a s se rs tra ß e n v e rw a ltu n g h a tte ihn sich von d e r e rste n P la n u n g d e s H e b e w e rk s N ie d erfin o w an zu eigen gemacht.
Die N aßförderung s e tz t v o rau s, d aß m an e in e n z u r A u fn ah m e des größten noch zu h e b e n d e n K ah n s a u s re ic h e n d e n T rog m it g e n ü g e n d tie fer Wasserfüllung h e rric h te t, d e r n u n u n a b h ä n g ig vo n K ahnform u n d K ah n größe ein für alle m a l die zu h e b e n d e L ast d a rs te llt; e r e n th ä lt eine Wasserfüllung vo n 2690 t; d e r T ro g m it se in em Z u b e h ö r se lb st w ie g t etwa 1600 t, also ist das G e sa m tg e w ic h t v o n T rog u n d W asserfü llu n g , d. h. die zu b e w e g e n d e Last, 4290 t.
Diese Last m uß g e tra g e n , g e h o b e n u n d w ä h re n d d e s g a n ze n H u b weges parallel m it ih rer A n fan g slag e g e h a lte n w e rd e n ; sie ist w eg en d es verschieblichen T eils von 2690 t in h o h e m M aße g e g e n je d e V e rk an tu n g empfindlich; für je d e s Z e n tim e te r d e r S e n k u n g ein es T ro g en d e s g e g e n über dem a n d ere n w a n d e rt e in e L ast von rd. 2,60 t a u s d e r e in e n T ro g hälfte zur a n d e re n h e rü b e r, w o d u rc h ein F e h ltrim m o m e n t von 150 tm hervorgerufen w ird. M an m uß so lc h e V e rk a n tu n g e n v e rh in d e rn o d e r wenigstens in so e n g e n G re n z e n h a lte n , d aß sie n ich t b e d e n k lic h w e rd en können.
Die Last m uß also p a ra lle l g e fü h rt w e rd e n ; m an h a t d as in N ie d e r
finow dadurch erreich t, d aß m an d e n T ro g m it v ie r R itzeln, die d u rch ein W ellenviereck m ite in a n d er m ec h an isch fe st g e k u p p e lt sin d , an Z a h n stockleitern, die am G e rü st g u t a u sg e ric h te t b e fe s tig t sin d , auf un d n ied e r klettern läßt. M an b e n u tz t d ie s e R itzel au ch d a zu , die A n trieb k rä fte zu r Bewegung des T roges a u fzu n e h m e n u n d in d as H e b e w e rk g e rü s t z u ü b e r
tragen. M an h a t d a ra u f v e rz ic h te t, S p in d e ln w ie in H e n ric h e n b u rg zum Antrieb u n d z u r G e ra d fü h ru n g zu v e rw e n d e n , w eil S p in d e ln d e r h ier erforderlichen L än g e n ich t z u v e rlä s s ig g e n u g e rsch ie n en u n d a u ch H e r
stellu n g ssch w ierig k eiten g e b o te n h ä tte n (vgl. sp ä te r u n te r „ A n trie b “).
D a s G le ic h g e w ic h t.
Die L ast vo n 4290 t ist in F o rm u n d G rö ß e u n g e w ö h n lic h , 85 m fang, m ehr als 12 m b re it! S o la n g e m an sich m it dem G e d a n k e n d es Baues von S c h iffsh e b ew e rk e n b e sc h ä ftig te , w ar es im m e r ein e G ru n d fra g e:
«Wie w ird d ie s e L ast g e s tü tz t, g e h o b e n , g e fü h rt ? “ U n zäh lig e V o rsch läg e, ') Z. f. B inn. 1926, Ju n i. P re isa u ssc h re ib e n d e r S ch lich tin g -S tiftu n g . Über das E rg e b n is s. e b e n d a 1927, H eft 10, S. 403.
auch W e ttb e w e rb e u n d P re isa u ssc h reib e n h a b e n sich d ies er F rage b e m ä c h tig t; alle n u r d e n k b are n M ittel h a b en h e rh a lte n m ü s s e n 2). W enn m an sich im v o rlie g en d e n F a lle sc h ließ lich d a zu en tsch lo ssen h a t, g e w isse r
m aß e n zum ersten a u sg e fü h rte n S c h iffsh e b ew e rk 3) m it G ew ich tsau sg leich d u rc h zah lreich e G eg en g e w ic h te an S e ile n z u rü ck z u k eh re n , so desh alb , w eil m an d iese A rt d e s G ew ic h tsau sg le ic h s z w ar m it v ie le n G lied ern , a b e r doch solchen b e k a n n te r A rt u n d G rö ß e erre ich en ko n n te.
M an h a t also d e n T rog an D rah tseile g e h ä n g t u n d sein e Last am a n d e re n E n d e d urch G e g e n g e w ic h te a u sg eg lich en ; d azu g e h ö re n im g an zen 256 D ra h tseile, die p a arw e ise ü b e r zw eirillig e S e iltro m m eln lau fen . D rei V ie rte l d e r S eile tra g e n stä n d ig ih re L ast, ein V iertel sin d in B ereitsch aft zum A uffangen v o n G e g e n g e w ic h te n b e i S eilb ru c h (vgl. die k o n stru k tiv e n T eile d e r A b h a n d lu n g en ü b e r das S ch iffsh eb ew erk N iederfinow ). D er T ro g ist also in 192 P u n k te n se in er L änge au fg eh ä n g t u n d k a n n som it als g leic h m ä ß ig ü b e r se in e g a n z e L än g e vo n d e n S eilen g e tra g e n a n g e s e h e n w e rd e n . D ie b e w e g te Last ist d a d u rch vo n 4290 1 auf das D o p p e lte , also auf 8580 t a n g ew ach sen . B eim S o llw a sse rsta n d e, im p ra k tisc h en B etrieb e also b ei dem e rfa h ru n g sm äß ig fe stg e s te llte n a u s g e w o g e n e n Z u stan d e , h e rrsch t G le ic h g ew ic h t der L aste n ; d e r Trog h a t w e d e r das B e streb e n zu ste ig e n no ch zu sin k en , e in e rle i, ob m it Schiffslast o d e r nicht.
D ie se r w ü n s c h e n sw e rte Z u stan d ist leid e r n ich t im m e r zu erreich en , U n g l e i c h g e w i c h t nich t im m e r zu v e rm e id e n .
Schon d e r Ü b e rg an g d e r S eile vo n e in e r S c h e ib e n se ite zu r a n d ere n schafft ein U n g leich g ew ich t, das bis zu 90 t au sm ach en kan n . M an k o n n te d ieses U n g leic h g ew ic h t a b er b e k äm p fe n d ad u rch , d aß m an zw isch en Trog u n d G e g e n g e w ic h te A u sg le ich k e tte n g e h ä n g t h at, d e re n G ew ich t g e ra d e so b e m e ss e n ist, d aß die d urch Ü b e rg e h e n d e r S eile e n ts te h e n d e S tö ru n g d e s G leich g ew ich ts in je d e r H ö h e n lag e a u sg e g lich e n w ird. D a v ier so lch er A u sg le ich k e tte n das G ew ich t v o n 256 S e ile n a u sz u g leic h en h a b en , w ie g t 1 m A u sg le ich k e tte so v iel, w ie 256 : 4 o d er w ie 64 m Seil. D ie S eile m it Z u b e h ö r u n d d ie A u sg leich k e tten z u sa m m e n v e rm e h re n die b e w e g te L ast um etw a 240 t.
D iese re g elm ä ß ig e u n d d a h er au sg leich b a re U rsach e ein e s U n g leich g e w ich ts ist a b er n ich t d ie ein zig e Q u e lle ein e s solchen. M an m uß z. B. auch m it W as serfe h lla st rech n en , sei es ein e Ü b e rla st d urch zu große T ro g fü llu n g , sei es e in e U n te rla st d u rc h zu g e rin g e W asserfü llu n g ; im G re n zfa lle w ohl gar m it e in e m v ö llig en A u slau fen d es T roges, das zu ein em U n g le ic h g ew ic h t vo n 2690 t (s. o.) fü h ren m ü ß te . Schon U n ach tsam k e ite n beim A n fah ren an d ie H a ltu n g e n kö n n en F e h lla s te n h e rb e ifü h re n ; d ies e k ö n n e n a b er auch aus W in d sta u än d e ru n g w ä h ren d d es Ein- un d A u sfah ren s vo n K äh n en , d urch V e rd rän g u n g s stau b eim E in fah ren , d urch W asse rs ta n d sä n d e ru n g e n b eim S ch leu sen in d e r b e n ac h b arte n S c h le u s e n tre p p e e n ts te h e n . B e trie b sm ä ß ig m ö g lich en U n g le ic h g ew ic h ten m ü ssen T rag w e rk un d A ntrieb o h n e w e ite re s fo lg en k ö n n e n (s. B e w e g u n g d er L ast!), d a g eg e n ist es n ich t zu v e rla n g e n , d aß bei a u ß erg e w ö h n lic h e n G leic h g ew ic h tsstö ru n g e n , d en so g e n a n n te n „ K a ta stro p h e n fä lle n “, n äm lich b eim V o llau fen o d e r b e im L eerlau fen d es T roges, die M asc h in en teile des B e trie b es auch z u r A u fn ah m e d e r u n g e w ö h n lic h g ro ß en K a tastro p h e n la ste n a u sreic h en , d a d iese in e in e r a n d ere n G rö ß e n o rd n u n g lie g e n ; h ierfü r sind d en n au ch b e s o n d e re S ic h eru n g e n ein g e fü g t w o rd en , d ie v o rw e g g e n o m m e n w e rd en m ö g en , da sie m it d e r sp ä te r z u b e h a n d e ln d e n „B ew eg u n g der L a s t“ e n g z u sa m m e n zu a rb eite n h ab en .
D a s G esp e rr e .
D er T ro g h a t e in en „ F re ib o rd “ v o n 0,80 m u n d e in e re g elm ä ß ig e W asserfü llu n g vo n e tw a 2,50 m T ie fe; läu ft d ies e W asserfü llu n g a u s, dann tr itt ein U n g le ic h g ew ic h t v o n 2690 t (s .o .) ein, d as d e n T rog nach o b e n z u z ie h e n su c h t; lä u ft d e r Trog v o ll, d a n n tritt ein U n g le ic h g ew ic h t v o n 810 t ein, d as ihn a b w ä r t s zu d rü c k en su ch t. U m in d iesen F ä lle n , vo n d e n e n d e r T ro g le e rla u f ersich tlich d e r sc h w e rere ist, d ie Ü b e rla st sich er auf n e h m e n u n d a b s e tz e n zu k ö n n e n , ist ein G e sp e rre e in g e b a u t w o rd e n ; es fü h rt d e n N am en „ D re h rie g e l“ u n d ist m it d em A n trieb e d urch e in e V o rrich tu n g g e k u p p e lt, fü r die d e r je tz t im R u h e stan d e leb e n d e frü h ere O b e rre g ie ru n g s b a u ra t im R e ic h sv e rk eh rs m in isteriu m L o e b e l l u n ter
2) M in iste ria lra t S r.= 3ng. E l l e r b e c k , E n tw u rfsa rb e ite n für das S c h iffsh e b ew e rk b e i N ied erfin o w . B au tech n . 1927, H eft 23, S. 319,
3) W ie zu 2).
4 1 2 B u r k o w i t z , M e c h an ik d e s H e b e w e r k s Nie derfinow D IE B A U T E C H N IK F a c h s c h r i f t f. d . g e s . B au in g e n ie u rw e s e n
i/orgespanrrk Feder
A bb. 1.
Nr. 3 8 0 3 7 7 ein P a te n t e rh alte n h a tte ; d ieses ist ihm von d er V e rw a ltu n g a b g e k a u ft w o rd en . D er m a ß g e b en d e P a ten ta n sp ru ch la u te t:
„S e lb s ts p erre n d er A ntrieb für S chiffshebew erke u n d sch w ere A uf
zü g e g ro ß e r H u b h ö h e, b e i dem ein A n trieb sm itte l m it ein er Z ah n sta n g e od. dgl. g e k u p p e lt u n d eine m it dem A n trieb sm ittel zw an g läu fig a n g e trie b e n e A uffan g v o rrich tu n g v o rg e seh e n ist, d ad u rch g e k en n z eic h n et, d a ß das A n trieb sritze l n achgiebig g e la g ert is t.“
D ie n a ch g ieb ig e L ag eru n g des A n
trie b sritze ls ist also das W esen tlic h e d ieses G esp erres. A bb. 1 z e ig t se in en G ru n d g e d a n k e n , w o b ei ein er m öglichst a n sch au lic h e n D a rstellu n g sw eise der V orzug vor a u sfü h ru n g sg e tre u e r W ie d erg a b e g e g e b e n w u rd e. A uf ein er durch v o rg esp an n te F e d e rn in e in e r m ittle ren R u helage g e h a lte n e n W iege ist das vom M otor an g e trie b e n e A n trieb sritzel g e la g e rt, m it d e sse n H ilfe d e r T rog an e in e r Z ah n sto c k le ite r auf u nd n ie d e r b e w e g t w ird;
das g e sa m te T riebw erk ist w e g g ela sse n
w o rd e n , doch ist zu d e n k e n , daß das R itzel sich nich t frei auf d er Z ah n sta n g e a b ro llen k a n n , sondern vom M otor u n d vo n den B rem sen h e r A n trie b , H e m m u n g oder B eh in d ern je d e r D re h b ew eg u n g erfährt.
K o m m t au s irg en d ein em A nlaß in das A ntrieb sritzel ein Z ahndruck, d e r h ö h er is t, als es d en v o rg e sp a n n te n F ed ern e n ts p ric h t, dann sch w in g t die W iege aus, un d der Trog se tzt sich m it sein en T atzen T auf feste W id erlag er U 1 o d er U 2, die auch für die g rö ß te F e h lla st d e r A nlage trag fä h ig sin d ; d e r R itzelzahndruck kann nich t h ö h e r w e rd en , als es den je tz t g e d e h n te n v o rg esp an n ten F e d ern entspricht. Da d e r eb en g e sc h ild erte V o rg an g in je d e r H ö h e n lag e e in trete n kann, sind d ie T atzen T als ku rze, am T roge b efestig te d reh b are, vom R itzelantrieb m itg e trie b e n e S c h ra u b en sp in d e ln (D reh rieg el!) a u s g e b ild e t, d ie W id erlag e r U als d u rch lau fen d e g esc h litzte S ch ra u b en m u tte rn (M u tterbackensäulen); die „ D re h rie g e l“ laufen g e w ö h n lic h m it S pielraum re ib u n g slo s m it, tre te n also n u r b e i g ro ß en F e h lla ste n in T ätigkeit. So viel hier d a rü b er; das K o n stru k tiv e w ird an a n d e re r S te lle d e r A ufsatzreihe b e h an d e lt.
Die D reh rieg el u n d die M u tterb ack en sä u len m ü ssen im sta n d e sein, in je d e r H ö h e n lag e d er F a h rt eine Last vo n 2690 : 4 o d er 670 t m it S icher
h e it au fzu n e h m e n u nd ü b e r die M u tterb a ck e n sä u len auf d as T rag g erü st zu ü b e rtra g e n .
Die F e d e rtö p fe m it v o rg e sp an n te n F ed ern h a lte n die R itzel b ei Z ah n d rü c k en bis zu je 30 t in ih ren b e trie b s m äß ig en S ollagen d er M ittel
s te llu n g ; v ier so lch er Ritzel u n d F ed ertö p fe sind v o rh a n d e n ; also k ö n n en F e h lla ste n b is zu 120 t b e lie b ig e r R ichtung vom A n trieb e a u fg en o m m en w e rd e n , o h n e daß die Ritzel n a ch g eb en ; d e r g e sa m te V o rtrieb v e rh ält sich n ich t an d ers, als ob F e d e rtö p fe un d G esp erre g a r nich t v o rh a n d en w ären. E rst bei F e h lla ste n von m ehr als 120 t tre te n d iese S icherungen in T ä tig k e it; im R u h ezu stä n d e le ite n sie die L asten u n m erk lich von den R itzeln auf die D re h rie g el ü b e r u n d v e rh in d e rn ein In g an g setzen des H e b ew erk s durch Strom W egunterbrechung; w ä h ren d d e r F a h rt e in tre te n d e F e h lla s te n v e ran las se n z u n äc h st ein S tillse tze n durch S tro m u n terb rech u n g , d an n ein Ü b e rleite n der F e h lla st w ie vor. E in e p lötzliche F e h lla st w ä h ren d d e r F a h rt kann n ich t e in trete n , d en n b e i dem g roßen W asser
in h a lte d es T ro g es w ü rd e se lb st ein T orbruch so viel Z eit zum W asser
a u sla u f e rfo rd ern , d aß inzw ischen das T rieb w erk durch S tro m u n te rb rec h u n g län g st s tillg e se tz t w o rd en ist. Ü b er das V e rh alte n des G e sp e rre s bei e in e r p lö tzlich en S tro m u n te rb re c h u n g ist im näch sten A b sch n itt N äh eres zu finden.
D ie B e w e g u n g d er L ast.
W eitau s b e m e rk e n s w e rte r als das V e rh alten im G leich g ew ich te o d er w ä h re n d d e r R uhe sin d die E rsch ein u n g en b e i d er B ew e g u n g des T roges, w en n „ L e b e n “ in das S chiffshebew erk ko m m t. D ann tre te n n eu e K räfte auf, d ie d ie B e w eg u n g zu hem m en, o d e r zu fördern su c h e n ; F e h l
la s te n sind je tz t nicht n u r G le ic h g e w ic h tsstö ru n g e n , so n d ern auch F re u n d e o d e r F e in d e d er B ew eg u n g ; a b er auch M assenkräfte tre te n auf, die im R u h e zu stä n d e fe h le n u n d vo n d e r G röße d er b e w e g te n M assen u n d d en G e sc h w in d ig k eite n u nd B e sch leu n ig u n g en a b h än g en .
B e w e g u n g sw id erstä n d e sitzen ü b e rall d o rt, w o g le ite n d e o d er ro lle n d e R eib u n g au ftritt o d e r w o F o rm ä n d eru n g s arb e it v e rric h te t w e rd e n m uß.
A us d em g e w äh lten „ S y ste m “ des G e w ic h tsau sg le ic h s m it G e g e n g e w ic h te n an zah lreic h en S eilen , die ü b e r S eilrollen lau fen , e rg ib t sich als H a u p tsitz d e r B e w eg u n g sw id erstä n d e die R eib u n g in d en S e ilsch e ib en lag e rn u n d die F o rm ä n d eru n g s arb e it beim Lauf d er S eile ü b e r die S eil
sc h e ib e n . Da d iese W id e rstän d e e b e n so g ru n d le g e n d für die G e sta ltu n g d es E n tw u rfs sein m u ß te n , w ie das noch u n b e k a n n te V e rh a lte n von L agern u n d S eilen u n te r d en b e so n d e re n B ela stu n g sv e rh ältn isse n beim S c h iffsh e b ew e rk , so h a t die V e rw a ltu n g von A nfang an d er K läru n g d ieser V o rfrag en ih r b e s o n d e re s A u g e n m erk z u g ew a n d t. B eim S taatlich en M aterialp rü fu n g sa m t in B erlin -D a h le m w u rd e ein b e s o n d e re r V ersu ch s
e rric h te t; die E rg eb n isse d e r in e n g e r F ü h lu n g m it d em Materialprüfungs
a m t d u rc h g e fü h rten V ersu ch e sin d dem E n tw ü rfe z u g ru n d e g e le g t worden Ü b er d iese V ersu ch e ist in d er F a c h lite ra tu r b e re its b e ric h te t worden4) B e m e rk en s w e rt a u s d iesen V ersu ch en ist, d aß G l e i t l a g e r versagt haben o ffen b ar w eil die B e trie b sb e d in g u n g e n für so lch e L ag er se h r ungünstig*
w a re n ; die Last vo n 45 t auf ein L ager ist g ro ß ; auch die Flächenpressung v on 6 8 k g /cm2 w ar nich t g e rad e n ie d rig ; im m erh in w ären diese Werte noch erträg lich g e w es en , w en n nicht d ie lan g en R u h ep au sen , die geringe U m d re h u n g sza h l u n d d e r g e rin g e D reh w in k el ein e s H u b es dazu geführt h ä tte n , daß sich sch ließ lich d e r Ö lfilm im L ager ze rrieb ; es kam zu tro c k e n e r R e ib u n g m it h o h e n G le itw id e rs tä n d e n u n d schließlich zum F re ssen d e r L ager. G le itla g e r w u rd e n d a h e r verw o rfen ; auch deshalb noch, w eil b e i ih n e n ein zu g ro ß er U n te rsch ie d zw ischen der Reibung d e r R uhe u n d d e r R e ib u n g d e r B ew eg u n g b e sta n d , d er das Anfahren sehr e rsch w ert h ä tte . M an b ra u ch te, b e zo g e n auf ein e do p p elrillig e Seilscheibe g e p la n te r G rö ß e un d B e la stu n g (3500 mm D urchm ., 22,5 t Belastung in jed e m Seil), im G ew ich tsv erfa h ren 300 k g e in s e itig e Ü berlast für die g leich fö rm ig e B e w eg u n g , a b e r 760 k g für das A nfahren zur Überwindung d e r ru h e n d e n R eibung. M an w ä h lte schließlich R ollenlager, bei denen u n te r g leich en V e rsu c h sb e d in g u n g e n n u r 115 kg Ü b e rlast für die Bewegung, 130 k g für das A n fah ren erforderlich w u rd e n , u n d zw ar in d en ungünstigsten F älle n m it d e n am w e n ig sten b ie g s a m e n S eilen.
A us d en S eilen w ä h lte m an nach se h r v ielen vergleichenden Ver
su c h e n sch ließ lich das lä n g s g es ch lag e n e R u n d litzen seil aus, weil es die W id e rstan d s- u n d d ie L e b e n s d a u e rp ro b e (B iegeprobe) am b e sten bestanden h a t. H ier soll auf die Lager- u n d S e ilv e rsu c h e nicht w eiter eingegangen w e rd en , doch sei b e m e rk t, d aß b e i d e n g e w ä h lte n S eilen und Lagern, b e zo g e n auf d as g a n ze H e b e w e rk , e in e e i n s e i t i g e Ü b e r l a s t v o n e tw a 10 t g e n ü g t, um d ie B e w e g u n g s w id e rs tä n d e au s L ager- u n d Seilreibung zu ü b e rw in d en . D as w äre e in e W asserfe h lla st vo n n u r etw a 1 cm Höhe.
Das W erk läu ft also a u ß e ro rd e n tlic h leic h t un d k ö n n te schon durch ganz g e rin g e s W assersta n d ssp ie l o h n e frem de T rie b k raft b e trieb e n werden. Daß das nicht e m p fe h le n sw e rt ist, soll sp ä te r g e z e ig t w erd en .
D ie B e w e g u n g sw id ers tä n d e sin d b e im A n fah ren g rö ß er, weil dann auch noch die A rbeit zur B e sc h le u n ig u n g d er sch w eren M assen zu leisten ist. Trog, W asser im T roge, G e g en g e w ic h te , S eile un d Ausgleichketten m it allem Z u b e h ö r w ie g en 8800 t, u n d d iese m ü ssen auf die festgesetzte G e sc h w in d ig k eit vo n 12 c m /sek g e b ra c h t w e rd en . N ähm e man die B esc h le u n ig u n g zu groß, so b e s tä n d e die G efah r, daß die Zahndrücke in d en A n trieb sritzeln zu g roß w ü rd en , daß a lso die F ed ertö p fe ausschlügen u n d d a m it d en S tro m k reislau f u n te rb rä c h e n , d. h. das W erk stillsetzten, eh e m an ü b e rh a u p t in F a h rt g e k o m m e n w äre. D ie R itzel widerstehen Z ah n d rü ck en von 1 2 0 t, o h n e n a ch z u g eb e n (s. G esp erre 1); mit diesen 120 t k ö n n te m an das a u sg e w o g en e W erk so b e sc h le u n ig e n , daß es schon in w en ig er als 1 sek in v o lle r F a h rt w äre, d e n n 120 t Kraft ergäben an d e r M asse ein er L ast vo n 8800 t e in e B e sc h le u n ig u n g von 0,134 m/sek2, d. h. n a c h e in e r S e k u n d e b e re its e in e G e sc h w in d ig k eit von 13,4 cm/sek.
W ed e r ist e in e solche G e sc h w in d ig k eit erfo rd erlich , noch auch eine solche B esch le u n ig u n g ; m an m ü ß te d a b e i ja a u ch u n n ö tig den Rückhalt opfern, d e n m an in d e n v o rg e sp a n n te n F e d e rn d e r F ed ertö p fe zum Über
w in d en von F e h lla s te n in B e reitsch a ft h at. Es g e n ü g t vollkom m en, wenn m an die A nfahrzeit auf 10 bis 20 sek D a u e r a u sd e h n t, w o b ei Beschleunigungs
kräfte n u r zw isch en 10,6 u n d 5,3 t a u ftre te n , die von d erselb en Größen
o rd n u n g sin d w ie die B e w e g u n g sw id e rs tä n d e . M an h a t die Anfahrzeit so b e m e s s e n , d aß m an m it e in e m A n f a h r w id e r s ta n d von etw a 2 0 t (bei ein em B e w e g u n g s w i d e r s t a n d v o n 10 t), g e d a c h t als der Bewegung e n tg e g e n g e ric h te te r, am T rog a n g re ifen d e r W id e rstan d , rechnen kann.
G e g e n ü b e r d en R itze lk rä ften im A u g e n b lic k d es V e rb rau c h s der Feder
v o rsp a n n u n g ste h e n also 120 — 20 o d e r rd. 100 t (gleich 10 cm Wasser
fe h llast nach b e id e n S e ite n vo n d e r S o llag e au s g e m e ssen ) für Ungenauig
k e ite n d es A n fah ren s usw . u n b e d en k lich frei. D er W asserspiegel könnte also um ± 10 cm vo n d e r S o lla g e a b w eic h en , o h n e daß beim Anfahren die F e d e rtö p fe au ssc h lü g en . E ine g rö ß ere F e h lla s t w ü rd e sich durch S tro m u n te rb re c h u n g b eim V e rsu ch e an zu fah ren b e m e rk b a r m achen, ein F ah ren also v erh in d e rn . D er W assersta n d im T roge m ü ß te dann zunächst m it d e n F ü ll- u n d E n tle eru n g se in ric h tu n g e n d e s T ro g es b erichtigt werden, eh e die F a h rt m öglich w äre.
D er T ro g fah rt k o m m t es z u g u te , d aß b ei R o llen lag e rn Anfahr- und B e w e g u n g sw id e rs tä n d e nich t se h r v e rsch ie d en v o n e in a n d e r sin d ; auch E in flü sse d e r J a h re s z e it o d e r la n g e n S tillsta n d es m ach en sich bei diesen L agern k au m b e m e rk b a r. M an h a t es a b e r auch w o h lb e d a c h t verm ieden, ein en A n trieb zu w ä h le n , d e r das B e stre b e n d e s sa n ften A n fahrens etwa durch die E ig e n art d es M otors d u rc h k reu z en k ö n n te ; g e ra d e weil die zu b e sc h le u n ig e n d e n M a ssen u n g ew ö h n lich g ro ß sin d , d ie Z elt d e s Anlaufs ab er n ic h t d rän g t, h a t m an d en L eo n a rd -A n trieb g e w ä h lt, w eil d ieser wie kein a n d e re r D re h m o m e n t und Z ugkraft au s dem N u llw e rt h eraus in
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tu rm fü r d ie U n te rsu ch u n g von L agern u n d S eilen v e rsc h ie d e n e r B auart
4) ® r.=3ng. F r e u n d , V e rsuche m it D ra h tse ilen u n d S eilsch eib en lag e rn für das S ch iffsh eb ew erk N iederfinow . Z. d . V d l 1929, H eft 3,
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27. Ju li 1934 B u r k o w i t z , Mechani k des H e b e w e r k s Ni eder f i now 4 1 3
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beliebig re g elb are r W eise an w ach sen lassen kann. A ndernfalls kön n te sich ein W echselspiel zw isch en T rieb k raft un d z ö g ern d fo lg en d e r M asse entwickeln, das zum m in d e s te n lä s tig w äre. Schon d ie Lager- u n d S e il
versuche in D ahlem w iesen zum L eo n a rd -A n trie b , un d die P ro b efah rten am Hebewerk se lb st h a b e n g e z e ig t, d aß d ie s e r W eg d e r richtige war.
Aus den B e w e g u n g sw id ers tä n d e n u n d d e r F ah rg e sch w in d ig k e it folgt die Größe der a u fz u w e n d e n d e n L e i s t u n g . Ist d er T rog g e n au a u s
gewogen, so g e b e n 10 t B e w e g u n g sw id e rs ta n d un d 0 ,1 2 m /sek G e schwindigkeit ein e zu ü b e rw in d e n d e L eistu n g des W id e rstan d e s von 1,2 tm/sek o der 16 PS. W äh ren d d e r A n fah rzeit w ird zw ar die K raft g rößer, dafür aber auch die G e sc h w in d ig k e it k lein e r, so d aß die L eistu n g (nicht das Drehmoment) des M o to rs e tw a e b e n s o g roß ist. M it e in e r erstaunlich geringen Leistung kann d as W erk a lso in G an g g e se tz t un d in G an g erhalten w erden. Z w ar k o m m e n v e rsc h ie d e n e b ish e r nicht b e rü ck sic h tig te Widerstände, w ie die in d en T rie b w e rk e n , Z ah n rä d ern , W e llen leitu n g en usw . noch hinzu; die E rfah ru n g h a t a b e r g e le h rt, d aß schon b e i etw a 20 t Überlast im Sinne d er F ah rtric h tu n g , d em D o p p e lte n d e r o b e n e rre c h n ete n Werte, die A n trieb m o to ren k ein e n Strom m eh r a u fn eh m en , d aß das W erk also dann „selbst lä u ft“. Bei g rö ß e re r Ü b e rlast g e b e n die M o to ren sogar Strom zurück un d w irken h e m m e n d u n d e in e w e ite re B esc h le u n ig u n g verhindernd; sie w erd en zu e in e r se h r w irk sa m en , re ib u n g s lo s e n B rem se!
Bei einer F eh llast im u m g e k e h rte n S inne, d. h. b e i e in e r die B ew eg u n g erschwerenden, k o m m t zu d e r o b e n e rre c h n e te n L eistu n g vo n 1,2 tm /se k noch die H u b arb eit an d e r Ü b e rla st hin zu . D ie b e trie b s m ä ß ig e Ü b e rlast kann bis zu 100 t b e tra g en (s. o.), also kann v o n s e ite n d e r F e h lla st noch ein'e H ub leistu n g vo n 100 • 0,12 = 12 tm /s e k zu d e r re in e n W id e rstan d s
leistung von 1,2 tm /se k h in zu k o m m en , so daß d an n d e r A n trieb 13,2 tm /se k oder 176 PS n u tzb a r h e rz u g e b e n h ä tte . D ie v ier M otoren v on je 75 PS können zusam m en 300 PS n u tz b a r a b g eb e n , so d aß u n te r E in re ch n u n g eines angem essenen W irk u n g sg rad es d er A n trie b m asch in e n reichlich Leistung auch im u n g ü n stig ste n B e trie b sfa lle zur V e rfü g u n g ste h t.
Beim A nfahren u n d bei d e r g e w ö h n lic h en F a h rt ist d as fa h ren d e W erk bei jeder b e trieb sm äß ig m öglichen u n d z u lä ssig e n L ast v o ll in u n se re r Gewalt. Wir können d ie B e sc h le u n ig u n g n ach u n se rem B e lie b en w äh len . Die Fahrw iderstände sind g e rin g u n d g e n au b e k a n n t. G rö ß e re F e h lla s te n können verm ieden w e rd en , w e n n au fm erk sam in d ie E n d s tellu n g e n e in gefahren w ird ; h ierfü r sin d sin n fä llig e H ilfsm ittel e in g e b au t, die h ie r a b e r nicht zu erörtern sind. A uch das S tillse tze n im R e g elb etrieb v erläu ft ganz nach unserem W illen, d e n n d urch e in e g e w o llte V e rla n g sa m u n g im letzten Teil der F a h rt ist das fa h re n d e W erk so in u n s e re r G e w a lt, d aß es im Augenblicke des A b sch alte n s g e ra d e z u auf das M illim eter g e n au anhält. Irgendw elche M asse n w irk u n g e n tre te n d a b ei e b e n s o w en ig auf wie etwa bei dem b e h u ts a m e n A nfahren, u n d da d ie v ie r M o to ren , also auch die B rem sen, ü b e r ein k räftig es W ellen v iere ck m ite in a n d e r g e k u p p e lt sind, so gleichen sich etw a n ich t g a n z g le ic h m ä ß ig e H alte- o d e r B rem s
kräfte der vier E cken ü b e r d ie W e lle n le itu n g aus. D ie B rem sen h a b e n ein größtes S c h lu ß b rem sm o m en t g leich dem d o p p e lte n g rö ß te n M o to r
drehmoment, so daß sie reich lich im s ta n d e sin d , die b e w e g te n M assen auch bei der g rö ß ten b e trie b s m ä ß ig e n Ü b e rla st v on 1 0 0 1 sich er a b zubremsen un d im g e b re m s te n Z u stan d e auch sic h er fe stzu h a lte n .
Es könnte a b er nun d o ch ein m al V orkom m en, d aß d e r N etzstro m während der F ah rt p lö tzlich a u sb lie b e , u n d d aß dan n das W erk n ich t nur seine Triebkraft, so n d ern auch sein e G e g e n h a lte k ra ft v e rlö re ; es w äre sogar denkbar, daß ein e tre ib e n d e Ü b e rla s t nach d e r e in e n o d e r a n d e re n Richtung hin dann d as lau fe n d e W erk u n g e h e m m t d u rc h zö g e , es in u n zulässige G esch w in d ig k eit b rä ch te, d ie E n d s te llu n g e n ü b e rfü h re , u n d d aß dann das G anze in sich z u sa m m en b re c h en k ö n n te. N atü rlich ist auch dieser Fall b e d ac h t w o rd e n ; m eh rfach e S ic h eru n g e n so rg en d a fü r, daß kein Schaden e in trete n kann. U n te r a lle n U m stä n d en fa llen b eim A us
bleiben des N etzstro m s die B e trie b sb re m se n u n d noch b e s o n d e re Sicherheitsbremsen ein, eh e noch e in e u n z u lä ss ig e B esc h le u n ig u n g m öglich wäre. Bei den A b n a h m ev e rsu c h e n h a t m an so lch e F ä lle a u ch u n te r den ungünstigsten B e la stu n g sv e rh ä ltn is se n ab sich tlich h e rb e ig e fü h rt. M an ist dabei sogar so w eit g e g a n g e n , d a ß m an d ie B rem sen auf d e n k ü rz est möglichen B rem sw eg e in g e s te llt h a t, um d a s freie S piel d e r M a ssen k rä fte dabei beobachten zu k ö n n e n , u n d es h a t sich n ichts g e ze ig t, w as irg en d w ie hätte b edenklich m achen o d e r g a r g efäh rlich w e rd en k ö n n e n . Z w ar h a t man in diesen g e w altsa m h e rb e ig e fü h rte n S tillse tzv e rsu c h en ein A u s
schlagen d e r F e d e rtö p fe b e o b a c h te n k ö n n en , w ie es b e i se h r k u rzen Bremswegen in d e n B e trie b sb re m se n a n d e rs auch nich t zu e rw arte n w ar, jedoch k lan g en d ie h ie rd u rc h e in tre te n d e n S c h w in g u n g en um ein e R u h e lage in se h r k u rz e r Z e it ab. Ich m ö ch te h iera u f b e so n d e rs h in w e is e n , weil es nicht an S c h w a rz s e h e rn g e fe h lt h at, die das g an ze „ S y ste m “ d ieses Hebewerks v e ru rte ilte n , w eil sie g e fäh rlich e „ S c h w in g u n g en “ v o ra u s
sagten, u n ter d e n e n d e r B e stan d d e s H e b ew erk s leid e n k ö n n te. W ir kö n n en jetzt schon au s d e n B e trie b se rfa h ru n g e n sa g e n : „Im R e g elb etrieb e sind Schw ingungen irg e n d w e lc h e r A rt ü b e rh a u p t nich t zu b e m e rk en . Das Werk läuft m it e in e r so lc h en R uhe, d aß ein auf dem T roge B efindlicher seine F a h rt e rst d u rc h die O rts v e rä n d e ru n g d e s T roges, nicht a b e r durch eigenes G e fü h l g e w a h r w ird. H ält m an das T rie b w erk u n te r A bsch alten
d e s N e tzstro m s p lö tz lich fe s t, d an n tre te n z w ar ein ig e P e n d e lu n g e n um die R u h elag e e in , doch sind sie se h r stark g ed äm p ft u n d kaum fü h lb a r.“
O b w o h l d ie E rp ro b u n g g e z e ig t h a t, d aß auch ein A u sb le ib en des S tro m s u n d ein p lö tz lic h es g e w a ltsa m e s S tillse tze n d e r A n trieb e dem B auw erk k e in e G efah ren b rin g en k ö n n te, m öge d e r F all doch auch noch rech n erisch u n te rs u c h t w e rd e n , w eil er w o h l d e rje n ig e ist, d e r das g a n ze W erk u n te r d ie sc h w ierig ste B e trie b sb e d in g u n g ste llt. Es sei v o ra u s
gesch ick t, d aß e r n u r se h r u n w a h rsc h ein lic h ist, d en n es m ü ß te n schon d r e i U m stä n d e d a b ei Z usam m entreffen, n äm lich :
1. D er N etzstro m , d e r ü b e r ein e R in g le itu n g zu g efü h rt w ird, m ü ß te von b e i d e n S e ite n h e r z u g le ich u n e rw a rte t ausfallen.
2. D er T rog, d e sse n F a h rt jew eils n u r sechs M inuten d au ert, m ü ß te g e ra d e in F ah rt sein.
3. Z u g leich m ü ß te auch e in e g ro ß e Ü b e rla st im S inne d e r F a h rt
rich tu n g v o rh a n d e n sein.
W elche V o rg ä n g e sich d an n im e le k tro te ch n isc h en T eile d e r A nlage a b s p ie le n , m it w e lch e n M itteln d an n ein z u v erlässig es E infallen d er B etrieb s- u nd w e ite rer S ic h erh e its b re m se n e rre ich t w ird, k ö n n te oh n e E in g e h e n auf d ie S c h a ltu n g e n d e r A nlage nicht e rlä u te rt w e rd en . H ier, wo es sich um die „ M ech an ik “ d es H e b ew erk s h an d elt, ist nich t d er O rt d a zu ; e s m uß auf a n d e re A b sch n itte d e r A u fsatzreih e v e rw iese n w erd en . Es g e n ü g e , w en n e rk lä rt w ird , d aß die B rem sen u n te r allen U m stä n d en ein fallen u n d daß die b e w e g te n M assen sicher aufgefangen u n d zum S te h e n g e b rac h t w e rd en . H ie r m ö g en n u r die K räfte n ach g e w iesen w erd en , die d a b ei a u ftre te n , u n d ih r V erb leib .
D ie G e sc h w in d ig k eit, m it d e r das W erk zum S te h en g e b rac h t w ird, m it a n d e re n W orten die „ V erz ö g e ru n g “ d er M assen, sp ie lt h ie rb e i eine g ro ß e R olle. W ill m an schnell h a lte n , b ra u ch t m an g roße H a ltek räfte und u m g ek e h rt. M an darf sich w ie b eim A nfahren Z eit lassen , d en n die g ro ß e n M assen lassen sich auch nich t sch n ell b e sc h le u n ig e n ; m an m u ß sich a b e r auch Z eit lasse n , w eil die zur V erfü g u n g ste h e n d e n H altek räfte n ich t u n b e g re n z t sin d . Es ist au s frü h erem b e k a n n t, daß die A n trieb s
ritz el n a ch g e b en u n d daß d an n das h a rte A ufsetzen auf die S ic h erh e its
d re h rie g e l in b ed ro h lich e N äh e rückt, w en n m an R itz elzah n d rü ck e von z u sa m m en 120 t ü b e rsch re ite n w o llte . M an m uß d a h e r d iesen W ert als G r e n z w e r t d e r R itzeld rü ck e b e tra c h te n u n d ihn d u rch H a lte k räfte nicht ü b e rs te ig e n lassen .
Im fa h re n d e n W erke ist die M asse e in er Last v on 8800 t (s. o.) m it e in e r G e sc h w in d ig k eit von 0,12 m /sek in B ew eg u n g , d em en tsp rich t ein A rb e itsv erm ö g en — im fo lg en d e n kurz „ W u ch t“ g e n a n n t — vo n 634 tc m .
D ie R itzel s e lb s t k ö n n en ein e H a lte k raft vo n 120 t h e rg e b e n ; ih n en k o m m e n zu H ilfe d ie B e w e g u n g sw id erstä n d e aus L agern, S eilen , T rie b w e rk en usw . m it 20 t. E in e T ro g feh lla st kan n die B ew eg u n g h e m m en , d an n m uß sie d e r H a lte k raft h in zu g e z ä h lt w e rd e n ; sie k an n die B ew e g u n g fö rd ern , d an n ist sie vo n d e r H altek raft a b z u z ie h e n . J e nach dem B e la stu n g sz u sta n d e ste h e n also folg en d e H a l t e k r ä f t e zur V e rfü g u n g :
40 t b ei e in e r fö rd e rn d e n F e h lla s t vo n 100 t, 140 t b e i a u sg e w o g en e m T roge,
240 t b e i ein e r h e m m e n d e n F e h lla st von 100 t.
A uch die W ucht ä n d e rt sich m it d e n F e h lla ste n etw as. Bei fö rd e rn d e r F e h lla s t ist sie um rd. 7 tcm g rö ß er als 634, also 641 tcm , b e i h e m m e n d e r um e b e n s o v ie l k lein e r, also 627 tcm , g ü ltig für A b w ä r t s f a h r t (für A uf
w ärtsfah rt g ilt u m g e k e h rt ein e W u ch t von 627 tcm für fö rd ern d e, von 641 tcm für h e m m e n d e F e h llast). D ie U n te rsch ie d e k ö n n e n bei ih rer G e rin g fü g ig k e it a b er h ie r v ern ac h lä ssig t w e rd en , so daß m it u n v e rä n d e r
lic h er W ucht v on 634 tcm g e re c h n e t w erde.
H ie rfü r e rg e b e n sich fo lg en d e B rem sw eg e u n te r A u sn u tz u n g d er jew eils g rö ß tm ö g lich e n H a lte k räfte :
H a lte k raft 4 0 1 B rem sw e g = 16 cm
140 t „ = 4,5 „
240 t „ = 2,7 „
Bei ein e r F a h rg e sc h w in d ig k e it von 12 c m /sek u n d g leich m äß ig er V e r
z ö g e ru n g w ü rd e n o b ig e B rem sw eg e in fo lg en d en Z eiten du rch lau fen w e rd e n :
B re m s w e g 16 cm B re m sze it = 2,07 sek
4,5 „ = 0,75 „
2,7 „ „ = 0,45 „
D ie B re m sw e g e u n d B re m sze ite n sin d auch im u n g ü n stig ste n F a lle so k lein , daß m an schon m it 40 t H altek raft n u r 16 cm B rem sw eg e rh ält.
M an b ra u c h t d ie B rem sen a lso n ich t sch ärfer ein fa lle n zu lassen , als daß bei g rö ß te r fö rd e rn d e r F e h lla s t e in e B rem szeit v o n e tw a 2 bis 3 sek ein- tritt, u n d h a t d an n für alle ü b rig e n B e trie b sfä lle reich lich B rem sk raft zur V erfü g u n g . U m a b e r auch für g ro ß e G le ic h g e w ic h tsstö ru n g e n w ä h ren d d e s S tillsta n d e s g e n ü g e n d B re m sm o m e n t zur V erfü g u n g zu h a b e n , h a t m an das B re m sg e w ic h t in zw ei T eile u n te rte ilt, v o n d e n e n das leich te re u n g e d ä m p ft so fo rt ein fä llt u n d d ie B e trie b sb rem su n g d u rch fü h rt, w ä h ren d d e r z w eite, sc h w e rere T eil e rst d urch e in e Ö lb re m s e v e rzö g e rt einfällt u n d das W erk für d e n S tillsta n d fest in K la m m e rn hält.
4 1 4 B u r k o w i t z , Mechanik des Hebewerks Niederfinow D IE B A U T E C H N IK F a c h s c h r i f t f. d . g e s . B au in g e n ie u rw e s e n
S ollte ein e U n g leich h eit vo n m ehr als 100 t e in tre te n , dann w ü rd en die F e d e rtö p fe schon beim V ersu ch e anzufahren au ssch lag en u n d dam it d e n Strom u n terb re ch e n , das g an ze W erk also stillh alten .
Als a u s g e s c h l o s s e n m uß g e lte n , daß zu v o rste h en d e n d rei z u s a m m e n fallen d e n Z u fällig k eiten gar noch p lö tzlich e S p erru n g des A n trieb es an e in e r S te lle d e rart ein trä te , daß d e r B rem sw eg in d en B e trie b sb rem se n g leich N ull w ü rd e. T rotzdem sei s e lb s t d ies e r n u r g e d ac h te F all u n te r
su ch t, um w e n ig sten s zu b e re c h n e n , w elch e K räfte a u ftre te n k ö n n ten , u nd d a m it nach zu w e isen , d aß auch dann k ein e G efahr droht.
Die g a n ze W ucht m ü ß te je tz t in d ie F e d e rtö p fe fa h re n ; sie w ü rd e zum Teil durch F e d e ra rb e it a b g efa n g en un d m üßte schließlich, w enn die D re h rieg el a u fse tz e n , m it ihrem R est noch an an d ere r S te lle fü h lb ar w e rd en .
D ie W ucht d e r b e w e g te n M assen w ar b e k an n tlic h 634 tcm . Die F e d ern d e r F e d e r
töpfe so llen R itzelzah n d rü ck en bis zu 120 t (zusam m en für v ier Ritzel!) w id e rsteh e n , un d die R itzelzäh n e so llen b is zu 3 cm b e id e rse its n a ch g e b en k ö n n e n , e h e die D reh rieg el sich au fsetz en . Die v e rw e n d e te n F e d e rn e rg ä b e n auf 3 cm R itzelzah n w eg ein A nw achsen d er Z ah n e n d d rü ck e von 1 2 0 t auf 228 t un d ein en m ittleren Z ahndruck von 174 t; das g äb e b e i 3 cm Z ah n w eg ein e F e d e ra rb e it von 522 tcm (s. A bb. 2). H ierzu k äm en aus Lager- un d S e ilw id e rsta n d u n d aus dem g e sa m ten
T rie b w erk e noch e tw a 20 • 3 o d er 60 tcm H ilfsarb eit, so daß m it z u sam m en 582 tcm F e d e ra rb e it die im u n g ü n stig ste n F a lle zu d e n k e n d e W ucht bis auf einen u n b e d e u te n d e n Rest h ä tte a u fg en o m m en w erden kön n en .
N un ste h en a b e r in W irklichkeit nich t 3 cm g e fe d e rte r D reh rieg elw cg zur V erfügung, d en n d e r to te G ang in den Z ahnlücken usw . v e rz e h rt etw a 1 cm a lle in , o h n e H a lte arb e it ve rrich te n zu k ö n n en . Es b leib en nur 2 cm n u tzb ar, die zu R itz elen d d rü ck en von 192 t, zu m ittle ren D rücken von 156 t fü h ren , im m e r b ezo g en auf vier Ritzel zu sam m en . D ie v e r
fü g b are F e d e ra rb e it ist also 156 • 2 = 312 tcm , zu d e n en 2 0 - 2 = 40 tcm aus T rie b w e rk w id ersta n d h in zu treten . M it z u sa m m en 352 tcm k ö n n ten also etw a 5 6 % d e r W ucht fe d ern d au fg en o m m en w e rd en ; m it dem Rest von 4 4 % o d er 282 tcm w ü rd e n in diesem g e d ac h te n F alle die D reh rieg e l g eg en die M u tterb a c k e n sä u le n anfahren.
Zu einem h arten , u n e la stisc h en Stoß M asse auf M asse kann es ab er s e lb st h ierb ei nicht kom m en.
G e h t d e r Trog a u fw ä rts, d an n kann d e r W asserin h alt nie als S to ß m asse w irken, w eil er n ichts findet, w o g e g en er sto ß e n k ö n n te ; er kön n te h ö ch sten s v e rsu ch e n , sich um die G e sc h w in d ig k eitsh ö h e v on w en ig er als 1 m m (!) vom B oden zu lö sen , w as zu g erin g em elastisch en F ed ern des B o d en s fü h ren k ö n n te. A bw ärts ist d e r Trog ein e la stisch es K issen, das die W ucht d er W asserm asse fed ern d auffängt.
G le ic h es g ilt von den G e g en g e w ich ten . D iese h än g en an langen S eilen, d ie als elastisch e F äd en , ja g e rad e z u als F e d ern an g eseh en w erd en k ö n n en . D en k t m an sich den T rog an irg en d e in e r S te lle sein er Bahn p lötzlich fe stg eh a lte n , d an n w e rd e n die G eg en g ew ich te e n tw e d e r im S inne ein e r S e ilv e rlän g e ru n g o d er e in e r S eilv e rk ü rzu n g stoßfrei w eiterlau fen , bis ih r A rb e itsv erm ö g en d urch Seil- o d er S ch w erk raftarb eit au fg ezeh rt w o rd en ist. ln d en G eg e n g e w ic h te n steck en 4290 t L ast, in ih rer B ew eg u n g A rb e itsv erm ö g en von 309 tc m . Die v o rh a n d en e n S eile h a b en u n te r ih rer B e trie b slast e in e D eh n u n g von rd. 30 cm e rfa h re n ; w ü rd e n sie um 2,08 cm stä rk er g e d e h n t w e rd en , k ö n n ten sie s ta tt 4290 t ein e Last von rd. 4590 t tra g e n ; d ie D eh n u n g sa rb e it w äre 150 t • 2,08 cm = 312 tcm , also etw a gleich dem o b en e rre c h n e ten A rb e itsv erm ö g en , d. h. die S eile w ü rd e n sich bei p lö tzlich em H alt d es T roges nur um e tw a 2 cm län g en un d so die „ W u c h t“ d e r G e g e n g e w ic h te elastisch auffangen. Das g leich e g e sc h ie h t in u m g e k e h rte r R ichtung: Die S eile w ü rd en um etw a 2 cm schrum pfen u n d d ad u rch so viel an S e ilsp a n n u n g freig e b en , daß die A rb eit d e r S ch w er
kraft die „W u ch t“ d e r G e g e n g e w ic h te aufzehrt. N atü rlich b lie b e n die S e ile n ich t in d iesen jew e ils ü b e rsp an n te n o d er u n te rsp an n ten L än g en ; d ie G e g en g e w ic h te w ü rd e n v ie lm e h r g eg en d ie S o llag e um die erre c h n eten 2 cm u n te r A u ssch lag en d e r F e d e rtö p fe auf- u n d n ie d e rp e n d e ln , bis durch die R e ib u n g sarb eit d e r L ager usw . die S c h w in g u n g sa rb eit a u fg ez eh rt w o rd en w äre. D er g a n ze V o rg an g ist a b e r stoßfrei für das B au w erk ; er ist in W irklichkeit noch g ü n stig e r, w eil 5 6 % d e s A rb e itsin h a lte s ja schon durch das F e d e rsp iel d er F e d e rtö p fe a u fg en o m m e n w u rd e n , also für d ie S e ile nur noch 4 4 % d er G e g e n g e w ic h ts w u c h t v e rb le ib e n .
Im u n w ah rsch ein lich e n F a lle d es p lö tzlic h en A n h a lte n s d e s b e w eg te n T ro g es w ü rd e n sich d an ac h die V e rh ältn isse w ie fo lg t g e sta lte n :
A u f w ä r t s : V on d e r G e sa m tw u ch t von 634 tcm w e rd en 5 6 % o d er 355 tcm d u rch F e d e rto p fa rb e it elastisch a u fg en o m m e n , bis die D reh rieg el sich a u fsetz en . Es b leib e n 4 4 % o d e r 279 tc m als R estw ucht, die noch irg en d w ie a b g efa n g e n w e rd en m uß. A us d ie s e r R estw u ch t m uß d er A n teil
h e rau sg e n o m m e n w e rd e n , der se in er N atur nach nicht stoßen kann, n äm lich :
1. das W asser m it 2690 t;
2. d ie G e g en g e w ic h te m it 4290 t;
d as sind zu sa m m en 6980 t von in sg e sa m t b e w e g te n 8800 t oder 79°/0 der b e w e g te n M asse, so daß nur 21 % d er R estw ucht vo n 279 tcm , d. h. rund 59 tc m als a llen falls sto ß en d a n z u s e h e n d e W ucht v e rb lie b e ; und auch das ist noch zu u n g ü n stig an g en o m m en , d en n auch der Trog selbst ist ein so ela stisc h es G e b ild e , d aß er m it d ies er k lein e n R estw u ch t nicht hart auf h art, M asse g e g e n M asse, a n la u fen w ü rd e , so n d e rn den w eitaus größten Teil d e r W ucht d u rch g e rin g e elastisch e F o rm ä n d eru n g sarb e it aufnehmen und v ern ich ten w ü rd e ; d a h e r k ö n n te vo n dem so eb en errechneten, an sich schon se h r g e rin g e n u n d noch d azu auf v ier A nlaufstellen sich ver
te ile n d e n R este d er W ucht, n äm lich v o n d e n le tz te n 59 tcm , nur wieder ein k lein er Teil, n äm lich d e r u n m itte lb a r um die D rehriegel herumliegende Teil d es T roges als e ig e n tlic h e S to ß m asse a n g es eh e n w erden. Das Bau
w erk s e lb s t a b er ist in a lle n se in en T eilen e in e V erb in d u n g elastischer S tä b e von solcher W id e rstan d sfäh ig k e it, d aß ih n en S toßverm ögen solcher G rö ß e n o rd n u n g n ich ts a n h ab e n kön n en .
A b w ä r t s läg en die V e rh ältn is se insofern u n g ü n stig er, als das Wasser im S toßfalle sich nich t vom B oden lö se n k ö n n te, so n d ern als Stoßmasse m it in R echnung g e zo g e n w e rd en m ü ß te ; a llerd in g s nicht annähernd im V erh ältn is se in e r h in z u tre te n d e n M a sse, d e n n d e r T rogboden und der g a n ze T rog ist w ie ein K issen , das d en w e ita u s g rö ß ten Teil der frei w e rd en d e n M assen k raft d es W assers elastisch aufzufangen imstande ist.
Da die G e sc h w in d ig k e its h ö h e noch nicht ein m al 1 mm ausm acltt, ist er
sichtlich, daß schon s e h r g e rin g e F o rm ä n d e ru n g e n d es T roges genügen, um d e n g rö ß ten T eil d e r M assen k räfte a b zu fan g en . Ein rechnerisches M aß für d en A nteil des elastisch A b fan g b aren ist w ohl kaum einwand
frei a n g e b b a r; es s te h t a b er au ß er Z w eifel, d aß es se lb st in diesem nur g e d ac h te n F alle zu irg en d w elch e r G e fäh rd u n g d es Bauwerks nicht ko m m en k ö n n te.
Die U n te rsu ch u n g h a t im m e rh in g e ze ig t, daß es n i c h t zu empfehlen ist, d e n B etrieb etw a „ s e lb s tfa h re n d “ m it Ü b e rla st im Sinne der Be
w e g u n g srich tu n g d u rc h zu fü h re n , obw o h l das tech n isch m öglich und bis zu 1 0 0, ja 1 2 0 t Ü b e rlast auch u n b e d en k lich w äre, da für ausreichenden B r e m s w e g g e s o rg t ist. D ie B rem sen k ö n n en u n d so llen das Werk nicht rü ck sich tslo s un d p lö tzlich h e m m e n . B rem sw eg e von einigen Zentimetern v e rb le ib e n auch im F a lle d e r N o ta u s s c h a ltu n g ; m an w ird trotzdem gut d aran tu n , ein etw a nich t zu v e rm e id e n d e s U n g leich g ew ich t lieber im Sinne e in e r H e m m u n g d e r B e w e g u n g a ls u m g e k e h rt mitzunehmen.
B ew ußt zu h o h e s E in fah ren in die o b e re H a ltu n g un d ebenso zu tiefes E in fah ren in die u n te re H a ltu n g b ie te t h ierz u im B etrieb ein ebenso leich t an w en d b a re s w ie z u v e rlä s sig e s M ittel.
Es e rsch ein t a n g eb ra ch t, d as E rg eb n is auch noch zeichnerisch dar
z u stelle n , da m an dann b e s s e r als m it W o ite n d ie Zusamm enhänge d a rle g e n un d sie auch b e s s e r ü b e rb lic k e n kann.
In A bb. 3 stelle die A chse O — O die Gleich
gew ichtsachse dar, von der aus T rogüber- und -Unter
lasten nach oben und u n ten a bgetragen seien, u n d zw ar im Sinne der Last W irkung: die nach u n t e n z ie h e n d e Überlast nach u n te n , die nach o b e n d rän g en d e Trog
u n te rla s t nach ob en , aus
g e d rü ck t in t. Die Waage
re ch ten in den Höhen 2 0 t h alte n zwischen sich das G e b iet, in dem der Trog ein er Antriebskraft zur B ew eg u n g b ed arf. A u ß e rh alb d ieser Z one w ill er b e i U n terlast steigen, bei Ü b e rla st sin k en . Links vom L aste n m aß sta b ist die S u m m e der Feder
w irk u n g en d e r F e d e rtö p fe , b e zo g e n auf d en R itz elzah n d ru ck , dargestellt.
G e h t m an beim F e d e rw e g O se n k rec h t in die H ö h e, so k o m m t man zu d e r O rd in a te 120 t, bis zu d e r die Ritzel n ich t a u sw e ich e n . G eht man noch h ö h er, so g e b e n die F e d e rtö p fe nach, w eich en d ie Ritzel aus. Der R itzelw eg ist w a ag e re ch t vo n 0 bis 2 cm d e r W a h rh e it entsprechend a u fg e trag e n ; d e r E n d z a h n d ru ck b e i 2 cm F e d e rw e g s te ig t auf 192 t. Legt m an n un in b e lie b ig e r H ö h e, z. B. in a — b, ein e P a ra lle le zur Gleich
g ew ich tsach se, so e n ts p ric h t d ie se e in e r b e stim m te n G leichgew ichts
stö ru n g , im g e w ä h lte n B eispiel 80 t U n te rla st d e s T roges. In diesem Z u stan d e ste h e n zur A ufnahm e von M a ssen k rä fte n d u rch die Federtöpfe nur d ie F e d e ra rb e ite n zur V erfügung, die im F e d e rk ra ftb ild e durch die Fläche o b e rh alb d er Linie a — b g e b ild e t w ird u n d d u rc h d o p p e lte Um
ra h m u n g k e n n tlic h g em ach t ist, näm lich die F lä ch e a — 120— 192— b — a.
D er In h a lt d ies er F läch e ist auf H ö h e a— b vo n d e r se n k re c h te n Achse
U D O tc m 0
*200 A bb. 3.
